机械毕业设计(论文)基于PLC在电梯控制系统中的设计(含全套图纸).doc
《机械毕业设计(论文)基于PLC在电梯控制系统中的设计(含全套图纸).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械毕业设计(论文)基于PLC在电梯控制系统中的设计(含全套图纸).doc(30页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、基于PLC在电梯控制系统中的设计摘 要:国民经济的飞速发展, 现代化程度日益提高,高层建筑愈来愈多, 电梯也随之增多, 电梯产品在人们物质文化生活中的地位得到了提高,成为重要的运输设备之。国内传统的电梯控制一是由继电器、接触器构成。它不仅存在着可靠性差、成本高、故障率高等缺点,而且在层数增加时,配线变化给制造及安装带来诸多不便。若用PLC 控制就解决了以上的不足。本设计就以PLC作为工具对升降电梯的各种操作进行控制。先对六层电梯的硬件部分作分析,看需要什么样的开关,电机,信号灯等。然后,画出它的控制面板图,再根据控制面板图估计一下I/O点数,这样可以确定所选机型,然后在软件设计,写出流程图,梯
2、形图,写出语句。关键词:PLC控制系统;电梯;继电器;接触器DESIGN of THE CONTROL SYSTEM of ELEVAROR BASED on PLCStudent:Jiang TaoTutor:Liu Xu hong(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: The rapid development of the national economy, the increasing degree of modernization,
3、 more and more high-rise buildings, elevators also will be increased, Elevator products in peoples material and cultural life of the status has been enhanced to become one of the important transport equipment. Traditional domestic elevator control from the first relay, a contactor. It is not only po
4、or in the reliability, high cost, high failure rate shortcomings, but also in layers increases, changes to the wiring and installation of manufacturing has brought many unchanged. If the control by PLC to address the above shortcomings. the design of the PLC as a tool to the elevators for various op
5、erating control. Elevator on the first six parts of the hardware analysis, the need to see what kind of switches, motors, lights, etc. Then, the control panel draw maps, plans, under the control panel is estimated to I / O points, so certain selected models, and then softwaredesign, write flowchart,
6、 ladder diagram, write statements.Key words: PLC control system;Elevator;relay;ontactor1 前言自1889年美国奥梯斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来,电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程,逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具;而且作为载人工具,人们在运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能方面对它提出了更高的要求。由于早期的电梯继电器控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦接收完成不易
7、更改等缺点,所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程控制器(PLC)既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质性能。因此,PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,PLC(即可编程控制器)在工业控制领域内得到十分广泛地应用。PLC是一种基于数字计算机技术、专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置,它采用可编程序的存储器,用来存储用户指令,通过数字或模拟的输入/输出,完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能,来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。电梯是随着高层建筑的
8、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,继而有在英国出现水压梯。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
9、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。1955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。PLC的性能特点:(1)硬件的可靠性PLC是在工业环境的恶劣条件下应用而设计的,一个设计良好的PLC能置于有很强的电噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度和湿度很大的环境中。
10、在硬件设计方面,首先是选用优质器件,再就是采用合理的系统结构,加固,简化安装,使它易于抗振动冲击,对印制电路板的设计、加工及焊接都采取了极为严格的工艺措施,而且在电路、结构及工艺上采取了一些独特的方式。例如,在输入/输出电路中都采用了光电隔离措施,做到电浮空,既方便接地,用提高了抗干扰性能;各个I/O端口都除采用了常规模拟器滤波以外,还加上了数字滤波;内部采用了电磁屏蔽措施,防止辐射干扰;采用了较先进的电源电路,以防止由电源回路串入的干扰信号;采用了较合理的电路程序,一旦某模块出现故障,进行在线插拔、调试时不会影响各机的正常运行。1由于PLC本身具有很高的可靠性,所以发生故障的部位大多集中在输
11、入/输出的部件上,以及如传感器件、限位开关、光电开关、电磁电机等外围装置上。(2) 编程简单,使用方便用微机实现自动控制,常使用汇编语言编程,难于掌握,要求使用者具有一定水平的计算机硬件和软件知识。PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程,容易掌握。例如,目前打多数PLC均采用的梯形图语言编程方式,既继承了传统控制线路的清晰直观感,又顾及了大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机的水平很容易被电气技术人员所接受,易于编程,程序改变时也容易修改,很灵活方便。2这种面向控制过程、面向问题的编程方式,与目前微机控制常用的汇编语言相比,虽然在PLC内部增加了解释程序,增加了程序执行时间,但对大
