机电一体化毕业设计（论文）-西门子S7-200PLC电梯控制系统设计.doc

-0-河南科技大学毕业（设计）论文论文题目：电梯控制系统设计专业：机电一体化班级：学生姓名：学号：指导教师：完成日期：2011.5.10-1-毕业（设计）论文任务书论文（设计）题目：电梯控制系统设计论文预期目标及要求：论文选题难度和份量要适当，应能在规定的时间内经过努力能够完成。1、前言部分介绍论文的选题，选题应紧密结合本专业特点，突出体现实用效果。要阐明选题的背景和意义。2、综合论述部分主要阐述选题在相应学科领域中的发展进程和研究方向，特别是近年来的发展趋势和最新的成果。综述部分应能反映出学生多方面的能力，尤其应反映出其综合分析能力。3、方案的论证在明确了解要解决的问题和文献综述，应提出自己解决问题的思路和方案了。要通过显示自己方案的价值，让读者了解方案的创新之处或有新意的思路，算法和关键技术。4、论文主体主体部分应占整个论文部分的2/3左右。这部分中，要将整个研究开发工作的内容，包括理论分析，总体设计，模块划分，实现方法等进行详细的论述。技术开发型的论文主体应包括：总体设计，模块划分，硬件组成，软件描述，实现技术，性能分析等。在写作上，除了文字描述外，还要善于利用各种原理图，流程序，表格，曲线等来是说明。5、测试及性能分析性能测试一般是在系统的运行状态下记录实际运行的数据，然后归纳数据以此来分析系统运行的性能。6、论文正文内容1800020000字7、学生选择的题目，须经过指导教师同意后方可采用。8、论文一式三份。论文的打印和装订顺序要及格式体例要求。毕业论文进度期限：自2011年4月20日至2011年5月20日指导教师：下发日期：2011.4.20系主任：辅导员：-2-摘要本课题的主要任务是运用可编程控制器(PLC)及相关知识设计电梯控制系统。以速度和方向为主线，根据实际楼层数目自行调整来实现任意层电梯换向和换速控制。本文主要运用西门子SIMATICS7-200PLC及辅助软件实现对电梯系统的控制，通过plc通讯，对西门子SIMATICS7-200PLC实现点对点的控制。然后与外部显示电路相连，实现控制与显示的结合。关键词：电梯控制系统SIMATIC，S7-200，PLC，换向和换速控制-3-目录摘要.2第1章绪论31.1.1PLC的由来.41.1.2PLC的基本结构.51.1.2PLC的基本结构.71.1.4PLC的应用领域.91.1.5PLC的硬件结构第1章绪论1.1可编程逻辑控制器概述可编程控制器（ProgrammableController）是为工业控制应用而设计制造的专用计算机控制装置，是20世纪60年代发展起来的一种控制设备。最早的可编程控制器要追溯到1969年。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器ProgrammableLogicController,简称PLC，主要作用就是替代继电器实现逻辑控制。工业控制领域的快速发展和不断增长的新需求，使得目前这类装置的功能已经大大超出了逻辑控制的范围，因此原来的说法也就不能贴切的表示其功用了。今天我们称之为可编程控制器，简称PC。但为避免与个人计算机PersonalComputer的简称混淆，还是简称PLC。PLC运用于工业控制的近40年中，对提高设备的运转率起到了重要作用。随着时间的推移，PLC已经不再局限于最初的设计的逻辑和顺序控制领域，越来越多的PLC产品向着满足更多更复杂的控制需求迈进。随着现场总线和工业以以太网技术出现和推广，更加有力地迈进了PLC产品在工业领域的广泛应用。PLC是基于计算机技术和自动控制理论发展而来的，它既不同于普通的计算机，又不同于一般的计算机控制系统，作为一种特殊形式的计算机控制装置，它在系统结构，-4-硬件组成，软件结构以及I/O通道，用户界面诸多方面都有其特殊性。从原理上说，可编程控制器和计算机是一致的，为了和工业控制相适应，PLC采用扫描原理来工作，也就是对整个程序进行一遍又一遍的扫描，直到停机为止。之所以采用这样的工作方式，是因为PLC是由继电器控制发展而来的，而CPU的扫描用户程序的时间远远短于继电器的动作时间，只要采用循环扫描的办法就可以解决其中的矛盾。