基于PLC技術(shù)的電梯控制系統(tǒng)技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)位論文范文模板參考資料

1、畢業(yè) 論 文題目基于PLC技術(shù)的電梯控制系統(tǒng)技術(shù)姓 名 學(xué) 號(hào)系（院）班 級(jí)指導(dǎo)教師職 稱(chēng)二O一一 年 4 月 7 日基于PLC技術(shù)的電梯控制系統(tǒng)技術(shù)摘要：本文首先介紹了當(dāng)前流行的幾種工業(yè)總線，著重闡述了西門(mén)子AS-Interface總線技術(shù)的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方式。隨后簡(jiǎn)要的介紹了電梯控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和西門(mén)子總線技術(shù)在電梯控制系統(tǒng)中應(yīng)用的重要性，接著從硬件和軟件兩方面詳細(xì)說(shuō)明了西門(mén)子AS-Interface總線技術(shù)在電梯上的應(yīng)用以及遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)，最后對(duì)西門(mén)子PLC在電梯控制系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了綜合指標(biāo)分析。關(guān)鍵詞：AS-Interface 串行通訊 現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線 主站 從站目錄目 錄0摘 要0 第

2、一章 選題背景1選題的背景意義1第二 方案論證 2第三章 硬件的理論與設(shè)計(jì).33.0硬件實(shí)現(xiàn)33.1 相關(guān)西門(mén)子控制元器件介紹63.2 軟件實(shí)現(xiàn)6 3.3 工作流程7第四章、設(shè)計(jì)論述 .84.0通信口介紹 84.1硬件實(shí)現(xiàn)94.2軟件設(shè)置 9第五章 結(jié)果分析 9第六章 總結(jié) 10謝辭12參考文獻(xiàn)13第一章選題背景隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和人們現(xiàn)代化生活水平的提高，電梯已經(jīng)步入了人們的生活。電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)重要方向，成

3、為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。PLC程序設(shè)計(jì)采用模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實(shí)現(xiàn)的條件及原則設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊。設(shè)計(jì)的程序要求完成電梯自動(dòng)運(yùn)行功能如：內(nèi)選外召喚信號(hào)的登記、消號(hào)、到層自動(dòng)開(kāi)、門(mén)、延時(shí)自動(dòng)運(yùn)行等。合理分配轎廂內(nèi)指令的執(zhí)行和廳外召喚的應(yīng)答。第二章 方案論證1、總線介紹1.0 現(xiàn)在較為通用的總線在常規(guī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，傳感器與執(zhí)行器是分開(kāi)接線的，由多個(gè)傳感器和執(zhí)行器構(gòu)成的系統(tǒng)需要大捆導(dǎo)線，把通信總線應(yīng)用到測(cè)控系統(tǒng)中，不僅能節(jié)省大量的導(dǎo)線，而且可提高系統(tǒng)的可靠性。已被廣泛采用的工業(yè)總線一般有兩類(lèi)。一類(lèi)為主從結(jié)構(gòu)方式，如RS485通訊，該通訊總線在工業(yè)控制中已得到廣泛應(yīng)用，其通訊方式為

4、命令、響應(yīng)方式。主機(jī)定時(shí)向各子控制器發(fā)出查詢(xún)信號(hào)，再由各子控制器匯報(bào)各自狀態(tài)。這種通訊方式開(kāi)發(fā)難度較小，但通訊實(shí)際耗費(fèi)了主控制器相當(dāng)一部分資源。所以此種方式并未能完全地發(fā)揮出主控制器強(qiáng)大的運(yùn)算功能。另一類(lèi)為各節(jié)點(diǎn)自主通訊方式，如歐姆龍公司、三菱公司的CAN總線，NEW LIFT公司的LONWORKS總線等。這類(lèi)總線的可靠性和通訊速率與前一種有著本質(zhì)的提高，但成本相對(duì)較貴。1.1 AS-Interface總線針對(duì)現(xiàn)在流行的兩類(lèi)串行總線控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)，西門(mén)子吸取了兩種控制方式的優(yōu)點(diǎn)，推出了AS-Interface（遠(yuǎn)程I/O）總線技術(shù)。AS-Interface是執(zhí)行器-傳感器-接口總線系統(tǒng)，就是

