基于PLC控制的三翼自動旋轉門系統(tǒng)設計【含CAD圖紙和說明書】

基于PLC控制的三翼自動旋轉門系統(tǒng)設計【含CAD圖紙和說明書】,含CAD圖紙和說明書,基于,plc,控制,節(jié)制,自動,旋轉門,系統(tǒng),設計,cad,圖紙,以及,說明書,仿單 機電工程學院 外文文獻譯文 學 院 專 業(yè) 姓 名 學 號 指導教師 機電工程學院 年 月 日 PLC建模和基于正式的檢查方法 文摘 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC結合了計算機技術、自動控制技術和通信技術,被廣泛用于工業(yè)過程的自動化。一些復雜的PLC系統(tǒng)的需求不能滿足傳統(tǒng)的驗證方法。在本文中,一個有效的方法,提出了PLC系統(tǒng)的建模和驗證。為了確保PLC的高速特性,我們提出了一個“時間間隔模型”技術和“等候通知”。它可以降低狀態(tài)空間,可以驗證一些復雜的PLC系統(tǒng)。同時,從PLC構建模型轉換Promela語言獲得和建模和檢查工具PLC-檢查程序PLC系統(tǒng)設計。使用PLC-檢查程序檢查一個古典PLC的例子,一個反例。盡管這種邏輯錯誤發(fā)生的概率非常小,可能導致系統(tǒng)崩潰致命。 關鍵詞:模型檢查、PLC建模、PLC-檢查程序 正式的方法 1. 介紹 PLC是一種自動控制裝置,可以從傳感器接收信息,計算設備或其它PLC輸入信號和輸出信號的邏輯處理?？梢允褂脴藴收Z言編寫控制算法,如梯形圖(LD)、結構化的文本(ST)或指令表(IL)。 PLC技術的使用可編程語言來控制大規(guī)模集成電路已廣泛應用于工業(yè)。因為安全關鍵軟件可以嚴重危害生命或財產,驗證安全關鍵軟件已經成為不可或缺的步驟需要保證軟件質量。目前的股價仍忠于模擬驗證方法和測試。然而,他們不能涵蓋所有可能的情況下,特殊的PLC的設計模型是否滿足需求。因此,模型檢測技術是引入PLC的領域。給PLC設計成為重要的理論分析。 PLC模型檢測的主要步驟是建立PLC模式,如建立模型從函數圖表。PLC模型關注的建立時間屬性。它可以被建模的方法時間自動機或時間段建模方法。因此狀態(tài)空間模型的時間自動機相比將下降。不管怎樣選擇,最終可以抽象模型。如何構建一個好的PLC抽象模型檢查是最重要的問題。手動建模很容易引入許多錯誤,所以建立一個集成建模和測試工具是非常重要的,這是本文關注的問題之一。 PLC控制程序運行在實時操作系統(tǒng)(多任務或單一任務),本文主要是基于多任務調度PLC系統(tǒng)。本文的第二部分介紹了PLC系統(tǒng)的建模方法。第三節(jié)給出了此模型的分析和改進,我們需要減少偽錯誤的概率。第四部分設計一個模型檢測工具PLC-檢查程序檢查建立模型,包括介紹了PLC程序轉換成旋轉的輸入語言Promela代碼。最后,一個經典的PLC的例子是應用于檢查和一個關鍵計數器 PLC-程序檢查找到例子。 2. PLC建模 有三個步驟的模型檢查:建模、屬性描述和驗證。最重要的是如何構建系統(tǒng)模型。 系統(tǒng)中,PLC控制器不是孤立的,而是與它的工作環(huán)境,司機和人類。因此,這些因素也應該被建模。環(huán)境、人類、PLC控制器是相互獨立和并發(fā)的邏輯。同時,模型檢查器旋轉的輸入語言Promela側重于描述并發(fā),所以從這個觀點,我們建立這些因素分成幾個并發(fā)進程符合檢查從旋轉,它也會準確地描述這個系統(tǒng)。為了描述方便,他們將被稱為并發(fā)實體。PLC控制器與并發(fā)實體通過形象的符號表。PLC系統(tǒng)的符號包括我(輸入端)、問(輸出端口)和M(中間繼電器)。 時間間隔建模策略:使用特定的并發(fā)實體的一些國家的國旗代表了并發(fā)中的實體狀態(tài),而不考慮系統(tǒng)時鐘。這可能忽視國家的時差,從而簡化了PLC模式。建模策略不添加系統(tǒng)時鐘屬性,不能完全符合最初的PLC模式。主要是由于加入系統(tǒng)時鐘會引起PLC系統(tǒng)模型太大,沒有模型檢查工具來處理如此大的模型。建模的起點狀態(tài)是不考慮PLC遷移時掃描的數量有經驗。不管經歷了多少掃描,他們都將包括在這個模型。換句話說,真正的模型將是建立模型的一個子集(時間間隔模型)。 PLC的現實環(huán)境是復雜的,包括各種硬件和人類行為。下面我們將分析不同類型的PLC并發(fā)實體環(huán)境。 1) 硬件實體 硬件實體的PLC,PLC控制系統(tǒng)主要是一些設備。這些設備的狀態(tài)可以PLC控制器的輸入。因此,綁定硬件實體及其相關I和Q,雖然硬件都有自己的工作流程,這個流程是由硬件需求決定的。這個工作流程可以抽象為自動機。該自動機用于描述硬件的工作狀態(tài)。 定義2.1。 硬件實體是一個元組Env = < Ienv,Qenv >,其中Ienv是我與硬件實體端口綁定,Qenv問端口綁定的實體。的自動機描述實體的工作流程,一個是一個元組= < s,s T >,哪里的初始狀態(tài),年代的狀態(tài)而T的轉移。 硬件實體的狀態(tài)是我的一個子集符號,和標志每個狀態(tài)都映射到{真,假},我沒有出現在象征國家可以是真或假(即:任意行動)。硬件實體的轉移與Q的子集直接表達符號,表示,所有問符號子集是真實的同時將驅動狀態(tài)之間的遷移。硬件實體的狀態(tài)轉換圖還需要指定一個初始狀態(tài),從這個狀態(tài)轉換圖。 硬件實體的狀態(tài)轉換圖是基于分工的象征,不考慮時間和屬性。硬件實體狀態(tài)轉換圖實際上是一個抽象的硬件實體忽略時間,所需的抽象模擬硬件的參考。 2) 簡單輸出實體 簡單的輸出實體只問端口不使用我端口綁定,這意味著簡單輸出實體沒有狀態(tài)轉換圖。簡單的輸出實體顯示PLC的工作狀態(tài)的設備,像一個信號光。使用簡單的輸出實體問港口等,結合PLC可使其邏輯設計。 3) 人類行為的實體 定義2.2。 人類行為的實體是一個元組Env = < Ienv,>,其中Ienv是我與硬件實體端口綁定,Qenv問端口綁定的實體。的自動機描述實體的工作流程,一個是一個元組= < s0,年代,T >,s0的初始狀態(tài),S是一組的狀態(tài)雖然T的轉移。 人類行為與硬件實體實體相似,它們有相同的定義。很難模擬人的行為,特別是PLC的設計涉及許多個人。為了應對這些困難,人類行為建模應采取一個迭代的過程:首先,建立一個簡單的行為模型使用模型驗證;然后,如果不能找到一個反例,一個更復雜的模型構建,并驗證,直到找到一個相反的例子或難以更復雜;最后,如果不是之前找到一個有意義的反例,然后生成一個完全隨機的人行為模型(即:人類行為是一個完整的圖形與轉移是真的)驗證。然而,完全隨機行為的驗證狀態(tài)空間會導致顯著增加,因此如何選擇一個合適的人類行為模型,在建模困難。如果人的輸入是相對簡單的,我們可以用完全隨機的行為建模,否則,你需要認真考慮建立一個合理的人類行為模式。 我們構建模型以PLC環(huán)境和人類行為上面,然后我們將PLC控制器模型。PLC控制器將在一個循環(huán)時打開。 PLC讀我的所有輸入端口。 PLC計算所有的邏輯單元。 PLC設置所有問港口。 PLC過程的基本單元稱為網絡。所有的網絡將操作設計時要根據數量。 基本邏輯運算的PLC控制器包括:S觸發(fā)器,R觸發(fā)器,SR觸發(fā)器,EQ觸發(fā)器,RS觸發(fā)器,POS上升邊檢測器,底片邊緣探測器下降等等?；具壿嬤\算網絡建模,我們使用直接映射策略,即:PLC控制器模型的網絡行為和網絡的邏輯行為是完全等價的。S觸發(fā)器,R觸發(fā)器,SR觸發(fā)器,EQ觸發(fā)器,RS觸發(fā)器可以直接使用布爾表達式映射到他們的行為。 