毕业设计(论文)基于PLC控制的层电梯控制系统设计.doc
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1、武夷学院成人高等教育武夷学院成人高等教育 毕业论文(设计)毕业论文(设计) 题 目基于 PLC 控制的层电梯控制系统 姓 名 学 号 系(教学点) 电子工程系 年级、专业 07 机电一体化 层次、形式 高起专、脱产 指导教师、职称: 目录 摘要 .1 绪论.2 第一章 电梯的发展与分类.3 1.1 概述.3 1.2 电梯的分类.3 1.3 电梯的组成部件.6 第二章 可编程序控制器的结构与工作原理.6 2.1 PLC 的体系结构.6 2.2 可编程序控制器的基本结构 .6 2.3 可编程序控制器的工作原理 .7 2.4 PLC 控制程序设计 .8 2.4.1 PLC 控制系统的设计基本原则.8
2、 2.4.2 PLC 编程步骤.8 第三章 设计内容.9 3.1 PLC.9 3.2 电梯模型 PLC 控制系统设计 .9 3.3 I/O 地址分配.10 3.4 I/O 接线图.11 3.5 电梯的控制系统设计 .12 3.5.1 电梯控制系统实现的功能 .12 3.5.2 电梯操作方式 .12 3.5.3 控制系统流程图 .13 3.6 控制系统梯形图.14 总结.18 致谢.19 参考文献.20 基于基于 PLCPLC 控制的层电梯控制系统控制的层电梯控制系统 摘摘 要要 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
3、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:关键词:PLC 电梯控制系统 应用 绪论 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着广泛的应用。电梯作 为高层建筑中垂直运行的交通
4、工具已与人们的日常生活密不可分。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
5、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。 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。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。特别是随着计算机网络技术、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。 第一章第一章 电梯的发展与分类电梯的发展与分类 1.11.1 概述概述 1.1.电梯产品的
6、录属关系和在人民物质生活中的作用电梯产品的录属关系和在人民物质生活中的作用: 在我国,电梯、手扶梯、自动人行道等属于起重运输设备。电梯是在垂直方向上运行的运输设备,手扶 梯是在斜面上运行的运输设备。但是电梯和手扶梯都是把人或货物从一个水平面提升到另一个水平面的起重 运输设备。 随着人口的增加、科学技术日新月异地发展、人们物质生活水平的逐步提高,建筑业得以迅速发展,大 批的高楼大厦拔地而起,十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼鳞次栉比。完全可以预想到,随着 社会的发展,电梯产品在人们物质文化生活中的地位将会和汽车一样,成为重要的运输设备之一。 2.电梯产品发展简史: 据国外有关资料介绍,公
7、元前2800年在古代埃及,为了建筑当时的金字塔,曾使用过由人力驱动的升降 机械。公元1765年瓦特发明了蒸汽机后,1858年美国研制出以蒸汽机为动力,并通过带传动和蜗轮减速装置 驱动的电梯。1878年英国的阿姆斯特郎发明了水压梯。并随着水压梯的发展,淘汰了蒸汽梯。后来又采用液 压泵和控制阀以及直接拄塞式和侧拄塞式结构的液压梯,这种液压梯至今仍为人们所采用。但是电梯得以兴 盛发展的根本原因在于采用了电力作为动力来源。 我国电梯的使用历史悠久。80年代中期以来,随着我国对外开放,对内告活经济的政策深入贯彻执行, 随着技术引进工作的进一步开展,在国内建立一批合资和独资电缆生产厂,使我国的电梯工业又取
8、得巨大的 发展,我国又新颁布一批具有80年代国际水平的电梯制造标准,随着采用新标准生产的电梯批量推向市场, 技术性能和质量明显提高的电梯又进一步促进建筑业和电梯业的发展,电梯工业蓬勃发展的局面已经形成。 1.21.2 电梯的分类电梯的分类 电梯的分类比较复杂,一般常从不同的角度进行分类。 1.1.按用途分类按用途分类: 1)乘客电梯:为运送乘客而设计的电梯。主要用于宾馆、饭店、办公楼、大型商店等客流量大的场合。 这类电梯为了提高运送效率,其运行速度比较快,自动化程度比较高,轿厢的尺寸和结构形式多为宽度大于 深度,使乘客能畅通地进出。而且安全设施齐全,装潢美观。 2)载货电梯:为运送货物而设计的
9、并通常有人伴随的电梯。主要用于两层楼以上的车间和各类仓库等 场合。这类电梯的装潢不太讲究,自动化程度和运行速度一般比较低,而载重量和轿厢尺寸的变化范围比较 大。 3)病床电梯:为运送病床而设计的电梯。 4)杂货电梯(服务电梯):供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等,并不允许人员进入的 电梯。这种电梯的安全设施不齐全,不准运送乘客。为了不使人员进入轿厢,进入轿厢内部的门洞及轿厢的 面积都设得非常小,而且轿厢的净高度一般不大于1.2m。 5)住宅电梯:供住宅楼使用的电梯。 6)客货电梯:主要用做运送乘客,但也运送货物的电梯,它与乘客电梯的区别在于轿厢内部的装饰结 构不同。 7)特殊电梯:除
