PLC控制电梯的设计【三菱】
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毕业设计(论文)任务书 填表时间: (指导教师填表)学生姓名 专业班级指导教师课题类型题目PLC控制电梯的设计主要研究目标(或研究内容)1. 研究多层电梯控制系统的工作原理和过程,分析其控制要求。2. 分析PLC的工作原理,选择合适的PLC型号,应用PLC技术实现对电梯的升降控制要求,设计控制电路,编写相应的控制程序。3. 对设计系统进行试验,检验系统功能和性能,根据需要对原设计提出改进。课题要求、主要任务及数量(指图纸规格、张数,说明书页数、论文字数等)1. 根据PLC原理对电梯控制系统进行分析设计。2. 利用PLC编程语言和编程软件进行PLC程序设计。3. 采用计算机辅助设计软件绘制所需图纸,对系统进行模拟分析4. 要求说明书不少于1.8万字。进度计划第5周 查资料调研;第6周 对课题研究的内容进行分析研究,确定设计方案;第7-8周 根据设计方案作电路图,对电路进行分析进行参数选择和计算;第9-11周 根据程序画出梯形图第12-15周 提交毕业设计论文初稿;第 16 周 毕业设计论文定稿、打印。第 17 周 毕业设计答辩。主要参考文献电气控制与PLC原理及应用 电子工业出版社赵明主编 工厂电气控制设备 北京 机械工业出版社1996朱熹林等编 机电一体化设计基础 北京 科学出版2004指导教师签字: 教研室主任签字: 年 月 日The latest development trend of PLC long period of time, PLC has always been in the field of industrial automation control of the main battlefield for a wide range of automation control equipment to provide a very reliable control applications. The main reason is that it is able to control the application of automation to provide a safe, reliable and fairly complete solutions for industrial enterprises in the current automation needs. On the other hand, PLC must also rely on other new technology to face diminishing market share of the impact, especially in the industrial impact of PC. PLC is still the need to address the issue of the use of new technologies, system openness and price. PLC technology is still the ultimate trend is one of the bone of contention. Most people think, PLC will continue to lose market share; What is more the view that in the industrial PC before, PLC will be step by step toward death; but there are also some people believe that some special industrial applications for the PLC will continue to provide some market share. Computer control in the global industrial areas, around the opening and re-open process control system, open the process control software, an open data communication protocol, enormous changes have taken place almost everywhere, PLC, but this trend may not continue to develop. With the soft PLC (SoftPLC) control configuration software technology and to further improve the birth and development of installed software and configuration SoftPLC industrial PC-based process control system market share is gradually growth, these facts so that the traditional thinking of PLC suppliers have been dramatic changes have taken place, they must face the reality, in the traditional PLC technology development and improve to make a more open high-profile. The control software, this is the core of PLC Controller, PLC vendors are provided to industrial users of open software programming tool configuration, but also for industrial users was very positive. In addition, open communication network technology has been a breakthrough, and the result is more open to the PLC into the industrial control industry. In addition, the reasons for an open control system functions on the one hand, the need for integrated, on the other hand, as well as some industrial users to function caused by too much. If we can give a high degree of importance, will be able to gain more knowledge of basic skills. PLC manufacturers to focus on system functionality, while industrial users will focus on the system. People can see that the future trend is that more features will be further integrated into a control box. Thus, as the order of control and process control events such functional approach will be adopted to deal with other things like motion control, etc. can also be shared to the same system of control structures. It