循环扫描的工作方式是PLC区别于普通的计算机控制系统的一个重要方面。虽然各种PLC的组成各不相同，但是在结构上是基本相同的，一般由CPU、存储器、输入输出设备(I/O)和其他可选部件组成。其他的可选部件包括编程器，外存储器，模拟I/O盘，通信接口，扩展接口等。CPU是PLC的核心，它用于输入各种指令，完成预定的任务，起到了大脑的作用，自整定、预测控制和模糊控制等先进的控制算法也已经在CPU中得到了应用；存储器包括随机存储器RAM和只读存储器ROM，通常将程序以及所有的固定参数固化在ROM中，RAM则为程序运行提供了存储实时数据与计算中间变量的空间；输入输出系统（I/O）使过程状态和参数输入到PLC的通道以及实时控制信号输出的通道，这些通道可以有模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出、脉冲量输入等，使PLC的应用十分广泛。早期的PLC主要用于顺序控制上。所谓顺序控制，就是按照工艺流程的顺序，在控制信号的作用下，使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作。PLC的应用大大促进了流水线技术的发展。今天的PLC已经开始用于闭环控制，不仅如此，随着其扩展能力和通信能力的发展，它也越来越多地应用到了复杂的分布式控制系统中。PLC自1969年问世以来，它按照成熟而又有效的继电器控制概念和设计思想，不断利用新科技，新器件，尤其和现在飞速发展的计算机技术相联系，逐步形成一门较为独立的新兴技术和具有特色的各种系列产品，同时也逐步发展成为一类解决自动化问题的有效而且便捷的方式。PLC自身具有的完善的功能，模块化的结构，以及开发容易、操作方便、性能稳定、可靠性高的特点和较高的性价比，使其在工业生产中的应用前景越发看好，而且随着集成电路的发展和网络时代的到来，PLC必将能够有更大的用武之地。现在的主要的PLC的厂商都集中在日本和美国等发达国家，国内生产和制造PLC的工艺技术都还落后于这些国家。作为实现工业自动化的不可缺少的部分，大力发展PLC对于我国来讲是很重要的，也有深远的意义。-5-1.1.1PLC的由来在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：1.编程方便，现场可修改程序；2.维修方便，采用模块化结构；3.可靠性高于继电器控制装置；4.体积小于继电器控制装置；5.数据可直接送入管理计算机；6.成本可与继电器控制装置竞争；7.输入可以是交流115V；8.输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；9.在扩展时，原系统只要很小变更；10.用户程序存储器容量至少能扩展到4K。1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，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，很快地在美国其他工业领域推广应用，到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。1.1.2PLC的基本结构-6-PLC的基本组成部分包括中央处理单元（CPU），内部扩展，电源，I/O模块编程器。图1-1给出了PLC组成结构框图。1.中央处理单元（CPU）中央处理单元是可编程控制器的核心部分，他主要是由处理器和内存组成。其中处理器包括通用的微处理器和专用的微处理器。S7200CPC将一个微处理器，一个继承的电源和若干数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中。西门子提供更多类型的CPU，以适应各种应用要求。不同类型的CPU具有不同的规格参数，但核计算能力相同。2.内部扩展中央处理单元中包括一定的供用户使用的内部存储器，但对于用户应用程序来说一般是不够的，所以PLC都具有内存扩展功能。3.电源所有的S7-200CPU都有内部电源，可为CPU自身，扩展模块和其他用电设备提供5V，24V直流电源。扩展模块通过与CPU连接的总线连接电缆取得5V直流电