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1、河南工业职业技术学院毕业设计论文题目：三层楼电梯自动控制专业名称机电一体化学生某某指导教师XXX毕业时间 2017 年7月目录第一章绪论33344第二章电梯 PLC控制方面的简介52.1可编程控制器的简介52.2 PLC的工作原理52.3 PLC的功能和优点52.3.1 PLC 的功能52.3.2 可编程控制器PLC的优点：62.4 PLC扩展模 块与系统扩 展7/O与扩展I/O与其寻址72.4.2 模拟量扩展模块EM231、EM2358第三章设计内容8991010103.4.2 梯形图13程序如下：13结论25致谢25参考文献 26第一章绪论1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人
2、伊莱沙 格雷夫 斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明-历史上第一部安全升降梯。从那 以后，升降梯在世界X围内得到了广泛应用。以奥的斯的名字而命名的电 梯公司也开始了她辉煌的旅程。150年以来，她已经开展成为世界、亚洲 和中国领先的电梯公司。生活在继续，科技在开展，电梯也在进步。电梯的材质由黑白到彩色， 样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新-手柄开关操纵，按钮 控制，信号控制，集选控制、人机对话等，多台电梯还出现了并联控制， 智能群控；双层轿箱电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势，变 速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间；不同外形的扇形、三角形、 半棱形、圆形观光电梯如此使身处其中
3、的乘客的视线不再封闭。一个半世 纪的风风雨雨，翻天覆地的是历史的变迁，永恒不变的是电梯提升现代人 生活质量的承诺。随着计算机技术和电力电子技术的开展，现代电梯已经成为典型的机 电一体化产品。电梯具有很高的安全要求，它以零部件的形式出厂，总装 配在工地现场进展，通过机械零部件之间的装配和机械装置与土建结构之 间的的衔接完成安装，最终形成电梯产品。精心的制造和安装还不能完全 保证无故障运行，其运行可靠性在很大程度上依靠维修保养。所以，电梯 的制造、安装和维保不宜分割。 大规模的经济建设尤其是蓬勃开展的 房地产业给电梯行业开拓了广阔的市场，2001年我国电梯产量达4.5万台, 创造了行业开展史上的一
4、个新的顶峰，被业内人士称为“第三次浪潮。 目前，中国经济建设需求的各类电梯、几乎全部可以在中国生产。由此可 见，一个兴旺的电梯市场已经形成。进入80年代以来，随着经济建设的持 续高速开展，我国电梯需求量越来越大。据统计，全世界平均1000人有1 台电梯。我国如果要达到这个水准，还需要新装80万台。到那时候，每年 仅报废更新就需要6万台。目前房屋建设势头仍然很好，电梯市场供需两 旺，前景一片光明。随着电梯的不断开展，教育业开始了电梯的模拟控制，这是一种高新 自动控制技术，要求研制出一种模拟电梯，以供学生探讨和学习PLC的自 动控制。模拟电梯的控制是由PLC来实现控制的，可以让学生们在编程的过程
5、中，学会PLC有关的的知识，掌握可编程控制器一些控制。小型模拟电梯的控制随着城市建设的不断开展，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑 中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。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 控制如此由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现 信号控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。PLC 可靠性高，程序设计方便灵活。PLC的应用包括PLC硬件和程序设计。本课题是以西门子S7 200 PLC三层电梯控制系统为例来解释说明
6、PLC的。第二章电梯 PLC控制方面的简介2.1可编程控制器的简介可编程控制器，英文称Programmable Controller, 简称PC。它采用可编 程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和 算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各 种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电器控制技术相结 合的产物，它克制了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性 低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又 照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不 需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了
7、一套以继电器梯形图为根底 的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也 都很方便。用户在购置到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的 接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。2.2 PLC 的工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环的方式进展工作的。即PLC运行 时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令 步序号或地址号作周期性循环扫描，如无跳转指令，如此从第一条指 令开始逐步顺序执行用户程序，直到程序完毕。然后重新返回第一条指令， 开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和 对输出状态的刷新等
