基于PLC的四层电梯控制系统的设计.docx
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基于PLC的四层电梯控制系统的设计
毕业设计(论文)
题目:
基于PLC的四层电梯控制系统的设计
系别:
信息与控制学院
专业:
自动化
学生姓名:
指导教师:
2011年6月15日
摘要
本论文介绍了用欧姆龙PLC来控制四层电梯的运行系统。
针对传统电梯所存在的一些不合理问题,提出用PLC对电梯控制系统进行改造的方案,,成功的改善了传统电梯元件多、线路复杂、成本高、可靠性低的状况。
本设计采用欧姆龙CPM1A型号PLC实现了电梯的启动、运行、停止等功能。
假如电梯轿厢开始在一楼,当有轿厢外的乘客有呼叫请求时,电梯轿厢会满足该楼层乘客的呼叫请求,到达后,电梯轿厢自动停止并开门和关门(定时为2秒)。
轿厢在向上(下)运行时,只能满足同向的呼叫请求,反向呼叫请求不能响应。
假如在电梯运行的时候,反方运行前方没有其他乘客的呼叫请求时,那么轿厢此时会满足该呼叫请求。
本设计对轿厢的模拟运行采用了世纪星组态软件来实现。
最后经过仿真调试证明本系统在控制方面和运行方面都可以实现较好的效果。
Abstract
ThispaperdescribesusingOmronPLCtocontroloffour-storyelevatorsystem.Foratraditionallifttheunreasonableproblems,proposedprogrammeforthereconstructionoftheelevatorcontrolsystemwithPLCandintelligentbutalsotakingintoaccountthemanagementandoperationsimple,successfullyimprovedtraditionalelevatormoreoriginal,complex,highcostandlowreliabilityofthecircuitstatus.
ThisdesignusingOmronPLCCPM1Amodeltorealizetheliftsstart,run,stop,andotherfunctions.Iftheelevatorcarstartonthefirstfloor,whentherearepassengersoutofthecarwhenacallrequest,elevatorcallrequestwillmeetpassengersonthefloor,arrive,elevatorcarstopandopenandcloseautomatically(scheduledfor2seconds).Cabinintheup(bottom)atruntime,onlywiththerequesttocallreversecallcannotrespondtotherequest.Ifintheelevatorwhentheoppositiondidnotruninfrontofotherpassengerswhenacallrequest,thenthecabinappearstosatisfythecallrequest.
Thedesignonthesimulationrunadoptthecenturystarconfigurationsoftwaretoachieve.Simulationdebuggingfinallyprovedintermsofbothcontrolandoperationofthesystemcanachievebetterresults.
Keywords:
PLC;elevator;configurationsoftware
绪论
(1)本课题的目的及意义
电梯的发展由来已久,现在很多高层建筑物里面都会安装电梯来方便乘客。
但是电梯的安全性和造价方面却都很昂贵,而且在控制技术方面也有很多的不足之处。
传统的大多数电梯元件多、线路也很复杂,给操作人员和维修人员也带来了诸多不便。
有的电梯没有报警和手动停止等功能,所以导致在控制方面上有很多不足之处,没有考虑到乘客的安全。
所以针对传统电梯所存在的一些不合理问题,提出用PLC对电梯系统进行改造的方案。
改进方法主要以欧姆龙PLC为核心,利用PLC强大的控制功能,实现了利用可编程逻辑控制器控制电梯的启动、运行、停止等功能。
而且梯形图程序在模拟调试时可以很直观的展现出四层电梯轿厢的启动、运行、停止、报警等过程。
本设计还有一定的规律性,方便用于到其它楼层的控制。
本设计调试结果表明,该系统在控制安全可靠性方面、适用性方面、精确性方面和可靠性方面,达到了设计的要求,表明该设计方案是可行的。
该设计不仅可以通过控制电梯的升降还可以满足乘客遇到问题时可以报警和自动停止电梯的运行等。
同时保证了乘客的安全,也节约了资源,控制技术上也有了提高,给操作人员和维修人员也带来了很多方便。
(2)电梯控制技术的国内外发展现状
电梯控制技术对乘客的安全非常重要,只有各个环节都能安全运行。
乘客按下按钮后,对电梯轿厢下达了命令,该命令经处理后,会使乘客到达想要到达的地方,在运行过程中,电梯会显示楼层号和安全信号等。
早期的国产电梯控制系统中,电梯信号的逻辑控制一般是由继电器电路来实现的,继电器控制系统故障率高,降低了电梯的运行可靠性与安全性,因此目前已经被逐步淘汰。
目前电梯的控制技术主要采用了两种方式,一种是采用微机作为控制单元,电梯控制信号的采集、运行状态和功能的设定都是由其来完成的,实现电梯的自动调度和集选运行功能;第二种控制方式是用可编程逻辑控制器(PLC)来取代微机信号集选控制。
