基于PLC的四层电梯控制系统设计12解读

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1、毕业设计（论文）题 目：基于PLC的四层电梯控制系统设计系部：信息技术系专 业：电子信息工程学 号：学生姓名：指导教师姓名：指导教师职称：二。一。年五月八日摘 要 2PLC-based four-story elevator control system design 3弓I 言 4第一章可编程控制器 61.1 、可编程控制器的介绍 61.1.1 定义 61.1.2 PLC的构成 61.1.3 CPU的构成 61.1.4 I/O模块 71.1.5 电源模块 71.1.8 PLC的通信联网 81.2 可编程控制器的选用 81.2.1 、PLC控制系统的I/O点数计算 81.2.2 PLC的型号选

2、择 9第二章硬件接线 102.1 外部接线图 102.2 I/O分配图 112.3 四层电梯模拟控制面板 12第三章系统软件设计 133.1 PLC梯形图概述 133.2 MELSOFT系歹U GX Developer编程软件的操作方法 133.3 系统工作过程分析 143.4 控制要求 143.5 过程分析 153.6 调试过程 173.6.1 准备工作 173.6.2 调试程序 17结论 19参考文献 20附件一：梯形图 21附件二：指令表 2629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，电梯也已成为人类现代生活中广泛使用的运输工具。随着人们对电梯运

3、行的安全 性、舒适性等要求的提高，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。可编程控制器（PLQ因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和 使用方便已经成为应用最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。电梯控制要求接入设备使用简便，对应系统组态的编程简单，具有人性化的人机界 面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。通过 PLC对程序设计，提高了电梯的控制 水平，并改善了电梯的电梯运行的舒适感。 本文争对以上优点，对电梯运行进行了改进, 使其达到了比较理想的控制效果。关键词 PLC电梯控制系统PLC-base

4、d four-story elevator control system designAbstractAs Chinas rapid economic development, micro-electronics technology, computer technology and automation technology have developed rapidly, elevators have become widely used in modern life, means of transport. As people of the elevator safety, comfort

5、 and other required improvements, elevators has been rapid development of its drag technology has developed to a FM voltage speed, its logic control is to replace the original relay by PLC control.Programmable Logic Controller (PLC) because of stable and reliable, simple structure, low cost, easy to

6、 learn, powerful and easy to use has become the most widely used general-purpose industrial controldevices,contemporary, one of the main pillars of industrial automation. Elevator control requires access device easy to use, the corresponding system configuration programming simple, with user-friendl

7、y man-machineinterface, with the application database, to speed up programming and debugging speed. Through the PLCto the program design to improve the elevator level of control, and improved elevator elevator running comfort. This contention of the above advantages, the elevator operation has been

8、improved so that it reached a relatively satisfactory control effect.Key words PLC elevator control system1968年美国通用汽车公司(GM,为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变 化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能 减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。 1969年，美国数 字设备公司根据美国通用汽车公司的要求，研制出第一台可编程控制器PDD-14并在GM公司汽车生产线上首次应用成果。70年代后期，随着微电子技术和计算机的

9、迅猛发 展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制领域，真正成为一种电 子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称 PC (programmable controller )。 但由于PC容易与个人计算机(programmable computer)相混淆，故人们仍习惯地用PLC 作为可编程控制器的缩写。国际电工委员会(IEC)于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中 对可编程控制器定义如下：”可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工 业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺 序控制、定时、计数和算术运算等操作的指

10、令，并通过数字式和模拟式的输入和输出， 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围设备，都应按易于与工业 系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。可编程控制器，简称PLG它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新 型工业控制设备。具有1.可靠性高、抗干扰能力强 2.设计、安装容易，维护工作量少 3.功能强、通用性好4.开发周期短，成功率高 5.体积小，重量轻，功耗低等特点。已 经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。与继 电一一接触器系统相比系统更加可靠；占位空间比继电一一接触器控制系统小；价格上 能与继电一一接触器控制系统竞争；易于在现

11、场变更程序；便于使用、维护、维修；能 直接推动电磁阀、接触器与之相当的执行机构；能向中央执行机构、中央数据处理系统 直接传输数据等。因此，进行电梯的PLC控制系统的设计，可以推动电梯行业的发展，扩大 PLC在自 动化控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。目前，在电梯的控制方式上，主要有继 电器控制、微型计算机控制和 PLC控制三种。从控制方式和性能上来说，这三种方 法并没有太大的区别，国内外厂家大多选择第三种方式，其原因在于如果生产规模 较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；

12、传统的继电器控制系统其主要缺点是 触点多，故障率高，可靠性差，维修工作量大等；而PLC实际上是一种专用计算机, 它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确 的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于 PLC中的内部辅助继电器及保持继电 器等，实际上是PLC系统内存工作单元，既无线圈又无触点，使用次数不受限制， 属无触点运行，可靠性高，程序设计方便灵活，研制周期短，因此，它比继电器控 制和微机控制有着更明显的优越性，运行寿命更长，工作更安全可靠，自动化水平 更高。第一章可编程控制器1.1 、可编程控制器的介绍1.1.1 定义PLC可编程序控制器：PLC英文全称Prog

