第7章PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計7.1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容與步驟7.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計舉例7.3PLC控制系統(tǒng)的可靠性與故障診斷

7.1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容與步驟

7.1.1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計原則在工業(yè)控制領(lǐng)域，對于不同應(yīng)用場合的PLC控制系統(tǒng)，其設(shè)計方案和技術(shù)指標大體是不同的，但任何一種控制系統(tǒng)的設(shè)計目的均是在保證生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，實現(xiàn)其被控對象的工藝要求，同時必須保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定、方便維護等要求，因此PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則是必須一致的，可歸納為以下5個。

(1)滿足被控對象的控制要求。

(2)確保系統(tǒng)安全可靠。

(3)控制系統(tǒng)設(shè)計經(jīng)濟實用。

(4)適當留有裕量。

(5)進行高質(zhì)量的軟件設(shè)計。

7.1.2PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟

作為應(yīng)用到實際工業(yè)環(huán)境的控制系統(tǒng)，在設(shè)計研制過程中均具嚴格的步驟，若設(shè)計步驟不明確，則有可能會造成后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量差、工期延誤甚至返工重制等后果，因此，設(shè)計并遵循嚴格的控制系統(tǒng)設(shè)計步驟至關(guān)重要。遵循系統(tǒng)設(shè)計要求，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計可分為以下5個階段：準備階段、設(shè)計階段、模擬調(diào)試階段、現(xiàn)場調(diào)試運行階段及編制技術(shù)文檔。

1.準備階段

應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)的工業(yè)控制場合多種多樣，在進行控制系統(tǒng)設(shè)計之前的準備階段，工程設(shè)計人員應(yīng)首先深入設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)場進行實地調(diào)研，了解工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境、設(shè)備運行流程及實際需求性能等問題，與現(xiàn)場技術(shù)人員深入探討，共同擬定出項目設(shè)計方案、具體細節(jié)、技術(shù)難點及項目周期等內(nèi)容，并進行相關(guān)可行性分析，為后續(xù)工程設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。

2.設(shè)計階段

控制系統(tǒng)設(shè)計階段主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個部分。

(1)?PLC外圍設(shè)備的選擇。

(2)?I/O點數(shù)的確定。

(3)?PLC型號的選擇。

(4)分配I/O編號。

2)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

PLC的編程語言有很多種，但最基本、最常用的就是梯形圖?？刂葡到y(tǒng)軟件設(shè)計主要在于梯形圖的設(shè)計，常用方法有經(jīng)驗設(shè)計法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)移法、順序控制設(shè)計方法。對于較大型控制系統(tǒng)而言，應(yīng)先根據(jù)總體控制要求，借助控制流程圖或狀態(tài)流程圖，確定程序基本結(jié)構(gòu)，然后遵循梯形圖設(shè)計規(guī)則，完成可讀性強、易于維護、易于升級的軟件系統(tǒng)。

3.模擬調(diào)試階段

在軟件系統(tǒng)設(shè)計完成后，進行程序局部的功能性調(diào)試?？衫梅抡孳浖鍼LC硬件進行模擬調(diào)試，在仿真軟件中觀察輸入/輸出是否滿足既定流程。亦可以利用PLC硬件，結(jié)合按鈕開關(guān)或利用編程軟件的強制功能模擬PLC連接的傳感器等設(shè)備的實際信號，并通過輸出位置的指示燈觀察輸出信號。程序在調(diào)試過程中要遵循先易后難、先局部后整體的原則，發(fā)現(xiàn)問題及時反饋與處理，并注意程序之間的解耦。

4.現(xiàn)場調(diào)試運行階段

現(xiàn)場調(diào)試階段至關(guān)重要，將直接影響設(shè)備的正常運行及生產(chǎn)效率。電氣控制設(shè)備安裝完成后，應(yīng)首先檢查所有設(shè)備的型號、數(shù)量、技術(shù)參數(shù)等是否符合規(guī)范要求，檢查安裝是否符合相應(yīng)規(guī)范要求，檢查所有線路是否根據(jù)接線圖進行正確且規(guī)范的連接，檢查接線端子是否牢固，杜絕接觸不良等現(xiàn)象。

