【基于PLC的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6200字（論文）】

基于PLC的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)TOC\o"1-3"\h\u28793摘要 第1章

畢業(yè)設(shè)計(jì)課題介紹引言隨著時(shí)代的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來越高。電梯已成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊环N交通工具，其安全性和可靠性已成為重中之重，繼電器控制的弱點(diǎn)也隨之顯現(xiàn)?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）利用時(shí)序邏輯控制的需要。PLC是一種用于工業(yè)用途的電子設(shè)備。鑒于其簡(jiǎn)單方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯繼電器控制方式已逐漸被PLC控制淘汰。PLC是一種可編程的自動(dòng)化控制器，PLC控制具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、編程簡(jiǎn)單、靈活等優(yōu)點(diǎn)。利用PLC控制電梯的運(yùn)行，可靠性有了很大的提高。PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部電路簡(jiǎn)化，控制功能可方便地添加或更改。也可用于自動(dòng)故障診斷和報(bào)警，可有效提高操作的靈活性和安全性。目前PLC已成為大學(xué)中必不可少的一門課程。通過設(shè)計(jì)PLC控制電梯的程序，可以更好地加深我們對(duì)PLC的理解，并拓寬了PLC的適用范圍，為將來PLC的教學(xué)提供更多的思路。課題設(shè)計(jì)概述隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)住房的要求也越來越高，電梯也越來越普及，人們?cè)诟鱾€(gè)方面對(duì)其性能都提出了越來越高的要求，而老式繼電器控制電梯已經(jīng)不能滿足人們的要求了。此時(shí)PLC的作用便體現(xiàn)出來了，它擁有安全，方便，靈活，高效等優(yōu)點(diǎn)，將其運(yùn)用于電梯可以大大提升電梯的性能?；谏鲜鲈颍冶銓ⅰ癙LC控制的四層電梯”作為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。本次課題主要做了以下的設(shè)計(jì)工作：1．使用型號(hào)為S7-200的可編程控制器來控制四層樓電梯的運(yùn)行、停止和響應(yīng)個(gè)樓層的傳呼的功能。2．運(yùn)用順序控制設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)出順序功能圖，并在繪制相應(yīng)的梯形圖。3．利用相關(guān)軟件進(jìn)行模擬并證實(shí)該設(shè)計(jì)的可行性1.3課題設(shè)計(jì)方案本課題通過分析繼電器控制和可編程控制（PLC）的各項(xiàng)特征，比較兩種控制方式對(duì)電梯未來的發(fā)展有何前景，并得出通過PLC控制電梯能更好地滿足人們的需求。第2章電梯與PLC概述2.1電梯概述2.1.1電梯的作用電梯是一種由電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)，通過專門安裝的渠道垂直運(yùn)行的一個(gè)箱體，它的用途很廣泛，運(yùn)用最多的便是作為人們的代步工具，使人們更方便的穿梭于各樓層之間。其他用途還有醫(yī)療、軍事等等。2.1.2電梯技術(shù)發(fā)展概況在一百五十年前，一位名叫伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯的美國(guó)人為我們發(fā)明了一種運(yùn)輸貨物和人員的升降機(jī)，這便是最早的電梯。早期的電梯曾用過蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)來作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電梯，如今基本絕跡。后來出現(xiàn)了液壓電梯，如今仍有許多底層建筑在使用。驅(qū)動(dòng)裝置經(jīng)過多次改進(jìn)后，通過蝸桿傳動(dòng)卷筒、平衡配重等使用。摩擦輪驅(qū)動(dòng)的出現(xiàn)大大提高了電梯的運(yùn)行高度。到第二十世紀(jì)末，電梯采用永磁同步曳引機(jī)，大大降低了機(jī)房面積，具有能耗低、效率高、速度快等優(yōu)點(diǎn)，極大地推動(dòng)了高層建筑向上發(fā)展的方向。電梯發(fā)展至今，已經(jīng)成為了一個(gè)集機(jī)械、電子、光學(xué)等領(lǐng)域的科研成果，為人們的生活做出了重要的貢獻(xiàn)。2.2PLC概述2.2.1PLC的發(fā)展概況可編程序控制器（PLC）是一種數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)。它采用可編程存儲(chǔ)器，用于在其內(nèi)部存儲(chǔ)指令中進(jìn)行邏輯運(yùn)算、時(shí)序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算，并通過數(shù)字和模擬輸入輸出，機(jī)械或生產(chǎn)過程控制各種類型?？删幊炭刂破鳎≒LC）及其相關(guān)設(shè)備應(yīng)按工業(yè)控制系統(tǒng)易于擴(kuò)展的原則設(shè)計(jì)。PLC控制系統(tǒng)示意圖2.2.2PLC的特點(diǎn)可編程序控制器設(shè)計(jì)用于工業(yè)計(jì)算機(jī)的工業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)境中，它出現(xiàn)后受到重視，發(fā)展十分迅速，在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中占有極其重要的地位。它與現(xiàn)有的各種控制方式相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、可靠性高對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。

