《可編程控制器應用技術》課件第8章

8.1電梯的構造及控制要求

8.2PLC在高速計數(shù)器定位電梯控制中的應用

8.3相關知識：中斷與高速處理指令

習題第8章PLC在電梯控制中的應用8.1電梯的構造及控制要求8.1.1電梯的構造電梯是一種特殊的起重運輸設備，由轎廂及配重、拖動電機及減速傳動機械、井道及井道設備、召喚系統(tǒng)及安全裝置構成，如圖8-1所示。轎廂是載人或裝貨的部位，配重是為了改變電梯電機負載的特性以提高電梯安全性能而設計的。由圖8-1可見電梯的轎廂及配重分配在鋼絲繩的兩端，鋼絲繩跨掛在曳引輪上，曳引輪經(jīng)減速機構由電動機拖動，形成轎廂的上下運動。圖8-1電梯拖動系統(tǒng)示意圖井道指建筑物中用于安裝電梯并提供電梯運行的通道，轎廂及配重都是在井道中運行的。井道在各樓層設有門廳及呼梯設備。門廳有門廳門，廳門頂部裝有樓層指示燈，用于指示電梯的運行方向及電梯所在的位置。門廳里還設有呼梯盒，用于在每層站召喚電梯。呼梯盒常安裝在廳門外離地面1m左右的墻壁上，基站與頂站的呼梯盒上只有一個按鈕，中間層站的呼梯盒上有上呼和下呼兩個按鈕，按鈕下帶有呼梯記憶燈?；镜暮籼莺猩线€設有鑰匙開關，供司機開關電梯。為了實現(xiàn)轎廂的正常運行及準確停車，井道中往往要安裝許多定位裝置及安全設備。井道的頂部和底部設有沖頂及蹲底的緩沖設備。轎廂中設有自動門機，用來完成電梯的開門及關門任務。電梯門分廳門及轎門，當電梯?？磕硨訒r，此層的廳門在轎門的帶動下開啟及關閉。電梯的操縱箱也安裝在轎廂內(nèi)，供司機及乘客發(fā)布動作命令。上面設有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕(帶內(nèi)選指示記憶燈)，上下行啟動按鈕(帶上下行指示記憶燈)，開關門按鈕，急停按鈕，風扇、照明、樓層指示燈的控制開關，電梯運行狀態(tài)選擇鑰匙開關(選擇電梯是自動運行、司機狀態(tài)下運行，還是檢修狀態(tài)等)。

電梯的安全是電梯最重要的技術指標。電梯的安全設備有：安全窗及其開關、安全鉗及其開關、限速器及其開關、限速開關等。安全窗位于轎廂的頂部，供緊急情況下疏散乘客，當安全窗打開時，電梯不準運行。安全鉗是為了防止電梯曳引鋼繩斷裂及超速運行的機械裝置，用以在上述情況下將轎廂夾持在軌道上。限速器是檢測電梯運行速度的裝置，當電梯超速運行時，限速器動作，帶動安全鉗使電梯停止運行。極限開關、強迫換速開關是電梯位置安全裝置，當電梯運行至上下極限位置時仍不停車，上下限開關動作，發(fā)出停車信號。若仍不能停車，可壓下上下強迫停車開關，強制電梯停止運行。若還不能停車，將通過機械裝置帶動極限開關切斷曳引電機電源，以達到停車的目的，避免電梯出現(xiàn)沖頂或蹲底事故。8.1.2電梯控制要求

電梯的安全運行有以下主要控制要求。

1.

電梯位置的確定與顯示

轎廂中的乘客及門廳中等待電梯的人都需要知道電梯的位置，因而轎廂及門廳中都設有以樓層標志的電梯位置。但這還不夠，電梯的運行還需要更加準確的電梯位置信號，以滿足制動停車等控制的需要。傳統(tǒng)電梯的位置信號一般由設在井道中的位置開關如磁感應器提供，當轎廂上設置的隔磁板插入感應器時，發(fā)出位置信號，并啟動樓層指示(見圖8-2)。圖8-2電梯的平層、停層裝置

2.

轎廂內(nèi)的運行命令及門廳的召喚信號

司機及乘客可按下轎廂內(nèi)操控盤上的選層按鈕選定電梯運行的目的樓層，此為內(nèi)選信號。按鈕按下后，該信號應被記憶并使相應的指示燈點亮。在門廳等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號，此為外喚信號。該信號也需記憶并點亮門廳的上行或下行指示燈，這些保持信號在要求得到滿足時應能自動消號。

3.

電梯自動運行時的信號響應

電梯自動運行時應根據(jù)內(nèi)選及外喚信號，決定電梯的運行方向及在哪些站點停站。一般情況下，電梯按先上后下的原則安排運送乘客的次序，而且規(guī)定在運行方向確定之后，不響應中途的反向呼喚要求，直到到達本方向的最遠站點才開始返程。

4.

轎廂的啟動與運行

轎廂在運行方向確定且轎廂門已關好時啟動運行，運行的初始階段是加速運行階段，其后是穩(wěn)定運行階段。

5.

轎廂的平層與停車

轎廂運行后需確定在哪一層站停車，平層即是指停車時，轎廂的底與門廳“地平面”應相平齊，一般有具體的平層誤差規(guī)定，如平層時兩平面相差不得超過5

mm。平層停車過程需在轎廂底面與停車樓面相平之前開始，先是減速，再是制動，以滿足平層的準確性及乘客的舒適感。傳統(tǒng)電梯的平層開始信號由平層感應器發(fā)出。如圖8-2所示，上平層感應器KR6及下平層感應器KR7裝在轎廂頂部，隔磁鐵板安裝在井道壁上。上行時，KR6首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至KR7插入隔磁鐵板時，發(fā)出開門及停車信號，電動機停轉，抱閘抱死；下行時，KR7首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至KR6插入隔磁鐵板時，發(fā)出開門及停車信號。

6.

