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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p> 設(shè)計(jì)題目:四層電梯PLC控制</p><p><b> 設(shè)計(jì)要求:</b></p><p> 功能:變化靈活,編程簡(jiǎn)單,故障少,噪音低。維修保養(yǎng)方便,節(jié)能省工,抗干擾能力強(qiáng),控制箱占地面積少</p><p> 控制系統(tǒng):當(dāng)乘
2、員進(jìn)入電梯,按下樓層按紐,電梯門(mén)自動(dòng)關(guān)閉后,根據(jù)轎箱所處位置及乘員所處層數(shù),判定轎箱運(yùn)行方向,保證轎箱平層時(shí)減速。將轎箱停在選定的樓層上,同時(shí),根據(jù)樓層的呼叫,順路停車,自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)。另外在轎箱內(nèi)外均要有信號(hào)燈顯示電梯運(yùn)行方向及樓層數(shù)。</p><p><b> 設(shè)計(jì)進(jìn)度:</b></p><p> 第一周:查找PLC文獻(xiàn)資料,選擇編程控制器的機(jī)型??刂齐姶砰y等所需
3、的I/O點(diǎn)數(shù)內(nèi)存的估計(jì)開(kāi)關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù)模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù),輸入輸出模塊的選擇。畢業(yè)調(diào)查實(shí)習(xí),與指導(dǎo)老師交流設(shè)計(jì)事宜。</p><p> 第二周:查閱文獻(xiàn)、收集資料。</p><p> 第三周:確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。</p><p> 第四~五周:總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、詳細(xì)計(jì)算、編程與調(diào)試等內(nèi)容。</p><p> 第六~
4、七周:編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p><b> 第八周:完成設(shè)計(jì)。</b></p><p> 指導(dǎo)教師(簽名): </p><p><b> 摘 要</b></p><p> 本文介紹利用西門(mén)子S7-2OO可編程控制器編寫(xiě)的一個(gè)四層電梯的控制系統(tǒng),利用MCG
5、S組態(tài)軟件制作人機(jī)對(duì)話界面,檢驗(yàn)電梯PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行情況。實(shí)踐證明PLC可編程控制器和MCGS組態(tài)軟件結(jié)合有利于PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、檢測(cè),具有良好的應(yīng)用價(jià)值。向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案。充分利用windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)。比以往使用專用機(jī)開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性.在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更應(yīng)用。本文利用MCGS組態(tài)軟件檢驗(yàn)電梯PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。為了能在激烈的國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)中贏得先機(jī),先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件
6、是必不可少的。這就要求我們畢業(yè)生能積極認(rèn)真學(xué)好目前最先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和自動(dòng)化技術(shù),為我國(guó)的自動(dòng)化行業(yè)做出自己的貢獻(xiàn)。</p><p> 關(guān)鍵詞:PLC, 可編程控制器,電梯</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 摘 要II</b></p><p><b&
7、gt; 目 錄III</b></p><p><b> 1 概 述1</b></p><p> 1.1 PLC的發(fā)展歷程1</p><p> 1.2 PLC組成及特點(diǎn)2</p><p> 1.3 PLC的工作原理4</p><p> 1.4 PLC的編程語(yǔ)言
8、5</p><p> 1.5 PLC在電梯上的應(yīng)用5</p><p> 2 程控制器的機(jī)型選擇7</p><p> 2.1 控制電磁閥等所需的I/O點(diǎn)數(shù)7</p><p> 2.2 內(nèi)存估計(jì)7</p><p> 2.3 響應(yīng)時(shí)間7</p><p> 2.4 輸入輸出模塊的選
9、擇8</p><p><b> 3 硬件設(shè)計(jì)9</b></p><p> 3.1 硬件配置簡(jiǎn)介9</p><p> 3.2 電梯控制系統(tǒng)9</p><p> 3.3 電氣控制系統(tǒng)框圖11</p><p> 3.4 輸入輸出的分配11</p><p>&
10、lt;b> 4 軟件設(shè)計(jì)13</b></p><p> 4.1 程序流程圖13</p><p> 4.2 電梯定向邏輯15</p><p> 4.3 電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)16</p><p> 4.4 四層電梯的梯形圖設(shè)計(jì)19</p><p><b> 5 系統(tǒng)調(diào)試
11、24</b></p><p> 5.1 硬件部分調(diào)試24</p><p> 5.2 軟件部分調(diào)試24</p><p><b> 總 結(jié)26</b></p><p><b> 致 謝27</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)2
12、8</b></p><p><b> 1概 述</b></p><p> 1.1 PLC的發(fā)展歷程</p><p> 第一臺(tái)可編程控制器的設(shè)計(jì)規(guī)范是美國(guó)通用公司提出的。當(dāng)時(shí)的目的是要求設(shè)計(jì)一種新的控制裝置以取代繼電器盤(pán),在保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,同時(shí)具有現(xiàn)代化生產(chǎn)線所要求的時(shí)間響應(yīng)快
