电梯自动控制技术基于PLC的电梯控制技术

5.1.6 常见PLC
近二十年来，PLC的生产厂家在美、日、德等工业 发达国家中迅速增加。国外PLC的主要生产厂家 及其主要产品列举如下。
美国：通用电气公司（GE）、歌德公司（GM） 日本：三菱电机公司（F、A、K等系列）、立石电
机公司（OMRONC系列等）、日立公司（D、E等 系列）、东芝公司（ EX等系列）、富士电机公 司。 德国：西门子公司（SIMENS）: SIMATICS5、S7等 系列。
软件编程（振荡电路）
A）方法1定时器分别计时
B）方法2定时器累计计时
图5-25振荡电路梯形图
5.6 PLC的通信技术
数据通信主要采用并行通信和串行通信两种 方式
（1） 并行通信。并行通信时数据的各个位同时 传送，可以以字或字节为单位并行进行。并行 通信速度快，计算机或PLC内部各种总线就是 以并行方式传送数据的。缺点是数据有多少位， 就需要多少根传送线。成本高，不适宜进行远 距离通信。
5.2.3 PLC的工作过程
图5-11 PLC的工作方式图
当PLC处于停止状态时，只进行内部处理和通信操 作内容。当PLC处于运行状态时，还要进行输入采 样、程序执行和输出刷新处理等操作。这个工作过 程如下图5-12所示。
图5-12
PLC工作过程
PLC重复地执行上述后三个阶段的工作周期，每次 称为一个扫描。
输出指示灯
用户电源 （交、直
流均可）
（2）晶体管输出：
开关速度高，负载能力小，适用于直流负载。
（3）晶闸管输出：
开关速度高，负载能力小，适用于交直流负载。
（3）中央处理单元（CPU）：
CPU模块是PLC的主要组成部分，是系 统的控制核心。它以循环扫描的工作 方式采集现场各输入装置的状态信号， 执行用户控制程序，并将运算结果传 送到相应的输出装置，驱动外部负载 工作。
A）主电路
B）继电器接触器控制电路
C）PLC控制电路
图5-23 电动机正反转电路
软件编程(电动机正反转电路)
图5-24 电动机正反转控制梯形图
•梯形图中，用两个起保停电路来分别控制电动机的正转和反转。 •Y034、Y035的常闭触点分别与对方线圈串联，保证它们不会 同时为ON，这种安全保护措施称为互锁。 •X0002、X0003的常闭触点接入对方的回路，称按钮互锁电路。
整体式
模块式
2. 按容量的分类:以PLC输入、输出点数分为小型、中型、大 型。1）小型：I/O点数小于256点 2）中型： I/O点数一般在256-1024点之间 3）大型： I/O点数大于1024点
3. 按PLC功能上的强弱分类:低档机、中档机、高档机 1）低档机：具有逻辑运算、计时、技术等功能，可实现逻辑、 顺序、计时计数等控制功能 2）中档机：除具有低档机的功能外，还具有较强的模拟量输 入输出、算数运算、数据传送等功能，可完成既有开关量又有 模拟量的控制任务。 3）高档机：除具有中档机的功能外，还具有带符号运算、矩 阵运算、模拟量调节、强大的联网通信等功能，能进行智能控 制、远程控制、大规模控制，构成分布式控制系统，实现工厂 自动化管理
5.4 梯形图的基本规则
梯形图按“自上而下，从左到右”的顺序绘制。 每一个逻辑行上，当几条支路并联时，串联触点多的应
安排在上面。几条支路串联时，并联触点多的应安排 在左面。 梯形图中的触点应画在水平支路上，不应画在垂直之路 上。 同一编号的输出元件在一个程序中可以使用两次，不同 编号的输出元件可以并行输出。 线圈不能直接与左母线相连。 触点不能直接与右母线相连。 梯形图画合理，可减少编程时指令的使用。
输入电路采用RC滤波，用于消除输入触点抖动和外部噪 声，光电隔离目的是将外部信号与PLC内部隔离。
（2）输出接口电路：这是把PLC处理结果（即输出信号） 送给控制对象的输出点。
◇输出电路有：继电器输出（M）、晶体管输出（T）、 晶闸管输出（S）三种类型。
（1）继电器输出型接口电路： 继电器输出型最常用，适合于交流负载或直流负载的场合。
5.1.5 PLC的分类
1. 按照硬件的结构形式分类: 整体式、模块式 1）整体式将电源、CPU、输入/输出等部件集中配置在一起， 体积小、重量轻、价格较便宜；但I/O点数固定，使用不太灵活。 2）模块式将电源、CPU、输入/输出等做成模块形式组装在机 架上，便于扩展，但价钱较高。适用于比较复杂的控制场合。 3）叠装式-一种新结构，吸收了上面两种方式的优点，用扁平 电缆连接。