5、將分散的I/O信號(hào)通過(guò)從站收集起來(lái)，僅用兩根信號(hào)線傳送到AS-I主站。AS-I主站按順序呼叫，最長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間為5ms，AS-I從站節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線上的聯(lián)系，使其它從站 不受影響，其故障問(wèn)題可及時(shí)在AS-I主站上反映出來(lái)。 AS-I的每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了AS-I總線的高可靠性，AS-I總線直接通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá)100米，通過(guò)中繼站延伸的最大距離300米，AS-I總線最多可安裝248個(gè)傳感器與執(zhí)行器。西門(mén)子PLC主機(jī)與從站之間的聯(lián)系都通過(guò)AS-I主站，無(wú)須額外編輯通訊程序，對(duì)于工程人員來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)程I/O對(duì)應(yīng)于映像區(qū)的對(duì)應(yīng)位，符合他們的編程習(xí)慣

6、，十分方便。由于兩線通訊的應(yīng)用，系統(tǒng)連接線采用卡線刺穿式結(jié)構(gòu)，布線量大為減少，且獨(dú)特的AS-I梯形電纜，杜絕了接線錯(cuò)誤的可能性，與以前的PLC控制系統(tǒng)相比可節(jié)省大量的電纜，安裝工作量亦大為減少。 歡迎訪問(wèn)1. 2、電梯控制系統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)從繼電器控制發(fā)展到PLC加調(diào)速器控制方式，經(jīng)歷了一個(gè)相當(dāng)大的技術(shù)飛躍，現(xiàn)有的產(chǎn)品也成型，且性能相當(dāng)穩(wěn)定，現(xiàn)有的電梯控制系統(tǒng)基本上是如圖1所示的結(jié)構(gòu)。即控制中心在樓頂機(jī)房，井道和轎廂中的所有信號(hào)都以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的形式通過(guò)大量的電纜傳送到控制中心。傳統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)由于接線過(guò)多，安裝復(fù)雜，不易更改和擴(kuò)展，導(dǎo)致難以維護(hù)和效率低的缺點(diǎn)?，F(xiàn)今的電梯用戶對(duì)電梯的要求已不僅僅停留在

7、對(duì)系統(tǒng)的安全性、可靠性等基本功能的追求上，他們對(duì)電梯的舒適感、效率、自我故障診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)控等智能化以及電梯調(diào)試，維護(hù)的簡(jiǎn)便性提出了更高的要求。所以急需一種高效率，高可靠性的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)來(lái)滿足用戶的要求，AS-Interface總線技術(shù)就是其最佳選擇。AS-I總線的物理實(shí)現(xiàn)為兩線通訊，接線采用卡線刺穿式結(jié)構(gòu)，AS-I從站可以十分方便的接入到總線上，且獨(dú)特的AS-I梯形電纜，杜絕了接線錯(cuò)誤的可能性。下面對(duì)西門(mén)子S7-200CN PLC的AS-Interface總線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電梯控制做一些探討。第三章AS-Interface總線技術(shù)在電梯控制系統(tǒng)中應(yīng)用3.0 硬件實(shí)現(xiàn)具有AS-Interface總線功

