三层电梯PLC控制.doc

安徽矿业职业技术学院毕业论文 姓 名：李 广 飞 学 号： 095902020334 系 部： 自动化与信息工程系 专 业： 应用电子技术 论文题目： 三层电梯PLC控制 专 题： 指导教师： 谢广坤 职 称： 高级讲师 二O一二年 五 月 安徽矿业职业技术学院毕业设计（论文）任务书专业年级 学生姓名 任务下达日期： 2012 年 3 月 10 日设计（论文）日期：2012年 3月 10日至 2012年6月15 日设计（论文）题目： 设计（论文）专题题目： 1.课程设计目的（1）通过对工程实例的模拟，熟练的掌握PLC的编程和程序调试方法。（2）进一步熟悉PLC的I/O连接。（3）熟悉三层楼电梯采用轿厢内外按钮的编程方法。 2.课程设计题目和要求2.1设计题目 三层电梯PLC系统2.2控制要求（1）电梯停在一层或二层时，按3AX则电梯上行至3LS停止；（2）电梯停在二层或三层时，按1AS则电梯下行至1LS停止；（3）电梯停在一层时，按2AX则电梯上行至2LS停止；（4）电梯停在三层时，按2AS则电梯下行至2LS停止；（5）电梯停在一层时，按2AX、3AX则电梯上行至2LS停止T秒；然后继续自动上行至3LS停止；（6）电梯停在三层时，按2AS、1AS则电梯下行至2LS停止T秒；然后继续自动下行至3LS停止；（7）电梯上行途中，下降招呼无效；电梯下行途中，上行招呼无效；（8）轿箱位置要用七段数码管显示，上、下行用上、下箭头指示显示。指导教师签字：安徽矿业职业技术学院毕业设计(论文)指导教师评阅任务书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：建议成绩： 指导教师签字： 年 月 日安徽矿业职业技术学院毕业设计(论文)答辩及综合成绩专业年级 应用电子091 学生姓名 李 广 飞 说明书页 图纸 张 其它材料 答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日摘 要随着社会和科学技术的发展，近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展，电梯在高层宾馆，商场，多层厂房和仓库等领域的应用越来越广泛。一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(“早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被可编程控制器取代。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。关键词: PLC 电梯 可编程控制器 微机控制系统 目 录 第一章 绪论11.1 电梯的起源及发展11.2 电梯的分类 41.3 电梯的基本结构 5 第二章 PLC的概念72.1 PLC的定义 72.2 PLC的基本结构及工作原理 72.3 PLC的特点 9第三章 PLC梯形图编程规则介绍123.1 编程简介123.2 梯形图绘制规则123.3 梯形图重排14第四章 三层电梯的PLC控制 165.1 设计思想及控制要求165.2 三层电梯PLC梯形图绘制 175.2 PLC控制系统程序分析 18第五章 设计总结 21参考文献22第一章 概述1.1电梯的起源及发展电梯是集机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等学科和技术分支于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。在电梯发明之前，人类就有了用“电梯”运送货物或供人上下高层建筑的设计。早在公元前一世纪，罗马建筑师维特罗维斯就利用升降台上下运货或运人了。不过，这种升降台是用人力、蓄力或水利通过滑轮来操纵的。中世纪时期，有许多修道院建在险峻的峭壁上，进出修道院唯一的通道，就是篮子做的升降台。乘客站在里面，然后用绳子通过滑轮吊着篮子上下升降。这就是最原始的“电梯”。到了17世纪，法国出现一种叫“飞椅”的升降装置。人们在飞椅上系一根绳子，绳子的另一端绕过楼顶的一只滑轮，系在平衡锤上。乘客坐好后，只要把飞椅上的一只沙袋扔下去，随着平衡锤的下降，较轻的飞椅和乘客就会上升到楼上的窗户，在爬进屋去。随着蒸汽机的出现，人们产生了用蒸汽的力量运送货物的设想。