毕业设计PLC在电梯控制中的应用.doc

毕业设计任务书 设计题目：plc-电梯控制中的应用-对四层客用电梯的控制 完成期限：2011年10月-2012年3月 毕业设计任务书一、 毕业设计题目 plc在电梯控制中的应用二、 设计目的通过毕业设计使学生对课题所涉及到的基础理论、基本技能及专业知识的掌握系统化、综合化，扩大、深化所学的专业知识及技能，培养认真严谨、钻研探索、创新协作的工作作风。三、 控制要求 实现对四层客用电梯的控制：1 当有外呼梯信号或内呼梯信号到来时，轿厢响应该信号，到达该楼层 时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时3秒后自动关门。2 在电梯轿厢运行过程中，任何反方向的外呼梯信号均不响应。但如果 该信号前再无其他信号，则响应该外呼信号。3 若外呼信号来自当前楼层两侧，且距离相等，则保持原运动方向。并且电梯具有最远反向外呼梯响应功能。4 若无呼梯信号，轿厢停止在当前楼层。电梯不用时，回到一层，开门后断电。5 电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。当轿厢停止运行后，开关门按钮作用。6 运行过程中可记忆并响应其他信号，内选优先，到达该楼层后，清除该记忆。7 具有上下运行方向显示，并用七段码显示所在楼层。8 具有自动计数功能，限乘13人。超过人数，自动报警。9 当轿厢在楼梯间运行时间超过12秒而没有停顿，电梯停止运行。10 在门打开后的3秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关时，必须重新开始等待3s后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。11四、 论文要求 论文格式除要满足学校统一要求，还要包括控制对象的基本功能与原理，输入输出继电器分配表，程序及对程序的说明，程序的调试过程。目录一电梯的应用情况1国外情况1国内情况1电梯的构造1结构框图2二、设计方案选择2plc特点2plc的功能3plc与继电器控制系统的比较3plc与微机的比较4三、系统硬件4fp0简介4工作原理5四、电梯plc控制系统实现的功能5五、进度安排-设计程序清单6六、调试方法7七、注意事项7八流程图8九梯形图9十参考文献11内容摘要 本论文主要介绍了利用日本松下fp0系列可编程控制器实现对一个四层可用电梯的控制，利用fpwin gr编程软件制作电梯控制程序，控制和检验电梯plc控制系统的运行情况. 实践证明，plc可遍程控制器和fpwin gr编程软件结合有利于plc控制系统的设计、检测，具有良好的应用价值。关键字：可编程控制器、电梯控制。这里介绍一下：什么是plc，plc是什么意思国际电工委员会(iec)曾于1982年11月颁发了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月又发表了第二稿，1987年2月颁发了第三稿。该草案中对可编程控制器的定义是：“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。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，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。”定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子系统”，是一种计算机。它是“专为在工业环境下应用而设计”的工业计算机，是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程方便。它能完成逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术操作，它还具有“数字量和模拟量输入输出控制”的能力，并且非常容易与“工业控制系统联成一体”，易于“扩充”。定义还强调了可编程控制器应直接应用于工业环境，它须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。应该强调的是，可编程控制器与以往所讲的顺序控制器在“可编程”方面有质的区别。plc引入了微处理机及半导体存储器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程，能灵活地修改，即用软件方式来实现“可编程”的目的。正文一、电梯的应用情况当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。国外情况：在外国，电梯的使用相当普遍。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成为电梯家族中新的组成部分。电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。具资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。国内情况：解放前，全国只有2000台电梯，几乎没有电梯生产企业。