安全保護

電梯的安全保護很多，如前邊提到的沖頂與蹲底，斷鋼絲繩，轎廂內(nèi)人員的跌落、逃生等保護，還有消防運行等多項。

除了控制要求以外，電梯常見的工程問題還涉及電梯的拖動設備及拖動控制方式。電梯的提升機構——齒輪曳引機主要由驅(qū)動電動機、電磁制動器(也稱電磁抱閘)、減速器及曳引輪組成。驅(qū)動電機可以是直流電動機也可以是交流電動機。為了滿足電梯運行過程中速度變化的要求，在應用變頻器前，電梯交流拖動多使用多繞組變速電機。變頻器誕生以來，已有越來越多的電梯采用變頻驅(qū)動。采用變速電機時，電機的正反向運轉使用接觸器換相，啟動調(diào)速采取改變電機繞組及切換電機繞組中所串電阻來實現(xiàn)。采用變頻調(diào)速時，電機換向及變速都通過變頻器控制端子來實現(xiàn)。在這兩種拖動方式中，電磁抱閘都是很重要的，它是電機制動的主要設備，抱閘要求有足夠的制動力，一般在通電時打開，斷電時閘死。

電梯還有一些高層次的性能指標，如電機加減速曲線控制及高準確度的平層控制要求等。前者涉及電梯運行過程中的加速度大小，關系到乘客的舒適感；后者涉及乘客數(shù)量變化對準確平層的影響。

總之，電梯的控制是比較復雜的，在計算機誕生以前，在電梯使用繼電接觸器控制的時代，很難生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)良的電梯，而現(xiàn)在，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。隨著PLC應用技術的不斷發(fā)展，它已經(jīng)成為電梯運行中的關鍵技術。8.2PLC在高速計數(shù)器定位電梯控制中的應用

平層信號都是依靠安裝在井道中的位置傳感器得到的。當樓層數(shù)多時，這類信號的數(shù)量多，設備的安裝及維修都有一定的困難，這些信號還要占用PLC的許多輸入口，那么電梯的定位控制有沒有別的方法呢?本節(jié)以5層電梯為例介紹高速計數(shù)器定位變頻調(diào)速電梯，它的編程方法有許多新穎之處，為此需先了解光電編碼及高速計數(shù)的有關知識。8.2.1光電編碼器與高速計數(shù)器

1.

光電編碼器的結構及工作原理

光電編碼器是一種新型的轉速及定位控制用傳感器，其工作原理可以用圖8-3中的光電編碼盤說明。光電編碼盤是沿圓周開有均勻的孔或齒的圓盤，一發(fā)光元件及一光敏元件分置在盤的兩邊，當圓盤轉動時，光時而通過孔或齒隙照到光敏元件上，時而被圓盤阻擋，這樣光敏元件上就產(chǎn)生了脈沖串波形的電信號。將該信號放大、整形，就能用來測量轉速及位移。對于光電編碼盤來說，顯然其中的齒孔越多控制的分辨率越高，但由于尺寸及加工能力的限制，碼盤的齒孔數(shù)是不可能太多的。但光電編碼器又不一樣，光電編碼器中的“碼盤”引入了光柵技術，多層光柵的使用，使光電編碼器在旋轉一周時可以產(chǎn)生數(shù)千乃至上萬的脈沖以滿足高精度的轉速及定位控制要求。

不過，具體到電梯的控制時，并不要求編碼器有那么高的分辨率，轎廂運動1mm，能產(chǎn)生數(shù)個脈沖也就可以了。如果希望編碼器在產(chǎn)生脈沖的同時解決轉向判斷的問題，則在編碼器中設兩套光電裝置即可(圖8-3中安裝了包括零位測量用在內(nèi)的三套)。兩套光電裝置產(chǎn)生的脈沖的相位有一定的差別，這樣就產(chǎn)生了方向信號，如A裝置產(chǎn)生脈沖相位超前于B相時是正轉的，則反轉時B裝置產(chǎn)生脈沖的相位就會超前于A裝置產(chǎn)生的脈沖相位。

下邊討論的電梯中，將能產(chǎn)生A相、B相兩相信號的光電編碼器安裝在曳引輪上，為了討論的方便，假定轎廂運行1mm，編碼器產(chǎn)生1個脈沖。圖8-3光電編碼盤結構示意圖

2.

PLC的高速計數(shù)器及高速計數(shù)器指令

高速計數(shù)器是PLC的編程軟元件。相對于普通計數(shù)器，高速計數(shù)器用于頻率高于機內(nèi)掃描頻率的機外脈沖計數(shù)。由于計數(shù)信號頻率高，計數(shù)以中斷方式工作，計數(shù)器的啟動、復位或計數(shù)方向的變化也多使用機外信號。近年來的微型或小型PLC新品都配置了高速計數(shù)器。以S7-200系列PLC為例，各型CPU支持的高速計數(shù)器數(shù)量及信號頻率見表8-1。表中HSC0～HSC5均為32位雙向計數(shù)器。相對每一種CPU而言，符合表中所規(guī)定的配置數(shù)量時，高速計數(shù)器的最高頻率不受影響。

PLC的高速計數(shù)器都是可編程的。S7-200系列PLC高速計數(shù)器有12種不同的工作模式，共4大類。

(1)

內(nèi)部方向控制的單向增/減計數(shù)器(模式0～2)。它沒有外部控制方向的輸入信號，由內(nèi)部控制計數(shù)方向，只能作單向增或減計數(shù)，有一個計數(shù)輸入端。