19世纪初，一个叫塞勒斯·鲍德温的美国人设计出一种新型的水压升降机，用比较短程的活塞驱使升降机顶端的轮子转动，绕在轮子上的绳子就带动了升降台。这种升降台机不需要庞大的液压缸及深井，而升降速度可达180m /min。1850年，又有一位美国人亨利·沃特曼，他在纽约的曼哈顿仓库建造了一台利用以水压机为动力的升降机。他将一根缆绳一头系着升降台，另一头卷绕在称作卷扬机的圆柱形卷筒上。用蒸汽动力开动卷扬机，卷筒朝一个方向旋转，缆绳带着升降台上升;卷扬机朝相反的方向旋转，缆绳就放开，升降台便会下降。这种卷扬机被称作“土电梯”。1854年的世界博览会上首次展示了老式木质电梯。一位勇敢的男子乘坐了这种电梯升到4层楼的高处，俯视者参观数秒后，又平安地降落到地面上，而不是像当时其他类似机器那样剧烈地撞击到地面上。这就是电梯的初次亮相。在这个演示的前一年，发明者奥蒂斯还没有意识到他的发明有多重要。他在其工作的床垫厂里成功进行了电梯的实验，后来他将那家老床垫厂改造成世界第一家电梯厂。自纽约宫展出了第一部电梯起，到1877年西班牙开始使用电梯，其间奥蒂斯创立了自己的品牌和威信，他的公司如今仍是世界第一的垂直电梯制造厂家。电梯很快就成为了大城市饭店和百货公司不可缺少的交通工具。更重要的是，它完全改变了人们的习惯和城市的规划，对摩天大楼和立体城市的出现起了决定性作用。在公开展示其发明10年之后，奥蒂斯开始收到源源不断的订单，订单不仅来自美国，也有来自其他世界各地，电梯被安装在白宫，华盛顿的纪念碑和埃菲尔铁塔等著名建筑里。由于电梯的发明，数百万旅游者可以从帝国大厦的顶层观看梦幻般的景色，或者进入自由女神像、里约热内卢的耶稣像内部参观。英国的白金汉宫、莫斯科的克里姆林宫和梵蒂冈的圣彼得大教堂也是由于有了电梯才得以对外展示。奥蒂斯1875年在纽约一座55m高的大楼安装了第一部载客电梯，20年后，他的发明传入西班牙，按照合同，第一部电梯被安装在马德里阿尔卡拉大街5号的住宅楼里。20世纪初，马德里的建筑编年史也谈到了奥蒂斯的发明如何打开了王室的大门。1903年，在美国开始建筑最初的摩天大楼时，西班牙首都的王室里安装了3部最古老的电梯。最后一部电梯经过了更新后，一直使用到1998年，它是唯一保持了其古老面貌的电梯。没有电梯就永远不会出现立体城市，纽约就是一个很好的证明。从1906年起曼哈顿开始流行修建摩天大楼，有了时刻准备迎接挑战的奥蒂斯公司，建筑师们开始设计越来越高的大楼。最早建造的是41层的辛格大厦，高186m；两年之后修建了52层的大都会人寿保险公司大厦，高213m；1929年和1931年建造了当时世界最高的摩天大楼：高319m的77层克莱斯大厦和381m高的帝国大厦。据世界最大的电梯生产商奥蒂斯公司的资料，现在每72h全世界的电梯运送的乘客人数相当于世界人口的总数。随着电梯技术的不断发展，节约资源、提高工作效益、制造精良的设备以最高效和最可靠的方式来提高生产力成为电梯技术发展的一个重要的方向。小机房、无机房电梯真实充分地体现了上述要求。由于减少了电梯所需的空间，所以大大降低了机房成本。小机房和无机房电梯具有以下方面的优越性：（1） 缩短了建造时间 传统机房减少立刻降低了相应物料和建筑成本的需求。正如所期望的那样，现在的电梯的简捷高效的交货程序使每一个环节都准确运行。与装配是一切的关键，并且高效的安装方法确保电梯与整幢大楼的建筑进度计划迅速融为一体。（2） 节省能量 小机房、无机房电梯曳引机消耗的能量仅为传统曳引机一半左右。（3） 保护环境 小机房、无机房电梯不仅耗能低，而且无需用油，从而消除了传统曳引系统忽然液压系统中油污染及火灾的潜在危险。（4） 结构紧凑 小机房、无机房电梯重量接近传统曳引机的一半，紧凑的尺寸减小了电梯所需空间，并意味着传统昂贵的机房已成为历史。从发展趋势上看，无机房电梯与有机房电梯将在较长的时间内在市场是哪个共存。在提升高度小于30m、梯速1.6m/s以下时，无机房电梯将逐渐取代有机房电梯；而在提升高度大于30m，梯速2m/s以上时，有机房电梯仍将占据主导地位。驱动电动机转速大大提高，减少了电动机的体积和重量，这一概念也将是今后电梯产品发展方向。微型计算机（Microcomputer）技术仍将是电梯控制系统的主要控制部件。虽然在我国PLC（可编程控制器）已广泛应用在电梯的改造和中低层电梯上，但国外著名电梯品牌的控制系统仍多采用13位或32位微型计算机。