一種裝置的控制系統設計

⑴ plc系統設計的主要內容

PLC控制系統，即可編程邏輯控制器，專為工業生產設計的一種數字運算操作的電子裝置，它採用一類可編程的存儲器，用於其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工業控制的核心部分。PLC控制系統是工業機械手的重要組成部分。

一、plc控制系統的設計內容

(1)根據設計任務書，進行工藝分析，並確定控制方案，它是設計的依據。

(2)選擇輸入設備(如按鈕、開關、感測器等)和輸出設備(如繼電器、接觸器、指示燈等執行機構)。

(3)選定PLC的型號(包括機型、容量、I/O模塊和電源等)。

(4)分配PLC的I/O點，繪制PLC的I/O硬體接線圖。

(5)編寫程序並調試。

(6)設計控制系統的操作台、電氣控制櫃等以及安裝接線圖。

(7)編寫設計說明書和使用說明書。

plc控制系統

二、plc控制系統設計步驟

1、工藝分析

深入了解控制對象的工藝過程、工作特點、控制要求，並劃分控制的各個階段，歸納各個階段的特點，和各階段之間的轉換條件，畫出控制流程圖或功能流程圖。

2、選擇合適的PLC類型

在選擇PLC機型時，主要考慮下面幾點：

(1)功能的選擇。對於小型的PLC主要考慮I/O擴展模塊、A/D與D/A模塊以及指令功能(如中斷、PID等)。

(2)I/O點數的確定。統計被控制系統的開關量、模擬量的I/O點數，並考慮以後的擴充(一般加上10%～20%的備用量)，從而選擇PLC的I/O點數和輸出規格。

(3)內存的估算。用戶程序所需的內存容量主要與系統的I/O點數、控制要求、程序結構長短等因素有關。一般可按下式估算：存儲容量=開關量輸入點數×10+開關量輸出點數×8+模擬通道數×100+定時器/計數器數量×2+通信介面個數×300+備用量。

3、分配I/O點。分配PLC的輸入/輸出點，編寫輸入/輸出分配表或畫出輸入/輸出端子的接線圖，接著就可以進行PLC程序設計，同時進行控制櫃或操作台的設計和現場施工。

4、程序設計。對於較復雜的控制系統，根據生產工藝要求，畫出控制流程圖或功能流程圖，然後設計出梯形圖，再根據梯形圖編寫語句表程序清單，對程序進行模擬調試和修改，直到滿足控制要求為止。

5、控制櫃或操作台的設計和現場施工。設計控制櫃及操作台的電器布置圖及安裝接線圖;設計控制系統各部分的電氣互鎖圖;根據圖紙進行現場接線，並檢查。

6、應用系統整體調試。如果控制系統由幾個部分組成，則應先作局部調試，然後再進行整體調試;如果控製程序的步序較多，則可先進行分段調試，然後連接起來總調。

7、編制技術文件。技術文件應包括：可編程式控制制器的外部接線圖等電氣圖紙，電器布置圖，電器元件明細表，順序功能圖，帶注釋的梯形圖和說明。

⑵ 如何畫控制系統方框圖

把系統各部分，包括被控對象、控制裝置用方框表示即可。如下圖所示：

而各信號寫在信號線上，一般以方框的左邊為輸入，右邊為輸出構成的；其實在控制裡面還有結構圖，與方框圖的區別，可以理解成把方框圖中各方框裡面的部分用傳遞函數表示而已。

在結構圖中，方框的一端為相應環節的輸入信號，另一端為輸出信號，信號傳遞方向用箭頭表示，方框中的函數關系即為相應環節的傳遞函數。

(2)一種裝置的控制系統設計擴展閱讀：

控制系統的結構圖一般由四種基本單元組成

1、信號線

信號線是帶有箭頭的直線。其中，箭頭表示信號的流向，在直線旁標記信號的時間函數或象函數。故，信號線標志系統的變數。

2、引出點

引出點又稱為分支點或測量點，它把信號分兩路或多路輸出，表示信號引出或測量的 位置。同一位置引出的信號大小和性質完全一樣。

3、比較點

比較點又稱為綜合點或相加點，是對兩個或兩個以上的信號進行加減(比較)的運算。 「十」表示相加，「一」表示相減，「十」號可省略不寫。注意：進行相加減 的量，必須具有相同的物理量綱。

4、方框

方框又稱環節。方框表示對信號進行的數學變換，方框中寫入元部件或系統的傳遞函數。

⑶ 鍋爐燃燒自動控制系統設計是什麼樣的

燃燒控制系統是電廠鍋爐的主控系統，主要包括燃料控制系統、風量控制系統、爐膛壓力控制系統。目前大部分電廠的鍋爐燃燒控制系統仍然採用PID控制。燃燒控制系統由主蒸汽壓力控制和燃燒率控制組成串級控制系統，其中燃燒率控制由燃料量控制、送風量控制、引風量控制構成，各個子控制系統分別通過不同的測量、控制手段來保證經濟燃燒和安全燃燒。如圖1所示。

圖1 燃燒控制系統結構圖

2、控制方案

鍋爐燃燒自動控制系統的基本任務是使燃料燃燒所提供的熱量適應外界對鍋爐輸出的蒸汽負荷的要求，同時還要保證鍋爐安全經濟運行。一台鍋爐的燃料量、送風量和引風量三者的控制任務是不可分開的，可以用三個控制器控制這三個控制變數，但彼此之間應互相協調，才能可靠工作。對給定出水溫度的情況，則需要調節鼓風量與給煤量的比例，使鍋爐運行在最佳燃燒狀態。同時應使爐膛內存在一定的負壓，以維持鍋爐熱效率、避免爐膛過熱向外噴火，保證了人員的安全和環境衛生。