5.編制技術(shù)文檔

產(chǎn)品的具體應(yīng)用在某種程度上是需要以技術(shù)文檔來進行說明的，清晰明確的技術(shù)文檔對于生產(chǎn)公司及使用人員來講均十分必要。技術(shù)文檔主要應(yīng)包括產(chǎn)品概況、設(shè)備使用說明、相關(guān)技術(shù)交底(程序清單、元件明細表、電氣原理圖、主回路電路圖、技術(shù)參數(shù)等)、常見問題及相應(yīng)的解決方法匯總等。

7.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計舉例

7.2.1PLC控制三相異步電動機的Y-△(星形-三角形)降壓起動系統(tǒng)設(shè)計三相交流異步電動機直接起動時，起動電流能達到額定值的4～7倍，過大的起動電流造成電網(wǎng)電壓波動較大，直接影響電網(wǎng)中其他電動機及機械設(shè)備。

1.項目設(shè)計方案

PLC控制三相異步電動機Y-△降壓起動，主要控制要求如下：

(1)按下起動按鈕SB1，電動機起動，定子繞組側(cè)以Y形連接起動，即接觸器KM1和KM2接通，延時10?s后，KM2斷開，KM3接通，定子繞組側(cè)切換成△形連接全壓運行；

(2)按下停止按鈕SB2，電動機停止運轉(zhuǎn)；

(3)熱繼電器FR在電氣控制線路中作為過載保護，當電動機超負荷運行時，F(xiàn)R觸點動作，電動機立即停止運轉(zhuǎn)；

(4)為防止Y-△切換過程中可能產(chǎn)生短路故障，需設(shè)有Y-△互鎖措施。

2.確定外圍I/O設(shè)備，并進行地址分配

在PLC控制三相異步電動機降壓起動系統(tǒng)中，設(shè)有起動按鈕SB1、停止按鈕SB2各一個，為防止過載運行，設(shè)有熱繼電器FR一個，所需輸出設(shè)備接觸器KM1、KM2、KM3三個。

I/O元件的地址分配表如表7-1所示。

3.硬件設(shè)計

本系統(tǒng)的工作電源采用DC24?V輸入、AC220?V輸出的形式，根據(jù)外圍I/O設(shè)備確定PLC硬件連接圖如圖7-1所示。圖7-1Y-△降壓起動控制系統(tǒng)的PLC硬件連接圖

4.軟件程序設(shè)計及分析

根據(jù)上述三相異步電動機Y-△降壓起動PLC控制系統(tǒng)的控制要求及輸入/輸出元件的地址分配結(jié)果設(shè)計PLC梯形圖，如圖7-2所示。圖7-2Y-△降壓起動PLC控制系統(tǒng)的梯形圖

7.2.2基于PLC的三級傳送帶輸送機控制系統(tǒng)設(shè)計

在工業(yè)生產(chǎn)中，貨物的運輸必不可少，為提高運輸效率，常使用自動化流水線設(shè)備來代替人工搬運。流水線設(shè)備通常由若干個傳送帶輸送機組成，每個傳送帶由一臺電動機拖動，且為確保傳送帶上不滯留貨物，各電動機的起停應(yīng)遵循一定的順序。下面給出基于PLC的三級傳送帶輸送機控制系統(tǒng)的設(shè)計。

1.項目設(shè)計方案

如圖7-3所示，整個流水線設(shè)備由三臺傳送帶輸送機組成，分別由電動機M1、M2、M3驅(qū)動，主要控制要求如下：

(1)按下起動按鈕SB1，三臺電動機按照M1、M2、M3的順序依次起動，每兩個電動機起動之間間隔10?s；

(2)正常停車時，按下停止按鈕SB2，三臺電動機按照M3、M2、M1的順序依次停止，且每兩個電動機停止之間間隔20?s；

(3)三臺電動機均設(shè)有過載保護，當傳送帶發(fā)生過載故障時，為使過程損失減少至最小，設(shè)定以下停車規(guī)則，當故障傳送帶停車時，流水線中位于其前面的傳送帶立即停車，之后的傳送帶按原規(guī)則順序延時停車。也就是說，若M3發(fā)生故障停車，則電動機M2、M1按原規(guī)則順序延時停車；若M2發(fā)生故障停車，則M3立即停車，M1按原規(guī)則延時停車；若M1發(fā)生故障停車，則M2、M3立即停車。圖7-3流水線設(shè)備圖