10、上述常用的几种电梯外,还有为特殊环境、特殊条件、特殊要求而设计的电梯。如船 舶电梯、观光电梯、防腐电梯、车辆电梯等。 2.按速度分类: 1)低速度:速度V1. 0m/s的电梯。 2)快速度:速度1.0m/sV2.0m/s的电梯。 3)高速度:速度V2.0m/s的电梯。 3.按有、无蜗轮减速器分类: 1)有蜗轮减速器的电梯:用于梯速为3.0m/s以下的电梯。 2)无蜗轮减速器的电梯:用于梯速为3.0m/s以上的电梯。 4.按驱动方式分类: 1)钢丝绳式:曳引电动机通过蜗杆、蜗轮、曳引绳轮、驱动曳引钢丝绳两端的轿厢和对重装置做上下 运行的电梯。 2)液压式:电动机通过液压系统驱动轿厢上、下运行的电
11、梯。 1.31.3 电梯的组成部件电梯的组成部件 电梯是一种复杂的机电产品,一般由机房、轿厢、厅门及井道和井底设备等4个基本部分组成。 1.机房机房 机房位于电梯井道的最上方或最下方,用于装设曳引机、控制柜、限速器、选层器、地震检测仪、配线 板、总电源开关及通风设备等。 当机房设在井道底部时,称为下置式曳引方式。由于此种方式结构较复杂,钢丝绳弯折的次数较多,缩 短了钢丝绳的使用期限,增加了井道承重,且保养困难,所以一般不采用,只有机房不可能设在井道顶部时 才采用。相反,机房上置式曳引方式因设备简单,钢丝绳弯折次数少,成本低,维护简单等特点,最为普遍 采用。如果机房即不可能设在井道底部,也不了能
12、设在顶部时,可考虑选用液压式电梯,即机房侧置式。 2.轿厢与对重轿厢与对重 (1)轿厢 轿厢是是用来安全运送乘客及物品到目的层的箱体装置,它的运行轨迹是在曳引钢丝绳的牵 引下沿导轨上下运行。 (2)对重 对重又称平衡重,起到平衡轿厢的作用(但这种平衡是相对的和变化的) 。对重与轿厢通过曳 引绳的连接,利用曳引绳与曳引轮槽之间的摩擦力驱动轿厢的上升和下降。 3.厅门(层门)厅门(层门) 厅门是为确保在候梯厅的乘客安全而设置的开闭装置,只有在轿厢停层和平层时才被打开。 第二章第二章 可编程序控制器的结构与工作原理可编程序控制器的结构与工作原理 2 2. .1 1PLCPLC 的体系结构的体系结构
13、PLC 实质上是一种被专用于工业控制的计算机,其硬件结构和微机是基本一致的。如下图所示: 编程器 中央处理单元 (CPU) 输入电路 输出 电路 系统程序存储区用户程序存储区 电 源 PLC 硬件的基本结构 2.2可编程序控制器的基本结构可编程序控制器的基本结构 可编程序控制器简称为 PLC(Programmable Logic Controller)主要由 CPU 模块、输入模块、输出模 块和编程器组成。 (如下图所示) 可编程序控制器实际上是一种工业控制计算机,它的硬件结构与一般微机控制系统相似,甚至与之无异。可 编程序控制器主要 由 CPU(中央处理 单元) 、存储器 (RAM 和 EP
14、ROM) 、 输入/输出模块(简 称 I/O 模块) 、编程 器和电源五大部分 组成。 (1) CPUCPU 模块模块 CPU 模块又叫 中央处理单元或控 制器,它主要由微机处理器(CPU)和存储器组成。CPU 的作用类似于人类的大脑和心脏。它采用扫描方式 工作,每一次扫描要完成以下工作: 1)输入处理:将现场的开关量输入信号和数据分别读入输入映像寄存器和数据寄存器。 2)程序执行:逐条读入和解释用户程序,产生相应的控制信号去控制有关的电路,完成数据的存取、 传送和处理工作,并根据运算结果更新各有关寄存器的内容。 3)输出处理:将输出映像寄存器的内容送给输出模块,去控制外部负载。 (2) I/
15、OI/O 模块模块 I/O 模块是系统的眼、耳、手、脚,是联系外部现场和 CPU 模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入 信号。输入信号有两类:一类是从按钮、选择开关、数字开关、限位开关、接收开关、关电开关、压力继电 器等来的开关量输入信号;另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟量 输入信号。 可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器,可编程序控 制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。 (3) 编程器编程器 编程器除了用来输入和编辑程序外,还可以用来监视可编程序控制器运行时梯形图中各种编程元件的工 作状态
16、。 编程器可以永久地连续在可编程序控制器上,将它取下来后可编程序控制器也可以运行。一般只在程序 输入、调试阶段和检修时使用,一台编程器可供多台可编程序控制器公用。 2.32.3 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理 可编程序控制器有两种基本的工作状态,即运行(RUN)状态与停止(STOP)状态。在运行状态,可 编程控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器的输出及时地响应随 时可能变化的输入信号,用户程序不是只执行一次,而是反复不断地重复执行,直至可编程序控制器停机或 切换到 STOP 工作状态。 除了执行用户程序之外,在每次循环过程中,可编程序控制器
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