三菱PLC控制四层电梯解读

《三菱PLC控制四层电梯解读》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三菱PLC控制四层电梯解读（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1.2.8 PLC 的基本结构从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、 I/O 板、显示面板、 内存块、电源等， 这些元素组合成一个不可拆卸的整体。 模块式 PLC 包括 CPU 模块、 I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则 组合配置。（1）CPU 的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC至少有一个CPU，它按PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据， 用扫描的方式采集由现场输入装置 送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行

2、后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经 分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU 主要由运算器、 控制器、 寄存器及实现它们之间联系的数据、 控制及状态总线 构成， CPU 单元还包括外围芯片、 总线接口及有关电路。 内存主要用于存储程序及数据， 是 PLC 不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析 CPU 的内部电路，但对各部分的工作机制还是应 有足够的理解。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。 但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。 寄存器参与运算， 并存储运算的中间结果， 它

3、也是在控制器指挥下工作。 CPU 速度和内 存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，I/O数量及软件容量等，因此 限制着控制规模。（2）存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序 存储器。（3）I/O 模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块 将电信号变换成数字信号进入 PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI）， 开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。常用的 I/O 分类

4、如下：开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电 器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V） 等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。除了上述通用 IO 外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按 I/O 点数确定模块规格及数量， I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理 的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。（4）电源模块PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路 提供2

5、4V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源 （常用的为 24VDC）。（5）底板或机架大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系， 使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个 整体。(6) PLC 系统的其它设备编程设备：编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于 编程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参 与现场控制运行。小编程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机(运行编程 软件)充当编程器。也就是我们系统

6、的上位机。人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏(或触摸屏)式的一体 式操作员终端应用越来越广泛，由计算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。1.2.9 PLC 的工作原理当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行 和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间， PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。(1) 输入处理阶段在输入采样阶段， PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据， 并将它们存入 I/O 映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。 在这两个阶段中，即使

7、输入状态和数据发生变化， I/O 映象区中的相应单元的状态和数 据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周 期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。(2) 程序执行阶段在用户程序执行阶段， PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序 (梯形图 )。 在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先 左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的 结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态； 或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功

8、能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变 化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能 发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈 或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据 只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。(3) 输出处理阶段当扫描用户程序结束后， PLC 就进入输出刷新阶段。在此期间， CPU 按照 I/O 映象 区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路， 再经输出电路驱动相应的外设。 这时， 才是 PLC 的真正输

9、出。1.2.10 常用的程序设计语言梯形图(LD f Ladder Diagram)梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。这种表达方式与传统的继电器控制电路图非常相似，不同点是它的特定的元件和构图规则。它比较直 观、形象，对于那些熟悉继电器 -接触器控制系统的人来说，易被接受。这种表达方式 特别适用于比较简单的控制功能的编程。如图1-1a)所示的继电器控制电路，用PLC完成其功能的梯形图如图 1-1b)。#b)a)b)图1-1 继电器控制电路及用 PLC完成其功能的梯形图梯形图的要点：梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。每个继电器线圈为一个 逻辑行，即一层阶梯。每一逻

10、辑行起于左母线，然后是触点的各种连接，最后终止于继 电器线圈(也可以加上一条右母线)。整个图形呈阶梯状。(2) 功能模块图(FBD Function Black Diagram)功能模块图是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言。该语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示非”运算，方框被 导线”连接在一起，信号自左向右流动。例如对应于图1-2a)的功能模块图如图1-2b)所示。#ORQ100ANDI 1101OUTQ100图1-2 功能模块图功能模块图的特点是：以功能模块为单位，分析理解控制方案简单容易；以图形的 形式表

11、达功能，直观，有数字电路基础的人很容易掌握；对规模大、控制逻辑关系复杂 的控制系统，由于功能模块图能够清楚表达功能关系，使编程调试时间大大减少。(3) 顺序功能流程图(SFC Sequential Function Char)顺序功能流程图的规则是：将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转移条 件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步一步的按照顺序动作。每一步代表一个控 制功能任务，用方框表示。在方框内含有用于完成相应控制功能任务的梯形图逻辑。由于顺序功能流程图描述控制过程详细具体(包括：每一步的输入信号，每一步的 工作内容，每一步的输出状态，框与框之间的转换条件。)，因此程序结构清晰，易

12、于 阅读及维护，可大大减轻编程工作量，缩短编程和调试时间。特别适用于系统的规模校 大，程序关系较复杂的场合。图1-3是一个简单的顺序功能流程图的示意图。电1 |转换1 -转如-动作？歩3图1-3 顺序功能流程图的示意图-1100指令表(IL Instruction List它采用类似于汇编语言的指令语句来编程。指令语句的一般格式为：操 作码操作数。操作码又称为编程指令，用助记符表示，它指示 CPU要完成 的操作，包括逻辑运算、算术运算、定时、计数、移位、传送等。Q100 OUT3IIEND圏1-4指令表操作数给出操作码所指定操作的对象或执行该操作所需的数据，通常为编程元件的编号或常数，如输入继

13、电器、输出继电器、内部继电器、定时器、计数器、数据寄存器 以及定时器、计数器的设定值等。指令语句对熟悉汇编语言的编程者特别容易接受，它编程设备简单，编程简便。采 用指令语句编程时，通常都预先用以上几种方式之一表达控制原理，然后改写成相应的 指令语句。应用最多的是采用梯形图与指令语句结合编程，即先按控制要求画出梯形图，再根据梯形图写出相应的指令程序。因 PLC是按照指令存入存储器中的先后顺序来执 行程序的，故要求程序中指令和顺序要正确。图1-4为图1-2a)的指令表。(5)结构化文本(ST Structured Tex)结构化文本是IEC工作组对各种高级编程语言合理地吸收、借鉴的基础上创建的针

14、对工业控制的一种专用高级编程语言。结构化文本的特点是：能实现较复杂的控制运算；编写的程序简洁、紧凑；需要有 一定的计算机高级语言的知识和编程技巧。因此，这种语言主要用于其他编程语言较难 实现的用户程序编制。第二章课题的任务分析2.1基于三菱FX2N系列PLC电梯控制系统分析2.1.1概述随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛 的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际 上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上 是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因 此，

15、电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是 采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯 的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控 制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没 有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和 制造微机控制装置成本较高；而 PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、 运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。2.1.2电梯理想运行曲线根据大量的研究和实验表明,人可接受的最大加速度为amc 1.5m/s2加速度变化率 P mC 3m/s电梯的理想运行曲线按加速度可划分为三角形、梯形和正弦波形，由于正弦 波形加速度曲线实现较为困难，而三角形曲线最大加速度和在启动及制动段的转折点处 的加速度变化率均大于梯形曲线，即+pm跳变到-pm或由-pm跳变到+ pm的加速度变化 率，故很少采用，因梯形曲线容易实现并且有良好加速度变化率频繁指标，故被广泛采 用，采用梯形加速度曲线电梯的理想运行曲线如图2-1所示：图2-1电梯的理想速度曲线智能变频器是为电梯的灵活调速、 控制及高精度平层等要求而专门设计的电梯专用 变频器，可配用通用的三相异步电动