5.1.4 PLC外部特征
PLC基本单元的外部特征基本相似，一般都 有外部接线端子、指示部分及接口部分。
（1）外部接线端子部分：包括PLC电源端子 （L、N、GND），供外部传感器用的DC24V 电源端子（24+，COM），输入端子（X）， 输出端子（Y）等。主要完成信号的I/O连 接，是PLC与外部设备连接的桥梁。
（2）串行通信。串行通信时数据是一位一位顺 序传送的，只用很少几根通信线。串行传送的 速度低，但传送的距离可以很长，因此串行通 信适用于长距离而速度要求不高的场合。在 PLC网路中传送数据绝大多数采用串行方式。
（6）编程器：
编程器是编制、编辑、调试、监控PLC的 用户程序的必备设备。它通过通信接口与 PLC的CPU模块相联系，完成人机对话。
小型PLC的程序编制科直接使用简易的手 持式编程器来完成，较为复杂的编程一般 使用专门的编程软件。编程软件可以安装 在普通的计算机上，程序编制好后通过通 信电缆下载到PLC中。
富士NB系列PLC
富士NB系列PLC
富士SPB系列PLC
主机
扩展单元
5.2 PLC编程元件 和工作原理
5.2.1富士SPB系列PLC 中编程元件
输入继电器（X） 输出继电器（Y） 辅助继电器（M） 状态继电器（S） 定时器（T） 计数器（C） 数据寄存器（D） 指针（P、I）
元件符号 X Y M
（4）存储器：用于存放系统软件的系统程序存储 器和存放应用软件的用户程序存储器。
系统程序相当于个人计Байду номын сангаас机的操作系统，能完成 PLC设计者规定的工作；可由生产厂家设计并固 化在ROM内，用户不能直接读取。
用户程序由用户设计，决定了PLC的输入信号与输 出信号之间的关系。
（5）电源：
把外部电源转换成PLC内部所需直流的电源 装置。PLC的外部电源输入可接受两种形 式，一种为单相AC85~264V、50/60Hz的 交流电源，另一种为DC24~26V的电源。
5.3 PLC的基本逻辑指令和功能指令
基 本 逻 辑 指 令
常 用 功 能 指 令
5.3.3编程位元件和字元件 1）只处理ON/OFF状态的元件称为位元件，
用来表示开关量的状态，如触点的通/断、 线圈的通/断，其值为二进制数1/0，或编 程元件ON/OFF； 2）处理数据的元件称为字元件。1字节=16 个位。
5.1.2 PLC概述
PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。 与传统的继电-接触器控制系统相比，具有如下优点: 高可靠性和强抗干扰能力。 系统安装简单，维修方便。 采用软件编程序来完成控制任务。 工作运行时，其面板上有对应各通道I／O状态指示灯。
PLC的硬件框图：
5.1.3 PLC 的内部结构 1. 控制系统核心为PLC，来自操纵箱、呼梯盒、井道装置 及安全装置的外部信号送入PLC内部进行逻辑运算与处理，经 过输出接口分别向指层灯、呼梯信号灯发出显示信号，向主 回路和门机电路发出控制信号，实现电梯运行状态的控制。
模块五
基于PLC的电梯控制技术
5.1 PLC概述
可编程序控制器(PLC) Programmable Logic Controller
PLC的定义
国际电工委员会（IEC）于 1982年11月和 1985年1月对可编程序控制器作了如下的定 义：“可编程序控制器是一种数字运算操作 的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。 它采用可编程序的存储器，用来在其内部存 储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和 算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟 式的输入和输出，控制各种类型的机械或生 产过程”。
软件编程(电动机起保停电路1)
A）方法1 图5-20
B）方法2 电动机的起保停停止优先梯形图