is believed that, Computer control in the global industrial areas, around the opening and re-open process control system, open the process control software, an open data communication protocol, enormous changes have taken place almost everywhere, PLC, but this trend may not continue to develop. With the soft PLC (SoftPLC) control configuration software technology and to further improve the birth and development of installed software and configuration SoftPLC industrial PC-based process control system market share is gradually growth, these facts so that the traditional thinking of PLC suppliers have been dramatic changes have taken place, they must face the reality, in the traditional PLC technology development and improve to make a more open high-profile. The control software, this is the core of PLC Controller, PLC vendors are provided to industrial users of open software programming tool configuration, but also for industrial users was very positive. In addition, open PLC technology will continue to open the direction of the transfer of control systems, especially PC-based industrial control systems. In addition to the flexibility of the latter than the traditional PLC with a distinct advantage, also has other advantages, such as to shorten the system to market cycles, lower system investment costs, improve the bottom from the factory to the corporate office automation efficiency of data flow of information and so on. Industrial PC control system on a real-time response has been very good solution, perhaps the main thing is still hidden behind the technology, but the lack of track record. For PLC, the firm is one of its main features, this is already a considerable number of track record to verify. Industrial users will still be very careful to treat PLC, they are on the PLC for testing different technologies. In the use of a new technology, the industrial users need to consider the question is how much risk to take, at the same time need to consider how much business and revenue opportunities. However, industrial users do not fully believe in an open control system benefits. With the further development of technology, they began to play down these ideas. Industrial users to adopt new technologies is balanced by the risks and business activities to their benefit, so the decision-making for the future to provide effective protection. Industrial PC technology offers many features that can enhance the functional properties of the PLC, including the embedded digital video and high-speed floating-point coprocessor. Although Microsoft did not further improve the functional properties of the plan, the new Windows CE 3.0 is fully PLC manufacturers have begun to monitor the industrial PC-based control technology brought about by the impact of the powerful. Some experts even believe that the new business brought about by new technologies and open technical specifications will be buried the traditional PLC. PLC manufacturers believe that, although a large number of industrial-site installation of PLC controlled equipment, but they still need to joint industrial control software company, in order to develop their own PC-based industrial process control software. It is true that a few years ago in the industrial field there is a clear mix of the old and the new PLC, the industrial users have to learn at the same time the old and the new knowledge-related, even learn from each other. The majority of PLC manufacturers for industrial users only provides