2.1 控制系統總體框架設計

燃燒過程自動控制系統的方案，與鍋爐設備的類型、運行方式及控制要求有關，對不同的情況與要求，控制系統的設計方案不一樣。將單元機組燃燒過程被控對象看作是一個多變數系統，設計控制系統時，充分考慮工程實際問題，既保證符合運行人員的操作習慣，又要最大限度的實施燃燒優化控制。控制系統的總體框架如圖2所示。

圖2 單元機組燃燒過程式控制制原理圖

P為機組負荷熱量信號為D+dPbdt。控制系統包括：滑壓運行主汽壓力設定值計算模塊（由熱力系統實驗獲得數據，再擬合成可用DCS折線功能塊實現的曲線）、負荷—送風量模糊計算模塊、主蒸汽壓力控制系統和送、引風控制系統等。主蒸汽壓力控制系統採用常規串級PID控制結構。

2.2 燃料量控制系統

當外界對鍋爐蒸汽負荷的要求變化時，必須相應的改變鍋爐燃燒的燃料量。燃料量控制是鍋爐控制中最基本也是最主要的一個系統。因為給煤量的多少既影響主汽壓力，也影響送、引風量的控制，還影響到汽包中蒸汽蒸發量及汽溫等參數，所以燃料量控制對鍋爐運行有重大影響。燃料控制可用圖3簡單表示。

圖3 燃料量控制策略

其中：NB為鍋爐負荷要求；B為燃料量；F(x)為執行機構。

設置燃料量控制子系統的目的之一就是利用它來消除燃料側內部的自發擾動，改善系統的調節品質。另外，由於大型機組容量大，各部分之間聯系密切，相互影響不可忽略。特別是燃料品種的變化、投入的燃料供給裝置的台數不同等因素都會給控制系統帶來影響。燃料量控制子系統的設置也為解決這些問題提供了手段。

2.3 送風量控制系統

為了實現經濟燃燒，當燃料量改變時，必須相應的改變送風量，使送風量與燃料量相適應。燃料量與送風量的關系見圖4。

圖4 燃料量與送風量關系

燃燒過程的經濟與否可以通過剩餘空氣系數是否合適來衡量，過剩空氣系數通常用煙氣的含氧量來間接表示。實現經濟燃燒最基本的方法是使風量與燃料量成一定的比例。

送風量控制子系統的任務就是使鍋爐的送風量與燃料量相協調，可以達到鍋爐的最高熱效率，保證機組的經濟性，但由於鍋爐的熱效率不能直接測量，故通常通過一些間接的方法來達到目的。如圖5所示，以實測的燃料量B作為送風量調節器的給定值，使送風量V和燃料量B成一定的比例。

圖5 燃料量空氣調節系統

在穩態時，系統可保證燃料量和送風量間滿足

選擇使送風量略大於B完全燃燒所需要的理論空氣量。這個系統的優點是實現簡單，可以消除來自負荷側和燃料側的各種擾動。

2.4 引風量控制系統

為了保持爐膛壓力在要求的范圍內，引風量必須與送風量相適應。爐膛壓力的高低也關系著鍋爐的安全和經濟運行。爐膛壓力過低會使大量的冷風漏入爐膛，將會增大引風機的負荷和排煙損失，爐膛壓力太低甚至會引起內爆；反之爐膛壓力高且高出大氣壓力的時候，會使火焰和煙氣冒出，不僅影響環境衛生，甚至可能影響設備和人生安全。引風量控制子系統的任務是保證一定的爐膛負壓力，且爐膛負壓必須控制在允許范圍內，一般在-20Pa左右。

控制爐膛負壓的手段是調節引風機的引風量，其主要的外部擾動是送風量。作為調節對象，爐膛煙道的慣性很小，無論在內擾和外擾下，都近似一個比例環節。一般採用單迴路調節系統並加以前饋的方法進行控制，如圖6所示。

圖6 引風量控制子系統

圖中為爐膛負壓給定值，S為實測的爐膛負壓，Q為引風量，V為送風量。由於爐膛負壓實際上決定於送風量和引風量的平衡，故利用送風量作為前饋信號，以改善系統的調節性能。另外，由於調節對象相當於一個比例環節，被調量反應過於靈敏，為了防止小幅度偏差引起引風機擋板的頻繁動作，可設置調節器的比例帶自動修正環節，使得在小偏差時增大調節器的比例帶。對於負壓S的測量信號，也需進行低通濾波，以抑制測量值的劇烈波動。

3、系統硬體配置

在鍋爐燃燒過程中，用常規儀表進行控制，存在滯後、間歇調節、煙氣中氧含量超過給定值、低負荷和煙氣溫度過低等問題。採用PLC對鍋爐進行控制時，由於它的運算速度快、精度高、准確可靠，可適應復雜的、難於處理的控制系統。因而，可以解決以上由常規儀表控制難以解決的問題。所選擇的PLC系統要求具有較強的兼容性，可用最小的投資使系統建成及運轉；其次，當設計的自動化系統要有所改變時，不需要重新編程，對輸入、輸出系統不需要再重新接線，不須重新培訓人員，就可使PLC系統升級；最後，系統性能較高。硬體結構圖如圖7所示。

圖7 硬體結構圖

根據系統的要求，選取西門子PLCS7-200 CPU226 作為控制核心，同時還擴展了2個EM231模擬量輸入模塊和1個CP243-1乙太網模塊。CPU226的IO點數是2416，這樣完全可以滿足系統的要求。同時，選用了EM231模塊，它是AD轉換模塊，具有4個模擬量輸入，12位AD，其采樣速度25μs，溫度感測器、壓力感測器、流量感測器以及含氧檢測感測器的輸出信號經過調理和放大處理後，成為0～5V的標准信號，EM231模塊自動完成AD轉換。