CAN总线组成的串行通信技术，与早期采用Bit总线组成的串行通信技术相比，具有传输快捷和切换方便的优越性，将成为电梯控制系统之间交换的主要方式。在欧美和日本等经济发达的国家，液压电梯在市场上占有相当大的比重，如美国在用电梯中的40% 50%是液压梯。由于液压梯具有运行速度低、载重量大、机房布置灵活、顶层高度小等特点，预计今后液压电梯将被广泛采用。双向限速器和安全钳将取代单向限速器和安全钳，在欧美电梯安全规范EN-81新版本中已对双向安全钳做出了明确的规定。电梯群控系统（自动调度系统）采用32位或64位微机和智能型专家系统仍将是主流，新型的调度原则和应用软件将使各电梯公司群控系统技术开发的重点。随着人民生活水平的提高和居住条件个性化进程，家用小型乘客电梯（载重量200400kg /35人/梯速0.5m/s）将会迅速发展。随着现代化生产规模的不断扩大和人民生活水平的不断提高，电能供需矛盾日益突出，节电呼声日益高涨。有关统计数据表明，电动机拖动负载消耗的电能占总耗电量的70%以上。因此，电动机拖动系统节约电能具有特别的社会意义和经济效益。电动机拖动系统节约电能的途径主要有：一是提高电动机拖动系统的运行效率，如风机、水泵调速是以提高负载运行效率为目标的节能措施，再如电梯曳引机采用变频调速取代异步电动机调压调速是以提高电动机运行为目标的节能措施；二是将运动中负载上的机械能（动能、势能）通过能量回馈器变化成电能（再生电能）并回送给交流电网，供附近其他用电设备使用，使电动机拖动系统在单位时间内消耗电网电能下降，从而达到节约电能的目的。1.2电梯的分类电梯可以按用途、驱动方式、提升速度、曳引电动机、操纵方式、有无涡轮减速器或机房位置等进行分类。1.2.1按用途分类1)乘客电梯 2)载货电梯 3)客货（两用）电梯 4)住宅电梯 5)杂物电梯 6)船用电梯 7)汽车用电梯 8)观光电梯 9)病床电梯 10)其他电梯1.2.2按拖动方式分类1)交流电梯 2)直流电梯 3)液压电梯 4)齿轮齿条式电梯1.2.3按电梯速度分类1)低速电梯 2)快速电梯 3)高速电梯 4)超高速电梯1.2.4按控制方式分类1)手柄控制电梯 2)按钮控制电梯 3)信号控制电梯 4)集选控制电梯5)并联控制电梯 6)梯群控制电梯1.2.5按有无减速器装置分类 1)无齿轮电梯 2)有齿轮电梯1.2.6按操作方式分类 1)有司机电梯 2)无司机电梯 3)有/无司机电梯12.7按驱动方式分类 1)液压式电梯 2)曳引式电梯 3)螺旋式电梯 4)爬轮式电梯1.2.8按有无机房分类1)有机房电梯 2)无机房电梯1.3 电梯的基本结构从总的来讲，电梯由机械系统和电气控制系统两部分组成：而电器部分由电力拖动系统，运动逻辑功能控制系统和电器安全保护等系统组成。1.3.1曳引系统电梯曳引系统的功能是输出传动和传递动能，驱动电梯运行。主要由曳引机、曳引钢丝绳导向轮和反绳轮组成。1)曳引机曳引机为电梯的运行提供动能，由电动机、曳引轮和电磁制动器组成。2)曳引钢丝绳曳引钢丝绳由曳引钢丝、绳股和绳心组成。3)导向轮和反向轮导向轮是将钢丝绳向对重或轿厢的钢丝绳轮，安装在曳引机架或承重梁上。反绳轮是设置再机房上的定滑轮，其作用是根据需要，将曳引钢丝绳绕过反绳轮，用以构成不同的曳引绳传动比。4)根据电梯的使用要求和建筑物具体情况，电梯曳引绳传动比、曳引绳在曳引轮上的缠绕方式以及曳引机的安装位置都有所不同。1.3.2轿厢和门系统1)轿厢 轿厢是用来安全运送乘客及物品到目的的箱体装置，它的运行轨迹是 在曳引机钢丝绳的牵引下沿导轨上下运行。2)门系统 电梯门分为轿厢门和厅门，轿厢门是用来封住出入口，厅门是为了确保在候梯厅的安全而设置的开闭装置只有在轿厢停层和平层时才能被打开。1.3.3重量平衡系统对重是平衡轿厢重量的平衡重，与轿厢分别悬挂在曳引钢丝绳的两端。对重由以槽钢为主所构成的对重架和用灰铸铁制造的对重快组成。轿厢侧的重量为轿厢自重与负载之和，而负载的大小却在空载与额定负载之间随机变化。因此只当轿厢自重与载重之和等于对重重量时，电梯才处于完全平衡状态。此时的载重称为电梯的平横点，而在电梯处于负载变化范围内的相对平衡状态时，应使曳引绳两端张力的差值小于由曳引绳与曳引轮槽之间的摩擦力所限定的最大值，以保证电梯曳引传动系统工作正常。重量平衡系统由对重和补偿装置组成，如图所示:重量平衡系统1 轿厢；2对重；3平衡补偿装置；4电缆1.3.4导向系统导向系统由导轨、导靴和导轨架组成，导轨用来在井道中确定轿厢与对重的相互位置，并对他们的运动起导向作用。