PLC在电梯控制系统中的应用电气自动化技术毕业设计论文.doc
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毕业设计(论文)
题目:
PLC在电梯控制系统中的应用
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专业:
电气自动化技术
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职称:
讲师
摘要
本文介绍一种电梯PLC控制系统。
电梯是垂直方向的运输设备,是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。
它靠电力,拖动一个可以载人或物的轿厢,在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动,在人们生活中起着举足轻重的作用。
而控制电梯运行的PLC系统也要求越来越高,要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。
该系统主要由PLC、逻辑控制电路组成。
其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为一体的控制系统。
本机控制单元采用以三菱公司的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。
整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的升降;加、减速;平层;起动、制动控制。
其结构简单、运行效率高、平层精度高、易于理解与掌握。
关键字PLC电梯设计控制系统
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目录
第1章绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2电梯控制系统研究的现状 1
1.3论文的主要内容 2
第2章PLC的概述 3
2.1PLC组成及特点 3
2.2PLC的工作原理 4
2.3PLC的编程语言 5
2.4PLC在电梯上的应用 5
第3章硬件设计 7
3.1硬件配置简介 7
3.2电梯控制系统 7
3.3电气控制系统框图 9
3.4输入输出的分配 9
第4章软件设计 11
4.1程序流程图 11
4.2电梯定向逻辑 12
4.3四层电梯的梯形图设计 14
第5章系统调试 19
5.1硬件部分调试 19
5.2软件部分调试 19
第6章结论 20
致谢 21
参考文献 22
第1章绪论
1.1课题研究的背景
电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备,它是建筑物中的永久性垂直交通工具。
电梯作为一种较为复杂的机电一体化设备,它由多许机械构件和电子、电气、大规模集成电路组成的微型计算系统及声、光控制部件所组成。
那么电梯到底有哪些功能呢?
我们从按下电梯的按钮到完成电梯的运行并走出电梯轿厢,实际上已包含了电梯的许多功能,如:
电梯的定向选层、电梯的起动、加速、稳速运行、到站减速、平层停车、开关门。
还有检修功能、安全保护功能、消防功能、楼层显示等。
从电梯控制统的实现方法分,电梯的控制系统经历了继电器控制、可编程序控制(PLC)、单片微机控制、多微机控制多种形式。
继电器控制系统是80年代最广泛的一种电梯控制方式,有控制逻辑线路简单、直接、易于理解和掌握的优点,但由于该类系统是由众多继电器、接触器构成,使用一段时间后其接触点往往接触不良,所以电梯故障高,众多的继电器、接触器动作噪声较大,整个控制柜体积大。
随着多微机系统在电梯控制系统中的应用,电梯控制发生了限大的变化,因为微机在电梯中的应用不仅取代了大部分继电器和选层器,整个系统更加可靠,灵活性更加提高,功能大增强了。
但微机的集成度高,功能项目固化,一般维修人员及工程人员修改或增加不了其功能。
如要修改或增加其功能要找回生厂家或用专用的工具。
可编程序控制器取代继电器构成的电梯控制系统,可以实现由继电器实现的逻辑控制功能,而且触点少、可靠高、故障率低、维修方便、噪声小最主要的是可编程序控制系统的"可编程"功能,使得当改变电梯的控制功能时,只要更改程序即可。
而PLC的编程语言需不尽相同,但都有通俗易懂,便于自学的优点一般维修及工程人员都能掌握,PLC电梯控制系统比较适用于小高层的楼房。
1.2电梯控制系统研究的现状
电梯的出现大大方便了人们的生活。
随着城市建设的不断发展,高层建筑不断增多,电梯在国民经济和生活中有越来越广泛的应用,电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。
随着经济的高速发展,微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展,这使得交流变频调速电梯控制系统已经进入一个崭新的时代。
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控制要求的,因此,电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式,一是采用微机作为信号控制单元,完成电梯信号的采集、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,这两种方法并没有太大的区别。
国内厂家大多选择第二种方式,其原因在于生产规模较小,自己设计和制造微机控制装置成本较高;而PLC可靠性高,程序设计方便灵活,抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点,所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
随着人们生活水平的不断提高,对电梯的要求的也相应提高,为满足和提高人们的生活质量,电梯的智能化、自动化技术迅速发展。
特别是随着技术、微电子和电力电子技术的飞速发展,现代电梯的技术含量日益提高。
在改善电梯性能的同时,对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求。
1.3论文的主要内容
在电梯的控制中其控制量多、逻辑性强、随机性大是其主要特点,对于PLC控制设计来说,电梯控制系统具有很强的实用性和典型性,研究、分析电梯的逻辑关系,进而实现控制,对于理解和学习PLC都具有很好的意义。
控制电梯运行的PLC系统要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。
该系统主要由PLC、逻辑控制电路组成。
其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为一体的控制系统。
本机控制单元采用以西门子公司的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。
整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的开关门,升降,加、减速,平层,起动、制动控制。
要求其达到结构简单、运行效率高、平层精度高、使其能够易于理解与掌握。
第2章PLC的概述
2.1PLC组成及特点
PLC的硬件系统由主机系统、输入输出扩展部分及外部设备组成。
除了硬件系统外,还需要软件系统的支持,它们相辅相成,缺一不可,共同构成PLC。
PLC的软件系由系统程序和用户程序两大部分组成。
PLC能如此迅速发展,除了工业自动化的客观需求外,还因为他具有许多独特的优点。
他较好到解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。
以下是其主要特点。
(1)编程方法简单易学
(2)功能强,性能价格比高(3)硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强(4)可靠性高、抗干扰能力强(5)系统的设计、安装、调试工作量少(6)维修工作量小,维修方便(7)体积小、耗能低
1.硬件的可靠性
可编程控制是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制系统和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。
它具有体积小、功能强、灵活通用与维修方便等一系列的优点。
特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力,受到用户的青睐。
因而在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用,成为了现代工业的三大支柱之一。
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。
PLC的硬件系统由主机系统、输入输出扩展部件及外部设备组成。
各部分之间通过内部系统总线进行连接。
CPU是PLC的核心部分,由它实现逻辑运算,协调控制系统内部各部分的工作,它的运行是按照系统程序所赋予的任务进行的。
PLC的对外功能主要是通过各类接口模块的红外线,实现对工业设备和生产过程的检测和控制。
PLC的电源一般采用开关电源,其特点是输入电压范围宽、体积小、质量轻、效率高、抗干扰性能好。
路串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。
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,目前大多数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。
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使用。
4.可连接为控制网络系统
式通传输速率从几千波特到上万波特,传输距离为500—2500m;另一类为高速网络,采用令牌传信,PLC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,采用主从方送方式通信,传输速率为1M—10Mbps,传输距离为500—1000m,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。
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/输出设备连向接线端即可。
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。
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。
2.2PLC的工作原理
PLC的工作原理与计算机的工作原理是基本一致的。
他通过执行用户程序来实现控制任务。
但是,在时间上,PLC执行的任务是串行,与继电—接触器控制系统中任务的执行有所不同。
PLC采用循环扫描工作方式。
在程序执行过程的周期中,程序对各个过程输入信号进行采样,对采样的信号进行运算和处理,并把结果输出到生产过程的执行机构中。
所谓I/O刷新即对PLC的输入进行一次读取,将输入端各变量的状态重新读入PLC中存入内部寄存器,同时将新的运算结果送到输出端。
这实际是将存入输入、输出状态的寄存器内容进行了一次更新,故称为“I(输入)/O(输出)刷新”。
由此可见,若输入变量在I/O刷新期间状态发生变化,则本次扫描期间输出端也会相应的发生变化,或者说输出队输入产生了响应。
反之,若在本次I/O刷新之后,输入变量才发生变化,则本次扫描
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