三层提升机毕业论文.docx

三层提升机毕业论文.docx

《三层提升机毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三层提升机毕业论文.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

三层提升机毕业论文

毕业论文

题目：

三层提升机PLC控制系统的设计

目　录

摘要1

英文摘要2

引言3

1三层提升机控制系统的总体结构4

1.1三层提升机结构示意图4

1.2工作过程分析4

2三层提升机控制系统的要求5

3控制方案的选择5

4控制器的选型说明6

4.1PLC的选型6

4.2选择型号6

5系统硬件电路的设计7

5.1主电路原理图7

5.2确定输入/输出的I/O个数及I/O分配8

5.3PLC的外围接线图9

5.4电路安装设计10

6系统软件的设计13

6.1总体程序的设计13

7系统调试16

7.1调试前的准备工作16

7.2具体的调试过程17

结论与谢辞18

参考文献19

附件20

三层提升机PLC控制系统的设计

摘要：

可编程序控制其控制灵活，抗干扰性能好，提高了电控系统安全性、可靠性，提高了系统柔性，减少了改造维护费用。

通过对三层提升机的工作原理分析和参考矿井提升机的控制系统，设计了控制电路，系统采用西门子S7-200可编程序控制器实现整个过程。

关键词：

三层提升机PLC软件安全

Three-storyelevatorPLCcontrolsystemdesign

Abstract：

Programmableprogramcontrolitsagilityandwithgoodanti-interferencefunction,improvethecontrolsystemsecurity,reliability,andimprovetheflexibilityofthesystem.Reducethemaintenancecosts.Basedonanalysingtheoperatingprincipleofthethree-layerandreferencedtothecontrolsystemofminehoist.wehaveresearchedanddesignedthecontrolingcircuit,andthewholeprocessisrealizedbyadoptingtheSiemensS7-200programmablecontroller.

Keywords:

three-elevatorPLCsoftwaresecurity

引言

在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。

传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。

1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称ProgrammableController（PC）。

个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）。

上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期。

在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。

固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。

模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。

I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。

I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。

由于电梯造价昂贵，维护费用高，使得提升机在一些单纯提升货物的场所仍有着广泛的应用。

提升机控制系统一般设计都很简单，在一固定地点作点动控制，且提升速度较慢，使用起来不太方便。

有的电控系统虽然设计较完善，但是采用了很多中间继电器作为控制转换元件，故障率高，可靠型差。

采用PLC对提升机系统改造可大大提高系统安全性，通过软件设计可以实现测速、卡箕斗保护，减速开关失效保护，速度继电器失效保护，过速保护，过卷开关与终点开关失效保护，反向下坠保护等。

