交流双速电梯控制系统

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1、Henan Polytechnic Institute毕业设计论文题目PLC交流双速电梯电气控制设计专业名称机电一体化学生姓名李俊指导老师毕业时间2011年7月摘要电梯是一种比较复杂的机电综合产品，电梯技术的发展与现代科学息息相 关。在电梯的各种种类中，集选控制电梯既可以实现有司机操作也可实现无司机 操作，是一种高度动控制的电梯。在集选控制电梯中，这篇文章是关于三层楼交 流双速电梯的PLC电气控制系统的设计。交流双速电梯的电气控制系统主要采用了可编程控制器PLC技术。PLC技术 是用微处理器实现的许多电子是继电气、定时器和计数器的组合体，采用电气操 作人员习惯的梯形图式编程，直观易懂。交流电动

2、机特别是鼠笼式异步电动机具 有结构简单，制造成本低，坚固耐用，运行可靠，维护方便，惯性小，动态响应 好，以及易于向高压、高速和大功率方向发展等优点，故在设计中采用了鼠笼式 电机变极调速技术。虽然交流双速电梯舒适感不是太好，但具有结构紧凑、维护 简单的特点，又采用开环控制方式，线路简单，价格较低。关键词：PLC ；电梯；交流双速；电气控制；继电器目录摘要.2 第一章 PLC 的基本知识.4 1.1、PLC 定义.41.2、PLC产生和发展.41.3PLC 分类51.4PLC组成和基本工作原理吒1.5PLC的基本特点.9第二章 交流双速电梯控制系统的简介102.1 双速电梯控制的简介102.2 交

3、流双速电梯系统的结构.102.3 交流双速电梯系统的工作原理11第三章 组态软件的基础知识.121.1 什么是组态组态软件121.2组态组态软件的整体结构.131.3 组态组态软件的功能和特点.151.4 组态组态软件的工作方式17第四章、交流双速电梯控制系统.184.1 控制功能要求 184.2 交流双速电梯系统硬件设计184.3 系统组态软件设计 22第五章 电梯模拟控制系统275.1 设备连接 . .285.2 创建控制工程 .295.3 绘制电梯实验监控界面 .29 参考文献第 1 章 PLC 的基本知识1.1 PLC 的定义PLC 是可编程序控制器( Programmable Log

4、ical Controller )的英文缩 写，20世纪70年代诞生于美国。1987年2月，国际电工委员会(IEC)通过了 对它的定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环 境应用而设计的。它采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算， 顺序控制，定时，计数与算数操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入， 输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易 于与工业控制系统联成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计的。”但是， PLC 只是一台没有键盘，没有显示器，没有硬盘。但有很多输入，输 出电路，配有借口，可在工业现场实时使用的，模块化

5、，小型化的特殊计算机。1.2 PLC 的产生和发展世界上公认的第一台可编程控制器(Programmable Logic Controller简称 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

6、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。特点是大规模 、高速度、高性能、产品系列化 。这个阶段的另一个特 点是世界上生 产可编程控制器的国家日益增多 ，产量日益上升。这标志着 可编程控制器 已步入成熟阶段。20 世纪 末期，可编程控制器的发展特点是更 加适应于现代工业的需要 。 从控制规模上 来说，这个时期发展了大型机和 超小型机；从控制能力上来 说，诞生了各 种各样的特殊功能单元，用于压 力、温度、转速、位移等各 式各样的控制 场合；从产品的配套能力来说， 生产了各种人机界面单元

7、、 通信单元，使 应用可编程控制器的工业控制设 备的配套更加容易。目前， 可编程控制器 在机械制造、石油化工、冶金钢 铁、汽车、轻工业等领域的 应用都得到了 长足的发展。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 年代中期以来，随着超大规模集 成电路技术的 发展，以 16 位和 32 位微处理器 构成的微机化 PLC 得到了惊 人的发展。随着远程 I/O 和 通

8、信网络、数据处理以及图象显示技术的发展 PLC 向过程控制方向发展。1.3PLC 的分类1.3.1. 按 I/O 点数分类( 1) 小型机 ：I/O 点数在 256 点以下，以开 关量控制为主，主要功能 为逻辑运 算、顺 序控制 、定时、 计数和 移位， 还具有 少量模 拟量处 理能力 和一定的网络 通信能力，用户程序存储器容量 在 4K 字以下。(2)中型机：I/O点数在2562048点之间，在强大的开关量控制基础上， 大大增强 了模拟 量处理 能力、算 术运算 能力和 网络通 信能力 ，用户 程序存 储器容量达 到 4K32K 字。( 3) 大型机： I/O 点数在 2048 点以上，功能

