毕业设计——基于PLC的三层电梯控制系统设计

毕业设计题目：基于PLC的三层电梯控制系统设计作者：学号：系：自动控制系专业：电气自动化技术班级：10电气技术3012013年6月目录第一章引言........................................................11.1电梯发展的历史................................................11.2电梯的结构....................................................1第二章PLC可编程控制器.............................................32.1可编程控制器简介..............................................32.2PLC的结构及各部分的作用.......................................32.3PLC的结构组成.................................................42.4PLC的工作原理.................................................52.5PLC的编程语言.................................................52.5.1梯形图编程语言...............................................62.5.2语句表编程语言...............................................62.6PLC基本指令...................................................62.7梯形图规则....................................................7第三章三层电梯PLC控制系统设计....................................83.1电梯的控制要求................................................83.2输入输出点数分配..............................................93.3PLC外围接线图...............................................103.4功能指令表述.................................................103.5程序设计与分析...............................................123.6本系统的不足及改进...........................................17第四章系统软件仿真调试...........................................184.1系统软件的编译...............................................184.2程序的调试运行...............................................19第五章结束语.....................................................22致谢..............................................................23参考文献..........................................................24南京铁道职业技术学院（毕业论文）第1页共24页第一章引言随着城市进步而不断发展，城市快速的崛起，高层建筑不断增多，电梯成为高层建筑中垂直运行的工具已与人们的日常生活息息相关的一部分。它是采用电力拖动，把载有物品与乘客的轿厢，在刚性导轨之间垂直的运行，运送乘客与货物的升降设备。所以，电梯是作为高层运输的服务的设施。电梯具有安全可靠性高、运送速度快，操作简易的优点。而传统的电梯控制方式主要采用继电器的接触器进行控制，其缺点有触点多，故障高、可靠差、维修工作大等，但是采用PLC控制电梯可以很好地解决哪些问题，使电梯运转更加安全、方便、舒适。眼下电梯的控制方式一般采用这两种方式，一是运用微机当作信号控制系统单元，完成电梯的信号的采集工作、运转状态和性能的设定，完成它的自动调度和选择运行功能，电梯拖动控制是由变频器去完成；第二种方式则是用可编程控制器代替微机来实现控制。从控制方式与性能上比较，这两种方式并没有过大的区别。PLC可靠性强，设计程序也比较方便简单。1.1电梯发展的历史根据外国相关资料表示，在公元前2800年，古代的埃及，当时为了造那时的金字塔，使用过是由人力来驱动升降装置的机械。公元1765年，瓦特发明了出来蒸气机后，1858年美国的研究以蒸气作动力，并且通过履带传动和一些减速的配置来驱动电梯，1878年阿姆斯特，创造了水压梯，后来水压梯的进一步发展逐渐取代蒸气梯，接下来又出现了由液压泵以及直接柱塞式和侧柱塞式结构的液压梯，这种至今仍被人们采用。因为18世纪后期发明了电机，尤其是交流双速电动机的发明，明显改善了电梯的一些不足。在20世纪前期，美国OTIS电梯公司第一个用直流电动机当为动力，创造以槽轮式驱动的电梯。在此之后，电梯这种产品，随着时间发展一直在跟新换代。现在的电梯，不仅规格多，自动化水平高，并且安全性能高，乘坐舒适性也高。