电梯PLC控制系统毕业设计.docx

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电梯PLC控制系统毕业设计

防灾科技学院

毕业设计

题　　目

电梯PLC控制系统设计

学生

王中榆

学　　号

085031101

系别

防灾仪器系

专业

电气工程及其自动化

班　　级

0850311

开题时间

2011年12月20日

答辩时间

2012年6月11日

指导教师

立新

职称

讲师

电梯PLC控制系统设计

作者王中榆

指导教师立新

摘要从第一次工业革命开始，为人类提供方便的东西出现得越来越多，电梯就是其中之一。

电梯的高档、新奇、灵活、方便等深受广大人们的青睐。

为此，本文阐述了可编程序控制器PLC在电梯控制中的应用，主要介绍了一个5层楼的PLC电梯控制系统的总体设计方案、设计过程以及所选用的PLC的型号、电梯控制的梯形图，并给出了程序流程图，在分析、处理逻辑关系之后，提出了PLC编程。

关键词：

电梯;系统控制;可编程序控制器;梯形图

DesingofElevatorControlSystemBasedonPLC

AuthorWANGZhong—yu

TeacherLILi—xin

AbstractAfterthefirstindustrialrevolution,moreandmoreinventionswhichofferconvenienceforhumanhavebeenappearing,andtheelevatorisoneofthem.Becauseoftopgrade,novelty,flexibilityandconvenience,theelevatorisfavoredbythemajorityofpeople.Therefore,thispaperexpoundstheprogrammablelogiccontrollerPLCintheelevatorcontrolapplication,mainlyintroducingafive-floorbuilding’sPLCcontrolsystem’stheoveralldesignofthescheme,designprocessandtheuseofPLCmodel,theelevatorcontrolladderdiagram,andgivingtheprogram’sflowchart.Aftertheanalysisandprocessofthelogicrelationship,thePLCprogrammingisputforward.

Keywordselevator;controlsystem;PLC;trapezoidalchart

引言1

1.电梯2

1.1电梯分类及世界电梯之最2

1.1.1电梯的分类2

1.1.2世界电梯之最2

1.2电梯的功能分析2

1.3电梯控制系统系统设计的基本思路2

2.PLC控制系统3

2.1可编程序控制器PLC3

2.1.1PLC概述和FPΣ机型3

2.1.2可编程序控制系统设计原则及步骤8

2.1.3程序设计以及说明9

3程序调试和结果分析18

3.1PLC程序调试18

3.1.1预备知识18

3.1.2本程序调试结果18

3.2PLC运行结果19

结论19

致20

参考文献21

引言

电梯是一种以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。

也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称扶梯。

1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明－历史上第一部安全升降梯。

从那以后，升降梯在世界围得到了广泛应用。

以奥的斯的名字而命名的电梯公司也开始了她辉煌的旅程。

150年以来，她已经发展成为世界、亚洲和中国领先的电梯公司。

从电梯的产生到现在，电梯控制系统主要有三种基本控制方式：

继电器控制、微机控制和PLC控制，其中继电器控制系统具有线路直观、维修方便、成本脚底等优点，同时也具有故障率高、可靠性差、接线复杂、通用性差等缺点，所以使用率的较低。

1976年微机开始用于电梯，使电梯的电气控制进入了一个崭新的发展时期。

微机控制具有控制系统体积减小、节能、可靠性提高，尤其是对群控、通讯等复杂电梯控制功能更具优越性，因此，微机控制系统多用于性能要求较高较高档的客梯中。

当然微机控制也有其缺点，那就是微机控制系统的抗干扰能力弱，而PLC控制系统运行可靠，编程简单，维修方便，抗干扰性强，已成为目前电梯系统中使用最多的控制方式[1]。

PLC（ProgrammableLogicController）是一种可编程序的控制器，在其部执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程的设备。

伴随着时间的推移以及微电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC从1969年的第一代经历的三次变革。

现在的PLC更多地融入了计算机的功能，不仅能够实现逻辑控制，而且具有了数据处理、通信和网络等功能。

它具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域[2]。

本课题的核心问题有两个：

一是运行效率、平层精度和安全性的要求；二是PLC实现电梯信号控制及其软件开发。

对于第一个问题，通过选择合适的PLC，进行合理的设计和编程便可解决。

本人选取的PLC是日本松下公司的FPΣ可编程序控制器。

第二个问题，根据电梯要实现的功能以及PLC的顺序执行程序的特点，编写PLC程序主要是采取模块化编程思想，即根据各功能实现的条件及原则编写各个功能模块来实现。

方案选择是通过多种方案的比较和对照，完成电梯控制系统中控制方法的选择。

1.电梯

1.1电梯分类及世界电梯之最

1.1.1电梯的分类

从电梯的运行速度来分，电梯可分为低速电梯（1m/s以下）、快速电梯（1~2m/s）和高速电梯（2~5m/s）、超高速电梯（5m/s以上）。

从电梯的用途来分，电梯可分为乘客电梯、载货电梯、医用电梯、杂物电梯、观光电梯、建筑施工电梯、其他类型的电梯。

1.1.2世界电梯之最

最快——国现代电梯公司开发出时速64.8公里世界最快电梯。

最大——日本大阪，三菱电机全球最大的电梯，如果按65kg的单人体重计算，它可以一次运载80名人员同时上下楼。

最小——中国按照1:

