西门子PLC课程设计：五层电梯模型PLC控制系统技术-毕业设计（论文）word格式.docx

西门子plc课程设计题目： 姓名： 班级： 学号： 报告格式（20分）设计说明（20分）设计图纸（20分）科技文献分析（20分）其它（10分）平时10分总评（100分） 前言20世纪60年代末，为了克服传统继电器的种种应用上的缺点，人们研制出了一种先进的可编程序控制器plc（programmable logic controller），由于plc具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，plc在工业控制领域内得到广泛的应用愈加明显。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。具体来讲plc主要具有以下的特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强；（2）编程方法简单、直观；（3）体积小、耗能低、重量轻；（4）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；（5）系统的设计/安装、调试工作量少；（6）维修工作量小、维护方便；（7）接口模块功能强、品种多。plc在电梯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。在电梯控制过程中，各种逻辑开关控制与plc很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。本论文是以西门子广泛应用我例行，详细介绍其系统配置，兼顾介绍，指令系统，编程方法和控制系统设计方法，同时也介绍了模块式plc的一些智能单元。本人毕业设计的电梯包括电梯自动运行、消防运行、plc综合控制三个系统。论文对plc的结构、特点、性能以及与现场控制对象的连线进行了具体的研究，并通过plc实现了电梯的自动控制以及消防运行。通过此次毕业设计,提高了我们运用理论知识，分析、处理和解决实际问题的综合能力。目录第一章 电梯的结构及工作原理. 51.1电梯的结构. 51.1.1曳引系统. 51.1.2导向系统. 51.1.3轿厢.51.1.4门系统.51.1.5重量平衡系统.51.1.6电力拖动系统.51.17电气控制系统.51.1.8安全保护系统.61.2电梯的工作原理.6第二章 电梯控制系统的硬件设计. 62.1 电梯控制的要求. 62.1.1 电梯轿箱的控制要求. 62.1.2 电梯门的控制要求. 72.2 电梯模型结构. 62.2.1 电梯层门. 62.2.2 电梯轿厢内控制屏. 82.3 主电路的设计. 82.3.1 拖动电机电路的设计. 82.3.2 门电机电路的设计. 10第三章 电梯plc控制系统的设计. 103.1 plc单台电梯控制系统的工作流程. 103.2 plc i/o地址分配. 113.3 plc i/o硬件连接图. 14第四章 plc电梯控制系统基本功能梯形图分析. 154.1 楼层感应控制梯形图. 154.2 轿内指令控制梯形图. 164.3 门厅召唤控制梯形图. 174.4 选项控制梯形图. 184.5 换速梯形图. . 194.6 起动控制梯形图. 194.7电梯平层控制梯形图. . 204.8内部辅助继电器的确定. . 21第五章 辩问题. . 22结 论. 24参考文献. 25阅读相关论文. 26相关论文简评. 30第一章 电梯的结构1.1电梯的结构1.1.1 曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。1.1.2 导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。1.1.3 轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。1.1.4 门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。1.1.5 重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。