基于plc的六层电梯控制系统的毕业设计(论文)(编辑修改稿)

基于plc的六层电梯控制系统的毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

电梯进行改造，不 但 可 以 增 加 电 梯 的 舒 适 感 、 安 全 性 、 可 靠 性 ， 还 可 以 降 低 能 耗 ，河南科技大学本科毕业设计论文 7 节约能源，减少运行费用。 课 题 的 主要讨论内容 课题所研究的内容主要是用可编程控制器（ PLC） 改 造 在 用 电梯 自 动 控 制 系 统。 由 于 大 部 分 老 式 电 梯 的 电 控 系 统 可 靠 性 欠 佳 ，用户 寻 求 对 电 梯 的 电 控 系 统 进 行 改 造 ，以 节 约 资 金。 因 此 ，对 电 梯 控制 技 术 进 行 研 究 ， 找 出 一 条 适 合 国 产 老 式 电 梯 的 改 造 之 路 ，并 进 而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。 针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多 、 可 靠 性 差 和 工 作 寿 命 短 等 缺 陷 ， 提 出 采 用 功 能 强 、 故 障 率 低 、可靠性高的可编程控制器（ PLC） 来 控 制 电 梯。 论文的主要内容如下： 首先对电梯系统及可编程控制器（ PLC） 作 了 比 较 全 面 的 总 结和 介 绍。 接 着 阐 述 了 电 梯 控 制 系 统 的 分 类 及 特 点 ，电 梯 的 控 制 系 统分 为 调 速 和 信 号 控 制 两 大 部 分。 确 定 了 系 统 的 总 体 结 构 ，由 PLC 来实 现 电 梯 信 号 控 制 ，有 双 速 电 机 实 现 调 速 ，完 成 了 电 机 和 可 编 程 控制器（ PLC） 的 选 择。 然 后 是 系 统 硬 件 开 发 ， 完 成 了 PLC 的 选 型 、I/O 点数分配与 PLC 的连接。 在分析了电梯系统的软件设计方法基 础 上 ， 设 计 出 了 软 件 流 程 图 ，提 出 了 模 块 化 编 程 思 想 ，介 绍 了 系统的软件开发。 最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。 电 梯 的 功 能要求 （ 1）电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开 /关 门 的 功能。 （ 2）利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。 （ 3）能自动 判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。 河南科技大学本科毕业设计论文 8 （ 4）电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。 电机正传，电梯上升；电梯反转，电梯下降。 （ 5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。 电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。 （ 6）每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的层面指令按 （ 7）电梯启动、运行、到站实现速度的调节。 （ 8）行车时，厅门和轿厢都不能开门。 开门之后不能行车，有门连锁保护。 平层时可自动开门、手动开门，夹人时自动开门。 河南科技大学本科毕业设计论文 9 第 2 章 三菱 FX2N 系列可编程序控制器介绍 可 编 程 控制器的基础认识 1. 三菱 FX2N PLC 的主要特点： （ 1） 集成型高性能。 CPU、 电 源 、 输 入 输 出 三 为 一 体。 对 6 种 基 本 单 元 ，可 以 以 最 小 8 点 为 单 元 连 接 输 入 输 出 扩 展 设备，最大可以扩展输入输出 256 点。 （ 2） 高速运算 基本指令： s／指令 应用指令： ～几百μ s／指令 （ 3） 安全、宽裕的存储器规格 内置 8000 步 RAM 存贮器 安装存储盒后，最大可以扩展到 16000 步。 （ 4） 丰富的软元件范围 辅助继电器： 3072 点，定时器： 256 点 ， 计 数 ： 235 点 数据寄存器 ； 8000 点 （ 5） 除了具有输入输出 16～ 256 点 的 一 般 速 途 ， 还 有 模 拟 量控制、定位控制等特殊控制。 （ 6） 面向海外的产品适合各种安全规格 为大量实际应用而开发的特殊功能： 开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要 模拟 I／ O，高速计数器。 对每一个 FX2N 主 单 元 可 配 置 总 计 达 8 个特殊功能模块。 2. PLC 的性能指标和分类 （ 1） PLC 的主要性能指标 (1)输入／输出点数（ I／ O 点数） 河南科技大学本科毕业设计论文 10 I／ O 点 数 是 指 可 编 程 序 控 制 器 外 部 输 入 、 输 出 端 子 数 的 总 和。 它标志着可以接多少个开关、按钮和可以控制多 少 个 负 载。 （ 2） 存储容量 存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制 16 位 即 一 个 字 为 一 步。 （ 3） 扫描速度 一 般 以 执 行 1000 步 指 令 所 需 时 间 来 衡 量 ，单 位 为 ms/k 步 ，也有以执行一步指令所需时间来计算的，单位用 181。 s/步。 （ 4） 功能扩展能力 可 编 程 序 控 制 器 除 了 主 模 块 之 外 ，通 常 都 可 配 备 一 些 可 扩 展 模块，以适应各种特殊应用的需要，如 A／ D 模块、 D／ A 模 块 、 位 置控制模块等。 （ 5） 指令系统 指 令 系 统 是 指 一 台 可 编 程 序 控 制 器 指 令 的 总 和 ，它 是 衡 量 可 编程序控制器功能强弱的主要指标。 （ 6） PLC 的分类 通常， PLC 产品可按结构形式、控制规模等进行分类。 按结构形式不同 , 可 以 分 为 整 体 式 和 模 块 式 两 类。 按 控 制 规 模 大 小 、 则 可以分为小型、中型和大型 PLC 三 种 类 型。 3. PLC 系统的组成 PLC 是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其硬件结构与微型计算机控制系统相似。 PLC 也 是 由 硬 件 系 统 和 软 件 系统两大部分组成的。 （ 1） PLC 的硬件结构 一套 PLC 系 统 在 硬 件 上 由 基 本 单 元（ 包 含 中 央 处 理 单 元 、存 储器 、输 入 ／ 输 出 接 口 、内 部 电 源 ）、 I／ O 扩 展 单 元 及 外 部 设 备 组 成。 河南科技大学本科毕业设计论文 11 （ 2） PLC 的软件 PLC 的软件系统指 PLC 所 使 用 的 各 种 程 序 的 集 合 ， 它 由 系 统 程序 （ 系 统 软 件 ） 和 用 户 程 序 （ 应 用 软 件 ） 组 成。 系 统 程 序 ： 包 括 监控 程 序 、输 入 译 码 程 序 及 诊 断 程 序 等。 用 户 程 序 是 用 户 根 据 控 制 要求，用 PLC 的编程语言（如梯形图）编制的应用程序。 河南科技大学本科毕业设计论文 12 可 编 程 序控制器的工作方式 1. PLC 的扫描工作方式 图 21 PLC 的扫描过程 可 编 程 序 控 制 器 在 进 入 RUN 状 态 之 后 ，采 用 循 环 扫 描 方 式 工 作。 从 第 一 条 指 令 开 始 ，在 无 中 断 或 跳 转 控 制 的 情 况 下 ，按 程 序 存 储 的地 址 号 递 增 的 顺 序 逐 条 执 行 程 序 ，即 按 顺 序 逐 条 执 行 程 序 ，直 到 程序 结 束。 然 后 再 从 头 开 始 扫 描 ，并 周 而 复 始 地 重 复 进 行。 可 编 程 序控 制 器 工 作 时 的 扫 描 过 程 如 图 21 所 示 ，包 括 五 个 阶 段 ：内 部 处 理 、开始 内部处理 通信处理 RUN 方式。 输入扫描 程序执行 输出处理 N Y 河南科技大学本科毕业设计论文 13 通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。 PLC 完 成 一 次 扫 描 过程 所 需 的 时 间 称 为 扫 描 周 期。 扫 描 周 期 的 长 短 与 用 户 程 序 的 长 度 和扫描速度有关。 2. PLC 的程序执行过程 PLC 的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个主要阶段，如图 22 所示。 