S7-200的PPI介面的物理特性為RS-485，可在PPI、MPI和自由通訊口方式下工作。為實現PLC與上位機的通訊提供了多種選擇。

為實現人機對話功能，如系統狀態以及變數圖形顯示、參數修改等，還擴展了一塊Eview500系列的觸摸顯示屏，操作控制簡單、方便，可用於設置系統參數， 顯示鍋爐溫度等。還有一個乙太網模塊CP243-1，其作用是可以讓S7-200直接連入乙太網，通過乙太網進行遠距離交換數據，與其他的S7-200進行數據傳輸，通信基於TCPIP，安裝方便、簡單。

4、系統軟體設計

控製程序採用STEP7-MicroWin軟體以梯形圖方式編寫，其軟體框圖如圖8所示。

圖8 軟體主框圖

S7-200PLC給出了一條PID指令，這樣省去了復雜的PID演算法編程過程，大大方便了用戶的使用。使用PID指令有以下要點和經驗：

（1）比例系數和積分時間常數的確定。應根據經驗值和反復調試確定。
（2）調節量、給定量、輸出量等參數的標准歸一化轉換。
（3）按正確順序填寫PID迴路參數表（LOOP TABLE），分配好各參數地址。

5、結束語

單元機組燃燒過程式控制制系統在某火電廠發電機組鍋爐協調控制系統中投入使用。實際運行情況表明：由於引入負荷模糊前饋，使得鍋爐燃燒控制系統作為協調控制的子系統，跟隨機組負荷變化的能力顯著提高，風煤比能夠在靜態和動態過程中保持一致；送、引風控制系統在邏輯控制系統的配合下運行的平穩性和安全性提高，爐膛負壓波動減小，滿足了運行的要求；在機組負荷不變時，鍋爐燃燒穩定，各被調參數動態偏差顯著減少，實現了鍋爐的優化燃燒；採用非線性PID調節方式，解決了引風擋板的晃動問題。

採用西門子的PLC控制，不僅簡化了系統，提高了設備的可靠性和穩定性，同時也大幅地提高了燃燒能的熱效率。通過操作面板修改系統參數可以滿足不同的工況要求，機組的各種信息，如工作狀態、故障情況等可以聲光報警及文字形式表示出來，主要控制參數(溫度值)的實時變化情況以趨勢圖的形式記錄顯示， 方便了設備的操作和維護，該系統通用性好、擴展性強，直觀易操作。

⑷ 基於PLC的電梯控制系統設計

電梯的硬體設計
2.1電梯控制系統的硬體配置
本系統是主要由PLC、變頻器、控制箱、顯示器、拽引電動機組成的交流變頻調速系統（Variable Voltage Variable Frequency,簡稱VVVF）。通過PLC去控制電梯的運行方式，可以使得控制系統的可靠行更高，結構顯得更加緊湊。本系統的硬體框圖如圖3-1所示。

圖2-1 PLC電梯聯動控制系統硬體框圖

從圖3-1可以看出，該系統主要由兩個部分組成，其中電梯控制的邏輯部分由PLC來實現。通過分析研究電梯的實際運行情況和控制規律，從而設計開發出電梯聯動控製程序，使得PLC能夠控制電梯的運行操作。電梯的調速部分則選用高性能的矢量控制變頻器，配以脈沖發生器（編碼器）測量鼠籠式拽引電動機的轉速，從而夠成電機的閉環矢量控制系統，實現鼠籠式拽引機電動機交流變頻調速（Variable Voltage Variable Frequency,簡稱VVVF）運行。
PLC首先接收來自電梯的呼梯信號、平層信號，然後根據這些輸入信號的狀態，通過其內部一系列復雜的控製程序，對各種信號的邏輯關系有序的進行處理，最後向直流門控電機、變頻器和各類顯示器適時地發出開關量控制信號，對電梯實施控制。在電梯控制系統中，由於電梯的控制屬於隨機性控制，各種輸入信號之間、輸出信號之間以及輸入信號和輸出信號之間的關聯性很強，邏輯關系處理起來非常復雜，這就給PLC的編程帶來很大難度。
在PLC向變頻器發出開關量控制信號的同時，為了滿足電梯的要求，變頻器又需要通過鼠籠式拽引電動機同軸連接的脈沖發生器和PG卡，對電動機完成速度檢測及反饋，形成閉環系統。脈沖發生器輸出脈沖，PG卡接收到脈沖以後，再將此反饋給變頻器內部，以便進行運算調節。根據脈沖的相序，可判斷出電動機的轉動方向，並可以根據脈沖的頻率測得電動機的轉速。
2.1.1硬體電路

圖2-2 硬體接線圖
其各部分功能說明如下；
Q1—三相電源斷路圖
K1—電源控制接觸器
K2—負載電機通斷控制接觸器
VS—變頻器
BU—制動單元
RB—能耗制動電阻
M—主拖動拽引電機

2.1.2主電路
主電路由三相交流輸入、變頻驅動、拽引機和制動單元幾部分組成。由於採用交-直-交電壓型變頻器，在電梯位勢負載作用下，制動時回饋的能量不能送回電網，為限制泵升電壓，採用受控能耗制動方式。
2.1.3PLC控制電路
PLC接收來自操縱盤和每層呼梯盒的召喚信號、轎廂和門系統的功能信號以及井道和變頻器的狀態信號，經程序判斷與運算實現電梯的集選控制。PLC在輸出顯示和監控信號的同時，向變頻器發出運行方向、啟動、加/減速運行和制動停梯等信號。
2.2電梯的速度控制曲線
電梯作為一種載人工具，在位勢負載狀態下，除要求安全可靠外，還要求運行平穩，乘坐舒適，停靠准確，電梯的運行速度應當符合圖2-3所示，平層誤差應符合表2-1所示：

