plc電梯控制系統(tǒng)設計0_secret

1、 畢 業(yè) 設 計（論 文）論文題目： plc電梯控制系統(tǒng)設計教 學 點： 指導老師： 職 稱： 學生姓名： 學 號: 專 業(yè)： 電氣自動化技術 2009 年 1月 10日畢業(yè)設計（論文）任務書題目： plc電梯控制系統(tǒng)設計任務與要求：本設計就以PLC作為工具對升降電梯的各種操作進行控制。對四層電梯的硬件部分作分析，看需要什么樣的開關電機信號燈等。然后再根據(jù)控制面板圖估計一下I/O點數(shù)這樣可以確定所選機型，列出輸入/輸出的分配表并畫出流程圖最后進行過程分析。時間： 2008 年 12 月 2 日 至 2009 年 2 月 28 日 共 12 周教 學 點： 學生姓名： 學 號： 專業(yè)： 指導單位

2、或教研室： 指導教師： 職 稱： 畢業(yè)設計(論文)進度計劃表日 期工 作 內(nèi) 容執(zhí) 行 情 況指導教師簽 字08年12月2日至12月16日準備階段 08年12月17日至12月24日資料收集 08年12月25日至09年1.20日系統(tǒng)初步設計方案 09年1月21日至 2月15日plc硬件設計的問題 09年2月16日至 2月28日流程設計及過程具體分析 3月1日至3月10日畢業(yè)論文的修改 教師對進度計劃實施情況總評實施情況安排合理，進度適中，總體良好。 簽名 2008年12月5日 本表作評定學生平時成績的依據(jù)之一。摘 要PLC和微機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，可靠性高、維護方便、開發(fā)周期短，這種電梯

3、運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復雜的控制任務，己成為電梯控制的發(fā)展方向，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。為了改善電梯的舒適感和運行的可靠性，現(xiàn)在都改為用PLC來控制電梯的運行，這樣大大提高了電梯的性能。關鍵詞：plc、電梯、邏輯控制。AbstractPLC and PC components to run the logic of the elevator control system, high reliability and easy maintenance, short development cycle, the elevator is running mo

4、re reliable and have a great deal of flexibility, you can complete a more complex control tasks, has become the Elevator control the direction of development of many of its features are the traditional relay control system can not be realized. Elevator in order to improve comfort and operational rel

5、iability, are now replaced with PLC to control the operation of the lift, thereby greatly enhancing the performance of the elevator.Key words：PLC Elevato Logic control目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc223365940 第一章 PLC的主要功能 PAGEREF _Toc223365940 h 1 HYPERLINK l _Toc223365941 第一節(jié) PLC概述 PAGEREF _Toc

6、223365941 h 1 HYPERLINK l _Toc223365942 第二節(jié) PLC的特點 PAGEREF _Toc223365942 h 1 HYPERLINK l _Toc223365943 第三節(jié) PLC的基本結構 PAGEREF _Toc223365943 h 2 HYPERLINK l _Toc223365944 第四節(jié) PLC的工作原理 PAGEREF _Toc223365944 h 3 HYPERLINK l _Toc223365945 第二章 PLC的機型選擇 PAGEREF _Toc223365945 h 5 HYPERLINK l _Toc223365946 第三

7、章 硬件設計 PAGEREF _Toc223365946 h 7 HYPERLINK l _Toc223365947 第一節(jié) 硬件配置簡介 PAGEREF _Toc223365947 h 7 HYPERLINK l _Toc223365948 第二節(jié) 輸入/輸出的分配 PAGEREF _Toc223365948 h 8 HYPERLINK l _Toc223365949 第四章 設計流程及過程分析 PAGEREF _Toc223365949 h 9 HYPERLINK l _Toc223365950 第一節(jié) 流程圖 PAGEREF _Toc223365950 h 9 HYPERLINK l _

8、Toc223365951 第二節(jié) 過程分析 PAGEREF _Toc223365951 h 10 HYPERLINK l _Toc223365952 結束語 PAGEREF _Toc223365952 h 13 HYPERLINK l _Toc223365953 謝 辭 PAGEREF _Toc223365953 h 14 HYPERLINK l _Toc223365954 參考文獻 PAGEREF _Toc223365954 h 15 PAGE 15第一章 PLC的主要功能第一節(jié) PLC概述可編程控制器（以下簡稱PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏

9、輯控制到數(shù)字控制的進步；其應用領域從小到大，實現(xiàn)了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務的跨越。PLC是以微處理技術為核心，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術，以軟件手段實現(xiàn)各種控制功能，具有極高的抗干擾能力，其本身結構簡單，體積小，靈活通用與維護方便，開發(fā)周期短過程控制平穩(wěn)可靠，兼?zhèn)淞擞嬎銠C和繼電器兩種控制方式的優(yōu)點，形成一套以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化的軟件結,構使用戶程序的編制清晰直觀，方便易學，可在線修改調(diào)試控制程序。因此，它己經(jīng)成為電梯運行中的關鍵技術。第二節(jié) PLC的特點一、PLC的可靠性高，表現(xiàn)在下列幾方面。（1）與繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較

10、，PLC可靠性提高的主要原因:PLC不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單、維修時間縮短。采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如冗余設計、掉電保護、故障診斷和信息保護及恢復等。它具有編程簡單、操作方便、維修容易等特點，因此對操作和維修人員的技能要求降低，容易學習和掌握，不容易發(fā)生操作的失誤。 （2）與通用的計算機控制系統(tǒng)比較：PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機控制系統(tǒng)更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了經(jīng)簡化的編程語言，編程的出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設計的硬件使可靠性大大提高。在硬件設計方面，PLC采用了

11、一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的元件;采用先進的工藝制造流水線生產(chǎn);對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等，設有對電源的掉電保護、存儲器內(nèi)容的保護并采用看門狗和其他自診斷措施、便于維修的設計等等。在軟件設計方面，PLC也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波、軟件自診斷、簡化編程語言、信息保護和恢復、報警和運行信息的顯示等等。二、易操作性PLC的易操作性表現(xiàn)在下列三個方面:（1）操作方便對PLC的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作（2）編程方便PLC有多種程序設計語言可供使用。 （3）維修方便PLC所具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低了。 三、靈活性PLC的靈活性

12、表現(xiàn)在下列三方面:（1）編程的靈活性PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖和語句描述編程語言，只要掌握其中一種語言就可以進行編程。（2）擴展的靈活性PLC的擴展靈活性是它的一個重要的特點。它可根據(jù)應用的規(guī)模不斷擴展，即可進行容量的擴展，功能的擴展，應用和控制范圍的擴展。（3）操作的靈活性操作的靈活性是指設計的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得容易。第三節(jié) PLC的基本結構PLC的型號、規(guī)格繁多。它主要由中央處理單元CPU、存儲器、I/O、編程器等組成。一、中央處理單元CPU（1）PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能，接收并存儲

13、從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。（2）用掃描方式接收現(xiàn)場裝置的狀態(tài)，并存入輸入映像寄存器。（3）診斷電源、PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤。（4）PLC進入運行狀態(tài)后，從存儲器中逐條讀取永和程序，按指令規(guī)定的任務，產(chǎn)生相應的控制信號，曲啟閉有關控制電路。分時分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存儲、傳送、組合、比較和變換等動作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運算或算術運算等任務。根據(jù)運算結果，更新有關標志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容，在有輸出映像寄存器的狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關內(nèi)容，實現(xiàn)輸出控制、制表、答應或數(shù)據(jù)通訊等。二、存儲器（1）系統(tǒng)程序存儲器該存儲器存放系統(tǒng)程序(系統(tǒng)軟件)。系統(tǒng)程序是PLC研制者

14、所編的程序，它是決定PLC性能的關鍵。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、解釋程序、故障自診斷程序、標準子程序庫及其他各種管理程序等。系統(tǒng)程序由制造廠家提供，一般都固化在ROM或EPROM中，用戶不能直接存取。系統(tǒng)程序用來管理、協(xié)調(diào)PLC各部分的工作，翻譯、解釋用戶程序，進行故障診斷等。（2）用戶程序存儲器該存儲器存放用戶程序(應用軟件)。用戶程序是用戶為解決實際問題并根據(jù)PLC的指令系統(tǒng)而編制的程序，它通過編程器輸入，經(jīng)CPU存放入用戶存儲器。為便于程序的調(diào)試、修改、擴充.、完善，該存儲器使用RAM。三、.輸入輸出接口(簡稱1/0)輸入輸出接口是CPU與工業(yè)現(xiàn)場裝置之間的連接部分，是PLC的重要組成部分。