1.1.6 电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。1.1.7 电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。1.1.8 安全保护系统保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成。1.2电梯的工作原理曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。第二章 电梯控制系统的硬件设计2.1 电梯控制的要求2.1.1 电梯轿箱的控制要求：(1)选向：根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼曾位置决定电梯的运行方向。(2)选层换速：指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原则。并且在每次平层的时候都能够换速。(3)楼层位置的指示：选用七段led数码管显示的方法。2.1.2 电梯门的控制要求：要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过10秒钟后电梯门自动关上。如果遇到有人在门中间的情况，电梯会因为机械安全触板开关的作用而自动开门，也可以手动控制开门和关门。2.2 电梯模型结构2.2.1电梯层门电梯层门是为了确保乘客安全，而在各层楼的停靠站，通向井道的入口处，设置供司机、乘用人员和货物等出入的门。图1为电梯层门示意图。电梯层门旁装有消防按钮、上行召唤按钮和下行召唤按钮（最底层只有上行召唤按钮、最高层只有下行召唤按钮）,并有召唤登记指示灯。层门上方装有led数码管，用以显示轿厢所在层楼位置，另外还有轿厢上行和下行指示灯。红色圆圈是消防按钮，向下按导致x10接通。按下该按钮的同时向左转是消防关门开关，x14触点闭合，电梯门关闭；向右转是消防开门开关，x11触点闭合，电梯门打开。呼梯按钮按下时，相应的按钮变成青绿色，表示该呼梯按钮已按下。电梯楼层显示采用7段led数码管显示，图中显示电梯目前处于三楼的位置。电梯运行方向用红色箭头表示，图中箭头向上表示电梯正处于上行状态中。图1 电梯层门示意图2.2.2 电梯轿厢内控制屏54321图2 轿厢内控制屏示意图轿厢内控制屏示意图如图2所示。其中包括上行、下行显示及led层楼位置的显示。另外还有1楼5楼的指令按钮及登记显示按钮。此外，还有手动开门和关门按钮，以满足乘客的需求。2.3 主电路的设计2.3.1 拖动电机电路的设计本设计采用三相异步电机作为电梯的牵引电机，并且电机采用星-三角起动方式。m3l1l2l3fukm3km4frkm6km5u1v1w1u2v2w2+ km7rzdc图3电梯拖动电机电路异步电机从静止状态过渡到稳定运行状态的过程称为异步电机的启动过程。如果在额定电压下直接起动，由于最初起动瞬间主磁通约减小到额定值的1/2，转子功率因数又很低，造成了起动时堵转电流相当大而堵转转矩并不大（不像直流电机那样，起动转矩与起动电流成正比）的结果，所以要采用星-三角降压起动方法。起动时，电机定子绕组接成星形联结，起动后改接成三角形联结，如图3所示。起动时，接触器km3、km5触点闭合，电机定子绕组接成星形联结，待转速升高到一定程度后，接触器km5触点断开，接触器km6触点闭合，定子绕组改成三角形联结，电机进入正常运行。制动时采用能耗制动，接触器km3触点断开、km7闭合，电机在断开交流电源的同时，在定子两相上通入直流电流，直流电流通过定子绕组，便在电机内建立一个位置固定、大小不变的恒定磁场。电机转子由于惯性继续旋转，转子导体切割恒定磁场而产生感应电动势和电流，该电流和恒定磁场相互作用产生相互作用产生电磁转矩，转矩的方向与转子实际旋转方向相反，起到了制动的作用。在制动过程中，电机的转速不断下降，电机不断吸收系统存储的机械能，并把它转换成电能消耗在转子电路的电阻上。m3l1l2l3fukm1km2fr图4 电梯门拖动电机2.3.2 门电机电路的设计门电机的驱动也采用三相异步电机，而起动时采用直接起动的方式，因为门电机的功率不大，直接起动对电源的影响不大，门电机电路如图4所示。接触器km1闭合，门电机正转，电梯门打开。接触器km2闭合，门电机反转，电梯门关闭。第三章 电梯plc控制系统的设计3.1 plc单台电梯控制系统的工作流程图5为plc单台电梯控制系统工作流程图，从图中可知控制一台电梯正常工作，主要需要如下信号：控制信号、层楼信号、指令信号、召唤信号和消防信号。来自轿厢控制面板来自井道行程开关来自轿厢控制面板来自层面控制按钮来自层面火警开关控制信号层楼信号指令信号召唤信号层楼定位指令登记召唤登记显示显示显示自动定向运行控制（开/关门、上/下行、停站）运行显示电动机驱动控制消防控制置位置位清除清除图5 plc单台电梯控制系统工作流程图这些信号分别来自轿厢控制面板、井道行程开关、层面控制铵钮和层面火警开关。来自井道行程开关的层楼信号进行层楼定位并参与自动定向，同时显示所在层楼位置。来自轿厢控制面板的指令信号和来自层面控制按钮的召唤信号分别进行指令登记和召唤登记，同时进行信号登记显示。这两种信号也参与自动定向，和层楼信号一同对电梯进行运行控制，包括开关门、上下行和停站。当来自层面的火警开关发出消防控制信号时，立即消除指令登记和召唤登记，直接控制电梯下行至底楼并开门。运行控制电梯的同时进行运行显示和驱动电动机正转或反转，即电梯上行或下行。3.2 plc i/o地址分配：序号输入名称序号输出名称1i3.5-i4.0ays向上行驶按钮1q0.0km开门显示2i4.1-i4.7ayx向下行驶按钮2q0.1gm 关门显示3i0.3ysj有/无司机选择开关3q0.2mgb 门关闭显示4i0.41yc一楼行程开关4q0.3dcs 上行显示5i0.52yc二楼行程开关5q0.4dcx 下行显示 6i0.63yc三楼行程开关6q0.5b led 七段显示器 b 段发光二极管 7i0.74yc四楼行程开关7q0.6c led 七段显示器 c 段发光二极管8i1.05yc五楼行程开关8q0.7d led 七段显示器 d 段发光二极管9i1.1a1j一楼指令按钮9q1.0e led 七段显示器 e 段发光二极管10i1.2a2j二楼指令按钮10q1.1f led 七段显示器 f 段发光二极管11i1.3a3j三楼指令按钮11q1.2g led 七段显示器 g 段发光二极管12i1.4a4j四楼指令按钮12q1.31dja 一楼指令信号登记显示13i1.5a5j五楼指令按钮13q1.42dja 二楼指令信号登记显示14i1.6aj指令专用开关(直驶)14q1.53dja 三楼指令信号登记显示15i1.7zxf置消防开关15q1.64dja 四楼指令信号登记显示16i2.0a1s一楼上召唤按钮16q1.75dja 五楼指令信号登记显示17i2.1a2s二楼上召唤按钮17q2.01das 一楼上召唤信号登记显示18i2.2a2x二楼下召唤按钮18q2.12das 二楼上召唤信号登记显示19i2.3a3s三楼上召唤按钮19q2.22dax 二楼下召唤信号登记显示20i2.4a3x三楼下召唤按钮20q2.33das 三楼上召唤信号登记显示21i2.5a4s四楼上召唤按钮21q2.43dax 三楼下召唤信号登记显示22i2.6a4x四楼下召唤按钮22q2.54das 四楼上召唤信号登记显示 23i2.7a5x五楼下召唤按钮23q2.64dax 四楼下召唤信号登记显示24i3.024q2.75dax 五楼下召唤信号登记显示 共0条评论.25i3.1司机上行选择按钮25q3.0s 上行继电器(控制电动机正转) 26i3.2司机下行选择按钮26q3.1x 下行继电器(控制电动机反转)27i3.3上强迫换速开关27q3.2yx 运行显示28i3.4下强迫换速开关28q3.3a led 七段显示器 a 段发光二极管29i3.5下平层感应器触点29q3.4kf快速接触器30i3.6上平层感应器触点30q3.5ks慢速接触器lny00y01y02y03y04y05y06y07comy10y11y12y13y14y15y16y17comy20y21y22y23y24y25y26y27comy30y31y32y33y34y35y36y37comy40y46y47fx2n 