2.確定外圍I/O設(shè)備，并進行地址分配

在三級傳送帶輸送機控制系統(tǒng)中，設(shè)有起動按鈕SB1、停止按鈕SB2各一個，為防止電動機過載運行，設(shè)有熱繼電器FR1、FR2、FR3三個，所需輸出設(shè)備接觸器KM1、KM2、KM3三個，分別控制三級傳送帶。

I/O元件的地址分配見表7-2。

3.硬件設(shè)計

本系統(tǒng)的工作電源采用DC24?V輸入、DC24?V輸出的形式，根據(jù)外圍I/O設(shè)備確定基于PLC的三級傳送帶輸送機控制系統(tǒng)的硬件連接圖如圖7-4所示。圖7-4基于PLC的三級傳送帶輸送機控制系統(tǒng)的硬件連接圖

4.軟件程序設(shè)計及分析

根據(jù)上述三級傳送帶輸送機控制系統(tǒng)的控制要求及輸入/輸出元件的地址分配結(jié)果設(shè)計PLC梯形圖，如圖7-5所示。程序中電動機的起動與停止信號均為短信號。圖7-5基于PLC的三級傳送帶輸送機控制系統(tǒng)的梯形圖

7.2.3基于PLC的某機械手模擬控制系統(tǒng)設(shè)計

現(xiàn)階段，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，工業(yè)機器人得到了廣泛的應(yīng)用，其能夠代替人類完成具有大批量及高質(zhì)量要求的工作，比如汽車制造業(yè)、船舶制造業(yè)、家用電器等行業(yè)。本小節(jié)將以此為例，模擬某自動化生產(chǎn)線中機械手的搬運操作，其任務(wù)為將生產(chǎn)線中某裝配好的工件由上一環(huán)節(jié)的傳送帶運輸?shù)较乱簧a(chǎn)環(huán)節(jié)的傳送帶上。

1.項目設(shè)計方案

在項目準備階段，首先確定項目設(shè)計方案。圖7-6為某機械手的模擬控制示意圖。圖7-6某機械手的模擬控制示意圖

根據(jù)工程需要，具體控制要求如下：

(1)在初始狀態(tài)，機械手位于原位上，原位指示燈點亮。

(2)按下起動按鈕，傳送帶A開始運行傳送工件，直至光電開關(guān)檢測到工件，傳送帶A停止傳送，與此同時，下降電磁閥通電，機械手下降。

(3)機械手下降到位，觸動下限位開關(guān)后，夾緊電磁閥通電，機械手爪閉合，抓緊工件。

(4)夾緊工件后，延時2?s，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到位后，觸動上限位開關(guān)后，前移電磁閥通電，機械手連同工件前移至前限位開關(guān)處，即到達傳動帶B首端正上方，下降電磁閥接通，機械手下降。

(5)機械手下降到位后，即到達傳送帶B首端，觸動下限位開關(guān)，夾緊電磁閥復(fù)位，機械手爪放松，工件被放下。

(6)工件被放下后，延時2?s，機械手上升，上升到位后，機械手后退，與此同時，傳送帶B開始運行，待機械手后退到位，觸發(fā)后限位開關(guān)后，傳送帶B停止運動，傳送帶A開始運動，直至新工件觸發(fā)光電開關(guān)，如此周而復(fù)始。

2.確定外圍I/O設(shè)備

在機械手抓取控制項目的過程中，所需的輸入設(shè)備有：2個按鈕，分別為起動按鈕和停止按鈕，用以操控機械手的起動與停止；4個限位開關(guān)，分別為上限位、下限位、前限位與后限位開關(guān)，用于控制機械手的具體位置。所需的輸出設(shè)備有：1個原位指示燈；5個電磁閥，分別為上升、下降、前移、后退及夾緊電磁閥，用于機械手的運動控制；2個傳送帶，用于傳送工件。

