基于PLC的电梯控制系统设计样本.doc

毕业设计 (论文)论文题目：基于PLC电梯控制系统设计 学 生： 王 余 指引教师： 花良浩 专 业： 电气工程与其自动化 摘 要当前电梯控制系统重要有三种控制方式：继电器控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。PLC控制系统由于运营可靠性高，使用维修以便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等长处，倍受人们注重，已成为当前在电梯控制系统中使用最多控制方式。本文在阐述电梯构造和可编程控制器构造和工作原理基本上，针对4层电梯，使用西门子S7-200可编程控制器，设计了电梯控制系统，涉及轿内指令和厅外召唤信号登记与消除、电梯选层和定向、电梯开关门运营、电梯上下行控制、电梯指层控制等某些，实现了轿内与各层呼梯指令记录、电梯运营方向和选层控制，电梯上下行和自动开关门、电梯指层控制等功能。核心词：四层电梯 控制系统 可编程控制器目 录摘要第1章 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 电梯简介21.2.1 电梯来源21.2.3 电梯定义与分类21.2.3 电梯电气控制发展31.2.4 电梯国内外发展状况31.3 PLC在电梯控制中应用以及发展前景51.4 课题研究内容6第2章 控制系统选取及简介72.1 控制系统选取72.2 PLC控制系统构成72.2.1 硬件构成72.2.2 软件构成82.3 PLC控制系统抗干扰办法92.3.1 硬件抗干扰办法92.3.2 软件抗干扰办法112.4 PLC控制系统发展趋势12第3章 PLC选型133.1 输入输出（I/O）点数估算133.2 机型拟定错误！未定义书签。3.2.1 主控制器选取错误！未定义书签。3.2.2 扩展模块选取错误！未定义书签。第4章 四层楼电梯控制系统设计144.1 电梯控制模仿系统面板图错误！未定义书签。4.2 电动机控制电路图144.3 PLC外部接线图154.4 流程图174.5 操作原理简要阐明194.6 编程元件明细表204.7 梯形图及注释214.7.1 电梯初始控制214.7.2 报警器及超重控制224.7.3 内指令信号登记与消除224.7.4 电梯选层定向辅助234.7.5 外召唤信号登记与消除244.7.6 电梯开关门274.7.7 电梯上下行错误！未定义书签。4.7.8 电梯指层控制284.8 程序仿真与调试30第5章 结论与展望315.1 结论315.2 展望电梯发展方向错误！未定义书签。致 谢32参照文献33第1章 绪论1.1 课题研究背景及意义电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少垂直方向交通工具。随着社会发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯调速精度、调速范畴等静态和动态特性提出了更高规定。电梯是集机电一体复杂系统，不但涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒服感和美学等问题。而对当代电梯而言，应具备高度安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护办法。在设计电梯时候，对机械零部件和电器元件都采用了很大安全系数和保险系数。然而只有电梯制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才干全面保证电梯最后高质量。在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造公司承认、法规认证专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查实验，从而为电梯运营可靠性和安全性提供了保证。因而，可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是：乘电梯比走楼梯安全5倍。据资料记录，在美国乘其她交通工具人数每年约为80亿人次，而乘电梯人数每年却有540亿人次之多。当前，由可编程序控制器(PLC)和微机构成电梯运营逻辑控制系统，正以很迅速度发展着。采用PLC控制电梯可靠性高、维护以便、开发周期短，这种电梯运营更加可靠，并具备很大灵活性，可以完毕更为复杂控制任务，己成为电梯控制发展方向。