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PLC4.2电梯控制构成
    由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号。    为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采用LED和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示(开关上带有指示灯)。    为了提高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求PLC能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。为了电梯的运行，系统应设置可*的故障保护和相应的显示。采用PLC实现的电梯控制系统由以下几个主要部分构成。　　   
4.2.1PLC控制电路；PLC接收来自操纵盘和每层呼梯的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。   
4.2.2电流、速度双闭环电路；变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴联接的旋转编码器，产生a、b两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。   
4.2.3位移控制电路；电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求可*外，还要求运行平稳，乘坐舒适，停*准确。采用变频调速双环控制可基本满足要求，利用现有旋转编码器构成速度环的同时，通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，将其引入PLC的高速计数输入端口，通过累计脉冲数，经式（1）计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。电梯位移h=SI 式中I—累计脉冲数；S—脉冲当量；S=plD/ (pr)（1）l—减速比；D—牵引轮直径；P—旋转编码器每转对应的脉冲数；    r—PG卡分频比。   
4.2.4端站保护；当电梯定向上行时，上行方向继电器、快车辅助接触器、快车运行接触器、门锁继电器、上行接触器均得电吸合，抱闸打开，电梯上行。当轿厢碰到上强迫换速开关时，PLC内部锁存继电器得电吸合，定时器Tim10、Tim11开始定时，其定时的时间长短可视端站层距和梯速设定。上强迫换速开关动作后，电梯由快车运行转为慢车运行，正常情况下，上行平层时电梯应停车。如果轿厢未停而继续上行，当Tim10设定值减到零时，其常闭点断开，慢车接触器和上行接触器失电，电梯停止运行。在骄厢碰到上强迫换速开关后，由于某些原因电梯未能转为慢车运行，及快车运行接触器未能释放，当Tim11　设定值减到零时，其常闭点断开，快车运行接触器和上行接触器均失电，电梯停止运行。因此，不管是慢车运行还是快车运行，只要上强迫换速开关发出信号，不论端站其他保护开关是否动作，借助Tim10和Tim11均能使电梯停止运行，从而使电梯端站保护加。    　　　　 PLC
当电梯需要下行，只要有了选梯指令，下行方向继电器得电其常开点闭合，锁存继电器被复位，Tim10和Tim11均失电，其常闭点闭合为电梯正常下行做好了准备。下端站的保护原理与上端站保护类似不再重复。   
4.2.5楼层计数；楼层计数采用相对计数方式。运行前通过自学习方式，测出相应楼层高度脉冲数，对应17层电梯分别存入16个内存单元DM06～DM21。楼层计数器（CNT46）为一双向计数器，当到达各层的楼层计数点时，根据运行方向进行加1或减1计数。    运行中，高速计数器累计值实时与楼层计数点对应的脉冲数进行比较，相等时发出楼层计数信号，上行加1，下行减1。为防止计数器在计数脉冲高电平期间重复计数，采用楼层计数信号上沿触发楼层计数器。　   
4.2.6快速换速；当高速计数器值与快速换速点对应的脉冲数相等时，若电梯处于快速运行且本层有选层信号，发快速换速信号。若电梯中速运行或虽快速运行但本层无选层信号，则不发换速信号。   
4.2.7门区信号；当高速计数器CNT47数值在门区所对应脉冲数范围内时，发门区信号。　   
4.2.8脉冲信号故障检测；脉冲信号的准确采集和传输在系统中显得尤为重要，为旋转编码器和脉冲传输电路故障，设计了有无脉冲信号和错漏脉冲检测电路，通过实时检测确保系统正常运行。为脉冲计数累计误差，在基站设置复位开关，接入PLC高速计数器CNT47的复位端。 
   
5.软件设计特点
 
5.1采用级队列
    根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个级队列，即上行级队列、上行次级队列、下行级队列、下行次级队列。其中，上行级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列。上行次级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。控制系统在电梯运行中实时排列的四个级陈列，为实现随机逻辑控制提供了基础。   
5.2采用先出队列
    根据电梯的运行方向，将同向的级队列中的非零单元(有呼叫时此单元为七零单元，无呼叫时则此单元为零)送入寄存器队列(先出队列FIFO)，利用先出读出指令SFRDP指令，将FIFO个单元中的数据送入比较寄存器。   
5.3采用随机逻辑控制
    当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼叫信号(上行呼叫标志寄存器、下行呼叫标志寄存器、有呼叫请求时，相应寄存器为l，否则为0)，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车：如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。 
5.4采用软件显示
    系统利用行程判断楼层，并转化成BCD码输出，通过硬件接口电路以LED显示。   
5.5对变频器的控制
    PLC根据随机逻辑控制的要求，可向变频器发出正向运行、反向运行、减速以及制动信号，再由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制电机。同时，当系统出现故障时，PLC向变频器发出信号。
   
