四层电梯PLC控制系统.doc
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1、 机制工艺 系 机械设计与制造 专业 08 级毕业设计(论文)四层电梯plc控制系统姓名 学号 指导教师(签名) 二 年 月 日毕业设计(论文)诚 信 承 诺 书本人慎重承诺:我所撰写的设计(论文) 四层电梯PLC控制系统 是在老师的指导下自主完成,没有剽窃或抄袭他人的论文或成果。如有剽窃、抄袭,本人愿意为由此引起的后果承担相应责任。毕业论文(设计)的研究成果归属学校所有。 学生(签名) 年 月 日机制系毕业设计任务书设计题目四层电梯PLC控制系统学生姓名系别机制工艺系专业机械设计与制造班级08301指导教师姓名职称课题来源任务书下达时间教学科主任签字、 毕业设计主要内容、 毕业设计的主要技术
2、指标、 毕业设计基本要求、 应收集的文献资料、 进度计划序号毕业设计阶段性工作及成果时间安排查资料十一期间讲评PLC的发展10.20讲课10.2110.25师生交流11.1完稿11.3目录摘要 42-5前言 42-6一.电梯继电器控制系统的特点及存在问题42-7二. PLC及在电梯控制中的应用特点42-7三. PLC相关知识42-9四.电梯概述42-13五四层电梯的基本控制要求 42-16正文 42-17一. 设计思想42-17(一)设计目的42-17(二).设计方案42-17(三)主要技术指标42-17二.电梯主电路设计42-17三. 电梯控制系统设计42-19(一)控制要求42-19(二)
3、分配PLC的输入/输出端子42-19 (三)统计输入、输出点数并选择PLC型号42-21(四)输入/输出端子接线图42-21四梯形图及程序设计42-23五电梯的模拟调试42-36(一) 电梯调试前的准备42-36(二) 电梯的模拟调试过程42-36结论42-40致谢42-41参考文献42-41四层电梯PLC控制系统摘要随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用,人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高,继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的,是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点,目前,电梯的继电器控制方式已逐渐被P
4、LC控制代替。同时,由于电机交流变频调速技术的发展电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此,PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行业的一个热点。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。若电梯采用了PLC控制,用软件实现对电梯运行的自动控制,可靠性大大提高。控制系统结构简单,外部线路简化.另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示,提高运行安全性,并便于检修。关键词: 四层电梯 plc 欧姆龙c60p 控制系统前言电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要有货梯;高层住宅需要有住宅梯;百货大楼
5、和宾馆需要有客梯,自动扶梯在现代社会,电梯已像汽车、轮船一样,成为人类不可缺少的交通运输工具。据统计,美国每天乘电梯的人次多于乘载其它交通工具的人数。当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。追溯电梯这种升降设备的历史,据说它起源于公元前236年的古希腊。当时有个叫阿基米德的人设计出-人力驱动的卷筒式卷扬机。1858年以蒸汽机为动力的客梯,在美国出现,继而又在英国出现水压梯。1889年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力,这才出现名副其实的电梯,并使电梯趋于实用化。1900年还出现了第一台自动扶梯。1949年出现了群控电梯,首批46台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。19
6、55年出现了小型计算机(真空管)控制电梯。1962年美国出现了速度达8米/秒的超高速电梯。1963年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。1967年可控硅应用于电梯,使电梯的拖动系统筒化,性能提高。1971年集成电路被应用于电梯。第二年又出现了数控电梯。1976年微处理机开始用于电梯,使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期。实际上,电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的,而呼叫是随机的,电梯实际上是一个人机交互式的控制系统,单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足要求的,因此,电梯控制系统应采用随机逻辑控制方式控制。目前电梯的控制普遍采用两种控制方式:一是采用微机作为信号控制单元,完
7、成电梯的信号采集、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(PLC)取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说,这两种方式并没有太大的区别。国内厂家大多采用答二种方式,其原因在于用PLC控制有许多优点: 1,可靠性高,由于采取了一系类的PLC高可靠性的措施,PLC的平均无故障时间(MTBF)一般可达35万小时。而且PLC的环境适应性也很强,它能在工业环境下可靠地工作;2,编程简单,PLC最常用的编程语言是梯形图语言。这种编程语言形象直观,容易掌握,不需要专门的计算机知识,便于广大现场工程技术人员掌握。当工作流程需要改变