可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合产物，是在顺序控制器和微机控制器基本上发展起来新型控制器，是一种以微解决器为核心用作数字控制专用计算机。自1969年针对工业自动控制特点和需要而开发第一台PLC问世以来，迄今己30近年，它发展虽然包括了前期控制技术继承和演变，但又不同于顺序控制器和通用微机控制装置。它不但充分运用微解决器长处来满足各种工业领域实时控制规定，同步也照顾到现场电气操作维护人员技能和习惯，摒弃了微机惯用计算机编程语言表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基本形象编程语言和模块化软件构造，使顾客程序编制清晰直观、以便易学，调试和查错都很容易。顾客买到所需PLC后，只需按阐明书或提示，做少量安装接线和顾客程序编制工作，就可灵活而以便地将PLC应用于生产实践。并且顾客程序编制、修改和调试不需要具备专门计算机编程语言知识。这样就破除了“电脑”神秘感，推动了计算机技术普遍应用。可编程序控制器PLC在当代工业自动化控制中是最值得注重先进控制技术。PLC现已成为当代工业控制三大支柱(PLC、CADCAM、ROBOT)之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具备远程通信联网功能，易与计算机接口、能对模仿量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优秀性能，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等构成老式继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛应用。PLC应用深度和广度已经成为一种国家工业先进水平重要标志之一。总之，电梯控制是比较复杂，可编程控制器使用为电梯控制提供了辽阔空间。PLC是专门为工业过程控制而设计控制设备，随着PLC应用技术不断发展，将使得它体积大大减小，功能不断完善，过程控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一种设备内，把仪表、电子和计算机功能综合在一起。因而，它已经成为电梯运营中核心技术。1.2 电梯简介1.2.1 电梯来源人类运用升降工具运送货品、人员历史非常悠久。早在公元前26，埃及人在建造金字塔时就使用了最原始升降系统，这套系统基本原理至今仍无变化：即一种平衡物下降同步，负载平台上升。初期升降工具基本以人力为动力。12，在法国海岸边一种修道院里安装了一台以驴子为动力起重机，这才结束了用人力运送重物历史。19世纪初，在欧美开始用蒸汽机作为升降工具动力。1845年，第一台液压驱动升降机研制成功，液压驱动介质是水。尽管升降工具被一代代富有革新精神工程师们进行不断改进，然而被工业界普遍承认升降机仍未浮现，直到1852 年世界第一台安全升降机诞生。1852年，美国纽约杨克斯机械工程师奥斯先生创造了世界第1台安全升降机。1857年3年23日，奥斯公司在纽约为一座专营法国瓷器和玻璃器皿商店安装了世界上第一台客运升降机。1862年，奥斯公司采用单独蒸汽机控制升降机问世。1878年，奥斯公司在纽约百老汇大街155号安装了第1台水压式乘客升降机。1889年12月，奥斯公司在纽约第玛瑞斯特大楼成功安装了1台直接连接式升降机。这是以直流电动机为动力世界第1台电力驱动升降机，从此诞生了名副其实电梯。 1.2.2 电梯定义与分类2月19日国务院颁布了特种设备安全监察条例，明确规定电梯是特种设备，并对电梯含义做了论述：“电梯是指动力驱动，运用沿刚性导轨运营箱体或者沿固定线路运营梯级(踏板)进行升降或者平行运送人、货品机电设备”。这种对电梯阐述，被称作广义电梯概念，既涉及上下运送人、货品升降式电梯，也涉及用于水平或倾斜输送乘客自动人行道(英语Passenger Conveyor)和自动扶梯(英语Escalator)。当代电梯重要由曳引机（绞车）、导轨、对重装置、安全装置(如限速器、安全钳和缓冲器等)、信号操纵系统、轿厢与厅门等构成。这些某些分别安装在建筑物井道和机房中。普通采用钢丝绳摩擦传动，钢丝绳绕过曳引轮，两端分别连接轿厢和平衡重，电动机驱动曳引轮使轿厢升降。电梯规定安全可靠、输送效率高、平层精确和乘坐舒服等。电梯基本参数重要有额定载重量、可乘人数、额定速度、轿厢外廓尺寸和井道型式等。