6.结束语

    采用MIC340电梯变频器构成的电梯控制系统，可实现电梯控制的智能化，但由于候梯和电梯轿内的人到达各层的人数是智能电梯无法确定的，即使采用AITP人工智能系统，传输的交通客流信息也是模糊的，为解决电梯这一垂直交通控制系统的两大不可知因素，需要我们在今后的工作中去不断的研究和探索。

 0 引言

    基于PC的控制系统是上继PLC和DCS之后推出的工业控制系统。目前在工业控制领域，基于PC的控制系统得到日益广泛的应用。同时由于计算机软、硬件技术的发展以及工控领域编程标准——IEC 61131-3的和推广应用，在工业PC上以软件技术实现PLC的功能，即软PLC技术，成为一项新兴的技术。

1 基于PC的软PLC控制系统的发展现状

1．1  IEC 61131-3编程标准[1]
    IEC 61131标准的制订是软PLC技术发展的一个重要基础。为了规范工业控制领域的编程语言，20世纪90年代初，IEC（电工）颁布了IEC 61131标准。该标准共分八个部分，依次包括：基本概念、硬件装置和测试、编程语言标准、用户指南、通信服务规范、现场总线通信（未公布）、模糊控制语言和编程实施方针。其中IEC 61131-3是PLC编程语言标准，它详细地说明了句法、语义和5种编程语言：指令表（Instruction），结构化文本（Structured Text），顺序功能图（Sequential Function Diagram），梯形图（Ladder Diagram），功能块图（Function Block Diagram）。在这五种编程语言中，指令表和结构化文本是文本语言，易于实现一些复杂的算法；顺序功能图、梯形图和功能块图是图形语言，它们则擅长处理逻辑控制。同时该标准还允许在同一项目中，使用多种语言进行混合编程，而且支持POU（程序组织单元）的重复使用，为不同知识背景的编程人员了方便。
1．2  基于PC的软PLC控制系统的发展现状[4]
    目前，国外许多工业控制系统开发商正在发展基于PC的控制系统，推出了符合IEC 61131-3标准的产品。在上常见的控制产品有：法国CJ International公司的ISaGRAF，德国KW公司的MULTIPROG，BECKHOFF公司的TWinCAT以及SOFTPLC公司的SoftPLC等。作为典型的基于PC的控制系统，西门子公司的Wi在国内得到了广泛的应用。
1．3  基于PC的软PLC控制系统的优点
    软PLC基于PC机，建立在PC机的软、硬件平台之上，因此具有PC机的优点和PLC的特性。
    具有良好的开放性。支持bbbbbbs、Linux等操作系统，通过OPC或DDE等通信方式易于与三方的产品集成运行。其硬件结构不再封闭，用户可以选择不同的I/O模块来满足自己的要求。
    具有广泛的兼容性。软PLC的技术是基于IEC 61131-3标准的，用户在掌握了标准语言后，开发比较容易。由于该标准继承了传统PLC的编程方式，因此不同知识背景的工程人员容易接受和使用。
    可以节省投资。与传统的PLC解决方案相比，基于PC的软PLC由于其良好的开放性和兼容性，可以大大减少设备投资和系统的集成费用。
    性价比日益提高。PC处理器的速度日益提高，充分利用CPU的强速度容易实现数据处理、多回路调节和多任务。 PLC资料网
    基于以上原因，许多学者就软PLC控制系统的实现方案作了相应的探讨，在此，笔者设计了一种基于工业PC的软PLC控制系统。

2基于工业PC的软PLC控制系统的实现

2．1  系统的硬件结构搭建
    该软PLC控制系统的硬件平台选用的是凌华PACK-610工业计算机，I/O板卡分别选用的是研华公司的PCI-1710，PCL-720和中泰公司的PC6311。在工业PC中可以驱动多块板卡，根据被控对象而定。