(2)

外部方向控制的單向增/減計數(shù)器(模式3～5)。它由外部輸入信號控制計數(shù)方向，只能作單向增或減計數(shù)，有一個計數(shù)輸入端。

(3)

有增和減計數(shù)脈沖輸入的雙向計數(shù)器(模式6～8)。它有兩個計數(shù)輸入端、增計數(shù)端及減計數(shù)端。

(4)

A/B相正交計數(shù)器(模式9～11)。它有兩個計數(shù)脈沖輸入端，即A相計數(shù)脈沖輸入端及B相計數(shù)脈沖輸入端。A、B相脈沖的相位互為90°。當A相計數(shù)脈沖超前B相計數(shù)脈沖時，計數(shù)器為增計數(shù)，反之進行減計數(shù)。在正交模式下，可選擇1倍(1x)或4倍(4x)模式。表8-2給出了HSC0～HSC5可配置實現(xiàn)的工作模式及所占用的機器資源。

結合5層電梯的控制，選CPU226為主體機，擴展一個16輸入/16輸出的混合數(shù)字量模塊組成系統(tǒng)。選高速計數(shù)器HSC1作為轎廂的定位計數(shù)器。配置為A/B相正交計數(shù)器，工作模式為11。由表8-2可知，光電編碼器的A相及B相計數(shù)信號分別接入PLC的I0.6及I0.7，外部復位信號接入I0.2，外部啟動信號接入I1.1。

表8-3為S7-200系列CPU高速計數(shù)器指令。其中定義高速計數(shù)器指令(HDEF)用于定義某高速計數(shù)器的工作模式，高速計數(shù)器指令(HSC)用于計數(shù)的執(zhí)行。除了選定工作模式，安排輸入端口外，在程序中還需為規(guī)定的存儲單元送入高速計數(shù)器的控制字及初始值、設定值。圖8-4是為5層電梯控制用高速計數(shù)器HSC1編制的初始化程序。圖8-4高速計數(shù)器初始化

初始化安排在PLC上電時刻，程序完成的任務有(控制字見表8-10和表8-11，預置值和當前值見表8-12)：

(1)

為HSC1的控制字SMB47送入16#DC，其含義為：復位高電平有效，啟動高電平有效，1倍率計數(shù)，初設計數(shù)方向增，可更新計數(shù)方向，不更新預置值，更新初值，允許計數(shù)。

(2)

設置HSC1工作模式為11。

(3)

將斷電電梯保持位置用存儲單元中的電梯現(xiàn)實位置值送入HSC1的初值存儲單元SMD48。

(4)

將30000送入HSC1的預置值存儲單元SMD52。

(5)

安排計數(shù)方向變化中斷，并編寫一段中斷程序重置SMB47為16#DC。

(6)

使能中斷程序并激活高速計數(shù)器HSC1。8.2.2基于高速計數(shù)器的轎廂位置

確定高速計數(shù)器HSC1經(jīng)以上初始化后，在光電編碼器的驅(qū)動下完成計數(shù)工作，當轎廂上升時加計數(shù)，當轎廂下降時減計數(shù)，高速計數(shù)器的當前值即是轎廂在井道中的準確位置。例如，樓層高度為5m，正常運行時計數(shù)范圍為0～20

000，HSC1初始化程序中設定預置值為30

000，這是因為在程序中并不打算利用當前值等于預置值事件，便設置了一個永遠不可能達到的數(shù)字。

轎廂位置的確定有多重用處。其一是實現(xiàn)門廳及轎廂內(nèi)樓層數(shù)字的指示；其二是用于運行定向；其三是用于確定平層制動的時刻。圖8-5為當前樓層指示信號獲取梯形圖。每層樓上下各安排20

mm轎廂當前位置指示切換區(qū)間，當轎廂到達該區(qū)間時，將轎廂當前位置數(shù)據(jù)送到層樓當前值存儲單元VB5保存，VB5中的數(shù)值即用來作為門廳及轎廂處樓層顯示數(shù)據(jù)。

為了電梯運行之初的調(diào)試及維修時修正機械原因產(chǎn)生的計數(shù)器定位誤差，可在程序中安排定位自學習程序，通過檢修運行獲得各層的準確數(shù)據(jù)。圖8-5樓層指示信號的獲取8.2.3內(nèi)呼外喚及定向信號的獲取

轎廂內(nèi)停層信號及門廳上下呼喚信號均需保持并在滿足要求時消號。其主要差別是內(nèi)選各層的輔助繼電器及外呼各層上下行輔助繼電器除了要控制各自的指示燈外還需要做兩件事，一件事是選出呼梯樓層的最大值及最小值并分別送到上升通道及下降通道，另一件事是將所有呼梯信號狀態(tài)送到規(guī)定的存儲單元存儲。圖8-6為上升通道最大值數(shù)據(jù)獲得的梯形圖，圖中VB15為上升通道存儲器，另設有VB17為下降通道存儲器。圖8-6上升通道數(shù)據(jù)的獲取

