畢業(yè)設計---基于plc的四層電梯控制系統(tǒng)

1、<p>　　（四層電梯的PLC控制系統(tǒng)設計）</p><p>　　設計人： </p><p>　　指導老師： </p><p><b>　　項目負責人： </b></p><p><b>　　畢業(yè)論文摘要</b></p><p>&l

2、t;b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 PLC的產生和分類</p><p>　　1.1 PLC的發(fā)展歷程…………………………………………………………….04</p><p>　　1.2 PLC的應用領域…………………………………………………………….06</p><p>　　第二章 PLC的基本

3、結構</p><p>　　2.1 中央處理單元…………………………………………………………………………….07</p><p>　　2.2 存儲器………………………………………………………..........................08</p><p>　　2.3 I/O模塊………………………………………………………………………08 </p>

4、;<p>　　2.4 電源…………………………………………………………………………...08</p><p>　　2.5 底板或機架…………………………………………………………………...09</p><p>　　2.6 PLC系統(tǒng)的其他設備……………………………………………………………………..09</p><p>　　第三章 PLC設計原則

5、及選型</p><p>　　3.1 PLC的設計原則………………………………………………………….......10</p><p>　　3.2 PLC的選型…………………………………………………………………...11</p><p>　　第四章 基于PLC的四層電梯設計</p><p>　　4.1 四層電梯的控制要求………………………

6、………………………………...15</p><p>　　4.2 四層電梯的控制電路圖……………………………………………………...16</p><p>　　4.3 PLC的輸入輸出圖……………………………………………………….......17</p><p>　　4.4 PLC的輸入輸出表……………………………………………………….......18 <

7、;/p><p>　　4.5 梯形圖…………………………………………………………………….......19</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………………........</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………………</p><p>　　1 PLC的發(fā)展歷程<

8、/p><p>　　在工業(yè)生產過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數據采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數字設備公司（DEC）研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programm

9、able,是世界上公認的第一臺PLC。</p><p>　　限于當時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數功能。</p><p>　　隨著微處理器的出現，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展和數據通訊技術的不斷進步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個階段：</p><p>　　1.1

10、.1 早期的PLC（60年代末—70年代中期）</p><p>　　早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。20世紀70年代初出現了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數據傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名。此時

11、的PLC為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產物。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現，在I/O接口電路上作了改進以適應工業(yè)控制現場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。因此，早期

12、的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復使用等。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。 </p><p>　　1.1.2 中期的PLC（70年代中期—80年代中后期）</p><p>　　20世紀70年代中末期，微處理器的出現使PLC發(fā)生了巨大的變化，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段。計算機技術已全面引入可編程控制器中，美國

13、，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU），使其功能發(fā)生了飛躍。 這樣，使PLC得功能大大增強。</p><p>　　在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數量增加，還提供了一定數量的數據寄存器，使PLC得應用范圍得以擴大。</p><p>　　在軟件

14、方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數等功能以外，還增加了算術運算、數據處理和傳送、通訊、自診斷等功能。</p><p>　　更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現代工業(yè)中的地位。</p><p>　　20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產品

15、系列化。這個階段的另一個特點是世界上生產可編程控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。</p><p>　　1.1.3 近期的PLC（80年代中后期至今）</p><p>　　上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。由于超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處

16、理器的當次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。</p><p>　　在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。</p><p>　　20世紀末期，可編程控制器的發(fā)展

17、特點是更加適應于現代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉速、位移等各式各樣的控制場合；從產品的配套能力來說，生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。</p><p>　　我國可編程控制器的

18、引進、應用、研制、生產是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產設備及產品中不斷擴大了PLC的應用。目前，我國自己已可以生產中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產的CF系列、杭州機床電器廠生產的DKK及D系列、大連組合機床研究所生產的S系列、蘇州電子計算機廠生產的YZ系列等多種產品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產品中獲得了應用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名

19、的PLC生產廠家?？梢灶A期，隨著我國現代化進程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應用天地。</p><p>　　1.2 PLC的應用領域</p><p>　　目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。</p><p>　　1.2.1 開關量的邏輯控制</p

20、><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。</p><p>　　1.2.2 模擬量控制</p><p>　　在工業(yè)生產過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量

21、。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。</p><p>　　1.2.3 運動控制</p><p>　　PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現在一般使用專用的運

22、動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。</p><p>　　1.2.4 過程控制</p><p>　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。