PLC不需要大量的活動(dòng)部件和電子元件的接線，其接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短；PLC采用了一系列的設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)方法，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，保護(hù)和修復(fù)故障診斷信息，提高M(jìn)TBFmlTR，減少提高了可靠性。PLC具有較高的操作方便性，具有編程簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等特點(diǎn)。PLC控制裝置是專門為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而設(shè)計(jì)的，其編程語言簡(jiǎn)單，比一般的計(jì)算機(jī)控制硬件更可靠。采用了簡(jiǎn)化的編程語言，編程錯(cuò)誤率大大降低，并且惡劣的操作環(huán)境為工業(yè)設(shè)計(jì)的硬件大大提高了可靠性。在硬件PLC方面，采取了一系列措施來提高可靠性。例如，使用可靠性的組成部分：利用先進(jìn)的技術(shù)制造生產(chǎn)線；干擾屏蔽，隔離和過濾等；電源保護(hù)；保護(hù)內(nèi)容的記憶。PLC的軟件，也采取了一系列措施，提高系統(tǒng)的可靠性。例如，使用軟件過濾；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語言。2、操作方便，PLC操作方便，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：操作PLC的操作，包括程序輸入和程序修改。PLC編程的大部分輸入和更改操作。程序員至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型PLC程序員使用CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入可直接顯示。程序的修改也可以直接根據(jù)需要的地址號(hào)或聯(lián)系人號(hào)碼進(jìn)行查找或順序查找，然后更改。變化的信息可以顯示在液晶屏或顯示器。編程方便PLC各種編程語言可供使用。對(duì)于電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖和電氣原理圖比較接近，便于掌握和理解。采用布爾助記符編程語言，程序員的編程很有幫助。維修方便PLC的自我診斷功能對(duì)維修人員的維修技能要求較低。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過硬件和軟件自我診斷，維修人員可以迅速查找故障所在位置，以便維修。3、PLC的靈活性、靈活性在以下幾個(gè)方面：編程的靈活性。利用PLC的編程語言有梯形圖、布爾助記符功能圖和功能模塊和句子描述語言。編程方法的多樣性使編程方便和應(yīng)用程序開發(fā)。擴(kuò)展的靈活性。PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特征。根據(jù)應(yīng)用的不同規(guī)模，可以擴(kuò)展容量，擴(kuò)展功能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍和控制范圍。操作的靈活性。操作靈活方便，易于監(jiān)控。2.2.3PLC的應(yīng)用由于可編程控制器的特點(diǎn)，它已被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：1、邏輯控制開關(guān)：PLC是最基本最廣泛使用的，它取代了傳統(tǒng)的繼電器電路、邏輯控制、順序控制，可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于機(jī)器控制和自動(dòng)化生產(chǎn)線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2、模擬控制：在工業(yè)生產(chǎn)過程中，連續(xù)量有許多變化，如溫度、壓力、流量、液位和轉(zhuǎn)速等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，有必要實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換（模擬）和數(shù)字量（數(shù)字）之間的A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家配套生產(chǎn)A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，可編程控制器模擬控制。3、運(yùn)動(dòng)控制：PLC可用于控制圓形運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)。從控制機(jī)構(gòu)的配置來看，早期直接使用開關(guān)I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行器，現(xiàn)在一般采用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如單軸或多軸位置控制模塊，可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。