電梯上行還是下行的確定是把上升通道、下降通道里的數(shù)據(jù)與轎廂當前值存儲器里的數(shù)據(jù)比較得出的。為了保證電梯先執(zhí)行上行后執(zhí)行下行的原則成立，程序初始化后首先比較上升通道里的數(shù)據(jù)與轎廂位置的當前值，如果前者大于后者，則將上行輔助繼電器M21.1置1。如果在上升途中有更高樓層的呼梯信號，上升通道內(nèi)的數(shù)值將變大，以保證電梯上升到有呼梯的“最高層”。到達有呼梯的“最高層”后，允許將下降通道里的數(shù)據(jù)與轎廂位置的當前值進行比較，如果前者小于后者，則將M21.2置1，確定下行。在“最高層”時，沒有任何呼梯信號，這時可將位置通道的數(shù)據(jù)傳給下降通道，形成比較值相等的局面，以維持電梯的懸停狀態(tài)，并等待呼梯信號的到來。電梯下降過程的情況與此類似。另外，電梯上升到達第五層時，M21.2自動置1，到達第一層時，M21.1自動置1。上升和下降還可以通過裝在轎廂中的上行下行選擇按鈕強制變更。

定向信號確定后，關好轎廂門，電梯則啟動運行。本電梯采用變頻調(diào)速，運行速度可以通過變頻器多段轉速設置端設定，制動、反向過程不再敘述。8.2.4表功能指令

表功能指令如表8-4所示。

1．填表指令

填表(Add

To

Table，ATT)指令向表(TBL)中增加一個字(DATA)。表內(nèi)的第一個數(shù)是表的最大長度(TL)，第二個數(shù)是表內(nèi)實際的項數(shù)(EC)。新數(shù)據(jù)被放入表內(nèi)上一次填入的數(shù)的后面。每向表內(nèi)填入一個新的數(shù)據(jù)，EC自動加1。除了TL和EC外，表最多可以裝入100個數(shù)據(jù)。TBL為WORD型，DATA為INT型。

使ENO=0的錯誤條件：SM1.4(表溢出)，SM4.3(運行時間)，0006(間接地址)，0091(操作數(shù)超限)。該指令影響SM1.4，填入表的數(shù)據(jù)過多時，SM1.4將被置1。

2.

查表指令

查表(Table

Find，F(xiàn)ND)指令從指針I(yè)NDX所指的地址開始查表TBL，搜索與數(shù)據(jù)PTN的關系滿足CMD定義的條件的數(shù)據(jù)。命令參數(shù)CMD=1～4，分別代表“=”、“<>”、“<”和“>”。如果發(fā)現(xiàn)了一個符合條件的數(shù)據(jù)，則INDX指向該數(shù)據(jù)。要查找下一個符合條件的數(shù)據(jù)，再次啟動查表指令之前，應先將INDX加1。如果沒有找到，則INDX的數(shù)值等于EC。一個表最多有100個填表數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的編號為0～99。

TBL和INDX為WORD型，PTN為INT型，CMD為字節(jié)型。

使ENO=0的錯誤條件：SM4.3(運行時間)，0006(間接地址)，0091(操作數(shù)超出范圍)。

用FND指令查找ATT、LIFO和FIFO指令生成的表時，實際填表數(shù)(EC)和輸入的數(shù)據(jù)相對應，查表指令并不需要ATT、LIFO和FIFO指令中的最大填表數(shù)TL，因此，查表指令的TBL操作數(shù)應比ATT、LIFO或FIFO指令的TBL操作數(shù)高兩個字節(jié)。

【例8-1】圖8-7中的I2.1接通時，從EC地址為VW202的表中查找等于(CMD=1)

16#3130的數(shù)。為了從頭開始查找，AC1的初值為0。查表指令執(zhí)行后，AC1=2，找到了滿足條件的數(shù)據(jù)2。查表中剩余的數(shù)據(jù)之前，AC1(INDX)應加1。第二次執(zhí)行后AC1=4，找到了滿足條件的數(shù)據(jù)4，將AC1再次加1。第三次執(zhí)行后，AC1等于表中填入的項數(shù)6(EC)，表示表已查完，沒有找到符合條件的數(shù)據(jù)。再次查表之前，應將INDX清0。圖8-7查表指令操作舉例

3.

先入先出指令

先入先出(First

In

First

Out，F(xiàn)IFO)指令從表(TBL)中移走最先放進的第一個數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)0)，并將它送入DATA指定的地址，表中剩下的各項依次向上移動一個位置。每次執(zhí)行此指令時，表中的項數(shù)EC減1。TABLE為INT型，DATA為WORD型。

使ENO=0的錯誤條件：SM1.5(空表)，SM4.3(運行時間)，0006(間接地址)，0091(操作數(shù)超出范圍)。如果試圖從空表中移走數(shù)據(jù)，則特殊存儲器位SM1.5將被置為1。

4.

后入先出指令

后入先出(Last

In

First

Out，LIFO)指令從表(TBL)中移走最后放進的數(shù)據(jù)，并將它送入DATA指定的位置，剩下的各項依次向上移動一個位置。每次執(zhí)行此指令時，表中的項數(shù)EC減1。TABLE為INT型，DATA為WORD型。

該指令使ENO=0的錯誤條件和受影響的特殊存儲器位同F(xiàn)IFO指令。8.2.5停層信號的獲取

在運行方向確定的前提下，電梯的停層信號由查表指令確定。為了使用該指令，可在存儲單元中設置內(nèi)呼(停車)信號表、外上呼信號表及外下呼信號表，如圖8-8所示。從圖中可以看到，為各個樓層安排的呼喚信號的數(shù)據(jù)號碼與樓層號正好是相同的。當某層有對應的呼喚信號時，即將樓層數(shù)存入該單元，這樣表中的樓號數(shù)據(jù)也是唯一的(沒有呼喚時相關表格內(nèi)填寫0)。圖8-8內(nèi)外召喚通道安排