提高了电控系统安全性、可靠性，提高了系统柔性，减少了改造维护费用，对矿井安全生产、文明生产、提高经济与社会效益具有重要意义。

1三层提升机控制系统的总体结构

1.1三层提升机结构示意图

三层提升机动作示意图如图2-1所示。

通过控制柜来启动电动机当按动三层时，一层上行变速动作电动机在快车驱动下启动运行，拉动曳引钢丝绳，带动导向轮和曳引轮，再拖动轿厢运动，当运动到三层的时候停止。

图2-1三层提升机传送示意图

1.2工作过程分析

三层提升机的动作过程如图2-1所示。

当轿厢停在一层时，通电在控制箱中按下二层。

电动机正转，使轿厢停在二层。

当按下三层时，电动机正转，使轿厢停在三层位置。

在按一层时，电动机反转，使轿厢停在一层。

若发生停电或因某种原因采用紧急停车，使轿箱处在非正常平层位置，此时输入楼层指令，上、下行定向系统将无法识别是上行还是下行指令，有可能发生错误动作或使电源短路。

有了异常停控制，当轿箱在非正常平层位置时，点动运行指小灯点亮，三楼指令按钮自动转换为上行点动指令按钮，一楼指令按钮自动转换为下行点动指令按钮。

操纵轿箱运行到正常平层位置后，系统恢复连续运行模式。

当提升机运行到须定楼层时，平层开关动作被置位，使轿箱准确停于须定楼层位置。

2三层提升机控制系统的要求

该控制系统要设置急停、急停复位、连续/点动转换、点动/连续复位、一层、二层和三层的选择按钮。

三层提升机动作按行程原则进行控制，其平层的位置用限位开关来检测。

其要求有：

（1）要求在任何情况下都能停止。

（2）当停在不正常楼层时，异位停车指示灯点亮。

（3）要点动使其恢复到正常楼层，点动指示灯点亮。

（4）点动完之后要使其恢复到连续点动状态，异位停车指示灯和点动指示灯熄灭。

（5）当在所在层按这层按钮时，电机不工作，没有任何指示。

（6）当在三层按一层时，一层指示灯点亮，轿厢下行到一层，要快速运行。

（7）当在三层按二层时，二层指示灯点亮，轿厢下行到二层，要慢速运行。

（8）当在二层按三层时，三层指示灯点亮，轿厢上行到三层，要慢速运行。

（9）当在二层按一层时，一层指示灯点亮，轿厢下行到一层，要慢速运行。

（10）当在一层按二层时，二层指示灯点亮，轿厢上行到二层，要慢速运行。

（11）当在一层按三层时，三层指示灯点亮，轿厢上行到三层，要快速运行。

3控制方案的选择

三层提升机的设计既可以用继电器控制，也可以用可编程控制器来实现。

方案一：

用继电器控制

三层提升机用继电器控制，控制电路复杂，安装难度高，改造困难。

在继电器的控制过程中，由于继电器的响应速度慢，工作频率低，噪音大。

所以效率也不高，维修和排除故障也不容易。

方案二：

用可编程控制器控制

三层提升机用可编程控制器控制，控制电路简单，编程容易，改造方便。

在可编程控制器的控制过程中，由于可编程控制器的响应速度快，工作频率高，噪音小。

许哦一效率高，可维护性和排故容易。

所以采用方案二的可编程控制器的控制方案。

功能强，性价比也比较高;硬件配套硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强;可靠性高，抗干扰能力强;系统的设计、安装、调试工作量少;编程方法简单;维修工作量少，维修方便;体积小，能耗低。

4控制器的选型说明

4.1PLC的选型

在利用可编程控制器组成系统时，首先遇到的就是PLC的选型问题。

关于选型的一般原则可以从以下几方面考虑：

4.1.1控制对象的要求

（1）明确控制对象的目标

（2）控制方式选择

控制方式分为独立式、集中式和分布式等。

（3）实时响应性

实时响应性：

主要是指可编程控制器的扫描速度。

要求实时处理现场信号的场合，扫描速度将成为选择的依据。

影响可编程控制器响应时间的因素是：

输入信息时间、中央处理器解读用户逻辑程序时间和输出信息时间。

4.1.2功能的选择

根据不同的控制对象，可编程控制器的功能选择可分为：

替代继电器、数学运算、数据传送、矩阵功能、高级功能、诊断功能、串行接口RS-232C。

4.2选择型号

（1）本设计过程中使用了14个输入和10个输出。

（2）无高频信号的输入输出。

输入是由按钮和行程开关组成，输出是由指示灯和接触器组成。

（3）故可编程控制器选西门子S7-200CPU224。

5系统硬件电路的设计

硬件电路是系统用于驱动外部设备的执行工作的部分。

它可以分为主电路和辅助电路，主电路采用380伏的三相电源，经交流接触器、热继电器等常用低压电器直接驱动三相电机的运转。

辅助电路以PLC器件为主，结合开关、按钮等用于控制主电路中各接触器、继电器的通断，从而控制主电路的运行状态。

它采用220伏和直流20伏两路电源供电，其中20伏电源联接按纽和开关。

下面我们具体介绍辅助电路的设计：

5.1主电路原理图

图5-1主电路

5.2确定输入/输出的I/O个数及I/O分配

本设计中输出设备应包括:

上行继电器、下行继电器、快速继电器、慢速继电器、1层站指示、2层站指示、3层站指示、异位停车指示、连续指示和点动指示。

操作面板布置如图5-2所示：

图5-2操作面板布置

由上可知系统的输入信号有：

连续/点动转换按钮、点动/连续复位按钮、急停按钮、急停复位按钮、一层按钮、二层按钮和三层按钮。

输出信号有上行驱动、下行驱动、快速驱动、慢速驱动、1层站指示、2层站指示、3层站指示、异位停车指示、连续指示和点动指示。

I/O分配如表5-3所示。

表5-3I/O分配表

输入

输出

地址

功能

地址

功能

I0.0

1层指令

Q0.0

1层站指示

I0.1

2层指令

Q0.1

2层站指示

I0.2

3层指令

Q0.2

3层站指示

I0.3

连续/点动转换

Q0.3

异位停车指示

I0.4

1层平层

Q0.4

连续指示

I0.5

2层平层

Q0.5

点动指示

I0.6

3层平层

Q0.6

上行驱动

I0.7

急停复位

Q0.7

下行驱动

I1.0

急停

Q1.0

快车驱动

I1.1

一层下行变速

Q1.1

慢车驱动

I1.2

二层下行变速

I1.3

二层上行变速

I1.4

三层上行变速

I1.5

点动/连续复位

5.3PLC的外围接线图

图5-4外围接线图

PLC的外部接线图如图5-4所示，采用110伏~220伏交流电源供电，PLC内部有直流24伏电源，对外提供输入设备的服务电源。

将按钮和行程开关并联后接到直流24伏电源正极端子上，再由负极端子引出后接到PLC输入侧的公共端COM上。

同样的，PLC的输出端上的指示灯引出后并联在一起接到交流220伏电源上，再由电源线引出经熔断器FU2和组合开关连到PLC输出侧的公共端COM上。

PLC的输出侧有多组公共端，由于负载具有相同的电压，所以各组的公共端连在一起。

5.4电路安装设计

元器件的选择

表5-5元器件清单

元件名称

符号

型号

数量

可编程控制器

PLC

S7-200CPU224

1

空气开关

QS

DZ108-20

1

交流接触器

KM

LC1-D06

4

容断器

FU

RLI-15

5

热继电器

FR

JRS1D-25

1

按钮

SB

22LAY16（Y）

7

行程开关

SQ

LX19-222

7

指示灯

L

A-40

6

电动机

M

WDJ24

2

布置图如图5-6所示

图5-6电气元件布置图

布线图如图5-7所示

图5-7电气布线图

6系统软件的设计

6.1总体程序的设计

图6-1连续部分设计思路

图6-2点动部分设计思路

根据控制要求、流程图和I/O地址分配表，程序设计如下：

（1）设置紧急停车及复位控制。

在任何情况下，一旦与急停输入点I1.0相连的开关闭合，急停状态标志位M1.0被置位，将切断楼层指令输入、上、下行驱动、快、慢速驱动输出，使提升机无条件停止。

。

（2）主要是考虑在提升机运行过程中，若发生停电或因某种原因采用紧急停车，使轿厢处在非正常平层位置，此时输入楼层指令，上、下行定向系统将无法识别是上行还是下行指令，有可能发生错误动作或使电源短路。

点动运行指示灯点亮，此时，一楼、三楼指令输入保持切断，二楼输入、快速运行孔子也被切断。

此时，三楼指令按钮自动转换为上行点动指令按钮，一楼指令自动转换为下行点动指令按钮。

操纵轿厢运行到正常平层位置后，M1.1置位条件被破坏，在按动点动/连续复位按钮，系统恢复连续运行模式。

（3）楼层指令输入控制，其动作条件必须满足：

无急停命令输入；轿厢未停在本层；其它层站指令输入也未工作。

该段程序为定向系统和快速运行控制提供动作条件，同时点亮选择的楼层指示灯。

自保持有M标志位实现。

该程序的动作由平层信号M0.0或M0.1、或M0.2破坏动作条件而停止。

（4）自动定向控制，此段程序的作用是使提升机具有自动定向功能。

起定向条件是提升机轿厢必须停于正常平层位置，即M0.0或M0.1、或M0.2总有一个是被置位的。

动作的条件是无急停命令输入，未处于连锁控制状态。

（5）平层控制，当提升机运行到预定楼层时，平层开关动作，M0.0或M0.1、或M0.2被置位，将导至楼层指令输入、上、下行定向控制的动作条件被破坏而使轿厢准确停于预定楼层位置。

