自动洗衣机

1、绪论

在洗衣机控制方面，在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器占主导地位。单继电器控制领域有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差、尤其当生产公寓发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，PLC控制系统产生了。

PLC的优点是：可靠性高、耗电少、适应性强、运行速度快、寿命长等。为

了进一步提高全自动洗衣机的功能和性能，别面传统控制的一些弊端，就提出了用PLC来控制全自动洗衣机这个课题。

2、系统工作原理

全自动洗衣机的进水和排水通过进水阀和排水阀来执行。进水时，通过电控系统把进水阀打开，经由水管输入外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水排到机外。洗衣机正转，反转由洗涤电机驱动波轮正反转来实现，此时脱水桶不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，有洗涤电机带动内桶正转进行甩干；高低水位开关分别用来测水位；启动按钮用来启动洗衣机工作；停止按钮用来实现紧急工况下手动停止进水排水脱水及报警；排水，脱水按钮用来实现手动排水、脱水。自动洗衣机结构图如图1所示。

图1 自动洗衣机结构图

全自动洗衣机的PLC控制

3、自动洗衣机的硬件配置 3.1 PLC简介

可编程控制器，简称PLC，是目前工控界发展最为迅速的工业自动化控制产

品，该产品在国内外被广泛的运用于自动化领域内，PLC技术代表了当今电气程序控制的最先进水平。通过PLC与各种单元自动化装置（如智能仪表、数字化传单装置、智能的液压和气动阀门组等）以及现场总线、计算机网络系统，构成了车间和工厂自动化的完整体系。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

3.2 CPU处理模块

CPU是处理单元(Cntral Pocessing Uit)的缩写，它可以被简称做微处理器（mcroprocessor)，不过经常被人们直接称为处理器(processor)。CPU是计算机的核心，其重要性好比心脏对于人一样。实际上，处理器的作用和大脑更相似，因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据，而主板芯片组则更像是心脏，它控制着数据的交换。CPU的种类决定了你使用的操作系统和相应的软件。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成，是PC的核心，再配上储存器、输入/输出接口和系统总线组成为完整的PC。

CPU224模块输入、输出单元的接线图如图2所示。

120/240 VAC1L0.00.10.20.32L0.40.50.60.71.03L1.11.21.31.41.51.61.7NL1AC10.00.10.20.30.40.50.60.71.01.11.21.31.4M21.51.61.72.02.12.22.32.42.52.62.7MML+24VDC 图2 CPU224模块输入、输出单元的接线图

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3.3 自动洗衣机的流程图

正常情况下——自动过程流程图

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出现紧急情况—— 手动过程流程图

3.4 自动洗衣机的I/O分配

PLC地址（PLC端子） I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q2.0 Q2.1 电气符号（面板端子） I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Q0.0 （板1） Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 （板2） Q1.0 Q1.1 Q2.0 Q2.1 功能说明 开始按钮 高水位按钮 中水位按钮 低水位按钮 手动按钮 手动排水 手动脱水 全复位 开始灯 高水位灯 中水位灯 低水位灯 注水灯 满水灯 正转灯 反转灯 停止灯 排水灯（自动、手动灯） 脱水灯（自动、手动灯） 报警灯

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3.5 自动洗衣机的外部接线

图3 PLC外部接线图

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4、自动洗衣机软件设计 4.1编程软件介绍

STEP7-MICRO编程软件是基于Windows的应用软件，它支持32位Windows95，Windows98和Windows NT4.0使用环境。它的基本功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。

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4.2自动洗衣机程序设计及分析 4.2.1自动洗衣模块的设计 4.2.2手动洗衣模块的设计 5、自动洗衣机监控界面的设计 5.1 组态软件的概述