確定前方停層站的程序如圖8-9所示。停層判斷在每次電機啟動后進行，每次只查詢本方向前一站是否停層。程序中先將轎廂當前層數(shù)加1(下降時減速1)，然后將加過1后的層數(shù)與內(nèi)呼表及外喚表中的數(shù)據(jù)進行比較，查找表中是否有與前方層站數(shù)相同的數(shù)字。如果有，就發(fā)出停層信號；如果沒有，則前方站不停，當轎廂越過不停的站時，隨著轎位置當前值的變化，下一輪的查詢工作又開始進行。查表順序為先查內(nèi)停層命令表，查不到再查同向的外召喚表。圖8-9停車信號的產(chǎn)生8.2.6采用模糊控制原理的平層控制

在發(fā)出了停層信號且轎廂運行到達平層開始位置時，電梯開始平層過程。采用變頻器供電時，制動主要針對變頻器的各端子操作，先斷開變頻器的運行控制端，變頻器依事先設定的停車曲線控制輸出頻率的變化，并在到達下閘位置時，斷開電磁抱閘的電源，電機強行制動。

采用高速計數(shù)器定位電梯平層控制的一個明顯優(yōu)點是平層開始位置可以根據(jù)電梯的實際載重計算得出。如電梯平層前速度是常值，電梯乘坐的人越多，則電梯總的運行慣量就越大，制動越困難，為了準確平層則需要將平層開始的位置提前。這在使用固定位置傳感器的電梯中是無法做到的。

為了得到較高的平層精度，平層控制采用模糊控制實現(xiàn)。電梯中一般都裝有載荷傳感器，最一般的功能是超荷報警?，F(xiàn)采用載荷傳感器將實際乘客重量分為輕(S)、偏輕(MS)、中等(M)、偏重(MB)及重(B)等5擋，并安排5擋平層距離，如表8-5所示。平層距離欄中字母分別代表距離小、較小、中等、較大及大等5擋。

為了得到準確的平層距離數(shù)據(jù)，還設計了平層距離調(diào)整表，如表8-6所示。表中e為平層誤差，參考有關標準，定義為±15

mm，共分為負大(NB)、負偏大(NMB)、負中(NM)、負偏小(NMS)、負小(NS)、零(ZE)、正小(PS)、正偏小(PMS)、正中(PM)、正偏大(PMB)、正大(PB)等11擋。表中m為上面介紹過的5擋重量，表的中部為平層距離調(diào)整系數(shù)。

電梯運行時，先執(zhí)行表8-5，得到一個平層距離并以此平層得到平層誤差，再執(zhí)行表8-6得到一個調(diào)節(jié)量，并依據(jù)調(diào)節(jié)量對表8-5中得到的平層距離進行修正。此過程反復進行，直到得到的平層誤差為NS、ZE或PS為止，這時所得到的修正過的表8-5就是合適的平層距離。具體編程時，可對表8-6作出處理，并對每個格子用縱橫坐標編號，就可以用前邊所提到的查表指令實現(xiàn)模糊運算。

平層控制在確定在某層停車后執(zhí)行，先調(diào)用該層的理想平層?？繑?shù)據(jù)，再結合模糊控制計算得出平層開始時轎廂的位置數(shù)據(jù)，并以此數(shù)據(jù)開始平層動作。

采用高速計數(shù)器作為轎廂的定位設備在樓層較少時并沒有明顯的優(yōu)點，但在高層建筑中的優(yōu)勢是不言而喻的。本例的電梯位置計量采用絕對值計數(shù)方式，另還有相對值計數(shù)編程方式，對層高相等的高層建筑電梯比較適用。8.3相關知識：中斷與高速處理指令8.3.1中斷程序與中斷指令

1．中斷程序

中斷程序不是由程序調(diào)用，而是在中斷事件發(fā)生時由操作系統(tǒng)調(diào)用。因為不能預知系統(tǒng)何時調(diào)用中斷程序，故它不能改寫其他程序使用的存儲器，因此應在中斷程序中使用局部變量。在中斷程序中可以調(diào)用一級子程序，累加器和邏輯堆棧在中斷程序和被調(diào)用的子程序中是公用的。

可采用下列方法創(chuàng)建中斷程序：在“編輯”菜單中選擇“插入”→“中斷”，在程序編輯器視窗中單擊鼠標右鍵，從彈出菜單中選擇“插入”→“中斷”；用鼠標右鍵單擊指令樹上的“程序塊”圖標，并從彈出菜單中選擇“插入”→“中斷”。創(chuàng)建成功后程序編輯器將顯示新的中斷程序，程序編輯器底部出現(xiàn)標有新的中斷程序的標簽，可以對新的中斷程序編程。

中斷處理提供對特殊內(nèi)部事件或外部事件的快速響應。應優(yōu)化中斷程序，執(zhí)行完某項特定任務后立即返回主程序。應使中斷程序盡量短小，以減少中斷程序的執(zhí)行時間，減少對其他處理的延遲，否則可能引起主程序控制的設備操作異常。設計中斷程序時應遵循“越短越好”的原則。

2．中斷指令

各種中斷指令如表8-7所示。

1)全局性的中斷允許指令與中斷禁止指令

中斷允許指令ENI(Enable

Interrupt)全局性地允許處理所有被連接的中斷事件。

禁止中斷指令DISI(Disable

Interrupt)全局性地禁止處理所有中斷事件，允許中斷排隊等候，但是不允許執(zhí)行中斷程序，直到用全局中斷允許指令ENI重新允許中斷。

進入RUN模式時自動禁止中斷。在RUN模式執(zhí)行全局中斷允許指令后，各中斷事件發(fā)生時是否會執(zhí)行中斷程序，取決于是否執(zhí)行了該中斷事件的中斷連接指令。