15、與微機的1/O接口工作于弱電的情況不同， PLC的I/O接口是按強電要求設計的，即其輸入接口可以接受強電信號，其輸出接口可以直接和強電設備相連接。四、編程器編程器是PLC中一種主要的外部設備，它是開發(fā)、維護PLC控制系統(tǒng)的必備設備。編程器用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試、檢查和監(jiān)視，還可以通過其鍵盤去調(diào)用與顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它通過通信端口與CPU聯(lián)系，完成人機對話連接。編程器上有供編程用的各種功能鍵和顯示燈，以及編程、監(jiān)控轉換開關。編程器的鍵盤采用梯形圖語言鍵符，也可以采用軟件指定的功能鍵符，通過屏幕對話方式進行編程。五、外部設備一般PLC都配有盒式收音機、打印機、EPROM寫

16、入器、高分辨率屏彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng)等設備。第四節(jié) PLC的工作原理PLC具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般采用等待命令的工作方式。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC中，用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直至遇到結束符后又返回第一條。如此周而不斷循環(huán)。每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。一個掃描周期大致可分為I/O刷新和執(zhí)行指令兩個階段。所謂I/O刷新即對PLC的輸入進行一次讀取，將輸入端各變量的狀態(tài)重新讀入PLC中存入內(nèi)部寄存器，同時將新的運算結果送到輸出端。這實際是將存入輸入、輸出狀態(tài)的寄存器內(nèi)容進行了一次更新，故稱為“I（輸入）/O(輸出) 刷新

17、”。由此可見，若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出端也會相應的發(fā)生變化，或者說輸出隊輸入產(chǎn)生了響應。反之，若在本次I/O刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，即不響應，而要到下一次掃描期間輸出才會產(chǎn)生響應。由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對輸入的響應速度要受掃描周期的影響。掃描周期的長短主要取決于這幾個因數(shù)：一是CPU執(zhí)行指令的速度，二是每條指令占用的時間，三是指令條數(shù)的多少，即程序的長短。對于慢速控制系統(tǒng)，響應速度常常不是主要的，故這種方式不但沒有壞處反而可以增強系統(tǒng)抗干擾能力。因為干擾常是脈沖式的、短時的，而由于系統(tǒng)響應較慢，常常要幾個掃描周

18、期才響應一次，而多次掃描后，瞬間干擾所引起的誤動作將會大大減少，故增加了抗干擾能力。但對控制時間要求較嚴格、響應速度要求較快的系統(tǒng)，這一問題就需慎重考慮。應對響應時間作出精確的計算，精心編排程序，合理安排指令的順序，以盡可能減少周期造成的響應延時等的不良影響。第二章 PLC的機型選擇一、可編程控制器控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)估算（1）控制電磁閥等所需的I/O點數(shù)。有電磁閥的動作原理可知，一個單線圈電磁閥用可編程控制器時需兩個輸入及一個輸出；一個雙線圈電磁閥需三個輸入及兩個輸出；一個比例式電磁閥需三個輸入及五個輸出。一個按鈕需一個輸入；一個光電開關要占用一個或兩個輸入點；一個信號占用一個輸出點；而波段

19、開關，有幾個波段就占用幾個輸入點；一般情況，各種位置開關都要占用兩個輸入點。根據(jù)上面所述原理分析，本設計用到十個按鈕，需要十個輸入點。四個位置按鈕，需要八個輸入點。十六個信號燈，需要十六個輸出點。（2）控制交流電機所需的I/O點數(shù)。根據(jù)具體情況，本設計可以不用到交流電機，所以，可以不算上交流電機的I/O點數(shù)。三、控制直流電動機所需的I/O點數(shù)本設計是對電梯的控制，所以，我們根據(jù)情況可知，要控制電梯的上升和下降，需要一個可逆運行的直流電機。這樣，我們需要九個輸入點和六個輸出點。二、內(nèi)存估計用戶程序所需內(nèi)存容量要受到下面幾個因素的影響：內(nèi)存利用率；開關量輸入輸出點數(shù)；模擬量輸入輸出點數(shù)；用戶的編程

