畢業(yè)設計（論文）
題 目: 電梯PLC控制設計
專(zhuān) 業(yè): 電氣工程及其自動(dòng)化
學(xué) 號: 0605034030
姓 名: 李冉
指導老師: 裴曉娜
廊坊師范學(xué)院
二零一零年五月
本文介紹一種電梯PLC控制系統。電梯是垂直方向的運輸設備，是高層建筑中不可缺少的交通運輸設備。它靠電力，拖動(dòng)一個(gè)可以載人或物的轎廂，在建筑的井道內導軌上做垂直升降運動(dòng)，在人們生活中起著(zhù)舉足輕重的作用。而控制電梯運行的PLC系統也要求越來(lái)越高，要求達到電梯運行的“穩、準、快”的運行目的。該系統主要由PLC、邏輯控制電路組成。其中包括交流異步電動(dòng)機、繼電器、接觸器、行程開(kāi)關(guān)、按鈕、發(fā)光指示器和變頻器組成為一體的控制系統。
整個(gè)系統通過(guò)PLC、邏輯控制電路對電梯的升降；加、減速；平層；起動(dòng)、制動(dòng)控制。其結構簡(jiǎn)單、運行效率高、平層精度高、易于理解與掌握。
關(guān)鍵詞：
PLC控制系統 電梯 邏輯控制電路
This text introduces the control system of a kind of elevator PLC.The elevator is perpendicular directional of the conveyance equipments be indispensable in the high building of transportation equipments.It depends electric power, dragging along to move car that can carry person or thing and lead a track in the building of the well way up do perpendicularity to ascend and descend sport, there is prominent function in the people's life.And the control elevator circulate of the PLC system also has more and more high request, request to attain the movement purpose of "steady, quasi-, quick" of elevator movement.That system mainly from PLC, logic control the electric circuit constitute.Include an exchanges difference to tread electric motor among them, after the electric appliances, get in touch with a machine, route of travel switch and press button, give out light the indicator constitute and
transducer for the control system of integral whole.
The whole system passes PLC, logic control the electric circuit is to the rise and fall of elevator;Add, decelerate;Even layer;Start, make to move a control.Its structure is simple and circulate an efficiency, even layer accuracy, be easy to comprehension and control.
Key Words:
The PLC controls system elevator The logic controls electric circuit
1 緒論
1.1電梯的應用與發(fā)展
1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會(huì )上，美國人伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明－歷史上第一部安全升降梯。從那以后，升降梯在世界范圍內得到了廣泛應用。以?shī)W的斯的名字而命名的電梯公司也開(kāi)始了他輝煌的旅程。150年以來(lái)，他已經(jīng)發(fā)展成為世界、亞洲和中國領(lǐng)先的電梯公司。
