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绪论

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的垂直方向的交通工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量目前，由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。

第一章 PLC基础知识

1.1 概述

可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，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，所以将可编程控制器简称PLC。

1.2 PLC的产生及其定义

1.2.1 PLC的产生

在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。继电器控制系统有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差，尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即：

（1）编程方便，可现场修改程序；

（2）维修方便，采用插件式结构；

（3）可靠性高于继电器控制装置；

（4）体积小于继电器控制盘；

（5）数据可直接送入管理计算机；

（6）成本可与继电器控制盘竞争；

（7）输入可以是交流市电（115V）（美国电压标准）；

（8）输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器、电磁阀等；

（9）扩展时原系统改变小；

（10）用户程序存储器至少能扩展到4KB。

这就是著名的“GM十条”。1969年美国数字设备公司（DEC）中标后，制造出

世界上第一台可编程序控制器。（Programmable Logic Controller, 简称PLC）。

1.2.2 PLC的定义

在PLC的发展过程中，美国电气制造商协会（NEMA）经过4年的调查，于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器（Programmable Controller），

英文缩写为PC，并作如下定义：“可编程序控制器是一种数字错误！未找到图形项目表。式电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。”

国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程序控制器标准的草案第一稿，1985年1月又发表了草案第二稿，1987年2月颁布了草案第三稿。该草案中对可编程序控制器的定义是：“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。它采用了可编程序的存储器，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指令。并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”

定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。

1.3 PLC 的结构和工作原理

1.3.1 PLC的基本结构

PLC实质上是一种工业控制用的专用计算机，PLC系统与微型计算机结构基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。

1. 通用型PLC的硬件结构

通用型PLC的硬件基本结构如下图所示，它是一种通用的可编程控制器，主要由中央处理单元CPU、存储器、输入/输出（I/O）模块及电源组成。

图1-1通用型PLC的硬件基本结构

主机内各部分之间均通过总线连接。总线分为电源总线、控制总线、地址总线和数据总线。各部件的作用如下：

（1）中央处理单元CPU

PLC的CPU与通用微机的CPU一样，是PLC的核心部分，它按PLC中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；用扫描方式查询现场输入装置的各种信号状态或数据，并存入输入过程状态寄存器或数据寄存器中；诊断电源及PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误等；在PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路；分时、分渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，再由输出状态寄存器的位状态或数据寄存器的有关内容实现输出控制、制表打印、数据通信等功能。以上这些都是在CPU的控制下完成的。PLC常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机或双极型位片式微处理器。

（2）存储器

存储器（简称内存），用来存储数据或程序。它包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

PLC配有系统程序存储器和用户程序存储器，分别用以存储系统程序和用户程序。系统程序存储器用来存储监控程序、模块化应用功能子程序和各种系统参数等，一般使用EPROM；用户程序存储器用作存放用户编制的梯形图等程序，一般使用RAM，若程序不经常修改，也可写入到EPROM中；存储器的容量以字节为单位。系统程序存储器的内容不能由用户直接存取。因此一般在产品样本中所列的存储器型号和容量，均是指用户程序存储器。

（3）输入/输出（I/O）模块

I/O模块是CPU与现场I/O设备或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平和输出驱动能力的I/O模块供用户选用。I/O模块要求具有抗干扰性能，并与外界绝缘因此，多数都采用光电隔离回路、消抖动回路、多级滤波等措施。I/O 模块可以制成各种标准模块，根据输入、输出点数来增减和组合。I/O模块还配有各种发光二极管来指示各种运行状态。

（4）电源

PLC配有开关式稳压电源的电源模块，用来对PLC的内部电路供电。

（5）编程器

编程器用作用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它经过接口与CPU联系，完成人机对话。

编程器分简易型和智能型两种。简易型编程器只能在线编程，它通过一个专用接口与PLC连接。智能型编程器即可在线编程又可离线编程，还以远离PLC插到现场控

制站的相应接口进行编程。智能型编程器有许多不同的应用程序软件包，功能齐全，适应的编程语言和方法也较多。

2. PLC软件系统

PLC的软件系统是指PLC所使用的各种程序的集合。它包括系统程序和用户程序。

（1）系统程序

系统程序包括监控程序、编译程序及诊断程序等。监控程序又称为管理程序，主要用于管理全机。编译程序用来把程序语言翻译成机器语言。诊断程序用来诊断机器故障。系统程序由PLC生产厂家提供，并固化在EPROM中，用户不能直接存取，故也不需要用户干预。

