基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設計報告(共15頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基于PLC的電梯電梯控制課程設計學生姓名： 李錦文 學 號： 專業(yè)班級： 自動化101班 指導老師： 曾蕓 2014年 01 月 14日目 錄一、概述1、PLC控制技術簡介22、PLC的分類和特點23、PLC的結(jié)構和工作原理34、PLC程序的表達方式35、PLC的工作方式5二、PLC的系統(tǒng)硬件設計1、可編程控制器機型的選擇 52、輸入/輸出模塊的選擇63、輸入/輸出端地址分配64、輸入/輸出端接線圖8三、PLC的系統(tǒng)軟件設計1、PLC控制功能流程圖92、PLC梯形圖程序設計10四、總結(jié)12五、心得體會13六、參考文獻13一、概述（一）PLC控制技術簡介可編程邏輯控制器

2、（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破?，是微機技術與繼電器常規(guī)控制技術相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機控制器的基礎上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維護人員的技能和習慣，摒棄了微機常用的計算機編程語言的表達方式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎的形象編程

3、語言和模塊化的軟件結(jié)構，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學，調(diào)試和查錯都很容易。用戶買到所需的PLC后，只需按說明書或提示，做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可靈活而方便地將PLC應用于生產(chǎn)實踐。（二）PLC的分類與特點 PLC一般可按I/O點數(shù)和結(jié)構形式分類。按I/O點數(shù)可分為小型、中型和大型幾類。一般小于512點為小型PLC。5122048點為中型,2048點以上為大型PLC。按結(jié)構形式可分為整體式和模塊式兩類。整體式PLC又稱為單元式或箱體式。整體式PLC是將電源、CPU、I/O部件都集中在一個機箱內(nèi),其結(jié)構緊湊、體積小、價格低。模塊式PLC是將PLC各部分分成若干個單獨

4、的模塊,如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊和各種功能模塊。有時可根據(jù)需要將整體式和模塊式結(jié)合起來,稱為疊裝式PLC。它除基本單元和擴展單元外,還有擴展模塊和特殊功能模塊,配置比較合理。PLC的特點:1,可靠性高2,編程簡單3,通用性強4,體積小、結(jié)構緊湊,安裝、維修方便（三）PLC的結(jié)構和工作原理 PLC主要有中央處理單元(CPU)、存儲器(RAM、ROM)、輸入/輸出部件(I/O)、電源和編程器幾大部分組成。 PLC是以微機處理器為核心的數(shù)值式電子、電氣自動控制裝置,也可以說是一種專用微型計算機。各種PLC的具體結(jié)構雖然多種多樣,但組成的一般原理基本相同,即都是以微處理器

5、為核心,并輔以外圍電路和I/O單元等硬件所構成的。正像通用的微機一樣,PLC的各種功能的實現(xiàn),不僅基于其硬件的作用,而且要靠其軟件的支持。實際上,PLC就是一種工業(yè)控制計算機,其系統(tǒng)組成、工作原理、操作使用原理都與計算機相同;它的編程語言,在其發(fā)展初期是采用工程技術人員所習慣和易于接受的那種繼電器邏輯形式,隨著時間的推移和技術的不斷進展,又發(fā)展為類似于計算機高級編程語言的形式。PLC作為繼電器控制系統(tǒng)替代物出現(xiàn),但它又與繼電器控制邏輯的工作原理有很大區(qū)別。（四）PLC程序的表達方式 與計算機的工作原理一樣,PLC的操作是按其程序要求進行的,而程序是用程序語言表達的。表達方式有多種多樣

6、,不同的PLC生產(chǎn)廠家,不同的機種,采用的表達方式也不相同。但基本上可歸納為字符表達式(即用文字符號來表達程序,如語句表程序表達方式)和圖形符號表達方式(即用圖形符號來表達程序,如梯形圖程序表達方式)這兩大類。也有將這兩種方式結(jié)合起來表示PLC的程序。 （1）梯形圖  PLC的梯形圖編程語言與傳統(tǒng)的”繼電、接觸”控制原理圖十分相似,它形象、直觀、實用,為廣大電氣技術人員所熟知。這種變成語言繼承了傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構、邏輯運算方式和輸入輸出形式,使得程序直觀易讀。當今世界各國的PLC制造家所生產(chǎn)的PLC大都采用梯形圖語言編程。 （2）語句表

7、  用語句表所描述的編程方式是一種與計算機匯編語言相類似的助記符編程方式。由于不同的型號的PLC的表識符和參數(shù)表示方法不一,所以無錢篇一律的格式。 （3）邏輯符號圖  采用邏輯符號圖表示控制邏輯時,首先要定義某些邏輯符號的功能和變量函數(shù),它類似于“與”、“或”、“非”邏輯電路結(jié)構的編程方式。一般來說,用這三種邏輯能夠表達所有的控制邏輯。這是國際電工委員會(IEC)頒布的PLC編程語言之一。 （4）高級語言編程  隨著軟件技術的發(fā)展,近年來推出的PLC,尤其是大型的PLC,已開始用高級語言進行編程。許多PLC采用類似

