【基于PLC的四层电梯控制系统设计6200字（论文）】

基于PLC的四层电梯控制系统设计TOC\o"1-3"\h\u28793摘要 第1章

毕业设计课题介绍引言随着时代的发展，人们的生活水平不断提高，人们对生活质量的要求也越来越高。电梯已成为我们日常生活中不可缺少的一种交通工具，其安全性和可靠性已成为重中之重，继电器控制的弱点也随之显现。可编程逻辑控制器（PLC）利用时序逻辑控制的需要。PLC是一种用于工业用途的电子设备。鉴于其简单方便等诸多优点，目前，电梯继电器控制方式已逐渐被PLC控制淘汰。PLC是一种可编程的自动化控制器，PLC控制具有可靠性高、操作简单、维护方便、编程简单、灵活等优点。利用PLC控制电梯的运行，可靠性有了很大的提高。PLC控制系统结构简单，外部电路简化，控制功能可方便地添加或更改。也可用于自动故障诊断和报警，可有效提高操作的灵活性和安全性。目前PLC已成为大学中必不可少的一门课程。通过设计PLC控制电梯的程序，可以更好地加深我们对PLC的理解，并拓宽了PLC的适用范围，为将来PLC的教学提供更多的思路。课题设计概述随着人们生活水平的不断提高，人们对住房的要求也越来越高，电梯也越来越普及，人们在各个方面对其性能都提出了越来越高的要求，而老式继电器控制电梯已经不能满足人们的要求了。此时PLC的作用便体现出来了，它拥有安全，方便，灵活，高效等优点，将其运用于电梯可以大大提升电梯的性能。基于上述原因，我便将“PLC控制的四层电梯”作为毕业设计课题。本次课题主要做了以下的设计工作：1．使用型号为S7-200的可编程控制器来控制四层楼电梯的运行、停止和响应个楼层的传呼的功能。2．运用顺序控制设计法设计出顺序功能图，并在绘制相应的梯形图。3．利用相关软件进行模拟并证实该设计的可行性1.3课题设计方案本课题通过分析继电器控制和可编程控制（PLC）的各项特征，比较两种控制方式对电梯未来的发展有何前景，并得出通过PLC控制电梯能更好地满足人们的需求。第2章电梯与PLC概述2.1电梯概述2.1.1电梯的作用电梯是一种由电动机来带动，通过专门安装的渠道垂直运行的一个箱体，它的用途很广泛，运用最多的便是作为人们的代步工具，使人们更方便的穿梭于各楼层之间。其他用途还有医疗、军事等等。2.1.2电梯技术发展概况在一百五十年前，一位名叫伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯的美国人为我们发明了一种运输货物和人员的升降机，这便是最早的电梯。早期的电梯曾用过蒸汽机和内燃机来作为动力驱动电梯，如今基本绝迹。后来出现了液压电梯，如今仍有许多底层建筑在使用。驱动装置经过多次改进后，通过蜗杆传动卷筒、平衡配重等使用。摩擦轮驱动的出现大大提高了电梯的运行高度。到第二十世纪末，电梯采用永磁同步曳引机，大大降低了机房面积，具有能耗低、效率高、速度快等优点，极大地推动了高层建筑向上发展的方向。电梯发展至今，已经成为了一个集机械、电子、光学等领域的科研成果，为人们的生活做出了重要的贡献。2.2PLC概述2.2.1PLC的发展概况可编程序控制器（PLC）是一种数字运算电子系统。它采用可编程存储器，用于在其内部存储指令中进行逻辑运算、时序控制、定时、计数和算术运算，并通过数字和模拟输入输出，机械或生产过程控制各种类型。可编程控制器（PLC）及其相关设备应按工业控制系统易于扩展的原则设计。PLC控制系统示意图2.2.2PLC的特点可编程序控制器设计用于工业计算机的工业设计环境中，它出现后受到重视，发展十分迅速，在工业自动控制系统中占有极其重要的地位。它与现有的各种控制方式相比较，具有以下优点：