Vm電梯運行額定速度 Vp 平行爬層慢車速度
圖2-3 電梯運行速度曲線圖

表2-1平層誤差范圍
高速梯 快速梯 低速梯m/s
≤±5 ≤±10 ≤0.5 >0.5
≤±15 ≤±30

採用變頻調速雙環控制可基本滿足要求，但和國外高性能電梯相比還需要進一步改進。本設計正是基於這一想法，利用現有旋轉編碼器構成速度的同時，通過變頻器的PG卡輸出與電機速度及電梯位移成比例的脈沖數，將其引入PLC的高速計數輸入埠，通過累計脈沖數，經式計算出脈沖當量，由此確定電梯位置。
電梯位移h=SI
式中I:累計脈沖數S:脈沖當量
S=IpD/(pr)(1)
本系統採用的減速機,其減速比1=1/20,拽引
輪直徑D=580mm,電機額定轉速ne=1450r/min,旋轉編碼器每轉對應脈沖數p=1024,PG卡分頻比r=1/18,帶入式（1）得
S＝1.6mm/脈沖
2.3 拖動電動機的選擇
電動機的選擇包括選擇電動機的種類、結構形式及各種額定參數。
電動機選擇的基本原則
電動機的機械特性應滿足生產機械的要求，要與負載特性相適應。保證運行穩定且具有良好的啟動性能和制動性能。
工作過程中電動機容量能得到充分利用，使其溫升盡可能達到或接近額定溫升值。
電動機結構形式要滿足機械設計提出的安裝要求，適合周圍環境工作條件的要求。
根據生產機械調速要求選擇電動機
在一般情況下選用三相籠型非同步電動機或雙速三相電動機；在既有一般調速又要求起動轉矩大的情況下，選用三相繞線型非同步電動機；當調速要求高時選用直流電動機或帶變頻調速的交流電動機來實現。
綜上，電梯的曳引電動機選擇三相繞線型非同步電動機，門機可選擇變頻調速的交流電動機。
電動機結構形式的選擇
根據不同工作環境選擇電動機的防護形式。開啟式適用於乾燥、清潔的環境；防護式適用於乾燥和灰塵不多，沒有腐蝕性和爆炸性氣體的環境；封閉自扇冷式與他扇冷式用於潮濕、多腐蝕性灰塵、多風雨侵蝕的環境；全封閉用於浸入水中的環境；隔爆式用於有爆炸危險的環境中。
綜上，機房和井道的工作環境乾燥和灰塵不多，沒有腐蝕性和爆炸性氣體，因此曳引電動機和門機電動機均選擇防護式；
電動機額定電壓的選擇
電動機額定電壓應與供電電網的供電電源電源一致。電梯均採用三相五線制，因此曳引電動機額定電壓380V，門機電源可以和光幕或安全觸板電源共用，因此選擇220V額定電壓。
電動機額定轉速的選擇
對於額定功率相同的電動機，額定轉速越高，電動機尺寸、重量和成本愈低，因此在生產機械所需轉速一定的情況下，選用高速電動機較為經濟。但由於拖動電動機轉速越高，傳動機構轉速比較大，傳動機構越復雜。因此應綜合考慮電動機與傳動機構兩方面的多種因素來確定電動機的額定轉速。通常採用較多的同步轉速為1500r/min的三相非同步電動機。
電動機容量的選擇
電動機的容量反映了它的負載能力，它與電動機的允許溫升和過載能力有關。允許溫升是電動機拖動負載時允許的最高溫升，與絕緣材料的耐熱性能有關；過載能力是電動機所能帶最大負載能力，在直流電動機中受整流條件的限制，在交流電動機中由電動機最大轉矩決定。實際上，電動機的額定容量由允許溫升決定。
電動機容量的選擇方法有兩種，一種是分析計演算法，另一種是調查統計類比法。
分析計演算法 根據生產機械負載圖求出其負載平均功率，再按負載平均功率的（1.1~1.6）倍求出初選電動機的額定功率。對於系數的選用，應根據負載變動情況確定。大負載所佔分量多時，選較大系數；負載長時間不變或變化不大時，可選最小系數。
對初選電動機進行發熱校驗，然後進行電動機過載能力的校驗，必要時還要進行電動機起動能力的校驗。當校驗合格時，該額定功率電動機符合負載要求；若不合格，再另選一台電動機重新進行校驗，直至合格為止。此方法計算工作量大，負載圖繪制較為困難。對於較為簡單、無特殊要求、一般生產機械的電力拖動系統，電動機容量的選擇往往採用調查統計類比法。
統計類比法 將各國同類型、先進的機床電動機容量進行統計和分析，從中找出電動機容量與主要參數間的關系，再根據我國國情得出相應的計算公式來確定電動機容量。這是一種實用方法。
2.4 速度控制
本方法是利用PLC擴展功能模塊D/A模塊實現的,事先將數字化的理想速度曲線存入PLC寄存器,程序運行時,通過查表方式寫入D/A,由D/A轉換成模擬量後將、理想曲線輸出.
加速給定曲線的產生
由於電梯邏輯控制部分程序最大,而PLC運行採用周期掃描制,因而採用通常的查表方法,每次查表的指令時間間隔過長,不能滿足給定曲線的精度要求。在PLC運行過程中，其PLC與各設備之間的信息交換、用戶程序的執行、信息採集、控制量的輸出等操作都是按照固定的順序以循環掃描的方式進行的，每個循環都要對所有功能進行查詢、判斷、和操作。
2）減速制動曲線的產生
為保證制動過程的完成，需在主程序中進行制動條件判斷和減速點確定。在減速點確定之前，電梯一直處於加速或穩速運行過程中。加速過程由固定周期中斷完成，加速到對應模式的最大值之後，加速程序運行條件不再滿足，每次中斷後，不再執行加速程序，直接從中斷返回。電梯以對應模式的最大值運行，在該模式減速點到後，產生高速計數中斷，執行減速服務程序。在該中斷服務程序中修改計數器設定值的條件，保證下次中斷執行。
2.5 I/O點數分配及PLC的型號的選擇
分配I/O點之前，首先要了解有哪些輸入輸出點，圖3.4 五層電梯的簡化模型和控制櫃示意圖，從中我們不難發現輸入的大致分布情況。

