毕业设计论文基于PLC设计的电梯楼层控制系统

南京城市职业学院毕业设计任务书题目：基于PLC设计的电梯楼层控制系统 姓 名：学 号：年 级：07级专 业：机电一体化学生类别：指导教师：教学单位：江宁广播电视大学 年 月 日 随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，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，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。本文采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平。环境及要求：参考文献：【l】陈立定、吴玉香、苏开才编电气控制与可编程控制器，广州：华南理工大学出版社200l【2】刘载文、李毫升、钟亚林编。电梯控制技术北京：电子工业出版社1996【3】 SIMATIC s7200可编程序控制器系统手册，西门子公司【4】STEP 7-MiertWIN 32 V31 sPl编程帮助手册，西门子自动化设备公司【5】MCGs参考手册、MCGs用户指南、MCGS嵌人版说明书，北京昆仑通态自动化软件科技有限公司【6】王平崔纳新，PLC在电梯控制中的应用微计算机信息1999(2)毕业设计进度计划起讫时间工 作 内 容备 注 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日毕业设计课题的确定和设计工具的选择收集资料，撰写开题报告论文初稿的撰写，包括（设计电路图，原理图等），分析设计电路的可行性论文的修改（二稿）论文的定稿提交毕业设计资料南京城市职业学院毕业设计说明书题目：基于PLC设计的电梯楼层控制系统 姓 名：学 号：年 级：专 业：机电一体化学生类别：高职指导教师：教学单位：江宁广播电视大学 年 月 日南京城市职业学院毕业设计题目：基于PLC设计的电梯楼层控制系统 姓 名：学 号：年 级：专 业：机电一体化学生类别：高职指导教师：周泽如教学单位：江宁广播电视大学 年 月 日南京城市职业学院毕业作业课题审批表教学单位(盖章)专业机电一体化学生类别高职课题名称基于PLC设计的电梯楼层控制系统填报时间课题内容简介在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。随着高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期,电梯控制技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。本设计针对我国电梯业的现状，将可编程序控制器(PLC)应用于四层电梯进行逻辑控制，通过合理的选择和设计，不但提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性，同时延长了使用寿命，缩短了电梯的开发周期，并提高了电梯的控制水平，改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。本文所设计的电梯与传统的电梯相比，在运行上具有良好的舒适感，在生活中可以节约电能，取得了良好的经济效益和社会效益，达到了理想的目的。该电梯控制系统具有指层、厅召唤、选层选向、手动和自动等功能，具有集选控制的特点。在介绍电梯基本结构的基础上，深入分析了电梯的工作原理，阐述了PLC的优点及特点，重点分析了电梯的硬件设计和软件设计，研究并提出了基于PLC电梯控制系统设计的实现方案，最后对本论文的研究内容进行了总结与展望。指导教师姓名周泽如参加学生姓名指导教师意见同意教学单位审核意见审核人 审核部门盖章： 年 月 日摘要随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC（即可编程控制器）在工业控制领域内得到十分广泛地应用。PLC是一种基于数字计算机技术、专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置，它采用可编程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出，完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能，来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。本文介绍了利用可编程控制器编写的一个四层电梯的控制系统，检验电梯PLC控制系统的运行情况。实践证明，PLC可编程控制器和MCGS组态软件结合有利于PLC控制系统的设计、检测，具有良好的应用价值。关键词：PLC 四层电梯 变频器目录前言 1.