3. PLC模型的分析和改進 前一節(jié)中描述了PLC系統(tǒng)的建模,根據這一戰(zhàn)略,我們可以抽象PLC這個模型將直接決定模型檢測結果的可信度。如果模型不完全覆蓋原系統(tǒng)(我們稱之為小于原系統(tǒng)),有可能會導致一些錯誤不是發(fā)現,模型可以完全覆蓋如果真正的系統(tǒng),但它包含許多州,原系統(tǒng)不存在(我們稱之為比原系統(tǒng)),這可能引入一些錯誤,真正的系統(tǒng)不存在。這里稱之為偽錯誤。所以有兩個要求建模策略。 首先,為了找到系統(tǒng)中所有的錯誤,我們將構建一個模型足以涵蓋所有美國原始系統(tǒng);其次,要求模型盡可能接近真實的系統(tǒng)。這不僅會降低狀態(tài)空間,但也提高效率?；A上的需求,我們將給出一個分析時間間隔模型。 命題1如果時間間隔模型符合財產,也符合真正的PLC系統(tǒng)模型。命題1的正確性可以從兩個模型之間的關系得出的結論。這意味著所有的情況下,真正的模型會發(fā)生由時間間隔模型,包括時間間隔模型比真正的模型。如果你不能找到一個反例通過使用一個時間間隔模型,你可以證明真正的股價模型的正確性;另一方面,如果我們找到一個反例,我們不能確定是否有真正的PLC系統(tǒng)中的錯誤。也就是說命題1的匡威是錯誤的。然后需要手動干預分析反例來決定是否一個偽錯誤。 時間間隔建模策略可以得到一個抽象的股價模型中,許多研究還根據NuSMV使用策略類似于時間間隔模型模型PLC系統(tǒng)。然而,“時間間隔模式”與真正的大偏差模型,需要改善。偏差是:“時間間隔模式”并不能反映PLC的高速掃描特性和低速并發(fā)實體的特征。也就是說,所有的環(huán)境的變化應該高速掃描的PLC,但時間間隔模型忽略了PLC的高速特性,這使得外部環(huán)境的變化可能不會被掃描。 為了解決上面的問題,考慮到外部高速掃描并發(fā)物理特性和低速,時間間隔建模策略應當改進通過添加通知等機制?；跁r間間隔模型,每個并發(fā)狀態(tài)實體必須阻塞和等待后發(fā)生轉移。只有在PLC控制器完全掃描至少一次,通知等待機制將發(fā)送消息并發(fā)實體刪除塊和繼續(xù)工作。然后完成轉移。一致的過程。然后完成轉移。 t0:轉移開始,塊,注意到PLC控制器。 t1-tm:PLC完全掃描m乘以(m是一個至少)。 tm + 1:并發(fā)實體得到公司的通知,完成轉移。 這種機制確保了每一個狀態(tài)改變的并發(fā)實體可以通過PLC控制器至少被掃描一次。 命題2添加通知后等待機制,模型成為時間間隔模型的一個子集。同時,該模型還可以包括整個局勢真正的模型。也就是說,如果一個模型添加通知等待機制符合財產,也符合真正的PLC系統(tǒng)模型。 它類似于證明命題與命題1 2。命題2中我們可以看到,添加后等待通知機制模型仍然具有良好的性質。正如前面提到的,一個抽象的系統(tǒng)模型有兩個要求:第一,完全包含真正的系統(tǒng),其次是模型盡可能接近真實系統(tǒng)。第一個命題證明的時間間隔模型包括真正的系統(tǒng),只要使用模型檢查工具來證明這個抽象模型滿足一定的財產,那么系統(tǒng)的本質也會滿足。但這模型和實際模型并不完全相同的情況下,它應該是遠大于實際模型。時間間隔模型相比,該模型進一步降低實際系統(tǒng)之間的距離,大大減少,發(fā)現偽錯誤的機會。 模型檢測工具會給出一個反例侵犯的財產制度;很容易手動確定真實系統(tǒng)的反例是真的還是假的。如果在原系統(tǒng)存在的錯誤,然后我們找到一個反例。否則,這個錯誤是因為抽象模型比真正的大系統(tǒng),這是一個偽錯誤。因此,雖然這個時間間隔模型和原系統(tǒng)不完全相同,但是通過這個模型,我們可以判斷一個系統(tǒng)滿足一定的財產,如果我們能找到一個特定的反例(仍然需要更多的研究來決定這是一個偽錯誤)。 模型并不等同與原系統(tǒng),主要是因為有許多因素難以模型在實際系統(tǒng),其中一些可能會導致錯誤。如果所有的因素進行建模,這將導致建立一個巨大的模型,無法檢查,或者根本無法實現。時間間隔模型抽象的關鍵因素從實際系統(tǒng)和模型,大大減少了狀態(tài)空間,降低時間復雜度。等待的同時,添加通知機制,模型變得更接近實際系統(tǒng),不僅降低了時間復雜度,雖然減少了偽錯誤之前提到的。 4．PLC模型檢查 PLC廣泛應用在許多應用程序中,有很多設備;這是一個大的研究領域。任何PLC的工作環(huán)境,包括不同的設備和人,所以PLC系統(tǒng)并發(fā)。同時,PLC系統(tǒng)很難找到如果有一些錯誤,主要是因為邏輯設計的錯誤,而不是計算誤差。我們專注于PLC程序邏輯過程的檢測,和這個邏輯可以完全由一些邏輯描述。因此,為了簡化PLC程序模型,集中在模型檢查,我們進行以下設置: PLC是一種邏輯控制程序,所有的控制變量只有0和1兩種狀態(tài); 在并發(fā)環(huán)境中PLC程序運行。在這種情況下,PLC編程更可能有一些錯誤不容易找到。 上述特點,我們使用模型檢查工具旋轉(我們的工具PLC-檢查程序也意識到NuSMV)對上述建立的模型檢查。我們做了一系列的轉換規(guī)則,建立上述模型轉換為旋轉的輸入語言Promela,系統(tǒng)屬性也需要翻譯成Promela,旋轉將把它們放在一起,然后執(zhí)行檢測。 ROMELA語言是一個C類語言,它們在語義上是相似的。所以我們只會給一些例子顯示翻譯的基本概念?？吹絇ROMELA語言的細節(jié),請訪問www.spinroot.com。我們將介紹三個PROMELA文件作為輸入的一部分。 1) 代碼的PLC控制器 PLC控制器是由多個網絡組成的。PLC控制器的代碼也是來自網絡。當然,在那之前,你應該申報所需要的變量。每個網絡都有其輸入端口和輸出端口,每個端口可以表明一個布爾表達式。我們分配輸出端口的值通過計算邏輯的輸入端口。這是PLC網絡的翻譯方法。 這里是SR網絡轉換的一個例子: if :: Exp(R) == 1 -> Q = 0; ::else -> if ::Exp(S) == 1 -> Q = 1; ::else -> skip; fi; fi; / * Exp(S)是布爾表達式的港口 Exp(R)是R的布爾表達式端口 問是輸出端口* / 2)代碼并發(fā)實體 我們認為每個并發(fā)實體一個獨特的過程,沒有物質是人類行為或設備。這些過程共享變量與PLC控制器的過程。這一定是完成,以確保系統(tǒng)的并發(fā)性。在本文的第二部分,我們將討論所有的并發(fā)實體建模為一個自動機。的自動機的意義是從一個狀態(tài)轉移到另一個地方。我們使用我港口形成實體的狀態(tài)。使用 goto語句轉移(就像在匯編語言)。一個簡單的例子如所示: StateA: 原子{ if ::Q1 - > { IB,goto StateB } ::Q2 - > { IC,goto StateC } fi;} / * StateA狀態(tài)的標簽 Q1、Q2是轉移的條件 IB是設置狀態(tài)值狀態(tài)B的值 goto StateB意味著跳到StateB * / 3)代碼的財產 屬性是PLC系統(tǒng)必須遵守的規(guī)則。我們用LTL(線性時間邏輯)公式的輸入格式。我們應該寫計數器屬性,因為旋轉機制。自旋,我們會找到一個情況房地產發(fā)生,應該是一個反例。我們不能直接寫LTL公式,但通過使用宏。首先我們應該定義所有的命題需要在宏觀(如# define p i5 = = 0),然后我們使用形成LTL定義命題公式。自旋可以自動轉換LTL公式PROMELA代碼通過使用“SPIN-f”指令(看到更多細節(jié)在手動旋轉)。 4)注意等機制 在建模討論,我們建議添加通知等機制。這種機制也需要反映在代碼。具體實現是簽署一些變量為每個非PLC過程(所有過程PLC控制器除外)作為一個信號。