1.3.5安全保护系统对现代电梯的运行必须保证安全。为此，设置了由电气安全保护装置和机械安全保护装置组成的电梯安全保护系统。 1)电气安全保护装置为了保证电梯的安全运行，在井道中设置有终端超越保护装置。实际上，这是一组防止电梯超越下端或上端站的行程开关，能在轿厢或对重撞底、冲顶之前，通过轿厢打板直接触碰这些开关来切断控制电路或总电源，在电磁制动器的制动抱闸作用下，迫使电梯停止运行。2)机械安全保护装置当电梯电气控制系统由于出现故障而失灵时，会造成电梯超速运行。如果电气超速保护系统也失灵，甚至电磁制动器也不起作用，就会使电梯失控而出现“飞车”，甚至会出现曳引钢丝绳严重打滑等严重事故，这时就要靠机械安全保护装置提供最后的安全保护。对于电梯超速的失控现象的机械安全保护装置是限速器和安全钳，这两种装置总是相互配合使用。1.3.6电力拖动系统电力拖动系统由曳引电动机、速度反馈装置、电动机调速控制系统和拖动电源系统等部分组成。其中曳引电动机为电梯的运行提供动力；速度反馈装置是为电动机调速控制系统提供电梯运行速度实测信号的装置，一般为与电动机同轴旋转的测速发电机，或电光脉冲发生器。1.3.7运行逻辑控制系统电梯的电气控制系统由控制装置、操纵装置、平呈装置和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜（屏）上。第二章 PLC的概念2.1 PLC定义PLC（ Programmable Logic Controller）是可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作也可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。2.2 PLC的基本结构及工作原理2.3.1PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： a、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去 b. 中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映像区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映像区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映像区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 c、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。 d、输入输出接口电路 1)现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。 2)现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 e、功能模块 如计数、定位等功能模块 f、通信模块 如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等 2.3.2PLC的工作原理1)扫描技术 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。 i 输入采样阶段 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映像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，即使输入状态和数据发生变化，I/O映像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。 ii 用户程序执行阶段 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映像区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令(即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映像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映像区或系统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)。 