基于PLC的电梯控制系统
部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出,一直循环扫描工作。由于PLC是扫描工作过程,在程序执行阶段即使输入发生了变化,输入状态映象寄存器的内容也不会变化,要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。工作过程主要分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。其工作过程如图2-2所示。
内部处理 通信操作 运行 输入处理 程序执行 输出处理 停止
图2-2 PLC的扫描过程
(1) 内部处理阶段:在此阶段,PLC检查CPU模块的硬件是否正常,复位监视定时器,以及完成一些其它内部工作。
(2) 通信服务阶段:在此阶段,PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令,更新编程器的显示内容等,当PLC处于停状态时,只进行内容处理和通信操作等内容。
(3) 输入处理:输入处理也叫输入采样。在此阶段顺序读入所有输入端子的通断状态,并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新,接着进入程序的执行阶段。
(4) 程序执行:根据PLC梯形图程序扫描原则,按先左后右,先
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上后下的步序,逐句扫描,执行程序。但遇到程序跳转指令,则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。若用户程序涉及到输入输出状态时,PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态,从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当前状态。根据用户程序进行逻辑运算,运算结果再存入有关器件寄存器中。
(5) 输出处理:程序执行完毕后,将输出映象寄存器,即元件映象寄存器中的Y寄存器的状态,在输出处理阶段转存到输出锁存器,通过隔离电路,驱动功率放大电路,使输出端子向外界输出控制信号,驱动外部负载。
PLC的运行方式有运行工作模式和停止工作模式。当处于运行工作模式时,PLC要进行从内部处理、通信服务、输入处理、程序处理、输出处理,然后按上述过程循环扫描工作。在运行模式下,PLC通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能,为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号,用户程序不是只执行一次,而是不断地重复执行,直至PLC停机或切换到STOP工作模式。当处于停止工作模式时,PLC只进行内部处理和通信服务等内容。
2.3 PLC的编程语言
1.梯形图
梯形图编程语言习惯上叫梯形图。梯形图沿袭了继电器控制电路的形式,也可以说,梯形图编程语言是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的,具有形象、直观、实用,电气技术人员容易接受,是目前用得最多的一种PLC编程语言。 2.指令表
这种编程语言是一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式,用一系列操作指令组成的语句表将控制流程热核出来,并通过编程器送到PLC中去。 3.顺序功能图
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采用IEC标准的SFC(Sequential Function Chart)语言,用于编制复杂的顺控程序。利用这种先进的编程方法,初学者也很容易编出复杂的顺控程序,大大提高了工作效率,也为调试、试运行带来许多言传的方便。 4.状态转移图
类似于顺序功能图,可使复杂的顺控系统编程得到进一步简化。 逻辑功能图。它基本上沿用了数字电路中的逻辑门和逻辑框图来表达。一般用一个运算框图表示一种功能。控制逻辑常用“与”、“或”、“非”三种功能来完成。目前国际电工协会(IEC)正在实施发展这种编程标准。 5.高级语言
近几年推出的PLC,尤其是大型PLC,已开始使用高级语言进行编程采用高级语言编程后,用户可以象使用PC机一样操作PLC。在功能上除可完成逻辑运算功能外,还可以进行PID调节、数据采集和处理、上位机通信等。
2.4 梯形图的设计方法
1.梯形图的经验设计法
梯形图的经验设计法—在典型电路的基础上,根据被控对象的具体要求,进行试探性编程设计,并不断修改直到达到满意的结果。 2.根据继电器电路图设计梯形图的方法
这种方法的基本思路是将继电器电路图转化为梯形图。其具体步骤(1) 了解被控对象,掌握控制系统工作原理;
(2) 确定PLC的输入和输出,定义输入和输出的位地址,画出PLC外部接线图;
(3) 确定继电器电路图中的中间继电器对应的PLC位地址、时间继电器对应的PLC位定时器的地址;
(4) 根据上述对应关系画出梯形图。
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如下:
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3. 顺序控制设计法
顺序控制设计法的基本思路:根据被控对象的工艺过程画出顺序功能图,然后根据顺序功能图画出梯形图。顺序功能图是描述控制系统控制过程、功能、特性的一种图形。顺序控制设计法是IEC推荐的好方法。
顺序控制设计方法有使用起保停电路的设计方法、以转换为中心的设计方法、使用顺序控制继电器的设计方法、多种工作方式的设计方法。
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第3章 四层电梯PLC控制系统设计
3.1电梯的控制功能
本电梯控制系统控制电梯的功能描述如下: (1) 开始时,电梯可以处于任意一层。
(2) 当有呼梯信号到来时,轿厢响应该呼梯信号,并且到达该楼层,轿厢停止运行,轿厢门自动打开,延时3秒后自动关门。
(3) 在电梯运行过程中,轿厢上升(或下降)途中,任何反方向下降(或上升)的呼梯信号均不响应;如果某反向呼梯信号前方再无共它呼梯信号,则电梯响应该呼梯信号。
(4) 电梯具有最远反向呼梯响应功能。
(5) 电梯出现故障时,系统通过GPRS发出抢修信息至电梯维修人员。这个功能也是本电梯控制系统的一个亮点,普通的电梯控制系统当出现故障时,乘客按下报警按钮,报警器会发出报警声,然后传达室值班人员通知维修人员,有时会耽误很长时间,本系统可以直接通知维修人员,节省时间也节省资源。
3.2 四层电梯(被控对象)简介
四层电梯选用浙江求是科教设备有限公司的电梯实物教学模型。其
实物模型如图3-1所示。
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