當自動機轉移狀態(tài)標簽,信號變量設置為0,下一個作業(yè)需要1繼續(xù)這個變量。由于PROMELA語法功能,這個過程將掛起。在PLC過程這些限制,相反,PLC過程可以設置這些變量為1,從而確保每一步必須下臺通過至少一個PLC掃描完成。這是所以打電話通知等機制。遵循以上四個步驟,我們得到一個完整的代碼自旋系統(tǒng)的輸入文件。然后我們可以使用自旋檢查模型。操作步驟的旋轉模型檢查程序,請參閱手冊自旋(訪問www.spinroot.com)。旋轉會給結果是否找到反例,我們可以使用理論分析上面提到的自旋的跟蹤文件。使用這種檢測機制,我們開發(fā)了一個工具模型檢查PLC-檢查程序。它有助于構建視覺模型和實施檢查,并能給一個簡單的分析結果。當然,相反的例子,找到應該手動檢查確定這是一個真正的反例。然而,隨著跟蹤文件的幫助下,這不是一個非常困難的任務。我們也成功實現一些檢查使用PLC-檢查程序(見下一節(jié))。在一個典型的范例,找到了一個反例。雖然反例的發(fā)生概率很低,但它確實發(fā)生,可能造成嚴重后果。這個工具也證明了正確性和本文中的理論的有效性。 5。PLC運行檢查程序 我們將介紹PLC的有效性檢查檢查一輛雙門通道模型。一輛雙門通道是用來防止接觸的一個封閉的房間嗎外面的世界。 通過輸入梯克和并發(fā)的實體工具,也屬性的定義,我們執(zhí)行檢查。 6。結論 我們研究的理論建模和檢查PLC系統(tǒng)在正式的方法。要求PLC的建模分析和并發(fā)實體的模型建立了通過時間間隔的策略。然后我們證明的時間間隔模型的超集PLC系統(tǒng),減少模型通過添加通知等機制。這也保證了考試的所有更改系統(tǒng)可由PLC控制器掃描。我們發(fā)現系統(tǒng)的誤差通過檢查系統(tǒng)的反例。最后,使用旋轉的方式檢查給定的模型。也相應的介紹了PLC-檢查程序模型檢測工具。在這個等階段,機制仍有許多缺陷的處理計時器。但卻偉大的和獨特的優(yōu)勢解決問題的探索。 引用 [1]Pavlovic,r .聲波發(fā)射器和m . 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The biggest characteristic is that it "open and closed forever, forever", namely, the door for people to always can open doors, building and always closed. Therefore, the automatic revolving door in function of unique development. The graduation design mainly discusses the design about control system and safely system of the three wings automatic revolving door. PLC is responsible for the task of controller and the function of rotational speed is rely on the VVF. According to the requirements of PLC for the selected models S7-200and related data PLC hookup。According to the function requirement JiaLing chose JP6C - T9-0.75 and type inverter control system of the electrical diagram。People passing in and off the revolving door is checked by the infrared ray sensor, the safety of people are ensured by many contact and non-contact sensors and photoelectric proximity switches Key Words：automatic revolving door，control system，safely system，PLC，Inverter II 目 錄 摘 　要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1 . 1 選 題 背 景 1 1 . 2 旋 轉 門 淺 析 2 1 . 2 . 1 旋 轉 門 的 定 義 2 1 . 2 . 2 自 動 旋 轉 門 的 結 構 2 1 . 2 . 3 自 動 旋 轉 門 的 性 能 2 1 . 2 . 4 旋 轉 門 在 我 國 的 市 場 前 景 3 1 . 3 自 動 旋 轉 門 設 計 實 例 3 1 . 3 . 1 旋 轉 門 及 接 近 傳 感 器 3 1 . 3 . 2 可 編 程 控 制 器 P L C 4 1 . 3 . 3 變 頻 器 4 1 . 3 . 4 旋 轉 門 運 行 狀 態(tài) 診 斷 程 序 4 第 2章 系 統(tǒng) 整 體 方 案 設 計 5 2 . 1 P L C 控 制 系 統(tǒng) 功 能 要 求 分 析 5 2 . 2 P L C 控 制 系 統(tǒng) 設 計 方 案 6 2 . 2 . 1 P L C 控 制 系 統(tǒng) 設 計 的 基 本 原 則 6 2 . 2 . 2 P L C 控 制 系 統(tǒng) 設 計 方 案 6 第3章 P L C 硬 件 系 統(tǒng) 設 計 8 3 . 1 P L C 簡 介 8 3 . 1 . 1 P L C 基 本 結 構 8 3 . 1 . 2 P L C 的 工 作 原 理 11 3 . 1 . 3 P L C 的 應 用 領 域 及 發(fā) 展 趨 勢 13 3 . 2 P L C 控 制 系 統(tǒng) 硬 件 設 計 15 3 . 2 . 1 P L C 選 型 及 I / O 分 配 確 定 15 3 . 2 . 2 變 頻 器 選 型 18 3 . 2 . 3 傳 感 器 選 型 及 安 全 系 統(tǒng) 設 計 21 3 . 2 . 4 其 它 設 備 選 型 26 結 論 27 參 考 文 獻 28 致 謝 29 第1章 緒 論 1 . 1 選 題 背 景 旋 轉 門 起 源 于 荷 蘭 ， 至 今 已 有 一 百 年 的 歷 史 ， 在 這 段 時 間 內 ， 從 以 前 意 義 的 專 門 到 今 天 的 全 自 動 旋 轉 門 ， 旋 轉 門 經 歷 了 一 個 漫 長 的 發(fā) 展 歷 史 。 其 種 類 較 多 ， 按 控 制 方 式 可 分 為 全 自 動 旋 轉 門 、 半 自 動 旋 轉 門 和 手 動 旋 轉 門 ； 按 旋 轉 翼 結 構 方 式 可 分 為 兩 翼 旋 轉 門 、 三 翼 旋 轉 門 和 四 翼 旋 轉 門 ； 按 結 構 材 料 科 分 為 金 屬 框 架 旋 轉 門 、 水 晶 旋 轉 門 和 木 旋 轉 門 。 國 外 自 動 旋 轉 門 發(fā) 展 較 早 。 其 技 術 也 較 為 成 熟 。 自 動 旋 轉 門 的 傳 動 系 統(tǒng) 技 術 具 有 節(jié) 能 、 低 噪 音 、 傳 動 平 穩(wěn) 、 壽 命 長 、 性 能 可 靠 等 優(yōu) 點 ； 控 制 系 統(tǒng) 采 用 數 字 化 設 計 的 系 統(tǒng) 作 為 控 制 中 樞 ， 有 功 能 更 強 大 ， 操 作 更 簡 便 等 優(yōu) 點 ； 檢 測 安 全 系 統(tǒng) 采 用 先 進 的 紅 外 與 微 波 感 應 技 術 ， 用 于 感 知 物 體 的 移 動 ， 操 縱 門 體 的 運 行 ， 使 用 各 種 安 全 檢 測 傳 感 器 ， 實 現 防 夾 、 防 撞 、 防 碰 功 能 。 