组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某个领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中。如DCS(集散控制系统)组态，PLC（可编程控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。其实在其他行业也有组态的概念，人们只是不这么叫而已。如AutoCAD，Photo Shop，办公软件(PowerPoint)都存在相似的操作，即用软件提供的工具来形成自己的作品，并以数据文件保存作品，而不是执行程序。组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才能识别。但是不同之处在于，工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。组态工具的解释引擎，要根据这些组态结果实时运行。从表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。

5.2 定义数据词典

数据对象 开始 高水位 中水位 低水位 手动开关 手动排水 手动脱水 复位 开始灯 注水 满水 正转 反转 停 类型 I/O离散 I/O离散 I/O离散 I/O离散 I/O离散 I/O离散 I/O离散 I/O离散 I/O离散 I/O离散 I/O离散 I/O离散 I/O离散 I/O离散 PLC地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Q0.0 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 解释说明 启动开关 选择高水位 选择中水位 选择低水位 停车手动按钮 进行手动排水 进行手动脱水 全复位 开始工作 开始注水 满水 开始正转 开始反转 停 全自动洗衣机的PLC控制

排水 脱水 报警 自动洗衣机 定时器0 定时器1 定时器2 计时器0 计时器1 排水计时器 报警计时器

I/O离散 I/O离散 I/O离散 内存离散 内存整型 内存整型 内存整型 内存整型 内存整型 内存整型 内存整型 Q1.1 Q2.0 Q2.1 无 无 无 无 无 无 无 无 开始排水 开始脱水 开始报警 自动洗衣机 选 高水位后循环时间 选 中水位后循环时间 选 低水位后循环时间 循环次数 大循环次数 排水时间计时 报警时间计时 5.3 用户界面的制作

自动洗衣机的监控系统界面如图示。

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5.4命令语言的编写

制作完成后要与界面编制程序，程序是用户界面的后台支持。一方面程序使得用户界面与下位机PLC实现通讯，使用户界面可以控制系统的运行。另一方面程序建立了画面中动画和系统状态的联系，使用户画面中可以实时的反应系统的运行情况。本系统编写的命令语言如下：

if(\\\\本站点\\开始==1)

{\\\\本站点\\高水位=\\\\本站点\\高水位; \\\\本站点\\低水位=\\\\本站点\\低水位; \\\\本站点\\中水位=\\\\本站点\\中水位; } else {

\\\\本站点\\高水位=0; \\\\本站点\\低水位=0; \\\\本站点\\中水位=0; }

if(\\\\本站点\\开始==1 && \\\\本站点\\高水位==0 && \\\\本站点\\低水位==0 && \\\\本站点\\中水位==0) \\\\本站点\\计数器0=0; else

\\\\本站点\\计数器0=\\\\本站点\\计数器0; if(\\\\本站点\\高水位==1 ) {

\\\\本站点\\低水位=0; \\\\本站点\\中水位=0; } else {

\\\\本站点\\低水位=\\\\本站点\\低水位; \\\\本站点\\中水位=\\\\本站点\\中水位; }

if((\\\\本站点\\高水位==1 && \\\\本站点\\自动洗衣机<90 && \\\\本站点\\计数器0<2)||(\\\\本站点\\计数器1==1 &&\\\\本站点\\高水位==1 && \\\\本站点\\自动洗衣机<90 && \\\\本站点\\计数器0<5))

\\\\本站点\\自动洗衣机=\\\\本站点\\自动洗衣机+10 ; else {

\\\\本站点\\自动洗衣机=\\\\本站点\\自动洗衣机;

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}

if((\\\\本站点\\高水位==1 && \\\\本站点\\自动洗衣机<=90 && \\\\本站点\\计数器0<2)||(\\\\本站点\\计数器1==1 &&\\\\本站点\\高水位==1 && \\\\本站点\\自动洗衣机<90 && \\\\本站点\\计数器0<5) ) \\\\本站点\\注水=1;

if(\\\\本站点\\自动洗衣机==90 && \\\\本站点\\高水位==1) \\\\本站点\\注水=0;

if(\\\\本站点\\自动洗衣机==90 && \\\\本站点\\高水位==1) \\\\本站点\\满水=1; else

\\\\本站点\\满水=0;

if((\\\\本站点\\自动洗衣机==90 && \\\\本站点\\计数器0<=2 && \\\\本站点\\高水位==1)||(\\\\本站点\\计数器1==1 &&\\\\本站点\\自动洗衣机==90 && \\\\本站点\\计数器0<=5 && \\\\本站点\\高水位==1))

