四層電梯設(shè)計(jì)

1、學(xué)號(hào) 200907031206成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文基于PLC的四層電梯自動(dòng)控制 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：機(jī)械制造與自動(dòng)化指導(dǎo)教師：江 老 師 姓 名：段 小 強(qiáng) 2011年12月目錄摘要 21.可編程控制器的概論 31.1 可編程控制器的產(chǎn)生 31.2 可編程控制器的定義 31.3 可編程控制器的特點(diǎn) 41.4可編程控制器的工作原理 41.5 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域 61.6 可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì) 62.總體設(shè)計(jì)方案 72.1 設(shè)計(jì)題目 72.2四層電梯控制要求及特點(diǎn) 72.3四層電梯機(jī)械設(shè)備運(yùn)行流程 72.4輸入輸出信號(hào) 83.硬件電路設(shè)計(jì) 9 3.1 PLC硬件配置 9 3.2 PLC機(jī)型、I

2、/O模塊選擇 94.軟件及相關(guān)圖表 95.設(shè)計(jì)小結(jié) 156.參考文獻(xiàn) 16 基于PLC的四層電梯自動(dòng)控制摘要: 可編程控制器由于其在工業(yè)控制方面的應(yīng)用意義日趨明顯，并在發(fā)電、化工、電子等行業(yè)工藝設(shè)備的電氣控制方面得到了廣泛的應(yīng)用。它具有功能強(qiáng)大、使用可靠、維修簡(jiǎn)單等許多優(yōu)點(diǎn)，并且在很多地方已逐步取代了繼電器電路的邏輯控制。與此同時(shí),智能化中央空調(diào)也正被廣泛地應(yīng)用,在將其倆雙雙結(jié)合的情況下,不僅促進(jìn)了科技的發(fā)展,也提高了人民生活水平。本文以 OMRON、CPM1A、PLC（40點(diǎn)）為例，結(jié)合電梯設(shè)備運(yùn)行過(guò)程控制及其要求，經(jīng)PLC處理后控制機(jī)械進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作 ，使電氣部分與機(jī)械配合動(dòng)作，既滿(mǎn)足了設(shè)備

3、控制的各項(xiàng)控制要求，又具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，可靠性高，開(kāi)發(fā)周期短，成本低等優(yōu)點(diǎn)，促進(jìn)了電梯設(shè)備的推廣。關(guān)鍵詞：電梯 設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng) 編程 前言: 基于PLC控制的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)是電梯設(shè)備的核心部分，包括機(jī)械部分和電氣部分。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。目前電梯設(shè)備設(shè)計(jì)使用的可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡(jiǎn)單，故障少，噪音低，維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少?；赑LC控制的電氣部分負(fù)責(zé)與機(jī)械配合動(dòng)作，其機(jī)械狀態(tài)信息和停車(chē)信息，經(jīng)PLC處理后控制機(jī)械進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。對(duì)設(shè)備的要求是按照

4、各樓層的停車(chē)信號(hào)使轎廂能準(zhǔn)確的停車(chē)到位。為了完成這項(xiàng)基本功能，機(jī)械和電氣有分工也有合作。好的方案標(biāo)準(zhǔn)是：完成同樣的功能，越簡(jiǎn)單越好。在此，機(jī)電一體化思想體現(xiàn)越充分越好。 1 可編程控制器的概論可編程控制器(Progrannnable Controller,PC)是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，其控制核心是微處理器。因?yàn)殚_(kāi)始可編程控制器只能應(yīng)用于定時(shí)、計(jì)數(shù)及開(kāi)關(guān)量的邏輯控制領(lǐng)域，所以也稱(chēng)為PLC(ProgrannnableLogicController)，即可編程邏輯控制器。它具有體積小、功能強(qiáng)、靈活通用與維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是它的高可靠性

5、和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，備受用戶(hù)的青睞。多年來(lái)，可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制的三大支柱之一。1.1可編程控制器的產(chǎn)生可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PC（英文全稱(chēng)：Programmable Controller），它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程

6、序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC（英文全稱(chēng)：Programmable Logic Controller）和可編程序控制器PC幾個(gè)不同時(shí)期。 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出世界第一臺(tái)可編程控制 器，并成功地應(yīng)用在美國(guó)通用汽車(chē)公司（GM）的生產(chǎn)線上。但當(dāng)時(shí)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱(chēng)為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。 70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使PLC從開(kāi)關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過(guò)程控制域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，故稱(chēng)為可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC（programmablecontroller）。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）

7、相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程邏輯控制器這個(gè)老名字。1.2可編程控制器的定義1980年，NEMA將可編程控制器定義為：“可編程控制器是一種帶有指令存儲(chǔ)器，數(shù)字的或模擬的輸入/輸出接口，以位運(yùn)算為主，能完成邏輯、順序、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用于控制機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制裝置?！?為加以區(qū)別，國(guó)內(nèi)外很多雜志以及在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的工程技術(shù)人員，仍然把可編程控制器稱(chēng)為PLC。為了照顧這種習(xí)慣，在以后的介紹中，我們?nèi)苑Q(chēng)可編程控制器為PLC1.3 可編程控制器的特點(diǎn)（1）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)（2）編程簡(jiǎn)單，使用方便（3）功能完善，擴(kuò)充方便（4）易于安裝，便于維護(hù)（5）硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)（6）采用先