在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 iii 输出刷新阶段 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映像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的真正输出。 2.3 PLC的特点PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的一些下列特点：2.3.1可靠性可靠性包括产品的有效性和可维修性。PLC的可靠性高，表现在下列几方面：（1）与继电器逻辑控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因:1)PLC不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少。与此同时，系统的维修简单、维修时间缩短，因此可靠性得到提高。2)PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复等，使可靠性得到提高。3)PLC有较强的易操作性，它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点，因对操作和维修人员的技能要求降低，容易学习和掌握，不容易发生操作的失误，可靠性高。（2）与通用的计算机控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因:1)PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了经简化的编程语言，编程的出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。因此，PLC的可靠性较通用计算机控制系统的可靠性有较大提高.2)在PLC的硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的元件;采用先进的工艺制造流水线生产;对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等，设有对电源的掉电保护、存储器内容的保护并采用看门狗和其他自诊断措施、便于维修的设计等等。3)在PLC的软件设计方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波、软件自诊断、简化编程语言、信息保护和恢复、报警和运行信息的显示等等。一份用户选用PLC原因的调查报告指出，在各种选用PLC的原因中，第一位的原因是由于PLC可靠性高的用户达93%。其次，才是性能和维修方便等原因。可见，可靠性高是PLC的主要特点。2.3.2易操作性PLC的易操作性表现在下列三个方面:(1)操作方便对PLC的操作包括程序输人的操作和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行程序输人和更改的操作。编程器至少提供了输人信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用CRT屏幕显示，因此，程序的输人直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号、继电器编号或触点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT屏幕上显示。所以PLC具有操作方便的特点。(2)编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，梯形图由于与电气原理图较为接近，容易掌握和理解，所以有利于程序的编写和学习。采用布尔助记符编程语言时，由于符号是功能的简单缩写，十分有利于编程人员的编程。