（6）变速控制。

与输入点I1.0之I1.4相连的任一点变速开关输入时，就有相应的变速置位标志被置位，快速控制输出被禁止，同时使慢速控制产生输出。

（7）快速运行控制。

动作的条件是：

无急停命令输入；慢速运行标志未被置位；当上行或下行标志被置位时，快速运行输出产生。

（8）慢速运行控制。

起产生输出的条件是：

无急停命令输入；快速运行标志未被置位；上行或下行标志已被置位。

这样，当相应的楼层变速控制被置位时，使快速运行输出被禁止，慢速运行输出产生。

7系统调试

7.1调试前的准备工作

PLC程序的调试方法有两种，一种是先将硬件电路搭建好，然后将编写好的程序输入到PLC中，并切换到“运行”模式下，通电后按动电路板上的按钮和开关，观察各指示灯的亮灭状态和接触器的通断状态，以此判断程序的好坏。

另一种是将PLC连接在微机上，并运行在CX-Programmer中的监视模式下进行调试。

前一种方法由于硬件电路中的故障会给程序的调试和诊断带来困难，所以一般不适合编写程序过程中的调试。

在此，我先采用第二种方法对程序进行调式和修改，整个程序基本确定以后，再用第一种方法进行系统调试。

由于两种方法的调试过程基本一致，因此，只介绍第二种调试方法。

7.2具体的调试过程

因无实际实物只能用仿真电路代替调试程序。

先选择连续运行，连续指示灯点亮

在从开始的一层，按二层的按钮，上行驱动动作，慢速驱动动作，二层指示灯点亮。

在从二层，按三层的按钮，上行驱动动作，慢速驱动动作，三层指示灯点亮。

在从三层，按二层的按钮，下行驱动动作，慢速驱动动作，二层指示灯点亮。

在从二层，按一层的按钮，下行驱动动作，慢速驱动动作，一层指示灯点亮。

在从一层，按三层的按钮，上行驱动动作，快速驱动动作，三层指示灯点亮。

在从三层，按一层的按钮，下行驱动动作，快速驱动动作，一层指示灯点亮。

在选择点动运行，点动指示灯点亮

在按一层按钮，下行驱动动作，当碰到相应的平层信号，该层指示灯点亮。

在按三层按钮，上行驱动动作，当碰到相应的平层信号，该层指示灯点亮。

在选择急停按钮，异位指示灯点亮，点动指示灯点亮

当碰到平层信号异位指示灯熄灭，如果没有同点动的方式使其停在正常平层。

结论与谢辞

通过这段时间的毕业设计使我学到了很多东西，那是课本上没有的。

对我的技术有很大的提高，也增加了很多的经验，增强了技能。

在这段学习的时间里，得到了老师的耐心指导，使我在其中偷学到了很多的知识和经验。

在毕业设计时，编程不是很难，但是老师让我学着拓展思维，使用多种方法编一个程序，我最喜欢的就是经验法，随心所欲的编，想到什么就用什么，在调试中完善。

但是老师说当编大型程序的时候是很不现实的，还是用顺序法编的好，思路清晰，不容易出错。

我的毕业论文也是经过老师允许才选题的，因为选题还是不能太简单的。

在写这论文之前还是很迷茫，因为连要求也没有的，就只有自己写要求，编程序，在调试。

在调试中也出现了很多的问题，多是程序的问题，应方法的不正确，使我走了很多的弯路。

终于相信在现阶段的我还是不适合用经验发的，还是使用顺序法的好。

还要感谢同组的各位同学，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢。

参考文献

[1]王成福.可编程序控制器及其应用[M].北京:

机械工业出版社,2006.

[2]严盈富.西门子S7-200PLC入门[M]．北京:

人民邮电出版社,2007.

[3]张万忠.可编程控制入门与应用实例[M]．北京:

中国电力出版社,2005.

[4]李国厚.PLC原理与应用设计[M].北京:

化学工业出版社,2005.

[5]刘洪涛.PLC应用开发从基础到实践[M].北京:

电子工业出版社,2007.

[6]徐国林.PLC控制技术[M].北京:

机械工业出版社,2007.

[7]李树雄.PLC原理与应用[M].北京:

北京航空航天大学出版社,2006.

[8]严盈富监控组态软件与PLC入门[M].北京:

人民邮电出版社,2006.

[9]宫淑贞等编著．可编程控制器原理及应用．北京：

人民邮电出版社，2002

[10]李建兴主编．可编程序控制器及其应用．北京：

机械工业出版社，1999

附件

程序：