128mr+24vcomcomx00x01x02x03x04x05x06x07x10x11x12x13x14x15x16x17x20x21x22x23x24x25x26x27x30x31x32x33x34x35x36x37x40x41x42x43x44x451sb上2sb上2sb下3sb上3sb下4sb上4sb下5sb上sb消防sb消防开门sb门机械触板sb手动开门sb消防关门sb手动关门sb开门极限sb关门极限1sb楼层触点2sb楼层触点3sb楼层触点4sb楼层触点5sb楼层触点1sb箱内停层选择2sb箱内停层选择3sb箱内停层选择4sb箱内停层选择5sb箱内停层选择1sb减速触点2sb减速触点3sb减速触点4sb减速触点sb门闭合触点ln1上显示2上显示2下显示3上显示3下显示4上显示4下显示5下显示开门输出 关门输出1楼层显示2楼层显示3楼层显示4楼层显示5楼层显示停层1显示停层2显示停层3显示停层4显示停层5显示上行指示下行指示电机星形联结电机三角联结减速输出正转输出反转输出km1km2km5km6km3km4km7第四章plc电梯控制系统基本功能梯形图分析4.1楼层感应控制梯形图：4.2轿内指令控制梯形图：4.3门厅召唤控制梯形图：4.4选项控制梯形图：4.5换速梯形图：4.6起动控制梯形图：4.7电梯平层控制梯形图：表7 七段led字型码楼层a段b段c段d段e段f段g段字型码一楼011000006h二楼10110115bh三楼11110014fh四楼011001166h五楼10110116dh在本设计中没有使用plc输出字型码，字型码是靠外部电路提供，plc只是将外部电路与led显示器连接起来，从而使字型码输入到led显示器中显示出来第五章 辩问题1 阐明程序设计思想及工作流程。答：通过控制各路开关来控制电梯的停留和上下，还有通过报警程序的控制来及时提醒报警，还有通过相关程序来完成有无司机及出现消防问题的时候的工作状态，通过换速控制系统和起动控制系统来进行对电动机的速度及起动的控制2 当层楼数增加，开关量输入和输出的点数将作如何变化 ?答：输入和输出开关量的点数将会增加，而且输入的开关量高于输出的点数，3 若需要电梯只服务于奇数楼层，梯形图将作如何变换 ?答：通过控制开关的和限制开关的使用要控制电梯服务楼层的控制，是要服务奇数可以i0.3i0.5i0.7i1.0i1.2i1.4i1.7i2.3i2.6i2.2开通，相应其他的电梯按钮的接触器取消来达到控制奇功能4 若需要电梯只服务于偶数层楼，梯形图将作如何变换 ?答：控制开关的和限制开关的使用要控制电梯服务楼层的控制，是要服务偶数i0.3i0.5i0.7i1.0i1.2i1.4i1.7i2.3i2.6i2.2功能取消，想对应的其他电梯按钮的功能开通，其他主程序不变就可完成相关的要求的控制。5 若需要电梯只服务于四层及以上楼层，梯形图将作如何变换 ?答：再设置相关的程序，一至三楼相关的行程开关，指令按钮，召唤按钮功能取消，四楼及五楼想过的接触器功能启动。6若正常运行方式作为方式 a ，上述 3、4、5 题运行方式作为 方式 b 、方式 c 、方式 d , 如何采用两个输入开关来任选其中一个作为当前运行方式?答：将上述的三种方式的程序编好后，然后与输入开关相连接，连接的目标为，到与其中一个输入开关连接是，相关的输出自锁，从而达到控制其目的，同理又可以对另一方式进行控制，再就是通过两个同时闭合的时候又对其他两个方式形成互锁，这样就可以达到要求的任选其中一个为当前运行方式6 电梯控制中清除召唤登记的条件是什么 ?在前召唤登记的程序还为执行时，即没有得到输出值时，后者再出现一个或者多个召唤登记条件，此召唤条件将会被消除，只有当前一召唤登记条件完成才行，及程序的反应时间。7 电梯控制中清除指令登记的条件是什么 ?答：指令登记条件不同于召唤登记条件，因为在其内部有寄存器及相关的存储功能，所以具有一定的记忆性，只有登记得条件超过的寄存器的存储容量之后它才会消除其登记条件，并且从新记录，且每次指令登记的条件完成后又会再刷新一次。结 论通过本次课程设计，了解了电梯的组成与其工作原理，深刻理解了plc的结构、特点及其工作原理，掌握plc在控制系统中的应用。 通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了