\\\\本站点\\定时器0=\\\\本站点\\定时器0+10; else

\\\\本站点\\定时器0=\\\\本站点\\定时器0; if(\\\\本站点\\定时器0==10) \\\\本站点\\停=1; else

\\\\本站点\\停=\\\\本站点\\停; if(\\\\本站点\\定时器0==30) \\\\本站点\\停=0; else

\\\\本站点\\停=\\\\本站点\\停; if(\\\\本站点\\定时器0==30 ) \\\\本站点\\正转=1; else

\\\\本站点\\正转=\\\\本站点\\正转; if(\\\\本站点\\定时器0==120) \\\\本站点\\正转=0; else

\\\\本站点\\正转=\\\\本站点\\正转; if(\\\\本站点\\定时器0==130) \\\\本站点\\停=1; else

\\\\本站点\\停=\\\\本站点\\停; if(\\\\本站点\\定时器0==150) \\\\本站点\\停=0; else

\\\\本站点\\停=\\\\本站点\\停; if(\\\\本站点\\定时器0>=150 ) \\\\本站点\\反转=1; else

全自动洗衣机的PLC控制

\\\\本站点\\反转=\\\\本站点\\反转; if( \\\\本站点\\定时器0>=240) \\\\本站点\\反转=0; else

\\\\本站点\\反转=\\\\本站点\\反转;

if(\\\\本站点\\定时器0==240 && \\\\本站点\\高水位==1) {\\\\本站点\\定时器0=0;

\\\\本站点\\计数器0=\\\\本站点\\计数器0+1; } else {

\\\\本站点\\定时器0=\\\\本站点\\定时器0; \\\\本站点\\计数器0=\\\\本站点\\计数器0; }

///////////////////////////////////////////////////////////// if(\\\\本站点\\中水位==1) {\\\\本站点\\高水位=0; \\\\本站点\\低水位=0; } else {

\\\\本站点\\高水位=\\\\本站点\\高水位; \\\\本站点\\低水位=\\\\本站点\\低水位; }

if((\\\\本站点\\中水位==1 && \\\\本站点\\自动洗衣机<60 && \\\\本站点\\计数器0<2 )||(\\\\本站点\\计数器1==1 &&\\\\本站点\\中水位==1 && \\\\本站点\\自动洗衣机<60 && \\\\本站点\\计数器0<5)) {

\\\\本站点\\自动洗衣机=\\\\本站点\\自动洗衣机+10 ; } else {

\\\\本站点\\自动洗衣机=\\\\本站点\\自动洗衣机; }

if((\\\\本站点\\中水位==1 && \\\\本站点\\自动洗衣机<=60 && \\\\本站点\\计数器0<2)||(\\\\本站点\\计数器1==1 &&\\\\本站点\\中水位==1 && \\\\本站点\\自动洗衣机<60 && \\\\本站点\\计数器0<5) ) \\\\本站点\\注水=1;

if(\\\\本站点\\自动洗衣机==60 && \\\\本站点\\中水位==1) \\\\本站点\\注水=0; else

\\\\本站点\\注水=\\\\本站点\\注水;

if(\\\\本站点\\自动洗衣机==60 && \\\\本站点\\中水位==1) \\\\本站点\\满水=1;

全自动洗衣机的PLC控制

if((\\\\本站点\\自动洗衣机==60 && \\\\本站点\\计数器0<=2 && \\\\本站点\\中水位==1)||(\\\\本站点\\计数器1==1 &&\\\\本站点\\自动洗衣机==60 && \\\\本站点\\计数器0<=5 && \\\\本站点\\中水位==1))

