基于PLC的四层电梯控制设计毕业论文文档格式.docx

1、同时，也为我国现代化建设的加速发展提供了强大的保障。时至今日，电梯已进入了全面发展的新时期。1.1电梯的基本分类电梯的种类很多，按用途分类，可以分为乘客电梯、载货电梯、医用电梯、住宅电梯、杂物电梯、观光电梯、车辆电梯、船舶电梯和建筑施工电梯等；按驱动方式分类，可以分为交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、螺杆式电梯和直线电机驱动电梯等；按速度分类，可以分为低速梯（常指低于1.00m/s速度的电梯）、中速梯（常指速度在1.002.00m/s的电梯）、高速梯（常指速度大于2.00m/s的电梯）和超高速梯（速度超过5.00m/s的电梯），但随着电梯技术的不断发展，电梯速度也越来越高，区别高、中

2、、低速电梯的速度限值也在相应地提高；按操纵控制方式分类，可以分为按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯和群控电梯等；除了上述电梯的分类方式外，还有按电梯有无司机分类、特殊电梯分类等。1.2可编程控制器（PLC）的产生和发展历程第一台可编程控制器的设计规是美国通用汽车公司（GM）提出的。当时的目的是要求设计出一种新的控制装置来取代继电器，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制程序、可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。1969年美国通用汽车公司（GM）公开招标，要求控制装置取代

3、继电器控制装置，并提出了研制“新型逻辑控制装置”的十项招标指标，即：1.编程方便，现场可修改程序；2维修方便，采用模块化结构；3.可靠性高于继电器控制装置；4.体积小于继电器控制装置；5.数据可直接送入管理计算机；6.成本可与继电器控制装置竞争；7.输入可以是交流115V；8.输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；9.在扩展时，原系统只要很小变更；10.用户程序存储器容量至少能扩展到4K。这一设想提出后，美国数字设备公司（DEC）于1969年研制成第一台PLC，型号为PDP-14，投入通用汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了PLC的新纪元。PLC的发展分

4、四个阶段。第一阶段：初级阶段（1969至70年代中期），PLC主要是逻辑运算、定时和计数功能，没有形成系列。但与继电器控制相比，可靠性有一定提高。CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。第二阶段：扩展阶段（70年代中期至末期），PLC产品的控制功能得到了很大的扩展，包括数据传送、数据的比较和运算、模拟量的运算等功能。增加了数字运算功能，能完成模拟量的控制。开始具备自诊断功能，存储器采用EPROM. 第三阶段:通信阶段（70年代中末期至80年代中期），PLC随着计算机通信的发展，形成了分布式网络。PLC就已经从汽车行业迅速扩展到其它行业，作为继电器的替代品进入了食品、饮料、金属加工、制

5、造和造纸等多个行业。第四阶段：开放阶段（80年代中期至今），通信系统开放，使各制造商的产品可以通信，通信协议开始标准化，使用户得益。PLC开始采用标准化软件系统，并完成了编程语言标准化工作。1.3PLC的组成及特点PLC的硬件系统由主机系统、输入输出扩展部分及外部设备组成。除了硬件系统外，还需要软件系统的支持，它们相辅相成，缺一不可，共同构成PLC。PLC的软件系由系统程序和用户程序两大部分组成。PLC能如此迅速发展，除了工业自动化的客观需求外，还因为他具有许多独特的优点。它较好到解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。以下是其主要特点：（1）编程方法简单易学（2）功

6、能强，性能价格比高（3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强（4）可靠性高、抗干扰能力强（5）系统的设计、安装、调试工作量少（6）维修工作量小，维修方便（7）体积小、耗能低。1.4PLC的应用开关量的开环控制是PLC的最基本控制功能。所控制的逻辑功能可以是各种各样的。PLC控制的输入输出点数可以不受限制，少则十点、几十点，多则成千上万点，并可以通过互联网来实现控制。用PLC进行开关量控制的实例很多，几乎所有的工业都会运用到它。人们选用PLC的主要目的就是将其用于开关量的控制。1.模拟量的闭环控制对于模拟量的闭环控制系统，除了要有开关量的输入、输出点以实现某种顺序或逻辑控制外，还要有模拟量的输入

7、、输出点，以便采样输入和调节输出，实现过程控制的PID调节或模糊控制调节，形成闭环系统。这类PLC系统能实现对温度、流量、压力、位移、速度等参量的连续调节与控制。2.数字量的智能控制利用PLC能实现接收和输出高脉冲的功能，而这功能实际中用途很大。在配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环型分配器、动放、步进电机）后，PLC控制系统也能实现数字量的智能控制。3.数据采集与监控PLC作为现场数据采集监控系统，普遍采用的方法是PLC加触摸屏，这样既可随时观察采集下来的数据，又能及时进行系统分析。有的PLC本身就具有数据记录单元。此时可利用一般的便携计算机的存储卡，插入到该单元中保存采集到