a logical and a soft platform. In the high-end applications, it is difficult to further distinguish between PLC control system and industrial PC control system for the difference between, which both used the same types of microprocessors and memory chips. Image to make an analogy, if you forget the industrial PC and PLC literal meaning of these terms, then in the box that can be observed that it is precisely the number of basic computer hardware technology, we further observed that the basic technology is the complexity of and a combination of these technologies are effective combinations to the control system. In addition, the reasons for an open control system functions on the one hand, the need for integrated, on the other hand, as well as some industrial users to function caused by too much. If we can give a high degree of importance, will be able to gain more knowledge of basic skills. PLC manufacturers to focus on system functionality, while industrial users will focus on the system. People can see that the future trend is that more features will be further integrated into a control box. Thus, as the order of control and process control events such functional approach will be adopted to deal with other things like motion control, etc. can also be shared to the same system of control structures. It is believed that, PLC technology will continue to open the direction of the transfer of control systems, especially PC-based industrial control systems. In addition to the flexibility of the latter than the traditional PLC with a distinct advantage, also has other advantages, such as to shorten the system to market cycles, lower system investment costs, improve the bottom from the factory to the corporate office automation efficiency of data flow of information and so on. Industrial PC control system on a real-time response has been very good solution, perhaps the main thing is still hidden behind the technology, but the lack of track record. For PLC, the firm is one of its main features, this is already a considerable number of track record to verify. Industrial users will still be very careful to treat PLC, they are on the PLC for testing different technologies. In the use of a new technology, the industrial users need to consider the question is how much risk to take, at the same time need to consider how much business and revenue opportunities. However, industrial users do not fully believe in an open control system benefits. With the further development of technology, they began to play down these ideas. Industrial users to adopt new technologies is balanced by the risks and business activities to their benefit, so the decision-making for the future to provide effective protection. Industrial PC technology offers many features that can enhance the functional properties of the PLC, including the embedded digital video and high-speed floating-point coprocessor. Although Microsoft did not further improve the functional properties of the plan, the new Windows CE 3.0 is fully PLC最新发展趋势长期以来,PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因,在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案,适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面,PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击,尤其是工业PC所带来的冲击。PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。PLC技术发展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为,PLC将会继续失去市场份额;更有甚者认为,在工业PC面前,PLC将会一步一步走向死亡;但也有一部分人相信,一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额。