自动生产线升降电梯控制的自动化设计开题报告
1文献综述（包括本课题的现状与发展趋势）
可编程控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC或PC，是采用微机技术制造的通用自动控制设备，它把计算机技术和自动化技术融为一体，是一种数字运算操作的电子系统，它能控制开关量、模拟量，具有可靠性高，抗干扰能力强，并具有完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算等功能。即PLC充分利用了微型计算机的原理和技术，既可以用来完成逻辑控制，也可以实现模拟控制；既可以用来控制工业现场的各种设备及自动生产线，也可以同计算机联网，构成集散控制系统，可以取代继电器为主的各种控制设备，已在很多领域取得了成功的应用。特别是在电梯控制中取代传统的继电器控制电路所形成的控制系统和线路远比继电器系统简单得多，用软件编程代替了大量而复杂的线路连接，使得更改控制功能非常容易，在电梯控制系统中发挥了重要作用，取得了良好的控制效果。
电梯PLC控制系统的组成结构如图1-1所示。
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图1-1 电梯PLC控制系统的组成结构
电梯PLC控制系统的核心为PLC主机。来自操纵箱、井道装置及安全装置的外部信号通过输入接口送入PLC内部进行逻辑运算与处理，再经过输出接口分别向指层灯、呼梯信号灯发出显示信号，向主回路和门机电路发出控制信号，从而实现电梯运行动态的控制。由于PLC内部的逻辑运算和处理功能取代了继电器控制系统里的中间继电器和时间继电器的逻辑运算功能，大大减少了系统中继电器的使用量，提高了系统的可靠性，降低了故障率，减少了控制柜的体积。
随着变频技术和PLC控制技术的发展，工厂中的自动化生产线也越来越多，由于一些行业的生产工艺的要求或是由于生产车间和场地的特殊情况，要求一些生产线需要配置相应的物件提升装置。以前在工厂中经常看见一些升降机械，这些升降机械很多由工频电机直接带动运行，电气控制部分一般都很简单，多数采用人工手动控制或采用继电器控制方式。这些升降机械存在一些明显的问题，如启动停止和运行不平稳，升降运动过程动作不可靠，自动化程度不高，故障率较高，设备能耗高，无法应急运行，存在安全隐患等等。基于这些问题使得这些升降机械很难在工厂生产中发挥高效率的作用，同时也使得国内这些生产的升降机械无法与进口的自动化生产线配套使用，也无法根据实际的生产需要转换和调整升降机械的动作方式和工作顺序。
应用西门子S7-200 PLC和西门子MM420变频器组成的升降电梯控制和驱动系统，可以完成对升降电梯自动运行的智能化控制和管理，并能根据生产线的实际生产需要和具体工艺要求自动调整升降方向和速度快慢，在变频器发生故障时自动将发生故障的电机切换到工频状态应急工作，并且系统设置触摸屏，向工作人员提示设备的状态和故障信息。整机系统应自动化程度高，应用范围广，可以在多个行业与各型生产线配套使用。
2主要研究内容、方法及预期目标
2.1主要研究内容
基于上述调查和文献、资料的阅读、理解，开发出实用的升降电梯控制和驱动系统是本次课题的主要任务，正是在这一背景下提出本次研究的课题为：自动生产线升降电梯控制的自动化设计（Configuration Simulation Design of PLC Control System for Elevators）。
2.2主要研究方法
根据自动升降电梯的工作原理和控制要求，确定自动升降电梯机械系统的组成、自动升降电梯的自动控制系统，并着重考虑其技术性能——可靠性、先进性与舒适性，拖动控制方式——调频调速，信号控制方式——继电器、PLC机与微电脑。
根据设备寿命周期理论、价值工程和限额设计及国家强制性标准要求，利用CAD软件建模，进行自动升降电梯自动控制系统设计。开发出实用的升降电梯控制和驱动系统。
利用方案优化方法（方案比选、价值工程等），进行自动升降电梯自动运行工艺流程的设计。
按照健康、安全、卫生的要求，进行自动升降电梯安全运行的设计。
2.3预期目标
应用西门子S7-200 PLC和西门子MM420变频器组成升降电梯控制和驱动系统，开发完成自动生产线升降电梯控制的自动化设计，实现对升降电梯自动运行的智能化控制和管理。
3课题进度计划
本课题的阶段性进度计划，如表3-1所示：
4已收集的资料
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[30] 中华人民共和国国家标准, GB/T 7025.3—1997.电梯主要参数及轿厢、井道、机房的型式与尺寸第3部分：Ⅴ类电梯中国机械工业标准，JG5009—1992.电梯操作装置、信号及附件
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[33] 中华人民共和国国家标准, GB7588—2003.电梯制造与安装安全规范
[34] 中华人民共和国国家标准, GB8903—1988.电梯用钢丝绳
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[37] 全国械标准化技术委员会，中国标准出版社编.中国机械工业标准汇编.北京：中国标准出版社，70
自动生产线升降电梯控制的自动化设计
自动生产线升降电梯控制的自动化设计Configuration Simulation Design of PLC Control System for Elevators
摘 要
应用西门子S7-200 PLC和西门子MM420变频器组成的升降电梯控制和驱动系统，可以完成对升降电梯自动运行的智能化控制和管理，可以根据生产线的实际生产需要和具体工艺要求自动调整升降方向和速度快慢。也可以在变频器发生故障时自动将发生故障的电机切换到工频状态应急工作，系统设有西门子TP170A触摸屏，可以向工作人员提示设备的状态和故障信息。整个系统自动化程度高，可以在多个行业与各型生产线配套使用。Abstract: The control system of the four-layer elevator is compiled with S7-200 PLC .The Program on the interface of man-machine conversation is designed with MCGS configuration soft- ware .It is used to monitor the operation status of the elevator PLC control system .The practice shows that the combination of the PLC control system and MCGS configuration software are valuable for design, and testing, and application.