與 此 同 時 某 些 廠 家 生 產 的 自 動 旋 轉 門 還 具 有 遠 程 控 制 和 液 晶 顯 示 功 能 。 新 中 國 成 立 以 來 ， 特 別 是 改 革 開 放 以 后 ， 旋 轉 門 也 大 量 的 出 現 在 我 國 的 各 種 公 共 和 高 檔 場 合 。 在 我 們 高 樓 聳 立 的 大 都 市 ， 在 大 廈 、 賓 館 、 酒 店 、 銀 行 、 商 場 、 寫 字 樓 ， 自 動 門 已 經 是 隨 處 可 見 。 自 動 門 不 但 能 給 我 們 帶 來 人 員 進 出 方 便 、 節(jié) 約 空 調 能 源 、 防 風 、 防 塵 、 降 低 噪 音 等 好 處 ， 更 令 我 們 的 大 門 增 添 了 不 少 高 貴 典 雅 的 氣 息 。 自 動 旋 轉 門 是 樓 宇 設 備 中 的 光 機 電 一 體 化 技 術 產 品 ， 它 給 人 以 親 切 大 方 的 感 覺 ， 同 時 營 造 出 奢 華 的 氣 氛 ， 其 全 新 的 概 念 ， 寬 敞 的 開 放 門 面 和 高 格 調 的 設 計 ， 堪 稱 建 筑 物 的 點 睛 之 筆 ， 立 足 于 建 筑 時 代 大 潮 的 最 前 端 。 大 廈 在 需 要 持 續(xù) 不 斷 的 人 流 出 入 的 同 時 ， 又 要 保 持 建 筑 物 內 良 好 的 空 氣 循 環(huán) 及 環(huán) 境 的 優(yōu) 美 ， 這 是 建 筑 師 所 遇 到 的 一 大 難 題 ， 而 旋 轉 門 為 大 廈 提 供 了 理 想 的 解 決 方 案 ， 它 可 有 效 地 防 風 、 防 塵 和 隔 音 ， 從 而 改 善 了 大 廈 入 口 附 近 的 環(huán) 境 。 旋 轉 門 的 最 大 優(yōu) 點 在 于 它 " 永 遠 開 門 ， 又 永 遠 關 門 " ， 即 對 于 行 人 來 說 ， 門 總 可 以 打 開 ， 可 對 于 建 筑 物 來 說 門 又 總 是 關 著 。 自 動 旋 轉 門 由 于 其 永 遠 開 啟 的 同 時 又 永 遠 關 閉 的 特 點 ， 使 其 動 態(tài) 密 封 效 果 較 好 。 因 此 ， 自 動 旋 轉 門 在 功 能 方 面 具 有 獨 特 的 發(fā) 展 。 1 . 2 旋 轉 門 淺 析 1 . 2 . 1 旋 轉 門 的 定 義 旋 轉 門 ： 單 扇 或 多 扇 沿 豎 軸 轉 動 的 門 叫 旋 轉 門 。 自 動 旋 轉 門 ： 利 用 各 種 控 制 器 、 信 號 控 制 ， 實 現 單 扇 或 多 扇 沿 豎 軸 自 動 轉 動 和 自 動 停 止 的 門 叫 自 動 旋 轉 門 。 自 動 門 中 的 頂 級 產 品 ， 旋 轉 門 給 人 以 親 切 大 方 的 感 覺 ， 同 時 營 造 出 奢 華 的 氣 氛 ， 其 寬 敞 的 開 放 門 面 和 高 格 調 設 計 ， 堪 稱 建 筑 物 的 點 睛 之 筆 。 其 全 新 的 概 念 ， 無 可 動 搖 地 立 足 于 建 筑 時 代 大 潮 的 最 前 端 。 但 其 高 造 價 也 不 是 一 般 人 能 接 受 的 。 1 . 2 . 2 自 動 旋 轉 門 的 結 構 傳 統(tǒng) 的 三 翼 和 四 翼 旋 轉 門 就 是 這 種 結 構 ， 即 中 心 門 軸 通 過 軸 承 機 構 垂 直 安 裝 于 地 面 ， 三 個 或 四 個 門 翼 呈 發(fā) 散 式 固 定 在 中 心 門 軸 上 ， 各 門 扇 之 間 的 角 度 相 等 ， 人 在 內 扇 之 間 推 動 （ 按 逆 時 針 ） 門 扇 ， 就 成 為 一 個 手 動 旋 轉 門 。 中 心 門 軸 的 上 方 安 裝 電 動 機 及 其 他 電 氣 控 制 部 件 ， 再 配 以 感 應 裝 置 和 安 全 裝 置 ， 就 成 為 自 動 旋 轉 門 。 這 種 結 構 是 穩(wěn) 定 性 ， 使 用 的 可 靠 性 很 高 ， 使 用 壽 命 長 。 考 慮 到 旋 轉 門 在 停 止 時 一 定 要 密 封 ， 所 以 三 翼 旋 轉 門 的 每 個 分 隔 可 以 容 納 更 多 的 人 ， 可 是 門 的 凈 開 口 的 寬 度 較 小 。 而 四 翼 旋 轉 門 的 每 個 分 隔 可 以 容 納 較 少 的 人 ， 可 是 門 的 凈 開 口 寬 度 卻 較 大 。 但 是 ， 這 種 旋 轉 門 門 翼 與 中 心 軸 的 固 定 方 式 決 定 了 門 扇 寬 度 不 能 太 大 ， 所 以 這 種 旋 轉 門 的 直 徑 最 大 只 有 約 4 M 。 為 了 解 這 一 問 題 ， 工 程 師 們 將 中 心 門 軸 設 計 成 了 中 間 展 示 室 ， 相 對 減 小 了 門 扇 寬 度 ， 增 加 了 電 機 對 門 中 心 的 旋 轉 作 用 力 矩 ， 使 這 種 旋 轉 門 的 最 大 直 徑 擴 大 到 6 M ， 中 間 展 示 室 又 有 很 好 的 裝 飾 效 果 。 作 為 通 道 門 的 自 動 旋 轉 門 還 要 考 慮 緊 急 狀 態(tài) 時 人 員 的 快 速 疏 散 ， 于 是 旋 轉 門 的 門 翼 要 能 夠 在 停 電 時 手 動 推 開 ， 所 以 帶 緊 急 打 開 功 能 的 自 動 旋 轉 門 采 用 特 制 的 類 似 合 頁 的 門 體 接 五 金 件 。 可 是 當 風 壓 很 大 時 ， 這 種 門 扇 結 構 容 易 被 風 吹 開 。 五 金 件 的 強 度 也 成 為 這 種 自 動 旋 轉 門 的 主 要 質 量 問 題 之 一 。 國 際 自 動 旋 轉 門 生 產 廠 又 設 計 了 專 用 的 電 磁 鎖 ， 在 斷 電 時 才 使 門 扇 可 以 被 推 動 。 1 . 2 . 3 自 動 旋 轉 門 的 性 能 大 廈 在 需 要 持 續(xù) 不 斷 的 人 流 出 入 的 同 時 ， 又 要 保 持 建 筑 物 內 良 好 的 空 氣 循 環(huán) 及 環(huán) 境 的 優(yōu) 美 ， 這 是 建 筑 師 所 遇 到 的 一 大 難 題 ， 而 旋 轉 門 為 大 廈 提 供 了 理 想 的 解 決 方 案 ， 它 可 有 效 地 防 風 、 防 塵 和 隔 音 ， 從 而 改 善 了 大 廈 入 口 附 近 的 環(huán) 境 。 旋 轉 門 的 最 大 優(yōu) 點 在 于 它 " 永 遠 開 門 ， 又 永 遠 關 門 " ， 即 對 于 行 人 來 說 ， 門 總 可 以 打 開 ， 可 對 于 建 筑 物 來 說 門 又 總 是 關 著 。 自 動 旋 轉 門 由 于 其 永 遠 開 啟 的 同 時 又 永 遠 關 閉 的 特 點 ， 使 其 動 態(tài) 密 封 效 果 較 好 。 因 此 ， 自 動 旋 轉 門 在 保 安 功 能 方 面 具 有 獨 特 的 發(fā) 展 ， 但 在 人 員 流 量 方 面 自 動 旋 轉 門 卻 沒 有 優(yōu) 勢 ， 因 為 門 的 轉 速 是 固 定 的 ， 每 個 門 翼 之 間 可 容 納 的 人 員 也 是 有 限 的 。 每 種 自 動 旋 轉 門 都 有 標 定 的 人 員 流 量 數 值 。 自 動 旋 轉 門 由 于 其 永 遠 開 啟 的 同 時 又 永 遠 關 閉 的 特 點 ， 使 其 動 態(tài) 密 封 效 果 在 經 常 使 用 的 條 件 下 相 對 于 其 它 兩 種 自 動 門 要 好 。 