在全球工业计算机控制领域,围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议,已经发生巨大变革,几乎到处都有PLC,但这种趋势也许不会继续发展下去。随着软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展,安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC过程控制系统的市场份额正在逐步得到增长,这些事实使传统PLC供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化,他们必须面对现实,在传统PLC的技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态。对于控制软件来讲,这是PLC控制器的核心,PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件,而且对于工业用户表现得非常积极。此外,开放式通信网络技术也得到了突破,其结果是将PLC融入更加开放的工业控制行业。PLC制造商已经开始注视基于工业PC控制技术所带来的强大冲击。有专家甚至认为,新商务活动所带来的新技术和开放技术规范将会埋葬传统PLC。PLC制造商认为,虽然在工业现场安装有大量的PLC控制设备,但他们仍然需要联合工控软件公司,以便开发他们自己的基于工业PC的过程控制软件。诚然,几年前在工业现场明显存在着新旧PLC混合使用的情况,工业用户不得不同时学习相关的新旧知识,甚至彼此借鉴学习。大多数PLC制造商为工业用户仅仅提供了软逻辑和一种操作平台。在高端应用方面,很难进一步区分PLC控制系统和工业PC控制系统之间的差异,因为这两者均采用了同样类型的微处理器和内存芯片。形象地打个比喻,如果你忘掉工业PC和PLC这些词语字面上的含义,那么在箱子里所能够观察到的恰恰是一些基本计算机硬件技术,我们更多观察到的却是那些基本技术的复杂化和混合体,这些技术被有效地组合到控制系统中去。另外,采用开放控制的原因一方面是系统功能集成的需要,另一方面也是由于一些工业用户对功能过分苛求所致。如果能够给予高度的重视,就能够获得更多的基本技术知识。PLC制造商专注于系统功能化,而工业用户则专注于系统应用。人们可以看到,将来的发展趋势是将更多的功能进一步集成到一个控制箱内。因而像顺序控制和过程控制这样的事件将会采用功能化方式进行处理,其他像运动控制等也能够共享到相同的控制结构体系中。可以相信,PLC技术将继续向开放式控制系统方向转移,尤其是基于工业PC的控制系统。后者除了在灵活性方面比传统PLC具有截然不同的优势外,还具有其他优点,如能够缩短系统投放到市场的周期,降低系统投资费用,提高从工厂底层到企业办公自动化的数据信息流动效率等。关于工业PC控制系统的实时响应问题已经得到很好的解决,也许其主要的东西仍然隐藏在技术背后,但缺乏相应的跟踪记录。对于PLC来讲,坚固性是其主要特点之一,这已经有相当多的跟踪记录来验证。工业用户仍然非常小心地对待PLC,他们正在对PLC作不同的技术测试工作。在利用一种新技术时,工业用户需要考虑的问题是要冒多大的风险,同时需要考虑对其商务活动能够带来多少机会和收益。但工业用户不完全相信开放式控制系统所带来的好处。随着技术的进一步发展,他们开始逐渐淡化这些思想观念。工业用户正在平衡采用新技术所存在的风险和给他们的商务活动所带来的收益,以便为今后的决策提供有效的保障。摘 要:PLC(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,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。随着社会的不断发展,楼房越来越高,而电梯成为了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、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在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,各种逻辑开关控制与PLC很好的结合,很好的实现了对的控制。 本文主要讨论研究利用三菱PLC对电梯的升降进行控制,形成电梯控制系统。 关键词:PLC;电梯控制;升降 PLC Control Elevator Design DepartmentABSTRACTPLC (programmable controller) took one industry control microcomputer, it by its programming convenient, operation simple in particular its merits and so on high controllability, obtained the widespread application in the industrial production process.It applies the large scale integrated circuit, the miniature machine technology and the communication technology development achievement, formed gradually had many kinds of merits and miniature, medium, large-scale, the ultra-large type and so on each kind of specification series product, applied in to monitors between the computer from the black-white control system many control domain.Along with societys unceasing development, the building is more and more high, but the elevator became the high-level building to have the equipment.The elevator from the handle switch operation elevator, the push-button control elevator develops to the present group control elevator, has made the indelible contribution for the high-level transportation.PLC rises and falls in the control in the elevator the application mainly to manifest in its logical switch control function.Because PLC has the logic operation, counting and fixed time as well as data feeds output function.Rises and falls in the process in the elevator, each logical switch control and PLC very good union, very good realization to control. The this article main discussion studies using Mitsubishi PLC carries on the control to the elevator fluctuation, forms the elevator control system. KEY WORDS: PLC, Elevator control, Fluctuation3目录前 言1第1章 概 述21.1电梯的简介21.2 PLC控制电梯的任务安排3第2章 综 述42.1电梯的发展42.2 PLC控制系统与其他工业控制系统的比较42.3可编程控制器简介72.4 选定PLC控制电梯8第3章 设计PLC控制电梯93.1 输入/输出的分配93.2 PLC的机型选择93.3 硬件设计123.4 程序流程图163.5 控制要求与程序语句18第4章 程序调试、运行254.1 正常情况下程序调试254.2 过程分析254.3 用指示灯来模拟电梯的运行过程25结 论33谢 辞34参考文献35附 录36前 言可编程控制器(Programmable logic controller,PLC)是近年来发展迅速,应用广泛的工业控制装置,是一种专为工业应用而设计的数字电子控制系统。它采用了灵活、方便,快捷的可编程序控制形式和结构,通过数字量或模拟量的输入与输出过程中的信号转换,完成控制中的各类生产过程。当今的PLC吸收了微电子技术和计算机技术的最新成果,其应用已从单片机自动化推广到整条生产线的自动化乃至整个工厂的生产自动化。从柔性制造系统,工业机器人到大型分散控制系统,PLC均承担着重要的角色。目前,PLC几乎在工业生产的所有领域都得到广泛的运用,因此了解并熟悉掌握PLC的基本原理及PLC控制系统的设计方法,已成为工业自动化工程技术人员的基本要求。当今世界先进工业国家正处于由“工业经济”模式向“信息模式”转变的时期,其中技术进步因素起着极为重要的作用,它在经济增长中占70%-80%。“以高新技术为核心,以信息电子化为手段,提高工业产品附加值”已经成为现代工业企业自动化重要的发展目标。从我国经济发展史看,其工业经济增长主要是依靠投入大量资金和劳动力来实现的,尚未充分发挥技术进步在工业经济增长中的“二次效益倍增器”的作用。“如何加快发展电子信息技术、调整产业结构,适应世界经济发展需求”是当前我国工业企业自动化界研究的重要课题之一。诸如类同的虚拟企业自动化系统将是未来工业自动化的重要发展方向。 第1章 概 述1.1电梯的简介随着科学技术的发展、近年来,我国的电梯生产技术得到了迅速发展一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯,电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份,随着自动控制理论与微电子技术的发展,电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化,交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式:继电路控制系统(“早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点,目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能,但也存在抗扰性差,系统设计复杂,一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高,使用维修方便,抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点,倍受人们重视等优点,已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式,目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。目前国内七八十年代安装的许多电梯电气部分用继电器接触器控制系统,线路复杂,接线多,故障率高,维修保养难,许多已处于闲置状态,其拽引系统多采用交流双速电机系统换速,效率低,调速性能指标较差,严重影响电梯运行质量。由于这些电梯交流调压调速系统,交流双速电机拖动系统性能及乘坐舒适感较差,交流调压调速系统属能耗型调速的机械部分无大问题,为节约资金,大部分老式电梯用户希望对电梯的电气控制系统进行改造,提高电梯的运行性能。因此对电梯控制技术进行研究,寻找适合我国老式电梯的改造方法具有十分重要的意义。电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。PLC作为新一代工业控制器,以其高可靠性和技术先进性,在电梯控制中得到广泛应用,从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向,成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行是乘客的舒适感有着重要影响,而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。为了改善电梯的舒适感和运行的可靠性,现在都改为用PLC来控制电梯的运行,这样大大提高了电梯的性能。1.2 PLC控制电梯的任务安排本设计就以PLC作为工具对升降电梯的各种操作进行控制。我打算先对四层电梯的硬件部分作分析,看需要什么样的开关,电机,信号灯等。然后,画出它的控制面板图,再根据控制面板图估计一下I/O点数,这样可以确定所选机型,然后在软件设计,写出流程图,梯形图,写出语句。最后是进行调试,看看此程序是否可行。第2章 综 述2.1电梯的发展据国外有关资料介绍,在20世纪初,美国OTIS电梯公司首先使用直流电动机作为动力,生产出以槽轮式驱动的直流电梯。从此以后,电梯这个产品,一直在日新月异的发展着。目前的电梯产品,不但规格品种多,自动化程度高,而且安全可靠,乘坐舒适。 当今世界,部分地区人口高度密集,人和土地资源短缺的矛盾日趋激化。这就注定了必须合理地利用土地去解决人与土地的矛盾。而兴建高层建筑是其中的有效措施之一。因此,能使人们快速、便捷地到达目的楼层的电梯便应运而生了。在一些发达国家和地区,人均电梯拥有数量一般在每万人30台以上,某些国家甚至达到每万人120台以上,随着城镇化程度的加大,电梯市场会更加繁华。中国的电梯市场增长也很乐观,目前,每年增长率为15%18%。随着电梯普及率的升温,人们对电梯的要求也会越来越高。如何更安全、更快捷地到达目的楼层,也就成了人们对电梯最为根本的要求。而电梯系统里掌控这方面技术参数的是电梯控制系统。因此,控制系统的设计就成了在电梯设计领域里最为核心的技术。 这种世界级的激烈竞争使我国的电梯用户成了最大的受益者,他们可以用最低的价格随意选购最好的电梯产品。 2.2 PLC控制系统与其他工业控制系统的比较2.2.1 PLC控制系统与继电器控制系统的比较(如表2-1所示)表2-1plc与继电器控制系统比较表比较项目继电器控制系统PLC控制系统控制功能的实现由许多继电器,采用接线的方式来完成控制功能各种控制功能是通过编制的程序来实现的对生产工艺过程变更的适应性适应性差。需要重新设计,改变继电器和接线适应性强,只需对程序进行修改控制速度低,靠机械动作实现快,靠微处理器进行处理计数及其他特殊功能一般没有有安装,施工连线多,施工繁安装容易,施工方便可靠性差,触点多,故障多高,因元器件采用了筛选和老化等可靠性措施寿命短长可扩展性困难容易维护工作量大,故障不易查找有自诊能力,维护工作量小由于PLC控制系统与继电器控制系统相比具有无法比拟的优点,因此,在今后的控制系统中,传统的继电器控制系统被PLC控制系统所代替是大势所趋。2.2.2 PLC控制系统与计算机系统的比较20世纪60年代,由于小型计算机的出现,有人曾试图用小型计算机来取代当时占统治地位的继电器控制系统,结果未获成功,代只的却是PLC的出现。通过计算机与PLC本身的工作目的,原理和方式上都存在着较大的差异,其结果比较见下表(如表2-2所示)表2-2 PLC与计算机系统比较表比较项目通用计算机系统PLC控制系统工作目的科学计算,数据管理等工业自动控制工作环境对工作环境要求比较高对环境要求低,可在恶劣的工业现场工作工作方式中断处理方式循环扫描方式系统软件需配备功能较强的系统的软件一般只需要简单的监控程序采用的特殊措施掉电保护等一般性措施采用多种抗干扰措施,自诊断,断电保护,可在线维修编程语言汇编语言,高级语言梯形图,助记符语言,SFC标准化语言对操纵人员的要求需专门培训,并具有一定的计算机基础一般技术人员,稍加培训即可操作使用对操纵人员的要求对内存的要求容量大容量小价格价格高价格较低其他若用于控制,一般需自行设计机种多,模块种类多,易于集成系统一般情况下,在工业自动化工程中采用PLC可靠,方便,易于维护。