13、rammable Logic Controller，中文全称 为可编程逻辑控制器，定义是：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。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术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。1.1.2 PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC包括CPU 板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块 可以按照一定规则组合配置。1.1

14、.3 CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC至少有一个CPU,它按PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入 装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC内部电路 的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读 取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电 路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态 总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程 序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看

15、来，不必要详细分析 CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是 应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指 令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥 下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着 PLC的工作速度，IO数 量及软件容量等，因此限制着控制规模。1.1.4 I/O 模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了 PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换

16、成数字信号进入 PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量 输入（DI）,开关量输出（DO）,模拟量输入（AI）,模拟量输出（AO）等模块。开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的 量。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分，有继 电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA ）、电压型 （0-10V,0-5V,-10-10V ）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定

17、模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受 CPU所能管理 的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。1.1.5 电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电 路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC）,直流 电源（常用的为24VAC）1.1.6 底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系， 使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一 个整体。1.1.7 PLC系统的其它设备1、编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器

18、件， 用于编程、对系统作一些设定、监控 PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不 直接参与现场控制运行。小编程器PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运 行编程软件）充当编程器。2、人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式 的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非 常普及。3、输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如 EPROMK EEPROM写入器、 条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机1.1.8 PLC的通信联网依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此， 网络在自动化系统集成工程中的重要性越

19、来越显著，甚至有人提出网络就是控制器”的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使 PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能 设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均 有采用。对于一个自动化工程（特别是中大规模控制系统）来讲，选择网络非常重要的。首先， 网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不 同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准 的协议、机制的前提下进行

20、；再次综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用 性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。1.2 可编程控制器的选用1.2.1 PLC控制系统的I/O点数计算根据电梯控制的特点，输入信号应该包括以下几个部分:(1)轿厢内及各层门厅外呼按钮主要是轿厢内的楼层选择数字键 14,各层门厅外呼按钮，除一层只设置上升按钮，四层只设置下降按钮外，其他层均设置上升和下降两个按钮。一共需要10个输入。(2)位置信号位置信号由安装于各楼层的电梯停靠位置的 4个传感器产生。平时为常开，当电梯运行到平层时关闭。另外还有一组开光门限位。所以位置信号一共需要6个输入。(3)(4)电梯门控制信号大部分电梯都具有开门啊

21、、关门按钮，以方便手动开关门。一共需要 2个输入。(5)模拟电梯到位按钮由于条件有限，所以本文海设置了到位按钮。电梯一共四层，所以设置了 4个到位按钮，一共需要4个输入。综上所述，共需要输入点22个。输出信号应该包括：(1)内呼指示信号内呼指示信号有四个，分别用来表示 14层楼层内呼的指令被接受，并在内呼 指令完成后，信号消失。(2)外呼指示信号外呼指示信号共有六个，分别用来表示 14层楼层外呼的指令被接受，并在外 呼指令完成后，信号消失。(3)电梯轿厢上下行，电梯上下行指示信号，共四个。(4)门电机开关指示，共需两个输出点。综上所述，共需要输出点16个。1.2.2 PLC的型号选择综合输入、

22、输出点的计算以及要实现的电梯控制功能， 实验室现有的三菱FX2N型号的PLC完全能实现设计要求。因为 FX2N型号的PLC是一款面对大中型工业应用的PLC,输入输出点，内存容量以及响应时间均符合条件。并且，三菱 PLC 具有稳定性高，功能强大，环境适应性强，编程软件简单完善，价格适中等优点。所以我采用了 FX2N-48MR型号的可编程控制器。第二章硬件接线2.1 外部接线图系统的硬件连接图即PLC和系统中各个硬件的连线。具体如图1-1 :文会建歼U2 i愉 U1自的 极蜷 ffil关门 上开启动 F歼后防要咕 界门，睢 /HMk 上存取性1独包建 2粕用通3榜*遗 一蠹 5临内运 llff2餐

23、上乔 2粮再汗3ttfr s rw*iff4 档 F4Y 5m 上曜星/FF信 rd过，上平品翘就防一上但型开关 t仔虐开第4联开龙xOOO000xDOlY001002YOOEx0O3004F X?003004007XUOMrowxOllYOUx01COMIm013roiexOJ4Y013x(15014YOI?x017Y0161D20yoi7x021YQZOk022Yoei工023 02 2Y0e3M忙5Y034xoeeYQE3X(7Y0030Y027031,i ri ；x03X033 工侬COMx037Y031xO4QfQ32YD33X041TQ34X42eonCOMl-iui T-r j

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