由 于 自 動 旋 轉 門 的 人 流 量 有 限 ， 在 大 型 公 共 場 合 還 是 選 擇 其 它 兩 種 自 動 門 ， 畢 竟 自 動 旋 轉 門 的 本 成 較 高 。 通 常 在 自 動 旋 轉 門 兩 側 另 設 自 動 或 手 動 平 開 門 ， 一 方 面 增 加 通 行 能 力 ， 另 一 方 面 當 自 動 旋 轉 門 出 現 故 障 時 ， 不 影 響 人 的 通 過 。 但 是 在 靜 態(tài) 密 封 效 果 方 面 ， 自 動 旋 轉 門 遠 不 如 其 它 自 動 門 ， 因 為 其 門 體 運 動 方 式 決 定 著 只 能 使 用 毛 條 密 封 。 1 . 2 . 4 旋 轉 門 在 我 國 的 市 場 前 景 隨 著 我 國 國 民 經 濟 持 續(xù) 穩(wěn) 定 地 增 長 ， 2 0 0 8 年 北 京 申 奧 成 功 和 W T O 的 加 入 。 從 本 世 紀 開 始 ， 我 國 進 入 了 全 面 建 設 小 康 社 會 的 新 階 段 ， 創(chuàng) 造 美 好 生 活 環(huán) 境 是 裝 飾 業(yè) 發(fā) 展 的 巨 大 推 動 力 。 現 代 城 市 建 筑 物 裝 飾 裝 修 中 ， 將 高 科 技 應 用 到 建 筑 物 的 外 觀 形 象 上 ， 使 城 市 建 筑 的 入 口 體 現 出 智 能 化 。 對 門 的 選 擇 由 單 一 的 功 用 型 向 個 性 化 、 品 位 化 發(fā) 展 ， 旋 轉 門 以 其 全 新 的 概 念 ， 寬 敞 開 放 的 門 面 和 高 格 調 的 設 計 ， 自 然 成 為 當 代 的 建 筑 裝 飾 的 主 流 ， 無 可 質 疑 的 必 選 設 施 。 堪 稱 建 筑 物 的 點 睛 之 筆 。 1 . 3 自 動 旋 轉 門 設 計 實 例 自 動 旋 轉 門 控 制 系 統(tǒng) 主 要 由 旋 轉 門 、 接 近 傳 感 器 、 可 編 程 序 控 制 器 和 變 頻 器 組 成 。 1 . 3 . 1 旋 轉 門 及 接 近 傳 感 器 該 旋 轉 門 由 3 扇 玻 璃 門 相 互 垂 直 地 鑲 嵌 在 同 一 個 軸 柱 上 構 成 ， 電 機 通 過 減 速 機 構 帶 動 旋 轉 門 的 軸 柱 ， 從 而 產 生 門 的 旋 轉 運 動 。 為 了 實 現 系 統(tǒng) 的 全 部 自 動 化 和 智 能 化 ， 系 統(tǒng) 在 旋 轉 門 圓 形 框 架 的 上 端 ， 安 裝 了 4 個 接 近 傳 感 器 ， 其 中 3 個 面 向 進 門 的 行 人 ， 一 個 面 向 出 門 的 行 人 ； 在 門 框 外 側 的 邊 沿 上 分 別 安 裝 了 2 套 防 夾 傳 感 器 ； 在 圓 弧 門 框 外 側 的 表 面 上 ， 分 別 安 裝 了 暫 停 按 鍵 和 殘 疾 人 專 用 換 速 按 鍵 。 1 . 3 . 2 可 編 程 控 制 器 P L C 該 系 統(tǒng) 利 用 西 門 子 公 司 的 S 7 – 2 0 0 系 列 P L C ， 作 為 該 系 統(tǒng) 的 控 制 指 揮 中 心 。 該 P L C 把 來 自 旋 轉 門 現 場 的 檢 測 信 號 、 變 頻 器 的 狀 態(tài) 信 號 以 及 樓 宇 自 動 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 指 令 ， 經 過 收 集 、 處 理 后 ， 完 成 對 變 頻 器 的 頻 率 控 制 和 對 樓 宇 自 動 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 信 息 反 饋 。 1 . 3 . 3 變 頻 器 ? 由 于 旋 轉 門 處 于 公 共 場 所 ， 行 人 或 物 品 阻 礙 旋 轉 門 正 常 旋 轉 的 現 象 時 常 發(fā) 生 ， 因 此 導 致 電 動 機 的 負 載 變 化 大 、 過 電 流 現 象 發(fā) 生 頻 繁 ， 所 以 選 用 通 用 J P 6 C - T 9 - 0 . 7 5 型 變 頻 器 。 該 變 頻 器 具 有 快 速 響 應 的 電 流 限 制 功 能 ， 當 負 載 波 動 相 當 大 時 ， 變 頻 器 不 跳 閘 ， 能 自 動 減 速 運 行 ； 當 負 載 恢 復 正 常 時 ， 變 頻 器 能 自 動 升 速 到 設 定 值 。 使 用 該 變 頻 器 ， 電 動 機 低 速 驅 動 能 力 強 ， 起 動 轉 矩 能 達 到 額 定 值 的 1 5 0 ％ 。 該 變 頻 器 還 具 有 電 壓 自 整 定 等 一 系 列 先 進 功 能 。 1 . 3 . 4 旋 轉 門 運 行 狀 態(tài) 診 斷 程 序 樓 宇 自 動 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 除 了 使 用 攝 像 機 獲 取 旋 轉 門 的 外 部 工 作 狀 態(tài) 信 息 外 ， 還 需 要 使 用 P L C 獲 取 旋 轉 門 控 制 系 統(tǒng) 內 部 的 工 作 狀 態(tài) 信 息 。 所 以 在 編 輯 控 制 系 統(tǒng) 內 部 狀 態(tài) 診 斷 程 序 時 ， 不 但 要 照 顧 到 現 場 維 護 人 員 能 利 用 P L C 診 斷 故 障 ， 還 照 顧 到 樓 宇 自 動 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 準 確 、 方 便 地 使 用 P L C 提 供 的 診 斷 信 息 。 綜 上 所 述 ， 該 旋 轉 門 設 計 新 穎 、 外 觀 大 方 、 功 能 齊 全 、 使 用 控 制 方 便 ， ， 行 人 所 接 觸 到 的 按 鍵 也 能 夠 保 證 安 全 。 同 時 ， 接 近 傳 感 器 的 可 靠 性 也 是 實 現 旋 轉 門 控 制 系 統(tǒng) 自 動 化 和 智 能 化 關 鍵 之 一 。 是 集 機 電 于 一 體 化 的 高 新 技 術 產 品 。 同 時 其 較 好 地 滿 足 了 廣 大 用 戶 的 求 ， 擴 大 了 P L C 和 通 用 變 額 器 的 應 用 范 圍 ， 提 高 了 旋 轉 門 控 制 系 統(tǒng) 的 自 動 化 和 智 能 化 程 度 ， 深 受 物 業(yè) 管 理 行 業(yè) 科 技 人 員 和 維 護 人 員 的 青 睬 。 30 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 第 2章 系 統(tǒng) 整 體 方 案 設 計 2 . 1 P L C 控 制 系 統(tǒng) 功 能 要 求 分 析 P L C 控 制 系 統(tǒng) 硬 件 設 計 需 滿 足 如 下 幾 個 功 能 ： ( 1 ) 自 動 轉 停 功 能 來 人 時 自 動 啟 動 ， 并 以 正 常 轉 速 動 轉 ， 1 5 s 時 無 人 進 出 ， 則 自 動 停 轉 并 封 門 。 ( 2 ) 殘 疾 變 速 功 能 旋 轉 門 設 有 低 速 ， 中 速 ， 高 速 三 種 旋 轉 速 度 ， 分 別 對 應 殘 疾 ， m i d d l e 和 h i g h 三 個 按 鈕 進 行 切 換 ， 以 適 應 殘 疾 人 通 過 、 正 常 運 轉 和 緊 急 疏 散 對 轉 速 的 不 同 要 求 。 3 0 s 內 始 終 以 2 r / m i n 的 速 度 低 速 運 轉 ， 此 時 按 中 速 （ M i d d l e ） 和 高 速 （ H i g h ） 無 效 ， 以 確 保 殘 疾 人 安 全 通 過 。 