基于S7200PLC的三层杂货电梯控制系统设计文档格式.docx
- 文档编号:17580048
- 上传时间:2022-12-07
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:1.10MB
基于S7200PLC的三层杂货电梯控制系统设计文档格式.docx
《基于S7200PLC的三层杂货电梯控制系统设计文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于S7200PLC的三层杂货电梯控制系统设计文档格式.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
西门子S7-200
4.毕业设计(论文)应完成的主要任务
(1)查阅文献,提出设计方案,完成开题报告;
(2)课题的来源和意义,系统设计方案的确定及说明;
(3)系统硬件结构及功能说明;
(4)I/O点数和I/O接线图确定
(5)系统软件编程及功能实现;
5.任务书下达日期20XX年10月21日指导教师(签字)
基于S7-200PLC的三层杂货电梯控制系统设计开题报告
一、题目来源
题目来源于生产实际。
二、研究(设计)目的和意义
PLC已经成为现代工业控制的支柱产业之一,在被人们广泛应用,我做的三层杂货电梯控制系统也离不开它。
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。
但是由于PLC生产规模较小、可靠性高、程序设计方便灵、抗干扰能力强、运行稳定可靠、开发周期短等特点,所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
这种电梯运行更加可靠,并具有很大的灵活性,可以完成更加复杂的控制任务,已成为电梯控制的发展方向,其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。
PLC的应用广度和深度已经成为衡量一个国家工业先进水平的重要标志之一。
阅读的主要参考文献
[6]廖常初.《可编程控制器的编程方法与工程应用》[M]重庆:
重庆大学出版社,2001
[7]江志锋.《编程控制器原理与应用》[M]西安:
西安电子科技大学出版社,2004
[8]林春方.《可编程控制器及其应用》[M]上海:
交通大学出版社,2003
[9]SIEMENSAG.S7-200可编程控制器系统手册[S],2008
[10]SIEMENSAG.S7-200CN可编程控制器产品样本[S],2013
[11]李方圆.《PLC电气控制精解》[M]北京:
化学工业出版社,2010.6
[12]王士兰.《PLC技术及运用》[M]北京:
机械工业出版社,2000.8
四、国内外现状和发展趋势
由于现在的科学技术发展和进步越来越快,我国电梯行业的发展也越来越迅速,而杂货电梯作为其中的一种的特殊性电梯,其生产与技术标准也越来越严格,安全性与可靠性也越来越高,一些杂货电梯厂家也在不断改进技术,修改生产工艺以适应现在的竞争。
现在市面上的电梯控制系统组成主要是机械系统和控制机械运动的控制系统,其中电梯控制机械运动的控制系统根据控制的方式又主要是有三种:
以继电器为核心的继电器控制系统,以PLC系统为控制核心的PLC控制系统,以微机电脑为控制核心的微机控制系统。
在工业发展还不够成熟的的早期生产中,大多数使用的控制系统还是继电器控制系统体系,可是由于发生故障的几率比较高,可靠性又较差而且由于使用的是触点开关,导致其控制的方式比较死板,还有是因为对电力的消耗功率大等的缺点,已经被其他较为优良的控制系统给逐渐取代了。
但是和微机控制系统和PLC控制系统相比较,虽然微机控制系统对于智能控制这方面有着无可比拟的优点,但是微机控制系统对于外部环境的要求比较高,抗干扰的能力又比较差。
并且当其要与外部的输入输出信号相连接的时候,又必须附加一套固定的配套设备和一些必须的硬件设施。
微机控制系统在设计硬件和输入输出接口电路的时候,程序的设计和调试的工作量大,而且一般维修难度大和技术要求高。
而PLC控制系统运行可靠性高,使用方便,维护维修都比较方便,抗干扰能力强,这些原因使得PLC控制系统的设计和调试所用的时间较其他控制系统短,综合性能强及耗费低,使得PLC控制系统已经成为了现在市面上在电梯控制系统中使用的最多的控制方式了,PLC控制系统的出现解决了许多传统的机械运动控制的缺点,已经广泛的使用在了升级改造传统的继电器系统技术。
五、主要研究(设计)内容、关键问题及解决思路
主要内容:
从杂货电梯的工作及运行状态入手,PLC系统控制为控制方式,设计一个三层杂货电梯控制系统的设计。
要求这个三层杂货电梯的控制系统是基于S7-200PLC的,能够模拟运行状态并使之符合实际使用且安全稳定的运行。
根据三层杂货电梯的运行状态及控制要求,编写PLC的控制程序,并通过模拟软件进行调试,
最终达到最终使用要求。
关键问题:
我们在教学与学习的是三菱系列PLC,只是在实验室接触过西门子系列的PLC,此课题选用的西门子S7-200系列PLC与在教学实际中学习的三菱系列PLC在编程方面有所差异,编写的程序不能实现通用。
需要重新了解学习西门子S7-200系列PLC的编程方法。
西门子S7-200系列PLC使用的编程软件STEP7MicroWINV4.0中没有对程序的仿真与调试功能,实验室也没有对应的控制模型。
解决方法:
在图书馆借阅相应学习书籍资料学习S7-200系列PLC的编程方法,并向老师请教编程软件的使用与输入方法。
同时借助于互联网上丰富的学习资源,检索相关文献资料学习了解PLC应用实际生产的案列。
在网络上学习S7-200系列PLC的编程教学视频。
利用网络资源,下载相关的仿真软件进行模拟仿真。
六、完成毕业设计(论文)所必须具备的工作条件
了解杂货电梯是怎么在运行的,需要实现哪些必须的控制功能。
熟悉门子S7-200系列PLC的编程、调试方法。
七、预期成果(达到目标)
设计出的控制系统能够模拟运行状态并使之符合实际使用且安全稳定的运行。
根据三层杂货电梯的运行状态及控制要求,编写PLC的控制程序,并通过模拟软件进行调试,达到最终使用要求,在此过程中让自己能较为熟练的掌握西门子S7-200系列的一些相关编程与调试。
八、工作的主要阶段、进度与时间安排
2018年11月指导老师下发任务书
2018年11月—12月10号查阅先关资料及文献,完成开题报告和开题答辩
2018年12月11号—2019年1月20号初步完成毕业设计资料,中期检查
2019年1月21号—2019年5月10号完成毕业设计主体工作
2019年5月11号—2019年5月20号指导教师完成各项检查及相关签字
2019年5月21号—2019年5月28号评阅教师完成评阅意见及相关签字
2019年5月29号—2019年6月2号毕业设计答辩
九、指导教师审查意见
[摘要]随着中国经济的越来越快的发展,各个大城市之间的生活节奏越来越快、生活效率也越来越快,随之而来的是对工作效率的需求,而若是要提高工作的效率,就需要提高工作的相关技术。
电梯作为一种垂直运输工具,简便快捷且高效率而得以广泛应用。
杂货电梯作为其中一种特殊化用途的电梯,是专门用来对货物进行运输的,能够有效的提高人们的工作效率。
本文首先阐述了课题的研究背景和意义,并介绍了课题的研究内容。
经过对三层杂货电梯的运行状态和运动轨迹进行分析之后,基于西门子S7-200系列的PLC进行梯形图的编写与调试之后,设计出符合课题要求的控制系统程序。
然后在系统设计方案的基础上,利用S7-200仿真软件以开关和指示灯的形式对程序进行调试和验证。
[关键词]三层杂货电梯;
S7-200PLC;
编程;
控制系统
Designofthree-layergroceryelevatorcontrolsystembasedonS7-200PLC
[Abstract]WiththerapiddevelopmentofChina'
seconomy,thepaceoflifebetweenmajorcitiesisgettingfasterandfaster,andtheefficiencyoflifeisgettingfasterandfaster.Whatcomeswiththedemandforworkefficiency,andifToimprovetheefficiencyofyourwork,youneedtoimprovetherelevanttechnologyofyourwork.Asaverticaltransporttool,theelevatoriswidelyusedbecauseofitssimplicity,efficiencyandefficiency.Asoneofthespecial-purposeelevators,thegroceryelevatorisspeciallyusedfortransportinggoods,whichcaneffectivelyimprovepeople'
sworkefficiency.
Thispaperfirstexpoundstheresearchbackgroundandsignificanceofthesubject,andintroducestheresearchcontentofthesubject.Afteranalyzingtherunningstateandmotiontrajectoryofthethree-layergroceryelevator,thePLCsystembasedonSiemensS7-200seriesisusedtowriteanddebugtheladderdiagram,andthendesignthecontrolsystemprogramthatmeetstherequirementsoftheproject.Then,basedonthesystemdesign,theS7-200simulationsoftwareisusedtodebugandverifytheprogramintheformofswitchesandindicators.
[Keywords]three-tiergroceryelevator;
S7-200PLC;
programming;
controlsystem
前言1
1绪论2
1.1题目来源2
1.2课题研究背景及发展前景2
1.3主要的研究内容及目标3
1.4杂货电梯的基本结构3
1.5杂货电梯两种控制方法的比较5
2PLC控制系统7
2.1PLC的产生和定义7
2.2PLC的基本组成7
2.3PLC的工作原理10
2.4西门子S7-200系列PLC简介11
3控制系统的设计12
3.1控制系统的控制要求12
3.2整体控制对象设计12
3.3I/O点数的设计及PLC接线图13
3.4PLC程序设计思路16
3.5编写PLC程序17
4程序的调试与仿真22
4.1仿真软件的介绍22
4.2仿真过程23
5总结27
参考文献28
致谢29
前言
随着中国经济的越来越快的发展,各个大城市之间的生活节奏越来越快、生活效率也越来越快,随之而来的是对工作效率的需求。
杂货电梯作为其中一种特殊化用途的电梯,一般是在不高于八层的规定楼层之间运行的,具有一个轿厢,但是其结构尺寸是不允许人进入的,该电梯箱体所使用的刚性轨道,一般垂直于箱体或与箱体之间的角度不会超过15°
。
大多数杂货电梯,常用来进行书籍,饮料,食物,生活中常见的百货的运载,杂货电梯往往也被称为货运电梯,顾名思义,是运来运送货物。
货运电梯的使用规范中,明确规定,货运电梯不允许进行顾客的乘坐与使用。
由每层楼门外的按钮进行控制。
杂货电梯具有功能全面,体积较小,因为杂货电梯运送的较为平稳,运输产生的费用比其他运输方案要低许多,因而在学校、工厂的食堂运输,图书馆的大量书籍、文件等的运输还有在许多生产车间货物的运输上广泛应用。
按照现在市面上杂货电梯的使用方式大体上可以将其分为有微机系统控制的和由PLC系统控制的,而按照工作的的方式则可以分为工作台式的和落地式的。
现在使用上为了方便安装,大多数安装的时候都是采用的是框架结构形式的,因为这种结构安装方便,占用空间比较小等特点,而且不需要使用专门的井道,发展前景开阔。
1 绪论
1.1 题目来源
题目来源于生产实际课题。
1.2 课题研究背景及发展前景
在很久之前,古代的埃及修建了金字塔,那时候智慧的人们使用了依靠人力来驱动的其中机械装置,让那时候得以修建成功金字塔,但是对人力的损耗也是非常大的。
在到了1765年的时候,迎来了一次大变革,瓦特发明了蒸汽机,推动了当时英国的工业发展,但同时也推动了整个世界工业行业的发展,让当时的动力来源更加有力。
美国这之后又与1858年发明了以皮带作为传动装置、以煤炭作为原料产生动力的蒸汽机,依靠带传动装置为电梯提供动力来源。
后来又在十九世纪后期,英国的科学家,物理学家阿姆斯特朗,通过实验发明了利用水压所产生的高压装置,利用活塞运动,所产生的动力运转的水压式电梯。
后来,在科技不断发展进步的趋势下,研究出来利用液压作为动力的液压泵。
液压泵的出现,也使得使用的液体介质变得多样。
故而产生了使用以液压泵作为动力,控制阀为控制系统的电梯构造。
但是真正让电梯行业能够快速发展起来的原因还是在于电力行业的推动,以电力作为电梯的动力来源,靠电机来是电梯工作[1]。
而PLC控制系统运行可靠性高,使用方便,维护维修都比较方便,抗干扰能力强,这些原因使得PLC控制系统的设计和调试所用的时间较其他控制系统短,综合性能强及耗费低,使得PLC控制系统已经成为了现在市面上在电梯控制系统中使用的最多的控制方式了,PLC控制系统的出现解决了许多传统的机械运动控制的缺点,已经广泛的使用在了升级改造传统的继电器系统技术[2]。
1.3 主要的研究内容及目标
根据三层杂货电梯的运行状态及控制要求,编写PLC的控制程序,并通过模拟软件进行调试,达到最终使用要求。
通过这次的毕业设计,对杂货电梯的技术要求以及使用要求有一定的理解,对PLC在控制方面的优势较为熟练掌控,并且对PLC的编程更加熟练。
将书本知识与实际的圣餐过程相结合,进一步提高自己的实际能力。
提高自己在面对问题和困难制定解决方案及处理能力,为自己步入工作岗位奠定基础。
1.4 杂货电梯基本结构
杂货电梯是会在一定的楼层之间上下运行,是一种固定了运行轨迹的提升装置在井道内有一个车厢,但是车厢是专门用来运输物品的,人是不能进入到其中的因此杂货电梯的结构也比一般的客用电梯小,运行的导轨倾斜度也不能大于15度。
其组成图如下:
图1-1杂货电梯轿厢图1-2杂货电梯层门
杂货电梯的一般完整组成部分如下图2-3所示:
图1-3杂货电梯整体结构
1.5 杂货电梯两种控制方法的比较
1.5.1继电器控制系统的优缺点
(1)由于对所有的控制的实现都是由继电器等硬件设备完成的,这样电路线顺序比较直观排列,因此看起来比较容易理解,对技术人员或者是操作工人没有那么高的要求。
(2)系统的维护与维修及故障的检测都不需要较高的技术和特殊的工具及仪器。
(3)由于继电器控制系统的大部分的组件都是比较常见的控制元件,因此在维护及更换上都比较方便,市场价格也比较便宜。
(4)这类电梯发展时间较为长久,其配套的技术较为成熟,而技术要求也不是很高,因此熟悉的技术人员与掌握的技术人员也比较多,已经形成了完整的技术产品,因此设计操作难度并不高[3]。
(5)继电器系统因为设计的开关触点都非常多,在接线时线路的排布也较多而且看起来复杂,同时触点因为使用时的磨损或者是电流的变化导致容易烧坏,因此在整个系统中接触不良发生的几率都比较高,触点开关较多导致排查困难。
(6)一般来说,继电器系统因为其本身的局限性导致难以实现比较复杂的控制要求,使得继电器控制系统的控制能力不易提高,技术水平难以提高。
(7)由于电磁结构及触点动作在反映输入输出的时候会有一个动作过程,然而这个动作过程又并不快速,导致系统的响应速度比较慢,同时又因为机械结构的惯性比较大,在控制动作时就显得继电器控制系统的控制精度不高。
(8)继电器控制系统因其繁多的控制触点导致的结构和占地庞大,同时对能源的利用率不高,对能耗的消耗也大,机械动作时的噪音也比较大。
(9)因为其线路的排布非常复杂而且比较容易出现故障,因而保养和维修的工作量大,费用高;
人力损耗大,而且对于故障原因的排查比较困难,费时费工[4]。
1.5.2PLC控制系统与继电器控制系统比较的优势
(1)PLC中的逻辑控制是用户以编写的程序的形式储存在自身所携带的内存当中的,在用户改变程序时便可以轻易且快捷的改变输入输出的逻辑控制,外部线路的连接少,体积小,方便可靠。
而继电器系统是用电器元件的机械触电串并联组合而成的逻辑控制,线路多且复杂,对今后的逻辑修改及功能增加较为困难[5]。