（2）用户程序

用户程序是用户根据现场控制的需要，用PLC的程序语言编制的应用程序，用以实现各种控制要求。用户程序由用户用编程器键入到PLC内存。小型PLC的用户程序比较简单，不需要分段，而是顺序编制的。大中型PLC的用户程序很长，也比较复杂，为使用户程序编制简单清晰，可按功能结构或使用目的将用户程序划分成各个程序模块。按模块结构组成的用户程序，每个模块用来解决一个确定的技术功能，能使很长的程序编制得易于理解，还使得程序的调试和修改变得很容易。

对于数控机床来说，数控机床PLC中的用户程序由机床制造厂提供，并已固化到用户EPROM中，机床用户不需进行写入和修改，只是当机床发生故障时，根据机床厂提供的梯形图和电气原理图，来查找故障点，进行维修。

1.3.2 PLC的工作原理

概括而言，PLC是按集中输入、集中输出、周期性循环扫描的方式进行工作的。每一次扫描所使用的时间称为扫描周期或工作周期。PLC在运行（RUN）模式时，反复不停地重复执行图1-2所示的5个阶段的任务。在停止（STOP）模式时，只执行上面两个阶段的任务。

在内部处理阶段，PLC完成硬件自检和将监控定时器（Watchdog Timer）

复位等内部工作。在通信服务阶段，PLC处理与计算机、编程器以及别的智能装

置的通信。PLC这种循环执行人的工作方式称为循环扫描工作方式。

当PLC正常工作时，它将不断重复扫描过程。如果暂不考虑对远程I/O 特殊模块和通信服务，扫描过程就只剩下“输入采样”、“程序执行”和“输出刷新”了。这三个阶段是PLC工作过程的中心内容。

(一) 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映象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映象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。

(二) 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

象区中对应位的状态；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映象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映象区或系统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。(三) 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 映象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。

1.4 PLC的基本性能指标

PLC基本性能指标主要有存储容量、I/O点数、扫描速度、指令的功能与数量、内部元件的种类与数量、特殊功能单元和可扩展能力。

1．存储容量

存储容量是指用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量大，可以编制出复杂的程序。一般来说，小型PLC的用户存储器容量为几千字，而大型机的用户存储器容量为几万字。

2．I/O点数

输入/输出（I/O）点数是PLC可以接受的输入信号和输出信号的总和，是衡量PLC性能的重要指标。I/O点数越多，外部可接的输入设备和输出设备就越多，控制规模就越大。

3．扫描速度

扫描速度是指PLC执行用户程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标。一般以扫描1K字用户程序所需的时间来衡量扫描速度，通常以ms/K字为单位。PLC用户手册一般给出执行各条指令所用的时间，可以通过比较各种PLC执行相同的操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢。

4．指令的功能与数量

指令功能的强弱、数量的多少也是衡量PLC性能的重要指标。编程指令的功能越强、数量越多，PLC的处理能力和控制能力也越强，用户编程也越简单和方便，越容易完成复杂的控制任务。

5．内部元件的种类与数量

在编制PLC程序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。这些元件的种类与数量越多，表示PLC的存储和处理各种信息的能力越强。

6．特殊功能单元

特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。近年来各PLC厂商非常重视特殊功能单元的开发，特殊功能单元种类日益增多，功能越来越强，使PLC的控制功能日益扩大

7．可扩展能力

PLC的可扩展能力包括I/O点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展、各种功能模块的扩展等。在选择PLC时，经常需要考虑PLC的可扩展能力。

1.5 PLC的应用及其应用领域

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几个方面。

1、开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2、模拟量控制

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3、运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4、过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