8、進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便（7）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎（8）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造（9）對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)（10）體積小，重量輕，能耗低1.4可編程控制器的工作原理可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。目前已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制中。可編程控制器(ProgrammableController)簡(jiǎn)稱(chēng)PC，為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)的PC(PersonalComputer)相區(qū)別，人們將最初用于邏輯控制的可編程控制器叫做PLC(Pr

9、ogrammablelogicController)。PLC是一種存儲(chǔ)程序控制器。用戶(hù)根據(jù)某一具體的控制要求，編制好程序后，用編程器鍵入到PLC的用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中寄存。PLC的控制作用就是通過(guò)用戶(hù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。14. 1 掃描工作方式 當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，用戶(hù)程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但CPU是不能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作的，它只能按分時(shí)操作原理每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作。由于CPU的運(yùn)算處理速度很高，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果看起來(lái)似乎是同時(shí)完成的。這種分時(shí)操作的過(guò)程稱(chēng)為CPU對(duì)程序的掃描。掃描是一種形象化的術(shù)語(yǔ)，用作描述CPU是如何完成分配給它的各種任務(wù)的方式。 掃描從0000號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶(hù)程序

10、開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)遞增順序逐條掃描用戶(hù)程序，也就是順序逐條執(zhí)行用戶(hù)程序，直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期，然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描，并周而復(fù)始。 順序掃描的工作方式簡(jiǎn)單直觀，它簡(jiǎn)化了程序的設(shè)計(jì)，并為PLC的可靠運(yùn)行提供了非常有用的保證。一方面，掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用。另一方面，還可以通過(guò)CPU設(shè)置的定時(shí)器來(lái)監(jiān)視每次掃描是否超過(guò)規(guī)定的時(shí)間，從而避免了由于CPU內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)而造成故障的影響。142 程序執(zhí)行過(guò)程（1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以?huà)呙璺绞桨错樞驅(qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘?hào)狀態(tài)(開(kāi)或關(guān)、即

11、ON或OFF、“1”或“0”)讀入到輸入映像寄存器中寄存起來(lái)，稱(chēng)為對(duì)輸入信號(hào)的采樣，或稱(chēng)輸入刷新，然后轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間，即使輸入狀態(tài)變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個(gè)工作周期的輸入采樣階段才被重新讀人。 （2）程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，PLC對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、先左后右的順序進(jìn)行掃描。每掃描到一條指令時(shí)，所需要的輸入狀態(tài)或其他元素的狀態(tài)分別由輸入映像寄存器和元素映像寄存器中讀出，然后將執(zhí)行結(jié)果寫(xiě)入到元素映像寄存器中。這就是說(shuō)，對(duì)于每個(gè)元素來(lái)說(shuō)，元素映像寄存器中寄存的內(nèi)容，會(huì)隨程序執(zhí)行的進(jìn)程而變化。（3）

12、輸出刷新階段 當(dāng)程序執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出刷新階段。此時(shí)，將元素映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再去驅(qū)動(dòng)用戶(hù)輸出設(shè)備(負(fù)載)，這就是PLC的實(shí)際輸出。 PLC重復(fù)地執(zhí)行上述三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間就是一個(gè)工作周期(或掃描周期)。工作周期的長(zhǎng)短與程序的長(zhǎng)短(即組成程序的語(yǔ)句多少)有關(guān)。1.5 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域 目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、機(jī)械、石油、化工、紡織、輕工、建筑、運(yùn)輸、電力、交通、電信、采礦、建材、食品、造紙、軍工、家電交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，并取得了相當(dāng)可觀的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。使用情況大致可歸納為如下幾類(lèi)。（1）開(kāi)關(guān)量的邏輯控制（2）模

13、擬量控制（3）運(yùn)動(dòng)控制（4）過(guò)程控制 （5）數(shù)據(jù)處理（6）通信及聯(lián)網(wǎng)1.6 可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看，可編程控制器和其它工業(yè)控

14、制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。2.總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)題目是：基于PLC的四層電梯自動(dòng)控制根據(jù)電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝和電氣控制目標(biāo)，可以看出電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)屬于典型的小型開(kāi)關(guān)量輸入/輸出控制系統(tǒng)，控制要求和連鎖要求較多，在調(diào)試中需要不斷對(duì)其改進(jìn)和擴(kuò)充。若采用繼電接觸器控制，則只能接成固定線路，靈活性太差，也不滿(mǎn)足電