3.選定PLC的型號

根據(jù)輸入設(shè)備與輸出設(shè)備的數(shù)量，考慮設(shè)計裕量等因素，本例選取西門子公司的S7-200系列小型PLC——CPU226。

4.確定I/O元件的地址分配

I/O元件的地址分配見表7-3。

5.軟件程序設(shè)計及分析

通過上述分析可知，機械手抓取工件控制是一個順序控制的過程，本例可采用兩種軟件設(shè)計方法來實現(xiàn)具體的控制功能。下面分別對使用移位寄存器指令和順序控制繼電器指令實現(xiàn)機械手控制進行說明。

1)使用移位寄存器指令的設(shè)計方法

移位寄存器指令是能夠指定移位寄存器長度及移位方向的移位指令，工業(yè)中可用于排序、控制產(chǎn)品流等。為使控制流程清晰明了，根據(jù)上述控制要求設(shè)計機械手控制流程圖，如圖7-7所示。圖7-7機械手控制流程圖

在控制系統(tǒng)中，當機械手的原位為上限位與后限位的交點處，即機械手處于原位時，上限位開關(guān)I0.2與后限位開關(guān)I0.5處于接通狀態(tài)，起動按鈕I0.0被按下后，起動輔助繼電器M0.0接通，傳送帶A起動，開始傳送工件，直到光電開關(guān)I0.6檢測到工件后停止傳送，并產(chǎn)生傳送到位輔助信號M0.1。當上限位I0.2、后限位I0.5、傳送到位輔助信號M0.1及移位寄存器各位M10.1～M11.1的常閉觸點串聯(lián)產(chǎn)生第一個移位脈沖M10.0，即機械手處于原位且各步未動作時，若光電開關(guān)檢測到工件到位，則將移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端M10.0置1，如圖7-8所示。圖7-8機械手控制梯形圖

移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端的首個移位脈沖M10.0產(chǎn)生的“1”信號在移位寄存器M10.1至M11.1中移動，實現(xiàn)機械手的運動控制，后續(xù)移位脈沖信號由各步中間繼電器及各步轉(zhuǎn)換條件串聯(lián)產(chǎn)生。例如圖7-9中，M10.0的上升沿脈沖作用到移位寄存器上后，“1”信號移動至M10.1，此時下降電磁閥(Q0.0)動作，機械手下降，當下降到位觸發(fā)下限位開關(guān)(I0.3)時，將再次產(chǎn)生移位上升沿脈沖，使“1”信號移動到M10.2，夾緊電磁閥(Q0.4)動作，抓緊傳送帶A上的工件，為確保已經(jīng)抓牢，此處用2?s的定時器，定時時間到后，與

M10.2串聯(lián)的T37接通，產(chǎn)生移位上升沿脈沖，使“1”信號移動至M10.3，以此類推，之后機械手將上升→前移→下降→放下工件→上升→后退→回到原點。當“1”信號移位至M11.0時，后退電磁閥(Q0.3)動作，機械手后移，與此同時，傳送帶B(Q0.7)將工件運走，機械手回到原位時，后限位開關(guān)(I0.5)動作，產(chǎn)生移位上升沿脈沖信號，“1”信號被移動至M11.1中，傳送帶B停止傳送。

圖7-9機械手控制梯形圖

2)使用順序控制繼電器指令的設(shè)計方法

順序控制繼電器指令是描述自動控制系統(tǒng)的功能性說明語言，是PLC的生產(chǎn)廠家為工程師提供的可利用順序功能圖編程的規(guī)范化、簡單化指令，專門應(yīng)用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計中。順序控制程序主要由狀態(tài)、轉(zhuǎn)移條件、有向連線等元素組成，與上述使用移位寄存器指令設(shè)計的流程圖有相似之處。使用順序控制繼電器指令進行順序控制編程時，首先需根據(jù)控制系統(tǒng)要求設(shè)計順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計出相應(yīng)的梯形圖程序。機械手控制可以采用跳轉(zhuǎn)和循環(huán)流程的設(shè)計方法。其順序功能圖如圖7-10所示。圖7-10機械手的順序功能圖