圖2.4 五層電梯的簡化模型和控制櫃示意圖

2.5.1I/O介面模塊
S7-200的介面模塊主要有數字量I/O模塊、模擬量I/O模塊和通信模塊。下面分別介紹這些模塊。
數字量I/O模塊的選擇
電梯邏輯控制系統的控制核心是PLC，哪些信號需要輸入至PLC，PLC需要驅動哪些負載，以及採用何種編程方式，都是需要認真考慮的問題，都會影響到其內部I/O點數的分配。因此，I/O點數的確定，是設計整個PLC電梯控制系統首先需要解決的問題，決定著系統硬體部分的設計，也是系統軟體編寫的前提。
（二）模擬量I/O模塊的選擇
模擬量I/O模擬的主要功能、是數據轉換，並與PLC內部匯流排相連，同時為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A/D）模塊是將現場由感測器檢測而產生的連續的模擬量轉換成PLC內部接受的數字量；模擬量輸出（D/A）模塊是將PLC內部的數字量轉換為模擬量信號輸出。
典型模擬量I/O模塊的量程為-10V～+10V、0～+10V、4～20mA等，可根據實際需要選用，同時還應考慮其解析度和轉換精度等因素。
（三）特殊功能模塊的選擇
目前，PLC製造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I/O模塊，有的還推出了自帶CPU的智能型I/O模塊，如高速計數器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID控制模塊、通信模塊等。
2.5.2統計I/O點數
輸入信號有31個，考慮到有15%的備用點，即31×（1+15%）=35.65，取整數36，共需36個輸入點。
輸出信號有31個，考慮到有15%的備用點，即31×（1+15%）=35.65，取整數36，因此共需36個輸出點。
2.5.3 PLC程序中I/O點的定義
在編程過程中，所用到的I/O地址分配如表2-2所示。編程過程可分為電梯內部和電梯外部兩分進行。
輸入輸出點分配下表：

表2-2 符號明細參數表
輸入、輸出點分配表
輸入點 對應信號 輸出點 對應信號
I0.1 外呼按鈕1上 Q0.0 KM1電動機正轉
I0.2 外呼按鈕2上 Q0.1 ——
I0.3 外呼按鈕2下 Q0.2 KM2電動機反轉
I0.4 外呼按鈕3上 Q0.3 KV線圈及故障
I0.5 外呼按鈕3下 Q0.4 上行指示
I0.6 外呼按鈕4上 Q0.5 下行指示
I0.7 外呼按鈕4下 Q0.6 開門指示
I1.0 外呼按鈕5下 Q0.7 關門指示
I1.1 內呼按鈕去1樓 Q1.0 1上外呼指示
I1.2 內呼按鈕去2樓 Q1.1 2上外呼指示
I1.3 內呼按鈕去3樓 Q1.2 2下外呼指示
I1.4 內呼按鈕去4樓 Q1.3 3上外呼指示
I1.5 內呼按鈕去5樓 Q1.4 3下外呼指示
I1.6 1樓平層信號 Q1.5 4上外呼指示
I1.7 2樓平層信號 Q1.6 4下外呼指示
I2.0 3樓平層信號 Q1.7 5下外呼指示
I2.1 4樓平層信號 Q2.0 內呼按鈕去1樓指示
I2.2 5樓平層信號 Q2.1 內呼按鈕去2樓指示
I2.3 上下限位 Q2.2 內呼按鈕去3樓指示
I2.4 轎廂內開門按鈕 Q2.3 內呼按鈕去4樓指示
I2.5 轎廂內關門按鈕 Q2.4 內呼按鈕去5樓指示
I2.6 熱繼電器 Q2.5 LED層顯示a段
I2.7 —— Q2.6 LED層顯示b段
I3.0 一樓上行減速接近開關 Q2.7 LED層顯示c段
I3.1 二樓上行減速接近開關 Q3.0 LED層顯示d段
I3.2 二樓下行減速接近開關 Q3.1 LED層顯示e段
I3.3 三樓上行減速接近開關 Q3.2 LED層顯示f段
I3.4 三樓下行減速接近開關 Q3.3 LED層顯示g段
I3.5 四樓上行減速接近開關 Q3.4 加速繼電器
I3.6 四樓下行減速接近開關 Q3.5 低速繼電器
I3.7 五樓下行減速接近開關 Q3.6 快速繼電器
2.5.4程序中使用的內部繼電器說明
程序中使用的內部繼電器說明見下表：