使ENO=0的錯誤條件：SM4.3(運行時間)，0004(在中斷程序中執(zhí)行ENI、DISI、HDEF指令)。

中斷程序有條件返回指令CRETI(Conditional

RETurn

from

Interrupt)在控制它的邏輯條件滿足時從中斷程序返回。編程軟件自動地為各中斷程序添加無條件返回指令。

2)中斷連接指令與中斷分離指令

中斷連接指令ATCH(Attach

Interrupt)用來建立中斷事件(EVENT)和處理此事件的中斷程序(INT)之間的聯(lián)系。中斷事件由中斷事件號指定(見表8-8)，中斷程序由中斷程序號指定。為某個中斷事件指定中斷程序后，該中斷事件被自動地允許。

使ATCH指令的ENO=0的錯誤條件：SM4.3(運行時間)，0002(HSC輸入賦值沖突)。

中斷分離指令DTCH(Detach

Interrupt)用來斷開中斷事件(EVENT)與中斷程序(INT)之間的聯(lián)系，從而禁止單個中斷事件。

在啟動中斷程序之前，應在中斷事件和該事件發(fā)生時希望執(zhí)行的中斷程序之間，用ATCH指令建立聯(lián)系，使用ATCH指令后，該中斷程序在事件發(fā)生時被自動啟動。

多個中斷事件可以調(diào)用同一個中斷程序，但一個中斷事件不能調(diào)用多個中斷程序。中斷被允許且中斷事件發(fā)生時，將執(zhí)行為該事件指定的最后一個中斷程序。

在中斷程序中不能使用DISI、ENI、HDEF、LSCR和END指令。

3．中斷優(yōu)先級與中斷隊列溢出

中斷按以下固定的優(yōu)先級順序執(zhí)行：通信(最高優(yōu)先級)、I/O中斷、定時中斷(最低優(yōu)先級)。在上述3個優(yōu)先級范圍內(nèi)，CPU按照先來先服務的原則處理中斷，任何時刻只能執(zhí)行一個用戶中斷程序。一旦一個中斷程序開始執(zhí)行，它要一直執(zhí)行到完成，即使另一程序的優(yōu)先級較高，也不能中斷正在執(zhí)行的中斷程序。正在處理其他中斷時發(fā)生的中斷事件要排隊等待處理。3個中斷隊列及其能保存的最大中斷個數(shù)如表8-9所示。

如果發(fā)生中斷過于頻繁，使中斷產(chǎn)生的速率比可處理的速率快，或中斷被DISI指令禁止，則中斷隊列溢出狀態(tài)位被置l。只應在中斷程序中使用這些位，因為當隊列變空或返回主程序時這些位被復位。

1)通信口中斷

可編程序控制器的串行通信口可由用戶程序控制，通信口的這種操作模式稱為自由端口模式。在該模式下，接收信息完成、發(fā)送信息完成和接收一個字符均可產(chǎn)生中斷事件，利用接收和發(fā)送中斷可簡化程序?qū)νㄐ诺目刂啤?/p>

2)?I/O中斷

I/O中斷包括上升沿中斷、下降沿中斷、高速計數(shù)器(HSC)中斷和脈沖列輸出(PTO)中斷。CPU可用輸入點I0.0～I0.3的上升沿或下降沿產(chǎn)生中斷。高速計數(shù)器中斷允許響應HSC的計數(shù)當前值等于設定值、計數(shù)方向改變(相應于軸轉動的方向改變)和計數(shù)器外部復位等中斷事件。高速計數(shù)器可實時響應高速事件，而可編程序控制器的掃描工作方式不能快速響應這些高速事件。完成指定脈沖數(shù)輸出時也可以產(chǎn)生中斷，脈沖列輸出可用于步進電機等。

【例8-2】在I0.0的上升沿通過中斷使Q0.0立即置位，在I0.1的下降沿通過中斷使Q0.0立即復位。

//主程序OB1

LD SM0.1

ATCH INT_0，0 //I0.0上升沿時執(zhí)行0號中斷程序

ATCH INT_1，3 //I0.1下降沿時執(zhí)行1號中斷程序

ENI// //允許全局中斷

//中斷程序0(INT_0)

LD SM0.0

SI Q0.0，1 //使Q0.0立即置位

//中斷程序1(INT_1)

LD SM0.0

RI Q0.0，1 //使Q0.0立即復位

3)定時中斷

可用定時中斷來執(zhí)行一個周期性的操作，以1ms為增量，周期的時間可取1～255

ms。定時中斷0和中斷1的時間間隔分別寫入特殊存儲器字節(jié)SMB34和SMB35。每當定時器的定時時間到時，執(zhí)行相應的定時中斷程序，例如可以用定時中斷來采集模擬量和執(zhí)行PID程序(如9.5.4節(jié))。如果定時中斷事件已被連接到一個定時中斷程序，為了改變定時中斷的時間間隔，首先必須修改SMB34或SMB35的值，然后重新把中斷程序連接到定時中斷事件上。重新連接時，定時中斷功能清除前一次連接的定時值，并用新的定時值重新開始定時。

定時中斷一旦被允許，中斷就會周期性地不斷產(chǎn)生，每當定時時間到時，就會執(zhí)行被連接的中斷程序。如果退出RUN狀態(tài)或定時中斷被分離，則定時中斷被禁止。如果執(zhí)行了全局中斷禁止指令，則定時中斷事件仍會連續(xù)出現(xiàn)，每個定時中斷事件都會進入中斷隊列，直到中斷隊列滿。

定時器T32/T96中斷允許及時地響應一個給定的時間間隔，這些中斷只支持1ms分辨率的通電延時定時器(TON)和斷電延時定時器(TOF)即T32和T96。一旦中斷允許，當定時器的當前值等于設定值時，在CPU的1ms定時刷新中，將執(zhí)行被連接的中斷程序。