23、大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛應用。</p><p>　　1.2.5 數據處理</p><p>　　現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中

24、的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。</p><p>　　1.2.6 通信及聯(lián)網</p><p>　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網絡發(fā)展得很快，各PLC

25、廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統(tǒng)。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。</p><p>　　2 PLC的基本結構</p><p>　　PLC實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同。</p><p>　　從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、

26、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。</p><p>　　2.1 中央處理單元(CPU) </p><p>　　2.1.1 CPU的構成</p><p>　　CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯(lián)系的數據、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯

27、片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。</p><p>　　在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。</p><p>　　2.1.2 CPU的工作機制</p><p>　　CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數字

28、或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。</p><p>　　CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態(tài)和數據，并分別存入I/

29、O映象區(qū)，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯產生相應的控制信號或將算數運算的結果送入I/O映象區(qū)或數據寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，去指揮有關的控制電路。如此循環(huán)運行，直到停止運行。</p><p>　　CPU速度和內存

30、容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，IO數量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。</p><p>　　為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 </p><p><b>　　2.2 存儲器 </b></p><p>

31、　　具有記憶功能的半導體電路。分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器。</p><p>　　存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 </p><p>　　存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 </p><p>　　系統(tǒng)程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器、ROM組成。廠家使用的，內容不可更改，斷電不消失

32、。</p><p>　　用戶存儲器：分為用戶程序存儲區(qū)和工作數據存儲區(qū)。由隨機存取存儲器（RAM）組成。用戶使用的。斷電內容消失。常用高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為3~5年。</p><p><b>　　2.3 I/O模塊</b></p><p>　　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/

33、O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。</p><p>　　2.3.1 輸入接口</p><p>　　光電耦合器由兩個發(fā)光二極度管和光電三極管組成。</p><p>　　2.3.2 發(fā)光二級管</p><p>　　在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號，發(fā)光二

34、極管就產生與輸入信號變化規(guī)律相同的光信號。</p><p>　　2.3.3 光電三級管</p><p>　　在光信號的照射下導通，導通程度與光信號的強弱有關。在光電耦合器的線性工作區(qū)內，輸出信號與輸入信號有線性關系。</p><p>　　2.3.4 輸出接口</p><p>　　PLC的繼電器三種類型：</p><p>

35、;　　繼電器輸出：有觸點、壽命短、頻率低、交直流負載</p><p>　　晶體管輸出：無觸點、壽命長、直流負載</p><p>　　晶閘管輸出：無觸點、壽命長、交流負載</p><p>　　2.3.5 輸出接口電路工作過程：</p><p>　　當內部電路輸出數字信號1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點閉合，提供負載導通的電流和電壓

36、。當內部電路輸出數字信號0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點斷開，斷開負載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內部的數字電路化成一種信號使負載動作或不動作。</p><p>　　2.3.6 輸入接口電路工作過程：</p><p>　　當開關合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導通，向內部電路輸入信號。當開關斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導通。向內部電路輸入信號。也就是通

37、過輸入接口電路把外部的開關信號轉化成PLC內部所能接受的數字信號。</p><p>　　2.3.7 常用的I/O分類：</p><p>　　開關量輸入/出（DI/O）：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。</p><p>　　模擬量輸入/出（AI/O）：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、

38、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。</p><p>　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。</p><p>　　按I/O點數確定模塊規(guī)格及數量，I/O模塊可多可少，但其最大數受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數限制。</p><p><b&

39、gt;　　2.4 電源</b></p><p>　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可*得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。電源輸入類型有：交流電源（

40、220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。</p><p><b>　　2.5 底板或機架</b></p><p>　　大多數模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。</p><p>　　2.6 PLC系統(tǒng)的其它設備&

41、lt;/p><p>　　2.6.1 編程設備：</p><p>　　編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現場控制運行。編程器分為兩種，一種是手持編程器，方便。我們實驗室使用的就是手持編程器。二種是通過PLC的RS232口。與計算機相連。然后敲擊鍵盤。通過編程軟件向PLC內部輸入程序。<

42、;/p><p>　　2.6.2 人機界面：</p><p>　　最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及。</p><p>　　2.6.3 PLC的通信聯(lián)網</p><p>　　依靠先進的工業(yè)網絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數據。因此，網絡在自

43、動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出"網絡就是控制器"的觀點說法。</p><p>　　PLC具有通信聯(lián)網的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現分散集中控制。多數PLC具有RS-232接口，還有一些內置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信現在主要采用通過485的數據通訊、cclink或工業(yè)以太網進行聯(lián)網。&l