20、水平。（1）內(nèi)存利用率。我們把一個程序段中的接點數(shù)與存放該程序段所代表的機器語言所需的內(nèi)存字數(shù)的比值稱為利用率。（2）開關量輸入輸出的點數(shù)。一般系統(tǒng)中，開關量輸入和開關量輸出的比為6：4。這方面的經(jīng)驗公司是根據(jù)開關量輸入、開關量輸出的總點數(shù)給出的。所需內(nèi)存字數(shù)=開關量（輸入+輸出）總點數(shù)*10（3）模擬量輸入輸出的總點數(shù)。只有模擬量輸入時：內(nèi)存字數(shù)=模擬量點數(shù)*100，模擬量輸入輸出同時存在：內(nèi)存擬量字數(shù)*200（4）經(jīng)驗計算公式：總存儲器字數(shù)=(開關量輸入點數(shù)+開關量輸出點數(shù))*10+模擬量點數(shù)*150。然后按計算存儲器字數(shù)的25%考慮裕量。三、 輸入輸出模塊的選擇可編程控制器輸入模塊是檢測

21、并轉換來自現(xiàn)場設備（按鈕、限位開關、接近開關等）的高電平信號為機器內(nèi)部電平信號，模型類型分直流5、12、24、48、60V幾種；交流115V和220V兩種。模塊輸出的任務是將機器內(nèi)部信號電平轉換為外部過程的控制信號。輸出模塊同時接通點數(shù)的電流累計值必須小于公共段所允許通過的電流值。輸出模塊的電流值必須大于負載電流的額定值。綜上所述，根據(jù)具體情況，我們選擇三菱的FX系列。輸入輸出點數(shù)為34點，電機20點，考慮10%到15%的I/O裕量，我選擇FX2C-64MR這種型號。第三章 硬件設計第一節(jié) 硬件配置簡介PLC產(chǎn)品出現(xiàn)以來，它以面向工業(yè)控制的鮮明特點，普遍受到電器控制領域的歡迎。特別是中小容量P

22、LC成功取代了傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，使得控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國生產(chǎn)的PLC品種繁多，發(fā)展速度快。本文所用到的產(chǎn)品是日本三菱FX系列超小型的FX2C-64MR。在此簡單的介紹該機型的輸入性能和輸出性能。輸入性能表表3-2輸入性能輸入類型無電壓觸點或NPN集電極開路晶體管絕緣光-電隔離輸入電壓內(nèi)部電源DC24V4V,外部電源DC24V8V輸入阻抗近似3.3K工作電流OFF-ONDC4mA(最小)ON-OFFDC1.5mA（最大）響應時間OFF-ON近似10ms(有8點可改變從060ms)ON-OFF近似10ms（有8點可改變從060ms）輸出性能表表3-4輸出性能輸出類型繼電器輸出絕緣繼

23、電器絕緣輸出負荷電阻負荷2A/點感性負荷35V/A/300000次接通斷開燈泡負荷100W漏電流0mA響應時間OFF-ON近似10msON-OFF近似10ms第二節(jié) 輸入/輸出的分配輸入點數(shù)分配表表3-6輸入點數(shù)分配表序號名稱輸入點序號名稱輸出點0四層內(nèi)選按鈕S4X0007一層上呼按鈕U1X0071三層內(nèi)選按鈕S3X0018二層上呼按鈕U2X0102二層內(nèi)選按鈕S2X0029三層上呼按鈕U3X0113一層內(nèi)選按鈕S1X00310一層行程開關SQ1X0124四層下呼按鈕D4X00411二層行程開關SQ1X0135三層下呼按鈕D3X00512三層行程開關SQ1X0146二層下呼按鈕D2X00613