解放后，随着我国经济建设的发展，电梯企业应运而生，改革开放以来，我国对电梯的需求量急剧上升。目前，交流调压调速技术已趋成熟，危机空话子电梯是电梯技术的方向，一些生产企业与科研单位相结合，相继推出了危机控制的电梯新机型，使控制铬镍钢能得到增强，电梯性能得到改善，明显提高了可靠性。另外，用可编程序控制器取代继电器空话子系统的机型对电梯进行控制还是有前途的。总之，与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距，但国内电梯技术正以迅猛的发展速度赶超世界先进水平。3电梯的构造4.结构框图由轿箱、开关门机构、曳引机、控制系统等组成。如图1-2所示表1-2电梯结构框图二、设计方案选择1plc特点：1、高可靠性（1）所有的i/o接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与plc内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用r-c滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，cpu立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型plc还可以采用由双cpu构成冗余系统或有三cpu构成表决系统,使可靠性更进一步提高。2、丰富的i/o接口模块plc针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的i/o模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。3、采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型plc以外，绝大多数plc均采用模块化结构。plc的各个部件，包括cpu，电源，i/o等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。4、编程简单易学plc的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。5、安装简单，维修方便plc不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与plc相应的i/o端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。2plc的功能1、逻辑控制2、定时控制3、计数控制4、步进(顺序)控制5、pid控制6、数据控制：plc具有数据处理能力。7、通信和联网8、其它：plc还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，数字、模拟量转换模块、高速计数模块等3plc与继电器控制系统的比较几十年来,继电器控制系统为工业控制的发展起到了巨大的作用,而且目前仍然在工业领域中大量地应用,然而其控制性能与自身的功能已无法满足与适应工业控制的要求和发展,与plc -programmable logic controller相比较,存在着质的差别,表1-1给出了plc与继电器控制系统功能与特点的比较. 表1-1 plc与继电器控制系统的比较4plc与微机的比较1969年出现plc时小型计算机的价格还很昂贵。因此，中央处理装置采用一位计算机。到70年代初期微处理器出现了，1974年8080系列、1975年6800系列、1976年z-80系列微处理机相继出现，位片式处理器也日益成熟。微机的出现标志着电子技术，特别是集成电路技术的飞跃。微机集成度高、体积小、功能强、价格便宜，它的发展给plc带来了深刻的影响。一 把微机直接作为plc的中央控制装置plc制造厂家把通用的微机如6800、z-80等直接作为plc的中央控制装置，这样做设计周期快，但有许多缺点，如：1.没有一套面向工业过程的指令系统；2.plc工作为顺序扫描方式，要求速度快，而通用微型机均为mos电路，速度慢；3.通用微机的适应性差，不能适应高温、强电干扰等恶劣环境。我们选择plc控制系统来实现对电梯的控制,它既方便,省时又工作量小,它是我们的最佳择.三、系统硬件1fp0简介超小型尺寸，具有世界上最小的安装面积，宽25x高90x长60毫米。轻松扩展，扩展单元可直接连接到控制单元上、不需任何电缆。从i/o10点到最大i/o128点的选择空间。拥有广泛的应用领域松下fp-(fp-g)系列plc详细介绍采用通信模块插件充实通信功能可以实现最大100hz的位置控制体现免维护性及考虑数据备份的结构高速、丰富的实数运算功能依照小型plc的标准在保持机身小巧、使用简便的同时，加载中型plc的功能大幅度充实通信功能、大幅度提升位置控制性能，实现卓越的维护性隆重推出最新fpx系列（可编程控制器）介绍为了满足客户要求的大容量、高处理速度、高安全性及可扩展性。我们创造出了适用于小规模设备控制的小型通用plc。fp-x通过它的高性能，能非常准确地解决客户所提出的要求。特点1高容量&#12539；超高速处理高水平的基本性能，可灵活应对将来的设备扩充。2工作原理与普通微机操作类似,plc也是用微机操作系统来控制电梯的。.软件分为系统软件和应用软件两部分.