13、、控制精度高、可靠性好、控制程序、可隨工藝改變、易于與計(jì)算機(jī)接口、維修方便等諸多高品質(zhì)與功能。這一設(shè)想提出后,美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)于1969年研制成第一臺(tái)PLC,型號(hào)為PDP-14,投入通用汽車公司的生產(chǎn)線控制中,取得了令人滿意的效果,從此開(kāi)創(chuàng)了PLC的新紀(jì)元。</p><p> 第一臺(tái)PLC具有模塊化、可擴(kuò)充、可重編程及用于工業(yè)環(huán)境的特性。這些控制器易于安裝,占用空間小,可重復(fù)使用。盡管控制器編程有些瑣
14、碎,但它具有公共的工廠標(biāo)準(zhǔn)—梯形圖編程語(yǔ)言,這樣使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便的使用它。</p><p> 在短時(shí)間內(nèi),PLC在其他工業(yè)部門(mén)也得到應(yīng)用。到70年代初,食品、金屬和制造等工業(yè)部門(mén)相繼使用PLC代替繼電器控制設(shè)備,邁出了其實(shí)用化階段的第一步。</p><p> 70年代中期,由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn),使8位微處理器和位片處理器相繼問(wèn)世,使可編程控制技術(shù)產(chǎn)生了飛躍。在邏輯運(yùn)算功
15、能的基礎(chǔ)上,增加了數(shù)值運(yùn)算、閉環(huán)控制、提高了運(yùn)算速度,擴(kuò)大了輸入輸出規(guī)模。在這個(gè)時(shí)期,日本、西德(原)和法國(guó)相繼研制出了自己的PLC,我國(guó)在1974年也開(kāi)始研制。</p><p> 70年代由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn),使PLC向大規(guī)模、高速性能方向發(fā)展,形成了多種系列化產(chǎn)品。這是面向工程技術(shù)人員的編程語(yǔ)言發(fā)展成熟,出現(xiàn)了工藝人員使用的圖形語(yǔ)言。在功能上,PLC可以代替某些模擬控制裝置和小型機(jī)DDC系統(tǒng)。<
16、/p><p> 進(jìn)入八九十年代后,PLC的軟硬件功能進(jìn)一步得到加強(qiáng),PLC已發(fā)展成為一種可提供諸多功能的成熟的控制系統(tǒng),能與其他設(shè)備通信,生成報(bào)表,調(diào)度產(chǎn)生,可診斷自身故障及機(jī)器故障。這些改進(jìn)使PLC符合今天對(duì)高質(zhì)量高產(chǎn)出的要求。盡管PLC功能越來(lái)越強(qiáng),但他仍然保留了先前的簡(jiǎn)單與易于使用的特點(diǎn)。</p><p> 1.2 PLC組成及特點(diǎn)</p><p> PLC
17、的硬件系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)、輸入輸出擴(kuò)展部分及外部設(shè)備組成。除了硬件系統(tǒng)外,還需要軟件系統(tǒng)的支持,它們相輔相成,卻一不可,共同構(gòu)成PLC。PLC的軟件系由系統(tǒng)程序和用戶程序兩大部分組成。</p><p> PLC能如此迅速發(fā)展,除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需求外,還因?yàn)樗哂性S多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。他較好到解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。以下是其主要特點(diǎn)。(1)編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)(2)功能強(qiáng),性能價(jià)格
18、比高(3)硬件配套齊全,用戶使用方便,適應(yīng)性強(qiáng)(4)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)(5)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少(6)維修工作量小,維修方便(7)體積小、耗能低</p><p> 1.2.1 硬件的可靠性</p><p> 可編程控制是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、靈活通用與維修方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)。特
19、別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力,受到用戶的青睞。因而在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,成為了現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱之一。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的PLC能置于有很強(qiáng)的電噪聲、電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。</p><p> PLC的硬件系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)、輸入輸出擴(kuò)展部件及外部設(shè)備組成。各部分之間通過(guò)內(nèi)部系統(tǒng)總線進(jìn)行連接。CPU是PLC的核心部分,由它實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算,協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分
20、的工作,它的運(yùn)行是按照系統(tǒng)程序所賦予的任務(wù)進(jìn)行的。PLC的對(duì)外功能主要是通過(guò)各類接口模塊的紅外線,實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)和控制。PLC的電源一般采用開(kāi)關(guān)電源,其特點(diǎn)是輸入電壓范圍寬、體積小、質(zhì)量輕、效率高、抗干擾性能好。路串一旦某模塊出現(xiàn)故障,進(jìn)行在線插拔、調(diào)試時(shí)不會(huì)影響各機(jī)的正常運(yùn)行。</p><p> 1.2.2 編程簡(jiǎn)單,使用方便</p><p> 用微機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,常
21、使用匯編語(yǔ)言編程,難于掌握,要求使用者具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。</p><p> PLC采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程,容易掌握。例如,目前打多數(shù)PLC均采用的梯形圖語(yǔ)言編程方式,既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀感,又顧及了大多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及應(yīng)用微機(jī)的水平很容易被電氣技術(shù)人員所接受,易于編程,程序改變時(shí)也容易修改,很靈活方便。</p><p> 1.
