基于plc的三层电梯控制系统设计-毕业论文

山东华宇职业技术学院高职毕业生毕业设计（论文）课题名称基于plc的三层电梯控制系统设计专业09机电一体化班级一班学号20092080111姓名解凤林指导教师马叶革毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：基于plc的三层电梯控制系统设计专业：机电一体化姓名：解凤林毕业设计（论文）工作起止时间：毕业设计（论文）的内容要求：电梯由“四层四站电梯对象、包括电机、正反向继电器、轿厢、内选召唤按钮、外选召唤按钮、外呼指示灯、内选指示灯、楼层显示、上下行显示、平层电磁传感器检测、接线盒”等组成，采用S7-200PLC进行控制，实现对电机驱动，上、下行的顺序控制，随机呼叫的优化控制，自动准确定位，上、下行及平层指示灯显示，上位监控系统等功能。其具体设计要求如下：（1）要求所使用的传感器灵敏度高，可靠性好，能时刻准确监测电梯的运动。（2）要求选用的plc能对信号做出准确的分析处理，并传到监控装置。当电梯发生故障时，首先plc会发出声音报警；同时，起火总服务台处也会发生声音报警并会在LED显示屏上显示相应的着火故障地点。（3）设计备用电源，当电梯停电时，会，转换为备用电源供电。（4）要求传感器监测到电梯内人数后，能自动根据人数多少来变换速度。指导教师（签名）：年月日毕业设计开题报告一、课题设计（论文）目的及意义随着城市建设的不断发展，城市迅速的崛起，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。它是采用电力拖动方式，将载有乘客或货物的轿厢，运行于垂直方向的两根刚性导轨之间，运送乘客和货物的固定式提升设备。所以，电梯是为高层建筑运输服务的设备，它具有运送速度快、安全可靠、操作简便的优点。但传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适二、课题设计（论文）提纲目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。PLC可靠性高，程序设计方便灵活。三、课题设计（论文）思路、方法及进度安排思路：本文在该系统的研究和设计中主要作了系统硬件设计和系统软件设计两项主要工作，一二章主要对plc控制系统的基本状况作了简要分析。方法及进度安排：通过搜集资料，参考文献，反复的硬件调试，基本完成各模块的性能要求。在研究过程中系统的部分模块属电子系统中常用模块的可以直接采用，但需要结合连接电路进行适当调试，以达到最佳效果。四、课题设计（论文）参考文献；[1]王俭龙莉莉，建筑电气控制技术，中国建筑工业出版社，1998[2]陈家盛，电梯结构原理及安装维修，机械工业出版社，2000[3]李广弟朱月秀王秀山，单片机基础，北京航空航天大学出版社，2001[4]可编程序控制器操作手册，华光电子工业有限公司[5]可编程序控制器编程手册，华光电子工业有限公司[6]集成一体化电源，朝阳市电气有限公司[7]产品样本1990—1991，天水二一三机床电器厂[8]产品样本，天水二一三机床电器厂[9]朱昌明洪致育等，电梯与自动扶梯，1995[10]吴国政，电梯原理、使用、维修，1999[11]史信芳陈影毛宗源，电梯原理与维修管理技术，1999基于plc的三层电梯控制系统设计姓名：解凤林学号：20092080111班级：一班指导教师：马叶革摘要电梯是高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物，传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题。本论文通过讨论电梯控制系统的组成，阐述可编程控制器（PLC）在电梯控制中的应用，采用三菱PLC编程的程序控制方式，提出了三层电梯的PLC控制系统总体设计方案、设计过程、组成，列出了具体的主要硬件电路、电梯的控制梯形图及指令表。并给出了系统组成框图和程序流程图，在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上，提出了PLC的编程方法，设计了一套完整的电梯控制系统方案。采用本方案实现电梯控制，能够解决继电器——接触器触点多，故障率高、可靠性差、安装调试周期长、维修工作量大、接线复杂等缺点。使电梯运行更加安全、方便、舒适。关键词：安全、电梯、PLC、梯形图、系统组成框图第1章电梯概述1.1引言随着城市建设的不断发展，城市迅速的崛起，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。它是采用电力拖动方式，将载有乘客或货物的轿厢，运行于垂直方向的两根刚性导轨之间，运送乘客和货物的固定式提升设备。所以，电梯是为高层建筑运输服务的设备，它具有运送速度快、安全可靠、操作简便的优点。但传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。PLC可靠性高，程序设计方便灵活。1.2电梯的发展简史据国外有关资料介绍，公元前2800年在古代埃及，为了建筑当时的金字塔，曾使用过由人力驱动的升降机械。公元1765年瓦特发明了蒸气机之后，1858年美国研制以蒸汽气为动力，并通过皮带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯，1878年英国的阿姆斯特发明了水压梯，并随着水压梯的发展淘汰了蒸汽梯，后来又出现了采用液压泵的控制阀以及直接柱塞式式结构的液压梯，这种液压电梯至今仍为人们所采用。18世纪末发明了电机，特别是交流双速电动机的出现，显著改善了电梯的工作性能。在20世纪初，美国OTIS电梯公司首先使用直流电动机作为动力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯。从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异的发展着。目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。电梯是机电合一的大型复杂产品,机械部分相当于人的躯体,电器部分相当于人的神经.机与电的高度合一,使电梯成了现代科学技术的综合产品.对于电梯的结构而言,传统的方法是分为机械部分和电气部分,但以功能系统来描述,则更能反映电梯的特点.