电梯PLC控制系统设计 PPT 毕业答辩

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1、毕业设计答辩l设计题目： 民用电梯的PLC控制系统设计 指导老师：学生：l摘要：在现代社会和经济活动中，计算机技术、 自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展 ，高层建筑不断增多，电梯在人们的生活中占有 着越来越重要的地位。本文结合PLC 的性能，在 介绍电梯基本结构的基础上，深入分析了电梯的 工作原理，重点分析了电梯的硬件设计和软件设 计。论述PLC 在电梯控制系统中的运用，研究并 提出了基于西门子PLC (S7-200)的7层电梯控制 系统设计的实现方案，通过合理的选择和设计， 实现电梯指层、选层、选向、手动和自动关门等 基本功能。l关键字：电梯、PLC、控制论文框架2009-5-302

2、009-5-301. 1.概述概述 2 2系统总体方案设计系统总体方案设计 3.PLCPLC的选型及输入、输出的分配的选型及输入、输出的分配 4. 4.电梯的信号指示及超载报警电梯的信号指示及超载报警 5. 5.单片机与西门子单片机与西门子PLC_S7-200PLC_S7-200的串行通信的串行通信 6. 6.系统软部分的设计系统软部分的设计 7. 7.安全设置安全设置 8. 8.程序的调试程序的调试 9.小结 10.参考文献 11.致谢 l目前电梯控制主要有三种方式：继电器控制、可 编程控制器控制、微机控制（单片机控制）。l最早期的电梯是由继电接触器直接控制的。但电 梯控制系统是一个非常复杂

3、的控制系统，继电接 触器控制接触点繁多，线路复杂，维修和检修非 常不方便。人们又着手单片机电梯控制系统的研 究设计。单片机控制有很多优点：控制方便，容 易修正，价格便宜。但由于其对环境的要求比较 高，在程序不十分完美的情况下容易出现死机现 象，对设计人员有很高的要求。电梯控制要求操 作方便，稳定性强，安全性可靠。所以现代电梯 多用PLC(工控机)控制。PLC控制有很多优点，它 可以像单片机一样在需要的时候改变程序。当需 要改变或优化控制方案时不需要改变硬件。并且 PLC的环境适应能力强，一般不用考虑环境带来的 诸多因素。近年来PLC在电梯控制中得到了极大的 应用。PLC简介l可编程控制器(Pr

4、ogrammable Controller)是计 算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计 制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑 控制器(Programmable Logic Controller)，简 称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制 。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大 超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置 称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免 与个人计算机(Personal Computer)的简称混 淆，所以将可编程控制器简称PLC。比较项 目继电 器控制PLC控制控制功能的实现通过对继电 器进行硬接线完 成相应的控制功能对进 行编程实现 所需控 制要求对生产

5、工艺变 化的适 应性需进行重新设计 与接线.适 应性差只需对程序进行修改.适 应性强可靠性元器件多、触点多，容易出 现故障采用大规模集成电路.绝 大部分是软继电 器，可 靠性高柔韧性与灵活性差具有种类齐 全的扩展单 元，扩展灵活控制的实时 性机械动作时间 常数大，实时 性差微处理器控制，实时 性 非常好占用空间与安装控制柜体积大、笨重，安较 施工工作量大体积小，重量轻，安装 工作量小使用寿命易损.寿命短寿命长复杂控创能力极差很强价格较低较高维护复杂、工作量大工作量小PLCPLC与继电器控制功能与特点比较与继电器控制功能与特点比较PLC与计算机控制系统功能与特点比较 比较项目通用计算机PLC工作

6、方式中断方式扫描方式编程语言汇编语 言、高级语言助记符语句表、梯形图等工作环境要求较高可在较差的环境下工作对使用者的要求需要进行专业的培训才能够掌握语言易学，稍加培训即可可靠性商业级要求工业级，且有多种特殊设计，包括监 视计时 器功能(WatchDog Titner- WDT)系统软件功能强大，但占用存储空间过大功能专用，占存储空间小适用领域办公、管理，科学计算、家庭工业控制现代电梯的控制要求 l1)电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。l(2)利用指示灯显示电梯厢外的呼唤信号、电梯厢内的指令信号和 电梯的到达信号。l(3)能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。l(4)

7、电梯的上行下行有一台电机牵引。电机正传，电梯上升；电梯 反转，电梯下降。l(5)电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开 ；电机反转，轿厢门关闭。l(6)每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮。l(7)电梯启动、运行、到站实现速度的调节。 电梯PLC信号控制系统框图交流双速电梯的主电路图 电梯门拖动电机 M 3L1L2L3FUKM1KM2FRl西门子(SIMATIC)公司S7-200系列属于小 型可编程控制器，是西门子公司20世纪90 年代推出的整体式小型可编程控制器，器 结构紧凑、系列完整、功能完善，具有很 高的性价比，可用于替代继电器的简单控 制场合，也可用于复杂的自

