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1、毕 业 论 文PLC的应用及四层电梯的设计作 者 姓 名 ： 专 业、班 级： 电气0701班 学 号： 校内指导教师： 校外指导教师： 完 成 日 期 ： 2010年6月6日 黄河水利职业技术学院自动化工程系摘 要可编程控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一中新型、通用工业自动控制装备。它具有适于各种工业自动化控制所必须的可靠性、配置扩充的灵活性等特点，且具有易于编程、使用维护方便等优点，在工业自动化控制的各个领域得到广泛应用，代表着控制技术的发展方向，被业界称为现代工业自动化的三大支柱之一。首先，本文对PLC的工作原理以及PLC在各个领域
2、的作用进行简单的介绍，以及PLC与变频器相互配合在一些领域的应用。其次，本文将对PLC控制电梯做一个简单的编程，更加充分说明PLC在工业中和生活中的重要作用。 关键词：可编程控制器（PLC）；变频器；变频调速电梯目 录摘 要I引 言11 PLC的相关介绍21.1 PLC的生产与发展21.2 PLC的工作原理31.3 PLC故障查找方法流程图及其处理对策32 PLC的应用102.1 PLC在钢板定宽控制系统中的应用102.1.1 钢板定宽控制系统：102.1.2 PLC控制系统：102.1.4 PLC控制系统主要经济技术指标：102.1.5经济指标以年产量30万吨计算：112.2 PLC在配电系
3、统中的应用112.2.1集中控制、集中监测计量在10KV配电一次系统中的应用举例112.2.2 PLC(培训)在集中控制中的地位122.2.3 10KV配电一次系统集中控制、集中监测计量的设计132.3 PLC在电缆生产线中的应用142.3.1用作下位机的可编程控制器142.4 PLC在广电系统中的应用152.4.1系统硬件152.4.2系统软件162.4.3系统功能163 四层自动电梯的设计183.1系统硬件设计183.1.1变频器参数设置183.1.2变频器容量计算183.1.3变频器制动电阻参数的计算183.2 PLC控制系统设计183.2.1系统结构框图193.3设计思想193.3.1
4、信号控制系统193.3.2电梯控制系统实现的功能203.3.3 I/0点数的分配及机型的选择213.3.4系统结构框图213.3.5系统软件设计223.3.6梯形图24结 论30致 谢32引 言通过在校期间对PLC的基本学习和老师的指导，使我对PLC理论及实际操作有了很大的兴趣。所以本论文对PLC做了进一步的探究和研究。本论文首先介绍了PLC的发展、工作原理和故障处理的方法。其次对PLC在各个领域中的应用做了简单的叙述，包括PLC和变频器的相互作用。再次，本论文下半部分对PLC在四层电梯中的应用及设计做了详细地讲解，其中包括变频器的参数以及功能也做了叙述。在一定基础上对变频器也有了了解，扩大了
5、自己的知识领域。1 PLC的相关介绍PLC （Programmable Logic Controller），中文名称为可编程控制器，是一种电气自动化控制装置，国际电工委员会（IEC）将PLC定义为：是在工业环境中使用的数字操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它使用可编程存储器内部储存用户设计的指令，这些指令用来实现特殊的功能，诸如逻辑运算、顺序操作、定时、计数以及算术运算和通过数字或模拟输入/输出来控制各种类型的机械或过程。可编程序控制器及其有关的设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。1.1 PLC的生产与发展传统的生产机械自动控制装置多采用继电器、接触
6、器控制，我们称这些系统为继电器-接触器系统。继电器-接触器系统具有结构简单、价格低廉、容易操作等优点，同时又具有体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障频率高、可靠性及灵活性差等缺点，比较适合于工作模式固定、控制逻辑简单的工业应用场合。1968年，美国通用汽车公司（GM）为适应生产工艺不断更新的需要，提出一种设想：把计算机的功能完善、通用、灵活等优点与继电器-接触器控制系统的简单易懂，操作方便，价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装备。这种控制装备把计算机的编程方法与程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向对象的语言编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用，并针对这种设想提出了10项招标指标
7、。美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，与1969年研制成功了第一台可编程控制器PDP-14，并在汽车自动装配生产线上实用获得成功。该设备用计算机作为核心设备，其控制功能是通过存储在计算机中的程序来实现的，这就是人们常说的存储程序控制。由于当时主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）。这种新型的工业控制设备以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点，很快在美国其他工业领域得到推广应用。1971年，已成功地应用于食品、饮料、冶金、造纸等工业。这一新型工业控制装备的出现，也受到