生活在繼續，科技在發(fā)展，電梯也在進(jìn)步。電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新－手柄開(kāi)關(guān)操縱，按鈕控制，信號控制，集選控制、人機對話(huà)等，多臺電梯還出現了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎箱電梯展示出節省井道空間，提升運輸能力的優(yōu)勢，變速式自動(dòng)人行道扶梯大大節省了行人的時(shí)間；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圓形觀(guān)光電梯則使身處其中的乘客的視線(xiàn)不再封閉。一個(gè)半世紀的風(fēng)風(fēng)雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升現代人生活質(zhì)量的承諾。
1.2電梯的發(fā)展現狀
隨著(zhù)計算機技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，現代電梯已經(jīng)成為典型的機電一體化產(chǎn)品。電梯具有很高的安全要求，它以零部件的形式出廠(chǎng)，總裝配在工地現場(chǎng)進(jìn)行，通過(guò)機械零部件之間的裝配和機械裝置與土建結構之間的的銜接完成安裝，最終形成電梯產(chǎn)品。精心的制造和安裝還不能完全保證無(wú)故障運行，其運行可靠性在很大程度上依靠維修保養。所以，電梯的制造、安裝和維保不宜分割。
大規模的經(jīng)濟建設尤其是蓬勃發(fā)展的房地產(chǎn)業(yè)給電梯行業(yè)開(kāi)拓了廣闊的市場(chǎng)，2001年我國電梯產(chǎn)量達4.5萬(wàn)臺，創(chuàng )造了行業(yè)發(fā)展史上的一個(gè)新的高峰，被業(yè)內人士稱(chēng)為“第三次浪潮”。目前，中國經(jīng)濟建設需求的各類(lèi)電梯、幾乎全部可以在中國生產(chǎn)。由此可見(jiàn)，一個(gè)興旺的電梯市場(chǎng)已經(jīng)形成。進(jìn)入80年代以來(lái)，隨著(zhù)經(jīng)濟建設的持續高速發(fā)展，我國電梯需求量越來(lái)越大。據統計，全世界平均1000人有１臺電梯。我國如果要達到這個(gè)水準，還需要新裝80萬(wàn)臺。到那時(shí)候，每年僅報廢更新就需要６萬(wàn)臺。目前房屋建設勢頭仍然很好，電梯市場(chǎng)供需兩旺，前景一片光明。
1.3研究背景
隨著(zhù)電梯的不斷發(fā)展，教育業(yè)開(kāi)始了電梯的模擬控制，這是一種高新自動(dòng)控制技術(shù)，要求研制出一種模擬電梯，以供學(xué)生探討和學(xué)習PLC的自動(dòng)控制。
模擬電梯的控制是由PLC來(lái)實(shí)現控制的，可以讓學(xué)生們在編程的過(guò)程中，學(xué)會(huì )PLC有關(guān)的的知識，掌握可編程控制器一些控制。
1.4研究?jì)热?div style="height:15px;">
小型電梯的控制
隨著(zhù)城市建設的不斷發(fā)展，高層建筑的不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設定，實(shí)現電梯的自動(dòng)調度和集選運行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來(lái)完成；第二種控制方式用可編程控制器取代微機實(shí)現信號控制。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō)，這兩種方法并沒(méi)有太大的區別。PLC可靠性高，程序設計方便靈活。
PLC的應用包括PLC硬件和程序設計。我做的是基于西門(mén)子S7—200 PLC的三層電梯。
2 電梯PLC控制方面的簡(jiǎn)介
2.1 可編程控制器的簡(jiǎn)介
可編程控制器，英文稱(chēng)Programmable Controller,簡(jiǎn)稱(chēng)PC。它采用可編程序的存儲器，用以在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時(shí)/計數和算術(shù)運算等操作指令，并通過(guò)數字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是微機技術(shù)與傳統的繼電器控制技術(shù)相結合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統中的機械觸點(diǎn)的接線(xiàn)復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專(zhuān)門(mén)的計算機編程語(yǔ)言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶(hù)程序編制形象、直觀(guān)、方便易學(xué)；調試與查錯也都很方便。