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1、精选优质文档-倾情为你奉上唐 山 学 院 PLC 课 程 设 计 题 目 基于西门子PLC的电梯控制系统设计及调试 系 (部) 信息工程系 班 级 12电本 姓 名 学 号 指导教师 关榆君、田红霞、田丽欣 2016 年 1 月 4 日 至 1 月 15 日 共 2 周2016年 1 月 15 日专心-专注-专业目 录 1引言1.1课程设计的目的和意义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控性等优点，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
2、，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。随着科学技术的发展和计算技术的广泛应用，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）作为一种工业控制计算机，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，在电梯控制过程中得到了广泛的运用。电梯从电梯手柄快关操纵电梯、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，各种逻辑控制开关与PLC很好结合，很好的实现了对系统的控制。2 任务及要求2.1设计
3、要求（1）电梯具有运行速度（高速）和平层速度（低速）两种运行速度并可实现高低速的平滑转换（2）电梯具有呼梯登记及登记显示功能（3）电梯具有轿内选层及选层登记及显示功能（4）电梯具有自动停层功能（5）电梯具有顺向截停功能，若已经完成当前方向的最后一站请求，亦可实现逆向截停功能（6）电梯具有自动确定运行方向及运行方向保持功能（7）电梯具有厅门、轿门连锁保护功能（8）电梯具有自动平层功能（9）电梯具有超载、超速及端站限位保护功能（10）电梯具有运行方向及层楼指示功能 （11）满足了呼梯要求即应消除呼梯登记信号2.2设计条件基础知识：工厂供电、电控方面的相关知识；PLC理论及应用；智能控制实验条件：计
4、算机一台，60点三菱PLC两台，三菱PLC编程软件，电梯实验模型一部参考文献：西门子PLC使用手册（或教材），自行查找相关的应用论文10篇（其中英文原文论文至少两篇）2.3设计任务电气控制系统主回路电气原理图PLC接线图PLC梯形图设计说明书梯形图程序电子版答辩与质疑3 总体设计方案3.1PLC的工作特点1.抗干挠能力强，可靠性好PLC在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸引了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑，具体措施主要由以下几个方面1）隔离：这是抗干扰的主要
5、措施之一，PLC的输入、输出接口电路一般采用光电耦合器来传递信号，这种光电隔离措施，使外部电路与内部电路之间比避免了电的联系，可有效的抑制外部干扰源对于PLC的影响，同时防止外部高电压串入，从而减少故障和误操作。2）滤波：这是抗干扰的另一个主要措施，在PLC的电源电路和输入/输出电路中设置了多种滤波电路，用以对高频干扰信号进行有效的抑制。3）对内部电源还采用了屏蔽、稳压、保护等措施，以减少外界干扰，保护供电质量。另外使输入输出接口电路电源彼此独立，以避免电源之间的干扰。4）内部设置了连锁、环境监测与诊断、watchdog（“看门狗”）等电路，一旦发现故障或程序循环执行时间超过了警戒时钟（WDT
6、）规定时间（预示程序进入了死循环），立即报警，以保证CPU可靠运行。5）利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测，并采用信息保护和恢复措施。6）对用户程序及动态工作数据进行电池备份，以保障停电后有关状态或信息不丢失。7）采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构，以适应工作现场的恶劣环境。8）以集成电路为基本元件，内部处理过程不依赖于机械触点，以保障高可靠性，而采用循环扫面的工作循环方式，也提高了抗干扰能力。2.控制系统结构简单，通用性强PLC及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不用要求的控制系统。在PLC构成的控制系统中，只需在PLC的端子接入相应的输入/输出信号线即
7、可，不需要诸于继电器之类的物理电子器件和大量而又烦琐的硬接线线路，当控制要求改变，需要变更控制系统功能时，可以用编程器在线修改程序，同一个装置用于不同的控制对象，知识组件和相应的软件不同，PLC可直接与交流220V，直流24V等强电相连，并有较强的带负载能力。3编程方便，易于使用PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，PLC程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式，梯形图与继电器原理图相类似，这种编程语言现场直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识和与语言，只要具有一定的电工和工艺的知识的人员都可在短时间内学会，4功能完善PLC的输出/输入功能完善