当前，电梯行业及社会上对电梯分类大体有如下几种： (1)按用途分： 乘客电梯、载货电梯、客货电梯、病床电梯、住宅电梯、杂物电梯、观光电梯、其她专用电梯。(2)按额定速度分： 低速梯，常指低于1.00m/s速度电梯；中速梯，常指速度1.002.00m/s电梯。高速梯，常指速度不不大于2.00m/s电梯。超高速梯，速度超过5.00m/s电梯。(3)按拖动方式分：交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条式电梯、螺旋式电梯。(4)按控制方式分：手柄操纵控制电梯、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、向下集选控制电梯、并联控制电梯、群控电梯、智能控制电梯。其她分类方式尚有：按电梯有无司机分类等。1.2.3 电梯电气控制发展1857年美国人OTIS创造出真正意义上电梯。从此后来，电梯电气控制技术越来越收到人们注重。电梯电气控制技术与否，重要体当前电梯电气控制系统设计上。电梯电气控制重要是对各种指令信号、位置信号、速度信号和安全信号进行管理，使电梯正常运营或处在保护状态，发出各种显示信号。电梯电气控制，过去采用继电器逻辑线路，普通称继电器控制。这种硬布线逻辑控制方式具备原理简朴、直观等特点。但通用性差，逻辑系统由许多触点构成，接线复杂、故障率高、设备庞大，国家已规定裁减。当前国内电梯重要由先进、可靠性高微型计算机或可编程控制器控制。PLC是可编程控制器简称，它是一种用于自动控制专用微机，实质上属于微机控制方式，但可编程控制器具备其自身特点：PLC在设计和制造上采用了许多抗干扰办法，能在较恶劣各种环境里工作，可靠性高。PLC将CPU、存储器、1/0接口等做成一体，使用以便，扩展容易。当前在国产电梯及中低档客梯广泛采用了PLC控制系统，特别适合在用电梯技术改造和控制器开发。1.2.4 电梯国内外发展状况在经济不断发展，科学技术日新月异今天，楼高度已和经济发展同样速度成长起来。作为建筑中枢神经，电梯起着不可或缺作用，电梯作为建筑物内重要运送工具，像其她交通工具同样，已经成为咱们寻常生活一种不可缺少构成某些。一种国家电梯需求总量，重要受其经济增长速度、都市化水平、人口密度及数量、国家产业构造等综合因素影响。在全球经济持续低迷状况下，国内国民经济依然以较高速度持续增长，都市化水平不断提高。这从客观上导致了国内电梯行业空前繁华景象，国内已经成为全球最大电梯市场。上世纪80年代以来，随着经济建设持续高速发展，国内电梯需求量越来越大。总趋势是上升，目自口进入了“第三次浪潮”，总产量超过了8万台，并且当前还没有减速迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此，国内电梯远未达到饱和限度。全世界平均1000人有l台电梯，国内如果要达到这个水准，还需要增长70万台。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到，中华人民共和国电梯年产量达到135万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长178%。安装验收电梯124465台，截至底，国内在用电梯总数已达651794台。如此庞大市场需求为国内电梯行业发展创造了辽阔舞台!国内电梯行业已经具备了很强生产能力。兴旺电梯市场吸引了全世界所有知名电梯公司，美国奥斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内市场份额达到了74%。先进技术和先进管理引进对国内电梯公司产生了强大推动作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批先进电梯品牌看清了自己定位与出路。当前国内市场需要电梯产品，国内电梯行业几乎所有可以生产，不但大量代替了进口，并且有一定出口。国产电梯技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年国内参加了国际原则化组织ISOTCl78以来，先后等同或等效采用了一批国际原则和先进国标。原则高起点使国内电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚浮现，国内就有许多公司可以生产了。国产电梯以其高质量，低成本优势赢得了越来越多国内外客户，为逐渐进入国际市场创造了有利条件。