关键词：PLC 电梯控制 自动化设计Key Words: PLC, Elevator Control, Configuration Simulation Design
目 录
1引言 12自动升降电梯机械系统和自动控制系统分析 12.1自动升降电梯机械系统的组成 12.2自动升降电梯的自动控制系统的组成 22.3自动升降电梯的工作原理和控制要求 23自动升降电梯自动控制系统设计 33.1自动升降电梯机械系统的结构组成 33.2自动升降电梯的电机驱动系统的组成 103.3自动升降电梯自动化控制系统的组成 124自动升降电梯自动运行工艺流程的设计 164.1自动升降电梯的外部传感器设置 164.2自动升降电梯的停止状态位 164.3自动升降电梯自动运行工艺设计 174.4升降电梯精确平层的电气控制设计 214.5对升降机构电磁机械安全抱闸的控制设计 235自动升降电梯安全运行的设计 236自动升降电梯的设计特点 257自动升降电梯的设计注意事项 257.1保证使用安全 257.2重视智能化设计 267.3考虑扩展性能 267.4注重人性化设计 267.5做到设计安装标准化 268结束语 269参考文献 2710附件（外文参考文献） 2910.1 Movement Analysis 2910.2 PC Controller and Programmable Logic Controller 32
自动生产线升降电梯控制的自动化设计
自动生产线升降电梯控制的自动化设计
Configuration Simulation Design of PLC Control System for Elevator
姓名：管相奎 学号：105058708
1引言
随着变频技术和PLC控制技术的发展，工厂中的自动化生产线也越来越多，由于一些行业的生产工艺的要求或是由于生产车间和场地的特殊情况，要求一些生产线需要配置相应的物料提升装置。在工厂中经常看见一些升降机械，这些升降机械很多由工频电机直接带动运行，电气控制部分一般都很简单，多数采用人工手动控制或采用继电器控制方式。这些升降机械普遍存在一些明显的问题，如启动停止和运行不平稳，升降运动过程动作不可靠，自动化程度不高，故障率较高，设备能耗高，无法应急运行，存在安全隐患等等。基于这些问题使得这些升降机械很难在生产中高效运行，同时这些升降机械也无法与进口的自动化生产线配套使用，无法根据实际的生产需要转换和调整升降机械的动作方式和工作顺序。应用西门子S7-200 PLC和西门子MM420变频器组成的升降电梯控制和驱动系统，可以完成对升降电梯自动运行的智能化控制和管理，可以根据生产线的实际生产需要和具体工艺要求自动调整升降方向和速度快慢。也可以在变频器发生故障时自动将发生故障的电机切换到工频状态应急工作，系统设有西门子TP170A触摸屏，可以向工作人员提示设备的状态和故障信息。整个系统自动化程度高，可以在多个行业与各型生产线配套使用，应用范围较广。
2自动升降电梯机械系统和自动控制系统分析
2.1自动升降电梯机械系统的组成
自动升降电梯的机械系统由电梯入口和出口传输机构，轿厢内部吊篮传输机构，轿厢升降机构，电梯厅门安全机构和升降电机安全抱闸机构组成。
电梯入口和出口传输机构用于将生产线上的产品向电梯内或电梯外传送。轿厢内部吊篮传送机构用于将产品传入或传出轿厢。轿厢升降机构用于提升电梯轿厢或下降电梯轿厢。电梯厅门安全机构用于在电梯轿厢升降过程中关闭电梯井厅门入口，防止安全事故发生。升降电机安全抱闸机构用于在电梯轿厢停止运动时抱住升降电机主轴，防止电梯轿厢在停止运动时发生上下滑动，避免由此而产生的安全事故。
2.2自动升降电梯的自动控制系统的组成
自动升降电梯的自动控制系统由程序逻辑控制器PLC，外部光电传感器，触摸屏，变频驱动器，声光报警灯和检修手动盒等元气件组成。
程序逻辑控制器PLC采集外部输入点的输入信号，如启动停止信号，各个光电传感器的状态信号，各限位开关的输入信号，人机界面上的输入信号，经过逻辑判断和运算后输出相应输出信号，控制电气系统中的相应交流接触器和变频器动作。来完成将一层楼的产品自动的转移到另外一层楼的生产线上。
2.3自动升降电梯的工作原理和控制要求
自动升降电梯的工作状态分为自动运行状态和检修操作状态，两个工作状态相互独立彼此分开。当升降电梯处于自动运行状态下时，要求检修操作盒的所有按钮无效，同样当设备处于检修状态下时要求来自系统外部的控制信号无效，此时系统只能通过检修手动盒点动检修。
在自动运行时要求升降机能够将一层楼的产品自动的传送到另外一层楼的生产输送带上，并自动返回到出发点进行下一个工作周期。这个过程当中要求PLC能根据外部生产线的速度自动调节升降机的运转速度。要求升降机的轿厢能够准确平层，能够判断进出口堵塞情况的发生，能够自动的连续点动正反转，以自动消除进出口的堵塞现象，减少不必要的停机发生。同时要求升降系统能够多楼层多顺序的传送运行，能根据生产需求调整传送方向。要求系统有可靠的安全保护，能避免设备安全事故的发生。要求设备具有应急运行功能，减少因设备故障造成的生产线停机。
在操作上要求通过人机界面能够方便地修改参数，记录生产情况和报警信息，要求在触摸屏上复位报警和点动功能。能够设置管理人员密码，能够记录生产批次和生产数量，具有历史数据查询功能。3自动升降电梯自动控制系统设计
3.1自动升降电梯机械系统的结构组成
自动升降电梯的传输机构分为入口输送带，出口输送带和电梯轿厢吊篮传送带。分别与各楼层的生产线输送带连接。图1－1为：自动升降电梯入口输送带与吊篮输送带和生产线输送带的组合。
若图片无法显示请联系QQ3710167,本论文免费,转发请注明源于www.lwfree.cn图1－1 自动升降电梯入口输送带与吊篮输送带和生产线输送带的组合系统图
其中电梯入口输送带采用工业输送带，生产线输送带采用皮带式输送带，加置皮带张紧装置，入口输送带可以根据需要正反转。电梯轿厢吊篮传送带采用链条传动多个金属输送辊组成的辊道式传送带，机械结构牢靠，抗撞击能力强，正反转动作可靠
生产线升降电梯控制自动化设计
连接电梯入口传送带或出口传送带。图1－2为：电梯轿厢吊篮内送辊道式输送带示意图。
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图1－2 电梯轿厢吊篮内送辊道式输送带示意图
图1－3为：自动升降电梯出口输送带与吊篮输送带和生产线输送带的组合。
图1－3 自动升降电梯出口输送带与吊篮输送带和生产线输送带的组合系统图
其中电梯出口输送带采用工业输送带，生产线输送带采用皮带式输送带，加置皮带张紧装置，出口输送带可以根据需要正反转。而电梯轿厢吊篮内送辊道式输送带则与电梯升降机构组合，在各楼层之间上下运动，输送货物。图1－4为：升降电梯的机械升降机构。
对重装置未画出图1－4 升降电梯的机械升降机构系统图
升降电梯的机械升降机构由升降电机，电动抱闸，链条和升降部分组成。图1－5是电梯升降机构与电梯井架的组合。
图1－5 电梯升降机构与电梯井架的组合示意图
在自动升降电梯吊篮内，吊篮输送机构与电梯升降机构的组合如图1－6所示。
若图片无法显示请联系QQ3710167,本论文免费,转发请注明源于www.lwfree.cn图1－6 吊篮输送机构与电梯升降机构的组合示意图
自动升降电梯吊篮输送机构和1F入口传送带的组
自动生产线升降电梯控制的自动化设计
合如图1－7所示。
图1－7 自动升降电梯吊篮输送机构和1F入口传送带的组合示意图
自动升降电梯吊篮输送机构和2F出口传送带的组合如图1－8所示。
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图1－8 自动升降电梯吊篮输送机构和2F出口传送带的组合示意图
3.2自动升降电梯的电机驱动系统的组成