可编程控制器（PLC）的概述 1.1 PLC的定义 1.2 PLC的应用领域 1.3 PLC的分类 1.4 PLC系统的组成 2.电梯的简介 2.1电梯的基本结构 2.1 电梯的起源与发展 3.电梯系统控制的组成 3.1 电梯的系统原理框图第一章、 绪论可编程控制系统（PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作系统。它采用一种可编程的存储器，可执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。电梯是一种起重运输设备，广泛的应用于高层住宅，大型公共建筑，工厂仓库等场所，节省了人力和时间，提高了工作效率。影响的质量好坏的重要因数是它的控制系统。传统的电梯自动控制由继电器接触器进行控制，其缺点是触点多，接线复杂，故障率高，可靠性差，维护工作量大，而采用PLC组成的控制系统很好的解决了上述问题，它工作可靠性高，灵活性好，通用性高，编程简单，使用方便，而且它的抗干扰能力远远强于传统电梯的，它使电梯的运行更加安全，方便。1.可编程控制器（PLC）的概述1.1 PLC的定义PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”1.2 PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1.3 PLC的分类通常，PLC产品可按结构形式、控制规模等进行分类。按结构形式不同, 可以分为整体式和模块式两类。按控制规模大小、则可以分为小型、中型和大型PLC三种类型。第二章、 电梯系统硬件的设计与论证2.1四层电梯主电路2.1.1四层电梯曳引电机及门电机电路图根据设计要求，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断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用。2.1.2 Plc外部接线图本设计的PLC外部接线图如图所示.CPU226CN的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流，通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求，CPU226CN的输出继电器触点容量为2A，电压范围为530V（DC）或5250V（AC）。plc外部接线图2.2工/0点数的分配及机型的选择2.2.1 I/O点数的估算采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮K1和指示灯H1，二层有上升呼叫按钮K2和指示灯H2以及下降呼叫按钮K4和指示灯H4，三层有上升呼叫按钮K3和指示灯H3以及下降呼叫按钮K5和指示灯H5，四层有下降呼叫按钮K6和指示灯H6。一至四层有到位行程开关SQ1SQ4。电梯内有一至四层呼叫按钮K10K7和指示灯H10H7；电梯开门和关门按钮SB5和SB6，电梯开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制，关门到位由行程开关ST1检测，开门到位由行程开关ST2检测。轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制，并有上行记忆和下行记忆两路指示灯。综上所述，输入点共有14个，输出点共有16个。2.2.2输入/输出的分配如下：该系统占用PLC的30个I/O口，14个输入点，16个输出点，具体的I/O分配如下图所示：序号名 称输入点序号名 称输出点0一层平层I0.00电梯上行记忆Q0.01二层平层I0.11电梯下行记忆Q0.12三层平层I0.22电机正转Q0.23四层平层I0.33电机反转Q0.34内呼一楼I0.44内呼一楼指示Q0.45内呼二楼I0.55内呼二楼指示Q0.56内呼三楼I0.66内呼三楼指示Q0.67内呼四楼I0.77内呼四楼指示Q0.78一层外呼上行I1.08一层外呼上行指示Q1.09二层外呼上行I1.19二层外呼上行指示Q1.110三楼外呼上行I1.210三楼外呼上行指示Q1.211二楼外呼下行I1.311二楼外呼下行指示Q1.312三楼外呼下行I1.412三楼外呼下行指示Q1.413四楼外呼下行I1.513四楼外呼下行指示Q1.514手动开门I2.014门电机正转Q1.615手动关门I2.115门电机反转Q1.716开门限位I2.2 17关门限位I2.318电梯上升极限位I2.419电梯下降极限位I2.52.2.3 机型的选择SIMATIC S7-200系列PLC及其编程软件STEP 7-Micro/WIN 32 SIMATIC 小型S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。