44、t;/p><p>　　3 PLC的基本設計原則和選型</p><p>　　3.1 PLC控制系統(tǒng)的設計基本原則</p><p>　　任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現被控對象的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計PLC控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則：</p><p>　　3.1.1 最大限度地滿足被控對象的控制要求</p>&

45、lt;p>　　充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設計中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計前就要深入現場進行調查研究，收集控制現場的資料，收集相關先進的國內、國外資料。同時要注意和現場的工程管理人員、工程技術人員、現場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設計中的重點問題和疑難問題。</p><p>　　3.1.2 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠

46、</p><p>　　保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設計者在系統(tǒng)設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。</p><p>　　3.1.3 力求簡單、經濟、使用及維修方便</p><p&

47、gt;　　一個新的控制工程固然能提高產品的質量和數量，帶來巨大的經濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使控制系統(tǒng)簡單、經濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。</p><p>　　3.1.4 適應發(fā)展的需要<

48、;/p><p>　　由于技術的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數和內存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產的發(fā)展和工藝的改進。</p><p>　　3.2 PLC的選型</p><p>　　在PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工

49、藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。PLC及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制

50、要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。</p><p>　　3.2.1 輸入輸出（I/O）點數的估算</p><p>　　I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統(tǒng)計的輸入輸出點數，再增加10%～20%的可擴展</p><p>　　余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時

51、，還需根據制造廠商PLC的產品特點，對輸入輸出點數進行調整。</p><p>　　3.2.2 存儲器容量的估算</p><p>　　存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一

52、定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。</p><p>　　存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的10～15倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的總字數（16位為一個字），另外再按此數的25%考慮余量。</p><p>　　3.2.3 控制功能的選擇</p><p>　　該選擇包括運算功能、控制功

53、能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。</p><p><b>　　1、運算功能</b></p><p>　　簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能；普通PLC的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現，目前在PLC中都已具有通信功

54、能，有些產品具有與下位機的通信，有些產品具有與同位機或上位機的通信，有些產品還具有與工廠或企業(yè)網進行數據通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數應用場合，只需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數運算，數值轉換和PID運算等。要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。</p><p><b>　　2、控制功能</b&g

55、t;</p><p>　　控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC碼轉換單元等。</p><p><b

56、>　　3、通信功能</b></p><p>　　大中型PLC系統(tǒng)應支持多種現場總線和標準通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應能與工廠管理網（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開放的通信網絡。</p><p>　　PLC系統(tǒng)的通信接口應包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網、常用DCS接口

57、等；大中型PLC通信總線（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線應符合國際標準，通信距離應滿足裝置實際要求。</p><p>　　PLC系統(tǒng)的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網絡主要形式有下列幾種形式：</p><p>　　1）PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網絡；</p><p>　　2

58、）1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構成主從式PLC網絡；</p><p>　　3）PLC網絡通過特定網絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網；</p><p>　　4）專用PLC網絡（各廠商的專用PLC通信網絡）。</p><p>　　為減輕CPU通信任務，根據網絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現場總線、工業(yè)以太網）通信處理器。&l

59、t;/p><p><b>　　4、編程功能</b></p><p>　　離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現場控制，

60、并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調試和操作方便，在大中型PLC中常采用。</p><p>　　五種標準化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準（IEC6113123），同時，還應支持多

61、種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。</p><p><b>　　5、診斷功能</b></p><p>　　PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷

62、。</p><p>　　PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。</p><p><b>　　6、處理速度</b></p><p>　　PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則PLC將掃描不到該信號，造成信號數據的丟失。</p>&l

63、t;p>　　處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質量等有關。目前，PLC接點的響應快、速度高，每條二進制指令執(zhí)行時間約0.2～0.4Ls，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應滿足：小型PLC的掃描時間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時間不大于0.2ms/K。</p><p>　　3.2.4 機型的選擇</p><p><b&

64、gt;　　1、PLC的類型</b></p><p>　　PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。</p><p>　　整體型PLC的I/O點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此

65、用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。</p><p>　　2、輸入輸出模塊的選擇</p><p>　　輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控

66、硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。</p><p>　　可根據應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本。</p><p>　　考慮是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。</p><p><b>　　3、電源的選擇</b

67、></p><p>　　PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據產品說明書要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與國內電網電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。</p><p>　　如果PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信