8、的数据。其另一个特点是自监信号多，可以实现自诊断式的监控，同时还可以减少故障修复时间，提高系统可靠性。4.联网、通信及集散控制PLC的联网、通信能力很强，可实现PLC与PLC之间的联网通信，也可实现与上位计算机的联网与通信，也能与智能仪表装置进行联网和通信。利用PLC强大的联网通信功能，把PLC分布到控制现场，实现各PLC控制站间的通信以及上下层间的通信，从而实现分散控制集中管理。这样的系统实际上就是PCS（过程控制系统）系统，有的企业把全厂的自动化系统组成通信网络，从而组成计算机集成制造系统。2电梯总体方案的设计2.1电梯整体设计方案本次设计的主要目的是结合实际的控制装置，综合所掌握的理论知

9、识，完成一套完整的PLC控制系统的设计任务，包括PLC模块的选用，I/O端口的分配、PLC外部接线图的设计及梯形图程序的设计与调试，以提高学生的综合设计能力。电梯的整体设计方案如下图2.1所示。图2.1整体设计方案图2.2电梯的外部结构电梯的外部结构如下图2.2所示。图2.2电梯的外部结构S1、S2、S3、S4分别为轿厢一层、二层、三层、四层电梯的选按钮；D2、D3、D4分别为二层、三层、四层电梯外下呼按钮；U1、U2、U3分别为一层、二层、三层、四层电梯外上呼按钮；SQ1、SQ2、SQ3、SQ4分别为一层、二层、三层、四层行程开关。L1、L2、L3、L4分别为一层、二层、三层、四层电梯位置指

10、示灯；DOWN为电梯下行状态指示灯；UP为电梯上行状态指示灯；DN2、DN3、DN4分别为二层、三层、四层电梯外下降指示灯；UP1、UP2、UP3分别为一层、二层、三层电梯外上升指示灯。2.3硬件的选择以及I/O端口的分配首先确定PLC的基本单元选用的是CPU224，它是由14个输入点和10个输出点。由于CPU224的输入和输出点不能满足设计的要求，而CPU224自身可带7个拓展模块，所以增加一个拓展模块EM223（8点输入、8点输出）。电梯控制的逻辑关系，各输入、输出端口分配见表2.1。表2.1端口分配及功能表输 入输 出序号PLC地址功能说明1I0.0四层选按钮S4Q0.0四层指示L42I

11、0.1三层选按钮S3Q0.1三层指示L33I0.2二层选按钮S2Q0.2二层指示L24I0.3一层选按钮S1Q0.3一层指示L15I0.4四层下呼按钮D4Q0.4轿厢下降指示DOWN6I0.5三层下呼按钮D3Q0.5轿厢上升指示UP7I0.6二层下呼按钮D2Q0.6四层选指示灯SL48I0.7三层上呼按钮U3Q0.7三层选指示灯SL39I1.0二层上呼按钮U2Q1.0二层选指示灯SL210I1.1一层上呼按钮U1Q1.1一层选指示灯SL111I1.2四层行程开关SQ4Q2.0数码管显示控制端A12I1.3三层行程开关SQ3Q2.1数码管显示控制端B13I1.4二层行程开关SQ2Q2.2数码管显

12、示控制端C14I1.5一层行程开关SQ1Q2.3数码管显示控制端D2.4电梯的控制要求本系统设计的电梯达到如下要求:1. 电梯由安装在各楼层电梯口的上升下降呼叫按钮（U1、U2、U3、D2、D3、D4），电梯轿厢楼层选择按钮（S1、S2、S3、S4），上升下降指示（UP、DOWN），各楼层到位行程开关（SQ1、SQ2、SQ3、SQ4）组成。电梯自动执行呼叫。2. 电梯在上升的过程中只响应向上的呼叫，在下降的过程中只响应向下的呼叫，电梯向上或向下的呼叫执行完成后再执行反向呼叫。3. 电梯等待呼叫时，同时有不同呼叫时，谁先呼叫执行谁。4. 具有呼叫记忆、选呼叫指示功能。5. 具有楼层显示、方向指示

13、、到站提示功能。6. 完成四层电梯控制模拟装置的接线、调试、操作，实现四层电梯的上升、下降控制。2.5PLC外部接线图下图2.3是西门子S7-200PLC的外部接线图。主机1M、2M和面板V+接电源+24V，主机1L、2L、3L、4L和面板COM接电源GND。图2.3 PLC外部接线3电梯系统的软件设计3.1西门子PLC编程软件简介 STEP7-Micro/WIN是专门为S7-200设计的，在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学。用户可以通过语句表、梯形图和功能模块图编程，不同的编程语言编制的程序可以相互转换，可以用符号表来定义程序中使用的变量地址对应的符号。STEP7-Micro/WIN4.0的编程