8、时,可以现场改变程序,使用方便、灵活;3,体积小、结构紧凑、安装、维修方便。PLC的体积小,重量轻,便于安装。一般PLC都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能。总之,电梯的控制是比较复杂的,在计算机诞生前的几十年里,继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用,然而其控制性能与自身的功能已经无法满足与适应电梯控制的要求和发展,与PLC相比较,存在质的差别。电梯使用继电接触器控制的时代,很难设计出质量优良的电梯控制系统,而现在,可编程控制器的使用为电梯的控制提供了更广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备,使得它的体积大大减小,功能不断完善,过程的控制更平稳、可靠、抗干扰性能
9、增强、机械与电气部件被机结合在一个设备内,把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此它已成为电梯运行中的关键技术。一.电梯继电器控制系统的特点及存在问题1. 电梯继电器控制系统的优点(1)所有控制功能及信号处理均由硬件实现,线路直观,易于理解和掌握,适合于一般技术人员和技术工人所掌握。(2)系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。(3)大部分电器均为常用控制电器,更换方便,价格较便宜。(4)多年来我国一直生产这类电梯,技术成熟,已形成系列化产品,技术资料图纸齐全,熟悉、掌握的人员较多。 2. 电梯继电器控制系统存在的问题(1)系统触点繁多、接线线路复杂,且触点容易烧坏磨损,
10、造成接触不良,因而故障率较高。(2)普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能,使系统的控制功能不易增加,技术水平难以提高。(3)电磁机构及触点动作速度比较慢,机械和电磁惯性大,系统控制精度难以提高。(4)系统结构庞大,能耗较高,机械动作噪音大。(5)由于线路复杂,易出现故障,因而保养维修工作量大,费用高;而且检查故障困难,费时费工。电梯继电器控制系统故障率高,大大降低了电梯的可靠性和安全性,经常造成停梯,给乘用人员带来不便和惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底,不但会造成电梯机械部件损坏,还可能出现人身事故。二. PLC及在电梯控制中的应用特点1. PLC的特点PLC是一种用于工业自动化控
11、制的专用计算机,实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样,以通用或专用CPU作为字处理器,实现通道(字)的运算和数据存储,另外还有位处理器(布尔处理器),进行点(位)运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。(1)可靠性:对可维修的产品,可靠性包括产品的有效性和可维修性A. PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件,它的接线大大减少,与此同时,系统的维修简单,维修时间短。B. PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计,例如,冗余设计,断电保护,故障诊断和信息保护及恢复等,提高了MTBF,降低了ml TR使可靠性提高。C. PLC有较高的易操作性,它
12、具有编程简单,操作方便,维修容易等特点,一般不易发生操作的错误。D. PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置,它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言,编程出错率大大降低,而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。E.在PLC的硬件方面,采用了一系列提高可靠性的措施。例如,采用可靠性的元件:采用先进的工艺制造流水线制造;对干扰的屏蔽、隔离和滤波等;对电源的断电保护;对存储器内容的保护等。F. PLC的软件方面,也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如,采用软件滤波;软件自诊断;简化编程语言等。(2)易操作性,PLC的易操作性表现在下列几个方面:
13、A、操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示,对大中型的PLC,编程器采用了CRT屏幕显示,因此,程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找,然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。B、编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说,由于梯形图与电气原理图较为接近,容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时,十分有助于编程人员的编程。C、维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时,通过硬件和软件的自诊断,
14、维修人员可以很快的找到故障的部位,以便维修。(3)灵活性,PLC的灵活性表现在以下几个方面:A.编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。B.扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同,即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。C.操作的灵活性。操作十分灵活方便,监视和控制变得十分容易。2. PLC控制电梯的优点(1)在电梯控制中采用了PLC,用软件实现对电梯运行的自动控制,可靠性大大提高。(2)去掉了选层器及大部分继电器,控制系统结构简单,外部线路简化。(3
