基于plc和mcgs在双电梯联动控制与模拟本科毕业设计论文(编辑修改稿)

基于plc和mcgs在双电梯联动控制与模拟本科毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

率低、可靠性高的可编程控制器（ PLC）来控制电梯，取得了良好效果。 利用 PLC 和变频器对旧电梯进行改造， 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，节约能源，减少运行费用。 扬州大学本科生毕业设计 2 在电梯中的应用已很成熟 ,图 是 PLC 应用于电梯控制的控制框图。 PLC 作为主控制器，一方面通过采集电梯的各种输入信号，包括电梯的位置、状态、内外指令的按钮信号、门锁信号、门区信号、井道内的强迫减速信号、防冲信号以及消防信号等。 另一方面把采集到的信号进行计算和处理给出电梯的楼层信号和速度信号，并驱动相应的开关门信号、方向继电器和抱闸继电器，以控制电梯的运行。 图 控制方框图 PLC 内的条件跳转 和主控制指令，把对电梯的控制程序划分为几个程序段：检修控制、正常加速和稳速段、减速爬行段、以及开关门阶段（如图）。 当给电梯送电时， PLC 就开始扫描电梯的所有输入、输出信号，检测电梯的安全回路是否接通、厅门轿门是否关闭、电梯处在何种状态。 正常自动状态时，PLC检测门锁是否接通，若门锁不通则给出关门信号，控制电梯关门；当门锁接通时，进入待机状态，此时收到指令信号电梯即起动。 当电梯到达减速楼层时，通过比较楼层的基数脉冲和换速点脉冲是否相等，相等时给出电梯减速信号 ,电梯减 速运行；判断电梯是否到达平层区，若到 达平层区，则给出平层、开门信号；否则电梯继续减速。 扬州大学本科生毕业设计 3 图 运行流程图 ，还要给出要去的目的层指令， PLC 根据电梯现在所在的楼层判断运行方向，然后起动运行。 根据当今电梯控制系统和电梯拖动系统的发展趋势，本设计采用西门子 S7300 PLC， 结合安川 VS616G5 通用变频器 ， 实现了两台电梯的联动控制系统。 扬州大学本科生毕业设计 4 2 西门子 S7200 PLC 产品介绍 可编程控制器介绍 可编程控制器的基本结构 可编程控制器 （ PLC） 是 以微处理器为核心，将自动控制技术 、计 算机技术和通信技术融为一体而发展起来的崭新的工业自动控制装置。 PLC 以基本代替传统的继电器控制而广泛应用于工业控制的各个领域，它已跃居工业自动化三大支柱的首位。 PLC 控制系统的硬件是由 微处理器（ CPU） 、 存储器（ ROM 和 RAM） 、 输入 /输出（ I/O）单元 、 电源单元 及外围设备等组成 硬件结构如图 1 所示。 系统的规模可根据实际应用的需要而定，可大可小。 图 PLC 结构框图 可编程控制器的特点 一． PLC 的特点 PLC 是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控 制方式。 PLC 与普通微机一样。 以通用或专用 CPU 作为字处理器，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器），进行点（位）运算与控制。 PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、维修。 编程简单、灵活性强等特点。 扬州大学本科生毕业设计 5 可靠性 对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。 (1) PLC 不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。 (2) PLC 采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，使可靠性 提高。 (3) PLC 有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。 (4) PLC 是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件。 采用了精简化的编程语言，编程错误率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。 (5) 在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。 例如，采用可靠性的元件；采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护；对存储器内容的保护等。 (6) PLC 的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。 例如，采用软件滤波等；软件自诊断；简化编程语言等。 易操作性 PLC 的易操作性表现在下列几个方面： (1) 操作方便 PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。 大多数 PLC 采用编程器进行输入和更改的操作。 编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的 PLC，编程器采用了 CRT 屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。 更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。 更改的信息可在液晶屏或 CRT 上显示。 (2) 编程方便 PLC 有多种程序设计语言可供使用。 对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。 采用布尔助记符编程语言，十分有助于编程人员的编程。 (3) 维修方便 扬州大学本科生毕业设计 6 PLC 具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低。 当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。 灵活性 PLC 的灵活性表现在以下几个方面： (1) 编程的灵活性。 PLC 采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。 编程方法的多 样性使编程方便、应用面拓展。 (2) 扩展的灵活性。 PLC 的扩展灵活性是它的一个重要特点。 它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。 (3) 操作的灵活性。 操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。 二． PLC 控制电梯的优点 (1) 在电梯控制中采用了 PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。 (2) 去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。 (3) PLC 可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 (4) PLC 可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 (5) 用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。 (6) 更改控制方案时不需改动硬件接线。 此外，微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷而没被广泛采用。 PLC 控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。 PLC 的应用领域 目前， PLC 在国内外已广泛应用于钢 铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类： （ 1） 开关量逻辑控制 （ 2） 运动控制 扬州大学本科生毕业设计 7 （ 3） 闭环过程控制 （ 4） 数据处理 （ 5） 通信联网 PLC 的设计步骤 开发应用 PLC 的设计任务分为硬件和软件设计两部分。 一． 硬件设计 硬件设计主要包括： （ 1） 确定安排 PLC 的输入、输出点； （ 2） 设计外围电路，包括主电路； （ 3） 选购 PLC 并进行现场安装接线等内容。 二． 软件设计 大多数用梯形图和指令程序，主要包括： （ 1） 设计控制流程，根据工艺要求先画出工作循环，如有必要再画详细的状态流程图； （ 2） 根据工作循环图，画出虚拟的电路图 继电器梯形图； （ 3） 按梯形图编写指令程序表； 系统调试：根据设计要求，对程序进行调试和修改，必要时还可对硬件进行修改，直到符合要求为止。 西门子 PLC 系列产品介绍 西门子 PLC 产品分类 SIMATIC PLC 是德国西门子公司在 1995 年推出的性能价格比较高的 PLC 系统。 其中，微型的有 SIMATIC S7200 系列，中小型的有 SIMATIC S7300，中高档性能的有S7400 系列。 SIMATIC S7 系列 PLC 都具有模块化、无排风扇结构和易于用 户掌握等特点，使得 S7 系列 PLC 成为各种从小规模到中大规模应用的首选产品。 S7200 系列可编程控制器 相比较 S7300， S7200 针对的是中小系统，他的模块可以扩展多达 32 个模块，背板总线也在模块内集成，它的网络连接已比较成熟和流行，有 MPI（多点接口）、 Profibus和工业以太网，使通讯和编程变的简单和多选性，并可以借助于 HWConfig 工具可以进扬州大学本科生毕业设计 8 行组态和设置参数。 S7200 的模块稍微多一点，除了信号模块（ SM）和 200 的 EM 模块同类型之外，它还有接口模块（ IM） 用来进 行多层组态，把总线从一层传到另一层；占位模块（ DM） 为没有设置参数的信号模块保留一个插槽或为以后安装的接口模块保留一个插槽；功能模块（ FM） 执行特殊功能，如计数、定位、闭环控制相当于对 CPU功能的一个扩展或补充；通讯处理器（ CP） 提供点对点连接、 Profibus 和工业以太网。 CPU 设计模式选择器有： MRES=模块复位功能； STOP=停止模式，程序不执行； RUN=程序执行，编程器只读操作； RUNP=程序执行，编程器可读写操作。 状态指示器： SF，BATF=电池故障； DC5V=内部 5 V DC 电压指 示； FRCE=表示至少有一个输入或输出被强制； RUN=当 CPU 启动时闪烁，在运行模式下常亮； STOP=在停止模式下常亮，有存储器复位请求时慢速闪烁，正在执行复位时快速闪烁。 MPI 接口用来连接到编程设备或其他设备， DP 接口用来直接连接到分布式 I/O。 西门子 PLC 产品 简介 S7200 是模块化小型 PLC 系统，能满足中等性能要求的应用。 其模块化结构设计使得各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。 1． S7200的结构体系 中央处理单元 (CPU)：各种 CPU 有不同的性能，例如，有的 CPU 上集成有PROFIBUSDP 通讯接口等。 信号模块 (SM)：用于数字量和模拟量输入／输出。 通讯处理器 (CP)：用于连接网络和点对点连接。 功能模块 (FM)：用于高速计数，定位操作 (开环或闭环定位 )和闭环控制。 负载电源模块 (PS)：用于将 SIMATIC S7300 连接到 120／ 230V 交流电源，或 24／ 48／ 60／ 110V 直流电源。 接口模块 (1M)：用于多机架配置时连接主机架 (CR)和扩展机架 (ER)。 S7300 通过分布式的主机架 (CR)和 3个扩展机架 (ER)，可以 操作多达 32 个模块。 运行时无需风扇。 SIMATIC S7200 适用于通用领域：高电磁兼容性和强抗振动冲击性，使其具有最高的工业环境适应性。 2． 优点 S7200 系统 PLC 具有以下几方面的优点： 扬州大学本科生毕业设计 9 （ 1） S7200 配置灵活，除主机单元外，还可扩展 I/O 模块， A/D 模块， D/A 模块和其它特殊功能模块。 （ 2） S7200 指令功能丰富，有各种指令，且指令执行速度快。 （ 3） S7200 可用内部辅助继电器 M，状态继电器 S，定时器 T，寄存器 D，计数器 C 的功能和数量满足了系统控制 要求的需要。 （ 4） S7200 的编程可用编程器，也可以在 PC 机上使用西门子公司的专用编程软件STEP7Micro/WIN 来进行。 编程语言可用梯形图或指令表。 尤其是可用 PC 机对系统实时进行监控。 为调试和维护提供了极大的方便。 3 电梯的群控制 电梯简介 电梯的分类 （ 1） 按用途分：乘客电梯、载货电梯、客货两用电梯、病床电梯、住宅电梯、杂货电梯、船舶电梯、观光电梯、车辆电梯、自动扶梯、自动人行道、其他电梯。 （ 2） .按速度分：低速电梯、快速电梯、高速电梯。 （ 3） .按拖动 方式分：自流电梯、交流电梯、液压电梯。 （ 4） 按有无司机分：有司机电梯、无司机电梯、有 /无司机电梯。 （ 5） 按控制方式分：手柄操纵控制电梯、按钮控制电梯（轿外按钮电梯、轿内按钮电梯）、信号控制电梯、集选控制电梯、下集选控制电梯、并联控制电梯、梯群程序控制电梯、梯群智能控制电梯。 电梯的基本结构 从总体来讲，电梯有机械系统和电气系统两部分组成。 其机械部分由曳引系统、轿厢和门系统、重力平衡系统、导向系统以及安全保护系统等部分组成；电气控制部分由电力拖动系统、运行逻辑功能控制和电气安全保护等系统组 成。 图 电梯的基本结构剖视图。 机房用来安装曳引机、电控屏、限速器等。 机房可以设置在井道顶部，也可设置在井由自部。 当机房设于井道底部时，即为曳引机下置式曳引方式。 这种方式结构复杂，扬州大学本科生毕业设计 10 建筑物承重大，对井道尺寸要求大，只有在机房无法顶置时才使用。 对于绝大多数电梯，椭均设于井道顶部。 机房必须有足够的面积，高度、承重能力及良好的通风条件。 曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝。