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XXXX职业技术学院 毕业设计(论文)
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。
PLC(可编程控制器)作为一种工业控制微型计算机,它以安全可靠、运行稳定、编程方便、操作简单尤其是它的高可控性等优点,在电梯控制系统过程中得到了广泛的应用。
电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯,为高层运输做出了不可磨灭的贡献。
PLC在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。
由于PLC具有逻辑运算,计数和定时以及数据输入输出的功能。
在电梯升降过程中,
各种逻辑开关控制与PLC很好的结合,很好的实现了对系统的控制。
关键词:
PLC;
电梯控制系统;
应用
I
目 录
摘 要 (I)
1可编程控制器的概述
(1)
1.1可编程控制器的现状及发展
(1)
1.2可编程控制器的主要性能指标
(2)
1.3PLC的应用领域 (3)
2可编程控制器的组成及工作原理 (5)
2.1可编程控制器的组成和各部分的作用 (5)
2.2可编程控制器的工作原理 (8)
3电梯控制系统及接口电路的设计 (10)
3.1电梯控制系统的特性 (10)
3.2电梯控制系统的构成 (11)
3.3接口电路的设计 (13)
4电梯控制系统的工作原理 (14)
4.1电梯控制系统对楼层信号的处理 (14)
4.2电梯控制系统对指令、召唤的处理 (15)
4.3电梯控制系统对选向功能的处理 (16)
4.4电梯控制系统对选层功能的实现 (19)
4.5电梯控制系统对开关门功能的处理 (21)
参考文献 (22)
致 谢 (23)
II
1 可编程控制器的概述
1.1可编程控制器的现状及发展
PLC的过程控制应用已被广泛应用于连续过程控制领域,而且基于连续过程控制技术的发展趋势正在进一步得到增长。
在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中,除了以连续量为主的反馈控制外,特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;
另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;
以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的—离散量的数据采集监视。
由于这些控制和监视的要求,所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。
在多年的生产实践中,逐渐形成了PLC、DCS与
IPC三足鼎立之势,还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占一定的百分比。
由于PLC机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步,挤占了一部分DCS的市场(过程控制)并逐渐垄断了污水处理等行业,但是由于工业PC(IPC)的出现,特别是近年来现场总线技术的发展,IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场,所以近年来PLC增长速度,总的说是渐缓。
目前全世界有200多厂家生产300多品种PLC产品。
而在电梯控制方面,可编程控制器的发展也十分迅猛。
国际上最大的电梯公司几乎全部进入我国,最先进的电梯产品争先在中国生产。
美国奥的斯,瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森,日本三菱、日立、东芝、富士达等世界最负盛名的电梯公司先后在北京、天津、上海、广州、沈阳、杭州、廊坊等地投资建厂,可以说能来的都来了。
他们大多用合资的方式建设了最好的工厂,装备了最好的设备,引进了最好的技术,培训了最好的人才,目前合资企业在国内的市场份额已超过80%,从这个意义上说,我国电梯行业早已加入了WTO。
中国电梯市场的特色已经不是国内企业之间的竞争,而是全球电梯劲旅的竞争。
这种世界级的激烈竞争使我国的电梯用户成了最大的受益者,他们可以用最低的价格随意选购最好的电梯产品。
1
1.2可编程控制器的主要性能指标
a)I/O点数
指PLC主机的输入、输出端子数。
在选用PLC时,要根据控制对象需要的
I/O点数来选定PLC的机型。
当主机的I/O点数不够时,可通过接扩展单元来扩展I/O点数。
但因为一般的扩展单元只有接口和驱动电路而没有CPU,它是由主机的CPU来寻址的,所以最大扩展点数受CPU寻址能力的限制。
b)内存容量
指用户程序的容量。
在PLC中程序指令是按“步”存放的(一条指令往往不止一步),“步”占用一个地址单元,一个地址单元占两个字节。
内存容量和最大I/O点数大体成正比。
c)指令功能
可以从两个方面来衡量PLC指令功能的强弱:
一是指令条数的多少;
二是在指令中有多少综合性指令,因为一条综合性指令一般就能完成一项专门操作
(如查表、排序、PID控制等),相当于一个子程序。
d)扫描速度
一般指执行一步指令所需的时间,单位为us/步。
有时也用执行1000步指令的时间计算,则单位为ms/千步。
e)内部寄存器
PLC内部有许多寄存器,用以存放变量状态、中间结果和数据等,还有许多辅助寄存器给用户提供特殊功能,以简化整个系统的设计。
因此,内部寄存器的配置情况也是衡量PLC硬件功能强弱的主要指标之一。
f)高功能模块
PLC除了主控模块外,还可以配接各种高功能模块。
主控模块实现基本的控制功能,高功能模块则可实现一些特殊的专门功能。
因此,高功能模块的配置反映了PLC功能的强弱,是衡量PLC产品档次高低的一个重要标志。
已开发的常用高功能模块主要有:
A/D和D/A转换模块、高速计数模块、高速脉冲输出模块、PID控制模块、模糊控制模块、位置控制模块、速度控制模块、网络通信模块,以及各种物理量转换模块等。
这些高功能模块使PLC不但能进行开关量顺序控制,而且能进行模拟量控制,以及精确的速度和定位控制。
特别是
2
网络通信模块的迅速发展,使PLC可以充分利用计算机和互联网的资源,实现远程监控。
1.3PLC的应用领域
PLC在不断地发展,其性能在不断的完善、功能在不断的增强。
目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。
1)开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域,PLC具有强大的逻辑的运算能力可以实现各种简单的复杂的逻辑控制,常用于取代传统的继电器控制系统。
它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2)模拟量控制
在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。
而PLC中的微处理器CPU只能处理数字量。
所以PLC中配置了A/D和D/A转换模块,把现场输入的模拟量经A/D转换后送CPU处理。
而CPU处理的数字量结果,经D/A转换后,经换成模拟量去控制被控设备,以完成对连续量的控制。
3)运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。
从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。
如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。
世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4)过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。
作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。
PID调节是一般闭
3
环控制系统中用得较多的调节方法。
大中型PLC都有PID模块,目前许多小型
PLC也具有此功能模块。
PID处理一般是运行专用的PID子程序。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
5)数据处理
现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。
这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。
数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;
也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
6)通信及联网
现代PLC具有网络通信的功能,它既可以对远程I/O进行控制,又能实现
PLC与PLC、PLC与计算机之间的通信,从而构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统,实现工厂自动化。
PLC还可以与其他职能控制设备(如变频器、数控装置)实现通信。
PLC与变频器组成联合控制系统,可提高控制交流电动机的自动化水平。
4
2可编程控制器的组成及工作原理
2.1可编程控制器的组成和各部分的作用
址总线、控制总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连PLC基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口(缩写为I/O,包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等)、外部设备编程器及电源模块组成,见图1。
PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接,外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成
PLC控制系统。
(一)中央处理器(Central Processing Unit,CPU)
中央处理器(CPU)由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。
CPU通过数据总线总线、地接。
小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机,如8031、M68000等,这类芯片价格很低;
中型PLC的CPU采用16位或32位微处理器或单片机,如
8086、96系列单片机等,这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高;
而大型PLC则需采用高速位片式微处理器。
CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制
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