可以根据生产线的实际情况，来设计上述各输送带和电梯升降机构驱动电机的功率大小。本设计中采用电梯输入口，电梯输出口和吊篮电机都为0.75KW的三相交流鼠笼式电机，设计电梯升降机构电机为1.5KW三相交流鼠笼式电机。各个电机功率可以根据实际的情况来设计，但在设计电梯入口，电梯出口和吊篮内输送带电机时，要求将这三处的输送带驱动电机功率设计为一样大小。这样设计的目的在于，因为升降电梯在一二楼之间来回运动运送产品，但一二楼的入口传送带和出口传送带的工作状态为二选一。即当其中一个输送带的电机处于工作状态下，另外一台电机则处于停止的状态。这样就可以使用一台变频器来驱动多个楼层电梯入口或出口的输送电机，以达到减少硬件设备的投入。吊篮内输送带的驱动电机和变频器的功率尽量选择和电梯出入口输送带驱动电机同等功率，这样做的目的在于减少变频器和输送带驱动电机的型号差别，方便设计，同时也方便安装、调试和以后的设备检修与维护。电梯升降机构的驱动电机和变频器的功率容量根据产品的实际质量、升降机构的机械效率和安全系数来确定。所有升降电梯上使用的变频器选用西门子MM420系列通用型变频器。
升降电梯变频驱动系统的结构示意图如图2－1所示。
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
PLC
3#
2#
1#若图片无法显示请联系QQ3710167,本论文免费,转发请注明源于www.lwfree.cn
图2－1 升降电梯变频驱动系统的结构示意图
图2－1中1＃、2＃和3＃为西门子MM420系列变频器，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别为自动升降电梯1楼入口输送带电机、二楼出口输送带电机、轿厢吊篮输送带电机和升降机构电机。PLC为西门子S7-200 226CPU，1～12为交流接触器。所有的变频器和交流接触器工作状态都由PLC集中控制完成，同时为了避免工频正反转输出时发生短路事故，在工频正反转输出的交流接触器上实施电气和机械互锁的安全措施。
为了避免变频器输出时和工频输出短接，或者为了避免1＃变频器输出时Ⅰ和Ⅱ电机同时的电，在各个交流接触器之间加设电气互锁和必要得机械互锁。当升降电梯处于自动运行状态下时，当电梯在1楼时由1＃变频器向电机Ⅰ提供动力驱动，可以是正转也可以是反转。当电梯在二楼时由1＃变频器向电机Ⅱ提供动力驱动，可以是正转也可以是反转。2＃变频器向Ⅲ电机提供动力驱动，当电梯在一楼时正转，在二楼时反转。3＃变频器向Ⅳ电机提供动力驱动，当电梯上升时正转，下降时反转。
交流接触器的互锁状态如下：
1、交流接触器1、2机械＋电气互锁，交流接触器3、4机械＋电气互锁，交流接触器5、6机械＋电气互锁，交流接触器8、9机械＋电气互锁，交流接触器11、12机械＋电气互锁。
2、同时，交流接触器组1、2和交流接触器组3、6电气互锁，交流接触器3、6电气互锁，交流接触器4、5电气互锁，交流接触器7和交流接触器组8、9电气互锁，交流接触器10和交流接触器组11、12电气互锁。
3、详细的互锁组合和互锁意义如表2－1所示。
表2－1 交流接触器的互锁状态一览表
第一组
交流接触器
第二组
交流接触器
互锁状态
注释
含义
1
2
机械＋电气互锁
防止工频正反转短路
二选一
3
4
机械＋电气互锁
防止工频变频同时接通
二选一
5
6
机械＋电气互锁
防止工频变频同时接通
二选一
8
9
机械＋电气互锁
防止工频正反转短路
二选一
11
12
机械＋电气互锁
防止工频正反转短路
二选一
1、2
3、6
电气互锁
防止工频变频同时接通
四选一
7
8、9
电气互锁
防止工频变频同时接通
三选一
10
11、12
电气互锁
防止工频变频同时接通
三选一
3
6
电气互锁
防止变频同时接通
二选一
4
5
电气互锁
防止工频同时接通
二选一
图2－1中交流接触器1、2、4的组合目的为了当1＃变频器发生故障时或者设备处于检修状态时，可以通过工频驱动的方式应急运行电动机Ⅰ，而且保留了电机Ⅰ的正反转功能。同理交流接触器1、2、6的组合，交流接触器8、9的组合，交流接触器11、12的组合目的是为了能够实现工频驱动电机Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ正反转。
3.3自动升降电梯自动化控制系统的组成
自动升降电梯的工作状态分为自动状态和维修工作状态，这两种工作状态互相独立、彼此分开，目的在于确保控制回路的输出的唯一性，避免发生类似双线圈输出的情况，杜绝事故的发生。
整个升降电梯自动化控制系统的组成由核心控制元件PLC、空气开关、电机马达开关、交流接触器、触摸屏、开关、按钮、指示灯、报警器和外部光电传感器等元部件组成。其中：
1、由面板旋钮开关或带锁的钥匙旋钮开关选择整个系统的工作状态，通过状态安全继电器的得电或失电来区分自动运行和手动运行的输出电源的通和断。这样就使得系统只有在自动运行状态下时PLC的输出端子才有输出电压，当系统在手动运行状态下时，PLC输出端子上无输出电压。
2、马达开关作用为当系统指令电机以工频方式工作时，起到保护电机的作用。人机界面能够方便操作人员对设备进行操作和监控，同时实时显示设备工作状态，记录生产产量和班产批次等历史数据。
3、报警灯由多级柱装灯塔组成，不同颜色代表不同意义。
4、设备外部设有多个光电传感器，向PLC传输外部状态信号，指示自动升降电梯的工作状态。
5、自动化控制系统中的安全部分的紧急停止按钮拥有最高的设备输出中止权，即无论在手动还是自动状态下，只要紧停按钮被按下，设备都会立即停止任何动作。
6、电梯井除了在高处和低处安装了感应电梯吊篮位置的光电传感器，还在井架极限高位和极限低位安装了机械式的行程限位开关，确保电梯轿厢不发生冲顶和撞底的事故。
7、在1楼电梯进口输送带和2楼电梯出口输送带上分别安装有1个光电传感器，用来检测运输的产品。在轿厢吊篮内输送带上安装有2个光电传感器，用来检测运输产品的进出情况
自动生产线升降电梯控制的自动化设计
由于生产线的情况决定了在自动升降电梯的自动化控制系统中需要设立主控制柜，和现场分控制箱。在主控制柜内安装所有空开，马达开关，PLC，触摸屏，塔式报警灯等元气件，在现场分控制箱上安装自动状态系统停止旋钮开关。手动检修操作盒采用移动式手持盒，所有手动按钮相互连锁，并且都为点动按钮。图3－1为主控制柜面板布置。
钥匙旋钮开关
图3－1 主控制柜面板布置图
图3－2为现场控制箱面板布置。
图3－2 现场控制箱面板布置图
图3－3为检修点动控制盒外观图。
图3－3 检修点动控制盒外观图
图3－4为主控制柜外观图。
检修控制盒插座
检修控制盒插座若图片无法显示请联系QQ3710167,本论文免费,转发请注明源于www.lwfree.cn
图3－4 主控制柜外观示意图
图3－5为2楼现场分控制箱外观
检修控制盒插座
图3－5 分控制箱外观示意图
4自动升降电梯自动运行工艺流程的设计
4.1自动升降电梯的外部传感器设置
如图1－1和1－3所示，在电梯1楼入口传送带和电梯2楼出口传送带上，分别安装有检测产品的光电传感器PS1、PS4。
如图1－2所示，在电梯轿厢内吊篮输送带上安装有两个光电传感器SP2、SP3。
如图1－7所示。在电梯井架机构内安装有高位和低位光电传感器SP5、SP6。
4.2自动升降电梯的停止状态位
两层式自动升降电梯的工作停止状态位有两个，分别为一楼停止位和二楼停止位。如图1－7和图1－8所示。下面图4－1为自动升降电梯1楼停止位的局部放大图。
图4－1自动升降电梯1楼停止位示意图
图4－2为自动升降电梯2楼停止位的局部放大图。
图4－2 自动升降电梯2楼停止位示意图
4.3自动升降电梯自动运行工艺设计
自动升降电梯将产品从一楼箱二楼输送，在返回一楼。整个控制程序采用步进控制编写。具体工艺流程如下：
1. 第一步：1楼生产线使能，系统判断吊篮位置（PS5/PS6），传送第一件货物进入吊篮。同时传送第二件货物到1楼进口输送带上等待下一传送周期(PS1被第二件货物挡住后停止前行)。（吊篮电机正转）
