完整版基于PLC的施工场地升降机控制系统设计毕业设计论文.docx

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完整版基于PLC的施工场地升降机控制系统设计毕业设计论文

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基于PLC的施工场地升降机控制系统设计

摘要

升降机即简易的电梯，电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对电梯运行安全性、高效性、舒适性等要求的不断提高，电梯得到快速发展。

其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。

电梯采用了PLC控制，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。

控制系统结构简单，外部线路简化，可方便的增加或改变控制功能，也可以进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。

而电动机交流变频器调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量、改善环境、推动技术进步的一种主要手段。

变频器调速以其优异的调速性能和起制动性能、高效率、高功率因素和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而获国内外公认为最有发展前途的调速方式。

因此，PLC控制技术加变频器调速技术已成为现代电梯行业的一个热点。

本设计考虑到施工场地升降机的实际操作功能，所设计的控制系统针对的是四层电梯。

代替传统的继电控制系统，由变频器实现对电梯的拖动调速，使PLC与调速拖动装置相结合，构成PLC集选控制系统，实现了电梯的各种控制功能，提高了电梯运行的可靠性，降低了故障率。

关键词：

电梯；变频器；PLC控制；变频调速

Abstract

Liftthatis,asimplelift.Astheverticaltransportofmoderntheelevatoroperationalsafety,efficiency,comfortrequirements,theelevatorrapiddevelopment.Dragtechnology,andreliabilityareincreased.Thecontrolsystemstructureissimple,externalcircuitissimplified,andcaneasilyaddorchangeofcontrolfunctionscanalsobeautomaticfaultdetectionandalarmdisplay,improveoperationalsafetyandeasymaintenance.MotorACinverterspeedcontroltechnologyistoday'senergy-saving,andtoimprovetheprocesstoimproveproductquality,improvetheenvironment,amajormeansoftechnologicaladvancement.Theinverterisitssuperiorspeedperformanceandfromthebrakingperformance,andmanyotherbenefitsbythedomesticandinternationalpublic.thatthemostpromisingspeed.

Designedtakingintoaccountthepracticalfeaturesoftheconstructionsiteliftsthecontrolsystemdesignforafour-storyelevator.Dragthegovernoroftheelevatorinsteadofthetraditionalrelaycontrolsystembytheinverter,sothatthecombinationofPLCandspeeddragdevices,constitutethePLCsetstheelectioncontrolsystems,elevatorcontrol,improvedelevatorreliabilityofoperation,toreducethefailurerate.

Keywords：

Elevator，PLCcontrol，VVVF，Inverter

引言3

一、绪论4

1.1本课题设计的背景4

1.2本课题设计的内容5

1.3本课题设计的目的和意义5

二、系统设计方案的确定5

2.1升降机的概述5

2.2升降机继电器控制系统6

2.2.1升降机继电器控制系统的优点6

2.2.2升降机继电器控制系统存在的问题6

2.3PLC控制系统6

2.3.1PLC控制升降机的优点7

2.4变频调速控制升降机的特点7

2.5系统设计的基本步骤8

三、系统硬件设计8

3.1PLC的选型8

3.1.1SIMATICS7-300系列PLC系统基本构成9

3.2变频器的选择11

3.2.1VS-616G5型通用变频器11

3.3升降机的主要组成部分14

3.3.1升降机曳引电机及门电机电路图16

3.4IO点数的估算16

3.5PLC外部接线图18

第四章、系统软件开发19

4.1升降机的三个工作状态19

4.2软件设计特点19

4.3软件设计流程图20

4.4系统的软件开发过程22

结论和展望36

致谢37

参考文献38

附录A：

电气原理图39

附录B：

外文文献及译文40

附录C：

参考文献及内容简介44

引言

伴随着工厂自动化程度的提高，PLC可编程控制器在工厂中的应用也越来越广泛，而且几乎涉及到工厂的各个方面，包括供电，生产，物料管理，运输等等。

本文旨在通过实现施工升降机控制系统这样一个典型的实例，来展现PLC在现代化建设中的应用，同时利用这个典型的应用只要稍加变化就可以扩展为其他控制系统。

采用可编程控制器来实现升降机的控制对于提高升降机运行的稳定性、降低升降机控制系统的成本以及缩短升降机系统的开发周期都具有实际意义。

通过本课题的研究，可以在一定程度上推动升降机即电梯相关行业的发展，拓展PLC在自动化行业的应用领域，具有一定的经济和理论意义。

一、绪论

1.1本课题设计的背景

1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司为满足市场需求，适应汽车生产工艺不断更新的需要，将汽车的生产方式由大批量、少品种转变为小批量、多品种。