中华人民共和国电梯在亚洲市场占有越来越重要位置，每年销售量己达l万台左右，约占亚洲市场1/50，某些合资公司在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界，电梯生产状况与使用数量已经成为衡量一种国家工业当代化限度标志之一。在某些发达工业国家，电梯使用相称普遍。世界上有名几家电梯公司，诸如：美国奥斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等，其电梯产量已占世界市场51。其中，奥斯公司和三菱公司是世界上最大电梯生产公司。当前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成走电梯家族中新构成某些。1.3 PLC在电梯控制中应用以及发展前景当前，在电梯控制方式上，重要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC事实上是一种专用计算机，它采用巡回扫描方式分时解决各项任务，并且依托程序运营，这就保证只有对的程序才干运营，否则电梯不会工作；又由于PLC中内部辅助继电器及保持继电器等事实上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运营，因而，它比继电器控制有着明显优越性，运营寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具备可靠性、实用性和灵活性控制方式，它更适合于用在电梯技术改造和控制系统更新换代，是电梯控制系统中抱负控制新技术。随着科技进步，电梯也更加安全、舒服。然而，人们追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒服、更安全地为人类生产和生活服务，强调电梯与环境协调与和谐。当前意义上“绿色”，普通是强调“天然”一面，强调与环境协调与和谐。电梯属于纯粹工业产品，其天然性应体现为对环境影响尽量小，与环境协调与平衡，以及电梯自身人性化。这也应是绿色电梯发展方向。(1)智能化。 咱们这罩所说智能化电梯是老式人工智能是无法胜任。老式智能控制是一种技术事先安排，说究竟是一种程序控制，是一种周期性系统自动控制，事实上还算不上智能。而真正智能电梯应更具人性化特点，不但具备老式人工智能所有长处，并且尚有老式人工智能无法比拟东西，具备动念和随机解决各种问题能力，诸如能依照轿厢内状况和各层候梯信息，自动地制定每次最优运动速度和停车政策；自动选取运动方面；双向语音交流；到达目层语音提示等，让乘客有更多积极性，使大楼交通运送实现真正人机对话。智能化规定电梯有自动安全检测功能，让电梯自己可以检测到电梯故障所在，并及时报警予以排除。(2)安全。 运营安全是电梯主线和核心。可以说，电梯所有其她工作都是以此为中心展开，使电梯安全运营更有保障。运营安全不但要消除电梯启动时较强电磁辐射，使用安全材料和运营稳定，并且要有一种良好视觉效果，让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒服好心情。同步，电梯运营安全也规定电梯在运营中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，并且电梯自身应当能自动播放让乘客感到放松音乐，彻底消除产生紧张不安情绪。(3)与环境协调和平衡，涉及如下几种方面：视觉协调。 有人曾经做过环境色彩与否对人有影响研究。该研究发展：视觉不协调环境色彩对人情绪、精神影响非常大。色彩宜人，格调高雅，制作精良电梯，乘客自然会有一种安全感觉，有一种视觉上舒服。用料低廉，款式陈旧，色彩沉闷，甚至破破烂烂电梯，乘客视觉协调无从谈起，乘坐电梯第一感觉就是不安全。国内许多电梯公司对此注重是远远不够，甚至不少通过引进国外技术国产化电梯也显露出一副土生土长容貌。消除电磁辐射。 如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动大容量电器是电磁干扰元凶，因此绿色电梯必要是一种达到自身对大楼电磁干扰最小，而又不被其她电磁干扰影响建筑机电设备。这样不但可以保证乘客身心健康，并且也可以保证大楼、大厦中大楼办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)正常运转。舒服感。 通过采用高载频波矢量静音变频器，可减少噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率持续变换方式，按人体生理适应规定，运用计算机优化设计而成抱负运营曲线，实现更稳定、更舒服运营。