在初始狀態(tài)，機械手應(yīng)處于原位，即上限位開關(guān)(I0.2)及后限位開關(guān)(I0.5)處于接通狀態(tài)。當按下起動按鈕I0.0后，激活S0.1，傳送帶A開始傳送工件，若光電開關(guān)I0.6檢測到工件運輸?shù)轿?，則激活S0.2，下降電磁閥Q0.0接通。當機械手下降至下限位開關(guān)I0.3處時，S0.3被激活，夾緊電磁閥Q0.4接通并動作，夾緊工件，同時開啟2?s定時器，以確保工件能夠夾穩(wěn)。延時時間到后，激活S0.4，上升電磁閥Q0.1接通，機械手上升至上限位開關(guān)I0.2處，即現(xiàn)在機械手正抓緊工件位于傳送帶A的正上方極限位置，之后依次激活S0.5、

S0.6、S0.7，使機械手運動到傳送帶B處，夾緊電磁閥Q0.4復(fù)位并放松手爪，工件被放置在傳送帶B上，延時2?s后，激活S1.0，上升電磁閥Q0.1動作，機械手上升至上限位I0.2接通時，激活S1.1，此時后退電磁閥Q0.3與傳送帶BQ0.7同時動作，后退電磁閥后退至后限位開關(guān)處，即回到原點，傳送帶B將工件傳送至下一生產(chǎn)流程。停止按鈕I0.1若被接通，則返回值S0.0處，等待下一次設(shè)備起動；若未被接通，則激活S0.1，等待下一個工件在傳送帶A上傳送到位后，開啟下一周期控制流程，如圖7-11所示。

圖7-11順序控制梯形圖

7.2.4基于PLC的某電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的高層建筑拔地而起，而電梯作為一個垂直運輸設(shè)備，在其中充當著舉足輕重的角色，與人們的日常生活密不可分。電梯系統(tǒng)是機械結(jié)構(gòu)與電器部分高度融合的大型復(fù)雜起重運輸機構(gòu)，是現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的時代產(chǎn)品。

1.項目設(shè)計方案

在項目準備階段，首先確定項目設(shè)計方案，本例最終任務(wù)為設(shè)計5層的電梯控制系統(tǒng)，根據(jù)工程需要，主要控制要求可歸納為以下5項。

1)電梯轎廂位置的確定

對于電梯而言，能夠?qū)崟r精確地獲得轎廂當前位置并通過指示燈同步顯示至關(guān)重要。這能夠給轎廂內(nèi)的乘客及各層等候電梯的乘客以最直觀的感受。通常情況下，電梯控制系統(tǒng)采用磁感應(yīng)器來實現(xiàn)位置的測定。在電梯系統(tǒng)的井道中，每層均設(shè)置有隔磁板，而在轎廂上設(shè)置有上平層感應(yīng)器與下平層感應(yīng)器，兩者相互配合，確定電梯運行至平層。

2)內(nèi)選信號與外呼信號

通常情況下，轎廂內(nèi)設(shè)置有操縱盤，其上設(shè)有若干按鈕，分別為各樓層內(nèi)選按鈕、開關(guān)門按鈕及一些安全保護按鈕。電梯外設(shè)有上行及下行按鈕。當轎廂內(nèi)的乘客按下操縱板上的樓層按鈕，確定目標樓層時，即產(chǎn)生內(nèi)選信號，直至到達目標樓層，該信號消失。各樓層的門廳均設(shè)置上行按鈕和下行按鈕，當門廳中的乘客按下該按鈕時，即可產(chǎn)生上行或下行召喚信號，稱為外呼信號，直至轎廂到達外呼信號所在樓層。