表2-3 符號明細參數表內部繼電器說明
內部繼電器說明
M0.0 1樓上升 外呼按鈕用，用於記憶外呼按鈕呼梯信號，平層解除 M4.0 上升綜合信號
M0.1 2樓上升 M4.1
M0.2 2樓下降 M4.2
M0.3 3樓上升 M4.3
M0.4 3樓下降 M4.4 下降綜合信號
M0.5 4樓上升 M4.5
M0.6 4樓下降 M4.6
M0.7 5樓下降 M4.7
M5.1 1樓平層 平層用，用於記憶平層信號，被其他平層信號解除 M1.6 上升記憶信號
M5.2 2樓平層 M1.7 下降記憶信號
M5.3 3樓平層 M6.1 1層有效開門信號
M5.4 4樓平層 M6.2 2層有效開門信號
M5.5 5樓平層 M6.3 3層有效開門信號
M1.1 內呼去1樓 用於要去的樓層，平層時解除 M6.4 4層有效開門信號
M1.2 內呼去2樓 M6.5 5層有效開門信號
M1.3 內呼去3樓 M6.6 已正常開關門記憶信號
M1.4 內呼去4樓 M7.1 1層手動開關
M1.5 內呼去5樓 M7.2 2層手動開關
M2.0 1樓上升 開關門有效外呼 M7.3 3層手動開關
M2.1 2樓上升 M7.4 4層手動開關
M2.2 2樓下降 M7.5 5層手動開關
M2.3 3樓上升 M7.6 各層手動開門信號綜合
M2.4 3樓下降 T34 電梯加速時間
M2.5 4樓上升 T37 開門時間
M2.6 4樓下降 T38 關門時間
M2.7 5樓下降 T39 運行後不在平層的時間
M3.1 內呼去1樓 開關門有效內呼 T40 無人乘坐回基站的時間
M3.2 內呼去2樓
M3.3 內呼去3樓
M3.4 內呼去4樓
M3.5 內呼去5樓
2.5.5PLC的型號選擇
選擇能滿足控制要求的適當型號的PLC是應用設計中至關重要的一步。目前，國內外PLC生產廠家的PLC品種已達數百種，其性能各有特點。所以，在設計時，首先要盡可能考慮採用熟悉的PLC。
1. PLC的型號
在滿足控制要求的前提下，選型時應選擇最佳的性能價格比，具體應考慮以下幾點。
（1.）性能與任務相適應
對於開關量的控制的應用系統，當對控制速度要求不高時，如對小型泵的順序控制、單台機械的自動控制等，可選用小型PLC（如SIEMENS公司S7-200系列CPU224型PLC）就能滿足要求。
對於以開關量控制為主，帶有部分模擬量控制的應用系統，如工業生產中常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續量的控制，應選用帶有A/D轉換的模擬量輸入模塊和帶D/A轉換的模擬量輸出模塊，配接相應的感測器、變送器（對溫度控制系統可選用溫度感測器直接輸入的溫度模塊）和驅動裝置，並且選擇運算功能強的小型PLC，（如SIEMENS公司的S7-300系列PLC）。
對於控制比較復雜的中大型控制系統,如閉環控制、PID調制、通信聯網等，可選用中、大型PLC（如SIEMENS公司的S7-400系列PLC）。當系統的各個控制對象分布在不同的地域時，應根據各部分的具體要求選擇PLC，以組成一個分布式的控制系統。
（2）PLC的處理速度應滿足實時控制的要求
PLC工作時，從輸入信號到輸出控制存在著滯後現象，即輸入量的變化，一般要在1或2個掃描周期之後才能反映到輸出端，這對於一般的工業控制是允許的。但有些設備的實時性要求較高，不允許有較大的滯後時間。例如PLC的I/O點數在幾十2到幾千點范圍內，這時用戶程序的長短對系統的響應速度會有較大的差別。滯後時間應控制在幾十毫秒之內，應小於普通繼電器的動作時間（普通繼電器的動作時間約為100ms），否則就沒有意義了。通常為了提高PLC的處理速度，可以採用以下幾種方法；
選擇CPU處理速度快的PLC，使執行一條基本指令的時間不超過0.5us；
優化應用軟體，縮短掃描周期；
採用高速響應模塊，例如高速計數模塊，其響應的時間可以不接受PLC掃描周期的影響，而只取決於硬體的延時。
（3）在線編程和離線編程的選擇
小型PLC一般使用簡易編程器。它必須插在PLC上才能進行編程操作，其特點是編程器與PLC共用一個CPU，在編程器上有一個「運行/監控/編程（RUN/MONITOR/PROGRAM）」選擇開關，當需要編程或修改程序時將選擇開關轉到「編程（PROGRAM）」位置，這時PLC的CPU不執行用戶程序，只為編程器服務，這就是「離線編程」。當編程好後再把選擇開關轉到「運行（RUN）」位置，CPU則去執行用戶程序，對系統實施控制。簡易編程器結構簡單、體積小，攜帶方便，很適合在生產現場調試、修改程序用。
圖形編程器或者個人計算器與編程軟體包配合可實現在線編程。PLC和圖形編程器各有自己的CPU，編程器的CPU可隨時對鍵盤輸入的各種編程指令進行處理。PLC的CPU主要完成現場的控制，並在一個掃描周期的末尾與編程器通信，編程器將編好或修改好的程序發送給PLC，在下一個掃描周期，PLC將按照修改後的程序或參數控制，實現「在線編程」。圖形編程器價格較貴，但它功能強，適應范圍廣，不僅可以用指令語句編程，還可以直接用梯形圖編程，並可存入磁碟或用列印機列印出梯形圖和程序。一般大、中型PLC多採用圖形編程器。使用個人計算機進行在線編程，可省去圖形編程器，但需要編程軟體包的支持，其功能類似於圖形編程器。
根據控制要求PLC控制系統選擇SIEMENS公司S7-200系列CPU226，因為I/O點數不夠，另外選擇擴展模塊EM221。

電梯的軟體設計

3.1系統的軟體設計
系統的軟體設計因控制任務的難易程度不同而異，也因人而易。具體是用梯形圖還是用語句表編程或使用功能圖編程，這主要取決於以下幾點：
a)有些PLC使用梯形圖編程不是很方便（例如書寫不方便），則可用語句表編程，但梯形圖比語句表直觀。
b)經驗豐富的人員可用語句表直接編程，就像使用匯編語言一樣。
c)如果是清晰的單順序或並發順序的控制任務，則最好用功能圖來設計程序。
整個系統軟體是一個整體，其質量的 好壞很大程度上影響可編程式控制制的性能。很多情況下 ，通過改進系統軟體就可以在不斷增加任何設備的條件下大大改善可編程式控制制器的性能，例如，S7-200系列在推出後，西門子公司不斷的將其系統軟體進行完善，使其功能越來越強。
軟體設計可以與現場施工同步進行，即在硬體設計完成 以後，同時進行軟體設計和現場施工，這樣可以保證程序的正確運行。
3.1.1電梯控制的PLC外部接線圖
根據I/O介面分配情況，可畫出PLC外部接線圖，如3-1所示。
3-1電梯的硬體接線圖
3.1.2電梯的流程圖
電梯的流程圖（如圖3.2）