1、可靠性高对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。

PLC不需要大量的活动部件和电子元件的接线，其接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短；PLC采用了一系列的设计、可靠性设计方法，例如，冗余设计，断电保护，保护和修复故障诊断信息，提高MTBFmlTR，减少提高了可靠性。PLC具有较高的操作方便性，具有编程简单、操作简单、维护方便等特点。PLC控制装置是专门为工业生产过程控制而设计的，其编程语言简单，比一般的计算机控制硬件更可靠。采用了简化的编程语言，编程错误率大大降低，并且恶劣的操作环境为工业设计的硬件大大提高了可靠性。在硬件PLC方面，采取了一系列措施来提高可靠性。例如，使用可靠性的组成部分：利用先进的技术制造生产线；干扰屏蔽，隔离和过滤等；电源保护；保护内容的记忆。PLC的软件，也采取了一系列措施，提高系统的可靠性。例如，使用软件过滤；软件自诊断；简化编程语言。2、操作方便，PLC操作方便，体现在以下几个方面：操作PLC的操作，包括程序输入和程序修改。PLC编程的大部分输入和更改操作。程序员至少提供了输入信息的显示，对大中型PLC程序员使用CRT屏幕显示，因此，程序的输入可直接显示。程序的修改也可以直接根据需要的地址号或联系人号码进行查找或顺序查找，然后更改。变化的信息可以显示在液晶屏或显示器。编程方便PLC各种编程语言可供使用。对于电气技术人员来说，由于梯形图和电气原理图比较接近，便于掌握和理解。采用布尔助记符编程语言，程序员的编程很有帮助。维修方便PLC的自我诊断功能对维修人员的维修技能要求较低。当系统出现故障时，通过硬件和软件自我诊断，维修人员可以迅速查找故障所在位置，以便维修。3、PLC的灵活性、灵活性在以下几个方面：编程的灵活性。利用PLC的编程语言有梯形图、布尔助记符功能图和功能模块和句子描述语言。编程方法的多样性使编程方便和应用程序开发。扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特征。根据应用的不同规模，可以扩展容量，扩展功能，扩大应用范围和控制范围。操作的灵活性。操作灵活方便，易于监控。2.2.3PLC的应用由于可编程控制器的特点，它已被广泛应用于国民经济的各个领域，扩大了应用范围，主要应用在以下几个方面：1、逻辑控制开关：PLC是最基本最广泛使用的，它取代了传统的继电器电路、逻辑控制、顺序控制，可用于单台设备的控制，也可用于机器控制和自动化生产线。如注塑机、印刷机、订书机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2、模拟控制：在工业生产过程中，连续量有许多变化，如温度、压力、流量、液位和转速等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，有必要实现模数转换（模拟）和数字量（数字）之间的A/D转换和D/A转换。PLC厂家配套生产A/D和D/A转换模块，可编程控制器模拟控制。3、运动控制：PLC可用于控制圆形运动或直线运动。从控制机构的配置来看，早期直接使用开关I/O模块连接位置传感器和执行器，现在一般采用专用的运动控制模块。如单轴或多轴位置控制模块，可驱动步进电机或伺服电机。世界上几乎所有的主要PLC制造商都具有运动控制功能，广泛应用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4、过程控制：过程控制指的是温度、压力、流量等模拟闭环控制。作为工业控制计算机，PLC可以编写各种控制算法程序来完成闭环控制。PID调节是闭环控制系统中常用的一种方法。大中型PLC都有PID模块，目前很多小型PLC也有这个功能模块。PID处理一般是运行专用PID子程序。过程控制广泛应用于冶金、化工、热处理和锅炉控制。5、数据处理：现代PLC具有数学运算（包括矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值进行比较，完成一定的控制操作，也可以用来与其他智能设备进行通信，或者将它们打印掉。数据处理广泛应用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统，也可用于造纸、冶金、食品等大型控制系统。6、通信与组网：PLC与PLC之间通信PLC与其它智能设备的通讯。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络的发展十分迅速，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能。新生产的PLC有通讯接口，通讯十分方便。2.3PLC与继电器控制电梯优缺点2.3.1PLC控制电梯系统优点1、PLC在电梯控制中的运用，利用软件实现电梯运行的自动控制，大大提高了可靠性。2、去除选定层和大部分继电器，控制系统结构简单，外部电路简化。3、PLC可实现多种复杂控制系统，方便增加或改变控制功能。