图2.2-1 PLC的结构图
2.3 PLC的结构组成
（1）中央处理单元（CPU）
CPU作为整个PLC的核心，充当总指挥作用。CPU由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有以下一些：从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。
（2）存储器（ROM、RAM）
存储器一般用于存放系统的程序、用户的程序及工作的数据。存放系统软件的存储器叫做系统程序存储器；存放应用软件的存储器叫做用户程序存储器；存放工作数据的存储器叫做数据存储器。常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。掉电时，可有效地保持存储的信息。EPROM、EEPROM都是只读存储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。
（3） 输入输出单元（I/O单元）
I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器
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（4）电源
电源是指为CPU、I/O存储器接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也是输入设备提供直流电源。
（5）编程器
编程器是PLC的最主要外围设备。用编辑器把用户程序写入PLC的存储器，还可以有用编辑器检查程序，修改程序，监视PLC运行状态。除此，在个人计算机上添加相应的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。
2.4 PLC的工作原理
PLC采用循环扫描的工作方式，在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回到第一条，如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于暂停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。
2.5 PLC的编程语言
PLC的用户程序是设计人员根据控制系统的工艺控制要求，通过PLC编程语言的编制设计的。PLC的编程语言包括五种：梯形图（LAD）、语句表（STL）、功能模块图（FBD）、顺序动能图（SFC）及结构化文本（ST）。
3. 设计内容
3.1 基本要求
本设计所用控制面板如图3.1-1所示。 ⑴ 电梯在一层时（上行）
电梯外呼叫：按U2按钮此时UP2灯亮表示二层呼叫上行;按U3按钮此时UP3灯亮表示三层呼叫上行。
电梯内呼叫：按K2按钮此时SL2灯亮表示电梯到二层时会停车开门；按下K3按钮此时SL3灯亮表示电梯到三层时会停车开门。
⑵ 电梯在二层时（上行）
电梯外呼叫：按U3按钮此时UP3灯亮表示三层呼叫上行；
电梯内呼叫：按下K3按钮此时SL3灯亮表示电梯到三层时会停车开门。
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⑶ 电梯在二层时（下行）
电梯外呼叫：按U1按钮此时UP1灯亮表示一层呼叫上行； 电梯内呼叫：按K1按钮此时SL1灯亮表示电梯到一层时会停车； ⑷ 电梯在三层时（下行）
电梯外呼叫：按D2按钮此时DN2灯亮表示二层呼叫下行；按U1按钮此时UP1灯亮表示一层呼叫上行；
电梯内呼叫：按下K2按钮此时SL2灯亮表示电梯到二层时会停车开门；按下K1按钮此时SL1灯亮表示电梯到一层时会停车开门；
图3.1-1 控制面板图
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⑸ 电梯在一层时，此时需拨动开关SQ1表示电梯停在一层，此时L1灯亮；电梯在二层时，此时需拨动开关SQ2表示电梯停在二层，此时L2灯亮；电梯在三层时，此时需拨动开关SQ3表示电梯停在三层，此时L3灯亮。
3.2 输入/输出信号及I/O编址
根据设计要求可知，该系统输入信号有10个：三个楼层的接近开关SQ1、SQ2、
SQ3，三个电梯内部楼层选择按钮K1、K2、K3，四个外部上下召唤按钮D3、U2、D2、U1。系统共有12个输信号：上行指示灯下UP，下行指示灯DOWN，楼层显示指示灯L1、L2、L3，目标楼层显示灯SL1、SL2、SL3，四个外部召唤指示灯DN3、UP2、DN2、UP1。其I/O地址分配表如表3.2-1所示。
表3.2-1 I/O地址分配表
输入 名称 一楼接近开关 二楼接近开关 三楼接近开关 一楼内指令按钮 二楼内指令按钮 三楼内指令按钮 三楼向下召唤按钮 二楼向上召唤按钮 二楼向下召唤按钮 一楼向上召唤按钮
符号 SQ1 SQ2 SQ3 K1 K2 K3 D3 U2 D2 U1 地址编号 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 名称 上行方向指示灯 下行方向指示灯 一楼指示灯 二楼指示灯 三楼指示灯 目标楼层1灯 目标楼层2灯 目标楼层3灯 三楼向下召唤灯 二楼向上召唤灯 二楼向下召唤灯 一楼向上召唤灯 输出 符号 UP DOWN L1 L2 L3 SL1 SL2 SL3 DN3 UP2 DN2 UP1 地址编号 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 6
3.3 PLC外部接线
本设计使用控制器的是SIMATIC S7-200 SMART CPUST40的小型PLC，电梯模块是三层电梯模块。由于本设计使用的输入输出较多因此在连接外部接线时一定要有顺序的进行以免连错线。三层电梯系统外部接线图如图3.3-1所示。
图3.3-1 三层电梯系统外部接线图
3.4 程序设计
本设计核心思想是使用中间继电器作为状态存储器，把个输入输出以及运行状态记录下来。
由于本程序所用到的中间继电器较多，为方便理解现写出本程序使用的中间继电器定义对照表如表3.4-1所示。
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基于PLC的三层电梯控制系统设计 - 图文