• 软件编程(电动机起保停电路2)
A）方法1 图5-22
B）方法2
C）方法3
电动机的起保停起动优先梯形图
软件编程(电动机起保停电路3)
A）PLC的I/O电路
B）梯形图
图5-22 电动机的起保停电路
硬件接线(电动机正反转电路)
梯形图例
A）指令多
图5-14
梯形图并左
B）指令少
A）错误
图5-15
B）正确 梯形图触点水平不垂直
A) 错误
B）正确
图5-16 梯形图线圈不能重复使用
5.5 基本电路的硬件接线与软件编程
硬件接线(电动机起保停电路)
A）主电路
B）继电器接触器控制电路 C）PLC控制电路
图5-19 电动机的启动、保持、停止电路硬件接线线路图
•注意：虽然在梯形图中已经有了软继电器的互锁和按钮互锁 电路，但在外部硬件输出电路中还必须使用KM1和KM2的常 闭触点进行互锁。因为PLC内部软继电器互锁只相差一个扫描 周期，而外部硬件接触器触点的断开时间往往大于一个扫描周 期，来不及反应。所以如果在没有外部硬件互锁的情况下，可 能引起主电路短路，因此必须采用软硬件双重互锁措施。
5.2.3 PLC的工作状态和工作过程 1.PLC的工作状态 PLC由两种工作状态：运行状态和停止状态。 2.PLC的工作过程 PLC的扫描工作方式从内部处理到输出处理分
为几个阶段，如下图所示。全过程扫描一次 所需要的时间称为扫描周期，各阶段工作情 况如下所述。见书P96
（1）内部处理阶段； （2）通信操纵阶段； （3）输入采样阶段； （4）程序执行阶段； （5）输出刷新阶段。
对于使用者来说，可以把PLC看成是内部由 许多软继电器组成的控制器，用近似继电器控 制的电路图的编程语言进行编程。这些软继电 器由线圈、常开触点和常闭触点组成。
PLC提供的继电器中，输入继电器用来反映 输入设备的状态；输出继电器用来直接驱动用 户输出设备；而其他继电器与用户设备没有关 系，在控制程序中仅仅起到传递信号的作用。
元件名称 输入继电器 输出继电器 辅助继电器
存储器范围 X0000～X03FF Y0000～Y03FF M0000～M03FF
M
扩展辅助继电器 M0400～M0FFF
L
闩锁继电器
L0000～L03FF
L
扩展闩锁继电器 L0400～L0FFF
M
特殊继电器
M8000～M81FF
定时器（10Ms时 基）
T000～T17F
2. 各部分介绍
（1）输入接口电路：它是各种输入信号 （动作命令信号及回授的检测信号）的输 入接口。
特点：
➢各种输入信号 的输入接口
➢直流输入类型 ➢采用光耦隔离， 可将外部信号与 PLC内部隔离
注意： 输入接线中尽可能采用常开触点形式连接到输入端， 使编制的梯形图与继电原理图一致，便于阅读。外部输入元 件可以是无源触点或有源传感器。
编程元件的名称由两部分组成，第一部分 用字母代表功能，如X、Y等；第二部分 用数字表示该编程元件的序号。输入、 输出继电器的序号采用十六进制，其余 编程元件序号采用十进制。
八种编程元件简介见书P94页。
5.2.2 PLC工作原理
图5-10 PLC等效电路
由等效电路可知：输入部分采集输入信号， 输出部分就是系统的执行部分，PLC内部电路是 由编程实现的逻辑电路，用软件编程代替继电 器的功能。
（2）指示部分：包括各I/O点的状态指示、 PLC电源指示、PLC运行指示、出错指示、 内存指示等，用于反映I/O点及PLC机器的 状态。
（3）接口部分：包括编程器、扩展单元、 扩展模块、特殊模块及存储器卡盒等外部 设备的接口，其作用是完成基本单元同上 述外部设备的连接。
（4）PLC：各部分元件名称及功能如表5-1 所示。见书P90。
T
定时器（1Ms时 基）
T180～T1FF
C
计数器
C000～C0FF
D
数据寄存器
D0000～D1FFF
D
数据寄存器
D8000～D80FF
P
指针（分支用）
P00～PFF
I
指针（中断用）
1000～11Fxx
T
定时器当前值
T000～T1FF
C
计数器当前值
C000～C0FF
容量
合计1024点
1024点 3072点 1024点 3072点 512点 384点 128点 256点 8192字 256字 256点 10点 512字 256字