为此要解决因汽车不断改型而重新设计汽车装配线上各种继电器的控制线路问题，要寻求一种比继电器更可靠，响应速度更快，功能更强大的通用工业控制器。

于是可编程控制器应运而生，1969年，美国数字设备公司研制出世界上第一台可编程控制器，从此，PLC开始活跃于控制领域。

而且其影响也越来越大，应用也越来越广泛。

70年代后期，随着微电子技术和计算机的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称PC（programmablecontroller）.但由于PC容易与个人计算机（programmablecomputer）相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程器的缩写。

1985年国际电工委员会（IEC）对PLC的定义如下：

可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。

PLC是继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在数学处理、顺序控制方面具有一定优势。

继电器在控制系统中主要起两种作用：

（1）逻辑运算

（2）弱电控制强电。

PLC是集自动控制技术，计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，已跃居工业自动化三大支柱（PLC、ROBOT、CADCAM）的首位。

可编程控制器，简称PLC。

它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的的一中新型工业控制设备。

具有1.可靠性高、抗干扰能力强2.设计、安装容易，维护工作量少4.功能强、通用性好5.开发周期短，成功率高6.体积小，重量轻、功耗底等特点。

具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。

与继电——接触器系统相比系统更加可靠；占位空间比继电——接触器控制系统小；价格上能与继电——接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀、触器与于之相当的执行机构；能向中央执行机构；能向中央数据处理系统直接传输数据等。

因此，进行升降机的PLC控制系统的设计，可以推动电梯行业的发展，扩大PLC在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。

1.2本课题设计的内容

1升降机类型的选择。

综合升降机的类别和各类的特点和要求，在本课题中主要研究四层升降机上下行控制，开、关门控制、内外呼叫控制。

2硬件系统的设计。

本课题设计的升降机要求运行迅速准确度高，在升降机的各层检测系统中选用用在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器，运用感应器的开关量信号输入给PLC来实现PLC对电梯的控制。

由于本课题的具体需求在硬件系统的设计过程中主要考虑了升降机的经济实用、稳定的需要。

3.升降机控制系统软件的设计。

在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯形图的编程能直观明了的设计出机械手控制的要求，

1.3本课题设计的目的和意义

随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展电梯也已成为人类现代生活广泛使用的人员运输工具。

随着人们对电梯运行安全性、高效性、舒适性等要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。

可编程序控制器（PLC）因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。

电梯控制要求接入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。

通过PLC对程序设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感。

因此PLC在电梯控制系统中的应用非常广泛，非常有实际价值。

二、系统设计方案的确定

2.1升降机的概述

电梯是电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物的机械设备。

随着城市的发展，高层建筑的增多，升降机的应用也越来越广泛，分类也随之增多。

如按照升降机的用途可分为以下几类：

1、乘客，为运送乘客设计的升降机，要求有完善的安全设施以及一定的室内装饰。

2、载货升降机，主要为运送货物而设计，通常有人伴随的升降机。

3、观光升降机，厢壁透明，供乘客观光用的升降机。

4、车辆升降机，用作装运车辆的升降机。

5、船舶升降机，船舶上使用的升降机。

6、建筑施工升降机，建筑施工与维修用的升降机。

7、其它类型的升降机，除上述常用升降机外，还有些特殊用途的升降机，如冷库升降机、防爆升降机、矿井升降机、电站升降机、消防员用升降机等。

本设计课题为施工场地的升降机控制系统设计。

以四层建筑场地升降机为模型，主要用于建筑施工与维修。

2.2升降机继电器控制系统

2.2.1升降机继电器控制系统的优点

（1）所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工