2. 第二步：判断升降机构是否可以升降（吊篮入口光电传感器PS2是否由货物挡住），向上举升货物至二楼。（升降电机正转）
3. 第三步：判断二楼出口输送带是否堵塞（PS4是否被挡住）,向电梯外输送货物。（吊篮电机反转）
4. 第四步：判断升降机构是否可以升降（吊篮入口光电传感器PS2是否由货物挡住），向下返回1楼。（升降电机反转）
5. 下一周期开始。
根据以上四步步进控制顺序设计PLC主要输入输出点如表3－1和表3－2所示。
表3－1 自动升降电梯PLC输入点一览表
输入点编号
注释
I1.0
自动运行
I1.1
检修运行
I1.2
系统启动
I1.3
系统停止
I0.3
紧急停止
I0.4
1#变频器故障
I0.5
2#变频器故障
I0.6
3#变频器故障
I2.0
1楼入口光电传感器PS1
I2.1
轿厢内吊篮入口传感器PS2
I2.2
轿厢内吊篮内部传感器PS3
I2.3
2楼出口光电传感器PS4
I2.4
电梯井高位传感器PS5
I2.5
电梯井低位传感器PS6
I0.7
外部生产线使能PS0
注：表中主要输入点元气件在图1－1、图1－3和图2－1中查找对应。
表3－2 自动升降电梯PLC输出点一览表
输出点编号
注释
Q0.0
1＃变频器正转输出
Q0.1
1＃变频器反转输出
Q0.3
2＃变频器正转输出
Q0.4
2＃变频器反转输出
Q0.6
3＃变频器正转输出
Q0.7
3＃变频器反转输出
Q1.1
交流接触器3工作
Q1.2
交流接触器6工作
Q1.3
交流接触器7工作
Q1.4
交流接触器10工作
Q1.5
抱闸电磁铁机构松闸
注：表中主要输出点元气件在图2－1中查找对应。
1＃、2＃、3＃变频器输出方式与交流接触器3、6、7、10的组合对应电机Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的运动状态如表3－3所示。
表3－3 输出点组合与电机的运动状态一览表
输出点组合
注释
Q0.0、Q1.1
1楼输送带电机正转（Ⅰ电机）
Q0.3 、Q1.3
吊篮电机正转（Ⅲ电机）
Q0.6 、Q1.4
升降电机正转（Ⅳ电机）
Q0.1、Q1.2
2楼输送带电机反转（Ⅱ电机）
Q0.4 、Q1.3
吊篮电机反转（Ⅲ电机）
Q0.7、Q1.4
升降电机反转（Ⅳ电机）
在步进顺序的设计上，为了避免因为误挡光电传感器而发生设备误动作，应
自动生产线升降电梯控制的自动化设计
该选择西门子S7-200 PLC中专门的顺控继电器S来编写升降电梯的步进程序。步进程序主要工艺流程如下图4－3所示。
图4－3升降电梯的步进程序系统图
步进程序主要工艺流程编写如下图4－4所示。
若图片无法显示请联系QQ3710167,本论文免费,转发请注明源于www.lwfree.cn
图4－4 电梯步进程序主要工艺流程示意图
注：这里为了能使表达更为清楚，步进顺序间的转换没有加时间延时。在实际程序编写中为了使设备在转换动作时更加平稳，应该注意步进转换之间的时间延时。
在第一步步进程序里，一楼入口输送带电机正转输出由于第一步的结束而停止，这时入口输送带上的产品不一定正好挡住入口传送带光电传感器PS1。这样会造成在升降机吊篮上升后，一楼入口输送带上的产品不一定能够排成队列等待输送。为了解决这个问题，需要在上述步进程序外编写一条关于一楼入口输送带输出的语句，这里是关于输出点Q0.0和Q0.1的双线圈输出。在步进程序中，可以考虑使用双线圈，但要慎重使用。
其语句为：
LD M1.0
A M2.0
A 0.7
AN 2.0
OUT Q0.0
OUT Q0.1
4.4升降电梯精确平层的电气控制设计
升降电梯精确平层的电气控制设计如图4－1和图4－2所示，升降电梯吊篮和一楼传送带和二楼传送带的平层控制上，采用了电梯井高位传感器PS5和低位传感器PS6来控制轿厢的停止（参见图4－4升降电机正转/升降电机反转）。这里存在一个问题，如果电梯井高位传感器PS5和电梯井低位传感器PS6在升降电机运行时发生误动作。或者由于光电传感器的老化、输出滞后或是由于PLC输入响应滞后等问题会造成电梯轿厢吊篮停止位置的偏差积累。即吊篮在电梯运行一段时间后其停止位置会越来越高或者越来越低，甚至有可能发生电梯轿厢冲顶或者撞底事故的发生。为了解决这个问题应当在程序中加入高速脉冲计数，使用计数器来准确判断电梯轿厢的停止位。
在硬件配置上需要在升降电机的转子轴上加配旋转编码器，如图4－5和图4－6所示。
图4－5 旋转编码器配置示意图
SIEMENS电机
OMRON旋转编码器
图4－6 旋转编码器安装位置示意图
在PLC输入点的设计上，注意预留输入点I0.0～I0.7或者I1.1～I1.5作为编码器高速计数输入，具体用法参见《西门子S7-200编程手册》。旋转编码器的选择可以是双相脉冲编码器，也可以是单相脉冲编码器，在程序中可以选择带有增减计数脉冲的双相计数器，也可以选择带有内部方向或带有外部方向控制的单相计数器。旋转编码器可以是增量型编码器也可以是绝对值编码器，选择上面很灵活，具体的编码器选择应和程序中高速计数器、运行模式和系统控制字相结合，具体方法参见《西门子S7-200编程手册》。下面表3－4给出旋转编码器和高速计数器及系统控制的一种可能组合。
表3－4 旋转编码器和高速计数器及系统控制组合表
内容
说明
特征
旋转编码器
增量型
单相
高速计数器HSC0
外部方向控制单相计数/运行模式4
I0.0脉冲计数/I0.1方向/I0.2复位
控制字
SM37B
11111000或16＃F8
初始值
SMD38
0
预制值
SMD42
根据一二楼之间距离定
在程序中通过调用中断号为12的中断子程序来使升降电机停止正转或反转，以达到轿厢精确平层的目的。在高速计数器和旋转编码器的选择和配置上可以灵活掌握，在外部输入点数量紧张的情况下，可以采用高速计数器内部方向控制来完成增减计数。也可以不用增减计数，直接在程序中步进转换时复位高速计数器来完成升降电机的正反转控制。
4.5对升降机构电磁机械安全抱闸的控制设计
升降机构的电磁安全抱闸机构如图4－5所示，其工作原理为当升降电机开始正转或者反转时电磁抱闸电磁铁得电松开抱闸，使得电梯轿厢可以上下运动。当升降电梯轿厢停止升降时，抱闸电磁铁失电抱住升降机构的转轴，固定轿厢防止轿厢向下滑落。
电磁铁设计为失电抱住转轴，防止因为停电或急停按下时轿厢向下滑落。在抱闸机构的设计上应注意足够的机械强度和较大的安全系数。
5自动升降电梯安全运行的设计
为了使电梯安全运行，在设计上必须注意，紧急停止按钮具有最高级别的中止功能，通过安全继电器的失电态来强制断开PLC的所有输出电源和手动检修盒的控制电源。
图5－1 紧急停止按钮系统图
按照图5－1使用安全继电器ZJ1的失电态常开触点，可以使得PLC及所有控制输出电源失去电能。在程序编写上，通过紧急停止按钮输入I0.3调用该点的中断事件6，快速断开程序中的所有输出。这样的双重保护确保万无一失。
在安全设计上要增加电梯厅门保护，即如果厅门未关好，升降机构不动作，如果厅门未打开，吊篮输送装置不动作。这些保护在程序中添加到每个步骤中即可，在硬件上可以增加行程限位开关，包括升降机构的上下限位行程开关。
自动生产线升降电梯控制的自动化设计
在自动和检修状态中只可以二选一，即两者的控制电源互相独立分开。手动检修按钮间互相互锁，以保证检修运行时设备动作的唯一性。如图5－2所示为手动检修按钮间的互锁。
图5－2 手动检修按钮间的互锁系统图
6自动升降电梯的设计特点
在自动升降电梯的设计中充分考虑了与自动化生产线配套的特点，确保安全的设计前提，配置了变频/工频可选的驱动系统，当变频器发生故障时可以由PLC将故障处电机转换为工频运行。在向电梯轿厢吊篮内输送产品物件和向外输出产品物件时，可以通过PLC智能化判断进出口拥堵情况，可以在步进主程序中添加自动正反转进出口电机程序，这样可以在生产过程中减少不必要的停机次数，也减少认为干预的次数，整个系统的智能化程度很高。
