自动控制课程设计Word格式.docx

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smorethancenturiesunremittingendeavors,theelevatoralreadyfromthehandleswitchoperationelevator,thepush-buttoncontrolelevatordevelopstothepresentgroupcontrolelevator,hasmadetheindeliblecontributionforthehighleveltransportation.

PLCinthecontrolintheelevatortheapplicationmainlytomanifestinitslogicalswitchcontrolfunction.ThisfunctionenablePLCtohavethelogicoperation,countswithfixedtimeaswellasthedatafeedsoutputfunction.Risesandfallsintheprocessintheelevator,eachlogicalswitchcontrolandPLCverygoodunion,verygoodrealizationtofluctuationcontrol.

ThisarticlemaindiscussionstudiesusingsinmensCorporation'

sPLCmoldingmachinecarriesonthecontroltothe3-floorelevatorfluctuation,formstheelevatorcontrolsystem

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thePLC;

controlsystem;

elevatorsystemsoperationoverhaulsanddebugs

前言

电梯是垂直运行的电梯（通常也简称为电梯）、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。

很久之前，人们就使用一些原始的升降工具运送人和货物。

公元前1 

100年前后，我国古人发明了辘轳，它采用卷筒的回转运动完成升降动作，因而增加了提升物品的高度。

这可称得上是电梯的鼻祖了。

19世纪初，在欧美开始用蒸汽机作为升降工具的动力。

1889年，升降机开始采用电力驱动，标志着电梯的出现。

电梯在驱动控制技术方面的发展经历了直流电机驱动控制，交流单速电机驱动控制，交流双速电机驱动控制，直流有无齿轮、无齿轮调速驱动控制，交流调压调速驱动控制，交流变压变频调速驱动控制，交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。

1900年，美国奥的斯电梯公司通过代理商Tullock＆Co.获得在中国的第1份电梯合同——为上海提供2台电梯。

从此，世界电梯历史上展开了中国的一页。

1951年冬，党中央提出要在北京天安门安装1台我国自己制造的电梯，任务交给了天津（私营）从庆生电机厂。

4个多月后，第1台由我国工程技术人员自己设计制造的电梯诞生了。

该电梯载重量为1 

000kg，速度为0.70m/s，交流单速、手动控制。

20世纪初，我国开始安装电梯，当时电梯是西方舶来品；

新中国成立后，我国电梯行业艰苦创业，自行研制生产电梯；

改革开放以来，国外电梯企业纷纷进入中国兴办三资企业，电梯行业飞速发展。

近二十年来，电梯行业在我国得到长足的发展。

特种电梯、双层矫箱电梯、螺旋形自动扶梯、变频调速自动扶梯、倾斜段高速运行扶梯在我国相继产生。

但由于我们我们起步较晚，跟国外一些发达国家在电梯行业还存在一定的差距。

为了跟世界接轨，为了给人民生活，生产带来更大的方便，提高我们的综合国力。

电梯的研究具有广阔的天地和具有巨大的意义。

第1章PLC的基本知识

1.1PLC的定义

PLC是可编程序控制器（ProgrammableLogicalController）的英文缩写，20世纪70年代诞生于美国。

1987年2月，国际电工委员会（IEC）通过了对它的定义：

“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境使用而设计的。

它采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算数操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入，输出控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关外部设备，都按易于和工业控制系统联成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计的。

”

但是，PLC只是一台没有键盘，没有显示器，没有硬盘。

但有很多输入，输出电路，配有借口，可在工业现场实时使用的，模块化，小型化的特殊计算机。

设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

20世纪80年代中期以来，随着超大规模集成电路技术的发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展。

