四层电梯PLC课程设计报告书.docx

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四层电梯PLC课程设计报告书

海洋大学

职业技术学院

四层电梯PLC课程设计

2012年12月

目录…………………………………………………………………………Ⅰ

摘要…………………………………………………………………………II

第一章PLC简要……………………………………………………………1

1.1PLC特点…………………………………………………………………………1

1.2PLC硬件结构……………………………………………………………………2

1.3PLC工作原理……………………………………………………………………4

第二章PLC基本指令………………………………………………………4

2.1输入输出指令……………………………………………………………………4

2.2逻辑操作指令……………………………………………………………………4

2.3块逻辑操作指令…………………………………………………………………4

2.4堆栈指令…………………………………………………………………………4

2.5微分指令…………………………………………………………………………5

2.6置位、复位指令…………………………………………………………………5

2.7保持指令…………………………………………………………………………5

2.8定时器指令………………………………………………………………………5

2.9计数器指令………………………………………………………………………5

第三章电梯容简介…………………………………………………………6

3.1电梯控制系统组成………………………………………………………………6

3.2电梯PLC控制系统结构…………………………………………………………6

3.1系统设计…………………………………………………………………………7

3.1电梯模型PLC控制系统设计……………………………………………………7

第四章系统配置与软件设计………………………………………………9

4.1FPΣ的简单介绍…………………………………………………………………9

4.1电梯电机系统的设计……………………………………………………………9

4.1电梯模型PLC控制系统………………………………………………………10

4.1PLC程序功能图…………………………………………………………………12

4.1PLC指令表………………………………………………………………………16

第五章电梯PLC的调试与安装……………………………………………18

致…………………………………………………………………………20

参考文献……………………………………………………………………21

附录…………………………………………………………………………22

摘要

本文通过松下电工产品FPΣ型PLC在四层模型电梯中的应用，向大家介绍了电梯控制的程序设计。

通过编程控制电梯，电机何时起动、换速以及电机的转向是由PLC根据电梯的呼梯、减速等信号做出决策，发出控制信号给变频器，变频器按理想速度曲线以通过控制异步电动机转速实现电梯调速。

这种方式大大改善了电梯舒适感和平层精度，提高了电梯的性能。

关键词：

FPΣ,PLC,电梯电机变频调速系统

第一章PLC简要

一、PLC的特点

1.软硬件功能强

在硬件方面，PLC选用幼稚期间，采用合理的系统结构加固并简化安装，使他能抗震动冲击。

对印制电路板的设计、加工及焊接都采取了极为严格的工艺措施。

对在工业生产过程中最常见的瞬间干扰，采取了隔离和滤波措施。

在软件方面，PLC也采取了很多特殊措施，比如设置了“看门狗”—WDT（WatchingDogTimer），系统运行时对WDT定是刷新，程序一旦出现死循环，能立即跳出，重新启动形同并发出报警信号；还设置了故障检测及诊断程序，用以检测系统硬件是否正常、用回程序是否正确，便于自动地作出相应的处理，如报警、封锁输出、保护数据等。

2.使用维护方便

PLC产品已经标准化、系列化、模块化，并有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。

PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。

PLC的故障率低，并有完善的自诊断和显示功能。

PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或变成器提供给的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。

3.运行稳定可靠

传统的继电器控制系统使用的大量的中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，系统容易出现故障。

PLC用软件代替了大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量元件，接线可以减少到继电器控制系统十分之一到百分之一，大大减少了由触点接触不良造成的故障。

4设计施工周期短

用PLC完成一项控制工程，由于其硬、软件齐全，所有设计和施工可同时进行。

由于PLC用软件编程取代了继电器用接线实现的控制功能，使得继电器控制柜的设计及安装接线的工作量大为减少，缩短了施工周期。

同时，由于用户程序大都可以在实验室里进行调试，调试无误后，再将PLC控制系统在生产现场进行联机统调，使得设计方便、快速、安全，因此大大缩短了设计和施工周期。

二、PLC硬件结构

PLC的结构组成如图1.1所示。

PLC主要有中央处理单元（CPU）、存储器、I/O接口电路、电源I/O拓展接口、外部设备接口等组成，其部采用总线结构进行数据和指令的传输；外部的各种信号接到PLC的输入接口，在PLC部进行逻辑运算或数据处理，最后以输出变量的形式经输出接口驱动输出设备来进行各种控制。

1.中央处理单元

中央处理单元简称CPU（CentralProcessingUnit）,主要由控制电路、运算和寄存器等部分组成，是PLC的运算和控制中心。

PLC常用的CPU有通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器。

通用微处理器常用的是8位或16位的，如Z80A、8085、8086、M68000等；单片机是将CPU、存储器和I/O接口继承在一起，因此性价比较高，多为中小型PLC所采用，常用的单片机有8051、8098等；双极型位片式微处理器的特点是运算速度快，以4位为一片，可以多片级联组成任意字长的微处理器，因此多为大型PLC所采用，常用的双极型位片式微处理器有AM2900、AM2901、AM2903等。