世界上幾乎所有的主要PLC制造商都具有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4、過程控制：過程控制指的是溫度、壓力、流量等模擬閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC可以編寫各種控制算法程序來完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是閉環(huán)控制系統(tǒng)中常用的一種方法。大中型PLC都有PID模塊，目前很多小型PLC也有這個(gè)功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用PID子程序。過程控制廣泛應(yīng)用于冶金、化工、熱處理和鍋爐控制。5、數(shù)據(jù)處理：現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值進(jìn)行比較，完成一定的控制操作，也可以用來與其他智能設(shè)備進(jìn)行通信，或者將它們打印掉。數(shù)據(jù)處理廣泛應(yīng)用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)，也可用于造紙、冶金、食品等大型控制系統(tǒng)。6、通信與組網(wǎng)：PLC與PLC之間通信PLC與其它智能設(shè)備的通訊。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展十分迅速，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能。新生產(chǎn)的PLC有通訊接口，通訊十分方便。2.3PLC與繼電器控制電梯優(yōu)缺點(diǎn)2.3.1PLC控制電梯系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)1、PLC在電梯控制中的運(yùn)用，利用軟件實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，大大提高了可靠性。2、去除選定層和大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部電路簡(jiǎn)化。3、PLC可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜控制系統(tǒng)，方便增加或改變控制功能。4、PLC可自動(dòng)檢測(cè)故障和報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，維護(hù)方便。5為集團(tuán)控制分配和管理提高電梯運(yùn)行效率。6、改變控制方案不需要改變硬件布線。2.3.2繼電器控制電梯系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)1、控制功能和信號(hào)處理均由硬件實(shí)現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合一般技術(shù)人員和熟練工人。2、系統(tǒng)維護(hù)、維護(hù)及故障檢測(cè)無需更高技術(shù)及專用工具、儀器。3、大部分電器常用控制，更換方便，價(jià)格更便宜。4多年來，中國(guó)一直是這類電梯的生產(chǎn)，技術(shù)成熟，已形成系列產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉掌握工作。2.3.3繼電器控制電梯系統(tǒng)存在的問題1、系統(tǒng)觸點(diǎn)多，接線復(fù)雜，易燒壞觸點(diǎn)磨損，造成接觸不良，故障率高。2、一般的電氣控制和硬件布線方法難以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制功能，使控制系統(tǒng)不易增加，技術(shù)水平難以提高。3、電磁機(jī)構(gòu)與觸頭動(dòng)作速度相對(duì)較慢，機(jī)械和電磁慣性差，系統(tǒng)控制精度難以提高。4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗高，機(jī)械運(yùn)動(dòng)噪聲大。5、由于線路復(fù)雜，容易出現(xiàn)故障，所以維護(hù)工作量大，成本高；且故障檢查困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。6、電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，常引起梯子，給人帶來不便和恐慌。而一旦電梯頂部或蹲下，不僅會(huì)損壞電梯的機(jī)械部件，還會(huì)發(fā)生人身意外事故。第3章基于PLC的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1四層電梯控制功能3.1.1電梯控制要求1） 開始時(shí)，電梯處于任意一層。2） 當(dāng)有外呼叫信號(hào)到來時(shí)，電梯響應(yīng)該呼叫信號(hào)，到達(dá)該樓層時(shí)，電梯停止運(yùn)行，電梯門打開，延時(shí)3s后自動(dòng)關(guān)門。3） 當(dāng)有內(nèi)呼叫信號(hào)到來時(shí)，電梯響應(yīng)該呼叫信號(hào)，到達(dá)該樓層時(shí)，電梯停止運(yùn)行，電梯門打開，延時(shí)3s后自動(dòng)關(guān)門。4） 電梯運(yùn)行時(shí)，電梯上（或下）的方式，在相反方向的任何下降（或上升）的外呼信號(hào)沒有反應(yīng)，但如果外部呼叫信號(hào)在相反的方向沒有其他內(nèi)部和外部呼叫信號(hào)，然后將響應(yīng)的綽號(hào)，但不響應(yīng)的兩層外部呼叫信號(hào)。