民用电梯PLC控制系统设计

学号南理工学院毕业论文题目：民用电梯的 PLC 控制系统设计作 者： 黄 波 届 别：2011 级院 别：机械工程学院 专 业：机械电子工程指导老师： 周红波 职 称：讲 师完成时间: 2015.5.10 湖南理工学院毕业论文1- 1 -目录引言 .3一、 电梯的组成与介绍 .31.1 电梯的整体结构 .3二、可编程控制器简介 .52.1 可编程控制器的背景 .52.2 可编程控制器的特点 .52.3 可编程控制器的类型 .6三、电梯系统控制方案的确定 .73.1 采用 PLC 控制电梯的优点 .73.2 电梯控制系统设计的基本步骤 .83.3 电梯系统控制方案 .83.4 电梯控制系统工作原理 .10四、PLC 系统硬件设计 .124.1 可编程控制器机型的选择 .124.1.1 输入/输出点的估算 .124.1.2 内存容量的估算 .124.2 输入/输出点分配 .134.3 PLC 外部接线图 .13五、PLC 系统软件设计 .145.1 STEP 7 编程软件的编程语言 .145.2 四层电梯控制的梯形图 .155.3 四层电梯控制的语句表 .285.4 四层电梯程序的调试 .32六、结 论 .33致 谢 .33参 考 文 献 .34湖南理工学院毕业论文2- 2 -摘 要电梯作为当代社会高层建筑的垂直交通运输工具，与人们的生活紧密相关，随着社会的发展，人们对电梯运行的安全性、高效性、舒适性等要求的不断提高，电梯也快速发展起来了。电梯的拖动技术也已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由 PLC 控制代替了原来的传统电梯继电器控制。目前，采用可编程序控制器和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。电梯采用了 PLC 控制技术，运用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统更加灵活简单，同时更容易增加或改变其控制功能，更能进行自我系统故障检测以及报警提示，提高了设备的运行安全性，并便于检修。PLC是一个工业过程控制的发展和控制设备,随着 PLC 技术的发展,大大减少了体积,功能更加齐全,控制稳定可靠,抗干扰能力增强,结合机电部分在一个设备上,将仪器仪表,电子和计算机功能有机的结合在一起。电机交流变频调速技术的最大优势是在改善工艺的过程中,提高了产品质量,改善了环境,促进技术进步。变频调速器以优良的调速性能和制动性能,同时其高效率、高功率因数和节电效果,并且适用范围广泛，综合以上有点使之成为了国内外最受欢迎和有前途的调速方式。因此，PLC 技术和变频调速技术已经成为电梯运行中的关键技术。本设计考虑到载客电梯的实际操作功能，又兼顾载电梯控制中具有递推功能，所设计的控制系统针对的是民用电梯。PLC 控系统术代替传统的继电控制系统，由变频器实现对电梯的拖动调速，使 PLC 与调速拖动装置相结合，构成 PLC 集选控制系统，实现了电梯的各种控制功能，提高了电梯运行的可靠性，降低了故障率。关键字：可编程控制器 PLC；民用电梯；变频器；电机；编程；控制湖南理工学院毕业论文3- 3 -AbstractElevator as a vertical transportation tool in contemporary society of high-rise building, and is closely related to peoples life, with the development of society, people to continuously improve the safety, efficiency, comfort and other requirements of the elevator, the elevator has developed fast. The elevator dragging technology has developed to the FM speed regulator, the logic control by the PLC control instead of the original relaycontrol elevator.At present, the operation of the elevator logic control system PLC and microcomputer,is at a very fast pace of development. The elevator uses a PLC control technology, the use of software to realize the automatic control of the elevator operation, greatly improve the reliability. The control system is more flexible and more simple, easy to add or change its control function, it can conduct self fault detection and alarm system, improve the operation safety of the equipment, and easy maintenance. PLC is the development of an industrial process control and control equipment, with the development of PLC technology, greatly reducing the volume, function more complete, stable and reliable control, anti-interference ability, combined with the electrical part on a device, the instrumentation, electronics and computer functions together. The biggest advantage of AC variable frequency motor speed control technology is the process of improving process, improve product quality, improve the environment, promote technological progress. The VVVF speed performance and good braking performance, and its high efficiency, high power factor and power saving effect, and wide application scope, the above is made at home and abroad, the most popular and promising speed. Therefore, PLC technology and frequency conversion technology has become a key technology in the operation of the elevator. Keywords: Elevator; PLC control; IO distribution; ladder diagram湖南理工学院毕业论文4- 4 -引言随着生产工艺自动化程度的不断提高，可编程控制器（PLC）在生产工艺中的应用也越来越频繁，而且几乎涉及到生产工艺的各个方面，例如供电，生产，物料管理，运输等等。