同时由于驱动系统的变频和工频正反转冗余设计，可以使得系统可以根据生产需要将产品从一楼运向二楼，也可以把产品从二楼运向一楼。
在PLC选型上采用西门子S7-200 CPU226，其强大的功能和良好的扩展性能，使得自动升降电梯可以实现两层以上的楼层扩展。在硬件上只需要扩展PLC模块和增加交流接触器的数量，外部安全元气件，和外部感应元件等即可，不需要增加变频器数量。步进程序的扩展也很方便。
工艺流程和楼层增减可以在西门子PLC中完成生产配方，极为方便地完成与多楼层，多种生产工艺配套。
强大的通讯功能，设计中选用了西门子S7-200 226 PLC，其强大的通讯功能，能使得自动升降电梯设备可以与生产线设备很容易地成为一个整体，成为自动化生产线地有机的一部分。包括变频器地速度给定，自动运行，故障时请求生产线减速或停机等等功能。
人性化地设计，设备采用了TP170A西门子彩色触摸屏,全中文显示，方便操作和设备维护。强大的后台管理功能，可以记录生产情况和故障情况。
7自动升降电梯的设计注意事项
7.1保证使用安全
设计始终要把安全放在第一位，这是对每一个客户、每一位有可能接近或接触到设备人员的不可推卸的终身责任。在程序中要注意使用相应的中断处理和相应的电器连锁，在硬件上要采取机械互锁、机械限位、电气联动、外部传感器、安全继电器等措施和元件来完成安全设计。安全始终贯穿整个设计，如果一个设备设计的再精巧，却存在安全隐患，那设计人员难辞其咎。
机械结构的设计要有足够的强度，充分考虑安全性能。
如果升降电机的功率较大，那升降电机的工频应急运行可能会存在一定问题，在大功率升降电梯的设计上应考虑由变频器低速点动来完成检修运行，这就要求变频器的质量和品质一定要高。同时变频器应该注意选用制动电阻，输出电抗器等附件。
外部传感器的使用要充分考虑到外部传感器误动的发生，在程序上考虑互锁，在硬件上注意选型。光电传感器和电磁感应式接近开关在使用上存在一定差别，应当注意。
选择优质低压元气件。在低压元气件的选择上建议使用正品原装进口（带序列号）知名品牌，自动化程度越高的设备不使用低档次低压元气件。
7.2重视智能化设计
自动化设备的设计要求具有相应的智能化设计，当设备发生故障或是动作不协调时，设备能够自动地切换至应急工作态，或是设备能自动的自我调整。减少因为设备故障或动作失调造成整个生产线停机事故地发生。智能化太低或是使得配套生产线频繁停机的自动化设备等于一堆废铁。
7.3考虑扩展性能
在PLC的配置上应充分考虑设备的扩展和功能的增加。
7.4注重人性化设计
电气控制柜设计要符合日常习惯，凡是涉及安全的按钮、旋转开关应放在左手侧，必要时加锁。急停按钮应放在右手侧，位置应该易于按压，但不易被人误碰。电气柜内设计照明灯、散热风扇、电脑插座等附件。机械部件的设计应该首先满足安全的要求，在此基础上方便操作人员工作，减小体力劳动强度。
7.5做到设计安装标准化
变频器和PLC的安装位置要有一定的距离空间，防止因为变频器的高频干扰使得PLC误动。注意屏蔽线的正确使用。严格按照国家标准进行电气设计和安装，严格按照西门子产品硬件手册进行设计和安装。
8结束语
自动化电梯的设计因设计角度和设计理念的不同和偏差，可能造成设计上的一些差异。本论文主要论述了自动升降电梯的结构设计、工作流程和工艺设计。但因为自动化设计的内容量大，涉及的专业较多，牵扯面也很宽。同时由于受知识结构限制和缺乏实践经验，有些的方的表述可能会存在不够准确，或者描述上存在未能描述到的地方。我愿意听取各位老师和相关专家的改进意见，愿意同各位学友交流和商榷，愿意为推动制造业的发展而努力。
在进行毕业设计（论文）的以来，我的导师白晓梅老师在选题、课题调查、开题报告、论文撰写、修改、定稿等阶段给予了认真的指导，使我的理论和实践能力得以提高，并如期完成了学位论文撰写工作。在此向我的导师白晓梅老师致以衷心的感谢。
另外，在准备学位论文期间，得到了我的班主任尹丽华老师的帮助和指点，得到了北京弘高建筑装饰设计工程有限公司的同事们在CAD制图方面的协助，在此致以诚挚的谢意！
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10附件（外文参考文献）
10.1 Movement Analysis
One of the simplest and most useful mechanisms is the four-bar linkage. Mast of the following description will concentrate on this linkage, but the procedures are also applicable to more complex linkages.
We already know that a four-bar linkage has one degree of freedom. Are there any more that are useful to know about four-bar linkage? Indeed there are! These include the Grashof criteria, the concept of inversion dead-center position (branch points), branching, transmission angle and their motion feature, including positions, including positions, velocities and accelerations.
The four-bra linkage may take form of a so-called crank-rocker or a double-rocker or a double-crank(drag-link)linkage, depending on the range of motion of the two links connected to the ground link. The input crank-rocker type can rotate continuously through 360º,while the output link just “rocks”(or oscillates). As a particular case, in a parallelogram linkage, where the length of the input link equals that of the output link and the lengths of the coupler and the ground link are also the same, both the input and output link many rotate entirely around or switch into a crossed configuration called an antiparallelogram linkage. Grashof’s criteria states that the Sum of the shortest and longest links of a planar four-bat linkage cannot be greater then the sum of the remaining two links if there is to be continuous relative rotation between any two links.