8、工作。2.3 PLC的功能和优点2.3.1 PLC 的功能SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监 测与控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相 连成网络皆能实现复杂控制功能。CPU224集成14输入/10输出共24个数 字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35 路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速 计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485 通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。S7-200提供了多种功能
9、，使得在编程与控制时更加灵活方便。指令执行速度高。S7-200几乎包括了一般计算机所具有的种种根本 操作指令。例如：变量赋值，数据存储，计数，装载，传输，比拟，移位， 循环，求补与子程序的调用等。1触发中断的信号，可以用软件中断输入信号的上升沿或下降沿， 以便对过程事件做出快速的响应。2可设定为由时间控制的自动中断，所设定的时间X围为5MS 255MS步长为 1MS3可由计数器自动触发中断，且具有两种不同的触发方式：计数到 达预定值触发和改变计数方向的瞬间触发。2.3.2 可编程控制器PLC的优点：1可靠性高，抗干扰能力强隔离-PLC 的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来传递信 号，这种
10、光电隔措施使外部电路与PLC内部之间完全防止了电的联系，有 效的抑制了外部的干扰源对PLC的影响，还可防止外部强电窜入内部CPU。滤波-在PLC电路电源和输入、输出(I/O)电路中设置多种滤波电路， 可有效抑制高频干扰信号。在PLC内部对CPU供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措施，防止干 扰信号通过供电电源进入PLC内部，另外各个输入、输出I/O接口电 路的电源彼此独立，以防止电源之间的互相干扰。内部设置连锁、环璄检测与诊断等电路，一旦发生故障，立即报警。在软件方面采取的主要措施有：设置故障检测与诊断程序，每次扫描都对系统状态、用户程序、工作 环璄和故障进展检测与诊断，发现出错后，立即自动做出相
11、应的处理，以 适应恶劣的工作环璄;对用户程序与动态数据进展电池后备,以保障停电后 有相关状态与信息人不会因此而丢失;采用以上抗干扰措施后，一般PLC 的抗电平干扰强度可达峰值1000V，脉宽10US，其平均无故障时间可高达30-50万小时以上。2程序简单易学PLC采用与继电器控制线路图接近的梯形图作为编程语言，它既有继 电器电路清淅直观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯， 对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识，因此，易学易懂，程序 改变也容易修改。3功能完善，适应性强目前PLC产品已经标准化、系列化和模块化，不仅具有逻辑运算、计 时、计数、顺序控制等功能，还具有A/D、D/
12、A转换、算术运算与数据处 理、通信联网和生产过程监控等功能。它能根椐实际需要，方便灵活地组 装成大小各异、功能不一的控制系统：既可控制一台单机、一条生产线、 以可以控制一个机群、多条生产线；既可以现场控制，以可以远程控制。4用简单，调试维修方便PLC的接线极其方便，只需将产生输入信号的设备按钮、开关等 与PLC的输入端子连接，将接收输出信号的被控设备如接触器、电磁阀 等与的输出端子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。PLC的用户程序可在实验室摸拟调试，输入信号用开关来摸拟，输出 信号可以观察PLC的发光二极管。调试后再将PLC在现场安装通调。调 试工作量要比继电器控制系统少得多。5体积小、重
13、量轻、功耗低由于PLC的采用半导体大规模集成电路，因此整个产品结构紧凑，体 积小、重量轻、功耗低。PLC很容易装入机械设备内部，是实现电一体化 的理想的控制设备。2.4 PLC扩展模块与 系统扩 展/O与扩展I/O与其寻址如果对于CPU自带的I/O点数不能满中需求的情况下可以扩展I/O 口。 同时为了工业需求还可以扩展模拟量模块。你可以将扩展模块连接到CPU 的右侧来增加I/O点和模拟量，形成I/O链。对于同种类型的输入输出模 块而言，模块的I/O地址取决于I/O类型和模块在I/O链中的位置。举例来说，输出模块不会影响输入模块上的点地址，反之亦然表2-1 扩展模块4入/4出模块04模拟量入模块
14、14出模块24模拟量入1模拟量出AIW0AIW8AQW0AIW2AIW10模块3AIW4AIW12AIW6AIW142.4.2 模拟量扩展模块EM231、EM235两种模块分辨率都是12bit，但都没有采用光电隔离技术，也不是带嵌 入式CPU的智能模块。采用光电隔离技术可以实现PLC端的数字电路和现场模拟电路如传感 变送电路或电动执行器电路的隔离，提高系统的可靠性和A/D、D/A转换 数据的稳定。带嵌入式CPU的智能模块可以在模块内部直接实现信号的数 字滤波、限幅、报警等功能，甚至可以对各种温度传感器的温度输入信号 直接进展变送和处理235模块是4路模拟量输入和1路模拟量输出的混合 型模块。我
15、们做如下配置：CPU224、EM235，如此4路模入通道的地址是 AIWO、AIW2、AIW4、AIW6，1路模出 通道的地址为 AQW0。模拟量扩展模块提供了模拟量输入/输出的功能，优点如下：1最优适应性可适用于复杂的控制场合 直接与传感器和执行器相连，12位的分辨率和多种输入/输出X围能够不用外加放大 器而与传感器和执行器直接相连，例如EM235模块可直接与PT100热电 阻相连。2灵活性 当实际应用变化时，PLC可以相应地进展扩展，并可非常容易的调整用户程序。第二章设计内容 本设计是模拟电梯的控制，用西门子主机来实现，所选主机为SIMATIC S7-200 系列 CPU224 PLC。电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进展呼叫操作，其 操纵内容为电梯运行方向，L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指 示，SQ1 SQ3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途 中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫都是无效的。例如，电梯停在一层， 在三层轿厢外呼叫时，必须按三层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫从一 层运行到三层，按三层下降呼叫按钮无效；反之，假如电梯停在三层， 在一层轿厢外呼叫时必须按一层