15、)PLC可实现各种复杂的控制系统,方便地增加或改变控制功能。( 4 ) PLC可进行故障自动检测与报警显示,提高运行安全性,并便于检修。(5)用于群控调配和管理,并提高电梯运行效率。(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。三. PLC相关知识PLC的硬件主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。编辑器用户程序存储器系统程序存储器中央处理单元输入单元输出单元电源图表1 PLC的结构框图其中,CPU是PLC的核心,输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路,通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。对于整体式PLC,所有部件都装
16、在同一机壳内,对于模块式PLC,各部件独立封装成模块,各模块通过总线连接,安装在机架或导轨上,无论是哪种结构类型的PLC,都可根据用户需要进行配置与组合1中央处理单元(CPU) 同一般的微机一样,CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同,常用有三类:通用微处理器(如Z80、8086、80286等)、单片微处理器(如8031、8096等)和位片式微处理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器;中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器;大型PLC大多采用高速位片式微处理器。 目前,小型PLC为单CPU系统,而中、大型PLC则大多为双
17、CPU系统,甚至有些PLC中多达8 个CPU。对于双CPU系统,一般一个为字处理器,一般采用8位或16位处理器;另一个为位处理器,采用由各厂家设计制造的专用芯片。字处理器为主处理器,用于执行编程器接口功能,监视内部定时器,监视扫描时间,处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。位处理器为从处理器,主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。位处理器的采用,提高了PLC的速度,使PLC更好地满足实时控制要求。 在PLC中CPU按系统程序赋予的功能,指挥PLC有条不紊地进行工作,归纳起来主要有以下几个方面:1) 接收从编程器输入的用户程序和数据。2) 诊断电源、PLC内部电路
18、的工作故障和编程中的语法错误等。3) 通过输入接口接收现场的状态或数据,并存入输入映象寄有器或数据寄存器中。4) 从存储器逐条读取用户程序,经过解释后执行。5)根据执行的结果,更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容,通过输出单元实现输出控制。2存储器 存储器主要有两种:一种是可读/写操作的随机存储器RAM,另一种是只读存储器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。在PLC中,存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。 系统程序是由PLC 的制造厂家编写的,和PLC的硬件组成有关,完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能,提供PLC运行的平
19、台。系统程序关系到PLC的性能,而且在PLC使用过程中不会变动,所以是由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中,用户不能访问和修改。 用户程序是随PLC的控制对象而定的,由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。为了便于读出、检查和修改,用户程序一般存于CMOS静态RAM中,用锂电池作为后备电源,以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏,当用户程序经过运行正常,不需要改变,可将其固化在只读存储器EPROM中。现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。存放在RAM中,以适应随机存取的要
20、求。在PLC的工作数据存储器中,设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区,这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要,部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态,这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。3输入/输出单元 输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块,是PLC与工业生产现场之间的连接部件。 PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据,以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据;同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象,以实现控制目的。由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的,而PLC内部CPU
21、的处理的信息只能是标准电平,所以I/O接口要实现这种转换。I/O接口一般都具有光电隔离和滤波功能,以提高PLC的抗干扰能力。另外,I/O接口上通常还有状态指示,工作状况直观,便于维护。PLC提供了多种操作电平和驱动能力的I/O接口,有各种各样功能的I/O接口供用户选用。I/O接口的主要类型有:数字量(开关量)输入、数字量(开关量)输出、模拟量输入、模拟量输出等。常用的开关量输入接口按其使用的电源不同有三种类型:直流输入接口、交流输入接口和交/直流输入接口常用的开关量输出接口按输出开关器件不同有三种类型:继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出,其基本原理电路如图4所示。继电器输出接口可驱动交流或
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