\\\\本站点\\定时器1=\\\\本站点\\定时器1+10; else

\\\\本站点\\定时器1=\\\\本站点\\定时器1; if(\\\\本站点\\定时器1==10) \\\\本站点\\停=1; else

\\\\本站点\\停=\\\\本站点\\停; if(\\\\本站点\\定时器1==30) \\\\本站点\\停=0; else

\\\\本站点\\停=\\\\本站点\\停; if(\\\\本站点\\定时器1==30 ) \\\\本站点\\正转=1; else

\\\\本站点\\正转=\\\\本站点\\正转; if(\\\\本站点\\定时器1==120) \\\\本站点\\正转=0; else

\\\\本站点\\正转=\\\\本站点\\正转; if(\\\\本站点\\定时器1==130) \\\\本站点\\停=1; else

\\\\本站点\\停=\\\\本站点\\停; if(\\\\本站点\\定时器1==150) \\\\本站点\\停=0; else

\\\\本站点\\停=\\\\本站点\\停; if(\\\\本站点\\定时器1>=150 ) \\\\本站点\\反转=1; else

\\\\本站点\\反转=\\\\本站点\\反转; if( \\\\本站点\\定时器1>=240) \\\\本站点\\反转=0; else

\\\\本站点\\反转=\\\\本站点\\反转;

if(\\\\本站点\\定时器1==240 && \\\\本站点\\中水位==1) {\\\\本站点\\定时器1=0;

\\\\本站点\\计数器0=\\\\本站点\\计数器0+1; } else {

全自动洗衣机的PLC控制

\\\\本站点\\定时器1=\\\\本站点\\定时器1; \\\\本站点\\计数器0=\\\\本站点\\计数器0; }

////////////////////////////////////////////// if(\\\\本站点\\低水位==1) {\\\\本站点\\高水位=0; \\\\本站点\\中水位=0; } else {

\\\\本站点\\高水位=\\\\本站点\\高水位; \\\\本站点\\中水位=\\\\本站点\\中水位; }

if((\\\\本站点\\低水位==1 && \\\\本站点\\自动洗衣机<30 && \\\\本站点\\计数器0<2)||(\\\\本站点\\计数器1==1 &&\\\\本站点\\低水位==1 && \\\\本站点\\自动洗衣机<30 && \\\\本站点\\计数器0<5)) {

\\\\本站点\\自动洗衣机=\\\\本站点\\自动洗衣机+10 ; } else {

\\\\本站点\\自动洗衣机=\\\\本站点\\自动洗衣机; }

if((\\\\本站点\\低水位==1 && \\\\本站点\\自动洗衣机<30 && \\\\本站点\\计数器0<2)||(\\\\本站点\\计数器1==1 &&\\\\本站点\\低水位==1 && \\\\本站点\\自动洗衣机<30 && \\\\本站点\\计数器0<5) )

\\\\本站点\\注水=1;

if(\\\\本站点\\自动洗衣机==30 && \\\\本站点\\低水位==1) \\\\本站点\\注水=0; else

\\\\本站点\\注水=\\\\本站点\\注水;

if(\\\\本站点\\自动洗衣机==30 && \\\\本站点\\低水位==1) \\\\本站点\\满水=1;

if((\\\\本站点\\自动洗衣机==30 && \\\\本站点\\计数器0<=2 && \\\\本站点\\低水位==1)||(\\\\本站点\\计数器1==1 &&\\\\本站点\\自动洗衣机==30 && \\\\本站点\\计数器0<=5 && \\\\本站点\\低水位==1))

\\\\本站点\\定时器2=\\\\本站点\\定时器2+10; else

\\\\本站点\\定时器2=\\\\本站点\\定时器2; if(\\\\本站点\\定时器2==10) \\\\本站点\\停=1; else

\\\\本站点\\停=\\\\本站点\\停;