虽然功能表图、功能模块图和高级描述语句的编程方法应用尚未普及，但是，由于它们具有功能清晰、易于理解等优点，正为广大技术人员所接纳和采用，并发挥出更有效的功能特点。(3)维修方便，PLC所具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低了。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可根据有关故障信号灯的提示和故障代码的显示，或通过编程器和CRT屏幕的显示，很快地找到故障所在的部位，为迅速排除故障和修复节省了时间。为便于维修工作的开展，有些PLC的制造企业提供了维修用的专用仪表或设备，提供了故障树等维修用的资料。有些厂商还提供维修用的智能卡件或插件板，使维修工作变得十分方便。PLC的面板和结构的设计也考虑了维修的方便性，例如，对需维修的部件设置在便于维修的位置，信号灯设置在易于观察的部位，接线端子采用便于接线与更换的类型等，这些设计使维修工作能方便地进行，从而大大节省维修时间。采用标准化元件和标准化工艺生产流水线作业，使维修用的备品备件简化，也使维修变得方便。2.3.3灵活性PLC的灵活性表现在下列三方面：(1) 编程的灵活性PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块图和语句描述编程语言，只要掌握其中一种语言就可以进行编程。编程方法的多样性使编程方便，应用面拓展。由于采用软连接的方法，在生产工艺流程更改或者生产设备更换时，可以不必改变PLC的硬设备，通过程序的编制与更改就能适应生产的需要。这种编程的灵活性是继电器顺序控制系统所不能比拟的。正是由于编程的柔性特点，使PLC能大量地替代继电器顺序控制系统，成为当今工业控制领域的重要控制设备。在柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)和计算机集成过程控制系统(2)扩展的灵活性PLC的扩展灵活性是它的一个重要的特点。它可根据应用的规模不断扩展，即可进行容量的扩展，功能的扩展，应用和控制范围的扩展。它不仅可以通过增加输人输出单元增加点数，通过扩展单元来扩大容量和功能，也可以通过多台PLC的通信来扩大容量和功能，甚至可通过与集散控制系统(DCS)或其他上位机的通信来扩展它的功能，并与外部设备进行数据的交换等。这种扩展的灵活性大大地方便了用户。（3）操作的灵活性操作的灵活性是指设计的工作量大大减少，编程的工作量和安装施工的工作量大大减少，操作十分灵活方便，监视和控制变得容易。在继电器顺序控制系统中所需的一些操作可以简化，不同的生产过程可采用相同的控制台或控制屏等。2.3.4机电一体化为了使得工业生产过程的控制更平稳、更可靠，向优质高产低耗要效益，对过程控制设备和装置提出了机电一体化仪表、电子、计算机综合的要求，而PLC正是这一要求的产物，它是专门为工业过程控制而设计的控制设备，它的体积大大减小，功能不断完善，抗干扰性能增强、机械与电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已成为当今数控技术、工业机器人、过程流程控制等领域的主要控制设备。 第三章 PLC梯形图编程介绍3.1编程简介工业上生产中的常规控制电路中，是用按钮、开关控制接触器、中间继电器和时间继电器等元件来实现控制电动机转动的功能，而PLC则以其自身的很多优点，取代常规的电器控制。PLC则使用“软继电器”来实现这些功能，这些“软继电器”从物理实质上来说就是电子电路及存储器。从编程的角度出发，可以不管这些器件的物理实质，只注重它们的功能，在编程中可以像在继电器电路中一样使用它们。在PLC中为了区分“软继电器”的功能，不重复地选用，通常给软件组件边上号码，这些号码就是计算机存储单元的地址。部分系列“软继电器”的编号分为两部分：第一部分用一个字母代表功能，一共有输入继电器（用字母“X”表示）、输出继电器（用字母“Y”表示）、辅助继电器（用字母“M”表示）、状态继电器（用字母“S”来表示）、定时器（用字母“T”来表示）、计数器（用字母“C”来表示）、数据寄存器（用字母“D”来表示）和指针（用字母“P、I、N”来表示）八大类；第二部分用数字表示该类“软继电器”的序号，输入、输出继电器的序号为八进制，其余为十进制。“软继电器”的使用主要体现在程序中，一般可以认为它具有线圈和动力、动断触点。