15、梯設(shè)備的方便作用，故采用PLC為核心的電氣控制方案。2.2四層電梯控制示意圖2.3電梯機(jī)械設(shè)備運(yùn)行流程電梯控制系統(tǒng)的要求（F：呼叫開(kāi)關(guān)）1電梯在一層或二層時(shí),出現(xiàn)三層呼叫（2F=ON）信號(hào)，則電梯上升，運(yùn)行到三層，三層限位開(kāi)關(guān)閉合。（LS：限位開(kāi)關(guān)；LS3=ON）后停止運(yùn)行。2 電梯在一層時(shí)，出現(xiàn)二層呼叫（2F=ON）信號(hào)，則電梯上升，運(yùn)行到二層，二層的限位開(kāi)關(guān)閉合后（LS=ON）停止運(yùn)行。3電梯在一層時(shí)，同時(shí)出現(xiàn)二層和三層呼叫（2F=ON，3F=ON）信號(hào)，則電梯上升運(yùn)行；先上升到二層(LS2=ON)，暫停運(yùn)行2s后，再繼續(xù)上升到三層，直到三層的限為開(kāi)關(guān)閉合，電梯停止運(yùn)行。4電梯在三層或二層

16、時(shí)，出現(xiàn)一層呼叫（1F=ON）信號(hào)，則電梯下降運(yùn)行；直到一層的限位開(kāi)關(guān)閉合（LS=ON），電梯停止下降運(yùn)行。5電梯在三層時(shí)，出現(xiàn)二層呼叫(2F=ON)信號(hào)，則電梯下降運(yùn)行；直到二層的限位開(kāi)關(guān)閉合(LS=ON)，電梯停止下降運(yùn)行。6電梯在三層時(shí)，同時(shí)出現(xiàn)二層和三層的呼叫(2F=ON,1F=ON)信號(hào)，則電梯下降運(yùn)行；先到二層，暫停運(yùn)行2s后,電梯又繼續(xù)下降，直到一層的限位開(kāi)關(guān)閉合(LS1=ON)，電梯停止運(yùn)行。7電梯在上升途中，任何下降呼叫均無(wú)效。8電梯在下降途中，任何上升呼叫均無(wú)效。9電梯到達(dá)每層的運(yùn)行時(shí)間限定10s；超過(guò)10s，則電梯自動(dòng)停止運(yùn)行。2.4輸入輸出信號(hào) （1）主要輸入信號(hào)啟動(dòng)信

17、號(hào)、停止信號(hào)、樓層呼叫信號(hào)、樓層響應(yīng)信號(hào)、開(kāi)關(guān)門(mén)檢測(cè)信號(hào)、內(nèi)呼叫信號(hào)、到層停車(chē)信號(hào)、上升下降到位信號(hào)。（2）主要輸出信號(hào)轎廂電動(dòng)機(jī)（正反轉(zhuǎn)）、門(mén)電動(dòng)機(jī)（正反轉(zhuǎn)）、電梯上下行記憶、內(nèi)呼叫指示、外呼叫指示、快關(guān)門(mén)到位指示。3.硬件電路設(shè)計(jì)3.1 PLC硬件配置 在做PLC硬件配置時(shí)，應(yīng)先預(yù)估I/O的類(lèi)型的總數(shù)，列出輸入/輸出表。在此的基礎(chǔ)上，選擇PLC型號(hào)和各種接口摸板，最后按輸入/輸出摸板的要求，將輸入、輸出信號(hào)正確連接。3.1.1 PLC機(jī)型、I/O模塊選擇 根據(jù)電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求，可以得出該系統(tǒng)輸入、輸出數(shù)總和為38點(diǎn)，并且全為數(shù)字量輸入/輸出，屬于小型的控制系統(tǒng)，。這種系統(tǒng)用一般的PL

18、C均可滿(mǎn)足要求，選型時(shí)應(yīng)將性?xún)r(jià)比作為重點(diǎn)考慮因素。因OMRON公司的SYSMAC系列的CPM1A40點(diǎn)型可編程控制器體積小、價(jià)格便宜、易于操作、可靠性高等特點(diǎn)，故最終選擇了該公司的編程器。電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)CPM1A的輸入/輸出繼電器（I/O）地址的分配見(jiàn)表1。 表1 CPM1A40點(diǎn)型的輸入/輸出繼電器（I/O）地址的分配 輸入繼電器號(hào)輸出繼電器號(hào)00000000110010000111010000100701100011074.設(shè)計(jì)的相關(guān)圖表（1） I/O通道分配表。見(jiàn)表2表2 I/O通道分配表 輸入輸出00000一層平層01000電梯上升記憶00001二層平層01001電梯下降記憶00002三層平層01002電機(jī)正轉(zhuǎn)00003四層平層01003電機(jī)反轉(zhuǎn)00004內(nèi)呼叫一樓01004內(nèi)呼叫一層指示00005內(nèi)呼叫二樓01005內(nèi)呼叫二層指示00006內(nèi)呼叫三樓01006內(nèi)呼叫三層指示00007內(nèi)呼叫四樓01007內(nèi)呼叫四層指示00008一層外呼叫上01100一層外呼叫上指示00009二層外呼叫上01101二層外呼叫上指示00010三層外呼叫上01102三層外呼叫上指示00011二層外呼叫下01103二層外呼叫下指示00100三層外呼叫下01104三層外呼叫下指示00101四層外呼叫下01105四層外呼叫下指示00102手動(dòng)開(kāi)門(mén)01106門(mén)