8、PASCAL語言的專用語言,系統(tǒng)軟件具有這種專用語言編程的自動編譯程序。采用高級語言編程后,用戶可以像使用普通微型計算機一樣操作PLC。除了完成邏輯控制功能外,還可以進行PID調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集和處理以及與計算機通信等。（五）PLC的工作方式通常把PLC看作是由等效的繼電器、計時器、計數(shù)器等元件組成的裝置。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式,其工作過程可分為:內(nèi)部處理、通信服務、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個階段,整個過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。在內(nèi)部處理階段,PLC檢查CPU模塊內(nèi)部硬件是否正常,復位監(jiān)視計時器,以及完成其他一些內(nèi)部處理。在通信處理階段,PLC與帶微處理器的智能裝置通信,響應

9、編程器鍵入的命令,更新編程器的顯示內(nèi)容。在PLC處于停止運行狀態(tài)時,只完成內(nèi)部處理和通信服務工作。在PLC處于運行狀態(tài)時,出完成上述操作外,還要完成輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理工作。二、PLC的系統(tǒng)硬件設計可編程控制器系統(tǒng)硬件設計應遵循經(jīng)濟性、可靠性、先進性及擴展性等原則，內(nèi)容包括PLC機型的選擇、輸入/輸出模塊的選擇。輸入/輸出端地址分配和輸入/輸出端接線圖等。（1）可編程控制器機型的選擇為了完成設定的控制任務,主要根據(jù)電梯控制方式與輸入/輸出點數(shù)和占用內(nèi)存的多少來確定PLC的機型。本系統(tǒng)為三層樓的電梯，采用集選控制方式。所需輸入/輸出點數(shù)與內(nèi)存容量估算如下:1、輸入/輸出點的估算。輸入點有

10、:門廳按鈕4個，轎廂內(nèi)按鈕5個，樓層限位開關3個，轎廂門限開關2個，安全開關1個，檢修開關1個，共計輸入點數(shù)為16個，輸出點有:接觸器5個，繼電器2個，樓層指示燈4個，轎廂內(nèi)指示燈3個，報警器1個，共計輸出點數(shù)15個。若考慮余量，則總計輸入/輸出點數(shù)為18/16。2、內(nèi)存容量的估算。用戶控制程序所需內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、輸入/輸出點數(shù)、用戶的程序編寫水平等因素有關。因此，在用戶程序編寫前只能根據(jù)輸入/輸出點數(shù)、控制系統(tǒng)的復雜程度進行估算。本系統(tǒng)有開關量I/O總點數(shù)有34個，模擬量I/O總點數(shù)為0個。利用估算PLC內(nèi)存總?cè)萘康挠嬎愎剑核杩們?nèi)存字數(shù)=開關量I/O總點數(shù)*(1015)+模擬量I/

11、O總點數(shù)*(150250)再按30%左右預留余量。估算本系統(tǒng)需要約1K字節(jié)的內(nèi)存容量。根據(jù)輸入/輸出點數(shù)與內(nèi)存容量，再留出一定的O節(jié)點與內(nèi)存空間以供擴展時使用。因此選用OMRON公司的CPM1A系列的CPM1A-40CDR-A，它的輸入/輸出點數(shù)為24/16，程序容量為2K字節(jié)，完全滿足要求。若樓層更多，則需要增加PLC擴展機。（2）輸入/輸出模塊的選擇根據(jù)系統(tǒng)控制的要求，本系統(tǒng)的輸入選用直流24V的輸入模塊。輸出模塊選用繼電器輸出形式。（3）輸入/輸出端地址分配輸入/輸出端地址分配輸入的地址分配如下表1所示,輸出的地址分配如下表2所示。表1 輸入信號地址分配表現(xiàn)場輸入信號輸入地址號樓層限位開

12、關（SQ1、SQ2、SQ3）00000002轎廂門限開關（SQ4、SQ5）00030004轎廂內(nèi)按鈕（SB1、SB2、SB3）00050007門廳按鈕（SB4、SB5、SB6、SB7）00080011轎廂內(nèi)開門按鈕（SB8、SB9）01000101安全開關SA10102檢修開關SA20103表2 輸出信號地址分配表現(xiàn)場輸出信號輸出地址號報警器AR1000上升接觸器KM11001下降接觸器KM21002轎廂開門繼電器KA11003轎廂關門繼電器KA21004快速接觸器KM31005慢速接觸器KM41006制動接觸器KM51007指示燈（HL1HL7）11001106（4）輸入/輸出端接線圖圖1