触点的状态随线圈的状态变化而变化，当线圈通电是，动和触点闭合，动断触点断开，当线圈断电时，动和触点断开，动断触点闭合。与继电接触器不同的是，“软继电器”作为计算机的存储单元，从本质上说，某个组件被选中，只是这个组件的存储单元置1，未被选中存储单元置0，且可以无限次访问，PLC的“软继电器”可以有无数多个动和，动断触点。3.2梯形图绘制规则梯形图作为一种编程语言，绘制时有一定的规则。在编辑梯形图时，要注意一下几点：1) 梯形图中的各种符号，要以左母线为起点，右母线为终点（可以允许省略右母线），从左向右分行绘出，每一逻辑行必须以触点输入开始，以线圈结束。每一行起始触点群构成该行梯形图的“执行条件”，与右母线连接应是输出线圈、功能指令，不能是触点，一行写完，自上而下依次再写下一行。一定要注意，触点不能接在线圈的右边（如1a所示），线圈也不能直接与左母线连接，必须通过触点连接（如图1b所示）。如果实际应用中需要由线圈开始时，可以用内部辅助继电器的触点开始并保证运行时为ON。 图1 梯形图画法一2）梯形图中所使用内部元件，线圈只能使用一次，触点使用次数不受限制，可以使用无数次，不会磨损，不需修复，且梯形图改变方便，不需改线路。PLC中继电器的状态是用存储器的位来保存，所以允许读取任意次。这样在编程设计时，不必用复杂梯形图来减少触点数目，可简化软件设计。3）梯形图中触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。如图2a中触点X005被画在垂直线上，很难正确识别它与其他触点的关系，也很难于判断通过触点X005对输出线圈的控制方向。因此，根据信号单向自左向右，自上而下流动的原则和对输出线圈Y001的几种可能控制路径画成2b所示的双信号流向的梯形图。图2 梯形图画法二4）不包含触点的分支应放在垂直方向，不可水平方向设置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。 图3 梯形图画法三5）如果有几个电路块并联时，应将触点最多的支路放在最上面，如图4a所示；若有几个支路块并联时，应将触点最多的支路尽量靠近左母线，如图4b所示。这样可以使梯形图简洁明了，减少指令语句。图4 梯形图画法四6）对于多分支输出梯形图，把分支后直接输出的支路放在上面，可以节省指令语句。图5 梯形图画法五3.3梯形图重排遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流向对原梯形图重新排编，以便于进行编程，图6只能够举了几个实例，将不可编程梯形图重新编排程了可编程序的梯形图。图6 梯形图画法六需要指出的是，重排后的梯形图，不得改变原梯形图的功能。当然，重排后的梯形图不一定是最简单梯形图，但经过重排后，梯形图结构清晰，便于分析各部分的逻辑关系。 第四章 三层电梯的PLC控制4.1 设计思想及控制要求4.1.1 设计思想此电梯PLC控制是一种简易式设计，以三层电梯为主要设计对象，针对电梯的上行、下行、等待时间及层数显示做了简单的设计。4.1.2控制要求（1）电梯停在一层或二层时，按3AX则电梯上行至3LS停止；（2）电梯停在二层或三层时，按1AS则电梯下行至1LS停止；（3）电梯停在一层时，按2AX则电梯上行至2LS停止；（4）电梯停在三层时，按2AS则电梯下行至2LS停止；（5）电梯停在一层时，按2AX、3AX则电梯上行至2LS停止T秒；然后继续自动上行至3LS停止；（6）电梯停在三层时，按2AS、1AS则电梯下行至2LS停止T秒；然后继续自动下行至3LS停止；（7）电梯上行途中，下降招呼无效；电梯下行途中，上行招呼无效；（8）轿箱位置要用七段数码管显示，上、下行用上、下箭头指示显示。各符号意义：1AS、2AS、2AX、3AX分别为一、二、三层招呼信号；1LS、2LS、3LS分别为一、二、三层磁感应位置开关(可用位置开关代替)。图2-1 三层电梯示意图4.2三层电梯PLC梯形图绘制4.2.1控制系统的硬件组成部分1） I/O分配表 表 2-1 3层电梯控制I/O分配表输入部分输出部分输入端子输入元件作用输出端子输出元件作用X0SB0二层下呼按钮Y0KM0上行信号X1SB1一层上呼按钮Y1KM1下行信号X2SB2二层下呼按钮Y10R0下行显示X3SB3三层下呼按钮Y11R1上行显示X11X13LS11LS13一三层限位Y30Y36七段数码管楼层显示2）硬件接线图