对当代化电梯性能衡量，重要着重于可靠性、安全性和乘坐舒服性。此外，对经济性、能耗、噪声级别和电磁干扰限度等方面也有相应规定。随着时代发展，对人在与外界隔离封闭电梯轿厢内，心理上压抑感和恐惊感也有所考虑。因而，倡导对电梯进行豪华性装修，例如：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设立宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯周边种植花草；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目；在轿厢内播放优美音乐，用以减少烦躁；在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等。1.4 课题研究内容课题所研究内容重要是用可编程控制器（PLC）自动控制电梯系统。由于大某些老式电梯电控系统可靠性欠佳，顾客谋求对电梯电控系统进行改造，以节约资金。因而，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯改造之路，并进而提高国产电梯技术水平和质量，具备十分重要意义。针对老式电梯采用继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高可编程控制器（PLC）来控制电梯。论文重要内容如下：一方面对电梯系统及可编程控制器（PLC）作了比较全面总结和简介。接着依照电梯控制规定，设计模仿控制模板，拟定PLC所需输入/输出口数量，拟定PLC型号，选定主机机型，并进行扩展。然后设计PLC外部接线图、流程图等，编写控制程序，最后对编写电梯控制程序进行仿真和调试。第2章 控制系统构成2.1 PLC控制系统构成PLC控制系统像普通计算机控制系统同样，也是由硬件和软件两个某些构成，硬件是指PLC自身及其外围设备，软件是指管理PLC系统软件，PLC应用程序，编程语言和编程支持工具软件。图2-1 典型PLC控制系统硬件构成图2.1.1 硬件构成图2-1为典型PLC控制系统硬件构成图。PLC控制系统硬件是由PLC，输入/输出（I/O）电路及外围设备等构成。系统规模可依照实际应用需要而定，可大可小。下面对构成控制系统重要某些简要简介。2.1.1.1 主控模块 除了初期生产整体式PLC（PLC各个不见都在同一机壳内）外，当前市场多数PLC都已采用模块化构造（PLC各个部件独立封装，称之为模块）。在PLC中各个模块均通过系统总线互相连接起来构成一种系统。在这个系统中最核心模块是主控模块（也称CPU），它涉及：CPU，存储器，通信接口等某些。2.1.1.2 输入/输出模块 PLC控制对象是工业生产过程，它与工业生产过程联系是通过I/O模块实现。生产过程有许多控制变量，如温度，压力，液位，速度，电压，开关量，继电器状态等，因而，需要有相应I/O模块作为CPU与工业生产现场桥梁。且这些模块应具备较好抗干扰能力。当前，生产厂家已开发出各种型号模块供顾客选取。对于输入/输出模块有：数字量输入/输出模块，开关量输入/输出模块，模仿量输入/输出模块，交流新号输入/输出模块，220V交流输入/输出模块。尚有智能模块，它自身带CPU，存储器和监控系统，可独立完毕各种运算。智能模块种类诸多，如高速计数模块，PID调节模仿量控制模块，阀门控制模块，智能存储模块和智能I/O模块。2.1.1.3 电源模块 该模块将交流电源转换成供CPU存储器所需直流电源，是整个PLC系统能源供应中心。它好坏直接影响到PLC功能和可靠性。当前，大多数PLC采用高质量开关式稳压电源，与普通电源相比，PLC电源工作稳定性好，抗干扰能力也强。有些机器电源除了供内部电路使用外，还向外提供24VDC稳压电源，用于外部传感器需要，这样就避免了因外部电源不合格而引起外部故障。2.1.1.4 I/O电路 PLC基本功能就是控制，它采集被控对象各种信号。通过PLC解决后，通过执行装置实现控制。输入电路就是被控对象（需要进行控制机器，设备和生产过程）进行检测，采集，转换和输入。此外，安装在控制台上按钮，开关等也可以向PLC送控制指令。输出电路功能就是接受PLC输出控制信号，对被控对象执行控制任务。PLC外围设备诸多，但基本功能不外乎对信息和数据解决。惯用有编程器，可编程终端，打印机，条码读入机等等。编程器PLC重要外围设备之一，它可以将顾客编写程序送到PLC顾客程序存储器。