8、，性能可靠，能够适应与任何形式的性质的开关量和模拟量的输入/输出，在PLC内部具有许多控制技能，诸如时序、计算机、主控继电器以及移位寄存器、中间寄存器等，由于采用了微处理器，它能够很方便地实现延时、锁存、比较、跳转、和强制I/O等诸多功能，不仅具有逻辑功能、算术运算、数制转换、以及顺序控制功能，而且还具备模拟运算、显示、监控、打印、及报表生成等功能。5设计、施工、调试、的周期短用继电接触器控制完成一项控制工程，必须首先按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器屏的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起来十分不便，而采用PLC控制，由于其硬软件齐全，为模块化积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、
9、容量等选用组装，而大量具体的程序编制工作也可在PLC到货前进行，因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。6体积小，维护操作方便PLC体积小，质量轻，便于安装，PLC的输入/输出系统能够直观的反应现场总线信号的变化状态，还能通过各种方式直观的反应控制系统的运行状态，如内部工作状态、通信状态、I/O点状态、异常状态和电源状态等，对此均有醒目的指示，非常有利于运行和维护人员对系统进行监视。3.2PLC的工作方式3.2.1PLC的扫描工作方式 可编程序控制器在进入RUN状态之后，采用循环扫描方式工作。从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行程序，即按顺序逐
10、条执行程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描，并周而复始地重复进行。可编程序控制器工作时的扫描过程如下图所示，包括五个阶段：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。PLC完成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期。扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。图3-1 PLC的扫描过程3.2.2PLC的程序执行过程PLC的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个主要阶段，如下图所示：图3-2 PLC的程序执行过程3.2.3PLC的扫描周期在PLC的实际工作过程中，每个扫描周期除了前面所讲的输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段外，还要进行自诊断、与外设（如编程器、上位计算机
11、）通信等处理。即一个扫描周期还应包含自诊断及与外设通信等时间。3.2.4PLC的IO响应时间PLC采用集中I/O刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映像寄存器区的内容也不会改变，还会影响本次循环的扫描结果。输出信号的变化滞后于输入信号的变化，这产生了PLC的输入输出响应滞后现象，最大滞后时间为2-3个扫描周期。3.3硬件电路设计及描述3.3.1电梯运行控制要求I1.1、I1.2、I1.3、I1.4分别为轿厢内一层、二层、三层、四层电梯内选按钮；I2.1、I2.3、I2.5分别为二层、三层、四层电梯外下降呼叫按钮；I2.0、I2.2、I2.4分别为一层、二层、三层电
12、梯外上升呼叫按钮；I0.1、I0.2、I0.3、I0.4分别为一层、二层、三层、四层限位开关，模拟实际电梯位置传感器的作用。Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4分别为一层、二层、三层、四层电梯位置指示灯；Q0.7为电梯下降状态指示灯；Q0.6为电梯上升状态指示灯；Q1.1、Q1.2、Q1.3、Q1.4分别为轿厢内一层、二层、三层、四层电梯内选指示灯。电梯由安装在各楼层门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿箱内设有楼层内选按钮I1.1I1.4，用以选择需停靠的楼层。Q0.1为一层指示、Q0.2为二层指示、Q0.3为三层指示、Q0.4为四层指示，I0.1、I0.2
13、、I0.3、I0.4分别为一层、二层、三层、四层限位开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在由一层运行至三层的过程中，在二层轿箱外呼叫时，若按二层上升呼叫按钮，电梯响应呼叫；若按二层下降呼叫按钮，电梯运行至二层时将不响应呼叫运行至三层，然后再下降，响应二层下降呼叫按钮。3.3.2电气控制系统主回路电气原理图据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图如图所示。图中M1，M2为曳引电机和门电机，交流接触器KM1KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时
14、断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用。曳引电机、门电机正反转的原理图，如下图：图3-3 曳引电机与门电机正反转原理图KM1KM2KM3KM4KM5KM6I1.1I1.2I1.3I1.4I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5一层内选二层内选三层内选四层内选一楼上呼二楼下呼二楼上呼三楼下呼三楼上呼四楼下呼开门关门上平层感应器下平层感应器关门测试信号一层限位二层限位三层限位四层限位开门到位关门到位 上限位 下限位一层指示二层指示三层指示四层指示一层内选指示二层内选指示三层内选指示四层内选指示一楼上行二楼下行二楼上行三楼下行三楼上行四楼下行开门关门上行指示下行指示高速低速Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q0.1Q0.5Q0.