2.2.3 PLC控制系统与集散型控制系统的比较由前所述可知,PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来的。而集散型控制系统DCS(Distribution Control System)是由回路仪表控制系统发展起来的分布式控制系统,它在模拟量处理,回路调节等方面有一定的优势。而PLC随微电技术,计算机技术和通信技术的发展,无论在功能上,速度上,智能化模块以及联网通信上,都用很大的提高。并开始与小型计算机联成网络,构成了以PLC为重要部件的分布式控制系统。随着PLC网络通信功能不断增强,PLC与PLC及计算机的互联,可以形成大规模的控制系统,在数据告诉公路上(Data Highway)挂接在线通用计算机,实现在线组态,编程和下装,进行在线监控整个生产过程,这样就已具备了集散控制系统的形态,加上PLC的价格和可靠性优势,使之可以与传统的集散控制系统相互竞争。2.3可编程控制器简介2.3.1可编程控制器的由来与发展第一台可编程控制器的设计规范是美国通用公司提出的。当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘,在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上,同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制程序、可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。这一设想提出后,美国数字设备公司(DEC)于1969年研制成第一台PLC,型号为PDP-14,投入通用汽车公司的生产线控制中,取得了令人满意的效果,从此开创了PLC的新纪元。第一台PLC具有模块化、可扩充、可重编程及用于工业环境的特性。这些控制器易于安装,占用空间小,可重复使用。尽管控制器编程有些琐碎,但它具有公共的工厂标准梯形图编程语言,这样使得不熟悉计算机的人也能方便的使用它。在短时间内,PLC在其他工业部门也得到应用。到70年代初,食品、金属和制造等工业部门相继使用PLC代替继电器控制设备,迈出了其实用化阶段的第一步。70年代中期,由于大规模集成电路的出现,使8位微处理器和位片处理器相继问世,使可编程控制技术产生了飞跃。在逻辑运算功能的基础上,增加了数值运算、闭环控制、提高了运算速度,扩大了输入输出规模。在这个时期,日本、西德(原)和法国相继研制出了自己的PLC,我国在1974年也开始研制。70年代由于超大规模集成电路的出现,使PLC向大规模、高速性能方向发展,形成了多种系列化产品。这是面向工程技术人员的编程语言发展成熟,出现了工艺人员使用的图形语言。在功能上,PLC可以代替某些模拟控制装置和小型机DDC系统。进入八九十年代后,PLC的软硬件功能进一步得到加强,PLC已发展成为一种可提供诸多功能的成熟的控制系统,能与其他设备通信,生成报表,调度产生,可诊断自身故障及机器故障。这些改进使PLC符合今天对高质量高产出的要求。尽管PLC功能越来越强,但他仍然保留了先前的简单与易于使用的特点。2.3.2可编程控制器(PLC)的特点1.硬件的可靠性2. 编程简单,使用方便3. 接线简单,通用性好。4.可连接为控制网络系统5. 易于安装,便于维护2.3.3 PLC的工作原理PLC具有微机的许多特点,但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式。PLC则采用循环扫描工作方式。在PLC中,用户程序按先后顺序存放,CPU从第一条指令开始执行程序,直至遇到结束符后又返回第一条。如此周而不断循环。每一个循环称为一个扫描周期。一个扫描周期大致可分为I/O刷新和执行指令两个阶段。2.3.4 PLC的编程语言PLC提供了较完整的编程语言,以适应PLC在工业环境中的应用。利用编程语言,按照不同的控制要求编制不同的控制程序,这相当于设计和改变继电器的硬接线线路,这就是所谓的“可编程序”。程序由编程器送到PLC内部的存储器中,它也能方便地读出、检查与修改。PLC提供的编程语言通常由三种:梯形图、功能图、及布尔逻辑编程。2.4 选定PLC控制电梯由电梯的发展、PLC控制和其他控制系统的比较和PLC的介绍充分说明了用PLC来控制电梯的优点,所以本设计最终选定用PLC控制电梯。8第3章 设计PLC控制电梯3.1 输入/输出的分配3.1.1 输入信号(如表3-1所示)表3-1输入信号序号名称输入点序号名称输出点0四层内选按钮S4X0007一层上呼按钮U1X0071三层内选按钮S3X0018二层上呼按钮U2X0102二层内选按钮S2X0029三层上呼按钮U3X0113一层内选按钮S1X00310一层行程开关SQ1X0124四层下呼按钮D4X00411二层行程开关SQ1X0135三层下呼按钮D3X00512三层行程开关SQ1X0146二层下呼按钮D2X00613四层行程开关SQ1X0153.1.2 输出信号(如表3-2所示)表3-2输出信号序号名称输入点序号名称输出点0四层指示L4Y0008二层内选指示SEL2Y0101三层指示L3Y0019一层内选指示SEL1Y0112二层指示L2Y00210一层上呼指示UP1Y0123一层指示L1Y00311二层上呼指示UP2Y0134轿箱降指示DOWNY00412三层上呼指示UP3Y0145轿箱上升指示Y00513二层下呼指示DN2Y0156四层内选指示Y00614三层下呼指示DN3Y0167三层内选指示Y00715四层下呼指示DN4Y0173.2 PLC的机型选择3.2.1 可编程控制器控制系统的I/O点数估算1.控制电磁阀等所需的I/O点数有电磁阀的动作原理可知,一个单线圈电磁阀用可编程控制器时需两个输入及一个输出;一个双线圈电磁阀需三个输入及两个输出;一个比例式电磁阀需三个输入及五个输出。一个按钮需一个输入;一个光电开关要占用一个或两个输入点;一个信号占用一个输出点;而波段开关,有几个波段就占用几个输入点;一般情况,各种位置开关都要占用两个输入点。根据上面所述原理分析,本设计用到十个按钮,需要十个输入点。四个位置按钮,需要八个输入点。十六个信号灯,需要十六个输出点。2.控制交流电机所需的I/O点数根据具体情况,本设计可以不用到交流电机,所以,可以不算上交流电机的I/O点数。3.控制直流电动机所需的I/O点数本设计是对电梯的控制,所以,我们根据情况可知,要控制电梯的上升和下降,需要一个可逆运行的直流电机。这样,我们需要九个输入点和六个输出点3.2.2 内存估计用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响:内存利用率;开关量输入输出点数;模拟量输入输出点数;用户的编程水平3.2.3 内存利用率我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为利用率3.2.4开关量输入输出的点数一般系统中,开关量输入和开关量输出的比为6:4。这方面的经验公司是根据开关量输入、开关量输出的总点数给出的。所需内存字数=开关量(输入+输出)总点数*103.2.5 模拟量输入输出的总点数只有模拟量输入时:内存字数=模拟量点数*100模拟量输入输出同时存在:内存拟量字数*200程序编写质量经验计算公式:总存储器字数=(开关量输入点数+开关量输出点数)*10+模拟量点数*150。然后按计算存储器字数的25%考虑裕量。3.2.6 响应时间系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔。系统响应时间=输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期。3.2.7 功能、结构要合理单片控制往往是用一台可编程控制器控制一台设备,或者一台可编程控制器控制几台小设备。