下面简单介绍电梯机械部分的结构,而我们的主要目的是怎样来控制它.1.3.1.曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行.曳引系统主要由曳引钢丝绳,导向轮.1.3.2.导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度,使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动.导向系统主要由导轨,导靴和导轨架组成.1.3.3轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件,是电梯的工作部分.轿厢由轿厢架和轿厢体组成.1.3.4门系统系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口.电梯系统由轿厢门,开门机,门锁装置组成.1.3.5重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量,在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内,保证电梯的曳引传动正常.系统主要由对重和重量补偿装置组成.1.3.6电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力,实行电梯速度控制.电力拖动系统由曳引电动机,供电系统,速度反馈装置,电动机调速装置等组成.1.3.7电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制.电气控制系统主要由操纵装置,位置显示装置,控制屏(柜),平层装置,选层器等组成.1.3.8安全保护系统保证电梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故发生.由限速器,安全钳,缓冲器,端保护装置组成.1.4电梯的分类:1.4.1按用途分:(1)客梯代号K为运行乘客而设计的电梯,有完善的安全装置.(2)货梯代号H为运送货物而设计的电梯,通常有人操作,有必备的安全装置.(3)客货梯代号L主要用作运送乘客,但也可运送货物,它与客梯的区别在于轿厢内部装饰结构不同.(4)病床电梯代号B为运送病床而设计的电梯,具有轿厢长而窄的特点.(5)住宅电梯代号Z住宅楼使用的电梯,一般采用下集选控制方式,轿厢内部装饰较简单.(6)杂物电梯代号W供图书馆,办公楼,饭店运送图书,文件,食品等.不容许人员进入电梯,结构简单,无乘人必备的安全装置.(7)船舶电梯代号C用于船舶上的电梯,能在船舶摇晃中正常工作.(8)观光电梯代号G轿厢壁透明供乘客观光之用.(9)还有一些专用电梯.(略)1.4.2安速度分:(1)低速电梯速度不大于1米/秒的电梯.(2)快速电梯速度大于1米/秒,低于2米/秒的电梯.(3)高速电梯速度在2米/秒以上的电梯.1.4.3按拖动方式分:(1)交流电梯曳引电动机是交流电机.当电机是单速时,称为交流单速电梯当电机是双速时,称为交流双速电梯1.4.4按控制方式分:(1)手柄操纵控制电梯由司机操纵轿厢内的手柄开关,实行轿厢运行控制的电梯.(2)按钮控制电梯具有简单的自动控制方式的电梯,具有自动平层功能.(3)信号控制电梯自动控制程度较高的有司机电梯.具有自动平层,自动开门,轿厢命令登记,厅外召唤登记,自动停层,顺向截停和自动换向等功能.(4)集选控制电梯高度自动控制的电梯,可无司机驾驶,除信号控制电梯的功能外,还具有自动掌握停站时间,自动应召服务,自动换向应答反向厅外召唤等功能.(5)下集选控制电梯只有在电梯下行时才能被截停的集选控制电梯.(6)并联控制电梯几台电梯被联在一起控制.共用厅门外召唤信号的电梯.具有集选功能.(7)梯群程序控制电梯多台集中排列,共用厅外召唤按钮,按规定程序集中调度和控制的电梯.(8)梯群智能控制电梯由电脑根据客流情况,自动选择最佳运行方式的集群控制电梯.第2章可编程控制器简介2.1电梯PLC控制系统2.1.1可编程控制器的结构及各部分的作用PLC内部主要由主机、输入/输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。2.1.2主机主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器CPU是PLC的核心，一切逻辑运算及判断都是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。它就是我们常说的电脑芯片。(1)运行用户程序。(2)监控输入/输出接口状态。(3)作出逻辑判断和进行数据处理内部存储器有两类：一类是系统程序存储器，另一类是用户程序及数据存储器系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果。2.1.3输入/输出(I/O)接口输入接口用于接收输入设备（如：按钮、行程开关、传感器等）的控制信号。输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备（如:接触器、电磁阀、指示灯等）。2.1.4电源电源指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源2.1.5编程器编程器是PLC很重要的外部设备，它主要由键盘、显示器组成。编程器分简易型和智能型两类。小型PLC常用简易编程器，大、中型PLC多用智能编程器。编程器的作用是编制用户程序并送入PLC程序存储器。利用编程器可检查、修改、调试用户程序和在线监视PLC工作状况。现在许多PLC采用和计算机联接，并利用专用的工具软件进行编程或监控。2.1.5输入输出扩展接口I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。2.1.6外部设备接口此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。2.2可编程控制器的工作原理PLC采用“顺序扫描、不断循环”的工作方式，这个过程可分为输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段，整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期。2.2.1输入采样阶段PLC在输入采样阶段，以