基于PLC的四层电梯控制设计毕业论文文档格式.docx
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同时，也为我国现代化建设的加速发展提供了强大的保障。
时至今日，电梯已进入了全面发展的新时期。
1.1电梯的基本分类
电梯的种类很多，按用途分类，可以分为乘客电梯、载货电梯、医用电梯、住宅电梯、杂物电梯、观光电梯、车辆电梯、船舶电梯和建筑施工电梯等；
按驱动方式分类，可以分为交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、螺杆式电梯和直线电机驱动电梯等；
按速度分类，可以分为低速梯（常指低于1.00m/s速度的电梯）、中速梯（常指速度在1.00～2.00m/s的电梯）、高速梯（常指速度大于2.00m/s的电梯）和超高速梯（速度超过5.00m/s的电梯），但随着电梯技术的不断发展，电梯速度也越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高；
按操纵控制方式分类，可以分为按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯和群控电梯等；
除了上述电梯的分类方式外，还有按电梯有无司机分类、特殊电梯分类等。
1.2可编程控制器（PLC）的产生和发展历程
第一台可编程控制器的设计规是美国通用汽车公司（GM）提出的。
当时的目的是要求设计出一种新的控制装置来取代继电器，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制程序、可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。
1969年美国通用汽车公司（GM）公开招标，要求控制装置取代继电器控制装置，并提出了研制“新型逻辑控制装置”的十项招标指标，即：
1.编程方便，现场可修改程序；
2．维修方便，采用模块化结构；
3.可靠性高于继电器控制装置；
4.体积小于继电器控制装置；
5.数据可直接送入管理计算机；
6.成本可与继电器控制装置竞争；
7.输入可以是交流115V；
8.输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；
9.在扩展时，原系统只要很小变更；
10.用户程序存储器容量至少能扩展到4K。
这一设想提出后，美国数字设备公司（DEC）于1969年研制成第一台PLC，型号为PDP-14，投入通用汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了PLC的新纪元。
PLC的发展分四个阶段。
第一阶段：
初级阶段（1969至70年代中期），PLC主要是逻辑运算、定时和计数功能，没有形成系列。
但与继电器控制相比，可靠性有一定提高。
CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。
第二阶段：
扩展阶段（70年代中期至末期），PLC产品的控制功能得到了很大的扩展，包括数据传送、数据的比较和运算、模拟量的运算等功能。
增加了数字运算功能，能完成模拟量的控制。
开始具备自诊断功能，存储器采用EPROM.第三阶段:
通信阶段（70年代中末期至80年代中期），PLC随着计算机通信的发展，形成了分布式网络。
PLC就已经从汽车行业迅速扩展到其它行业，作为继电器的替代品进入了食品、饮料、金属加工、制造和造纸等多个行业。
第四阶段：
开放阶段（80年代中期至今），通信系统开放，使各制造商的产品可以通信，通信协议开始标准化，使用户得益。
PLC开始采用标准化软件系统，并完成了编程语言标准化工作。
1.3PLC的组成及特点
PLC的硬件系统由主机系统、输入输出扩展部分及外部设备组成。
除了硬件系统外，还需要软件系统的支持，它们相辅相成，缺一不可，共同构成PLC。
PLC的软件系由系统程序和用户程序两大部分组成。
PLC能如此迅速发展，除了工业自动化的客观需求外，还因为他具有许多独特的优点。
它较好到解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。
以下是其主要特点：
（1）编程方法简单易学
（2）功能强，性能价格比高（3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强（4）可靠性高、抗干扰能力强（5）系统的设计、安装、调试工作量少（6）维修工作量小，维修方便（7）体积小、耗能低。
1.4PLC的应用
开关量的开环控制是PLC的最基本控制功能。
所控制的逻辑功能可以是各种各样的。
PLC控制的输入输出点数可以不受限制，少则十点、几十点，多则成千上万点，并可以通过互联网来实现控制。
用PLC进行开关量控制的实例很多，几乎所有的工业都会运用到它。
人们选用PLC的主要目的就是将其用于开关量的控制。
1.模拟量的闭环控制
对于模拟量的闭环控制系统，除了要有开关量的输入、输出点以实现某种顺序或逻辑控制外，还要有模拟量的输入、输出点，以便采样输入和调节输出，实现过程控制的PID调节或模糊控制调节，形成闭环系统。
这类PLC系统能实现对温度、流量、压力、位移、速度等参量的连续调节与控制。