8、能的西門(mén)子S7-200CN PLC性能較好，功能強(qiáng)大，支持三角函數(shù)、開(kāi)方、對(duì)數(shù)運(yùn)算等功能；可在線編輯和監(jiān)視；通過(guò)調(diào)制解調(diào)器支持遠(yuǎn)程監(jiān)控；可以故障診斷，執(zhí)行單次掃描，強(qiáng)制輸出；可以編輯變量狀態(tài)表，使用多個(gè)可同時(shí)打開(kāi)的窗口可同時(shí)顯示信號(hào)狀態(tài)和狀態(tài)表。所以基于S7-200CN PLC的電梯控制系統(tǒng)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化、智能化、性?xún)r(jià)比極高的控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)上，我們經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)查和論證發(fā)現(xiàn)：電梯控制系統(tǒng)的傳感器和執(zhí)行器基本上集中在井道和轎廂，機(jī)房?jī)H只有一個(gè)執(zhí)行器即調(diào)速器，而無(wú)傳感器。所以我們認(rèn)為將機(jī)房作為控制中心并不科學(xué)，為了使系統(tǒng)的硬件布置達(dá)到最優(yōu)，我們對(duì)傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)做了如下調(diào)整。a) 電梯的控

9、制系統(tǒng)和拖動(dòng)系統(tǒng)從物理上分開(kāi)，改變了傳統(tǒng)電梯系統(tǒng)控制、拖動(dòng)不分家的狀態(tài)。這樣做的好處是真正實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)弱電分開(kāi)，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，進(jìn)一步保證了電梯系統(tǒng)的安全和可靠；b) 由于電梯的大部分信號(hào)在轎廂和井道，如果將控制中心置于機(jī)房，即使應(yīng)用AS-Interface總線技術(shù)，那么它所需要的AS-I從站是十分可觀的（以10層10站的電梯為例，轎廂和井道的信號(hào)大約有100個(gè)，一個(gè)AS-I從站的的I/O數(shù)最多為8，也就是說(shuō)需13個(gè)從站才能滿足要求），這種即使有了先進(jìn)性而無(wú)經(jīng)濟(jì)性的系統(tǒng)難以被社會(huì)所接受的。我們的做法就是將控制中心轉(zhuǎn)移到轎廂頂，這種轉(zhuǎn)移在不降低其先進(jìn)性的同時(shí)大大降低了控制系統(tǒng)的成本（同樣以

10、10層10站的電梯為例，井道和機(jī)房的信號(hào)大約有48個(gè)，所需要的從站僅為6個(gè)）。圖2為根據(jù)以上思想采用AS-I總線技術(shù)的電梯控制系統(tǒng)，控制中心位于轎頂，由CPU226CN（PLC）、EM223（PLC擴(kuò)展）、AS-I主站三部分組成，轎廂上的信號(hào)均直接接到PLC的I/O上，井道和機(jī)房的信號(hào)通過(guò)AS-I從站傳輸?shù)紸S-I主站上，現(xiàn)場(chǎng)安裝十分簡(jiǎn)單。2. 歡迎訪問(wèn)3.4.3.1 相關(guān)西門(mén)子控制元器件介紹下面對(duì)CPU226CN，AS-I主站CP243-2，擴(kuò)展EM223及AS-I從站的性能及作用做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。S7-200CN主控制器（CPU226cn）構(gòu)成 本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/

11、O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30KHZ高速計(jì)數(shù)器，兩路獨(dú)立的20KHZ高速脈沖輸出，具有PID控制器，1個(gè)RS485通訊/編程口。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。如圖3所示。作用 裝置于轎頂，負(fù)責(zé)控制轎廂位置，轎門(mén)的驅(qū)動(dòng)，接受來(lái)自轎廂上的各種電信號(hào)，處理與AS-I主站之間和調(diào)制解調(diào)器通訊等各種信號(hào)。2） AS-I主站性能 AS-I周期時(shí)間不大于5ms，AS-I的連接電纜允許的最大電流為3A，可直接連到外部24V電源，其地址范圍：一個(gè)8DI/8DO數(shù)字模塊和一個(gè)8AI/8AO模擬模塊?？梢?jiàn)，AS-I主站的響