目前，PLC的位数多为8位或16位，高档机已采用32位，甚至更高位数。

2.存储器

存储器的功能是存放程序和数据，课分为系统程序存储器和用户程序存储器两大类。

（1）系统程序存储器。

用来存放管理程序、监控程序以及部数据，由PLC生产厂家设计提供，用户不能更改。

（2）用户程序存储器。

主要存放用户已编写好或正在调试的应用程序。

存放在RAM中的用户程序可方便地修改。

3.I/O接口电路

I/O接口电路的作用是将输入信号转换成CPU能够接受和处理的信号，并将CPU输出的弱电信号转换为外部设备所需要的强电信号，而且能有效地抑制干扰，起到的隔离外部电路作用。

（1）输入接口电路。

输入接口电路由光电耦合、输入电路和微处理器输入接口电路组成。

光电耦合输入电路的作用是隔离输入信号，防止现场的强电干扰进入计算机，对交流输入信号采用变压器或继电器隔离，有的还用滤波环节来增强抗干扰性能。

各种PLC的输入电路大都相同，通常有直流输入电路、交流输入电路两种。

直流输入电路的电源有外部直流电源和PLC部电源，当直流输入电源作为PLC部的直流电源时，又称为干接触式。

交流输入电路必须外加电源。

图如1.2为PLC输入接口电路原理图。

（2）输出接口电路。

输出接口电路有继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出接口电路3种。

其中继电器输出型接口电路为有触点的输出接口电路，可用于驱动直流或低频交流负载；晶体管输出型接口电路和晶闸管输出型接口电路都是无触点的输出，前者用于驱动高速、小功率的直流负载，后者用于驱动高速、大功率的交流负载。

图1.3为3中输入形式的输出接口电路。

4．电源

在PLC中，为避免电源间相互干扰，输入与输出接口电路的电源应彼此相互独立。

小型PLC的电源往往同它的CPU单元合为一体，大中型PLC都设有专门的电源单元。

直流电源常采用开关稳压电源，因其稳压性能好、抗干扰能力强，不仅可提供多路独立的电压供部电路使用，而且还可以为输入设备提供标准电源。

5．I/O扩展接口

当主机（基本单元）的I/O点数不能满足输入和输出设备的点数需要时，可通过I/O扩展接口用扁平电缆线将I/O扩展单元与主机相连以增加I/O点数。

A/D、D/A单元也通过该接口与主机相连。

6．编程器

编程器是PLC的重要的外围设备。

利用编程器能将用户程序送入PLC的存储器，还可以检查、修改程序，并监视PLC的工作状态的工作状态。

编程器一般分简易型和智能型编程器两类，小型PLC常用简易编程器，大中型PLC多用智能型编程器。

现在普遍采用计算机作为编程器，在计算机安装装用编程软件，即可对PLC编程控制程序并显示梯形图或语句指令，非常方便，因此计算机得到广泛应用。

7．外部设备接口

外部设备接口是指在主机外壳上与外壳设备配接的插座。

通过电缆可配接编程器、计算机、打印机、EPROM写入器、条码判读器等设备。

三、PLC工作原理

PLC采用循环扫描的工作方式，即从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序，直至遇到结束符则完成一次扫描，然后再返回第一条指令，开始新一轮扫描，这样周而复始地反复运行。

PLC运行一次扫描循环所用的时间成为扫描周期，通常一个扫描周期约为几十毫秒。

影响扫描周期的主要因素：

一是CPU执行指令的速度；二是CPU执行每条指令所占用的时间；三是程序中指令的条数。

PLC的一个扫描周期可分为输入采样、程序执行和输出处理三个阶段。

实际上，在每个扫描周期CPU除了执行用户程序外，还要进行系统自诊断和处理通信请求，并及时接受外来的控制命令，以提高PLC工作的可靠性，但所占用时间很短。

第二章PLC的基本指令系统

一、输入输出指令

ST加载指令常开触点与左母线相连。

开始逻辑运算。

另外，在分支节点处也可使用。

ST/加载非指令常闭触点与做母线相连，开始逻辑运算，其他同上。

OT输出指令将逻辑运算结果输出到指令的继电器，是继电器线圈的驱动指令。

/非指令将该指令处的运算结果取反。

、

二、逻辑操作指令

AN与指令串联一个敞开触点。

AN/与非指令串联一个常闭触点。

OR或指令并联一个常开触点。

OR/或非指令并联一个常闭触点。

三、块逻辑操作指令

ANS组与指令执行多指令块的“与”操作，即实现触点组和触点组的串联。

ORS组或指令执行多指令块的“或”操作，即实现触点组和触点组的并联。

四、堆栈指令

PSHS推入堆栈指令将该指令处以前的操作结果存储起来。

RDS读出堆栈指令读出由PSHS指令存储的操作结果。

POPS弹出堆栈指令读出并清除PSHS指令存储的操作结果。

五、微分指令

DF上升沿微分指令当检测触发信号上升沿时，则使指定的继电器接通一个扫描周期。

DF/下降沿微分指令当检测触发信号的下降沿时，则使制定的继电器接通一个扫描周期。

六、置位、复位指令

SET置位指令保持输出继电器Y和部继电器R的触点为接通状态。

RST复位指令保持输出继电器Y和部继电器R的触点为断开状态。

七、保持指令

KP保持指令使输出继电器（Y或R）接通并保持。

八、定时器指令

TMR、TMX、TMY。

九、计数器指令

CT计数器时一个递减计数型的预置计数器，其功能为：

计算输入的脉冲个数，每来一个脉冲的上升沿，计数器