Notice that the same four-bar linkage can be a different type, depending on which link is specified as the frame (or ground). Kinematic inversion is the process of a chain to create different mechanisms. Note that the relative motion between links of a mechanism does not change in different inversions.
Besides having knowledge of the extent of the rotations of the links, it would be useful to have a measure of how well a mechanism might “run” before actually building it. Hartenberg mentions that “run” is a term that means effectiveness with which motion is imparted to output link; it implies smooth operation, in which a maximum force component is available to produce a force or torque in an output member. The resulting output force or torque is not only a function of the geometry of the linkage, it is generally the result of dynamic or inertia force which is often several times as large as the static force. For the analysis of low-speed operations or for an easily obtainable index of how any mechanism might run, the concept of the transmission angle is extremely useful. During the motion 0f a mechanism, the transmission angle changes in value. A transmission angle of 0 degree may occur at a specific position, on which the output link will not move motion variable for a given linkage geometry) is a measure of the movability of the linkage in a particular position.
If a mechanism has one degree of freedom (e.g. a four-bar linkage),then prescribing one position parameter, such as the angle of the input link, will completely specify the position of the rest of the mechanism(discounting the branching possibility). We can develop an analytical expression relating the absolute angular positions of the links of a four-bat linkage. This will be much more useful than a graphical analysis procedure when analyzing a number of positions and/or a number of different mechanisms, because the expressions will be easily programmed for automatic compotation.
The relative velocity or velocity polygon method of performing a velocity analysis of a mechanism is one of several methods available. The pole represents all points on the mechanism having zero velocity. Lines drown from the pole to points on the velocity polygon represent the absolute velocities of the corresponding points on the mechanism. A line connecting any two points on the velocity polygon represents the relative velocity for the two corresponding points on the mechanism.
Another method is the instantaneous center or instant center method which is a very useful and often quicker in complex linkage analysis. An instantaneous center is a point at which there is no relative velocity between two links of a mechanism at that instant. In order to locate the locations of some instant centers of a given mechanism, the Kennedy’s theorem of there centers is very useful. It states
Notice that in general there are two components of acceleration of a point on a rigid body rotating about a ground pivot. One component has the direction tangent to the path of this point, pointed in the same sense of angular acceleration of this body, and is called the tangential acceleration. Its presence is due solely to the rate of change of the angular velocity. The other component, which always points toward the center of rotation of the body, is called the normal or centripetal acceleration. This component is present due to the changing direction of the velocity vector.