本论文旨在通过进行自动抓取控制系统这一实例，来展现可编程控制器（PLC）在自动化生产中的应用，并且利用此实例在稍加变化后就可以扩展为其他控制系统。可编程控制器（PLC）问世以后迅速受到工业控制界的欢迎，并得到快速发展。目前。可编程控制器（PLC ）也成为工厂自动化的强有力工具，同时在这一领域中得到广泛的推广以及运用。用可编程控制器（PLC）来实现电梯系统的控制对于提高电梯运行的稳定性、缩短电梯系统的开发周期以及降低电梯控制系统的成本都具有实际意义。通过本课题的研究，在一定程度上拓展了 PLC 在自动化领域中的应用，同时也推动了电梯相关行业的发展，使之具有相关的理论以及经济意义。一、 电梯的组成与介绍1.1 电梯的整体结构电梯是把机和电和成一体的大型复杂产品，其中的机械部分相当于人的躯体，电气部分相当于人的神经，两者不可分隔，关系密切，机和电的高度合一，高科技的不断引入，使电梯成为现代科技的综合产品。下面简单介绍电梯机械部分的结构，图 1-1 所示给出了电梯的结构和主要部件的名称。湖南理工学院毕业论文5- 5 -图 1-1 电梯的整体结构图 1-1 注解1-减速厢； 2-曳引轮； 3-曳引机底座； 4-导向轮；5-限速器； 6-机座； 7-导轨支架； 8-曳引钢丝绳；9-开关碰铁； 10-紧急终端开关； 11-导靴； 12-轿架；13-轿门； 14-安全钳； 15-导轨； 16-绳头组合；17-对重； 18-补偿链； 19-补偿链导轮； 20-张紧装置；21-缓冲器； 22-底坑； 23-层门； 24-呼梯盒；25-层楼指示灯； 26-随行电缆； 27-轿壁； 28-轿内操纵厢；29-开门机； 30-井道传感器； 31-电源开关； 32-控制柜；33-曳引电机； 34-制动器湖南理工学院毕业论文6- 6 -二、 可编程控制器简介2.1 可编程控制器的背景可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业变送器控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller） ，简称 PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLC。可编程控制器是 60 年代末在美国首先出现的，当时叫作可编程逻辑控制器，目的是用来代替继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能，PLC 基本设计思路把计算机功能进行灵活运用以及完善继电器控制，使之更加简单易懂、操作方便，控制器的硬件是标准的、通用的，根据实际需要，把控制程序写进控制器的用户程序中，控制器与被控对象联系也很方便。PLC 是继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在数学处理、系统控制方面具有一定优势。继电器在控制系统中的主要表现为：（1）逻辑运算（2）弱电控制强电。2.2 可编程控制器的特点1. 可靠性高，抗干扰能力强现代 PLC 采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠程度是使用机械触点的继电器所无法比较的。为了保证 PLC 能在恶劣的工业环境下可靠工作，在其设计好制造过程中采取了一系列硬件和软件主面的抗干扰措施。2. 功能完善，适应性强PLC 产品具有标准化，系列化和模块化，它具有逻辑运算、顺序控制、计时、计湖南理工学院毕业论文7- 7 -数等功能，还具备算术运算、数据处理、A/D、D/A 转换、通信联网以及生产监控等功能。它可以根据实际需要，灵活方便的组装成大小各异，功能不一的控制系统：即可控制一台机器或一条生产线、也可以控制一个机器群组或多条生产线，既可以直接操控，也可以远程操控。针对不同的工业现场信号，如开关量/模拟量、脉冲/电位、交流/直流、电流/电压、强电/弱电等，PLC 都有相应的 I/O 接口模块与工业现场控制器件和设备直接连接，用户可以根据需要方便进行配置，组装使用，紧凑的控制系统。 3. 使用简单，编程简单易学,调试维修方便 PLC 采用梯形图编写，不用太多的编程语言，同时修改程序也很方便。PLC 的接线只需将输入信号设备（按钮、开关等）与 PLC 的输入端口相连以及被控设备（如接触器、电磁阀等）与输出端口相连，再用螺丝刀拧紧即可，这样就完成接线工作了。PLC 的用户程序的模拟调试可在实验室进行，输入信号可以用开关来充当。PLC的发光二极管的信号即为输出信号。调试后只需将 PLC 在现场进行安装调试即可；它进行的调试也不像继电器控制那样复杂。PLC 拥有完善的自我诊断功能和运行故障警示装置。如果出现故障，PLC 上的发光二极管会报告故障的大概位置，排除以及维修更加方便快速。4. 体积小、重量轻、功耗低PLC 的采用半导体集成电路，因此整体结构紧凑，体积小，重量轻以及功耗低。以超小型 PLC 为例，品种底部尺寸小于 100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此开关柜的体积也大大的缩小。它的重量小于 150g，功耗更只有数瓦。因此 PLC 很容易装入机械设备内部没事实现机电一体化的理想控制设备。三、电梯系统控制方案的确定3.1采用 PLC控制电梯的优点1.在电梯控制中采用 PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，对电梯运行的安全性、可靠性大大提高。湖南理工学院毕业论文8- 8 -2.采用 PLC 控制时，去掉了电器控制选层器及大部分继电器，使电梯控制结构简单，外部线路简化。用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。3.PLC 是通过半导体来控制，控制速度快，不会存在触点抖动从而影响控制速度。4.PLC 控制拥有自我故障诊断功能与报警显示，对程序执行监控，提高运行安全性，同时也便于现场的调试和维修。5.PLC 控制是由晶振产生时钟脉冲，故精度高，定时范围宽，并且具有记数功能。6.电器控制为硬接线而 PLC 控制为软接线，要改变系统逻辑或增加功能时采用 PLC能更加容易方便。3.2电梯控制系统设计的基本步骤设计电梯控制系统必须考虑以下几个方面：1. 对电梯的工艺条件和控制要求进行深入的了解和分析；