3.2.8 输入输出模块的选择可编程控制器输入模块是检测并转换来自现场设备(按钮、限位开关、接近开关等)的高电平信号为机器内部电平信号,模型类型分直流5、12、24、48、60V几种;交流115V和220V两种。模块输出的任务是将机器内部信号电平转换为外部过程的控制信号。输出模块同时接通点数的电流累计值必须小于公共段所允许通过的电流值。输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值3.2.9 机型确定综上所述,根据具体情况,我们选择三菱的FX系列。输入输出点数为34点,电机20点,考虑10%到15%的I/O裕量,我们选择FX2C-64MR这种型号3.3 硬件设计3.3.1 一般性能(如表3-3所示)表3-3一般性能电源220240V单相50Hz电源波动187264V,10ms以下瞬时断电,控制不受影响环境温度055度环境湿度45%95%,无凝露抗振动1055Hz,0.5mm,最大2g(重力加速度)抗冲击10g,3轴X、Y、Z方向各3次抗噪声1000V,1us,30100Hz(噪声仿真器)绝缘耐压AC 1500V,1min(各端子与接地端之间)绝缘电阻5M,500V DC(各端子与接地端之间)接地小于100(如果不可能,也可以不接地)环境无腐蚀气体,无导电尘埃3.3.2 输入性能(如表3-4所示)表3-4输入性能输入类型无电压触点或NPN集电极开路晶体管绝缘光-电隔离输入电压内部电源DC24V4V,外部电源DC24V8V输入阻抗近似3.3K工作电流OFF-ONDC4mA(最小)ON-OFFDC1.5mA(最大)响应时间OFF-ON近似10ms(有8点可改变从060ms)ON-OFF近似10ms(有8点可改变从060ms)3.3.3 功能特性(如表3-5所示)表3-5功能特性执行方法周期执行存储的程序,集中输入/输出执行速度平均12us/步程序语言继电器和逻辑符号(梯形图)程序容量1000步指 令逻辑指令20条(包括MC/MCR,CJP/EJP,S/R)步进梯形指令2条(STL,REJ)功能指令87个(包括+,-,=,等程序记忆内部配置CMOS-RAM,EPROM/EEPROM卡辅助继电器无锁存128点锁存64点状态(锁存)64点特殊16点数据寄存器64点定时器0.1s定时器24点(延时接通)0.1999s0.01s定时器8点(延时接通)0.0199.9s计数器(锁存)30点,减法计数(0999)高速计数器(锁存)1点,加/减计数(0999999),最大2KHz电池保护锂电池,寿命约5年诊断程序检查(和,语法,电路),定时监视,电池电压,电源电压3.3.4 输出性能(见下表3-6所示)表3-6输出性能输出类型继电器输出绝缘继电器绝缘输出负荷电阻负荷2A/点感性负荷35V/A/300000次接通断开灯泡负荷100W漏电流0mA响应时间OFF-ON近似10msON-OFF近似10ms3.3.5 其它功能(见下表3-7)表3-7其它功能型号输入点输出点端子块功耗输入传感器电源F1-60MR36点24点可拆卸端子40V/A0.2A3.3.4硬件面板图(见下图3-1)图3-1硬件面板图3.4 程序流程图(见下图3-2) 图3-2流程图3.5 控制要求与程序语句1.当轿箱停于层或层,或者层时,按层按钮呼梯,则轿箱上升到层停。0 LDI X0011 OR Y0072 AND X0023 OUT Y0074 LDI X0025 OR Y0106 AND X0017 AND X0038 OUT Y0109 LDI X00310 OR Y01111 AND X00212 AND X00413 OUT Y01114 LDI X00415 OR Y01216 AND X00317 OUT Y01218 LDI Y02019 OR X03420 AND Y01521 AND Y01422 OUT Y0132.当轿箱停于层,若按层按钮呼梯,则轿箱上升到层停,若按层按钮呼梯则轿箱上升至层停。52 LD X01353 OR Y00154 LDI Y00755 OR Y02056 OR Y01657 ANB58 OUT Y00159 LD X01460 OR Y00261 LDI Y01062 OR Y02063 OR Y01564 ANB65 OUT Y00266 LD X01567 OR Y00368 LDI Y01069 OR Y02070 OR Y01671 ANB72 OUT Y0033.当轿箱停于层,若按层按钮呼梯,则轿箱下降至层停,若按层按钮呼梯则轿箱下降至层停。73 LD X01674 OR Y00475 LDI Y01176 OR Y02077 OR Y01578 ANB79 OUT Y00480 LD X01781 OR Y00582 LDI Y01183 OR Y02084 OR Y01685 ANB86 OUT Y00587 LD X02088 OR Y00689 LDI Y01290 OR Y02091 OR Y10592 ANB93 OUT Y0064.当轿箱停于层,而后、层按钮均有人呼梯时,轿箱上升至层暂停后继续上升至层,暂停后,继续上升至层停止。94 LD Y02195 OR Y00196 OUT M2197 LD Y02298 OR Y00299 OR Y003100 OUT M22101 LD Y023102 OR Y004103 OR Y005104 OUT M23105 LD Y024106 OR Y006107 OUT M24108 LD Y022109 LD Y002110 ANI Y015111 ORB 112 LD Y003113 ANI Y016114 ORB115 LD Y003116 ANI Y001117 ANI Y021118 ANI Y015119 ORB 120 LD Y002121 ANI Y004122 ANI Y005123 ANI Y006124 ANI Y023125 ANI Y024126 ANI Y016127 ORB 128 OUT M25.当轿箱上升(或下降)途中,任何方向下降(或上升)的按钮呼梯均有效。150 LD X033151 OR Y020152 LD Y015153 OR Y016154 ANB155 AND X036156 ANI M11157 OUT Y020158 LDI Y015159 ANI Y016160 LDI X004161 AND M24162 ORB163 LDI X003164 AND M3165 ORB 166 LDI X002167 AND M2168 ORB 169 LDI X001170 AND M21171 ORB 172 AND M12173 LDI M11174 AND T2175 ORB176 OUT M11177 LD X001178 OR X012179 LD X002180 OR Y010181 ANB182 AND X003 183 ANI X004184 OUT M12185 LD M22186 ANI Y010187 OR M23188 ANI Y011189 OR M24190 ANI Y012191 LD Y015192 AND Y020193 ORB194 ANI Y016195 OUT Y015196 LD M23197 ANI Y011198 OR M22199 ANI Y010200 OR M21201 ANI Y007202 LD Y016203 AND Y020204 ORB 205 ANI Y015206 OUT Y016以上呼梯信号:包括楼内选层按钮;楼层显示灯亮,表示轿箱到达该楼层:灯灭表示轿箱不在该楼层。箭头向上亮表示电梯上升,箭头向下亮表示电梯下降。6.要求强制电梯提升、强制电梯下降、强制关门,运行启动信号207 LD M11208 OR M13209 ANI M14210 ANI T0 211 OUT M13212 LD M13213 ANI T0214 OR X040215 ANI Y017216 OUT Y000217 LD Y000218 OR T0219 AND M11220 OUT T0 K100223 LD T0224 OR M14225 ANI T1226 OUT M14227 LD M14228 OR T1229 ANI T2230 OUT T1 K50233 LD T1234 LD Y017235 ANI X037236 ORB237 ANI Y000238 LD Y015239 OR Y016240 ANB241 ANI T2242 OR X037243 OUT Y017244 LD Y017245 ANI X037246 OUT T2 K100 (END)第4章 程序调试、运行通过手动编程器输入PLC,在操作中主要是熟悉FX系列可编程控制的功能、指令代码。