因而，它重要任务是输入程序，调试程序和监控程序执行过程。可编程终端是具备I/O功能PLC人机界面产品。人可以通过触摸屏幕将信息输入PLC中同样可编程终端也可以将PLC输入数据和信息显示在屏幕上。2.2.2 软件构成PLC控制系统软件重要是系统软件，应用软件，编程语言及编程支持工具软件几种某些构成。2.2.2.1 PLC系统软件与工作过程 PLC系统软件是PLC工作所必要软件。在系统软件支持PLC对顾客程序进行逐条解释，并加以执行，直到顾客程序结束，然后返回到程序起始又开始新一轮扫描。PLC这种工作方式就称之为循环扫描。2.2.2.2 应用软件 PLC控制系统应用软件是指为完毕PLC实际控制任务而编制各种软件。随着PLC应用领域范畴不断扩大，应用水平提高，PLC应用软件也大大丰富起来了。PLC应用软件与普通计算机信息解决软件相比，有很大不同，PLC应用软件有如下几种特点：(1)应用软件设计必要与生产工艺紧密结合。生产工艺规定不同，控制功能也就规定不同，虽然是相似生产过程，由于各种设备工艺参数不同样，控制实现方式也不同样。因此程序设计人员必要进一步现场，严格遵守生产工艺详细规定来设计应用程序。(2)应用软件与硬件紧密有关。软件设计人员不能抛开硬件配备和系统孤立地考虑软件设计。设计必要依照硬件系统，接口实际状况进行相应程序设计。(3)PLC应用软件设计需要计算机，自动控制技术甚至网络通信技术等各种知识。特别是PLC网络浮现，PLC控制系统不再是一种单独装置。在控制系统中，也许涉及有多台不同型号PLC，计算机，外围设备等。因而在进行软件设计时，实现和解决某种控制功能都离不开计算机，自动控制和通信技术。因而，应用程序中不但有PLC程序，尚有计算机程序和通信网络程序等。2.2.2.3 编程语言及编程支持工具软件 PLC有各种编程语言：梯形图语言，助记符语言，逻辑功能图语言，布尔代数语言和某些高档语言（Basic，C语言等）。但使用广泛还是梯形图语言和助记符语言。当前世界上各个PLC生产厂家都研制了自己PLC编程支持工具软件和监控组态软件。顾客可以依照自己需要运用这些软件来改进软件开发环境，提高编程效率。2.3 PLC控制系统抗干扰办法自动化系统中所使用各种类型PLC，有是集中安装在控制室，有是分散安装在生产现场各单机设备上，虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成恶劣电磁环境中，但PLC是专门为工业生产环境而设计控制装置，在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件办法，故具备较强适应恶劣工业环境能力、运营稳定性和较高可靠性，因而普通不需要采用什么特殊办法就可以直接在工业环境使用，但是由于它直接和现场I/O设备相连，外来干扰很容易通过电源线 或I/O传播线侵入，从而引起控制系统误动作。PLC受到干扰可分为外部干扰和内部干扰。在实际生产环境下，外部干扰是随机，与系统构造无关，且干扰源是无法消除，只能针对详细状况加以限制；内部干扰与系统构造关于，重要通过系统内交流主电路，模仿量输入信号等引起，可合理设计系统线路来削弱和抑制内部干扰和防止外部干扰。要提高PLC控制系统可靠性，就要从多方面提高系统抗干扰能力。2.3.1 硬件抗干扰办法2.3.1.1 PLC控制系统安装和使用环境 PLC是专为工业控制设计，普通不需要采用什么特殊办法就可以直接在工业环境使用。但是在PLC控制系统中，如果环境过于恶劣，或安装使用不当，会减少系统可靠性。PLC使用环境温度普通在0 55范畴内，应避免太阳光直接照射，安装位置应远离发热量大器件，同步应保证有足够大散热空间和通风条件。环境湿度普通应不大于85%，以保证PLC有良好绝缘。在具有腐蚀性气体、浓雾或粉尘场合，需将PLC封闭安装。此外，如果PLC安装位置有强烈振动源，系统可靠性也会减少，因此应采用相应减振办法。2.3.1.2 PLC电源与接地 PLC自身抗干扰能力普通都很强。普通，只能将PLC电源与系统动力设备电源分开配线，对于电源线来干扰，普通均有足够强抑制能力。但是，如果遇上特殊状况，电源干扰特别严重，可加接一种带屏蔽层隔离变压器以减少设备与地之间干扰，提高系统可靠性。如果一种系统中具有扩展单元，则其电源必要与基本单元共用一种开关控制，也就是说，它们上电与断电必要同步进行。良好接地是保证PLC安全可靠运营重要条件。为了抑制附加在电源及输入端、输出端干扰，应给PLC接专用地线，并且接地点要与其他设备分开，如图2-4（a）。