12、應(yīng)時(shí)間和帶負(fù)載能力非同一般。如圖4所示。作用 裝置于轎頂，負(fù)責(zé)與主控制器通訊并控制AS-I從站3） 擴(kuò)展性能 EM223擴(kuò)展單元具有8I/8O共16路數(shù)字信號(hào)輸入輸出口，具有光電隔離，低功耗等功能。作用 我們將控制中心置于轎頂?shù)囊粋€(gè)重要原因是電梯的大部分信號(hào)都集中在轎廂上，可以通過(guò)將這些信號(hào)直接以并行的方式送到控制中心，這是一種十分經(jīng)濟(jì)且可行的辦法。所以顯然CPU224本機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)量不能滿足要求時(shí)，必須通過(guò)擴(kuò)展（EM223）來(lái)彌補(bǔ)不足點(diǎn)數(shù)。4） AS-I從站我們將井道和機(jī)房的信號(hào)通過(guò)AS-I從站連入電梯控制系統(tǒng)，因此，AS-I從站被分散安裝在井道中和機(jī)房?jī)?nèi)，負(fù)責(zé)處理召喚盒內(nèi)信號(hào)和控制調(diào)速器。

13、3.2 軟件實(shí)現(xiàn)西門(mén)子S7-200CN系列PLC都是將AS-I從站自動(dòng)映射到8個(gè)模擬量輸入字（AIW0AIW7）和8個(gè)模擬量輸出字（AQW0AQW7）上。對(duì)于工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)AS-I從站的編程和對(duì)普通的I/O編程沒(méi)什么區(qū)別，只需增加一小段程序，就可實(shí)現(xiàn)從站I/O到PLC中的映射。啟動(dòng)AS-I及映射轉(zhuǎn)換程序清單如下：LD SM0.1SI Q3.7, 1RI Q3.0, 4LD SM0.7 BMW AIW0, VW1000, 8BMW VW2000, AQW0, 83.3 工作流程電梯控制的核心是對(duì)各類(lèi)信號(hào)分析并控制調(diào)速器，門(mén)機(jī)等拖動(dòng)轎廂運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。在西門(mén)子S7-200CNPLC串行系統(tǒng)中，井

14、道和機(jī)房的各類(lèi)控制、數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)AS-I從站傳輸?shù)紸S-I主站上，經(jīng)由AS-I主站傳輸?shù)紺PU226CN中。同樣，CPU226CN想對(duì)某一從站發(fā)出指令也需AS-I主站完成。轎廂上的所有信號(hào)直接通過(guò)并行I/O點(diǎn)送入CPU226CN內(nèi)。下面以一部電梯處理一個(gè)召喚信號(hào)過(guò)程為例，簡(jiǎn)要介紹其工作流程。系統(tǒng)上電時(shí)，CPU226CN進(jìn)行上電自檢。包括I/O檢查，與主站的通訊檢查，電梯的當(dāng)前狀態(tài)（門(mén)狀態(tài)，自動(dòng)、檢修或司機(jī)，電梯位置等）的參數(shù)正確性。一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則進(jìn)入故障狀態(tài)，封鎖快車(chē)，直到所有故障排除，才進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。從站一旦檢測(cè)到有召喚信號(hào)，立即通過(guò)AS-I信號(hào)電纜傳輸?shù)紸S-I主站，經(jīng)由主站向CPU

15、226CN發(fā)出中斷信號(hào)，把召喚信號(hào)最終傳送到CPU226CN進(jìn)行處理。一次信號(hào)的傳輸時(shí)間少于5ms。 歡迎訪問(wèn)CPU226CN收到信號(hào)后，根據(jù)電梯的現(xiàn)在狀態(tài)，決定電梯的運(yùn)行方向和停車(chē)位置，通過(guò)AS-I主站向從站發(fā)生指令控制調(diào)速器及曳引機(jī)。第四章、設(shè)計(jì)論述基于西門(mén)子PLC的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)4.0通信口介紹內(nèi)部集成的PPI接口為S7-200CN的用戶提供了強(qiáng)大的通訊功能。PPI接口物理特性為RS485，可在三種方式下工作：1）PPI方式。PPI通訊協(xié)議是西門(mén)子專(zhuān)為S7-200CN系列PLC開(kāi)發(fā)的一個(gè)通訊協(xié)議。可通過(guò)普通的兩芯屏蔽雙絞電纜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。波特率為9.6kbit/s,19.2kbit/s和1