24、四層行程開關SQ1X015輸出點數(shù)分配表表3-7輸出序號名稱輸入點序號名稱輸出點0四層指示L4Y0008二層內(nèi)選指示SEL2Y0101三層指示L3Y0019一層內(nèi)選指示SEL1Y0112二層指示L2Y00210一層上呼指示UP1Y0123一層指示L1Y00311二層上呼指示UP2Y0134轎箱下降指DOWNY00412三層上呼指示UP3Y0145轎箱上升指示 UPY00513二層下呼指示DN2Y0156四層內(nèi)選指示Y00614三層下呼指示DN3Y0167三層內(nèi)選指示Y00715四層下呼指示DN4Y017第四章 設計流程及過程分析第一節(jié) 流程圖YesNo（接下頁）行程開關是否有信號NoNoNoY

25、esYesYesYesYesYesYesYesYesYesNoNoNoNoNoNo電梯在一樓停止停止停止停止電梯在二樓電梯在三樓電梯在四樓1樓是否有信號Y005得電電梯上升2，3，4樓是否有信號Y004得電電梯下降Y005得電電梯上升Y004得電電梯下降Y005得電電梯上升Y004得電電梯下降3，4樓是否有信號1，2樓是否有信號4樓是否有信號1，2，3樓有信號（接上頁）NoNoNoYesYesYes電梯上升3樓向下呼叫或選層3樓行程開關到NoYesYes2樓向下呼叫或選層2樓是行程開關到1樓向下呼叫或選層1樓停Yes復位等待1樓行程開關到YesNo圖4-1軟件流程圖執(zhí)行上升流程與下降相反3樓停

26、2樓停第二節(jié) 過程分析通過手動編程器輸入PLC，在操作中主要是熟悉FX系列可編程控制的功能、指令代碼。將編程器插在基本單元上，將基本單元與編程器置于編程狀態(tài)，然后消除用戶程序存儲器，輸入控制程序。電梯在一、二、三、四層樓分別設置一個行程開關，在轎箱內(nèi)設置四個樓層內(nèi)選按鈕。在行程開關SQ1、SQ2、SQ3、SQ4都斷開的情況下，呼叫不起作用。用指示燈來模擬電梯的運行過程進行分析。一、上升過程（1）從一層到二層：接通X012即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S2，即X002接通一下，表示呼叫樓層2，則Y010接通，二層內(nèi)選指示燈SEL2亮，Y005接通，表示電梯上升。斷開SQ1，一層指示燈L1亮

27、，過2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮。直至SQ2接通，Y010斷開（二層內(nèi)選指示燈SEL2滅），Y005斷開（表示電梯上升停止），二層指示燈L2滅，電梯到達二層。在轎箱原停樓層為1時，按U2，電梯運行過程同上。（2）從一層到三層：接通X012即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S3，即X001接通一下，表示呼叫樓層3，則Y007接通，三層內(nèi)選指示燈SEL3亮，Y005接通，表示電梯上升。斷開SQ1，一層指示燈L1亮，過2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮；過2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮。直至SQ3接通，Y007斷開（三層內(nèi)選指示燈SEL3滅），Y005斷開（表示電

28、梯上升停止），三層指示燈L3滅，電梯到達三層。在轎箱原停樓層為1時，按U3，電梯運行過程同上。（3）從一層到四層：接通X012即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S4，即X002接通一下，表示呼叫樓層4，則Y006接通，四層內(nèi)選指示燈SEL4亮，Y005接通，表示電梯上升。斷開SQ1，一層指示燈L1亮，過2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮；過2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮；過2秒后，三層指示燈L3滅、四層指示燈L4亮。直至SQ4接通，Y006斷開（四層內(nèi)選指示燈SEL4滅），Y005斷開（表示電梯上升停止），四層指示燈L4滅，電梯到達四層。在轎箱原停樓層為1時，按D4，電梯運行過程同上。（4）從二層到三層：接通X013即接通SQ2，表示轎箱原停樓層2，按S3，即X001接通一下，表示呼叫樓層3，則Y007接通，三層內(nèi)選指示燈SEL3亮，Y005接通，表示電梯上升。斷開SQ2，二層指示燈L2亮，過2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮。直至SQ3接通，Y007斷開（四層內(nèi)選指示燈SEL4滅），Y005斷開（表示電梯上升停止），三層指示燈L3滅，電梯到達三層。在轎箱原停樓層為2時，按U3，電梯運行過程同上。（5）二層到四層：接通X013即接