PLC在电梯控制系统中的应用.docx

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PLC在电梯控制系统中的应用

编号         

毕  业  设计（论文）

题目：

PLC在电梯控制系统中的应用

系别：

自动化工程系

专业：

机械制造与自动化

班  级：

2009级×班

学  号：

2009××××

学生姓名：

×××

指导教师：

×××

审阅：

×××

四川交通职业技术学院

2011年 10 月20日

目录

摘要1

第一章可编程控制器的概述1

1.1可编程控制器的产生及发展趋势1

1.2可编程控制器的结构和特点6

1.3可编程控制器的主要性能指标及工作原理10

1.4可编程控制器的应用领域13

第二章电梯控制系统及接口电路的设计15

2.1电梯控制系统的构成15

2.2电梯控制系统的特点17

2.3可编程控制器控制系统设计思路19

第三章控制方案的选择21

3.1继电器控制21

3.2可编程控制器控制23

第四章可编程控制器控制电梯形图的设计27

4.1电梯控制系统对楼层信号的处理27

4.2电梯控制系统对指令、召唤的处理29

4.3电梯控制系统对选向功能的处理30

4.4电梯控制系统对选层功能的实现32

4.5电梯控制系统对开关门功能的处理35

结论36

参考文献37

致谢38

附录39

摘要

随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用,电梯这个产品，一直在日新月异的发展着。

随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。

电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。

实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。

目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。

从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。

国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。

电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。

为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。

特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。

在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求。

可编程控制器（PLC）为一种工业控制微型计算机，在工业生产过程中得到了广泛的应用。

它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。

随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。

PLC在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。

由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。

在电梯控制过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。

关键词：

PLC；电梯控制系统；应用

第一章可编程控制器的概述

可编程控制器（PLC）是一类专门为在工业环境下应用而设计的数字式电子系统。

它采用了可编程的存储器，用于在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等功能的面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各类机械或生产过程。

60年代末，为适应美国汽车制造业的激烈竞争,1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程序控制器，当时，它只能控制开关量，因此，被称作“可编程序逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController）”。

20世纪20年代起，控制系统主要是由继电器、接触器等，靠导线连接构成的。

其主要缺点是：

设备体积大，动作速度慢，功能少，硬布线导致通用性和灵活性差。

随着微处理器的应用，现在，PLC的控制对象扩展到模拟量。

所以，1980年正式命名为可编程序控制器PC（ProgrammableController），但为区别于个人计算机，简称PLC。

在1987年国际电工委员会（internationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:

"PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

”

1.1可编程控制器的产生及发展趋势

自从第一台PLC出现以后，日本、德国、法国等也相继开始研制PLC，并得到了迅速的发展。

目前，世界上有200多家PLC厂商，400多品种的PLC产品，按地域可分成美国、欧洲、和日本等三个流派产品，各流派PLC产品都各具特色，如日本主要发展中小型PLC，其小型PLC性能先进，结构紧凑，价格便宜，在世界市场上占用重要地位。

著名的PLC生产厂家主要有美国的A-B（Allen-Bradly）公司、GE（GeneralElectric）公司，日本的三菱电机（MitsubishiElectric）公司、欧姆龙（OMRON）公司，德国的AEG公司、西门子（Siemens）公司，法国的TE（Telemecanique）公司等。

我国的PLC研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。

在20世纪70年代末和80年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的PLC。

此后，在传统设备改造和新设备设计中，PLC的应用逐年增多，并取得显著的经济效益，PLC在我国的应用越来越广泛，对提高我国工业自动化水平起到了巨大的作用。

    目前，我国不少科研单位和工厂在研制和生产PLC，如辽宁无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦门A-B公司等。

西门子的编程软件和程序结构。

（1）编程软件

西门子公司针对SIMATIC系列PLC提供了很多种的编程软件，主要有STEPMICRO/DOS和STEPMICRO/WIN；STEPmini;标准软件包STEP7

S7系列的PLC的编程语言非常丰富，有LAD、STL、SCL、GRAPH、HIGRAPH、CFC等。

用户可以选择一种语言编程，如果需要，也可以混合使用几种语言编程。

（2）程序结构

程序结构主要适用于S7-3000和S7-200，他有线性编程、分步式编程和结构化编程等3种编程方法。

1）编程方式

NPST-GR提供了3种编程方式：

梯形图方式；语句表方式和语句表达方式。

2）注释功能

NPST-GR可以为I/O继电器和输出点加入注释，使用户对继电器所对应的设备及继电器的用途一目了然。

3）程序检查NPST-GR

能查找程序中语法的错误和进行程序校验。

4）监控

NPST-GR能监控用户编制的程序，并可以进行运行测试。

用户可以检查继电器、寄存器和PLC工作状态，方便的进行调试与修改。

5）系统寄存器设置

NPST-GR可设置N0.0-N0.418系统寄存器的内容，根据屏幕的提示信息进行选择或输入，简单方便。

6）I/O和远程I/O地址分配

用NPST-GR可以为主机扩展板上每个槽分配I/O和远程I/O地址。

7）数据管理

数据管理可以将程序或数据存盘，用于数据备份，或在传入PLC之前暂存数据，两者在编程的应用上还有就是西门子的是单母线，而日本松下的是双母线；

还有就是西门子和日本松下的输入和输出也不同的，日本松下的输入就只有X，输出就只有Y。

可编程控制器（PLC）是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术和通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，在近40年来它得到了迅猛的发展，至今已成为工业生产自动化三大技术支柱（机器人技术、CAD/CAM技术和PLC技术）之一，被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。

PLC从诞生至今40多年了，在这期间它的发展大概经历了以下几个阶段:

（1）1969一1972

PLC发展的雏形阶段，功能都很简单，只有逻辑运算，定时和计数等功能，硬件方面因集成电路还未投入大规模工业化生产，CPU由分离元件组成，存储器为磁芯存储器，容量为1-2K，操作系统为磁芯构成的微程序，指令一般只有20-30条，机种单一，没有形成系列，一台PLC最多只能替代200--300个继电器组成的系统，可控性优于继电器。

（2）1972-1976

美国工NTEL公司成功开发了世界上第一片集成电路的微处理器，因此PLC技术获得了较大的发展。

PLC功能除逻辑运算等外、计算机接口和模拟量控制等，软件开发有自诊断程序，存储程序开始用了EPROM，可控性进一步提高，初步形成系列。

结构上PLC有模块式和整体式之分，整机功能从专用向通用过渡。

（3）1976一1983

在这个阶段，微处理技术日趋成熟，进而出现单片微处理器、半导体存储器进入工业化生产，大规模集成电路开始普遍应用。

（4）1983-1988

计算机机网络技术普遍应用，超大规模集成电路、门阵列等专用集成电路迅速发展。

PLC的CPU为16位或32位或位片式芯片构成，处理速度可达1ps/步，高速计数、中断和运动控制等功能引入PLC，满足了程序控制中所有要求。

联网能力增强，既可以和上位计算机联网，也可以下挂PLC，组成多级集散系统（DCS）。

编程语言除了成熟的梯形图和语句表等，还有用于算术运算的BASIC语言和机床控制和数控语言等。

（5）1988年至今

在这个阶段PLC技术日新月异，发展势头十分强劲，并不断扩大其应用领域，如为用户配置柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（C工MS）等。

21世纪，PLC会有更大的发展。

从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展;从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言;从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。

目前的计算机集散控制系统DCS（DistributedControlSystem）中已有大量的可编程控制器应用。

伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

1.2可编程控制器的结构和特点

PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其硬件结构与微型计算机控制系统相似。

1、中央处理单元（CPU）

中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。

它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

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