3.2 電梯流程圖
3.2電梯的基本功能
3.2.1電梯內部部件功能簡介
在電梯內部，應該有5個樓層（1~5）按鈕、開門和關門按鈕以及樓層顯示器、上升和下行顯示器。當乘客進入電梯後，電梯內應該有能讓乘客按下的代表其要去的目的地樓層按鈕，稱為內呼按鈕。電梯停下時，應具有開門、關門的功能，即電梯門可以自動開門、關門的按鈕，使乘客可以在電梯停下時隨時地控制電梯的開門與關門。電梯內部還應配有指示燈，用來顯示電梯現在所處的狀態，既電梯是上升還是下降以及電梯處在樓層的第幾層，這樣可以使電梯里的乘客清楚地知道自己所處的位置，離自己要到的樓層還有多遠，電梯是上升還是下降等。
3.2.2電梯的外部部件功能簡介
電梯的外部共分5層，每層都應該有呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降指示燈及樓層顯示器。呼叫按鈕是乘客用來發出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應的呼叫請求之前應一直保持為亮，它和上升指示燈、下降指示燈、樓層顯示器一樣，都是用來顯示電梯所處的狀態的。5層樓電梯中，1層只有上呼叫按鈕，5層只有下呼叫按鈕，其餘3層都同時具有上呼叫和下呼叫按鈕。而上升、下降指示燈以及樓層顯示器，5層電梯均應該相同。
3.2.3電梯的初始狀態、運行中狀態和運行後狀態分析
1）電梯的初始狀態。為了方便分析，假設電梯位於1層待命，各層顯示器都被初始化，電梯處於以下狀態：
a) 各層呼叫燈均不亮。
b) 電梯內部及外部各樓層顯示器均為「1」。
c) 電梯內部及外部各層電梯門均關。
2）電梯在運行過程中：
a) 按下某層呼叫按鈕（1~5層）後沒，該層呼叫燈亮，電梯響應該層呼叫。
b)電梯上行或下行直至該層。
c)各樓層顯示隨電梯移動而改變，各層指示燈也隨之而變。
d)運行中電梯門始終關閉，到達指定層時，門才打開。
在電梯運行過程中，支持其他呼叫。
3）電梯運行後狀態：在到達指定樓層後，電梯會繼續待命，直至新命令產生。
a)電梯在到達指定樓層後，電梯門會自動打開，經一段延時自動關閉，在此過程中，支持手動開門或開門；
b)各樓層顯示植為該層所在位置，且上行與下行指示燈均滅。
3.3實際運行中的情況分析
實際中，電梯服務的對象是許多乘客，乘客乘坐電梯的目的是不完全一樣的，而且，每一個乘客呼叫電梯的時間有前有後，因此，我們將電梯在實際中的各種具體情況加以分類，做出分析，以便於編製程序。
3.3.1 分類分析
電梯上行分析。
若電梯在上行過程中，某樓層有呼叫產生時，可分以下兩種情況：
若呼叫層處於電梯當前運行層之上目標運行層之下，則電梯應在完成前一指令之前先上行至該層，完成該層呼叫後再由近至遠的完成其他各個呼叫運作。
呼叫層處於電梯當前運行層下，則電梯在完成前一指令之前不響應該指令，直至電梯重新處於待命狀態為止。
電梯下行分析。
若電梯在下行過程中，樓層有呼叫產生時，可分以下兩種情況：
若呼叫層處於電梯當前運行之下目標運行層之上，則電梯應在完成前一指令之前先下行至該層，完成該層呼叫後再由近至遠地完成其他各個呼叫動作。
若呼叫層處於電梯運行層之上，則電梯在完成前一指令之前不響應該指令，直至電梯重新處於待命狀態為止。
3.3.2 總結規律
由以上各種分析可以看出，電梯在接受指令後，總是由近至遠地完成各個呼叫任務。電梯機制只要依此原則進行設計動作，就不會在運行時出現電梯上下亂跑的情況了。在分析的同時，我們也知道了電梯系統中哪些是可人工操作的設備。
在電梯的內視圖中，其中包括1個樓層顯示燈、開門按鈕、關門按鈕、1層到5層的呼叫按鈕以及電梯的上升和下降狀態指示燈等。外視圖中，1層有1個上呼叫按鈕，5層有1個下呼叫按鈕，2、3和4層有上、下呼叫按鈕個1個，每個呼叫按鈕內部都有1個相應的指示燈，用來表示該呼叫是否得到響應。
3.3.3 電梯的控制要求
接受每個呼叫按鈕（包括內部和外部的呼叫）的呼叫命令，並做出相應的響應。
電梯停在某一層（例如3層）時，此時按動該層（3層）的呼叫按鈕（上呼叫或下呼叫），則相當於發出打開電梯門命令，進行開門的動作過程；若此時電梯的轎箱不在該層（在1、2、4、5層），則等到電梯關門後，按照不換向原則控制電梯向上或向下運行。
電梯運行的不換向原則是指電梯優先響應不改變現在電梯運行方向的呼叫，直到這些命令全部響應完畢後才響應使電梯反方向運行的呼叫。例如現在電梯的位置在1層和2層之間上行，此時出現了1層上呼叫、2層下呼叫和3層上呼叫，則電梯首先響應三層上呼叫，然後再依此響應2層下呼叫和1層上呼叫。
電梯在每一層都有1個行程開關，當電梯碰到某層的行程開關時，表示電梯已經到達該層。
當按動某個呼叫按鈕後，相應的呼叫指示燈亮並保持，直到電梯響應該呼叫為止。
當電梯停在某層時，在電梯內部按動開門按鈕，則電梯門打開，按動電梯內部的開門按鈕，則電梯門關閉。但在電梯行進期間電梯門是不能被打開的。
當電梯運行到某層後，響應的樓層指示燈亮，直到電梯運行到前方一層時樓層指示燈改變。

