基于PLC的电梯控制系统设计报告(共15页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上基于PLC的电梯电梯控制课程设计学生姓名： 李锦文 学 号： 专业班级： 自动化101班 指导老师： 曾芸 2014年 01 月 14日目 录一、概述1、PLC控制技术简介22、PLC的分类和特点23、PLC的结构和工作原理34、PLC程序的表达方式35、PLC的工作方式5二、PLC的系统硬件设计1、可编程控制器机型的选择 52、输入/输出模块的选择63、输入/输出端地址分配64、输入/输出端接线图8三、PLC的系统软件设计1、PLC控制功能流程图92、PLC梯形图程序设计10四、总结12五、心得体会13六、参考文献13一、概述（一）PLC控制技术简介可编程逻辑控制器

2、（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术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。可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程

3、语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。用户买到所需的PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。（二）PLC的分类与特点 PLC一般可按I/O点数和结构形式分类。按I/O点数可分为小型、中型和大型几类。一般小于512点为小型PLC。5122048点为中型,2048点以上为大型PLC。按结构形式可分为整体式和模块式两类。整体式PLC又称为单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、CPU、I/O部件都集中在一个机箱内,其结构紧凑、体积小、价格低。模块式PLC是将PLC各部分分成若干个单独

4、的模块,如CPU模块、I/O模块、电源模块和各种功能模块。有时可根据需要将整体式和模块式结合起来,称为叠装式PLC。它除基本单元和扩展单元外,还有扩展模块和特殊功能模块,配置比较合理。PLC的特点:1,可靠性高2,编程简单3,通用性强4,体积小、结构紧凑,安装、维修方便（三）PLC的结构和工作原理 PLC主要有中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入/输出部件(I/O)、电源和编程器几大部分组成。 PLC是以微机处理器为核心的数值式电子、电气自动控制装置,也可以说是一种专用微型计算机。各种PLC的具体结构虽然多种多样,但组成的一般原理基本相同,即都是以微处理器

5、为核心,并辅以外围电路和I/O单元等硬件所构成的。正像通用的微机一样,PLC的各种功能的实现,不仅基于其硬件的作用,而且要靠其软件的支持。实际上,PLC就是一种工业控制计算机,其系统组成、工作原理、操作使用原理都与计算机相同;它的编程语言,在其发展初期是采用工程技术人员所习惯和易于接受的那种继电器逻辑形式,随着时间的推移和技术的不断进展,又发展为类似于计算机高级编程语言的形式。PLC作为继电器控制系统替代物出现,但它又与继电器控制逻辑的工作原理有很大区别。（四）PLC程序的表达方式 与计算机的工作原理一样,PLC的操作是按其程序要求进行的,而程序是用程序语言表达的。表达方式有多种多样

6、,不同的PLC生产厂家,不同的机种,采用的表达方式也不相同。但基本上可归纳为字符表达式(即用文字符号来表达程序,如语句表程序表达方式)和图形符号表达方式(即用图形符号来表达程序,如梯形图程序表达方式)这两大类。也有将这两种方式结合起来表示PLC的程序。 （1）梯形图  PLC的梯形图编程语言与传统的”继电、接触”控制原理图十分相似,它形象、直观、实用,为广大电气技术人员所熟知。这种变成语言继承了传统的继电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式,使得程序直观易读。当今世界各国的PLC制造家所生产的PLC大都采用梯形图语言编程。 （2）语句表

7、  用语句表所描述的编程方式是一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式。由于不同的型号的PLC的表识符和参数表示方法不一,所以无钱篇一律的格式。 （3）逻辑符号图  采用逻辑符号图表示控制逻辑时,首先要定义某些逻辑符号的功能和变量函数,它类似于“与”、“或”、“非”逻辑电路结构的编程方式。一般来说,用这三种逻辑能够表达所有的控制逻辑。这是国际电工委员会(IEC)颁布的PLC编程语言之一。 （4）高级语言编程  随着软件技术的发展,近年来推出的PLC,尤其是大型的PLC,已开始用高级语言进行编程。许多PLC采用类似