5、数据处理

现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

6、通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

1.6 PLC的发展趋势

21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好

地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

1.7 Ethernet的扩展与进一步容纳web技术

当前，在所有过程控制领域，最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展。PLC也例外，现在，越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口部件。在最近的几年间，我们已经看到，发展比现有普通小快灵PLC更加强大的PLC是种趋势。Ethernet将会成为PLC的通信标准吗？也许最终结果是这样的，但现在还为时尚早。对于在PLC上提供Ethernet接口将能够解决所有通信问题，人们普遍存在着误解。Ethernet仅仅定义了OSI参考模型底部的几层协议标准，如果上层协议相互之间不能兼容，那么仍然不可能进行相互之间的通信处理。打个比方，这如同一个不懂英语的中国人与一个不懂汉语的美国人之间是不能够通过电话进行对话一样。因此，协议就是设备之间相互通信的语言。

另一方面，前进的步伐已经迈出，我们只有迎着困难而上，为了将Ethernet 技术应用到工厂底层的现场过程控制设备中去，ODVA协会为此建立了一套全球性标准技术规范，即Ethernet/IP标准，以便能够解决在实际工作中所遇到的困难。

向Ethernet靠近的一个目的在于通过Internet能够连接到所希望的任何地方。实际上，在一些意想不到的地方，Web服务器正在显露出其应有的威力。几年前，有一些PLC系统已经内藏了Web服务器，这无疑又为PLC系统增加了更多的特点。其他类型的控制设备也正在准备进一步集成Web服务器。例如，Square D公司已经有一个具备Ethernet连接接口的发动机控制中心，并正在准备开发一种内藏Web服务器连接接口的变速装置。

内藏Web服务器所体一风的益处包括开放网络、商业工具的影响、客户机/服务器关系。在过去，工业用户可能会有代表性地询问一些有关PLC方面的信息，但在现在，由于新技术的不断诞生和发展，工业用户很容易就可以得到有关这方面的信息。另一方面，随着芯片和处理器大规模的生产，PLC生产制造商能够生产并提供开放网络的产品，让工业用户花较少的费用就能够购买到功能非常完善的PLC产品。

现在，越来越多的企业正在计划将其所有自动化控制设备逐步连接到企业范围内的信息系统中去。对于工业用户来讲，也许他们已经注意到有关Ethernet for Control系列控制解决方案，该技术更加依赖于Ethernet和Internet。几乎所有PLC 供应商在其部分系列化产品中均提供了Ethernet连接特性，而且有些公司已经确定将Web服务器彻底嵌入到他们的设备内部，以便充分展现PLC的性能特点。利用PLC的Web连接特性，工业用户不但可以从任何地方监控控制系统的运行状况，而且还可以像利用系统手册一样获取所需要的任何数据信息。

当然，如果工业用户正在着手将其控制系统连接到Internet，则必须为此设置安全的信息发布地址。另外，为了防止黑客进入到控制系统中去，还必须安装一套安全性能较好的防火墙软件。

在ControlLogix Ethernet/IP阵容中包含了一个Ethernet/IP桥路模件、一个Ethernet/IP通信接口模件、RSLinx软件包和一个Ethernet/IP通信接口收发器。FLEX I/O网络接口模件适合于Ethernet/IP，包括一个10/100Mb/s Ethernet/IP，包括一个10/100Mb/s Ethernet/IP光纤适配器。对于MicroLogix、CompactLogix、SLC500过程控制器和其他利用DF1协议的过程控制设备，支持显式数据信息传输方式的是1761-NETENI Ethernet接口。

但是，并非所有PLC通信性能的改善都是针对Ethernet或者Internet的。不久前，Rockwell自动化公司就针对ControlNet公布了新版本并适用于A-B公司的PLC-5C现场控制器和SLC 500适配器模件。1747-ACN15和1747-ACNR15适配器模件为SLC（1746）I/O所提供的确定性和非确定性网络连接特性现在与其PLC-5C 现场控制器完全兼容。

第二章编程语言的形式

最常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程，因为它直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用助记符形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。