⑸ PLC控制系統編程步驟

熟悉控住對象、PLC選型及確定硬體配置、設計PLC的外部接線。設計控製程序、程序調試和編制技術文件。
1 了解控制對象，確定控制要求 這一步是系統設計的基礎。首先應詳細了解被控對象的全部功能和它對控制系統的要求，例如機械的動作，機械、液壓、氣動、儀表、電氣系統之間的關系，系統是否需要設置多種工作方式（如自動、半自動、手動等），PLC與系統中其他智能裝置之間的聯系，是否需要通信聯網功能，是否需要報警，電源停電及緊急情況的處理 ，在這一階段，還要選擇用戶輸入設備（按鈕、操作開關、限位開關、感測器等）、輸出設備（繼電器、接觸器、信號指示燈等執行元件），以及由輸出設備驅動的控制對象（電動機、電磁閥等）。
此外還應確定哪些信號需要輸入給PLC，哪些負載由PLC驅動，並分類統計出各輸入量和輸出量的性質，是開關量還是模擬量，是直流量還是交流量，以及電壓的大小等級，為PLC的選型和硬體配置提供依據。
2 確定硬體配置，設計外部接線圖 正確選擇PLC對於保證整個控制系統的技術與經濟性能指標起著重要的作用。選擇PLC，包括機型的選擇。容量的選擇。I/O模塊的選擇，電源模塊的選擇等。
根據被控對象對控制系統的要求，及PLC的輸入量、輸出量的類型和點數。確定出PLC的型號和硬體配置。對於整體式PLC，應確定基本單元和擴展單元的型號；對於模塊式PLC，應確定框架（或基板）的型號及所需模板的型號和數量。
PLC硬體配置確定後，應對I/O點進行分配，確定外部輸入輸出單元與PLC的I/O點的連接關系，完成I/O點地址定義表。
分配好與各輸入量和輸出量相對應的元件後，設計出PLC的外部接線圖。其他部分的電路原理圖、接線圖和安裝所需的圖紙，以便進行硬體裝配。
3 設計控製程序 在硬體設計的基礎上，通過控製程序的設計完成系統的各項功能。對於較簡單的控制系統可以使用經驗法直接設計出梯形圖。
4 程序調試 控製程序是控制整個系統工作的軟體，是保證系統工作正常、安全、可靠的關鍵。因此，控制系統的設計必須經過反復調試、修改，直到滿足要求為止。
程序的調試可以分為兩步。
（1）模擬調試。用戶程序一般先在實驗室進行模擬調試，實際的輸入信號可以用手動開關和按鈕來模擬，各輸入量的通斷狀態用PLC上對應的發光二極體來顯示，一般不用接PLC實際的負載（如接觸器、電磁閥等）。實際的反饋信號（如限位開關的接通等）可以根據流程圖，在適當的時候用開關和按鈕來模擬。
在調試時應充分考慮各種可能的情況，系統的各種不同的工作方式，有選擇序列的流程圖中的每一條支路，各種可能的進展路線，都應逐一檢查，不能遺漏。發現問題後及時修改程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關系完全符合要求。如果程序中的某些定時器或計數器的設定值過大，為了縮短調試時間，可以在調試時將它們減小，模擬調試結束後再寫入它們的實際設定值。
（2）現場調試。現場調試要等到系統其他硬體安裝和接線工作完成後才能進行。在設計和模擬調試程序的同時就可以設計、製作控制台或控制櫃，PLC之外的其他硬體的安裝、接線工作可以同時進行、以縮短整個工程的周期。
完成以上工作後，將PLC安裝到控制現場，進行聯機總調試，並及時解決調試時發現的軟體和硬體方面的問題。
5 編制技術文件 系統交付使用後，應根據調試的最終結果整理出完整的技術文件，並提供給用戶，以利於系統的維修和改進。技術文件主要如下：
（1）可編程序控制器的外部接線圖和其他電氣圖紙。
（2）可編程序控制器的編程元件表，包括程序中使用的輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數器、狀態寄存器等的元件號、名稱、功能以及定時器、計數器的設定值等。
（3）帶注釋的梯形圖和必要的文字說明
（4）如果梯形圖是用順序控製法編寫的，應提供順序功能圖或狀態表。

⑹ 恆溫控制系統設計

您好，看到您的問題將要被新提的問題從問題列表中擠出，問題無人專回答過期後會被扣分並且屬懸賞分也將被沒收！所以我給你提幾條建議： 一，您可以選擇在正確的分類下去提問或者到與您問題相關專業網站論壇里去看看，這樣知道你問題答案的人才會多一些，回答的人也會多些。 二，您可以多認識一些知識豐富的網友，和曾經為你解答過問題的網友經常保持聯系，遇到問題時可以直接向這些好友詢問，他們會更加真誠熱心為你尋找答案的。 三，該自己做的事還是必須由自己來做的，有的事還是須由自己的聰明才智來解決的，別人不可能代勞！只有自己做了才是真正屬於自己的，別人只能給你提供指導和建議，最終靠自己。 您可以不採納我的答案，但請你一定採納我的建議哦！ 雖然我的答案很可能不能解決你的問題，但一定可以使你更好地使用問問哦~~~!