随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示技术的发展，PLC向过程控制方向发展。

1.2PLC的组成和基本工作原理

PLC是以微处理器为核心的计算机控制系统，虽然PLC的种类很多，功能和指令都存在差异，但其组成和基本原理也都大致相同。

本控制系统采用的是西门子生产的S7—200，S7—200采用的是整体式结构。

从大的方面来分PLC可以分为两大部分即硬件和软件。

1.2.1PLC的硬件组成

PLC的硬件系统一般主要由中央处理器，输入/输出接口，I/O扩展接口，编程器接口，编程器和电源等组成。

PLC的一般结构

1、主机单元又称为CPU，是PLC的核心部分，它的主要任务是运算和控制功能。

S7——200的主机单元包括CPU

2、I/O扩展单元

扩展单元是指主机单元的I/O点数不能满足控制要求时，通过I/O扩展接口增加的I/O模块。

3、用户可以根据需要扩展各种I/O模块，扩展单元的数量和能够实际使用的I/O点数是由多种因素决定的。

4、输入输出组件（I/0模块）

I/0模块是CPU和现场I/0装置或其它外部设备之间的连接部件。

PLC提供了各种操作电平和驱动能力的I/0模块和各种用途的I/0组件供用户选用。

如输入/输出电平转换、电气隔离、串/并行转换数据、误码较验、A/D或D/A转换以及其它功能模块等。

I/0模块将外界输入信号变成CPU能接受的信号，或将CPU的输出信号变成需要的控制信号去驱动控制对象（包括开关量和模拟量），以确保整个系统正常工作。

输入的开关量信号接在IN端和0V端之间，PLC内部提供24V电源，输入信号通过光电隔离，通过R/C滤波进入CPU控制板，CPU发出输出信号至输出端。

PLC输出有三种型式：

继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式。

5、编程器

编程器是用于用户程序的编制、编辑、调试检查和监视等。

还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。

它通过通讯端口和CPU联系，完成人机对话连接。

编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯以及编程、监控转换开关。

编程器的键盘采用梯形图语言键符式命令语言助记符，也可以采用软件指定的功能键符，通过屏幕对话方式进行编程。

编程器分为简易型和智能型两类。

前者只能连机编程，而后者既可连机编程又可脱机编程。

同时前者输入梯形图的语言键符，后者可以直接输入梯形图。

根据不同档次的PLC产品选配相应的编程器。

6、电源

PLC的外部工作电源一般是交流电源，也有直流电源。

外部工作电源为交流电的PLC，其内部开断电源为PLC的CPU，存储器等电路提供的5V，12V，24V，等直流电源，使PLC正常工作。

1.2.2PLC的工作原理

S7-200的工作模式

S7-200有STOP、RUN、TERM三种工作模式，通过工作模式选择开关切换，发光二极管显示当前工作模式。

工作模式选择开关如果设置在STOP或TERM位置，则S7-200上电时自动进入STOP工作模式；

如果开关设置在RUN位置，则S7-200上电时自动进入RUN工作模式

在RUN工作模式下，S7-200的工作过程是周期性顺序扫描和集中批处理。

扫描周期依次为输入处理、执行程序、处理通讯请求、CPU自诊断、输出处理5个阶段。

1.3PLC和变频器的连接程序

在这个程序I2.2定义为“启动/停止”按钮，I2.3定义为“反转”按钮。

当按下I2.2后，变频器带动电机向上运行，同时按下I2.3后，电机先慢慢停车，再反方向运行，其中停车的时间和P1120和P1121有关。

运行速度和P1040有关。

梯形图如图1-1所示

图1-1PLC和变频器的连接程序

在这个程序I2.2定义为“正向启动/停车”按钮，I2.3定义为“反向启动/停车”按钮。

I2.4仍为“急停”控制按钮。

当按下I2.2后，变频器带动电机向上欲行，松开按钮后，电机自由停车。

按下I2.3后，变频器带动电机向下运行，松开按钮后，电机自由停车。

当运行时按下I2.4时，电机急停。

其中停车的时间和P1120和P1121有关，急停的时间和P1135有关，运行速度和P1040有关。

梯形图如图1-2所示

图1-2PLC和变频器的连接程序

第2章电梯的概述

2.1电梯的定义

电梯是采用电力拖动方式，是服务于规定楼层的固定式升降设备。

它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的倾角小于15度的刚性导轨之间。

桥厢尺寸和结构形式便于乘客出入或装卸货物。

它适用于装置在两层以上的建筑内，是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具。

2.2电梯的分类

2.2.1按速度分

●低速梯（低于1.0m/s）

●快速梯（1.0到2.0m/s）

●高速梯（2.0到3.5m/s）

●超高速梯（大于3.5m/s）

2.2.2按用途分

（1）客梯代号K为运行乘客而设计的电梯,有完善的安全装置.

（2）货梯代号H为运送货物而设计的电梯,通常有人操作,有必备的安全装置.

（3）客货梯代号L主要用作运送乘客,但也可运送货物,它和客梯的区别在于轿厢内部装饰结构不同.

（4）病床电梯代号B为运送病床而设计的电梯,具有轿厢长而窄的特点.