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【译文】10.1 运动分析
最简单、最有用的机构之一是四连杆。以下论述中的大部分内容集中讨论这种连杆机构，其分析步骤也适用于更复杂的连杆机构。
我们已经知道四连杆具有一个自由度。关于四连杆，还有其他更有用的内容需要了解吗?确实有！它们包括格拉肖夫准则、变异的概念、死点的位置(分歧点)、分支机构、传动角以及它们的运动特征，包括位置、速度和加遗度。
四连杆的形式可能有所谓的曲柄摇杆、双摇杆或者曲柄(拉杆)机构，这主要取决于与固定杆相连接的两根杆的运动范围。曲柄摇杆机构的输入构件曲柄可以持续旋转360º，而输出构件仅仅摇动或摆动。作为一个特例，某些平行四连杆的输入杆的长度等于输出杆的长度，连杆的长度和固定杆的长度也相等，输入杆和输出杆都可以作整周转动或者转换成称为反平行四边机构的交叉结构。格拉肖夫准则表明：如果任意两杆之间能作连续的相对转动，那么平面四连杆中最长杆与最短杆的长度之和应该不大于其余两杆的长度之和。
应该注意：相同的四连杆可能类型并不相同，这取决于哪一根杆为机架（固定架）。运动变异就是固定传动链中不同的杆件产生不同机构的过程。值得注意的是，不同变异机构连杆间的相对运动并没有改变。
除了要具备构件回转范围的知识，制造之前先建立一个检验机构“运转”效果的度量方法也是很有用的。哈登伯格（Hartenberg）说道：“运转”这个术语是指运动传给输出构件的有效性，这意味着转动平稳，用最大的分力产生驱动输出构件的力或扭矩。最终输出的力或扭矩不仅与连杆的几何形状有关，通常还与动力或惯性力有关，并且常常是静态力的几倍。为了分析低速运动或者为了更方便地掌握任一机构如何运动的方法，传动角的概念是非常有用的。在机构运动期间，传动角的值在改变。零度传动角可能发生在某些特殊位置上。这时无论施加到输出杆上的力有多大，输出杆都无法运动。实际上，由于回转副中存在摩擦，根据经验，实际设计的机构的传动角—般比给定值要大。现在已经研究出用矩阵来衡量连杆机构运动传递的效果的定义。矩阵中行列式的值（它含有给定几何形状的连杆的输出运动变量相对于输出变量的导数）是该连杆机构在具体位置上可动性的一个尺度。
如果机构具有一个自由度(例如四连杆)，则确定一个位置参数，如输入杆的角度，就完全确定了该机构其余杆件的位置（忽视分支机构的可能性）。我们可以研究出一个关于四连杆各杆件绝对位置的分析表达式。当分析各种位置或各种机构的时候，这个分析表达式比几何图形分析程序要有用得多，因为这种表达式更衣与编程进行自动化计算。
在机构速度分析中相对速度法或速度多边形法是几个经常采用的方法之一。原点代表机构上所有速度为零的点。从原点到速度多边形上的各点所画的线代表该机构上相应各点的绝对值。速度多边形上的任意两点间的连线代表了该机构对应两点的相对速度。
另一种方法是瞬时中心法或瞬心法，这是一种非常有用的、快速对复杂连杆机构进行分析的方法。瞬心是一个点，该点在那一瞬间，机构上的两构件之间不存在相对运动。为了找出已知机构某些瞬心的位置，肯尼迪（Kennedy）三心理论是非常有用的。该理论认为：彼此相对运动的三个物体的三个瞬心必定在一条直线上。
机构各构件的加速度也令人关注，因为它影响惯性力，继而影响机器零件的应力、轴承载荷、振动和噪音。由于最终的目的是机器和机构惯性力的分析，因而所有加速度的各分量都应该同时画在同一坐标系中，即画在机构的固定构件的惯性坐标系中。
应该注意的是：绕固定铰旋转的刚体上的点的加速度分量通常有两个。一个分量方向与该点的轨迹相切，指向与该物体的角加速度的方向相同，叫做切向加速度。它的存在完仝是由角速度的变化率引起的。另一个分量总是指向物体的会展中心，叫做法向或向心加速度，这个分量因速度矢量的方向发生改变而存在。
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10.2 PC Controller and Programmable Logic Controller
The function of controllers in early machine tools and robots was to store and execute simple programs that produce the sequence of motions required of a tool or endeffector at predetermined speeds. Since the first appearance of the IBM-PC in 1981, several other manufacturers have programs that use more memory than is actually available in a given system by exchanging data between the main memory and secondary storage devices. It is this processing power and memory availability that has made such a dramatic impact on the general engineering acceptance of personal computers for data acquisition and control applications. In addition to an increase in the processing power, there are many other advantages in using a PC as the centerpiece in any control applications. These advantages are:
(1)There is a large choice of applications software which is not generally available for dedicated controllers.
(2)There is a large choice of tools available to produce applications software efficiently.
(3)The PC is available in a variety of forms ranging from a single card, a portable, a desktop and ruggedized industrial version for use on the factory floor.
(4)Expansion plug-in slots to the PC bus structure are available and large ranges of cards for digital or analogue I/O have been produced by a number of manufacturers.
(5)The PC-based controller is more flexible than the dedicated, or minicomputer system, and can be easily configured indefinitely to suit different applications.
Data acquisition and control add-ons for the PC exist either as external rack-mounted systems, or as plug-in boards. The external box approach usually involves attaching a separate rack-type enclosure with power supply to the host PC. The connection is made either through the included data using a PC. The first option is to use an A/D converter card connected directly the host computer’s backplane.The cards are generally “port addressed” and may be driven by any program language which supports IN/OUT commands. The base address is usually switch selectable on the card. This enables different cards, or more than one of the same card, to be connected and run from the same host computer. The second option uses instruments such as digital voltmeters, frequency meters, etc., which have an interface board that enables data from or to the controlling PC. The most common standard is the IEEE-488 (GPIB) parallel communications link. The quickest, easiest and least expensive get measured addressed I/O card. Versatile cards are readily available offering such features as:
(1) Multichannel digital I/O, with opto-isolation and Darlington driver facilities.
(2) Pulse counting and timing facilities.
(3) Multiplexed analogue to digital conversion with programmable again.