8、动控制系统。 由于有很强的通信功能，在大型网络控制 系统中也能充分发挥作用。PLC机型型号的确定扩展数字量I/O端口 lS7-200CPU226型号的PLC本机自带的数字量I/O数 为24入/16出。但是本电梯控制系统所需的数字量输 入/输出端口数都约为40个，所以，本机自带的数字 量输入/输出端口数目是不能满足本系统的控制要求的 ，所以要扩展数字量I/O端口。西门子EM223扩展模 块为专门的S7-200PLC的数字量输入/输出端口扩展 模块，选用一块EM223 24 VDC 16输入/16输出 (6ES7 223-1BL20-0XA0)和一块EM223 24V DC 8输 入/8输出(6E

9、S7 223-1BH20-0XA0)数字量输入/输出 端口扩展模块，经过扩展后，共有48个输入点，40个 输出点。满足以上要求。 系 统 主 连 接 图 七段译码真值表显示数字输出笔状态楼层位置信号abcdefg101100001000211011011001311110011002401100111003510110111004610111111005711100001006七段码显示数码显示的层楼指示灯lPLC输出端直接与七段数码管连接，无需外部硬件译码器 ，由PLC软件进行七段译码，直接驱动数码管显示楼层数 。上表为七段译码真值表：当输出段状态为1时表示该段 亮，当输出段状态为0时表示该

10、段灭。表4.1中看到各字段 状态为0表示消隐，状态为1表示点亮，表中状态0有18个 ，而状态1有30个，因而若按真值表中点亮状态设计七段 译码显示梯形图会占用PLC太多的内部触点，程序较长而 按消隐状态设计可简化梯形图，故选择按消隐状态设计。 楼 层 7 段 数 码 管 显 示 超载报警 l设计任务l采用MCS51系类单片机构建系统。如果电梯超载，报警器发出语 音报警且超载值可设计成800kg. l报警说明l在无司机操纵或有司机操纵的电梯中，根据电梯安全规范的规定 ：必须设置电梯轿厢的超载保护装置，以防止电梯轿厢的严重超 载而引起的意外人身设备事故。l超载装置一般装置在电梯轿厢底，这一超载装置

11、可以是有级的开 关装置，也可以是连续变化的压磁装置或应变电阻片式的装置， 但不论何种结构型式的超载装置，只要电梯超载时均应发出超载 的闪烁灯光信号和断续的铃声；与此同时使正在关门的电梯停止 关门并开启，直到多余的乘客退出电梯轿厢，不再超载时,才会熄 灭灯光信号和铃声，并可重新关门起动运行。超载报警设计流程图 l设计思路：l采用荷重传感器将被测轿厢的质量转化为电压信号 ，经放大器改变电压信号倍数。通过比较器，将轿 厢重量对应输出的电压信号与标定值进行比较，若 输出的电压大于给定基准则产生一高电平信号，此 高电平信号进入单片机一引脚，触发产生一脉冲信 号，芯片通过喇叭发出预先烧录好的语音报警“此车

12、 超载”。即完成设计要求。超载报警硬件原理图 单片机与西门子PLC_S7-200的串行通信 l西门子S7-200系列PLC拥有RS-485串行口， 所以要使MCS51单片机与S7-PLC进行通讯， 可以采用几种通讯方式。其中之一就是可以通 过MCS-51的串行口与MAX485芯片相接，然 后与S7-200 PLC的RS-485口进行通讯. 编写程序时遵循的几个原则 P13l(1)电梯在走梯过程中绝对不能开门l(2)电梯只有在门区内才能开门l(3)电梯开门优先与关门l(4)轿厢内指令优先与电梯外呼指令l(5)超载不关门电梯上下行 l假设电梯停在N（N=1,2,3,4,5,6,7）楼,M楼有信号,

13、M N时，电梯上行；MN时，电梯下行。 l在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中，任何 反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如 果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时， 则电梯响应该外号。l电梯应具有最远反向外梯响应功能。例如：电梯在一 楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四 层向下外呼梯，则电梯先去四楼响应四层向下外呼梯 信号。电梯上下行流程图电梯响应流程图 开关门流程图结结 束束 语语本设计基本上达到了设计目的。利用本设计基本上达到了设计目的。利用PLCPLC实现了对电实现了对电梯的控制，通过合理的设备选型、参数设置和软件设计，梯的控制，通过合理的设备选型、参数设置和软件设计，提高了电梯运行的可靠性。提高了电梯运行的可靠性。通过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专通过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。感受到了设计的快乐。的综合能力。感受到了设计的快乐。致谢致谢感谢各位老师参加我的毕业感谢各位老师参加我的毕业 答辩，谢谢！答辩，谢谢！