电梯自动控制技术基于PLC的电梯控制技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,可编程序控制器,(PLC),Programmable,Logic,Controller,5.1 PLC,概述,模块五,基于PLC的电梯控制技术,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,”,。,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,。,5.1.2 PLC,概述,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。,（,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。,2.,各部分介绍,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。,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,。,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,（,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。,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。,（,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,相当于个人计算机的操作系统，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,AC85264V,、,50/60Hz,的交流电源，另一种为,DC2426V,的电源。,（,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。,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。,5.1.4 PLC,外部特征,（,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,。,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。,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,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。,5.1.6,常见,PLC,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,元件名称,存储器范围,容量,X,输入继电器,X0000,X03FF,合计,1024,点,Y,输出继电器,Y0000,Y03FF,M,辅助继电器,M0000,M03FF,1024,点,M,扩展辅助继电器,M0400,M0FFF,3072,点,L,闩锁继电器,L0000,L03FF,1024,点,L,扩展闩锁继电器,L0400,L0FFF,3072,点,M,特殊继电器,M8000,M81FF,512,点,T,定时器（,10Ms,时基）,T000,T17F,384,点,定时器（,1Ms,时基）,T180,T1FF,128,点,C,计数器,C000,C0FF,256,点,D,数据寄存器,D0000,D1FFF,8192,字,D,数据寄存器,D8000,D80FF,256,字,P,指针（分支用）,P00,PFF,256,点,I,指针（中断用）,1000,11Fxx,10,点,T,定时器当前值,T000,T1FF,512,字,C,计数器当前值,C000,C0FF,256,字,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。,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。,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。,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。,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。,5.4,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。,梯形图例,A,）指令多,B,）指令少,图,5-14,梯形图并左,A,）错误,B,）正确,图,5-15,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,软件编程,(,电动机起保停电路,1),A,）方法,1 B,）方法,2,图,5-20,电动机的起保停停止优先梯形图,A,）方法,1 B,）方法,2 C,）方法,3,图,5-22,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,2),A,）,PLC,的,I/O,电路,B,）梯形图,图,5-22,电动机的起保停电路,软件编程,(,电动机起保停电路,3),硬件接线,(电动机正反转电路,),A,）主电路,B,）继电器接触器控制电路,C,）,PLC,控制电路,图,5-23,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。,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,。,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。,（,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。,（,3,）从通信双方信息的交互方式分类，串行通信方式又可以分为以下三种：,1,单工通信,只有一个方向的信息传送而没有反方向的交互,2,半双工通信,通信双方可以同时发送（接收）信息，但不能同时双向发送。,3,全双工通信,通信双方都可以同时发送和接收信息，双方的发送与接收装置同时工作。,RS232C,通信接口,RS232C,是美国电子工业协会公布的,串行通信接口,。,RS,是英文,“,推荐标准,”,一词的缩写，,232,是标识号，,C,表示修改的次数。当今几乎每台计算机和终端设备都配备了,RS232C,接口。,有了,RS232C,口，,PLC,与计算机、,PLC,与,PLC,可以通信联网。,RS232C,口的不足之处：数据传输速率低；传输距离短；各种信号成分间相互产生干扰。为了解决这些问题，目前工业环境中广泛应用的是,RS422/RS485,通信接口。,RS422/RS485,通信接口,RS422,是全双工型的串行通信方式，需要,4,根线。,RS485,是半双工型的串行通信方式，需要,2,根线。普通计算机一般不配备,RS422,、,RS485,接口，但工业控制计算机多有配置。普通计算机欲配备上述两个通信接口，可通过插入通信板予以扩展。,图,5-29,RS485,通信线,图,5-30,RS422,通信线,图,5-31,RS232C/RS422,转换插口,5.7 PLC,的选择和应用注意事项,5.7.1 PLC,选择,输入点数 该,PLC,能处理的信号点数。,输出点数 该,PLC,能控制的输出点数。,定时器数量 该,PLC,内部仿真的定时器数量。,计数器数量 该,PLC,内部仿真的计数器数量。,PLC,支持指令 该,PLC,所能处理及涵盖的指令范围。,执行速度,PLC,执行每个指令的执行度，这关系到整个系统的扫描时间。,使用者的程序空间,PLC,程序所占有的最大空间。,程序输入的方式 由专有的书写器输入或是由其它方式加载。,系统的扩充性 该,PLC,可以再作哪一方面的扩展等等。,1,、工作环境,（,1,）温度。,055,（,2,）湿度。小于,85%,（无凝露）,（,3,）振动。防止振动频率为,1055Hz,的频繁或连续振动。,（,4,）空气。避免有腐蚀和易燃的气体。,（,5,）电源。,PLC,的供电电源为,50Hz,、,100240,的交流电，对于电源线来的干扰，,PLC,本身具有足够的抵制能力。,5.7.2 PLC,注意事项,2,、安装与布线,（,1,）动力线、控制线以及,PLC,的电源线和,I/O,线应分别配线。,（,2,）,PLC,应远离强干扰源。,（,3,）,PLC,的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开铺设。,（,4,）,PLC,基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应单独铺设，以防止外界信号的干扰。,（,5,）交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。,3,、,I/O,端的接线（,P128,）,（,1,）输入接线。,（,2,）输出接线。,4,、,外部安全电路,（,1,）急停电路。,（,2,）保护电路。,（,3,）,PLC,有监视定时器等自检功能，检查出异常时，输出全部关闭。,（,4,）电源过负荷的防护。,（,5,）重大事故的报警和防护。,