3 0 s 后 來 人 ， 門 自 動 以 正 常 速 度 運 轉 。 ( 3 ) 防 夾 功 能 當 門 扇 運 轉 靠 近 曲 壁 立 柱 時 ， 如 果 行 人 試 圖 從 兩 者 之 間 ( 防 夾 區(qū) ) 進 入 旋 轉 門 ， 則 門 立 即 自 動 停 轉 以 防 夾 傷 行 人 。 行 人 離 開 防 夾 區(qū) ， 門 自 動 恢 復 運 轉 。 ( 4 ) 防 撞 功 能 行 人 緊 靠 右 側 立 柱 或 遇 到 物 體 碰 撞 右 側 立 柱 , 則 旋 轉 門 馬 上 停 轉 ， 以 防 止 撞 傷 行 人 或 撞 壞 物 體 ， 行 人 或 物 體 離 開 右 側 立 柱 , 自 動 門 恢 復 運 轉 。 ( 5 ) 防 碰 功 能 行 人 在 旋 轉 門 內 通 行 過 程 中 ， 如 遇 到 門 扇 碰 到 行 人 腳 后 跟 ， 則 門 立 即 停 轉 ， 以 防 止 碰 傷 行 人 。 行 人 離 開 門 扇 ， 門 自 動 恢 復 旋 轉 。 ( 6 ) 急 停 功 能 當 出 現 緊 急 意 外 事 故 時 ， 按 下 急 停 按 鈕 ， 門 立 即 停 轉 ， 解 除 急 停 信 號 ， 門 又 自 動 恢 復 運 轉 。 ( 7 ) 暫 停 功 能 ( S T O P 按 鈕 ) 與 急 停 功 能 相 當 ， 不 同 的 是 按 S T O P 鈕 后 ， 必 須 用 殘 疾 ， m i d d l e 和 h i g h 三 個 按 鈕 中 的 一 個 進 行 恢 復 。 ( 8 ) 電 動 機 過 載 保 護 功 能 當 電 動 機 過 載 時 ， 門 停 轉 并 且 指 示 燈 閃 爍 報 警 。 過 載 消 除 后 門 自 動 恢 復 運 轉 。 ( 9 ) 變 頻 器 報 警 輸 出 和 延 時 自 動 復 位 功 能 當 變 頻 器 過 壓 或 過 流 時 ， 關 閉 輸 出 ， 門 停 轉 并 報 警 ( 指 示 燈 閃 爍 ) ， 延 時 3 s 自 動 復 位 。 2 . 2 P L C 控 制 系 統(tǒng) 設 計 方 案 2 . 2 . 1 P L C 控 制 系 統(tǒng) 設 計 的 基 本 原 則 ( 1 ) 最 大 限 度 地 滿 足 被 控 對 象 的 控 制 要 求 充 分 發(fā) 揮 P L C 的 功 能 ， 最 大 限 度 地 滿 足 被 控 對 象 的 控 制 要 求 ， 是 設 計 P L C 控 制 系 統(tǒng) 的 首 要 前 提 ， 這 也 是 設 計 中 最 重 要 的 一 條 原 則 。 這 就 要 求 設 計 人 員 在 設 計 前 就 要 深 入 現 場 進 行 調 查 研 究 ， 收 集 控 制 現 場 的 資 料 ， 收 集 相 關 先 進 的 國 內 、 國 外 資 料 。 ( 2 ) 保 證 控 制 系 統(tǒng) 的 安 全 可 靠 保 證 P L C 控 制 系 統(tǒng) 能 夠 長 期 安 全 、 可 靠 、 穩(wěn) 定 運 行 ， 是 設 計 控 制 系 統(tǒng) 的 重 要 原 則 。 這 就 要 求 設 計 者 在 系 統(tǒng) 設 計 、 元 器 件 選 擇 、 軟 件 編 程 上 要 全 面 考 慮 ， 以 確 保 控 制 系 統(tǒng) 安 全 可 靠 。 ( 3 ) 滿 足 上 面 條 件 的 前 提 下 ， 力 求 使 控 制 系 統(tǒng) 簡 單 經 濟 適 用 和 維 修 方 在 滿 足 控 制 要 求 的 前 提 下 ， 一 方 面 要 注 意 不 斷 地 擴 大 工 程 的 效 益 ， 另 一 方 面 也 要 注 意 不 斷 地 降 低 工 程 的 成 本 。 這 就 要 求 設 計 者 不 僅 應 該 使 控 制 系 統(tǒng) 簡 單 、 經 濟 ， 而 且 要 使 控 制 系 統(tǒng) 的 使 用 和 維 護 方 便 、 成 本 低 ， 不 宜 盲 目 追 求 自 動 化 和 高 指 標 。 ( 4 ) 選 擇 P L C 是 要 考 慮 生 產 和 工 藝 改 進 所 需 的 余 量 由 于 技 術 的 不 斷 發(fā) 展 ， 控 制 系 統(tǒng) 的 要 求 也 將 會 不 斷 提 高 ， 設 計 時 要 適 當 考 慮 到 今 后 控 制 系 統(tǒng) 發(fā) 展 和 完 善 的 需 要 。 這 就 要 求 在 選 擇 P L C 、 輸 入 / 輸 出 模 塊 、 I / O 點 數 和 內 存 容 量 時 ， 要 適 當 留 有 余 量 ， 以 滿 足 今 后 生 產 的 發(fā) 展 和 工 藝 的 改 進 。 2 . 2 . 2 P L C 控 制 系 統(tǒng) 設 計 方 案 自 動 旋 轉 門 P L C 控 制 系 統(tǒng) 由 信 號 輸 入 元 件 、 輸 出 執(zhí) 行 元 件 、 顯 示 器 件 和 P L C 構 成 。 因 此 ， 自 動 旋 轉 門 P L C 控 制 系 統(tǒng) 的 設 計 ， 就 包 括 這 些 器 件 的 選 取 和 連 接 等 。 ( 1 ) 選 取 信 號 輸 入 器 件 、 輸 出 執(zhí) 行 器 件 、 顯 示 器 件 等 為 了 滿 足 自 動 旋 轉 門 的 各 種 功 能 ， 需 要 選 取 紅 外 感 應 器 、 防 碰 傳 感 器 、 防 撞 傳 感 器 、 防 夾 傳 感 器 及 相 應 開 關 等 。 其 輸 入 信 號 在 進 入 P L C 后 ， 可 以 在 P L C 內 部 多 次 重 復 使 用 ， 而 且 還 可 獲 得 其 常 開 、 常 閉 、 延 時 等 各 種 形 式 的 觸 電 。 因 此 ， 所 選 用 信 號 輸 入 器 件 有 一 個 觸 點 。 輸 出 器 件 則 選 取 相 同 電 源 電 壓 、 工 作 電 流 較 小 的 器 件 。 顯 示 器 件 則 選 取 壽 命 較 長 ， 而 且 工 作 電 流 較 小 的 L E D 器 件 。 ( 2 ) 設 計 控 制 系 統(tǒng) 主 回 路 由 于 行 人 可 能 有 殘 疾 人 ， 故 自 動 旋 轉 門 需 選 取 變 頻 器 來 滿 足 其 要 求 。 合 理 進 行 調 速 ， 按 此 設 計 控 制 系 統(tǒng) 主 回 路 ， 繪 制 電 控 系 統(tǒng) 電 氣 原 理 圖 。 ( 3 ) 選 取 P L C 根 據 自 動 旋 轉 門 輸 入 、 輸 出 信 號 的 數 量 ， 以 及 輸 入 輸 出 信 號 的 空 間 分 布 ， 程 序 容 量 的 大 致 情 況 等 條 件 選 擇 P L C 。 ( 4 ) 進 行 I / O 分 配 根 據 自 動 旋 轉 門 的 設 計 要 求 及 輸 入 輸 出 信 號 ， 進 行 I / O 分 配 。 繪 制 P L C I / O 接 線 圖 。 ( 5 ) 編 寫 使 用 說 明 書 。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 第3章 P L C 硬 件 系 統(tǒng) 設 計 3 . 1 P L C 簡 介 3 . 1 . 1 P L C 基 本 結 構 P L C 硬 件 基 本 結 構 主 要 有 中 央 處 理 單 元 （ C P U ） 、 存 儲 器 、 I / O 接 口 電 路 （ 或 稱 為 I / O 模 塊 ） 、 通 信 接 口 、 擴 展 接 口 和 電 源 等 部 分 組 成 。 其 中 ， C P U 是 P L C 核 心 ， I / O 模 塊 是 連 接 現 場 I / O 設 備 與 C P U 之 間 的 橋 梁 ， 通 信 接 口 用 于 與 編 程 器 、 上 位 計 算 機 等 外 圍 設 備 連 接 。 ( 1 ) 中 央 處 理 單 元 （ C P U ） 同 一 般 的 微 機 一 樣 ， C P U 是 P L C 的 核 心 。 P L C 中 所 配 置 的 C P U 隨 機 型 不 同 而 不 同 ， 常 用 有 三 類 ， 通 用 微 處 理 器 （ 如 Z 8 0 、 8 0 8 6 、 8 0 2 8 6 等 ） 、 單 片 微 處 理 器 （ 如 8 0 3 1 、 8 0 9 6 等 ） 和 位 片 式 微 處 理 器 （ 如 A M D 2 9 W 等 ） 。 小 型 P L C 得 多 采 用 8 位 通 用 微 處 理 器 和 單 片 微 處 理 器 ， 中 型 P L C 大 多 采 用 1 6 位 微 處 理 器 和 單 片 微 處 理 器 ， 大 型 P L C同 一 般 的 微 機 一 樣 ， C P U 是 P L C 的 核 心 。 P L C 中 所 配 置 的 C P U 隨 機 型 不 同 而 不 同 ， 常 用 有 三 類 多 采 用 高 速 位 片 式 微 處 理 器 。 目 前 ， 小 型 P L C 為 單 C P U 系 統(tǒng) ， 而 中 、 大 型 P L C 則 大 多 為 雙 C P U 系 統(tǒng) ， 甚 至 有 些 P L C 中 國 多 達 8 個 C P U 。 對 于 雙 C P U 系 統(tǒng) ， 一 般 一 個 為 字 處 理 器 ， 通 常 采 用 8 位 或 1 6 位 處 理 器 ， 另 一 個 為 位 處 理 器 ， 采 用 各 廠 商 設 計 制 造 的 專 用 芯 片 。 字 處 理 器 為 主 處 理 器 ， 用 于 執(zhí) 行 編 程 器 接 口 功 能 ， 監(jiān) 視 內 部 定 時 器 ， 監(jiān) 視 掃 描 時 間 ， 處 理 字 節(jié) 指 令 以 及 對 系 統(tǒng) 總 線 和 微 處 理 器 進 行 控 制 等 。 位 處 理 器 為 從 處 理 器 ， 主 要 用 于 處 理 位 操 作 指 令 和 實 現 P L C 編 程 語 言 向 機 器 語 言 轉 換 。 位 處 理 器 的 采 用 提 高 了 P L C 的 速 度 ， 是 P L C 更 好 的 滿 足 實 時 控 制 的 要 求 。 在 P L C 中 ， C P U 按 系 統(tǒng) 程 序 賦 予 的 功 能 ， 指 揮 P L C 有 條 不 紊 地 進 行 工 作 ， 歸 納 起 來 主 要 有 以 下 幾 個 方 面 ： ① 接 收 從 編 程 器 輸 入 的 用 戶 程 序 和 數 據 。 ② 診 斷 電 源 、 P L C 內 部 電 路 的 工 作 故 障 和 編 程 中 的 語 法 錯 誤 等 。 ③ 通 過 輸 入 接 口 接 收 現 場 的 狀 態(tài) 或 數 據 ， 并 存 入 輸 入 印 象 寄 存 器 或 數 據 寄 存 器 中 。 ④ 從 存 儲 器 逐 條 讀 取 用 戶 程 序 ， 經 過 解 釋 后 執(zhí) 行 。 ⑤ 根 據 執(zhí) 行 的 結 果 ， 更 新 有 關 標 志 位 的 狀 態(tài) 和 輸 出 印 象 寄 存 器 的 內 容 ， 通 過 輸 出 單 元 實 現 輸 出 控 制 。 有 些 P L C 還 具 有 制 表 打 印 或 數 據 通 信 等 功 能 。 ( 2 ) 存 儲 器 存 儲 器 主 要 有 兩 種 ， 一 種 可 讀 / 寫 操 作 的 隨 機 存 儲 器 （ R A M ） ， 另 一 種 是 只 讀 存 儲 器 （ R O M ） 、 可 編 程 只 讀 存 儲 器 （ P R O M ） 、 電 可 編 程 只 讀 存 儲 器 （ E P R O M ） 和 電 可 擦 除 可 編 程 只 讀 存 儲 器 （ E E P R O M ） 。 在 P L C 中 ， 存 儲 器 主 要 用 于 存 放 系 統(tǒng) 程 序 、 用 戶 程 序 及 工 作 數 據 等 。 系 統(tǒng) 程 序 是 由 P L C 的 制 造 廠 商 編 寫 的 ， 與 P L C 的 硬 件 組 成 有 關 ， 完 成 系 統(tǒng) 診 斷 、 命 令 解 釋 、 功 能 子 程 序 調 用 管 理 、 邏 輯 運 算 、 通 信 及 各 種 參 數 設 定 等 功 能 ， 提 供 P L C 運 行 的 平 臺 。 系 統(tǒng) 程 序 關 系 到 P L C 的 性 能 ， 而 且 在 P L C 使 用 過 程 中 不 會 變 動 ， 所 以 是 由 制 造 廠 商 直 接 固 化 在 R O M 、 P R O M 或 E P R O M 中 ， 用 戶 不 能 訪 問 和 修 改 。 用 戶 程 序 是 隨 P L C 的 控 制 對 象 而 定 ， 由 用 戶 根 據 對 象 生 產 工 藝 的 控 制 要 求 而 編 制 的 應 用 程 序 。 為 了 便 于 讀 出 、 檢 查 和 修 改 ， 用 戶 程 序 一 般 存 于 R A M 中 ， 用 鋰 電 池 作 為 后 備 電 源 ， 以 保 證 掉 電 時 不 會 丟 失 信 息 。 為 了 防 止 干 擾 對 R A M 中 程 序 的 破 壞 ， 當 用 戶 程 序 經 過 運 行 正 常 不 需 要 改 變 時 ， 可 將 其 固 化 在 E P R O M 中 。 先 在 許 多 P L C 直 接 采 用 E E P R O M 或 閃 速 （ F l a s h ） R O M 作 為 用 戶 存 儲 器 。 工 作 數 據 是 P L C 運 行 過 程 中 經 常 變 化 、 經 常 存 取 的 一 些 數 據 ， 它 存 放 在 R A M 中 ， 以 適 應 隨 機 存 取 的 要 求 。 在 P L C 的 工 作 數 據 存 儲 器 中 ， 設 有 存 放 I / O 繼 電 器 、 輔 助 繼 電 器 、 定 時 器 、 計 數 器 等 邏 輯 器 件 的 存 儲 區(qū) ， 這 些 器 件 的 狀 態(tài) 都 是 由 用 戶 程 序 的 初 始 設 置 和 運 行 情 況 而 確 定 的 。 根 據 需 要 部 分 數 據 在 掉 點 時 用 后 備 電 池 維 持 其 現 有 的 狀 態(tài) ， 這 部 分 在 掉 點 時 可 保 存 數 據 的 存 儲 區(qū) 域 稱 為 保 持 數 據 區(qū) 。 由 于 系 統(tǒng) 程 序 及 工 作 數 據 與 用 戶 無 直 接 關 系 ， 所 以 在 P L C 產 品 樣 本 或 使 用 手 冊 中 所 列 存 儲 器 的 形 式 及 容 量 一 般 指 用 戶 程 序 存 儲 器 。 當 P L C 提 供 的 用 戶 程 序 存 儲 器 容 量 不 夠 用 時 ， 許 多 P L C 還 提 供 存 儲 器 擴 展 功 能 。 ( 3 ) I / O 接 口 電 路 I / O 接 口 電 路 通 常 也 稱 為 I / O 單 元 或 I / O 模 塊 ， 是 P L C 與 工 業(yè) 生 產 現 場 之 間 的 連 接 部 件 。 P L C 通 過 輸 入 接 口 可 以 檢 測 被 控 對 象 的 各 種 數 據 ， 以 這 些 數 據 作 為 P L C 對 被 控 對 象 進 行 控 制 的 依 據 。 同 時 P L C 又 通 過 輸 出 接 口 將 處 理 結 果 送 給 被 控 對 象 ， 以 達 到 控 制 目 的 。 由 于 外 圍 輸 入 設 備 和 輸 出 設 備 所 需 的 信 號 電 平 是 多 種 多 樣 的 ， 而 P L C 內 部 C P U 的 處 理 信 息 只 能 是 標 準 電 平 ， 所 以 I / O 接 口 可 以 實 現 這 種 轉 換 。 