3)自動定向

當出現(xiàn)多個內(nèi)選信號或外呼信號的時候，需首先確定電梯的運行方向后，才能夠決定是否在本次行進過程中進行響應(yīng)。即電梯上行時，僅順向響應(yīng)本樓層以上的上行內(nèi)選信號或外呼信號，直至運行至最高層自動返回再應(yīng)答下行信號，而對于比本樓層低的上行信號，則在下個循環(huán)的上行過程中進行響應(yīng)。電梯下行時原理相同。

4)電梯的減速停車控制

電梯的平層控制是指當轎廂靠近某層樓時，欲使轎廂地坎與本層門廳地坎相齊平的控制。精準平層對于電梯來講至關(guān)重要。為減小速度與沖擊力，確保平層的準確性及乘客乘坐的舒適度，轎廂平層是一個先減速后停車的過程。在轎廂頂端裝有上平層和下平層兩種感應(yīng)器，與安裝在井道上的隔磁板配合進行平層控制。轎廂上行時，當上平層感應(yīng)器插入至隔磁板時，產(chǎn)生減速信號，轎廂開始減速運行，當下平層感應(yīng)器完全插入隔磁板后，電梯已精準平層，同時發(fā)出停車開門信號，電動機停止轉(zhuǎn)動并抱閘抱死。轎廂下行過程與此正好相反，運行方式以此類推，從而實現(xiàn)電梯停車控制。

5)電梯的開關(guān)門

開關(guān)門控制是當轎廂到達相應(yīng)樓層后，控制電機開關(guān)門的輸出信號。開關(guān)門信號由轎廂內(nèi)開關(guān)門按鈕發(fā)出，或由門廳按鈕發(fā)出，或出于安全保護考慮，由相應(yīng)紅外線傳感器及開關(guān)門限位控制發(fā)出。

2.選定PLC型號

本例中輸入元件共有輸入設(shè)備31個與輸出設(shè)備19個，考慮設(shè)計裕量等因素，本例選取西門子公司的S7-200系列小型PLCCPU226，增加EM221和EM222兩個擴展模塊。

3.?I/O分配

I/O元件地址分配見表7-4，梯形圖中使用到的內(nèi)部繼電器見表7-5。

4.軟件程序設(shè)計及分析

1)電梯轎廂位置的確定

在電梯系統(tǒng)每層樓轎廂?？康奈恢茫O(shè)有感應(yīng)器，當轎廂運行到該樓層時，感應(yīng)器產(chǎn)生相應(yīng)的位置感應(yīng)信號，由此來確定轎廂的位置。而當轎廂離開某樓層時，該樓層位置信號由其上一層或下一層位置信號所代替。如圖7-12所示。圖7-12轎廂樓層確定梯形圖

2)內(nèi)選信號與外呼信號

轎廂內(nèi)部的操縱盤上設(shè)有每層樓的內(nèi)選按鈕及相應(yīng)指示燈。當按下內(nèi)選按鈕且轎廂不在本樓層時，內(nèi)選樓層信號被記錄，內(nèi)選指示燈點亮；當轎廂到達對應(yīng)樓層平層開門后，內(nèi)選信號被消除，同時內(nèi)選指示燈熄滅。圖7-13列舉了1樓～5樓的內(nèi)選指示燈點亮與熄滅的情況。圖7-13內(nèi)選信號梯形圖

對于電梯系統(tǒng)而言，除了該樓的頂層與底層，每層樓均設(shè)有上召喚按鈕與下召喚按鈕，而底層僅有上召喚按鈕，頂層僅有下召喚按鈕，并配有相應(yīng)的指示燈。若某樓層門廳產(chǎn)生外呼信號，且對應(yīng)此時轎廂不在本樓層時，則會亮起相應(yīng)指示燈。待轎廂停至本樓層且運行方向與外呼信號方向一致時，會自動消除信號指示。此處以3層外呼信號為例進行講解。如梯形圖7-14所示。圖7-14外選信號梯形圖