全自动洗衣机的PLC控制

if(\\\\本站点\\定时器2==30) \\\\本站点\\停=0; else

\\\\本站点\\停=\\\\本站点\\停; if(\\\\本站点\\定时器2==30 ) \\\\本站点\\正转=1; else

\\\\本站点\\正转=\\\\本站点\\正转; if(\\\\本站点\\定时器2==120) \\\\本站点\\正转=0; else

\\\\本站点\\正转=\\\\本站点\\正转; if(\\\\本站点\\定时器2==130) \\\\本站点\\停=1; else

\\\\本站点\\停=\\\\本站点\\停; if(\\\\本站点\\定时器2==150) \\\\本站点\\停=0; else

\\\\本站点\\停=\\\\本站点\\停; if(\\\\本站点\\定时器2>=150 ) \\\\本站点\\反转=1; else

\\\\本站点\\反转=\\\\本站点\\反转; if( \\\\本站点\\定时器2>=240) \\\\本站点\\反转=0; else

\\\\本站点\\反转=\\\\本站点\\反转;

if(\\\\本站点\\定时器2==240 && \\\\本站点\\低水位==1) {\\\\本站点\\定时器2=0;

\\\\本站点\\计数器0=\\\\本站点\\计数器0+1; } else {

\\本站点\\定时器2=\\\\本站点\\定时器2; \\\\本站点\\计数器0=\\\\本站点\\计数器0; }

//////////////////////////////////////////////////

if(((\\\\本站点\\计数器0==3 && \\\\本站点\\高水位==1 && \\\\本站点\\计数器1==0)||(\\\\本站点\\计数器0==6 && \\\\本站点\\高水位==1 && \\\\本站点\\计数器1==1)))

\\\\本站点\\自动洗衣机=\\\\本站点\\自动洗衣机-30; else

\\\\本站点\\自动洗衣机=\\\\本站点\\自动洗衣机;

全自动洗衣机的PLC控制

if((\\\\本站点\\计数器0==3 && \\\\本站点\\中水位==1 && \\\\本站点\\计数器1==0)||(\\\\本站点\\计数器0==6 && \\\\本站点\\中水位==1 && \\\\本站点\\计数器1==1))

\\\\本站点\\自动洗衣机=\\\\本站点\\自动洗衣机-20; else

\\\\本站点\\自动洗衣机=\\\\本站点\\自动洗衣机;

if((\\\\本站点\\计数器0==3 && \\\\本站点\\低水位==1 && \\\\本站点\\计数器1==0)||(\\\\本站点\\计数器0==6 && \\\\本站点\\低水位==1 && \\\\本站点\\计数器1==1))

\\\\本站点\\自动洗衣机=\\\\本站点\\自动洗衣机-10; else

\\\\本站点\\自动洗衣机=\\\\本站点\\自动洗衣机;

if((\\\\本站点\\计数器0==3 && \\\\本站点\\自动洗衣机>0 && \\\\本站点\\计数器1==0)||(\\\\本站点\\计数器0==6 && \\本站点\\自动洗衣机>0 && \\\\本站点\\计数器1==1))

\\\\本站点\\排水=1;

if((\\\\本站点\\计数器0==3 && \\\\本站点\\自动洗衣机==0)|| (\\\\本站点\\计数器0==6 && \\\\本站点\\自动洗衣机==0)) {

\\\\本站点\\脱水=1; \\\\本站点\\排水=0; } else {

\\\\本站点\\脱水=\\\\本站点\\脱水; \\\\本站点\\排水=\\\\本站点\\排水; }

if((\\\\本站点\\计数器0==3 && \\\\本站点\\自动洗衣机==0 && \\\\本站点\\脱水==1)||(\\\\本站点\\计数器0==6 && \\\\本站点\\自动洗衣机==0 &&\\\\本站点\\脱水==1 ))

