PLC的电梯控制系统

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1、毕业设计（论文）题 目所属系部：专业班级：学生姓名：指导教师：2009年11月1日毕业设计任务书学生姓名：专业班级：所属系部：电气工程系设计题目：基于PLC的四层电梯控制系统、原始资料：电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活密切相关，随着人们对其要求 的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制技术也 由PLC代替原来的继电器控制。由于电机交流变频调速技术的发展电梯的拖动方式已由原来 的直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行 业的一个热点。二、设计内容：1、编写流程图；2、选择可编程控制器；3、编写可编程I/O端

2、口分配表；4、绘制电气控制图；5、编制程序梯形图；6、设计结果分析。设计要求：1、充分调研实际交通控制环境；2、可自行根据实际运行情况，编写控制方案；3、定期向指导教师提交设计进程汇报；4、按要求编写设计报告并进行答辩。时间安排：第1、2周 查阅资料，设计方案的论证第3周 控制时序分析第4周 绘制控制电路图第5周 程序设计第6周 设计结果分析第7周编写论文指导老师签字： 林娜2009 年11月1 日电气工程系毕业设计（论文）中期检查报告题 目：所属系部：专业班级：学生姓名：指导教师：自检报告（要点:1.毕业设计（论文）工作任务的进展情况2未按计划完成工作任务的原因3工作中所遇到的问题4 下一步

3、工作打算）1.工作任务的进展情况2已完成工作任务的具体内容3工作中所遇到的问题4.下一步工作计划学生签字：年 月 日指导教师意见：指导教师签字：年 月 日第一章 绪论1.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是，进入 九十年代，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，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC) 最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的 数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式己逐 渐被PLC控制所代替。同时，

4、由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方 式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调 速技术己成为现代电梯行业的一个热点。电梯继电器控制系统的优点：(1) 所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和 掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。(2) 系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪 器。(3) 大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。(4) 多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品， 技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。电梯继电器控制系统存在的问题：(1) 系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易

5、烧坏磨损，造成接触 不良，因而故障率较高。(2) 普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系 统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。(3) 电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制 精度难以提高。(4) 系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。(5) 由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高; 而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大 降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便 和惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏， 还可能出现人身事故。第二章PLC的简介2.1 PLC的发展阶段虽然PL

6、C问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集 成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过 程大致可分三个阶段：（1）早期的PLC（60年代末一70年代中期）早期的PLC 一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制 装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时 等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业 控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器 采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程 上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继

7、电器控制线路的方式一梯形图。因此， 早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体 积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言一梯形图 一直沿用至今。（2）中期的PLC （70年代中期一80年代中，后期）在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国 等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。这样，使PLC 得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能 以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面， 除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、

8、远程I/O模块、各种特 殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一 定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。（3）近期的PLC （80年代中、后期至今） 进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提 高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用 逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。2.2 PLC发展趋势（1）向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容 量。目前，有的PLC

9、的扫描速度可达O.lms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很 重要的一个性能指标。（2）向超大型、超小型两个方向发展当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种 方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336 点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功 能强。（3）PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如 高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带 CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了 PLC功能，又使用灵活方便，

10、扩大了 PLC 应用范围。（4）增强外部故障的检测与处理能力根据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%, I/O接口占15%, 输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内 部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于 PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的 专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。（5）编程语言多样化在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也 不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现 了面向顺序控制的步进编

11、程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的 高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进 步的一种趋势。PLC常用的存储器类型:（1）RAM （Random Assess Memory）这是一种读/写存储器（随机存储器）， 其存取速度最快，由锂电池支持。（2）EPROM （Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除 的只读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。（在紫外线连续 照射下可擦除存储器内容）。（3）EEPROM（Electrical Erasable Programmable Read

12、Only Memory这是 一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修 改。PLC存储空间的分配：虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据 PLC的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：（1）系统程序存储区；（2）系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）；（3）用户程序存储区系统程序存储区：在系统程序存储区中存放着相当于 计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子 程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。 它和硬件一起决定了该PLC的性能。系统RAM存储区：系统RAM存储区包

13、括I/O映象区以及各类软设备，如：逻辑线 圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。（1）I/O映象区：由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入 各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因 此，它需要一定数量的存储单元（RAM）以存放I/O的状态和数据，这些单元称作 I/O映象区。一个开关量I/O占用存储单元中的一个位（bit）, 个模拟量I/O 占用存储单元中的一个字（16个bit）。因此整个I/O映象区可看作两个部分组 成：开关量I/O映象区；模拟量I/O映象区。（2）系统软设备存储区：除了 I/O映象区区以外，系统RAM存储区还包

14、括PLC内部各类软设备(逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等) 的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域， 前者在PLC断电时，由内部的锂电池供电，数据不会遗失；后者当PLC断电时， 数据被清零。1.逻辑线圈与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM存储区中 的一个位，但不能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控 制线路中的继电器。另外，不同的PLC还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有 不同的功能。2.数据寄存器与模拟量 I/O 一样，每个数据寄存器占用系统 RAM 存储区中的一个字(16 bits)。另外，PLC还提供数量不等的特殊数据寄存

15、器， 具有不同的功能。3.计时器4.计数器用户程序存储区：用户程序存储区存放用户编制的用户程序。不同类型的PLC, 其存储容量各不相同。电源：PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可 得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重 视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接 连接到交流电网上去。第三章软件设计用指示灯来模拟电梯的运行过程：一、接通SQ1即接通.10.2,表示轿厢原停楼层一楼。按SB3即接通10.3, 表示三楼外部呼叫，则Q0.5接通，三层呼叫指示灯亮.Q0.4接通，表示电梯 上升。过一秒后，Q0.2接通，一层指示灯亮；过3秒后，Q0.2断开，一层指示 灯L1灭，二层指示灯L2亮。直至Q0.0接通，三层指示灯亮，再过2秒后，Q0.4 断开（表示电梯上升停止），上升指示灯灭。二、接通SQ3即接通I0.0,表示轿厢原停楼层三楼。按SB1即接通I0.5, 表示一楼外部呼叫，则Q0.7接通，一层呼叫指示灯亮。Q0.3接通，表示电梯下 降。过一秒后，Q0.0接通，二层指示灯亮；3秒后，Q0.0断开，则二层指示灯 灭，断开 I0.0 即断开 SQ3，3 秒后 Q0.1 接通，二层指示灯亮，过 2 秒后 Q0.1