用戶(hù)在購買(mǎi)到所需的PLC后，只需按說(shuō)明書(shū)的提示，做少量的接線(xiàn)和簡(jiǎn)易的用戶(hù)程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應用于生產(chǎn)實(shí)踐。
2.2 PLC的工作原理
PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即PLC運行時(shí)，CPU根據用戶(hù)按控制要求編制好并存于用戶(hù)存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉指令，則從第一條指令開(kāi)始逐步順序執行用戶(hù)程序，直到程序結束。然后重新返回第一條指令，開(kāi)始下一輪新的掃描。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。
2.3 PLC的功能和優(yōu)點(diǎn)
2.3.1 PLC的功能
SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測、監測及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強大功能使其無(wú)論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò )皆能實(shí)現復雜控制功能。。
S7-200提供了多種功能，使得在編程與控制時(shí)更加靈活方便。
指令執行速度高。 S7-200幾乎包括了一般計算機所具有的種種基本操作指令。例如：變量賦值，數據存儲，計數，裝載，傳輸，比較，移位，循環(huán)，求補及子程序的調用等。
（1）觸發(fā)中斷的信號，可以用軟件中斷輸入信號的上升沿或下降沿，以便對過(guò)程事件做出快速的響應。
（2）可設定為由時(shí)間控制的自動(dòng)中斷，所設定的時(shí)間范圍為5MS—255MS（步長(cháng)為1MS）
（3）可由計數器自動(dòng)觸發(fā)中斷，且具有兩種不同的觸發(fā)方式：計數到達預定值觸發(fā)和改變計數方向的瞬間觸發(fā)。
2.3.2可編程控制器PLC的優(yōu)點(diǎn)：
（1）可靠性高，抗干擾能力強
隔離----PLC的輸入、輸出接口電路一般都采用光電耦合器來(lái)傳遞信號，這種光電隔措施使外部電路與PLC內部之間完全避免了電的聯(lián)系，有效的抑制了外部的干擾源對PLC的影響，還可防止外部強電竄入內部CPU。
濾波----在PLC電路電源和輸入、輸出(I/O)電路中設置多種濾波電路，可有效抑制高頻干擾信號。
在PLC內部對CPU供電電源采取屏蔽、穩壓、保護等措施，防止干擾信號通過(guò)供電電源進(jìn)入PLC內部，另外各個(gè)輸入、輸出（I/O）接口電路的電源彼此獨立，以避免電源之間的互相干擾。
內部設置連鎖、環(huán)璄檢測與診斷等電路，一旦發(fā)生故障，立即報警。
在軟件方面采取的主要措施有：
設置故障檢測與診斷程序，每次掃描都對系統狀態(tài)、用戶(hù)程序、工作環(huán)璄和故障進(jìn)行檢測與診斷，發(fā)現出錯后，立即自動(dòng)做出相應的處理，以適應惡劣的工作環(huán)璄;對用戶(hù)程序及動(dòng)態(tài)數據進(jìn)行電池后備,以保障停電后有相關(guān)狀態(tài)及信息人不會(huì )因此而丟失;采用以上抗干擾措施后，一般PLC的抗電平干擾強度可達峰值1000V，脈寬10US，其平均無(wú)故障時(shí)間可高達30-50萬(wàn)小時(shí)以上。
（2）程序簡(jiǎn)單易學(xué)
PLC采用與繼電器控制線(xiàn)路圖接近的梯形圖作為編程語(yǔ)言，它既有繼電器電路清淅直觀(guān)的特點(diǎn)，又充分考慮到電氣工人和技術(shù)人員的讀圖習慣，對于使用者來(lái)說(shuō)，幾乎不需要專(zhuān)門(mén)的計算機知識，因此，易學(xué)易懂，程序改變也容易修改。
（3）功能完善，適應性強