图 22 PLC 的程序执行过程 3. PLC 的扫描周期 在 PLC 的 实 际 工 作 过 程 中 ，每 个 扫 描 周 期 除 了 前 面 所 讲 的 输 入采 样 、 程 序 执 行 、 输 出 刷 新 三 个 阶 段 外 ，还 要 进 行 自 诊 断 、与 外 设（ 如 编 程 器 、上 位 计 算 机 ） 通 信 等 处 理。 即 一 个 扫 描 周 期 还 应 包 含自诊断及与外设通信等时间。 4. PLC 的 I／ O 响应时间 PLC 采用集中 I／ O 刷 新 方 式 ， 在 程 序 执 行 阶 段 和 输 出 刷 新 阶段 ，即 使 输 入 信 号 发 生 变 化 ，输 入 映 像 寄 存 器 区 的 内 容 也 不 会 改 变 ，输入端子 输入映象寄存器 输出映像寄存器 输出锁存器 输出端子 输入 ………. 输出 程序执行阶段 输入采样阶段 输 出 刷 新 阶段 X 0 0 1 Y0 0 1 Y0 0 1 M1 读 读 ① ② ③ ④ ⑤ 河南科技大学本科毕业设计论文 14 还 会 影 响 本 次 循 环 的 扫 描 结 果。 输 出 信 号 的 变 化 滞 后 于 输 入 信 号 的变 化 ，这 产 生 了 PLC 的 输 入 输 出 响 应 滞 后 现 象 ，最 大 滞 后 时 间 为 23个扫描周期。 PLC 的 编程语 言 PLC 的编程语言有梯形图语言、助记符语言、顺序功能图语 言等。 其 中 前 两 种 语 言 用 得 较 多 ，顺 序 功 能 图 语 言 也 在 许 多 场 合 被 采用。 本课题所采用的编程语言为梯形图语言。 （ 1） .可 编 程 序 控 制 器 与 继 电 器 、 微 机 在 电 梯 控 制 中 的 应 用 比较 在 电 梯 的 电 气 系 统 中 ，逻 辑 判 断 起 着 主 要 的 作 用 ，其 控 制 系 统必 须 起 动 各 种 控 制 信 号 和 执 行 元 件 （ 如 接 触 器 、 继 电 器 、发 光 指 示器、电动机以及电子元件、电力电子器件等），要达到这些控制目的，其方法有： 1. 继电器 — 接触器控制系统 这 种 控 制 系 统 是 早 期 电 梯 多 采 用 的 一 种 控 制 系 统。 优 点 ：与 其它 控 制 系 统 比 较 ， 其 简 单 、易 于 理 解 和 掌 握 、价 格 便 宜。 缺 点 ：动合 触 点 易 磨 损 ，且 电 接 触 不 良 ； 体 积 大 ；控 制 系 统 耗 能 大 、动 作 噪声 大 ；维 修 保 养 工 作 量 大 、 费 用 高。 因 此 这 种 控 制 系 统 仅 用 于 速 度不高、性能要求也不高的电梯中。 2. 微机控制系统 电梯的微机控制系统实质上是使控制算法不再由硬件逻辑完成 ，而 是 通 过 程 序 存 贮 器 中 的 程 序 来 完 成 的 控 制 系 统。 因 此 对 于 有不 同 功 能 要 求 的 电 梯 控 制 系 统 ，只 要 改 变 程 序 存 贮 器 中 的 程 序 指 令河南科技大学本科毕业设计论文 15 即 可 ，而 无 需 变 更 或 增 减 硬 件 系 统 的 元 件 或 布 线。 因 此 ，十 分 方 便于 使 用 和 管 理 ， 并 提 高 系 统 的 可 靠 性 ，减 小 控 制 系 统 体 积 ，降 低 了能 耗 及 其 维 修 保 养 费 用。 虽 然 微 机 控 制 的 电 梯 ， 与 继 电 器 控 制 的 电梯 比 较 ，它 具 有 较 大 的 优 越 性。 但 是 ，对 一 般 的 电 梯 而 言 ，应 用 微机 控 制 也 有 其 局 限 性 和 不 足 之 处。 其 缺 点 是 ：微 型 计 算 机 是 按 数 字运 算 的 需 要 而 设 计 的 ， 功 能 比 较 齐 全 ，结 构 比 较 复 杂 ； 而 一 般 的 电梯 控 制 只 需 要 进 行 简 单 的 逻 辑 运 算 ，运 算 方 式 多 为“ 与 ”、“ 或 ”、“ 非 ”几种，运算位数只需 1 位，即“ 1” 与 “ 0”。 因 此 ， 使 用 微 机 就 有“ 大 材 小 用 ” 之 嫌。 此 外 ，微 机 的 接 口 电 路 没 有 标 准 件 ，而 且 一 般不控制强电。 但在电梯控制中，往往要求能直接控制 110V 或 220V的 用 电 设 备 ，如 用 户 专 门 配 备 接 口 电 路 既 不 方 便 又 不 可 靠。 综 上 所述 ，造 成 用 微 机 控 制 的 成 本 、运 行 和 维 修 费 用 均 较 高 ，因 此 ，如在一般的电梯上使用微机控制在经济上。