【例8-3】定時中斷的定時時間最長為255ms，用定時中斷1實現(xiàn)周期為2s的高精度定時。

為了實現(xiàn)周期為2s的高精度周期性操作的定時，可以將定時中斷的定時時間間隔設為250ms，在定時中斷1的中斷程序中，將VB0加1，然后用比較指令判斷VB0是否等于8。若相等(中斷了8次，對應的時間間隔為2s)，在中斷程序中執(zhí)行每2s一次的操作，例如使QB0加1。語句表程序如下： //主程序OB1

LD SM0.1

MOVB 0，VB0 //將中斷次數(shù)計數(shù)器清零

MOVB 250，SMB34 //設定時中斷0的中斷時間間隔為250ms

ATCH INT_0，10 //指定產(chǎn)生定時中斷0時執(zhí)行0號中斷程序

ENI //允許全局中斷

//中斷程序0(INT_0)，每隔250ms執(zhí)行一次

LD SM0.0

INCB VB10 //中斷次數(shù)計數(shù)器加1

LDB= 8，VB10 //如果中斷了8次(2s)

MOVB 0，VB10 //將中斷次數(shù)計數(shù)器清零

INCB QBO //每2s將QB0加18.3.2高速處理指令

1．高速計數(shù)器與高速脈沖輸出指令

可編程序控制器的普通計數(shù)器的計數(shù)過程與掃描工作方式有關，CPU通過每一掃描周讀取一次被測信號的方法來捕捉被測信號的上升沿，被測信號的頻率較高時，會丟失計數(shù)脈沖，因此普通計數(shù)器的工作頻率很低，一般僅有幾十赫茲。高速計數(shù)器可以對普通計數(shù)器無能為力的事件進行計數(shù)，CPU221和CPU222有4個高速計數(shù)器，其余的CPU有6個高速計數(shù)器，最高計數(shù)頻率為30

kHz，可設置多達12種不同的操作模式。

一般來說，高速計數(shù)器與鼓形定時器配套使用，該設備有一個安裝了增量式編碼器的軸，它以恒定的轉速旋轉。編碼器每圈發(fā)出一定數(shù)量的計數(shù)時鐘脈沖和一個復位脈沖，作為高速計數(shù)器的輸入。高速計數(shù)器有一組預置值，開始運行時裝入第一個預置值，當前計數(shù)值小于當前預置值時，設置的輸出有效。當前計數(shù)值等于預置值或有外部復位信號時，產(chǎn)生中斷。發(fā)生當前計數(shù)值等于預置值的中斷時，裝載入新的預置值，并設置下一階段的輸出。有復位中斷事件發(fā)生時，設置第一個預置值和第一個輸出狀態(tài)，循環(huán)又重新開始。

因為中斷事件產(chǎn)生的速率遠遠低于高速計數(shù)器計數(shù)脈沖的速率，所以用高速計數(shù)器可實現(xiàn)高速運動的精確控制，并且與可編程序控制器的掃描周期的關系不大。

1)高速計數(shù)器的狀態(tài)字節(jié)

每個高速計數(shù)器都有一個狀態(tài)字節(jié)，給出了當前計數(shù)方向和當前值是否大于或等于預置值(見表8-10)。只有在執(zhí)行高速計數(shù)器的中斷程序時，狀態(tài)位才有效。監(jiān)視高速計數(shù)器狀態(tài)的目的是響應正在進行的操作所引發(fā)的事件產(chǎn)生的中斷。

2)高速計數(shù)器的控制字節(jié)

只有定義了高速計數(shù)器和它的計數(shù)模式，才能對高速計數(shù)器的動態(tài)參數(shù)進行編程。各高速計數(shù)器均有一個控制字節(jié)，各位的意義如表8-11所示。執(zhí)行HSC指令時，CPU檢查控制字節(jié)和有關的當前值與預置值。

執(zhí)行HDEF指令之前必須將這些控制位設置成需要的狀態(tài)，否則計數(shù)器將采用所選計數(shù)器模式的默認設置。默認設置為：復位輸入和啟動輸入高電平有效，正交計數(shù)速率為輸入時鐘頻率的4倍。執(zhí)行HDEF指令后，就不能再改變計數(shù)器設置，除非CPU進入停止模式。

3)預置值和當前值的設置

各高速計數(shù)器均有一個32位的預置值和一個32位的當前值，預置值和當前值均為有符號雙字整數(shù)。為了向高速計數(shù)器寫入新的預置值和當前值，必須先設置控制字節(jié)，令其第5位和第6位為1，允許更新預置值和當前值，并將預置值和當前值存入表8-12所示的特殊存儲中，然后執(zhí)行HSC指令，從而將新的值送給高速計數(shù)器。

高速計數(shù)器的當前值可以用HCx(HC為高速計數(shù)器的當前值，x=0～5)的格式讀出。因此，讀操作可直接訪問當前值，但寫操作只能用上述的HSC指令來實現(xiàn)。

2．高速脈沖輸出

脈沖輸出指令(PLS)檢查為脈沖輸出(Q0.0或Q0.1)設置的特殊存儲器位(SM)，然后啟動由特殊存儲器位定義的脈沖操作(見圖8-10)。脈沖由Q0.0和Q0.1輸出，指令的操作數(shù)Q=0或1。

每個CPU有兩個PTO/PWM(脈沖列/脈沖寬度調(diào)制器)發(fā)生器，分別通過數(shù)字量輸出點Q0.0或Q0.1輸出高速脈沖列和脈沖寬度可調(diào)的波形。圖8-10脈沖輸出指令