4、PLC可自动检测故障和报警显示，提高运行安全性，维护方便。5为集团控制分配和管理提高电梯运行效率。6、改变控制方案不需要改变硬件布线。2.3.2继电器控制电梯系统优点1、控制功能和信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合一般技术人员和熟练工人。2、系统维护、维护及故障检测无需更高技术及专用工具、仪器。3、大部分电器常用控制，更换方便，价格更便宜。4多年来，中国一直是这类电梯的生产，技术成熟，已形成系列产品，技术资料图纸齐全，熟悉掌握工作。2.3.3继电器控制电梯系统存在的问题1、系统触点多，接线复杂，易烧坏触点磨损，造成接触不良，故障率高。2、一般的电气控制和硬件布线方法难以实现更复杂的控制功能，使控制系统不易增加，技术水平难以提高。3、电磁机构与触头动作速度相对较慢，机械和电磁惯性差，系统控制精度难以提高。4、系统结构庞大，能耗高，机械运动噪声大。5、由于线路复杂，容易出现故障，所以维护工作量大，成本高；且故障检查困难，费时费力。6、电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，常引起梯子，给人带来不便和恐慌。而一旦电梯顶部或蹲下，不仅会损坏电梯的机械部件，还会发生人身意外事故。第3章基于PLC的四层电梯控制系统设计3.1四层电梯控制功能3.1.1电梯控制要求1） 开始时，电梯处于任意一层。2） 当有外呼叫信号到来时，电梯响应该呼叫信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时3s后自动关门。3） 当有内呼叫信号到来时，电梯响应该呼叫信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时3s后自动关门。4） 电梯运行时，电梯上（或下）的方式，在相反方向的任何下降（或上升）的外呼信号没有反应，但如果外部呼叫信号在相反的方向没有其他内部和外部呼叫信号，然后将响应的绰号，但不响应的两层外部呼叫信号。同时，如果电梯到三楼，如果没有在四层的呼叫信号，电梯可以响应外部通话信号的三层。5） 电梯应具有最远反向外呼叫响应功能。例如：电梯在一楼，而同时有二层向下外呼叫，三层向下外呼叫，四层向下外呼叫，则电梯先去四楼响应四层向下外呼叫信号。6） 电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯停止运行后，按开门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭。3.1.2四层电梯编程思路本次设计使用可编程控制器S7-200PLC来实现这次设计的电梯控制部分.下面是对于四层楼电梯编程的思路:1)．到达指定楼层自动停止并开门。2)．自动延时关门，等候传呼信号。3)．响应电梯行进方向上的传呼信号。4)．电梯到达顶层或底层时，自动停止并变换方向。5)．门厅与轿厢内有楼层显示。3.1.3四层电梯设计思路通过形成一个工作循环呼叫响应电梯控制系统、电梯的工作过程可分为自动运行，强制运行的电梯开关三工作状态来回三个工作状态之间，构成了一个完整的电梯工作过程。首先，当系统上电时，PLC对电源进行测试，包括输入/输出检查，与主站的通信，电梯的当前状态（门状态，电梯位置）。一旦发现一个错误，它是在一个失败的状态，电梯关闭，直到所有的故障被删除。一旦电梯PLC检测到呼叫信号，立即确定电梯的当前状态，电梯运行方向和停车位置。PLC单元是电梯控制系统的核心部分，由PLC提供变频器的方向和速度，可根据电梯的速度曲线调节变频器的方向和速度。通过PLC模块化编程，实现自动电平、自动启闭门、自动控制停机时间、内外呼叫信号的注册和消除，以及自动控制方向的自动控制功能。3.2电梯的工作示意图3.3可编程序控制器(PLC)的选择我们的课程上学习了S7-200PLC，所以在这里选择了该编程器模块。使用该模块，首先要确定I／O点数,I／O点数的确定是设计整个PLC电梯控制系统首先需要解决的问题，决定着系统硬件部分的设计，也是系统软件编写的前提。本模型系统是为四层电梯所设计，根据PLC的I／O节点使用原则，应留出一定的I／O点以做扩展时使用。根据系统控制要求定义了I0.0～I2．5共20个输入点，根据系统的设计要求，分别定义了Q0.0-Q2.5共16个输出点，具体输入、输出定义表如下图所示3.4

软件设计3.4.1

梯形图的设计3.4.2

程序小结经过实践证明方案可行。另外，根据不同的生产或学校实训需求，对控制要求或软件上对相应的参数设置稍加改进，就能适用于各种不同场合的电梯模型系统，由于该系统设计硬件简单、可靠、调试方便等特点，具有一定的实用价值。第4章

结论该系统以PLC为核心，采用PLC强大的控制功能，实现了用可编程控制器控制电梯的功能。当电梯功能增加时，只需在硬件连接上增加行程开关的输入信号。原来的布线不需要改变，软件只需要增加相应的程序和输出功能，改变的地方也就少了。调试结果表明，该设计在适应性、准确性和可靠性方面是可行的。在这次的毕业设计中,我的收获颇多,主要有：

1.

熟悉有关电梯的一些运动状态和