虽然一些高档的PLC还具有与计算机兼容的C语言、BASIC语言、专用的高级语言（如西门子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），还有用布尔逻辑语言、通用计算机兼容的汇编语言等。不管怎么样，各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品。

编程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎样去做的代码或符号。从本质上讲，指令只是一些二进制代码，这点PLC与普通的计算机是完全相同的。同时PLC 也有编译系统，它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的PLC指令一般不是机器码而是文字代码，或图形符号。常用的助记符语句用英文文字（可用多国文字）的缩写及数字代表各相应指令。常用的图形符号即梯形图，它类似于电气原理图是符号，易为电气工作人员所接受。

指令系统：一个PLC所具有的指令的全体称为该PLC的指令系统。它包含着指令的多少，各指令都能干什么事，代表着PLC的功能和性能。一般讲，功能强、性能好的PLC，其指令系统必然丰富，所能干的事也就多。我们在编程之前必须弄清PLC的指令系统

程序：PLC指令的有序集合，PLC运行它，可进行相应的工作，当然，这里的程序是指PLC的用户程序。用户程序一般由用户设计，PLC的厂家或代销商不提供。用语句表达的程序不大直观，可读性差，特别是较复杂的程序，更难读，所以多数程序用梯形图表达。

梯形图：梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种：一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继以若干个输入指令（含LD 指令），以建立逻辑条件。最后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。

2.1 STEP7 程序的使用

1、创建一个项目结构，项目就象一个文件夹，所有数据都以分层的结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后，所有其他任务都在这个项目下执行。

2、组态一个站，组态一个站就是指定你要使用的可编程控制器，例如S7300、S7400等。

3、组态硬件，组态硬件就是在组态表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板，地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也可以用参数进行赋值。

4、组态网络和通讯连接，通讯的基础是预先组态网络，也就是要创建一个满足你的控制方案的子网，设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。

5、定义符号，可以在符号表中定义局部或共享符号，在你的用户程序中用这些更具描述性的符号名替代绝对地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节，最好不要使用很长的汉字进行描述，否则对程序的执行有很大的影响。

6、创建程序，用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创建程序是我们控制工程的重要工作之一，一般可以采用线形编程（基于一个块内，OB1）、分布编程（编写功能块FB,OB1组织调用）、结构化编程（编写通用块）。我们最常采用的是结构化编程和分布编程配合使用，很少采用线形编程。

7、下载程序到可编程控制器，完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后，可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下（STOP或RUN-P）, RUN-P模式表示，这个程序将一次下载一个块，如果重写一个旧的CPU程序就可能出现冲突，所以一般在下载前将CPU切换到STOP模式。

2.2编程软件Step7-Micro/Win4.0简介

STEP 7--Micro/WIN 4.0版是用于S7--200的32位编程软件包，它包括：支持最新CPU增强功能的新软件工具和改进过的软件工具：PID自动整定控制面板、PLC内置位控向导、数据归档向导和配方向导。新的诊断工具：可组态诊断LED。新指令：夏令时（READ_RTCX和SET_RTCX）、间隔定时器（BITIM, CITIM）、清除中断事件（CLR_EVNT）以及诊断LED（DIAG_LED）。POU和库的增强功能：新型字符串常量和添加的间接寻址支持更多存储类型，增强了使用USS库函数对西门子变频器读写参数功能的支持。

STEP 7--Micro/WIN编程软件为用户开发、编辑和监控自己的应用程序提供了良好的编程环境。为了能快捷高效地开发您的应用程序，STEP 7--Micro/WIN软件为您提供了三种程序编辑器。为了便于您找到所需的信息，STEP 7--Micro/WIN提供了一个详尽的在线帮助。

2.3安装S7-200设备指南

S7-200装置的设计便于安装。您可以使用安装孔将模块安装在面板上，您也可以使用内装夹片将模块安装在标准（DIN）横杆上￡S7-200体积小，允许您有效地利用空间。您可以将S7-200安装在面板上或安装在标准横杆上，S7-200可以横放，也可以竖放。请勿让S7-200设备接触热、高压和电气噪音作为放置系统设备的一般规则，始终将生成高压和高电气噪音的设备与生成低压、逻辑型设备的装置分开放置。