（5）住宅电梯代号Z供住宅楼使用的电梯,一般采用下集选控制方式,轿厢内部装饰较简单.

（6）杂物电梯代号W供图书馆,办公楼,饭店运送图书,文件,食品等.不容许人员进入电梯,结构简单,无乘人必备的安全装置.

（7）船舶电梯代号C用于船舶上的电梯,能在船舶摇晃中正常工作.

（8）观光电梯代号G轿厢壁透明供乘客观光之用.

（9）还有一些专用电梯.

2.3电梯的基本结构

电梯主要曳引系统，导向系统，门系统，轿厢，重量平衡系统，电力拖动系统，电气控制系统，安全保护系统等组成。

下面做一下详细的介绍：

2.3.1曳引系统

曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源。

曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重（或者两端固定在机房上），依靠钢丝绳和曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。

导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型时还可增加曳引能力。

导向轮安装在曳引机架上或承重梁上。

当钢丝绳的绕绳比大于1时，在轿厢顶和对重架上应增设反绳轮。

反绳轮的个数可以是1个、2个甚至3个，这和曳引比有关。

2.3.2导向系统

导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。

它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。

导轨固定在导轨架上，导轨架是承重导轨的组件，和井道壁联接。

导靴装在轿厢和对重架上，和导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。

2.3.3门系统

门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。

轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。

层门设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴、门锁装置及应急开锁装置组成。

开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。

2.3.4轿厢

轿厢用以运送乘客或货物的电梯组件。

它是由轿厢架和轿厢体组成。

轿厢架是轿厢体的承重构架，由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。

轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮板等组成。

轿厢体空间的大小由额定载重量或额定载客人数决定。

2.3.5重量平衡系统

重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。

对重由对重架和对重块组成。

对重将平衡轿厢自重和部分的额定载重。

重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢和对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。

2.3.6电力拖动系统

电力拖动系统由曳引电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成，对电梯实行速度控制。

曳引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或直流电机。

供电系统是为电机提供电源的装置。

速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号。

一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，和电机相联。

调速装置对曳引电机实行调速控制。

2.3.7电气控制系统

电气控制系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成,它的作用是对电梯的运行实行操纵和控制。

操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱。

控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件组成，是电梯实行电气控制的集中组件。

位置显示是指轿内和层站的指层灯。

层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站。

选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。

2.3.8安全保护系统

安全保护系统包括机械和电气的各类保护系统，可保护电梯安全使用。

机械方面的有：

限速器和安全钳起超速保护作用；

缓冲器起冲顶和撞底保护作用；

还有切断总电源的极限保护等。

第3章力控组态软件的概述

组态就是用使用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程。

工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。

力控组态软件具有以下特点：

方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、大大降低了组态开发的工作量；

高性能实时、历史数据库，快速访问接口在数据库4万点数据负荷时，访问吞吐量可达到20000次/秒；

强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能；

支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层的显示和隐藏；

强大的ACTIVEX控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性；

全新的、灵活的报表设计工具：

提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：

脚本调用和事件脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板；

完整的网络冗余及软件容错解决方案

设备控制层

力控软件支持大型的PLC的冗余方式如SIEMENS公司的S7400H，GE的GE9070系列PLC的冗余模式，也支持专用的DCS控制站的冗余，若冗余的设备损坏或者通讯出现故障，软件会根据设备故障标识或者网络状态自动进行切换；

力控支持和控制站通过多条物理链路进行网络通讯，当其中任意一条网络中断时，力控会自动切换到其它网络通讯，保证了系统的稳定。

管理监控层

力控软件可以组成一个分布式的网络结构，不同节点的力控可以互相通讯，可以互为服务器和客户端，客户端有标准的C/S网络方式客户端，也有“瘦”客户端；

主、从服务器的切换可以是自动或手动2种方式，根据控制规模的大小可以配置客户端来保证操作人员监控、操作的需要，小规模的控制系统可以不需要配置客户端；

力控软件的标准客户端支持服务器、网络冗余方式，即主服务器因为故障，从服务器接管时，客户端能自动切换到从服务器上，同时也适应不同网段的多重网络的切换。

易于集成的图形开发系统

方便友好的开发环境、面向对象的设计，使组态工作量大大降低，用户可以打造自己的开发环境和操作风格；

单独的进程管理器管理力控所有的的后台进程，具备自诊断和自恢复功能；

预制图形模板、工程模板，提供上千种丰富的工业图形元素，支持多达几百种过度色和渐进色调色板，动画连接可以构成逼真强大的动画效果，可以提供多种工业标准的复合图形组件来完成过程的监控；