若达不到这种规定，也可采用公共接地方式，如图2-4（b）。但是禁止采用串联接地方式，如图2-4（c），由于它会使各设备间产生电位差而引入干扰。此外，接地线要足够粗，接地电阻要小，接地点应尽量接近PLC 。图2-4 PLC接地接地目普通有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善接地系统是PLC控制系统抗干扰重要办法之一。接地在消除干扰上起很大作用。这里接地是指决定系统电位地，而不是信号系统归路接地。在PLC控制系统中有许多悬浮金属架，它们是惧空中干扰空中线，需要有决定电位地线。交流地是PLC控制系统供电所必须，它通过变压器中心点构成供电两条回路之一。这条回路上电流、各种谐波电流等是个严重干扰源。因而交流地线、直流地线、模仿地和数字地等必要分开。数字地和模仿地共点地最佳置悬浮方式。地线各点之间电位差尽量小，尽量加粗地线，有条件可采用环形地线。系统地端子(LG)是抗干扰中性端子，普通不需要接地，可是，当电磁干扰比较严重时，这个端子需与接大地端子(GR)连接。2.3.1.3 PLC输入、输出设备 输入电路是PLC接受开关量、模仿量等输入信号端口，其元器件质量优劣、接线方式及与否牢固也是影响控制系统可靠性重要因素。以开关量输入为例，按钮、行程开关触点接触要保持在良好状态，接线要牢固可靠。机械限位开关是容易产生故障元件，设计时，应尽量选用可靠性高接近开关代替机械限位开关。此外，按钮触点选取也影响到系统可靠性。在设计电路时，应尽量选用可靠性高元器件，对于模仿量输入信号来说，惯用有420mA、020mA直流电流信号；05V、010V直流电压信号，电源为直流24V。对于开关量输出来说，PLC输出有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出三种形式，详细选取哪种形式输出应依照负载规定来决定，选取不当会使系统可靠性减少，严重时导致系统不能正常工作。如晶闸管输出只能用于交流负载，晶体管输出只能用于直流负载。此外，PLC输出端子带负载能力是有限，如果超过了规定最大限值，必要外接继电器或接触器，才干正常工作。外接继电器、接触器、电磁阀等执行元件质量，是影响系统可靠性重要因素。常用故障有线圈短路、机械故障导致触点不动或接触不良。这一方面可以通过选用高质量元器件来提高可靠性，另一方面，在对系统可靠性及智能化规定较高场合，可以依照电路中电流异常状况对输出单元某些重点部位进行诊断，当检测到异常信号时，系统按程序自动转入故障解决，从而提高系统工作可靠性。若PLC输出端子接有感性元件，则应采用相应保护办法，以保护PLC输出触点。 为了防止或减少外部配线干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出应分别使用各自电缆；对于集成电路或晶体管设备输入、输出信号线、必要使用屏蔽电缆，屏蔽电缆在输入、输出侧悬空，而在控制侧接地，其解决方式如图2-5。图2-5 屏蔽电缆解决2.3.2 软件抗干扰办法 硬件抗干扰办法目是尽量地切断干扰进入控制系统，但由于干扰存在随机性，特别是在工业生产环境下，硬件抗干扰办法并不能将各种干扰完全拒之门外，这时，可以发挥软件灵活性与硬件办法相结合来提高系统抗干扰能力。2.3.2.1 运用“看门狗”办法对系统运动状态进行监控 PLC内部具备丰富软元件，如定期器、计数器、辅助继电器等，运用它们来设计某些程序，可以屏蔽输入元件错误信号，防止输出元件误动作。在设计应用程序时，可以运用看门狗办法实现对系统各构成某些运营状态监控。如用PLC控制某一运动部件时，编程时可定义一种定期器作“看门狗”用，对运动部件工作状态进行监视。定期器设定值，为运动部件所需要最大也许时间。在发出该部件动作指令时，同步启动看门狗定期器。若运动部件在规定期间内达到指定位置，发出一种动作完毕信号，使定期器清零，阐明监控对象工作正常；否则，阐明监控对象工作不正常，发出报警或停止工作信号。2.3.2.2 消抖 在振动环境中，行程开关或按钮经常会由于抖动而发出误信号，普通抖动时间都比较短，针对抖动时间短特点，可用PLC内部计时器通过一定期间延时，得到消除抖动后可靠有效信号，从而达到抗干扰目。 2.3.2.3 用软件数字滤波办法提高输入信号信噪比 为了提高输入信号信噪比，常采用软件数字滤波来提高有用信号真实性。对于有大幅度随机干扰系统，采用程序限幅法，即持续采样五次，若某一次采样值远远不不大于其他几次采样幅值，那么就舍去之。