3)自動定向

根據(jù)實際情況，電梯僅有定向上行與定向下行兩種情形。電梯運行過程中，接收到內(nèi)選信號與外呼信號時，需將信號與電梯所處的樓層位置及運行方向相結(jié)合來確定如何響應(yīng)。電梯定向上行情況一般原則為登記的內(nèi)選信號或者外呼信號均高于轎廂現(xiàn)在所在樓層，如圖7-15所示，若轎廂位于1樓，即沒在2樓、3樓、4樓、5樓，而內(nèi)選信號為2樓或外呼信號由2樓門廳發(fā)出，則為定向上行；同理，若轎廂位于1樓或2樓，即沒在3樓、4樓、5樓，而內(nèi)選信號為3樓或外呼信號由3樓門廳發(fā)出，則為定向上行，以此類推。定向下行梯形圖同理。圖7-15定向上行梯形圖

4)電梯減速停車控制

電梯在減速停車前，首先需產(chǎn)生停車信號，即根據(jù)其轎廂的運行方向與內(nèi)選和外呼信號的綜合結(jié)果來確定電梯平層的樓層。停車信號的產(chǎn)生有三種情況，分別為：轎廂位置處于目標樓層，且內(nèi)選信號為目標樓層；轎廂位置處于目標樓層，且定向上行與目標樓層的上行輔助中間繼電器為通的狀態(tài)；轎廂位置處于目標樓層，且定向下行與目標樓層的下行輔助中間繼電器為通的狀態(tài)。如圖7-16所示，以3樓獲得停車信號為例，其他樓層只需改變相應(yīng)中間繼電器地址即可。圖7-16產(chǎn)生停車信號梯形圖

停層信號產(chǎn)生后，轎廂將利用上下平層感應(yīng)器進行減速停車。轎廂在定向上行(M3.6)過程中停車時，上平層感應(yīng)器先被觸發(fā)，產(chǎn)生一個上平層感應(yīng)上升沿信號(M4.3)，從而產(chǎn)生一個減速信號(M4.5)，轎廂繼續(xù)減速上行，當下平層感應(yīng)器被觸發(fā)，產(chǎn)生下平層感應(yīng)上升沿信號(M4.4)時，電動機停止轉(zhuǎn)動并抱閘抱死，產(chǎn)生停車開門信號，實現(xiàn)停車控制，如圖7-17所示。轎廂下行梯形圖解釋類似。圖7-17電梯減速停車梯形圖

5)電梯的開關(guān)門

電梯開門主要有以下3種：轎廂收到停層開門信號(M4.1)；電梯關(guān)門過程中，紅外傳感器檢測到有障礙物(I2.7)，重新開門；轎廂停在某樓層時，有本樓層外呼信號，即本樓層有上召喚按鈕或下召喚按鈕被按下，如圖7-18所示。電梯關(guān)門條件有：轎廂內(nèi)關(guān)門按鈕(I3.1)被按下；停層定時器定時時間到，自動關(guān)門，如圖7-19所示。圖7-19關(guān)門控制梯形圖

7.3PLC控制系統(tǒng)的可靠性與故障診斷7.3.1PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計1.干擾的主要來源與其他工控設(shè)備相同，影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源，大部分產(chǎn)生在電流或電壓發(fā)生劇烈變化的部位，常分為外部干擾源與內(nèi)部干擾源兩種。工業(yè)生產(chǎn)周邊環(huán)境存在的電力網(wǎng)絡(luò)、電子設(shè)備、無線電設(shè)備或PLC控制系統(tǒng)周邊諸如變頻器、電動機等其他設(shè)備均有可能成為外部干擾源。而內(nèi)部干擾則是由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局或制造工藝所引入的。下面對其進行介紹。

(1)電源干擾。實際中，電源干擾造成的PLC控制系統(tǒng)故障較多，主要在于PLC控制系統(tǒng)由電網(wǎng)供電，電網(wǎng)由于覆蓋范圍廣、受到空間中電磁干擾較多，這些干擾能夠通過輸電線路傳到電源側(cè)。因此電網(wǎng)電壓與頻率的波動將直接影響系統(tǒng)可靠性。

(2)導(dǎo)線引入的干擾。PLC設(shè)備的電源線、信號線及通信線路等導(dǎo)線，在傳輸信息的同時，不可避免的有外部干擾信號侵入。此種干擾信號有差模干擾和共模干擾兩種傳輸方式。