8、PASCAL语言的专用语言,系统软件具有这种专用语言编程的自动编译程序。采用高级语言编程后,用户可以像使用普通微型计算机一样操作PLC。除了完成逻辑控制功能外,还可以进行PID调节、数据采集和处理以及与计算机通信等。（五）PLC的工作方式通常把PLC看作是由等效的继电器、计时器、计数器等元件组成的装置。PLC采用循环扫描的工作方式,其工作过程可分为:内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段,整个过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。在内部处理阶段,PLC检查CPU模块内部硬件是否正常,复位监视计时器,以及完成其他一些内部处理。在通信处理阶段,PLC与带微处理器的智能装置通信,响应

9、编程器键入的命令,更新编程器的显示内容。在PLC处于停止运行状态时,只完成内部处理和通信服务工作。在PLC处于运行状态时,出完成上述操作外,还要完成输入处理、程序执行、输出处理工作。二、PLC的系统硬件设计可编程控制器系统硬件设计应遵循经济性、可靠性、先进性及扩展性等原则，内容包括PLC机型的选择、输入/输出模块的选择。输入/输出端地址分配和输入/输出端接线图等。（1）可编程控制器机型的选择为了完成设定的控制任务,主要根据电梯控制方式与输入/输出点数和占用内存的多少来确定PLC的机型。本系统为三层楼的电梯，采用集选控制方式。所需输入/输出点数与内存容量估算如下:1、输入/输出点的估算。输入点有

10、:门厅按钮4个，轿厢内按钮5个，楼层限位开关3个，轿厢门限开关2个，安全开关1个，检修开关1个，共计输入点数为16个，输出点有:接触器5个，继电器2个，楼层指示灯4个，轿厢内指示灯3个，报警器1个，共计输出点数15个。若考虑余量，则总计输入/输出点数为18/16。2、内存容量的估算。用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。因此，在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。本系统有开关量I/O总点数有34个，模拟量I/O总点数为0个。利用估算PLC内存总容量的计算公式：所需总内存字数=开关量I/O总点数*(1015)+模拟量I/

11、O总点数*(150250)再按30%左右预留余量。估算本系统需要约1K字节的内存容量。根据输入/输出点数与内存容量，再留出一定的O节点与内存空间以供扩展时使用。因此选用OMRON公司的CPM1A系列的CPM1A-40CDR-A，它的输入/输出点数为24/16，程序容量为2K字节，完全满足要求。若楼层更多，则需要增加PLC扩展机。（2）输入/输出模块的选择根据系统控制的要求，本系统的输入选用直流24V的输入模块。输出模块选用继电器输出形式。（3）输入/输出端地址分配输入/输出端地址分配输入的地址分配如下表1所示,输出的地址分配如下表2所示。表1 输入信号地址分配表现场输入信号输入地址号楼层限位开

12、关（SQ1、SQ2、SQ3）00000002轿厢门限开关（SQ4、SQ5）00030004轿厢内按钮（SB1、SB2、SB3）00050007门厅按钮（SB4、SB5、SB6、SB7）00080011轿厢内开门按钮（SB8、SB9）01000101安全开关SA10102检修开关SA20103表2 输出信号地址分配表现场输出信号输出地址号报警器AR1000上升接触器KM11001下降接触器KM21002轿厢开门继电器KA11003轿厢关门继电器KA21004快速接触器KM31005慢速接触器KM41006制动接触器KM51007指示灯（HL1HL7）11001106（4）输入/输出端接线图图1