13、PLC輸入/輸出端接線圖圖1是電梯的PLC輸入&輸出端接線圖。KM1KM2為交流接觸器，用來控制電梯升降的曳引電機，KM3KM4為交流接觸器，用來控制曳引電機的快慢速，KM5控制曳引電機的制動，KA1KA2為交流繼電器，用來控制電梯的自動門電機，HL1HL7為指示燈，顯示樓層與運行方向。為了避免曳引電機和自動門電機正反轉(zhuǎn)時造成電源相間短路，除采用程序上軟繼電器的觸點聯(lián)鎖外，還在KM1和KM2及KA1和KA2的線圈支路上采用了常閉觸點的電路聯(lián)鎖。同時，在每個接觸器線圈兩端并聯(lián)一個浪涌吸收器，用來吸收由接觸器線圈產(chǎn)生的反電勢。三、PLC的系統(tǒng)軟件設計可編程控制器系統(tǒng)軟件設計的內(nèi)容包括PLC

14、控制功能流程圖和PLC梯形圖程序設計等。（1） PLC控制功能流程圖圖2 PLC控制電梯運行流程圖開始后，判斷是否有門廳召喚或轎廂內(nèi)指令輸入，當有時，進行定向選層，同時給出減速點信號，指層電路給出層樓位置信號；當沒有時，結(jié)束。接著啟動，然后拖動。當?shù)竭_預定減速點減速，延時切換擋，抱閘，平層，使轎廂停止，同時開門。延時一段時間后，看是否過載，有則報警電路通，直到過載信號消除。否則關門，重新進行判斷。（2）PLC梯形圖程序設計根據(jù)PLC控制功能流程圖及012的輸入/輸出地址分配表，進行梯形圖程序設計工作。下面以電梯的選層定向控制為例介紹梯形圖程序的設計。電梯的選層定向是根據(jù)電梯轎廂內(nèi)乘客的目的層站

15、指令和各層樓召喚信號與電梯所處層樓的位置信號進行比較，凡是在電梯位置信號上方的轎內(nèi)指令和層站召喚信號，令電梯定上行，反之定下行，電梯到達頂層或底層時，自動停止并變換運行方向。選層定向控制梯形圖如圖3所示?；芈?控制一樓平層，回路2控制二樓平層，回路3控制三樓平層，回路4、5控制電梯的定向，回路6控制曳引電機的上升，回路7控制曳引電機的下降，回路8控制電梯的選層，回路9控制一樓外呼，回路10控制二樓向上外呼，回路11控制二樓向下外呼，回路12控制三樓向下外呼。圖3 選層定向控制電梯圖選層定向的控制過程：電梯在樓層等待時，若第二層有向上呼梯信號即二樓門廳按鈕SB5按下，輸入0009閉合，1102吸

16、合，二層向上的樓層指示燈點亮，使內(nèi)部繼電器1802吸合，輸出1001吸合KMl動作，曳引電機得電上升，到達第二層時，樓層限位開關SQ2動作，輸入0001閉合，使保持繼電器HR1吸合，HR1常閉觸頭斷開，使1802常開觸頭恢復斷開，1001斷電KMl斷電，切斷電源，曳引電機停止工作。若此時電梯正在向下運行，既使經(jīng)過二樓將不會停車，而是一直到達最底層時，才響應二樓向上的呼梯信號，即具有順向截梯的功能。電梯的其它呼梯信號，控制過程與此相似。四、總結(jié)PLC是應用最為廣泛的軟件語言之一，可用來進行各種層次的邏輯設計，也可以進行仿真、嚴整、時序分析等。PLC控制電梯既克服了繼電器一接觸器控制電梯的工作可靠

17、性差、故障率高、維修工作量大的缺點；又克服了單片機控制電梯的抗干擾能力差的缺點，所以用PLC進行電梯的電氣控制受到越來越多廠家的青睞，發(fā)展前景廣闊。五、心得體會兩周的課程設計結(jié)束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學的知識，也培養(yǎng)了我如何去做好一件事情。使我懂的了日常生活中的電梯是如何通過PLC控制的。課程設計是我們專業(yè)課程知識的綜合應用的實踐訓練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程，畢竟以后的工作并不是僅僅依靠書本上的知識就足夠的，需要我們結(jié)合理論到實踐中，從而才能勝任一份工作。大學四年學習的只是書本上的理論知識，而只有把所有的理論知識與實踐相結(jié)合起來才能真正的掌握知識。通過這次課程設計，我知道了如何理論與實踐相結(jié)合，以后的工作肯定都是需要我們結(jié)合所學的理論知識，有了這次課程設計相信我以后的工作會更得心應手。六、參考文獻：1、王淑英，電器控制與PLC控制技術，機械工業(yè)