PTO/PWM發(fā)生器與輸出映像寄存器共同使用Q0.0及Q0.1。當Q0.0或Q0.1被設置為PTO或PWM功能時，PTO/PWM發(fā)生器控制輸出，在輸出點禁止使用數(shù)字輸出功能，此時輸出波形不受映像寄存器的狀態(tài)、輸出強制或立即輸出指令的影響。不使用PTO/PWM發(fā)生器時，Q0.0與Q0.1作為普通的數(shù)字輸出使用。建議在啟動PTO或PWM操作之前，用R指令將Q0.0或Q0.1的映像寄存器置為0。

脈沖列(PTO)功能提供周期與脈沖數(shù)目可由用戶控制的方波(50%占空比)輸出，脈沖寬度與脈沖周期之比稱為占空比。脈沖寬度調(diào)制(PWM，簡稱脈寬調(diào)制)功能提供連續(xù)的、周期與脈沖寬度可由用戶控制的輸出。

每個PTO/PWM生成器有一個8位的控制字節(jié)，一個16位無符號的周期值或脈沖寬度值，以及一個無符號32位脈沖計數(shù)值。這些值全部存儲在指定的特殊存儲器(SM)區(qū)，它們被設置好后，通過執(zhí)行脈沖輸出指令(PLS)來啟動操作。PLS指令使S7-200讀取SM位，并對PTO/PWM發(fā)生器進行編程。

通過修改SM區(qū)(包括控制字節(jié))，然后再執(zhí)行PLS指令，可改變PTO或PWM輸出波形的特性。將控制字節(jié)(SM67.7或SM77.7)的PTO/PWM允許位置為0，然后執(zhí)行PLS指令，則在任意時刻均可禁止PTO或PWM波形輸出。

所有控制字節(jié)、周期、脈沖寬度和脈沖數(shù)的默認值均為0。PTO/PWM的輸出負載至少應為額定負載的10%，才能提供陡直的上升沿或下降沿。

3．PWM操作

PWM功能提供可變占空比的脈沖輸出，時間基準可為μs或ms，周期的變化范圍為50～65

535

μs或2～65

535

ms，脈沖寬度的變化范圍為0～65

535

μs或0～65

535

ms。

當指定的脈沖寬度值大于周期值時，占空比為100%，輸出連續(xù)接通。當脈沖寬度為0時，占空比為0%，輸出斷開。如果指定的周期小于兩個時間單位，則周期被設為默認值(兩個時間單位)?？捎靡韵聝煞N方法改變PWM波形的特性。

1)同步更新

如果不要求改變時間基準，即可以進行同步更新。同步更新時，波形特性的變化發(fā)生在兩個周期的交界處，可實現(xiàn)平滑過渡。

2)異步更新

PWM的典型操作是脈沖寬度變化但周期保持不變，因此不要求改變時間基準。如果需要改變PTO/PWM發(fā)生器的時間基準，則應使用異步更新。異步更新瞬時關閉PTO/PWM發(fā)生器，與PWM的輸出波形不同步，可能引起被控設備的抖動。因此建議選擇一個適用于所有周期時間的時間基準，使用同步PWM更新。

控制字節(jié)中的“PWM更新方式位”(SM67.4或SM77.4)用來指定更新類型，執(zhí)行PLS指令使改變生效。如果改變了時間基準，不管PWM更新方式位的狀態(tài)如何，都會產(chǎn)生一個異步更新。

4．PTO操作

PTO功能生成指定脈沖數(shù)目的方波(占空比為50%)脈沖列。周期的單位可選用μs或ms，周期的范圍為50～65

535

μs或2～65

535

ms。如果設定的周期為奇數(shù)，則不能保證占空比為50%。脈沖計數(shù)范圍為1～4

294

967

295。

如果周期小于兩個時間單位，則周期被默認為兩個時間單位。如果指定的脈沖數(shù)為0，則脈沖數(shù)默認為1。

狀態(tài)字節(jié)(SM66.7或SM76.7)中的PTO空閑位用來指示可編程脈沖列輸出結束?？梢栽诿}沖列結束時啟動中斷程序。如果使用多段操作，將在包絡表(Profile

Table)完成時調(diào)用中斷程序(請參看下面的多段流水線)。

PTO功能允許脈沖列排隊。當激活的脈沖列輸出完成時，立即開始新脈沖列的輸出，這樣可以保證輸出脈沖列的連續(xù)性。

有兩種流水線(Pipelining)方式：單段流水線和多段流水線。

1)單段流水線

在單段流水線中，需要為下一脈沖列更新SM。啟動了初始PTO段后，必須按照第二段波形的要求立即修改SM，并再次執(zhí)行PLS指令。流水線中每次只能存儲一段脈沖列的參數(shù)，第一段脈沖列發(fā)送完成后，接著輸出第二段脈沖列；重復上述過程，輸入新的脈沖列參數(shù)。除了下面的情況外，脈沖列之間可以平穩(wěn)地過渡：

(1)

改變了時間基準。

(2)

利用PLS指令捕捉到新的脈沖列設置之前，激活脈沖列已經(jīng)完成。當流水線已滿時，如果試圖裝入脈沖列參數(shù)，狀態(tài)寄存器中的PTO溢出位(SM66.6或SM76.6)被置1?？删幊炭刂破鬟M入RUN模式時，該位被初始化為0。如果檢測到溢出，則必須手工清除該位。

2)多段流水線

在多段流水線中，CPU從V存儲器的包絡表中自動讀取各脈沖列段的特性。該模式下僅使用特殊存儲器區(qū)的控制字節(jié)和狀態(tài)字節(jié)。選擇多段操作時必須在SMW168或SMW178中裝