毕业设计PLC自动控制系统控制电梯设计.doc
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1、PLCPLC 自动控制系统控制电梯设计自动控制系统控制电梯设计 目目 录录 摘 要 .I 第一章 前 言 .1 第二章 输电线路运行与维护 .2 21 可编程序控制器(PLC)简介 .2 2.2 PLC 的特点 .2 2.3. PLC 的应用领域 .3 2.4 PLC 的国内外状况 .4 2.5 PLC 未来展望 .5 第三章 PLC 与其他控制系统的比较.6 3.1 PLC 与继电器控制系统的比较 .6 3.2 PLC 与微机的比较 .6 第四章 电梯 PLC 控制系统 .8 4.1 电气控制系统 .8 4.2 PLC 系统部分.8 第五章 电梯 PLC 控制系统设计 .10 5.1 楼层状
2、态指示设计.10 5.2 电梯下行指示设计.10 5.3 电梯上行指示设计.11 5.4 电梯到达时程序设计.11 第六章 组态软件模拟电梯 PLC 控制系统显示设计 .13 总 结 .14 参考文献 .15 摘摘 要要 本文介绍了利用西门子S7-200可编程控制器编写的一个四层电梯的控制系统,利用MCGS 组 态软件制作人机对话界面,检验电梯PLC控制系统的运行情况。实践证明,PLc可遍程控制器和 MCGS组态软件结合有利于PLC控制系统的设计、检测,具有良好的应用价值。 关键词:关键词:可编程控制器 电梯控制 组态模拟 AbstractAbstract This paper describ
3、es the use of Siemens S7-200 PLC prepared by a four-story elevator control system, using the configuration software MCGS interactive interface, inspection of the elevator control system PLC operation. Practice has proved that, PLc controllers can Cheng times and MCGS configuration software with PLC
4、control system is conducive to the design, testing, has a good value. Key words: PLC configuration simulated elevator control 第一章第一章 前前 言言 PLC(可编程控制器)作为一种工业控制微型计算机,它以其编程方便、操作简单尤其是它 的高可靠性等优点,在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路,微型机技 术和通讯技术的发展成果,逐步形成了具有多种优点和微型,中型,大型,超大型等各种规格 的系列产品,应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。 电
5、梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻 辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点,正逐渐被淘汰。目前电梯设计使用 可编程控制器(PLC),要求功能变化灵活,编程简单,故障少,噪音低。维修保养方便,节能省 工,抗干扰能力强,控制箱占地面积少。当乘员进入电梯,按下楼层按钮,电梯门自动关闭 后控制系统进行下列运作:根据轿厢所处位置及乘员所处层数判定轿厢运行方向,保证轿 厢平层时减速。将轿厢停在选定的楼层上;同时,根据楼层的呼叫,顺路停车,自动开关门。 另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。 MCGS(Monitor and Control
6、 Generated System,通用监控系统)是一套用于快速构造和生 成计算机监控系统的组态软件,能够在Windows平台上运行。通过对现场数据的采集处理。以动 画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式。向用户提供解决 实际工程问题的方案。充分利用windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。比以 往使用专用机开发的工业控制系统更具通用性在自动化领域有着更广泛的应用。本文利用 MCGS组态软件检验电梯PLC控制系统的运行情况。 第二章第二章 输电线路运行与维护输电线路运行与维护 21 可编程序控制器(PLC)简介 1、PLC 即可编程控制器(Progr
7、ammable logic Controller,是指以计算机技术为基础的新 型工业控制装置。在 1987 年国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义: “PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制 程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的 指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关 的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。” 2.2
8、PLC 的特点 2.2.12.2.1 可靠性高,抗干扰能力强可靠性高,抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的 生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均无故障工作时间则 更长。从 PLC 的机外电路来说,使用 PLC 构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比, 电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC 带有硬件故 障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应
9、用软件中,应用者还可以编入外围器 件的故障自诊断程序,使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个 系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 2.2.22.2.2 配套齐全,功能完善,适用性强配套齐全,功能完善,适用性强 PLC 发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业 控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字 控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量涌现,使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种 工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用 PLC 组成各
10、种控制系统变 得非常容易。 2.2.32.2.3 易学易用,深受工程技术人员欢迎易学易用,深受工程技术人员欢迎 PLC 作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为 工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用 PLC 的 少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算 机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 2.2.42.2.4 系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的
11、接线,使控制系统设计及建造的 周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程 成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 2.2.52.2.5 体积小,重量轻,能耗低体积小,重量轻,能耗低 以超小型 PLC 为例,新近出产的品种底部尺寸小于 100mm,重量小于 150g,功耗仅数瓦。由 于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。 2.3. PLC 的应用领域 目前,PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、 交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。 2.3.12.3.1 开
12、关量的逻辑控制开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制, 既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、 组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2.3.22.3.2 模拟量控制模拟量控制 在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟 量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块,使可编程控制器用于模拟量 控制。 2.
13、3.32.3.3 运动控制运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺 服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要 PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能,广 泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 2.3.42.3.4 过程控制过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC 能编制 各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。 大中型 PLC 都有 PID 模块,目
14、前许多小型 PLC 也具有此功能模块。PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 2.3.52.3.5 数据处理数据处理 现代 PLC 具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、 查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的 参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印 制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统, 如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 2.3.62.3.6
15、通信及联网通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自 动化网络发展得很快,各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新 近生产的 PLC 都具有通信接口,通信非常方便。 2.4 PLC 的国内外状况 世界上公认的第一台 PLC 是 1969 年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当时的元器件条 件及计算机发展水平,早期的 PLC 主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的 逻辑控制及定时、计数功能。20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制 器,使 PLC 增加了
16、运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。 为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类 似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时 的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。 20 世纪 70 年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程 控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、 模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20 世纪 80 年代初,可编 程控制器在先进工业国家中已获得广
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