16、87.5kbit/s.S7-200CN系列CPU上集成的編程口同時(shí)就是PPI通訊協(xié)議進(jìn)行通訊非常簡(jiǎn)單方便，只用NETR和NETW兩條語(yǔ)句即可進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的傳遞，不需額外再配置模塊或軟件。PPI通訊網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)令牌傳遞網(wǎng)，在不加中繼器的情況下，最多可以由31個(gè)S7-200CN系列PLC，TD200，OP/TP面板或上位機(jī)（插MPI卡）為站點(diǎn)，構(gòu)成PPI網(wǎng)。2）MPI方式。S7-200CN可以通過(guò)內(nèi)置接口連接到MPI網(wǎng)絡(luò)上，波特率為19.2k/187.5kbit/s。它可與S7-300/S7-400CPU進(jìn)行通訊。3）自由口方式。自由口方式是S7-200CNPLC的一個(gè)很有特色的功能。它使S7-20

17、0CNPLC可以與任何通訊協(xié)議公開(kāi)的其它設(shè)備、控制器進(jìn)行通訊。4.1硬件實(shí)現(xiàn)我們使用自由口方式，通過(guò)電纜將CPU226CN的485口與調(diào)制解調(diào)器連接，并接入電話線，在監(jiān)控室將調(diào)制解調(diào)器與電腦連接。連接完畢后，我們可以通過(guò)撥號(hào)上網(wǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的電梯進(jìn)行監(jiān)控。其中，調(diào)制解調(diào)器我們選用實(shí)達(dá)網(wǎng)上之星5600db+，硬件框圖如圖5所示。4.2軟件設(shè)置由于西門(mén)子STEP-7MicroWIN編程軟件本身就有遠(yuǎn)程監(jiān)控的相關(guān)設(shè)置，所以對(duì)于工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)不用重新進(jìn)行通信開(kāi)發(fā)，節(jié)省了大量的費(fèi)用。我們?cè)谶M(jìn)入STEP-7MicroWIN編程軟件的界面后，只需簡(jiǎn)單的設(shè)置以下幾項(xiàng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控即可實(shí)現(xiàn)。1） Communicati

18、on中將Local Modem和Remote Modem設(shè)定為相同的型號(hào)（否則無(wú)法對(duì) Local Modem進(jìn)行燒制），若在備選欄中無(wú)法找到我們所選用的硬件Modem，則必須進(jìn)行自定義；2） 自定義Modem configure，如表一。第五章、結(jié)果分析總線技術(shù)在電梯上的應(yīng)用（也稱(chēng)串行通信電梯），目前已在國(guó)內(nèi)的部分電梯上采用。如上海三菱、廣州日立、天津奧的斯等大的電梯生產(chǎn)廠家已經(jīng)開(kāi)始大量地采用這種技術(shù)，但對(duì)于國(guó)內(nèi)廣大的中小電梯企業(yè)而言，引進(jìn)和開(kāi)發(fā)這套系統(tǒng)無(wú)疑將耗費(fèi)大量的人力和物力。四川建寧電梯廠2000曾成套引進(jìn)了臺(tái)灣TS868電梯串行通訊系統(tǒng)，與現(xiàn)在自主開(kāi)發(fā)基于西門(mén)子AS-I總線技術(shù)的串行通訊系統(tǒng)相比，列出對(duì)比表如下：從對(duì)比表中我們不難看出，基于西門(mén)子AS-