目前PLC產(chǎn)品已經(jīng)標準化、系列化和模塊化，不僅具有邏輯運算、計時(shí)、計數、順序控制等功能，還具有A/D、D/A轉換、算術(shù)運算及數據處理、通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過(guò)程監控等功能。它能根椐實(shí)際需要，方便靈活地組裝成大小各異、功能不一的控制系統：既可控制一臺單機、一條生產(chǎn)線(xiàn)、以可以控制一個(gè)機群、多條生產(chǎn)線(xiàn)；既可以現場(chǎng)控制，以可以遠程控制。
（4）用簡(jiǎn)單，調試維修方便
PLC的接線(xiàn)極其方便，只需將產(chǎn)生輸入信號的設備（按鈕、開(kāi)關(guān)等）與PLC的輸入端子連接，將接收輸出信號的被控設備（如接觸器、電磁閥等）與的輸出端子連接，僅用螺絲刀即可完成全部接線(xiàn)工作。
PLC的用戶(hù)程序可在實(shí)驗室摸擬調試，輸入信號用開(kāi)關(guān)來(lái)摸擬，輸出信號可以觀(guān)察PLC的發(fā)光二極管。調試后再將PLC在現場(chǎng)安裝通調。調試工作量要比繼電器控制系統少得多。
（5）體積小、重量輕、功耗低
由于PLC的采用半導體大規模集成電路，因此整個(gè)產(chǎn)品結構緊湊，體積小、重量輕、功耗低。 PLC很容易裝入機械設備內部，是實(shí)現電一體化的理想的控制設備。
3設計內容
3.1總體概要
本設計是模擬電梯的控制，用西門(mén)子主機來(lái)實(shí)現，所選主機為SIMATIC S7-200系列 CPU224 PLC。
3.2程序的設計
表3-1 關(guān)于I/O分配
I/O分配點(diǎn)
代碼
名稱(chēng)
輸入信號
I0.0
SQ3
原停樓層3
I0.1
SQ2
原停樓層2
I0.2
SQ1
原停樓層1
I0.3
SB3
樓層呼叫3
I0.4
SB2
樓層呼叫2
I0.5
SB1
樓層呼叫1
I1.0
SQ4
電梯在一層
I1.1
SQ5
電梯在二層
I1.2
SQ6
電梯在三層
輸出信號
Q0.0
3層指示燈
Q0.1
2層指示燈
Q0.2
1層指示燈
Q0.3
下降指示燈
Q0.4
上升指示燈
Q0.5
3呼叫指示燈
Q0.6
2呼叫指示燈
Q0.7
1呼叫指示燈
4總結
在這次畢業(yè)設計中，感謝裴曉娜老師和李國萍老師在此期間給于我的細心指導和教誨。在這次設計中使我學(xué)到了有很有關(guān)與專(zhuān)業(yè)知識向關(guān)的知識，也對電梯有了一定的認識。
首先是對西門(mén)子 S7-200的認識。西門(mén)子公司生產(chǎn)的具有很高的性能價(jià)格比的微型可編程序控制器（PLC）。由于它具有結構小巧，運行速度高，價(jià)格低廉及多功能和多用途等特點(diǎn)，因此在很多行業(yè)中得到了廣泛的應用。它雖說(shuō)只是我們專(zhuān)業(yè)課之中的一個(gè)很小的一部分，但它去在生產(chǎn)和生活上起著(zhù)具大的作用。
其次是對電梯控制方面的了解，電梯的軟件方面和硬件方面，尤其是程序方面的設計，程序的運行過(guò)程，讓我理解了自動(dòng)控制技術(shù)的先進(jìn)化，柔性化，系統化。
本畢業(yè)論文研究了電梯PLC的控制，分析電梯的運行過(guò)程的基礎上，研究模擬電梯的控制，設計了電梯控制系統的簡(jiǎn)單模型，可以使學(xué)生們容易得掌握PLC的有關(guān)知識和用法，培養學(xué)生電氣等理論知識，掌握PLC控制的基礎知識，掌握程序的閱讀和編寫(xiě)，掌握獨立分析的能力，解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力。
5 致謝
感謝指導老師細心而又耐心的輔導，也感謝各位專(zhuān)業(yè)老師提供的意見(jiàn)和見(jiàn)解！在本次畢業(yè)設計中，指導老師裴曉娜老師和李國萍老師對我悉心指導，在設計期間幫助我理清設計思路，指導操作方法，并對我所做的課題提出有效的改進(jìn)方案，這對于我以后的工作和學(xué)習都有一種巨大的幫助，感謝老師！另外，在這次設計過(guò)程中，使學(xué)到了很多知識和做人的道理，還有一些課本和學(xué)校學(xué)不到的知識。本設計能順利的完成也歸功于各位老師的認真負責，使我們能夠很好的掌握和運用專(zhuān)業(yè)知識，并在設計中得一體現。
時(shí)間過(guò)得真快，大學(xué)時(shí)光就這樣悄然溜走了，我會(huì )把所有老師的教誨銘記在心！在此向物電學(xué)院的全體老師表示忠誠的謝意，謝謝你們孜孜不倦的教誨，謝謝你們四年來(lái)的辛勤栽培！ 謝謝你們教我的做人的道理！
我相信，我一定能夠把畢業(yè)設計做好，不辜負老師們的寄托！
畢業(yè)設計中如有不妥，請各位老師指正，再次感謝你們！
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