将编程器插在基本单元上,将基本单元与编程器置于编程状态,然后消除用户程序存储器,输入控制程序。4.1 正常情况下程序调试先按I/O接口图接好线,输入正常情况下的程序指令,启动运行。4.2 过程分析电梯在一、二、三、四层楼分别设置一个行程开关,在轿箱内设置四个楼层内选按钮。在行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4都断开的情况下,呼叫不起作用4.3 用指示灯来模拟电梯的运行过程1.从一层到二层:接通X012即接通SQ1,表示轿箱原停楼层1,按S2,即X002接通一下,表示呼叫楼层2,则Y010接通,二层内选指示灯SEL2亮,Y005接通,表示电梯上升。断开SQ1,一层指示灯L1亮,过2秒后,一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮。直至SQ2接通,Y010断开(二层内选指示灯SEL2灭),Y005断开(表示电梯上升停止),二层指示灯L2灭,电梯到达二层。在轿箱原停楼层为1时,按U2,电梯运行过程同上。2.从一层到三层:接通X012即接通SQ1,表示轿箱原停楼层1,按S3,即X001接通一下,表示呼叫楼层3,则Y007接通,三层内选指示灯SEL3亮,Y005接通,表示电梯上升。断开SQ1,一层指示灯L1亮,过2秒后,一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮;过2秒后,二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通,Y007断开(三层内选指示灯SEL3灭),Y005断开(表示电梯上升停止),三层指示灯L3灭,电梯到达三层。在轿箱原停楼层为1时,按U3,电梯运行过程同上。3.从一层到四层:接通X012即接通SQ1,表示轿箱原停楼层1,按S4,即X002接通一下,表示呼叫楼层4,则Y006接通,四层内选指示灯SEL4亮,Y005接通,表示电梯上升。断开SQ1,一层指示灯L1亮,过2秒后,一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮;过2秒后,二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮;过2秒后,三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通,Y006断开(四层内选指示灯SEL4灭),Y005断开(表示电梯上升停止),四层指示灯L4灭,电梯到达四层。在轿箱原停楼层为1时,按D4,电梯运行过程同上。4.从二层到三层:接通X013即接通SQ2,表示轿箱原停楼层2,按S3,即X001接通一下,表示呼叫楼层3,则Y007接通,三层内选指示灯SEL3亮,Y005接通,表示电梯上升。断开SQ2,二层指示灯L2亮,过2秒后,二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通,Y007断开(四层内选指示灯SEL4灭),Y005断开(表示电梯上升停止),三层指示灯L3灭,电梯到达三层。在轿箱原停楼层为2时,按U3,电梯运行过程同上。5.二层到四层:接通X013即接通SQ2,表示轿箱原停楼层2,按S4,即X000接通一下,表示呼叫楼层4,则Y006接通,四层内选指示灯SEL4亮,Y005接通,表示电梯上升。断开SQ2,二层指示灯L2亮,过2秒后,二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮;过2秒后,三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通,Y006断开(四层内选指示灯SEL4灭),Y005断开(表示电梯上升停止),四层指示灯L4灭,电梯到达四层。在轿箱原停楼层为2时,按D4,电梯运行过程同上。6.从三层到四层:接通X014即接通SQ3,表示轿箱原停楼层3,按S4,即X000接通一下,表示呼叫楼层4,则Y006接通,四层内选指示灯SEL4亮,Y005接通,表示电梯上升。断开SQ3,三层指示灯L3亮,过2秒后,三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通,Y006断开(四层内选指示灯SEL4灭),Y005断开(表示电梯上升停止),四层指示灯L4灭,电梯到达四层。在轿箱原停楼层为3时,按D4,电梯运行过程同上。7.四层到三层:接通X015即接通SQ4,表示轿箱原停楼层4,按S3,即X001接通一下,表示呼叫楼层3,则Y007接通,三层内选指示灯SEL3亮,Y004接通,表示电梯下降。断开SQ4,四层指示灯L4亮,过2秒后,四层指示灯L4灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通,Y007断开(三层内选指示灯SEL3灭),Y004断开(表示电梯下降停止),三层指示灯L3灭,电梯到达三层。在轿箱原停楼层为4时,按D3,电梯运行过程同上。8.四层到二层:接通X015即接通SQ4,表示轿箱原停楼层4,按S2,即X002接通一下,表示呼叫楼层2,则Y010接通,二层内选指示灯SEL2亮,Y004接通,表示电梯下降。断开SQ4,四层指示灯L4亮,过2秒后,四层指示灯L4灭、三层指示灯L3亮,过2秒后,三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮。直至SQ2接通,Y010断开(二层内选指示灯SEL2灭),Y004断开(表示电梯下降停止),二层指示灯L2灭,电梯到达二层。在轿箱原停楼层为4时,按D2,电梯运行过程同上。9.从四层到一层:接通X015即接通SQ4,表示轿箱原停楼层4,按S1,即X003接通一下,表示呼叫楼层1,则Y011接通,一层内选指示灯SEL1亮,Y004接通,表示电梯下降。断开SQ4,四层指示灯L4亮,过2秒后,四层指示灯L4灭、三层指示灯L3;过2秒后,三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮;过2秒后,二层指示灯L2灭、一层指示灯L1亮。直至SQ1接通,Y011断开(一层内选指示灯SEL1灭),Y004断开(表示电梯下降停止),一层指示灯L1灭,电梯到达一层。在轿箱原停楼层为4时,按U1,电梯运行过程同上。10.三层到二层:接通X014即接通SQ3,表示轿箱原停楼层3,按S2,即X002接通一下,表示呼叫楼层2,则Y010接通,二层内选指示灯SEL2亮,Y004接通,表示电梯下降。断开SQ3,三层指示灯L3亮,过2秒后,三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮。直至SQ2接通,Y010断开(二层内选指示灯SEL2灭),Y004断开(表示电梯下降停止),二层指示灯L2灭,电梯到达二层。在轿箱原停楼层为3时,按D2,电梯运行过程同上。11.三层到一层:接通X014即接通SQ3,表示轿箱原停楼层3,按S1,即X003接通一下,表示呼叫楼层1,则Y011接通,一层内选指示灯SEL1亮,Y004接通,表示电梯下降。断开SQ3,三层指示灯L3亮,过2秒后,三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮;过2秒后,二层指示灯L2灭、一层指示灯L1亮。直至SQ1接通,Y011断开(一层内选指示灯SEL1灭),Y004断开(表示电梯下降停止),一层指示灯L1灭,电梯到达一层。在轿
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