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。S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块等。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。 STEP 7-Micro/WIN 32是西门子公司专门为S7-200系列PLC设计在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学，可用梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图三种编程语言编制程序，不同的编程语言编制的程序可以相互转换。STEP 7-Micro/WIN 32提供两套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和国际标准指令集（IEC1131-3方式）。程序编制完成之后，利用PLC与计算机专用的PC/PPI电缆传送程序至PLC。2.3 编码器与PLC的连接 1、THPLC-DT型四层电梯实验教学模型一台 2、安装了V3.2 STEP 7 MicroWIN编程软件的计算机一台 3、PC/PPI编程电缆一根 4、PLC主机一台（西门子自配），应选用40点机型（输入口大于20点、输出口大于14点）。2.4系统结构框图电梯开关门流程图电梯上升下降流程图第三章 系统软件设计3.1 四层电梯梯形图3.1.1外召唤信号登记及消除厅外召唤指令具有登记指示，到层取消。3.1.2内指令信号登记及消除 点动内呼按钮，信号登记显示。到层信号取消。本系统设一楼为基站，两分钟内无任何操作，电梯自动返回一楼。 3.1.3 电梯的平层信号处理3.1.4 选层定向及反向截梯轿厢上行轿厢下行3.1.5 内指令外召唤信号的保持轿厢的内呼指令与外召唤指令保持信号，用于在有乘坐需要的楼层停车，并自动或手动执行开关门操作。开关门执行一次之后，信号取消。使电梯能够继续响应其他乘坐信号。3.1.6 各楼层停车信号 3.1.7 自动开关门 如梯形图所示，电梯到层停车后，延时2s开门，5s后自动关门。并设有手动开门按扭和关门按钮。可实现即时开关门。第六章. 结束语 总 结 本文主要论述了采用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制，楼层计数器（CNT46）整个检测系统，主要由PLC概述，全文由货运电梯基本概念，电梯的移动，模拟组态，以及电梯负载控制四部分构成，介绍了电梯的发展背景。综合论述了设计的要求和功能，并且给出了每一部分的硬件原理图，电路中涉及到的主要控制硬件。同时设计也提供各个部分的电梯控制图。 经过本次设计，感触颇深的是解决问题的方法、技巧。在这段时间中，我遇到许许多多的问题，明白对待问题要多方法处理，多角度处理。通过这段时间的设计，我不但增强了实践能力和协作精神，而且懂得了联系实际的重要性，这对我以后的学习和工作不无裨益。 当然，我的设计还存在着一些缺陷，有待于在将来设计中进一步提高，在此恳求各位老师批评指正。6.结束语7.致谢在此论文撰写过程中，要特别感谢我的导师周泽如的指导与督促，同时感谢他的谅解与包容。没有老师的帮助也就没有今天的这篇论文。求学历程是艰苦的，但又是快乐的。感谢我的班主任老师，谢谢他在这四年中为我们全班所做的一切，他不求回报，无私奉献的精神很让我感动，再次向他表示由衷的感谢。在这四年的学期中结识的各位生活和学习上的挚友让我得到了人生最大的一笔财富。在此，也对他们表示衷心感谢。 谢谢我的父母，没有他们辛勤的付出也就没有我的今天，在这一刻，将最崇高的敬意献给你们！8.参考文献21南京城市职业学院毕业作业指导过程记录表教学单位江宁广播电视大学年 级07级专 业机电一体化学生姓名指导教师姓 名学生类别高职毕业作业课题基于PLC设计的电梯楼层控制系统选 题指导时间：指导内容：毕业设计课题设计工具的选择初稿指导时间：指导内容：设计工具的确定收集信息撰写开题报告论文初稿的撰写（包括设计电路图，原理图等，并分析电路的可行性）二稿指导时间：指导内容：论文的修改格式排版及定稿定稿指导时间：指导内容：提交毕业设计资料上传电子稿模拟答辩指导教师评语初评成绩： 指导教师签名 ： 年 月 日答辩小组意见 答辩成绩：综合成绩：答辩主持人签名： 年 月 日答辩小组成员签名： 教学单位评审小组审定意见评定成绩： 评审小组负责人： 年 月 日评审小组成员签名：南京城市职业学院审定意见 审定人（签字）： 年 月 日注：1、如学生参加答辩，则按顺序填写意见，并评定成绩。 2、如学生没有参加答辩，则不需填写答辩意见，教学单位评审小组须给出详细意见，并评定成绩。（以上成绩均须以百分制形式给出）