12、多数的机电控制设备来说,这是微不足道的。(3) 接线简单,通用性好PLC的接线只需将输入信号的设备(按钮、开关等)与PLC输入端子连接,将接受输出信号执行控制任务的执行元件(接触器、电磁阀等)与PLC输出端子连接。接线简单、工作最少,省去了传统的继电器控制系统接线和拆线的麻烦。PLC的编程逻辑提供了能随要求而改变的“接线网络”,这样生产线的自动化过程就能随意改变。这种性能使PLC具有很高的经济效益。用于连接现场设备的硬件接口实际上是PLC的组成部分,模块化的自诊断接口电路能指出故障,并易于排除故障与替换故障部件,这样的软硬件设计就使现场电气人员与技术人员易于是用。3(4)可连接为控制网络系统P
13、LC可连成功能很强的网络系统。网络可分为两类:一类是低速网络,采用主从方式通信,传输速率从几千波特到上万波特,传输距离为5002500m;另一类为高速网络,采用令牌传送方式通信,传输速率为1M10Mbps,传输距离为5001000m,网上结点可达1024个。这两类网络可以级连,网上可兼容不同类型的可编程控制器和计算机,从而组成控制范围很大的局部网络。4(5) 易于安装,便于维护PLC安装简单而且功能有效,其相对小的体积使之能安装在通常继电器控制箱所需空间的一半的地方,在从继电器系统改换到PLC系统的情况下,PLC小的模块结构使之能安装在继电器附近并将连线向已有接线端,其实改换很方便,只要将输入
14、/输出设备连向接线端即可。5在大型安装中,长距离输入/输出站点安放在最优地点。长距离站通过同轴电缆获双扭线连向CPU,这种配置大大减少了物料和劳力,长距离子系统方法也意味着系统不同部分可在到达安装场地前由PLC制造商预先连好线,这一方法大大减少了电气技术人员的现场安装时间。6从一开始,PLC便以易维护作为设计目标。由于几乎所有器件都是固态的,维护时只需更换模块级插入式部件,故障检测电路将诊断指示器嵌在每一部件中,就能指示器是否正常工作,借助于编程设备可见输入/输出是ON还是OFF,还可写编程指令来报告故障。PLC的这些及其他特性使之成为任何一个控制系统的有益部分。一旦安装后,其作用立即显现,其
15、收益也马上实现,向其他智能设备一样,PLC的潜在优点还取决于应用时的创造性。72 整体设计流程的确定综上所述,本设计就以PLC作为工具对升降电梯的各种操作进行控制。对六层电梯的硬件部分作分析,看需要什么样的开关,电机,信号灯等。然后,画出它的控制面板图,再根据控制面板图估计一下I/O点数,这样可以确定所选机型,然后在软件设计,写出流程图,梯形图,写出语句。3 可编程控制器的机型选择3.1 可编程控制器控制系统的I/O点数估算根据电梯功能程序流程图(见附表2)电梯轿内的操纵箱上每层各有一个轿内指令按钮,共6个;除顶层只有下呼和底层只有上呼外,其余每层均有上、下呼按钮,这样门厅呼唤按钮每层占两个输
16、入点,共10个;楼层感应器每层有一个;平层感应器占3个;开关门占5个;其他有超载、上下极限等开关或触电。而输出点有上、下行接触器,快、慢速接触器,加速解除器,第一、第二减速解除器和命令指示灯。这样,我们需要三十五个输入点和十九个输出点。83.2 内存的估计用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响:内存利用率;开关量输入输出点数;模拟量输入输出点数;用户的编程水平。3.2.1 内存利用率的说明我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为利用率。3.2.2 开关量输入输出的点数的确定一般系统中,开关量输入和开关量输出的比为6:4。这方面的经验公司是根据开关量
17、输入、开关量输出的总点数给出的。所需内存字数=开关量(输入+输出)总点数*103.2.3 模拟量输入输出的总点数的确定只有模拟量输入时:内存字数=模拟量点数*100模拟量输入输出同时存在: 内存拟量字数*2003.2.4 程序编写质量的计算经验计算公式:总存储器字数=(开关量输入点数+开关量输出点数)*10+模拟量点数*150。然后按计算存储器字数的25%考虑裕量。93.3 响应时间的分析可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠的接收持续时间小于扫描周期的输入信号。系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔。系统响应时间=输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期
18、。3.4 PLC的选型方案一:西门子PLC系列ET 200系列,防护等级IP65、IP66、IP67,最大可扩展16个模块,128点或长度可达1米;简单、快速的装配 (每个模块只有2个螺钉);多种诊断级别(模块诊断与通道诊断);电子模块与连接模块均支持热插拔;灵活的背板总线,支持Profibus 以及Profinet.;为负载提供灵活的电源,并且提供熔断器,以防止系统遭受损伤;更高的抗震性,最高25g.;可以连接电机启动器、变频模块、气动单元及RFID等功能模块;提供故障安全型模块,并可与标准模块混合使用,安全等级达到4类/ SIL3安全要求,使系统更具可用性;应用环境广泛,可应用于-25C的
19、恶劣环境中;可选择的总线与电源连接方S7-200 /200CN系列S7-200 /200CN适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200 /200CN系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-S7-200 /200CN 系列具有极高的性价比。方案二:三菱的FX系列PLC,拥有无以匹及的速度,高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点;FX2N是从16路到256路输入/输出的多种应用的选择方案; FX2N系列是小型化,高速度,高性能和所有方便都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。除输入出16-25点的独立用途外,还可以适用于在多个基本
20、组件间的连接,模拟控制,定位控制等。具有特殊用途,是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。在基本单元上连接扩展单元或扩展模块,可进行16-256点的灵活输入输出组合。可选用16/32/48/64/80/128点的主机,可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式,自由选择。 程序容量:内置800步RAM(可输入注释)可使用存储盒,最大可扩充至16K步。丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变,中断输入处理,直接输出等。便利指令数字开关的数据读取,16位数据的读取,矩阵输入的读取,7段显示器输出等。数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、
21、浮点小数运算等。特殊用途、脉冲输出(20KHZ/DC5V,KHZ/DC12V-24V),脉宽调制,PID控制指令等。外部设备相互通信,串行数据传送,ASCII code印刷,HEX ASCII变换,校验码等。时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。3.5 机型的确定综上所述,根据具体情况,我们选择三菱的FX系列。输入输出点数为54,电机20点,考虑10%到15%的I/O裕量,我们选择FX2N-80M这种型号。4 硬件设计4.1 硬件配置简介PLC产品出现以来,它以面向工业控制的鲜明特点,普遍受到电器控制领域的欢迎。特别是中小容量PLC成功取代了传统的继电控制系统,使得控制系统的可
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械 毕业设计 论文 基于 PLC 电梯 控制系统 中的 设计 全套 图纸

链接地址:https://www.31ppt.com/p-3945532.html