目前,国内大多数厂家都选择第二种控制方式,其原因在于不仅生产规模较小而且自己设计和制造危机控制装置的成本也非常较高;由于可编程逻辑控制器(PLC)不仅具有程序设计简单灵活、控制起来稳定可靠、生产规模较小、成本低,而且抗干扰能力强以及强大的网络通讯功能等特点,因此,在国内,对于一个中小型的电梯控制系统来说,大多都是采用PLC控制,用可编程逻辑控制器(PLC)来取代微机实现信号集选控制,所以PLC控制电梯系统技术在国内电梯行业中得到了较广泛的运用。
国内最开始的电梯控制技术是采用继电器控制方式,这种硬布线的逻辑控制方式的特点是原理简单、直观而且继电器控制系统不仅故障率高、通用性差,而且降低了电梯的运行可靠性与安全性,这种接线复杂、故障率高而且设备庞大的逻辑控制系统已经逐步被淘汰[1]。
随着科技的发展,现在国内主要采用可编程逻辑控制器(PLC)技术来控制电梯的运行。
该控制方式替代了微机信号集选控制方式和继电器控制方式。
采用可编程逻辑控制器(PLC)方式控制无需较大的生产规模,而且该程序设计具有编程简单、控制方便灵活、运行可靠稳定、成本低、抗干扰能力强以及强大的网络通讯功能等特点。
目前,国内大多数厂家都选用可编程逻辑控制器(PLC)来取代继电器控制和微机信号集选控制,因此可编程逻辑控制器(PLC)控制在国内电梯行业发展中得到了非常广泛的运用。
国外最早也采用继电器控制方式来控制电梯的运行,随着科技的发展和进步,逐渐淘汰了微机控制方式,现在也采用了可编程逻辑控制器(PLC)来控制电梯的运行。
电梯控制技术是核心部分,是一个非常重要的逻辑控制系统,系统要在首要保证乘客安全的基础上,在一定时间内进行检测和处理信号。
因此现在国内外一般都采用了可编程逻辑控制器(PLC)来控制电梯[2]。
(3)本论文的主要内容
本次设计的重点是用欧姆龙CPM1A系列型号的PLC来控制电梯的启动、运行、停止等功能。
本文第一章主要介绍有关PLC的简介、未来展望、组成特点、四层电梯的工艺简介、四层电梯过程分析、控制系统的控制要求以及硬件连接和器件选用等。
第二章主要介绍PLC软件的控制设计,包括系统流程图、I/O口分配以及系统程序的具体分析等。
第三章主要介绍组态设计方面包括组态的介绍和特点以及组态图的说明等。
1四层电梯控制系统设计
1.1.1PLC的基本概念
PLC(ProgrammableLogicController)中文名称为可编程逻辑控制器,是专为工业环境应用而设计的一种数字运算操作的电子系统[3]。
PLC内部的存储器可以处理来自输入电路的的信息,然后转换为所要求的输出信息,再通过输出电路的物理过程来完成对负载的控制而面向用户。
1.1.2PLC未来展望
目前,PLC应用到很多领域,在各个领域上都有着很重要的作用,给人类带了很多好处。
未来的PLC发展前景和空间非常的大,各国之间的相互的竞争会使PLC的发展速度更加的快,从而会出现更加完美和完善的产品而面向用户和消费者。
未来计算技术上的很多新成果都会运用到PLC上,使其功能更加完善,给用户带来方便,能达到用户的理想要求。
各国之间的编程语言会随着国家竞争的加剧而打破,最终会出现国际上通用的编程语言[4]。
可编程逻辑控制器(PLC)会随着科技发展的需求,而运用到计算机控制系统中。
伴随着计算机和可编程逻辑控制器的网络发展,可编程逻辑控制器将会成为未来不可缺少的重要组成部分,将会在很多领域发挥着越来越大的作用,例如在工业、纺织业、建筑等以及其他的众多领域都会起到很大的作用。
因此中国电梯的发展应该在保证乘客安全的前提下向节能型、智能化等方向发展。
1.1.3PLC的特点
PLC是一种新科技出现的编程软件。
具有A、应用简便:
(1)应用灵活而且方便用户安装
(2)编程简化易懂,用户不需要对计算机有太多深入的了解和研究(3)用户可以安全地操作而且维修容易。
B、可靠性高C、抗干扰能力和环境适应性能力都非常强D、功能完善E、成熟的工控网络体系,便于通信和远程实时监控。
PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来的,所以在数字处理、顺序控制等方面上有一定的优势[5]。
与继电器相比性价非常强,主要体现在易于操作人员在现场更改程序而且使用、维护、维修起来也非常方便。
1.1.4PLC的组成
CPU、存储器、
(1)CPU单元
PLC的核心是CPU,主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。
其内存主要用来存储程序和数据,是PLC不可缺少的组成单元之一。
CPU的控制器控制CPU工作,由其读取指令、解释指令以及执行指令。
(2)存储器
可读/写操作的随机存储器RAM和只读存储器是PLC的两大存储器。
PLC存储器的主要功能是用于存放系统程序、用户程序以及工作数据。
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数之一,其决定着PLC的工作速度,I/O数量及软件容量等,因此限制着控制规模。
PLC中的CPU和存储器相互配合,来共同完成控制功能。
采用非常快速的巡回扫描周期,一般周期为为0.1s-0.2s,更快的则选用50ms或者更小的扫描周期。
它是一个数字采样控制系统。
(3)输入/输出(I/O)单元
I/O单元是PLC和外部设备之间相互联系的窗口。
PLC和电气回路之间的接口,是通过输入和输出口来完成的。
I/O模块不仅集成了PLC的I/O电路,而且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。
输入模块把电信号转换成数字信号传送给PLC控制系统,输出模块则正好相反。
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。
开关量:
按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC;按隔离方式分,有继电器
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