8、了世界其他国家的高度重视。1971年，日本从美国引进了这一项新技术，很快研制出了第一台PLC（DSC-8）。1973年，西欧国家也研制出他们的第一台PLC。有决定意义的进步还是在19751976年。这期间，美国、日本、原西德等一些国家把微处理器用作PLC的中央处理器单元，用半导体存储器代替磁介质存储器，使PLC实现更大规模的集成化，控制更加灵活，功能更加完善，工作更为可靠，更能适应工业环境，成本有了大幅度下降，从而使PLC真正进入实用阶段。进入20世纪80年代，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器逐步形成了具有特色的多种系列产品。系统中不仅使用了大量的开关量，也使用了模拟量，其功
9、能已经远远超出逻辑控制、顺序控制的应用范围，故称为可编程控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）。但由于PC容易与个人计算机（PersonalComputer）混淆，所以人们还沿用PLC作为可编程控制器的英文缩写名。从第一台PLC诞生至今，PLC大致经历了4次更新换代。目前，以16位、32位微处理器为核心的第四代PLC在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，被称为现代工业自动化的三大支柱之一。1.2 PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在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
10、步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。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工作。 PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。 PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄
11、存器中所有的内容随着程序的执行而改变。 输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。1.3 PLC故障查找方法流程图及其处理对策PLC有很强的自诊断能力，当PLC自身故障或外围设备故障，都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮灭来诊断。 一、PLC故障查找流程图1、总体检查根据总体检查流程图找出故障点的大方向，逐渐细化，以找出具体故障，如图1.3.1所示。图1.3.12、电源故障检查电源灯不亮需对供电系统进行检查，检查流程图如图2所示。图1.3.23、运行故障检查电源正常
12、，运行指示灯不亮，说明系统已因某种异常而终止了正常运行，检查流程图如图3所示。图1.3.34、输入输出故障检查输入输出是PLC与外部设备进行信息交流的通道，其是否正常工作，除了和输入输出单元有关外，还与联接配线、接线端子、保险管等元件状态有关。检查流程图如图1.3.4、图1.3.5所示。图1.3.4图1.3.55、外部环境的检查影响PLC工作的环境因素主要有温度、湿度、噪音与粉尘，以及腐蚀性酸碱等。二、可编程控制器输入、输出单元故障处理表1.3.1可编程控制器输入单元故障处理表1.3.2可编程控制器输出单元故障处理2 PLC的应用2.1 PLC在钢板定宽控制系统中的应用2.1.1 钢板定宽控制
13、系统：目前国内冶金板型加工企业钢板定宽控制系统大多采用机械尺测量宽度 人工进行控制的方法，该系统效率低，控制精度差，回切率高，直接影响经济效益。2.1.2 PLC控制系统：根据原控制系统存在的问题，同时为实现成品钢板定宽度剪切的准确测量和控制，提高宽尺合格率，减少回切物耗，增加板边收得量，提高质量和经济效益，对原控制系统进行技术改造，现场信号采集及控制采用PLC系统； 为实现连续检测提高控制精度，宽度检测采用旋转编码器；根据远红外测温仪提供的钢板温度，对热切钢板进行温度自动放尺量补偿； 控制原理是：操作工首先通过操作盘输入预切钢板的宽度值，旋转编码器反馈回钢板实际宽度，同时远红外测温仪将检测到
14、的钢板温度传送给PLC系统，PLC系统根据预设值、反馈值、温度值采用PI调节，输出剪切位置控制信号，控制直流电机，以精确控制钢板宽度剪切位置。2.1.3系统控制示意图：图2.1.3系统控制示意图2.1.4 PLC控制系统主要经济技术指标：技术指标1、 宽度测量和控制范围：1300mm2300mm(原系统1300mm2300mm)2、 测量误差：1mm（原系统15mm） 3、 控制误差：1mm（原系统10mm） 4、 实现手动/自动无扰切换2.1.5经济指标以年产量30万吨计算：1、 减少二次回切增加的成材率效益：（按板宽1600mm，原二次回切2%） 增加成材钢板=3000002%1/32=192吨 效益：（按3000元/吨）=1923000=576000元 2、 提高宽度定尺精度增加的效益：（按定尺板占产量60%计算） 30000060%1/800=247吨 效益：（按3000元/吨）=2473000=741000元 3、 其他效益： 经过系统一年的运行统计，该系统在提高有效作业率，减少停车时间、 增加定尺板的产量等方面增加经济效益10万元/年左右。 综上所述，钢板定宽PLC控制系统每年增加的经济效益超过100万元以上。 2.2 PLC在配电系统中的应用2.2.1集中控制、集中监测计量在10KV配电一次系统中的应用举例在一个10KV配电一次系统中，有两台1000KV