I / O 接 口 一 般 都 具 有 光 隔 離 和 濾 波 功 能 ， 以 提 高 P L C 的 抗 干 擾 能 力 。 另 外 ， I / O 接 口 上 通 常 還 有 狀 態(tài) 指 示 ， 工 作 狀 況 能 夠 直 觀 的 顯 示 出 來 ， 以 便 于 維 護 。 P L C 提 供 了 多 種 操 作 電 平 和 驅 動 能 力 的 I / O 接 口 以 便 用 戶 選 用 。 I / O 接 口 模 塊 的 主 要 類 型 有 ： 開 關 量 （ 數 字 量 ） 輸 入 、 開 關 量 輸 出 和 模 擬 量 輸 入 、 模 擬 量 輸 出 等 。 常 用 開 關 量 輸 入 接 口 按 其 使 用 的 電 源 不 同 分 為 三 種 類 型 ： 直 流 輸 入 接 口 、 交 流 輸 入 接 口 和 交 / 直 流 輸 入 接 口 。 常 用 開 關 量 輸 出 接 口 按 其 輸 出 功 率 開 關 器 件 分 為 三 種 類 型 ： 繼 電 器 輸 出 、 晶 體 管 輸 出 和 雙 向 晶 閘 管 輸 出 。 繼 電 器 輸 出 電 路 可 驅 動 交 流 或 直 流 負 載 ， 但 其 響 應 時 間 長 ， 動 作 頻 率 低 ； 晶 體 管 輸 出 電 路 的 響 應 時 間 快 ， 動 作 頻 率 高 ， 只 能 用 于 驅 動 直 流 負 載 ； 雙 向 晶 閘 管 V T 輸 出 接 口 的 響 應 速 度 快 ， 只 能 用 于 驅 動 交 流 負 載 。 P L C 的 I / O 接 口 所 能 接 受 的 輸 入 信 號 個 數 和 輸 出 信 號 個 數 稱 為 P L C 的 I / O 點 數 。 I / O 點 數 是 選 擇 P L C 的 重 要 依 據 之 一 。 當 系 統(tǒng) 的 I / O 點 數 不 夠 時 ， 可 通 過 P L C 的 I / O 擴 展 接 口 對 系 統(tǒng) 進 行 擴 展 。 ( 4 ) 通 信 接 口 P L C 配 有 各 種 通 信 接 口 ， 這 些 通 信 接 口 一 般 都 帶 有 通 信 處 理 器 。 P L C 通 過 這 些 通 信 接 口 可 與 打 印 機 、 監(jiān) 視 器 、 其 他 P L C 計 算 機 等 設 備 實 現 通 信 。 P L C 與 打 印 機 連 接 ， 可 將 過 程 信 息 、 系 統(tǒng) 參 數 等 輸 出 打 印 。 與 監(jiān) 視 器 連 接 ， 可 將 控 制 過 程 圖 像 顯 示 出 來 。 與 其 他 P L C 連 接 ， 可 組 成 多 機 系 統(tǒng) 或 連 成 網 絡 ， 實 現 更 大 規(guī) 模 的 控 制 。 與 計 算 機 連 接 ， 可 組 成 多 級 分 布 式 控 制 系 統(tǒng) ， 實 現 控 制 與 管 理 相 結 合 。 遠 程 I / O 系 統(tǒng) 也 必 須 配 備 相 應 的 通 訊 接 口 模 塊 。 ( 5 ) 編 程 裝 置 編 程 裝 置 的 作 用 是 編 輯 、 調 試 、 輸 入 用 戶 程 序 ， 也 可 在 線 監(jiān) 控 P L C 內 部 狀 態(tài) 和 參 數 ， 與 P L C 進 行 人 機 對 話 。 它 是 開 發(fā) 、 應 用 、 維 護 P L C 不 可 缺 少 的 工 具 。 編 程 裝 置 可 以 使 專 用 編 程 器 ， 也 可 以 是 配 有 專 用 編 程 軟 件 包 的 通 用 計 算 機 系 統(tǒng) 。 專 用 編 程 器 是 由 P L C 廠 商 生 產 ， 專 供 該 廠 商 生 產 的 某 些 P L C 產 品 使 用 ， 它 主 要 由 鍵 盤 、 顯 示 器 和 外 存 儲 器 接 插 口 等 部 件 組 成 。 專 用 編 程 器 分 為 簡 易 編 程 器 和 智 能 編 程 器 兩 類 。 簡 易 編 程 器 只 能 聯 機 編 程 ， 而 且 不 能 直 接 輸 入 和 編 輯 梯 形 圖 程 序 ， 須 將 梯 形 圖 程 序 轉 化 為 指 令 表 程 序 才 能 輸 入 。 簡 易 編 程 器 體 積 小 、 價 格 便 宜 ， 他 可 以 直 接 插 在 P L C 的 編 程 插 座 上 ， 或 者 用 專 用 電 纜 與 P L C 相 連 ， 以 方 便 編 程 和 調 試 。 圖 形 編 程 器 又 稱 智 能 編 程 器 ， 本 質 上 它 是 一 臺 專 用 便 攜 式 計 算 機 。 它 既 可 聯 機 編 程 ， 又 可 脫 機 編 程 。 可 直 接 輸 入 和 編 輯 梯 形 圖 程 序 ， 使 用 更 加 直 觀 、 方 便 ， 但 價 格 較 高 ， 操 作 也 比 較 復 雜 。 大 多 數 智 能 編 程 器 帶 有 磁 盤 驅 動 器 ， 提 供 錄 音 機 接 口 和 打 印 機 接 口 。 專 用 編 程 器 只 能 對 指 定 廠 商 的 幾 種 P L C 進 行 編 程 ， 使 用 范 圍 有 限 ， 價 格 較 高 。 同 時 由 于 P L C 產 品 不 斷 更 新 換 代 ， 所 以 專 用 編 程 器 的 生 命 周 期 也 十 分 有 限 。 基 于 個 人 計 算 機 的 程 序 開 發(fā) 系 統(tǒng) 功 能 強 大 的 特 點 ， 它 既 可 以 編 制 、 修 改 P L C 的 梯 形 圖 程 序 ， 又 可 以 監(jiān) 視 系 統(tǒng) 運 行 、 打 印 文 件 、 系 統(tǒng) 仿 真 等 。 配 上 相 應 的 軟 件 還 可 實 現 數 據 采 集 和 分 析 等 功 能 。 因 此 ， 先 在 的 趨 勢 是 使 用 一 個 人 計 算 機 為 基 礎 的 編 程 裝 置 ， 用 戶 只 要 購 買 P L C 廠 商 提 供 的 編 程 軟 件 和 相 應 的 編 程 電 纜 即 可 。 這 樣 ， 用 戶 只 用 較 少 的 投 資 就 能 得 到 高 性 能 的 P L C 程 序 開 發(fā) 系 統(tǒng) 了 。 ( 6 ) 電 源 及 其 他 外 圍 設 備 P L C 配 有 開 關 電 源 ， 以 供 內 部 電 路 使 用 。 與 普 通 電 源 相 比 ， P L C 電 源 的 穩(wěn) 定 性 好 、 抗 干 擾 能 力 強 。 它 對 電 網 提 供 的 電 源 穩(wěn) 定 度 要 求 不 高 ， 一 般 允 許 電 源 電 壓 在 其 額 定 值 1 5 ％ 的 范 圍 內 波 動 。 許 多 P L C 還 向 外 提 供 直 流 2 4 V 穩(wěn) 壓 電 源 ， 用 于 外 部 傳 感 器 供 電 。 其 他 外 圍 設 備 除 了 以 上 所 述 的 部 件 和 設 備 外 ， P L C 還 有 許 多 外 圍 設 備 ， 如 E P R O M 寫 入 器 、 外 存 儲 器 、 人 機 接 口 裝 置 等 。 E P R O M 寫 入 器 是 用 來 將 用 戶 程 序 固 化 到 E P R O M 中 的 一 種 P L C 外 圍 設 備 。 為 了 使 調 試 好 的 用 戶 程 序 不 易 丟 失 ， 經 常 用 E P R O M 寫 入 器 將 P L C 內 R A M 保 存 到 E P R O M 中 。 P L C 內 部 的 半 導 體 存 儲 器 稱 為 內 存 儲 器 。 有 時 可 用 外 部 的 磁 帶 、 磁 盤 和 用 半 導 體 存 儲 器 做 成 的 存 儲 盒 等 來 存 儲 P L C 的 用 戶 程 序 ， 這 些 存 儲 器