输入现场信息:在系统软件的控制下,顺次扫描各输入点的状态;执行程序:顺次扫描用户程序中的各条指令,根据输入状态和指令内容进行逻辑运算;输出控制信号:根据逻辑原酸的结果,输出状态寄存器向各输出点并行发出相应的控制信号,实现所要求的逻辑控制功能.上述过程执行完后,又重新开始,反复地执行.每执行一遍所需的时间成为扫描周期.plc的扫描周期通常为几十秒.在实际应用中,大多数机械设备的工作过程可以氛围一系列不断重复的顺序操作,plc的工作方式与此相似.因此,plc的程序可与机器的动作对应,程序编制简单、直观，不容易出错，而且容易修改，从而大大减少了软件的开发费用，缩短了软件的开发周期。为了提高工作的可靠性，及时接收外来的控制命令，plc 在每次扫描期间，除完成上述三步操作外，通常还要进行故障自诊断，完成与编程器等的通信。每次扫描开始，先执行依次自诊断程序，对各输入输出点、存储器和cpu等进行诊断，诊断的方法通常是测试出各部分的当前状态，并与正常的标准状态进行比较，若两者一致，说明各部分工作正常，若不一致则认为有故障。此时，plc立即启动关机程序，保留现行工作状态，并关断所有输出点，然后停机。诊断结束后，如没发现故障，plc将继续往下扫描，检查是否以后编程器等的通信请求。如果有则进行相应的处理，比如，接受编程器发来的命令，把要显示的状态数据、出错信息送给编程器显示等。处理完通信后，plc继续往下扫描，输入现场信息，顺序执行用户程序，输出控制信号，完成一个扫描周期，然后又从自诊断开始，进行第二轮扫描。plc就这样不断反复循环，实现对机器的连续控制，直到接收到停机命令，或因停电、出现故障等才停止工作。四、电梯plc控制系统实现的功能实现对四层客用电梯的控制:1.当有外呼梯信号或内呼梯信号到来时，轿厢响应该信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时3秒后自动关门。2.在电梯轿厢运行过程中，任何反方向的外呼梯信号均不响应。但如果该信号前再无其他信号，则响应该外呼信号。3.若外呼信号来自当前楼层两侧，且距离相等，则保持原运动方向。并且电梯具有最远反向外呼梯响应功能。4.若无呼梯信号，轿厢停止在当前楼层。电梯不用时，回到一层，开门后断电。5.电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。当轿厢停止运行后，开关门按钮作用。6.运行过程中可记忆并响应其他信号，内选优先，到达该楼层后，清除该记忆。7.具有上下运行方向显示，并用七段码显示所在楼层。8.具有自动计数功能，限乘13人。超过人数，自动报警。9.当轿厢在楼梯间运行时间超过12秒而没有停顿，电梯停止运行。10.在门打开后的3秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关时，必须重新开始等待3s后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。五 进度安排设计程序清单1. i/o地址分配表电梯模型i/o地址分配表输入输出信号plc-i/ o口信号plc-i/o口fp0fp0一层内呼x0一层内呼指示y20二层内呼x1二层内呼指示y21三层内呼x2三层内呼指示y22四层内呼x3四层内呼指示y23一层外呼上x4一层外呼上指示y24二层外呼下x5二层外呼下指示y25二层外呼上x6二层外呼上指示y26三层外呼下x7三层外呼下指示y27三层外呼上x20三层外呼上指示y0四层外呼下x21四层外呼下指示y1开门开关x22电梯轿厢上行y2关门开关x23电梯轿厢下行y3一层平层x24门电机开y4二层平层x25门电机关y5三层平层x26电梯上行指示y6四层平层x27电梯下行指示y7开门限位x40关门限位x41轿厢上升极限位x42轿厢下降极限位x43六、调试方法1.开始时，电梯处于任意一层。2.当有外呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时3s后自动关门。3.当有内呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯队信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时3s自动关门。4.在电梯轿厢运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在此过程中可以响应二层向上外呼梯信号，但不响应二层向下外呼梯信号。同时，如果电梯到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯 可以响应三层向下外呼梯信号。否则，电梯轿厢将继续运行至四楼，然后向下运行响应三层向下外呼梯信号。5.电梯应具有最远反向外呼梯响应功能。例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯轿厢光去四楼响应四层向下外呼梯信号。6.电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢停止运行后，按开门按钮轿厢门打开，按关门钮轿厢门关闭。七、注意事项：1.模型上的各端正子应用专用插头联接，特别要注意，