(4) Digital to analogue conversion.
(5) Thermocouple input.
Recent advances have included substantial developments in the software available for data capture and control, which provide the user with a mouse-driven environment of windows and pull down menus.
Prior to the introduction of computer-based control systems the automation was achieved by using either electrical relay logic circuits or pneumatic logic circuits. The late 1960s saw the introduction of the programmable logic controller (PLC) as a direct replacement for the relay sequence controllers. in the in the USA, the PLC is often referred to as a “programmable controller” with the abbreviation of PC. It should not be confused with the personal computer“PC”or IBM-PC.
The PLC is composed of the same ingredients as microprocessor, memory and input/output facilities. The processor executes the instructions held in memory by operating on inputs derived from the controlled process and providing outputs in accordance with the logic sequence defined in the control program is scanned very fast per step to record all input states. The outputs are then set according to the logic specified in the program. The sequence is continually repeated for each scan period of the controller.
Small PLCs dedicated to sequential control have typically 12 inputs and 8 outputs with the possibility of expansion up to 128 I/O lines. They come complete with an input interface to accommodate a range of input signals from the controlled process which are then converted to an appropriate form for the processor. Similarly, provision is made at the output of the PLC to interface with a variety of process hardware such as lamps, motors, relays and solenoids.
Program instructions can be input into the battery backup RAM of a PLC by means of either a hand-held programming keypad or a connected PC with an appropriate software development package. Some LCD programming consoles incorporate a limited graphical display which illustrates the program in ladder logic format as the programmer builds it up using interested in moving form hardwired relay control systems to the PLC. In addition to the basic input/output facilities the PLC also contains timers, counters and other special functions.
Communicating with a variety of other control devices has not been strength of traditional PLC networks. Many industrial controllers are equipped are equipped with an RS232 serial port for the transfer of date to and from other digital control devices in a system.
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【译文】10.2 个人计算机控制器和可编程逻辑控制器
早期机床和机器人中控制器的功能是存储并执行一些简单程序，使刀具或执行器件用预定的速度产生所需的运动。自从1981年IBM公司的第一台个人计算机(PC机)出现以来，许多生产厂家根据其微处理器的功能生产了所谓的兼容机。通过主存储器和辅助存储设备之间数据的交换，这些微处理器允许用户使用比系统实际提供的存储空间编写程序。正是这种处理能力和存储效率产生了戏剧般的影响，使得越来越多的工程行业把PC 机用于数据采集和控制应用。除了处理能力的提高，PC 机作为控制应用中的关键部件还有许多其它优点。过些优点是：
(1)对应用软件的选择余地比专用控制器更大。
(2)选择提高应用软件效率的工具的余地更大。
(3)形式多样，有单片机，便携机、台式机以及坚固、耐用且适应工厂条件的工业用计算机。
(4)总线结构备有多个扩展插槽，数字和模拟的输入/输出插卡可以由多个厂家生产。
(5)比专用机或小型计算机系统更灵活，根据不同的应用可以很方便地进行多种配置。
PC机的数据采集和附加控制装置可能是一个外部机架系统，也可能是一个插件板。外部方式通常附加一个分离的机架，内部封装有向主机提供的电源，通过串行或并行的数据通信电缆连接。各种标准格式的模块可以根据需要插在机架内。
PC机采集数据的方式基车上有两种。第一种使用模/数转换卡直接与主机的底板连接。转换卡一般都有端口地址，可以被任何支持输入/输出指令的程序语言所驱动。通常可以选择需要接通的卡的基地址。这使得不同的卡或多个同样的卡可以在同一PC主机上连接和运行。第二种方法是使用带有接口电路板的数字电压计和频率仪等设备向控制PC机传送或从控制PC机接收数据。其通用标准是国际电气和电子工程师协会IEEE-488（通用接口总线）的并行通信连接标准。比较快捷、简便和经济的是第一种方式，使用输入/输出卡的端口地址向PC机输出测量数据或从PC机得到控制信号。这些卡功能多样、获取容易，并具有如下特征：
(1)多信道数字输入/输出接口，带有光隔离和达林顿驱动设施。
(2)脉冲计时和计数设施。
(3)可编程的多路模/数转换。
(4)数/模转换。
(5)热电藕输入。
PC机控制应用最新的发展还包括数据采集和控制软件的开发，能提供给用户一个带有下拉菜单和鼠标驱动的窗口环境。
计算机控制系统发明以前主要使用电气继电器逻辑电路或气动逻辑回路实现自动化，20世纪60年代末发明的可编程逻辑控制器（PLC）直接代替了继电器控制器。应该注意，在美国可编程逻辑控制器（PLC）也叫可编程控制器，缩写成PC。不要把它与个人计算机PC或IBM-PC相混淆。
可编程逻辑控制器与微型计算机的组成相同，都有微处理器、存储器和输入/输出设备。处理器执行存储器中根据控制过程输入的指令，按照控制程序定义的逻辑提供输出。在执行期间的每一步，程序被快速扫描以便记录下所有的输入状态，然后根据程序中的逻辑确定输出。控制器每一次扫描都不断地重复这些步骤。
一些小型的、专门用于顺序控制的可编程逻辑控制器通常有12个输入端口和8个输出端口，经过扩展可以连接128条输入/输出线路。输入接口与这些线路相连，接收来自控制过程的输入信号，并把这些信号转换成适用于处理的形式。同样，可编程逻辑控制器也装有输出接口连接各种过程硬件，例如灯、发动机、继电器和螺旋线圈。
使用手持编程键盘，或者与装有相应软件开发包的个人计算机连接，可以把指令输入可编程逻辑控制器的随机存储器，这些随机存储器一般装有电池备份电源。如果程序员使用符号键建立程序，有些液晶显示编程控制台还可以显示一些图形，用梯形逻辑图的格式说明程序。程序经过调试，控制方法经过仿真检测，就可以把代码写入可擦可编程只读存储科芯片，装在可编程逻辑控制器中。
许多厂家都在制造可编程逻辑控制器。虽然某些厂家使用自己专用的软件语言，但大多数使用的还是梯形逻辑图。发明这种语言的目地是为了使某些客户更容易接受，这些客户感兴趣的是如何从硬线继电器控制转向可编程逻辑控制器控制。除了基本的输入/输出设备外，可编程逻辑控制器还包含定时器、计数器及其它特殊功能器件。与其它控制设备的通信交流并不是传统的可编程逻辑控制器网络的强项。许多工业用控制器都装有RS232串行端口，与系统中其它数字控制设备交换信息。