对于流量、压力、液面、位移等参数，往往会在一定范畴内频繁波动，则采用算术平均法。即用n次采样平均值来代替当前值。普通以为：流量n= 12，压力n=4最适当。对于缓慢变化信号如温度参数，可持续三次采样，选用居中采样值作为有效信号。对于具备积分器A/D转换来说，采样时间应取工频周期(20ms)整数倍。实践证明其抑制工频干扰能力超过单纯积分器效果。2.4 PLC控制系统发展趋势PLC当时是针对工业顺序控制发展而研制。通过30几年迅速发展，PLC已不但能进行开关量控制，并且还能进行模仿量控制，位置控制。特别是PLC通信网络技术发展，使得PLC如虎添翼，由单机控制向多机控制，由集中控制向多层次分布式控制系统发展。当前PLC足迹已遍及了国民经济各个领域，形成了满足各种需要PLC应用系统。此后PLC控制系统将朝什么方向发展呢？在市场经济发达今天，产品发展取决于市场需求。PLC重要应用领域是自动化。不同公司对自动化规定，规模以及投资数额都不相似，存在着不同层次需求。从国内当前正在开展以高新技术带动老式产业发展形式来看，咱们不但要大力发展适合于大，中型公司高水准PLC网络，并且也要发展适当小型公司该找性能价格比高小型PLC控制系统。因此此后PLC控制系统将朝着两个方向发展：一是向小型化，微型化系统方向发展。作为控制系统核心设备，PLC将朝着体积更小，速度更快，功能更强，价格更低方向发展。二是向大型化，网络化，多功能方向发展。(1)小型化、高性能、低成本、简朴使用。近年来，小型PLC应用十分普遍，超小型PLC需求日趋增多。据记录，美国机床行业应用超小型PLC几乎占据了市场1/4，国外许多PLC厂家正在积极地研制开发出各种超小型微型PLC。例如德国西门子公司S7-200既可以单机运营也可以联网实现复杂控制。S7-200最小配备是8个数字量输入和6个数字量输出，还可以依照实际状况扩展27个模块，最多可达到128个输入和120输出，此外S7-200还可以进行模仿量控制，是一种性能价格比较好微型PLC(2)大型化、网络化、多功能。多层次分布式控制系统与集中型相比，具备更高安全性和可靠性。系统设计，组态也更为灵活以便，地区分布也广，是当前控制系统发展重要潮流。为了适应这种发展，实现工厂自动化，世界上各PLC生产厂家不断地研制开发功能更强PLC网络系统。这种PLC网络普通是多级，网络最底层是现场执行级，网络最上层为组织管理级。现场执行级可以由各种PLC或远程I/O工作站所构成，中间一级由PLC或计算机构成。最高一级普通由高性能计算机构成。它们之间采用工业以太网，MAP网和工业现场总线相连构成一种多级分布式PLC。(3)PLC控制系统将与智能控制系统更进一步地互相渗入和结合。当前，PLC与计算机已成为地结合并广泛应用，PLC不再是单独一种控制装置，它成为控制系统中一种重要构成某些和环节。随着集成电路和计算机技术进一步发展，此后PLC将更加注重它与智能控制系统结合。许多PLC开发商已经注意到了PLC兼容性，不但是PLC与PLC兼容，并且还注意到PLC与计算机兼容，使之可以充分地运用计算机既有软件资源。此后PLC将采用速度更快，功能更强CPU，容量更大存储器。并将更充分地运用计算机资源。PLC与工业控制计算机，集散控制系统，嵌入式计算机等系统还将进一步渗入与结合，这必将更进一步拓宽PLC应用领域和空间。第3章 PLC选型3.1 输入输出（I/O）点数估算 本系统控制四层电梯,采用集选控制方式。为了完毕设定控制任务,重要依照电梯输入/输出点数拟定PLC机型。依照电梯控制规定，电梯应具备内呼和外呼按钮、行程开关、开关门按钮，以及相应批示灯，估算所需I/O口数量，并绘制I/O口分派表，见表3-1。表3-1 I/O口分派表序号名 称输入点序号名 称输出点0一层内呼I0.00一层内呼批示Q0.01二层内呼I0.11二层内呼批示Q0.12三层内呼I0.22三层内呼批示Q0.23四层内呼I0.33四层内呼批示Q0.34一层外呼上I0.44一层外呼上批示Q0.45二层外呼下I0.55二层外呼下批示Q0.56二层外呼上I0.66二层外呼上批示Q0.67三层外呼下I0.77三层外呼下批示Q0.78三层外呼上I1.08三层外呼上批示Q1.09四层外呼下I1.19四层外听下批示Q1.110开门开关I1.210电梯上行门Q2.011关门开关I1.311电梯下行门Q2.112一层平层I1.412门电机开Q2.213二层平层I1.513门电机关Q2.314三层平层I2.014电梯上行批示Q2.415四层平层I2.115电梯下行批示Q2.516开门限位I2.216超重批示