1.2电梯的结构电梯是一个具有特种容载装置轿厢沿着恒定不变的铅垂导轨，在不同水平面间歇运动的用电力驱动的起重机械，它适宜于装置在二层以上的高层建筑物内，专供上下运送人员或货物之用。电梯的结构及其装备可分为机械、电气两大部分，现将组成电梯的主要部件按其安装部位的不同分别介绍，并说明其作用如下：一、机房部分：1、曳引机：电梯的起重机构，安装在专用承重钢梁上，其主要有下列部件组成：a.驱动电动机―采用变压变频（VVVF）驱动方式，对电机进行控制，电梯南京铁道职业技术学院（毕业论文）第2页共24页起动时，逆变部分使定子频率从零赫兹，按要求上升到额定频率，使转速相应从零速平滑地上升到额定值，电梯停站前电源频率从额定频率按要求下降，使转速平滑地下降为零速，实现电梯停层，保证了电梯具有良好的舒适感。b.制动器―闭式型电磁制动器，只有在制动器通电时松闸，或当电梯停驶时即时制动。并保持轿厢位置不变，即制动器通电松闸，关电制动，充分保证工作的可靠性。c.减速器―采用蜗轮蜗杆减速器或永磁同步驱动技术，蜗轮蜗杆减速器具有承载能力大，驱动平稳等特点，永磁同步驱动具有高效率及低噪音特点。d.防振装置―采用橡胶防振装置安装于曳引机与承重大梁之间，以消除或减小曳引机的振动，提高电梯运行时的舒适感。2、限速器：由限速器的制动装置和涨紧装置组成，它通过安全绳索与轿厢连接，把轿厢的运动传递给限速器随轿厢速度相应转动，当轿厢的运动速度超过允许的安全速度时，限速器即起作用，其过程分为：a.首先通过超速限位开关，切断控制电路；b.如果电梯继续超速，则限速器动作带动安全钳或夹绳器动作。3、控制屏：控制屏是电梯电气控制的中心，采用先进的微电子及电力电子元件，用现代的微机技术及变压变频技术对电梯进行电气控制。在操纵装置的配合下，使电梯正确地实现起动和停止、上行或下行、快速和慢速，以及达到设定的自动功能和安全性能。当按下厅外召唤或轿内指令按钮时，控制系统按原先编制设定的程序，通过输入输出接口电路将信号输入微处理器，根据电梯当时的状态确定电梯的运行，屏内装有自动/检修转换开关，以及上行/下行按钮，可对电梯实行机房控制。4、主开关：每台电梯单独装设一只能切断该电梯所供电电路（下列供电电路除外）的主动力开关，该开关不应切断下列供电电路。a.轿厢照明、通风；b.轿顶电源插座；c.机房照明、电源插座；d.电梯井道照明；e.报警装置，该开关装于机房门内。南京铁道职业技术学院（毕业论文）第3页共24页第二章PLC可编程控制器2.1可编程控制器简介可编程控制器是60年代末在美国首先出现，当时叫可编程控制器PLC（ProgrammableLogicController），为了用来代替继电器，来执行判断、计数、等顺序功能控制。PLC的基本设计思想是反映计算机功能灵活、完善、通用等优点和继电器控制系统的操作方便、简单易懂、价格便宜等优点统一的结合起来，控制器的那些硬件是通用的、标准的。依据实际对象，将控制内容写成软件输入到控制器的程序存储器中。被控对象与控制器连接方便。随着技术的发展，特别是微型计算机和微处理器的发展，到70年代以后，PLC已普遍地使用微处理器当作中央处理器。的输入输出模块和外接电路全部都运用了大、中规模乃至于超大规模的集成电路，现在的PLC已经不再是只具有判断功能，它还同时有PID调节、数据处理、和数据通信等功能。可编程控制它是一种用数字运算来操作的电子系统，专门为在工业条件下应用而去设计，它克服了继电器接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。2.2PLC的结构及各部分的作用可以编程控制器的结构各式各样，但是它们所组成的原理一般基本相同，全部是用微处理器作核心结构。一般是由中央处理单元（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输出输出单元（I/O）、编程器和电源等几个部分所组成。南京铁道职业技术学院（毕业论文）第4页共24页图2.2PLC的结构图2.3PLC的结构组成1.中央处理单元（CPU）CPU作为整个PLC的核心，充当总指挥作用。CPU由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有以下一些：从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。2.存储器（ROM、RAM）存储器一般用于存放系统的程序、用户的程序及工作的数据。存放系统软件的存储器叫做系统程序存储器；存放应用软件的存储器叫做用户程序存储器；存放工作数据的存储器叫做数据存储器。常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。掉电时，可有效地保持存储的信息。EPROM、EEPROM都是只读存储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。3.输入输出单元（I/O单元）I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器CPU存储器电源部分输入单元输出单元编程器或其他设备按钮接触器电磁阀指示灯行程开关继电器触点南京铁道职业技术学院（毕业论文）第5页共24页4.电源电源是指为CPU、I/O存储器接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也是输入设备提供直流电源。5.编程器编程器是PLC的最主要外围设备。用编辑器把用户程序写入PLC的存储器，还可以有用编辑器检查程序，修改程序，监视PLC运行状态。除此，