2．2  软PLC系统的软件实现
    该软PLC系统由编程系统和运行系统构成。编程系统用来完成PLC应用程序的开发，运行系统负责对整个系统的管理和对应用程序的执行。由于编程系统和运行系统运行于同一台工控机，所以两者之间的通信采用了动态连接库（DLL）函数的方法实现数据交换。系统整体框图如图2。
    （1）编程系统
    按照IEC 61131-3的标准，编程系统中提供了对整个工程的管理、资源配置和POU（程序组织单元）的编辑调试功能。POU包括程序、功能块和函数，其中程序可以调用程序、功能块和函数；功能块可以调用功能块和函数；函数可以互相调用。
    工程管理功能提供了整个工程所需文件的管理，在这个工程中可以同时用五种语言编程来实现控制功能。POU编辑功能包含两个窗口：一个是变量定义窗口，在此用户可以声明POU所需的元素，这些变量包含局部变量、外部变量，而且用户还可以声明相应的功能块和函数的名称。另外一个窗口则是程序的编辑窗口，用户在此可以编辑图形语言的程序和文本语言的程序。此外，在编程系统中还可以嵌入复杂的控制算法，如智能PID算法等。
    调试工具栏包含编译和调试功能：编译功能是将用户创建的图形或者文本程序编译成运行系统可以执行的目标代码，同时也提供了语法语义的检查功能。就调试功能而言，用户可以下载程序，而且可以在线和调试。
    （2）运行系统
    运行系统的主要功能有三个：与编程系统的通信、目标代码的执行和各种I/O硬件的驱动。
为了便于软件的日后维护和升级，将运行系统和编程系统分开，以便于移植到不同的硬件平台。两者的通信依靠动态连接库提供的函数，以下是动态连接库提供的函数：
PlcNetInitialize（）；  // 通信初始化
PlcNetShutDown（）； // 关闭通信
PlcNetSendData（）；// 接收数据
PlcNetRecData（）；// 发送数据
PlcNetGetRxStatus（）；// 得到通信就绪信号
    在运行系统的工程中加入动态连接库的导入库文件IPCDrv.lib，这样就可以在运行系统中调用这些库函数了。当程序运行时，即可启动编程系统和运行系统的数据交换。
    软PLC运行系统虚拟机是运行系统的，也是整个软PLC系统的。它一方面负责处理操作系统的服务请求，另一方面对应用程序进行管理和执行。程序执行时，为应用程序分配内存，将程序加载到分配好的内存里，然后在虚拟机中解释并执行编程系统下载的目标代码。该运行系统虚拟机支持IEC 61131-3标准规定的100余种函数、功能块和操作符。使用虚拟机技术，可以方便地将运行系统移植到不同的硬件平台。
    运行系统的I/O驱动模块直接驱动具体的硬件。为了完成与I/O模块的数据交换，运行系统在内存中开辟了一个段表，称为I/O映象区域。这个I/O映象区域在编程系统和运行系统之间起一个桥梁的作用，其作用是将编程系统定义的某一个地址的物理变量直接映射到段表的某一个地址，并根据这个地址的偏移量来操作具体的硬件。
    这个段表分成四段，依次为：段头（header），输入区（bbbbb），输出区（output）和标志区（maker）。段表的段头占用6个字节（byte），从0到5，定义了整个段的长度，输入和输出各占用的字节数等。输入区从6开始，也就是输入区的偏移量（offset）是6，如果将输入的变量值放在输入区的1个字节（byte），则该变量的地址是7。如果输入区的长度占有2个字节数，则输出区的偏移量是8，这样输出变量的应该加上偏移量8。标志区（maker）则用来存放中间变量。


I/O驱动模块中提供了四个函数，依次为：
LzsEnvInitialize (void)；// 初始化过程
LzsEnvShutDown (void)；// 关闭过程
LzsEnvWriteProcImg ()；// 写过程映象
LzsEnvReadProcImg ()；// 读过程映象
按照上面的原理，以研华板卡PCI-1710为例，为了读写编程系统中定义的三个变量（地址分别为%IX0.5、%IX1.6、%QX0.7）其主要代码如下： PLC
LzsEnvReadProcImg()
{
ptDioReadBit.port = 0;          //读输入区的零个字节
ptDioReadBit.bit = 6;          //读输入区零个字节的六位，编程系统中的地址为%IX0.5
ptDioReadBit.state = &usState;  // 返回值   
dwErrCde = DRV_DioReadBit(lDriverHandle, (LPT_DioReadBit)&ptDioReadBit);
*((LZSBYTE*)pProcImgSeg_p+0) = usState;
}
    写过程映象，也按照上面的方法。整个系统在Visual C++6.0环境下开发，目前，已对多个试验对象实现成功控制。

3 应用实例

    按照以上的系统构建方案，控制对象既有开关量又有模拟量，分别为五层电梯模型和三容液位水槽。
    （1）对于电梯模型的控制而言，主要涉及到开关量信号，故采用梯形图编程语言。以研华公司的PCL-720板卡为I/O硬件，PCL-785B继电器板卡将信号放大，已对五层电梯模型实现控制。部分梯形图程序如图4。
    （2）三容液位水槽是一个强耦合、变结构的复杂被控对象，在此采用了PID算法。由于结构化文本是一种类pascal语言，擅长一些复杂算法和模拟信号的控制，故采用结构化文本语言，以中泰公司的PC6311板卡作为I/O硬件，应用PID算法对三容液位水槽实现成功控制