(2)继电器控制系统在控制动作时由机械触点在电磁作用下的吸合动作以闭合回路完成控制,在同样的时间里工作的频率低,工作起来的速度也比较慢。
而PLC系统是用编写的程序来根据逻辑动作关系进而指令控制系统内部的半导体电路,由此就可以实现对外接电路的逻辑控制功能,因而比继电器系统工作起来稳定可靠,而且以运行的速度来说大大提高了。
(3)在计时器方面,继电器控制系统在实现计时功能时,依靠的是时间继电器在得电后会后一个延时的滞后动作实现的,但是又由于时间继电器是由机械元件组成的,其内部的机械结构又容易受到外部环境的影响而导致在工作的时候在计时精度方面不高从而导致整个系统运行时定时功能的不准确。
而PLC在计时时根据用户设定的程序调用自身内部的晶体振荡器或者是由半导体电路产生脉冲来计时,因为在设计的时候是封装在一个封闭的盒体内的,因此基本是不会受到外部环境的变化导致定时精度下降[6]。
(4)继电器系统在设计完毕并安装完成以后,因为触点和所使用的电器设备已经固定,接线的线路复杂而且也已经固定下来,所以整个继电器控制系统之后的灵活性和可扩展性上很差。
PLC在线路上有专用的输出和输入模块,理论接线数量可以无限多,因而在控制方面,PLC连线大大减少。
可扩展性和灵活性都非常好。
(5)继电器控制系统使用的是机械结构的触点,而触点在开关开合的时候又会由于接触面积的改变导致电弧的产生,造成触点接触面的损伤,而且存在机械磨损,导致机械触点的使用寿命低,进一步导致运行时容易出现断点,可靠性差,同时维护与排查起来作业量大;
而PLC采用的是微电子技术,在电路板上构成电路回路,在动作时都是由逻辑运算后,在内部没有触点的半导体电路上来完成的。
体积小,寿命长,出现故障的几率低,因而可靠性高。
并且能够实时显示运行状态,及时反馈程序的执行状态,进行控制系统的监控,为现场调试和维护提供了方便[7]。
2 PLC控制系统
2.1 PLC的产生和定义
20世纪的时候,工业生产行业发展的非常迅速,但随之而来的是对生产效益的需求,对生产力的渴求越来越大,世界上第一台PLC是当时美国的一家公司研制出的。
为了取代当时的在生产上效率并不高,故障率也比较高的继电器控制系统,这台PLC在当时生产出来的时候是叫做ProgrammableLogicController(可编程逻辑控制器),一经推出,其优良的性能完全碾压了继电器来,取代了继电器控制系统。
随着半导体计数的发展,尤其是微处理器和微型计算机的发展,更加推动了PLC作为控制系统核心的进步。
PLC控制系统是将继电器的逻辑动作与计算机技术结合了起来,逻辑控制概念是相同的但是是以微型处理器作为逻辑运算的核心技术,其涉及到的学科和技术很多,有自动控制技术、计算机技术、通信技术将这些涉及到的技术结合使用,然后发展起来的用于控制工业设备进行自动圣餐的控制装置。
现在已经广泛应用在了各种领域,有机械、化工、交通、冶金、电力、食品等领域,并且已经成为现代的工业自动化支柱之一。
依据1993年颁布出的《可编程序控制器标准IEC61131》第3版中。
国际电工委员会明确指出PLC定义:
“可编程控制器是一种可以在各种工业环境,且具有突出成绩的数字模拟器。
采用可编程储存器,作为内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、和算术运算等功能的面向用户的指令,并通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及相关外部设备,都应按照易于使用工业控制系统联成一个整体、易于扩展其功能的原则而
- 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:
- 基于 S7200PLC 三层 杂货 电梯 控制系统 设计