68、號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。</p><p><b>　　4、存儲器的選擇</b></p><p>　　由于計算機集成芯片技術的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。</p><p

69、><b>　　5、冗余功能的選擇</b></p><p><b>　　1）控制單元的冗余</b></p><p>　　重要的過程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應1B1冗余。</p><p>　　在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構成的熱備冗余系統(tǒng)、2重化或3重化冗余容錯系統(tǒng)等。</p><p

70、>　　1）I/O接口單元的冗余</p><p>　　控制回路的多點I/O卡應冗余配置。</p><p>　　重要檢測點的多點I/O卡可冗余配置。3）根據需要對重要的I/O信號，可選用2重化或3重化的I/O接口單元。</p><p>　　第四章 基于PLC的四層電梯設計</p><p>　　4.1 四層電梯的控制要求</p>

71、<p><b>　　1、電梯上行</b></p><p>　　（1）當電梯停于1樓1F或2F、3F時，4F呼叫，則上行到4樓，碰到行程開關后停止。</p><p>　?。?）當電梯停于1樓1F或2F時，3F呼叫，則上行到3樓，碰到行程開關后停止。</p><p>　?。?）當電梯停于1樓1F時，2F呼叫，則上行到2樓，碰到行程開關

72、后停止。</p><p>　?。?）當電梯停于1樓1F時，2F、3F同時呼叫，則上行到2樓后，停8秒后，繼續(xù)上行到3F后停止。</p><p>　　（5）當電梯停于1樓1F時，3F、4F同時呼叫，則上行到3樓后，停8秒后，繼續(xù)上行到4F后停止</p><p>　?。?）當電梯停于1樓1F時，2F、4F同時呼叫，則上行到2樓，停8秒后，繼續(xù)上行到4F后停止</p

73、><p>　　（7）當電梯停于1樓1F時，2F、3F、4F同時呼叫，則上行到2樓，停8秒后，繼續(xù)上行到3F后，停5秒后，繼續(xù)上行到4F后停止。</p><p>　?。?）當電梯停于2樓2F時，3F、4F同時呼叫，則上行到3樓，停8秒后，繼續(xù)上行到4F后停止。</p><p><b>　　2、電梯下行</b></p><p>

74、　?。?）當電梯停于4F或3F、2F時，1F呼叫，則下行到1F后，碰到行程開關后停止。</p><p>　?。?）當電梯停于4F或3F時，2F呼叫，則下行到2F后，碰到行程開關后停止。</p><p>　?。?）當電梯停于4F時，3F呼叫，則下行到3F后，碰到行程開關后停止。</p><p>　　（4）當電梯停于4F時，3F、2F同時呼叫，則下行到3F后，停8秒后，

75、繼續(xù)下行到2F后停止。</p><p>　?。?）當電梯停于4F時，3F、1F同時呼叫，則下行到3F后，停8秒后，繼續(xù)下行到1F后停止。</p><p>　?。?）當電梯停于4F時，2F、1F同時呼叫，則下行到2F后，停8秒后，繼續(xù)下行到1F后停止。</p><p>　　（7）當電梯停于4F時，3F、2F、1F同時呼叫，則下行到3F后，停8秒后，繼續(xù)下行到2F后，停

76、8秒后，繼續(xù)下行到1F后停止。</p><p>　?。?）當電梯停于3F時，2F、1F同時呼叫，則下行到2F后，停8秒后，繼續(xù)下行到1F后停止。</p><p>　　3、各樓層運行時間應在20秒以內，否則認為有故障。</p><p>　　4、電梯停于某一層時，相應的標志燈應亮。</p><p>　　5、電梯上、下行時，數碼管應顯示該層的樓層數

77、。</p><p>　　6、啟動時，當電梯沒有停在任何樓層，可自動向上或向下停靠。</p><p>　　7、設定關閉電梯的功能，當電梯完成最后一個呼叫請求后，延時3秒后，自動返回1F</p><p>　　4.2四層電梯的主電路圖</p><p>　　4.3四層電梯的PLC輸入輸出圖示：</p><p>　　4.4四層電

78、梯的PLC輸入輸出表</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　王永華 《現代電氣控制及PLC應用技術》北京航空航天大學出版社</p><p>　　廖常初 《PLC應用與基礎》與《可編程控制器應用技術》</p><p>　　《深入淺出西門子S7-200》北京航空航天大學出版社</p>