9、更加 完善，性能已经与工 业控制计 算机相 当，具 有强大的 运算功 能、控 制功能 、调节 功能、 联网通 信功能、 监视功 能、记 录打印功 能、冗 余控制 功能， 用户程 序存储 器容量 达到 32K 字以 上。1.3.2. 按结构形式分类1. 整体式：将 PLC 的基本组成部件 CPU 板、存储器板、输入板、输 出板 电源板等紧凑 地安装在一个标准机壳内，构成 一个整体，组成 PLC 的基本 单元 (主机)或扩展单元。小型 PLC 一般采用整体式 结构，如 SIEMENS 公司 的 S7-200 系列 PLC。2. 模块式 ：将 PLC 的组成部件都 制做成等宽、 等高、不等长的标准

10、模块，如 CPU 模块、存储器 模块、输入 / 输出模块、电源模 块和各种功能模块，用 户可根据实际 需要灵活配置。中 、大型 PLC 多采用模块式结 构，如 SIEMENS 公司的 S7-00 和 S7-400 系 列 PLC。3. 分散式：将 PLC 的 CPU 模块、存储器模块、电源模块集中放置在控制 室，将输入模块、输出模块分散 放置在各工作站，由通信口进行通信连接 ， 由 CPU 集中指 挥。1.3.3. 按生产厂家分 类目前在全 世界范围内， PLC 的生产厂家约 150 家，每个厂家生产的 PLC 各不相同，但 是都自成系列，指令和外设向上 兼容。目前全球最大的 5 家 PLC

11、生产厂家 是 SIEMENS 公司、A-B 公司、AEG-SCHNEIDER 公司、MITSUBISHI 公司、 OMRON 公司。当前主流的 PLC 产品有 SIEMENS 公司的 S7 系列、 A-B 公司的 PLC-5 系列、 MITSUBISHI 公司 的 FX 系列、 OMRON 公司 的 C 系列等。 1.4PLC 的组成和基本工作原理PLC 是以微处理器为核心的计算机控制系统，虽然 PLC 的种类很多，功能和 指令都存在差异，但其组成和基本原理也都大致相同。本控制系统采用的是西门子生产的 S7200，S7200 采用的是整体式 结构。从大的方面来分 PLC 可以分为两大部分即硬件

12、和组态软件。1.4.1PLC 的硬件组成PLC的硬件系统一般主要由中央处理器，输入/输出接口，I/O扩展接口，编 程器接口，编程器和电源等组成。图 1 ： PLC 的一般结构1. 主机单元又称为CPU,是PLC的核心部分，它的主要任务是运算和控制功能。S7200 的主机单元包括 CPU2I/O 扩展单元扩展单元是指主机单元的 I/O 点数不能满足控制要求时，通过 I/O 扩展接口 增加的 I/O 模块。用户可以根据需要扩展各种 I/O 模块，扩展单元的数量和能够实际使用的 I/O 点数是由多种因素决定的。（4）输入输出组件（I/O模块）I/ （模块是CPU与现场I/O装置或其它外部设备之间的连

13、接部件。PLC提供 了各种操作电平与驱动能力的I/O模块和各种用途的I/O组件供用户选用。如输 入/输出电平转换、电气隔离、串/并行转换数据、误码较验、A/D或D/A转换 以及其它功能模块等。I/O模块将外界输入信号变成CPU能接受的信号，或将CPU 的输出信号变成需要的控制信号去驱动控制对象（包括开关量和模拟量），以确 保整个系统正常工作。输入的开关量信号接在IN端和OV端之间，PLC内部提供24V电源，输入信 号通过光电隔离，通过R/C滤波进入CPU控制板，CPU发出输出信号至输出端。 PLC 输出有三种型式：继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式。（ 5 ）编程器编程器是用于用户程序的编制、

14、编辑、调试检查和监视等。还可以通过其键 盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它通过通讯端口与CPU联系， 完成人机对话连接。编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯以及编程、监控 转换开关。编程器的键盘采用梯形图语言键符式命令语言助记符，也可以采用组 态软件指定的功能键符，通过屏幕对话方式进行编程。编程器分为简易型和智能型两类。前者只能连机编程，而后者既可连机编程 又可脱机编程。同时前者输入梯形图的语言键符，后者可以直接输入梯形图。根 据不同档次的 PLC 产品选配相应的编程器。（7）电源PLC 的外部工作电源一般是交流电源，也有直流电源。外部工作电源为交流 电的PLC，其内部开断电源为PLC的CPU,存储器等电路提供的5V, 12V, 24V, 等直流电源，使PLC正常工作。1.4.2PLC 的工作原理S7-200 的工作模式S7-200 有 STOP、RUN、TERM 三种工作模式,通过工作模式选择开关切换, 发光二极管显示当前工作模式。工作模式选择开关如果设置在STOP或TERM位置，则S7-200上电时自动进 入 STOP 工作模式；如果开