13、PLC输入/输出端接线图图1是电梯的PLC输入&输出端接线图。KM1KM2为交流接触器，用来控制电梯升降的曳引电机，KM3KM4为交流接触器，用来控制曳引电机的快慢速，KM5控制曳引电机的制动，KA1KA2为交流继电器，用来控制电梯的自动门电机，HL1HL7为指示灯，显示楼层与运行方向。为了避免曳引电机和自动门电机正反转时造成电源相间短路，除采用程序上软继电器的触点联锁外，还在KM1和KM2及KA1和KA2的线圈支路上采用了常闭触点的电路联锁。同时，在每个接触器线圈两端并联一个浪涌吸收器，用来吸收由接触器线圈产生的反电势。三、PLC的系统软件设计可编程控制器系统软件设计的内容包括PLC

14、控制功能流程图和PLC梯形图程序设计等。（1） PLC控制功能流程图图2 PLC控制电梯运行流程图开始后，判断是否有门厅召唤或轿厢内指令输入，当有时，进行定向选层，同时给出减速点信号，指层电路给出层楼位置信号；当没有时，结束。接着启动，然后拖动。当到达预定减速点减速，延时切换挡，抱闸，平层，使轿厢停止，同时开门。延时一段时间后，看是否过载，有则报警电路通，直到过载信号消除。否则关门，重新进行判断。（2）PLC梯形图程序设计根据PLC控制功能流程图及012的输入/输出地址分配表，进行梯形图程序设计工作。下面以电梯的选层定向控制为例介绍梯形图程序的设计。电梯的选层定向是根据电梯轿厢内乘客的目的层站

15、指令和各层楼召唤信号与电梯所处层楼的位置信号进行比较，凡是在电梯位置信号上方的轿内指令和层站召唤信号，令电梯定上行，反之定下行，电梯到达顶层或底层时，自动停止并变换运行方向。选层定向控制梯形图如图3所示。回路1控制一楼平层，回路2控制二楼平层，回路3控制三楼平层，回路4、5控制电梯的定向，回路6控制曳引电机的上升，回路7控制曳引电机的下降，回路8控制电梯的选层，回路9控制一楼外呼，回路10控制二楼向上外呼，回路11控制二楼向下外呼，回路12控制三楼向下外呼。图3 选层定向控制电梯图选层定向的控制过程：电梯在楼层等待时，若第二层有向上呼梯信号即二楼门厅按钮SB5按下，输入0009闭合，1102吸

16、合，二层向上的楼层指示灯点亮，使内部继电器1802吸合，输出1001吸合KMl动作，曳引电机得电上升，到达第二层时，楼层限位开关SQ2动作，输入0001闭合，使保持继电器HR1吸合，HR1常闭触头断开，使1802常开触头恢复断开，1001断电KMl断电，切断电源，曳引电机停止工作。若此时电梯正在向下运行，既使经过二楼将不会停车，而是一直到达最底层时，才响应二楼向上的呼梯信号，即具有顺向截梯的功能。电梯的其它呼梯信号，控制过程与此相似。四、总结PLC是应用最为广泛的软件语言之一，可用来进行各种层次的逻辑设计，也可以进行仿真、严整、时序分析等。PLC控制电梯既克服了继电器一接触器控制电梯的工作可靠

17、性差、故障率高、维修工作量大的缺点；又克服了单片机控制电梯的抗干扰能力差的缺点，所以用PLC进行电梯的电气控制受到越来越多厂家的青睐，发展前景广阔。五、心得体会两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学的知识，也培养了我如何去做好一件事情。使我懂的了日常生活中的电梯是如何通过PLC控制的。课程设计是我们专业课程知识的综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不可少的过程，毕竟以后的工作并不是仅仅依靠书本上的知识就足够的，需要我们结合理论到实践中，从而才能胜任一份工作。大学四年学习的只是书本上的理论知识，而只有把所有的理论知识与实践相结合起来才能真正的掌握知识。通过这次课程设计，我知道了如何理论与实践相结合，以后的工作肯定都是需要我们结合所学的理论知识，有了这次课程设计相信我以后的工作会更得心应手。六、参考文献：1、王淑英，电器控制与PLC控制技术，机械工业