(3)接地干擾。正確合理的接地處理是降低干擾的主要措施之一，但混亂的接地方式會造成各個接地點電位分布不均，接地點間存在地電位差，從而引入新的干擾，影響PLC控制系統(tǒng)正常工作。

(4)輻射干擾。輻射干擾主要在于PLC設(shè)備置于電磁場空間內(nèi)，與電磁場大小與頻率均有關(guān)聯(lián)，來源于電力網(wǎng)絡(luò)、雷電或大氣電離作用產(chǎn)生的干擾電波、無線電廣播等外部環(huán)境，分布較為復(fù)雜。

(5)?PLC系統(tǒng)內(nèi)部干擾。PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部有各種元器件及其組成的電路，它們之間相互的電磁輻射易產(chǎn)生干擾，需PLC制造商對內(nèi)部進行電磁兼容設(shè)計。

由上述可知，電源干擾、導(dǎo)線引入的干擾與接地干擾是PLC控制系統(tǒng)的主要干擾，需采取有效措施抑制干擾。

2.抗干擾的主要措施

1)電源設(shè)計

供電電源設(shè)計主要指PLC的CPU電源、I/O模塊工作所需的電源系統(tǒng)設(shè)計，占有極其重要的地位，主要在于電源是電磁干擾信號進入PLC控制系統(tǒng)的主要途徑。

在干擾嚴重的場合，下述抗干擾措施可同時使用。

(1)隔離變壓器。隔離變壓器是指輸入與輸出繞組之間帶電氣隔離的變壓器，由其輸出端直接給PLC系統(tǒng)或其他用電設(shè)備供電，抑制從電源線上引入的共模干擾，提供了較純凈的電源電壓，保證用電環(huán)境的安全，提高了抗干擾能力。

(2)使用濾波器。濾波技術(shù)是抑制電磁干擾的重要方法之一，具有共模濾波、差模濾波及高頻干擾的抑制功能。

(3)?UPS供電系統(tǒng)。UPS是UninterruptiblePowerSupply的縮寫，即不間斷供電電源，它能提供高質(zhì)量電源給負載，以防實時控制中，突然斷電引起系統(tǒng)無法正常工作，且UPS具有較強的隔離抗干擾能力，是PLC控制系統(tǒng)的理想電源。通常情況下，當市電正常供電時，UPS可起到穩(wěn)壓器與濾波器的作用，使設(shè)備正常工作；而當市電突然中斷時，UPS供電系統(tǒng)能自動切換到輸出狀態(tài)，保證負載正常運行，且轉(zhuǎn)化過程為零時間轉(zhuǎn)化，保證設(shè)備不間斷運行。

2)?I/O電路設(shè)計

在PLC控制系統(tǒng)中，輸入輸出信號線亦有可能引入干擾，為抑制此現(xiàn)象，須注意的事項如下：

數(shù)字量輸入信號自身通斷一般不會對PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，但輸入線易受外部干擾并以傳導(dǎo)的方式進入PLC內(nèi)部，引起波動。因此輸入輸出線最好鋪設(shè)在封閉的電纜槽內(nèi)，且不同類型信號的I/O線不能放在同一根多芯電纜內(nèi)。與此同時，放置時盡量遠離干擾源，如電機電纜、變頻器電纜、動力電纜、高電壓電纜、高輻射區(qū)域等，此方法最為有效。也可給I/O線套上加鐵氧體磁環(huán)以減少共模干擾。

數(shù)字量輸出端連接負載常為電磁閥、接觸器等感性負載，此類負載在其工作線圈接通與斷開時，會產(chǎn)生強烈的脈沖噪聲通過輻射或傳導(dǎo)的方式向外發(fā)射，從而影響其他電路正常工作。對于直流感性負載，在負載兩端反向并聯(lián)續(xù)流二極管，正常時不導(dǎo)通，關(guān)斷接點開關(guān)后，線圈產(chǎn)生反向電壓，使二極管導(dǎo)通，防止感應(yīng)電動勢擊穿PLC內(nèi)部電路元器件，如圖7-20所示。