支持HMI图元的对象图层，通过脚本可灵活控制图元对象图层的显示和隐藏；

提供自定义图库开发工具，用户可以方便地生成自己的自定义图库；

支持大画面漫游功能、支持单机多屏和系统自定义菜单功能；

方便的变量管理，可以查找、批量替换、定位、重命名变量等；

可嵌入各种格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的图片，方便画面制作；

灵活、强大的报表解决方案

报表开发工具提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：

脚本调用和事件脚本，比如利用报表函数可以在报表上同时显示实时数据和任意时刻的历史数据，并加以统计处理，例如取行平均、列平均，统计出最大最小值。

报表文件格式兼容Excel工作表文件，提供类Excel的绝大部分功能，包括：

编辑功能、计算功能、图表功能等。

支持图表显示自动刷新，可输出多种文件格式：

Excel、TXT、PDF、HTML、CSV等。

可实现多层表头，可以实现报表嵌套，可以制作复杂的报表格式。

具备打印、打印预览、页眉页脚打印功能，支持逐行打印。

报表数据源支持实时数据库和各种关系数据库，可显示、处理实时和历史数据，可直接遍历关系数据库数据。

提供灵活报表设计器，可以设计多套报表模板，方便报表制作。

强大的对象容器和组方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、大大降低了组态开发的工作量；

。

强大的对象容器和组件

全新的面向对象的设计，HMI的对象容器重新定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性。

支持力控OCX容器的事件型脚本功能，支持更多类型的OCX控件。

增强的SQL脚本：

可根据SQL脚本函数返回值判断执行结果、支持模糊查询、支持时间类型字段的处理等。

全新的图形组件及图形库

强大的多媒体支持，播放各种格式的视频、音频文件，如Flash、幻灯片等，可以有效的集成视频监控；

复合的趋势曲线、XY曲线、报警、报表、总貌、温控曲线等组件，所有复合组件相比以前版本增加了大量的方法和属性，通过脚本可以在后台进行灵活的控制。

多功能图片显示组件可支持GIF透明动画、CAD图形等实用图形格式。

所有的标准的WINDOWS控件如文本输入、下拉框、列表框、复选框、多选按钮、起始时间、时间范围、历史追忆等都增加了大量的方法和属性。

大量的矢量子图如PID调节器、手操器等方便您构建控制工程。

灵活、强大的“脚本”编译系统

变量

支持间接寻址功能，系统内置间接变量、中间变量、数据库变量等多种变量方式；

系统变量可自动提取IO通讯状态，报警信息、系统时钟等；

函数及方法

强大的系统函数、友好的在线帮助，方便您快速构建SCADA系统；

内置的组件具备大量的方法和属性，在脚本环境中可任意调用；

支持自定义函数；

编译开发环境

面向对象设计的脚本编译环境，“所见即所得”，方便引用方法和变量；

类“Basic”的语言环境，提供面向对象编程方式；

脚本类型和触发方式多样，支持条件动作、数据变化动作、窗口动作、循环动作等；

脚本支持多种结构，支持数组运算和FOR循环结构；

报警和事件系统

软件在运行时可以自动记录系统状态变化、操作过程等重要事件，一旦发生事故，可就此作为分析事故原因的依据，为实现事故追忆，提供基础资料；

操作人员可以根据生产需要将生产重要画面、曲线实时抓拍并存放到本地保存；

报警和事件记录可以存放关系型数据库中，便于分析、查询和统计；

报警方式：

提供多种报警检查方式，使您轻松构建报警系统；

支持传统的声光报警，语音文件报警，支持操作人员报警确认管理机制；

支持GSM方式短信报警，生产出现问题的时候，通过移动网络可以将报警信息及时的发送到管理者的手机上；

支持电话语音报警、E-MIAL通知方式报警；

报警自诊断：

支持内部自诊断、对IO通讯故障、网络通讯故障都可以进行报警提示

完善的用户安全管理：

力控提供了完备的安全保护机制，以保证生产过程的安全可靠，力控的用户管理具备多个级别，并可根据级别限制对重要工艺参数的修改，以有效避免生产过程中的误操作；

力控提供了安全区的概念，同级别，不同安全区的数据不可以互相操作，保证了数据的分布式的管理。

提供基于远程的用户