在面板中配置S7-200布局时，应当考虑生成热的设备，将电子型设备放置在机箱中温度较低的位置。在高温环境中操作任何电子设备都会增加发生故障的频率。另请考虑面板中布线的路径。避免将低压信号线和通讯电缆与交流电线和高能快速切换直流电线放在同一个盒内。

提供适当的冷却和布线空间，S7-200设备的设计适用于自然对流冷却。为了达到适当的冷却目的，您必须在设备的上方和下方至少留出25毫米的空间。此外，至少留出75毫米的深度。

第三章PLC控制系统设计

3.1 PLC 控制系统设计步骤

PLC控制系统设计步骤一个需要以下七个：

1. 系统设计与设备选型

a. 分析你所控制的设备或系统。PLC最主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。

b. 判断一下你所要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器的点数要求。（选型要求）

c. 判断一下你所要控制的设备或系统的复杂程度，分析内存容量是否够。

2. I/O赋值（分配输入输出）

a. 将你所要控制的设备或系统的输入信号进行赋值，与PLC的输入编号相对应。

b. 将你所要控制的设备或系统的输出信号进行赋值，与PL。3. 设计控制原理图a. 设计出较完整的控制草图。b. 编写你的控制程序。

c. 在达到你的控制目的的前提下尽量简化程序。4. 程序写入PLC将你的程序写入可编程控制器。5. 编辑调试修改你的程序a.程序查错b.在局部插入END，分段调试程序。c.整体运行调试6. 监视运行情况。在监视方式下，监视一下你的控制程序的每个动作是否正确。如不正确返回步骤5，如果正确则作第七步。7. 运行程序

3.2 PLC硬件系统的设计方法

1．PLC控制系统类型

F 由PLC构成的单机控制系统。

F 由PLC构成的集中控制系统。

F 由PLC构成的分布式控制系统。

F 用PLC构成远程I／0控制系统。

2．系统的运行方式

F 手动运行方式。

F 半自动运行方式。

F 自动运行方式。

二系统硬件设计根据

1．工艺要求

2．设备状况

3．控制功能

4．I／0点数和种类

5．系统的先进性

三可编程序控制器的机型选择

1. CPU的功能

2. I/0点数

3. 响应速度

4. 指令系统

5. 机型选择的其他考虑

四输入/输出模板的选择1．数字量输入模块的选择2．数字量输出模块的选择3．模拟量模块的选择4．智能I／0模块的应用选择

五系统硬件设计文件

1．系统硬件配置图

2．模块统计表

3．I／0硬件接口图及I／0地址表

六系统供电设计

1．供电系统的保护措施

2．电源模块的选择

4．I／0模块供电电源设计

5. 系统接地设计

6. 可编程序控制器供电系统设计

7. 电缆设计和敷设

3.3 PLC执行过程及其特点

PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段，如

1．输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使输入状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。

2．程序执行阶段

在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时，则根据跳转条件

是否满足来决定程序是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时，PLC从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出，根据用户程序进行运算，运算的结果再存入元件映象寄存器中。对于元件映象寄存器来说，其内容会随程序执行的过程而变化。

3．输出刷新阶段

当所有程序执行完毕后，进入输出处理阶段。在这一阶段里，PLC将输出映象寄存器中与输出有关的状态（输出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。

因此，PLC在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。当PLC进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。这方式称为集中采样，即在一个扫描周期内，集中一段时间对输入状态进行采样。

在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。这种方式称为集中输出。

对于小型PLC，其I/O点数较少，用户程序较短，一般采用集中采样、集中输出的工作方式，虽然在一定程度上降低了系统的响应速度，但使PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。

而对于大中型PLC，其I/O点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高系统响应速度，可以采用定期采样、定期输出方式，或中断输入、输出方式以及采用智能I/O接口等多种方式。

从上述分析可知，当PLC的输入端输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间，这种现象称为PLC输入／输出响应滞后。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。应该注意的是，这种响应滞后不仅是由于PLC扫描工作方式造成，更主要是PLC输入接口的滤波环节带来的输入延迟，以及输出接口中驱动器件的动作时间带来输出延迟，同时还与程序设计有关。滞后时间是设计PLC应用系统时应注意把握的一个参