2.数字量的智能控制
利用PLC能实现接收和输出高脉冲的功能，而这功能实际中用途很大。
在配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环型分配器、动放、步进电机）后，PLC控制系统也能实现数字量的智能控制。
3.数据采集与监控
PLC作为现场数据采集监控系统，普遍采用的方法是PLC加触摸屏，这样既可随时观察采集下来的数据，又能及时进行系统分析。
有的PLC本身就具有数据记录单元。
此时可利用一般的便携计算机的存储卡，插入到该单元中保存采集到的数据。
其另一个特点是自监信号多，可以实现自诊断式的监控，同时还可以减少故障修复时间，提高系统可靠性。
4.联网、通信及集散控制
PLC的联网、通信能力很强，可实现PLC与PLC之间的联网通信，也可实现与上位计算机的联网与通信，也能与智能仪表装置进行联网和通信。
利用PLC强大的联网通信功能，把PLC分布到控制现场，实现各PLC控制站间的通信以及上下层间的通信，从而实现分散控制集中管理。
这样的系统实际上就是PCS（过程控制系统）系统，有的企业把全厂的自动化系统组成通信网络，从而组成计算机集成制造系统。
2电梯总体方案的设计
2.1电梯整体设计方案
本次设计的主要目的是结合实际的控制装置，综合所掌握的理论知识，完成一套完整的PLC控制系统的设计任务，包括PLC模块的选用，I/O端口的分配、PLC外部接线图的设计及梯形图程序的设计与调试，以提高学生的综合设计能力。
电梯的整体设计方案如下图2.1所示。
图2.1整体设计方案图
2.2电梯的外部结构
电梯的外部结构如下图2.2所示。
图2.2电梯的外部结构
S1、S2、S3、S4分别为轿厢一层、二层、三层、四层电梯的选按钮；
D2、D3、D4分别为二层、三层、四层电梯外下呼按钮；
U1、U2、U3分别为一层、二层、三层、四层电梯外上呼按钮；
SQ1、SQ2、SQ3、SQ4分别为一层、二层、三层、四层行程开关。
L1、L2、L3、L4分别为一层、二层、三层、四层电梯位置指示灯；
DOWN为电梯下行状态指示灯；
UP为电梯上行状态指示灯；
DN2、DN3、DN4分别为二层、三层、四层电梯外下降指示灯；
UP1、UP2、UP3分别为一层、二层、三层电梯外上升指示灯。
2.3硬件的选择以及I/O端口的分配
首先确定PLC的基本单元选用的是CPU224，它是由14个输入点和10个输出点。
由于CPU224的输入和输出点不能满足设计的要求，而CPU224自身可带7个拓展模块，所以增加一个拓展模块EM223（8点输入、8点输出）。
电梯控制的逻辑关系，各输入、输出端口分配见表2.1。
表2.1端口分配及功能表
输入
输出
序号
PLC地址
功能说明
1
I0.0
四层选按钮S4
Q0.0
四层指示L4
2
I0.1
三层选按钮S3
Q0.1
三层指示L3
3
I0.2
二层选按钮S2
Q0.2
二层指示L2
4
I0.3
一层选按钮S1
Q0.3
一层指示L1
5
I0.4
四层下呼按钮D4
Q0.4
轿厢下降指示DOWN
6
I0.5
三层下呼按钮D3
Q0.5
轿厢上升指示UP
7
I0.6
二层下呼按钮D2
Q0.6
四层选指示灯SL4
8
I0.7
三层上呼按钮U3
Q0.7
三层选指示灯SL3
9
I1.0
二层上呼按钮U2
Q1.0
二层选指示灯SL2
10
I1.1
一层上呼按钮U1
Q1.1
一层选指示灯SL1
11
I1.2
四层行程开关SQ4
Q2.0
数码管显示控制端A
12
I1.3
三层行程开关SQ3
Q2.1
数码管显示控制端B
13
I1.4
二层行程开关SQ2
Q2.2
数码管显示控制端C
14
I1.5
一层行程开关SQ1
Q2.3
数码管显示控制端D
2.4电梯的控制要求
本系统设计的电梯达到如下要求:
1.电梯由安装在各楼层电梯口的上升下降呼叫按钮（U1、U2、U3、D2、D3、D4），电梯轿厢楼层选择按钮（S1、S2、S3、S4），上升下降指示（UP、DOWN），各楼层到位行程开关（SQ1、SQ2、SQ3、SQ4）组成。
电梯自动执行呼叫。
2.电梯在上升的过程中只响应向上的呼叫，在下降的过程中只响应向下的呼叫，电梯向上或向下的呼叫执行完成后再执行反向呼叫。
3.电梯等待呼叫时，同时有不同呼叫时，谁先呼叫执行谁。
4.具有呼叫记忆、选呼叫指示功能。
5.具有楼层显示、方向指示、到站提示功能。
6.完成四层电梯控制模拟装置的接线、调试、操作，实现四层电梯的上升、下降控制。
2.5PLC外部接线图
下图2.3是西门子S7-200PLC的外部接线图。
主机1M、2M和面板V+接电源+24V，主机1L、2L、3L、4L和面板COM接电源GND。
图2.3PLC外部接线
3电梯系统的软件设计
3.1西门子PLC编程软件简介
STEP7-Micro/WIN是专门为S7-200设计的，在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学。
用户可以通过语句表、梯形图和功能模块图编程，不同的编程语言编制的程序可以相互转换，可以用符号表来定义程序中使用的变量地址对应的符号。
STEP7-Micro/WIN4.0的编程
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