20的比例缩小制造的“袖珍电梯”，原理和操作就跟真的电梯一样。

主要是为学生的学习与研究服务。

最长——迪拜塔共有57部电梯，运输长度世界第一，分别安装在塔的不同地区，访客、住户、上班族、饭店客人各使用不同电梯。

位于塔中央的主电梯高504米，上升高度也是世界第一，超越台北101大楼电梯的448米记录，几乎是纽约帝国大厦电梯（381米）的1.5倍[3]。

1.2电梯的功能分析

1.电梯有5层楼，分别1F——5F。

2.电梯共有3中运行方式，分别为上行、下行和停止。

3．如运行途中遇呼梯信号时，顺向截车，反向不截车。

4．选信号、呼梯信号具有记忆功能，执行后解除。

5．选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层具有指示灯。

6．停层时延时1s后自动开门或手动开门。

7．行车时不能手动开门，开门时不能行车。

8．正常工作状态下，工作电压均为24VDC。

1.3电梯控制系统系统设计的基本思路

PLC程序不必一口气完成，可以分步进行设计。

PLC程序设计思路如下：

①编写开、关门限制时间程序，作开、关门的计时，②编写各楼层呼梯程序，能识别各楼层的呼梯需要，③编写指示灯程序，自动判断呼叫楼层点亮相应指示灯，④编写截车程序，当有截车信号时，根据运动方向判断是否截车，⑤编写上、下行程序，作指示电梯的运动趋势，⑥编写无呼叫计时程序，用以在无呼叫时，让电梯出于待机状态。

各步程序的编写都是基于上一步完成的程序上，最后修善可得完整的控制程序。

2.PLC控制系统

2.1可编程序控制器PLC

2.1.1PLC概述和FPΣ机型

1.PLC的概论

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，并能通过数字式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具有编程简单，维护方便、接线简单，成本降低、可靠性高，抗干扰能力强、模块化组合，灵活方便、维修便利，施工周期缩短、通信功能强，高度网络化等特点[4]。

2.PLC的基本功能

（1）.条件控制功能

（2）.定时/计数控制功能

（3）.数据处理功能

（4）.A/D与D/A转换功能

（5）.运动控制功能

（6）.过程控制功能

（7）.扩展功能

3.PLC基本结构和原理

PLC采用了典型的计算机结构，主要是由CPU，RAM，ROM，和专门设计的输入/输出接口电路组成[5]。

PLC的部结构如图2.1.1，逻辑结构如图2.1.2。

图2.1.2PLC部结构图

图2.1.1PLC逻辑结构图

PLC采用循环扫描的工作方式，从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后返回第一条指令，如此周而复始不断循环。

4.PLC的性能指标

目前市场上各厂家的PLC产品的技术性能不同，且各有特色，但其主要性能通常是由以下几种指标进行综合描述。

（1）.I/O点数

I/O点数指PLC外部输入、输出端子数，这是PLC最重要的一项技术指标。

（2）.扫描速度

PLC的扫描速度一般以执行1000步指令所需要的时间来衡量，单位ms/千步。

（3）.存容量

在PLC中，程序指令是按“步”而论，一“步”占一个地址单元，一个地址单元占用2B。

（4）.指令条数

这是衡量PLC软件功能强弱的主要指标，PLC具有的指令种类及条数越多，则其软件功能越强，编程越灵活，越方便。

（5）.部寄存器

PLC中有很多“辅助寄存器”、“引索寄存器”、“通用寄存器”、“专用寄存器”等部寄存器，可给用户提供很多特殊功能，并简化整个系统的程序设计。

（6）.高级模块

高级模块的配置反映了PLC功能的强弱，是衡量PLC产品档次高低的一个重要标志。

5.PLC的分类

（1）.以I/O点数多少进行分类（超小型、小型、中型、大型、超大型）；

（2）.按结构形式分类（整体式、模块式、板式）；

（3）.按功能分类（低档机、中档机、高档机）。

6．PLC的应用

（1）.用于开关逻辑控制；

（2）.用于机械加工的数字控制；

（3）.用于机器人控制

（4）.用于闭环过程控制；

（5）.用于组成多级控制系统。

6.PLC的发展方向

PLC发展的一个方向是向着大型化、复杂化、高功能化、多层分布式工厂全自动网络化方向发展；另一个方向是朝着小型化、超小型化方向发展。

7.FPΣ机型

（1）.FPΣ正视图

①.状态指示发光二极管

状态指示见表2.1.1

（1）

表2.1.1

（1）FPΣ状态指示发光二极管状态

发光二极管

发光二极管的状态与当前运行状态

运行（绿色）

在运行模式下灯亮，表明程序正在执行

在强制输入或输出模式下，灯闪烁

编程（绿色）

在编程模式下灯亮，表明运行已经停止

在强制输入或输出模式下，灯闪烁

错误或报警（红色）

当自诊断功能检测到错误时，灯就会闪烁

当出现硬件故障或是由于编程使计算机停滞，灯就会亮

②.模式开关

模式动作见表2.1.1（2