第四章电梯的综述

4.1电梯的定义与简介

一种以电动机为动力的垂直升降机，装有

箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也

有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称

自动电梯。

服务于规定楼层的固定式升降设备。它具

有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角

小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式

便于乘客出入或装卸货物。

习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为

建筑物内垂直交通运输工具的总称。

近几年来，随着国际社会对环保认识的关

注，各大电梯公司现在在其电梯表面基本都采

用了粉末涂料喷涂，这是一种新型环保无溶剂

的涂料，并且各种性能皆优于油漆。

4.2电梯的种类

根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下：

1、按用途分类

乘客电梯，载货电梯，医用电梯，杂物电梯，观光电梯，车辆电梯，船舶电梯建筑施工电梯，其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。

2、按驱动方式分类

交流电梯，直流电梯，液压电梯，齿轮齿条电梯，螺杆式电梯，直线电机驱动的电梯

3、按速度分类

电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。

低速梯，中速梯，高速梯，超高速梯

4、按电梯有无司机分类

有司机电梯，无司机电梯，有/无司机电梯

5、按操纵控制方式分类

手柄开关操纵，按钮控制电梯，信号控制电梯，并联控制电梯，群控电梯

6、其它分类方式

按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯。

按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。

此外，还有双层轿厢电梯等。

7、特殊电梯

斜行电梯，建筑施工电梯

4.3电梯的主要参数及性能指标

1.性能指标：

（1）安全性

电梯时运送乘客的，即使载货电梯通常也有人相伴随，因此对电梯的第一要求就是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系，任何一个环节出了问题，都可能造成不安全的隐患，以致造成事故。

（2）可靠性

电梯的可靠性很重要，如果一部电梯工作起来经常出故障，就会影响人们正常的生产与生活，给人们造成很大的不便，不可靠也是事故的隐患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性，只有每个零部件都是可靠的，整个电梯才能使可靠的。

（3）停站的准确性

停站准确性又称平层准确度，平层精度。GB/T10058-1997《电梯技术条件》对轿厢的平层准确度规定如下：

电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度，电梯的负载情况有密切关系。负载重，则惯性大，提速高惯性也大。因此检查平层准确度时，分别以空载，满载，上下运行，

到达同一层站停测量平衡误差，取其最大值做平层站的平层准确度。

（4）振动、噪声及电磁干扰

现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。因侧要求电梯运行平稳，安静，无电磁干扰。

（5）舒适感和快速感

电梯作为一种交通工具，对于快速性的要求是必不可少的，快速可以节省

时间，这对于快节奏的现代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和减速度的过分增

大的不合理变化又会造成乘客的不适感。因此在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感

这两个互相矛盾的因素。

（6）节能

现代电梯应该合理的选择拖动方式，以达到节能的目的

2.主要参数：

1）额定载重量（kg）：制造和设计规定的电梯载重量。

2）轿厢尺寸（mm）：宽×深×高。

3）轿厢形式：有单或双面开门及其它特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电风扇、电话的要求等。

4）轿门形式：有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。

5）开门宽度（mm）：轿厢门和厅门完全开启的净宽度。

6）开门方向：人在厅外面对厅门，门向左方向的为左开门，门向右方向开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称为中分门。

7）曳引方式：常用的有半绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。半绕2：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。全绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。

8）额定速度（m/s）：制造和设计所规定的电梯运行速度。

9）电气控制系统：包括控制方式、拖动系统的形式等。如交流电机拖动或直流电机拖动，轿内按钮控制或集选控制等。

10）停层站数（站）：凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。

11）提升高度（mm）：由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离。

12）顶层高度（mm）:由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。

13）底坑深度（mm）：由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越快，底坑一般越深。

14）井道深度（mm）：由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间

的垂直距离。

15）井道尺寸（mm）：宽×深。

4.4电梯的结构及组成部件

电梯是机电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。电梯的基本结构如图2-1所示。