\\\\本站点\\排水计时器=\\\\本站点\\排水计时器+10; else

\\\\本站点\\排水计时器=\\\\本站点\\排水计时器; if(\\\\本站点\\排水计时器==300) \\\\本站点\\脱水=0; else

\\\\本站点\\脱水=\\\\本站点\\脱水; if(\\\\本站点\\排水计时器==300)

\\\\本站点\\计数器1=\\\\本站点\\计数器1+1; else

\\\\本站点\\计数器1=\\\\本站点\\计数器1; if(\\\\本站点\\排水计时器==300) \\\\本站点\\排水计时器=0; else

全自动洗衣机的PLC控制

\\\\本站点\\排水计时器=\\\\本站点\\排水计时器; if(\\\\本站点\\计数器1==2) \\\\本站点\\排水计时器=0; else

\\\\本站点\\排水计时器=\\\\本站点\\排水计时器; if(\\\\本站点\\计数器1==2) \\\\本站点\\脱水=0; else

\\\\本站点\\脱水=\\\\本站点\\脱水;

if((\\\\本站点\\计数器1==2 )&&(\\\\本站点\\高水位==1 ||\\\\本站点\\低水位==1 || \\\\本站点\\中水位==1))

\\\\本站点\\报警计时器=\\\\本站点\\报警计时器+10; else

\\\\本站点\\报警计时器=\\\\本站点\\报警计时器;

if((\\\\本站点\\报警计时器==10)||(\\\\本站点\\报警计时器==30)||(\\\\本站点\\报警计时器==50))

\\\\本站点\\$新报警=1; else

\\\\本站点\\$新报警=0;

if(\\\\本站点\\报警计时器==60) {

\\\\本站点\\高水位=0; \\\\本站点\\低水位=0; \\\\本站点\\中水位=0;

\\\\本站点\\报警计时器=0; \\\\本站点\\定时器0=0; \\\\本站点\\计数器0=0; \\\\本站点\\定时器1=0; \\\\本站点\\定时器2=0; \\\\本站点\\排水计时器=0; \\\\本站点\\计数器1=0; } else {

\\\\本站点\\定时器0=\\\\本站点\\定时器0; \\\\本站点\\计数器0=\\\\本站点\\计数器0; \\\\本站点\\定时器1=\\\\本站点\\定时器1; \\\\本站点\\定时器2=\\\\本站点\\定时器2;

\\\\本站点\\排水计时器=\\\\本站点\\排水计时器; \\\\本站点\\计数器1=\\\\本站点\\计数器1; \\\\本站点\\高水位=\\\\本站点\\高水位; \\\\本站点\\低水位=\\\\本站点\\低水位; \\\\本站点\\中水位=\\\\本站点\\中水位;

\\\\本站点\\报警计时器=\\\\本站点\\报警计时器;

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6、程序调试

在本次课设过程中，多次发现在循环时不能够达到正常的循环次数。经过调试，发现需要在已给条件上，还要并上其他一些附加条件，以确保程序的正确。还有在选取高水位时能够同时选择其他水位，经过研究发现，是因为条件不足，在高水位的条件上并了两条语句之后就能够实现了。

7、实验体会

经过本次课设，能够更好地掌握PLC编程、组态监控以及上位机与下位机的连接等相关知识。通过与指导教师的探讨，以及与同学的研究终于将本次课设完成。并很好的了解了PLC在人类发展史中所占的重要作用，组态监控在各种行业的应用普及，以及自动洗衣机相对以往的洗衣机的优点等。

参考文献

[1] 赵相宾.可编程控制器技术与应用系统设计.机械工业出版社，2002，7 [2] 廖常初.PLC编程及应用.机械工业出版社，2005，3 [3] 胡学林.可编程控制器原理及应用.电子工业出版社，2007,1 [4] 梁延东.电梯控制技术 .中国建筑工业出版社, 2008: 42-44 [5] 常晓玲.电器控制系统与可编程控制器.机械工业出版, 2008: 78-80