同時(shí)，如果電梯到三樓，如果沒有在四層的呼叫信號(hào)，電梯可以響應(yīng)外部通話信號(hào)的三層。5） 電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反向外呼叫響應(yīng)功能。例如：電梯在一樓，而同時(shí)有二層向下外呼叫，三層向下外呼叫，四層向下外呼叫，則電梯先去四樓響應(yīng)四層向下外呼叫信號(hào)。6） 電梯未平層或運(yùn)行時(shí)，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯停止運(yùn)行后，按開門按鈕電梯門打開，按關(guān)門電梯門關(guān)閉。3.1.2四層電梯編程思路本次設(shè)計(jì)使用可編程控制器S7-200PLC來實(shí)現(xiàn)這次設(shè)計(jì)的電梯控制部分.下面是對(duì)于四層樓電梯編程的思路:1)．到達(dá)指定樓層自動(dòng)停止并開門。2)．自動(dòng)延時(shí)關(guān)門，等候傳呼信號(hào)。3)．響應(yīng)電梯行進(jìn)方向上的傳呼信號(hào)。4)．電梯到達(dá)頂層或底層時(shí)，自動(dòng)停止并變換方向。5)．門廳與轎廂內(nèi)有樓層顯示。3.1.3四層電梯設(shè)計(jì)思路通過形成一個(gè)工作循環(huán)呼叫響應(yīng)電梯控制系統(tǒng)、電梯的工作過程可分為自動(dòng)運(yùn)行，強(qiáng)制運(yùn)行的電梯開關(guān)三工作狀態(tài)來回三個(gè)工作狀態(tài)之間，構(gòu)成了一個(gè)完整的電梯工作過程。首先，當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，PLC對(duì)電源進(jìn)行測(cè)試，包括輸入/輸出檢查，與主站的通信，電梯的當(dāng)前狀態(tài)（門狀態(tài)，電梯位置）。一旦發(fā)現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤，它是在一個(gè)失敗的狀態(tài)，電梯關(guān)閉，直到所有的故障被刪除。一旦電梯PLC檢測(cè)到呼叫信號(hào)，立即確定電梯的當(dāng)前狀態(tài)，電梯運(yùn)行方向和停車位置。PLC單元是電梯控制系統(tǒng)的核心部分，由PLC提供變頻器的方向和速度，可根據(jù)電梯的速度曲線調(diào)節(jié)變頻器的方向和速度。通過PLC模塊化編程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電平、自動(dòng)啟閉門、自動(dòng)控制停機(jī)時(shí)間、內(nèi)外呼叫信號(hào)的注冊(cè)和消除，以及自動(dòng)控制方向的自動(dòng)控制功能。3.2電梯的工作示意圖3.3可編程序控制器(PLC)的選擇我們的課程上學(xué)習(xí)了S7-200PLC，所以在這里選擇了該編程器模塊。使用該模塊，首先要確定I／O點(diǎn)數(shù),I／O點(diǎn)數(shù)的確定是設(shè)計(jì)整個(gè)PLC電梯控制系統(tǒng)首先需要解決的問題，決定著系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，也是系統(tǒng)軟件編寫的前提。本模型系統(tǒng)是為四層電梯所設(shè)計(jì)，根據(jù)PLC的I／O節(jié)點(diǎn)使用原則，應(yīng)留出一定的I／O點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用。根據(jù)系統(tǒng)控制要求定義了I0.0～I(xiàn)2．5共20個(gè)輸入點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，分別定義了Q0.0-Q2.5共16個(gè)輸出點(diǎn)，具體輸入、輸出定義表如下圖所示3.4

軟件設(shè)計(jì)3.4.1

梯形圖的設(shè)計(jì)3.4.2

程序小結(jié)經(jīng)過實(shí)踐證明方案可行。另外，根據(jù)不同的生產(chǎn)或?qū)W校實(shí)訓(xùn)需求，對(duì)控制要求或軟件上對(duì)相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置稍加改進(jìn)，就能適用于各種不同場(chǎng)合的電梯模型系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件簡(jiǎn)單、可靠、調(diào)試方便等特點(diǎn)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。第4章

結(jié)論該系統(tǒng)以PLC為核心，采用PLC強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了用可編程控制器控制電梯的功能。當(dāng)電梯功能增加時(shí)，只需在硬件連接上增加行程開關(guān)的輸入信號(hào)。原來的布線不需要改變，軟件只需要增加相應(yīng)的程序和輸出功能，改變的地方也就少了。調(diào)試結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)在適應(yīng)性、準(zhǔn)確性和可靠性方面是可行的。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我的收獲頗多,主要有：

1.

熟悉有關(guān)電梯的一些運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和