22、2.3 接線簡(jiǎn)單,通用性好</p><p> PLC的接線只需將輸入信號(hào)的設(shè)備(按鈕、開(kāi)關(guān)等)與PLC輸入端子連接,將接受輸出信號(hào)執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件(接觸器、電磁閥等)與PLC輸出端子連接。接線簡(jiǎn)單、工作最少,省去了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線和拆線的麻煩。PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“接線網(wǎng)絡(luò)”,這樣生產(chǎn)線的自動(dòng)化過(guò)程就能隨意改變。這種性能使PLC具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。</p><
23、p> 用于連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的硬件接口實(shí)際上是PLC的組成部分,模塊化的自診斷接口電路能指出故障,并易于排除故障與替換故障部件,這樣的軟硬件設(shè)計(jì)就使現(xiàn)場(chǎng)電氣人員與技術(shù)人員易于是用。</p><p> 1.2.4 可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)</p><p> PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可分為兩類:一類是低速網(wǎng)絡(luò),采用主從方式通信,傳輸速率從幾千波特到上萬(wàn)波特,傳輸距離為500—25
24、00m;另一類為高速網(wǎng)絡(luò),采用令牌傳送方式通信,傳輸速率為1M—10Mbps,傳輸距離為500—1000m,網(wǎng)上結(jié)點(diǎn)可達(dá)1024個(gè)。這兩類網(wǎng)絡(luò)可以級(jí)連,網(wǎng)上可兼容不同類型的可編程控制器和計(jì)算機(jī),從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)。</p><p> 1.2.5 易于安裝,便于維護(hù)</p><p> PLC安裝簡(jiǎn)單而且功能有效,其相對(duì)小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半的地方,
25、在從繼電器系統(tǒng)改換到PLC系統(tǒng)的情況下,PLC小 的模塊結(jié)構(gòu)使之能安裝在繼電器附近并將連線向已有接線端,其實(shí)改換很方便,只要將輸入/輸出設(shè)備連向接線端即可。</p><p> 在大型安裝中,長(zhǎng)距離輸入/輸出站點(diǎn)安放在最優(yōu)地點(diǎn)。長(zhǎng)距離站通過(guò)同軸電纜獲雙扭線連向CPU,這種配置大大減少了物料和勞力,長(zhǎng)距離子系統(tǒng)方法也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝場(chǎng)地前由PLC制造商預(yù)先連好線,這一方法大大減少了電氣技術(shù)人
26、員的現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間。</p><p> 從一開(kāi)始,PLC便以易維護(hù)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于幾乎所有器件都是固態(tài)的,維護(hù)時(shí)只需更換模塊級(jí)插入式部件,故障檢測(cè)電路將診斷指示器嵌在每一部件中,就能指示器是否正常工作,借助于編程設(shè)備可見(jiàn)輸入/輸出是ON還是OFF,還可寫(xiě)編程指令來(lái)報(bào)告故障。</p><p> PLC的這些及其他特性使之成為任何一個(gè)控制系統(tǒng)的有益部分。一旦安裝后,其作用立即顯現(xiàn),其收益也
27、馬上實(shí)現(xiàn),向其他智能設(shè)備一樣,PLC的潛在優(yōu)點(diǎn)還取決于應(yīng)用時(shí)的創(chuàng)造性。</p><p> 1.3 PLC的工作原理</p><p> PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理是基本一致的。他通過(guò)執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。但是,在時(shí)間上,PLC執(zhí)行的任務(wù)是串行,與繼電—接觸器控制系統(tǒng)中任務(wù)的執(zhí)行有所不同。PLC采用循環(huán)掃描工作方式。在程序執(zhí)行過(guò)程的周期中,程序?qū)Ω鱾€(gè)過(guò)程輸入信號(hào)進(jìn)行采樣,對(duì)采
28、樣的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算和處理,并把結(jié)果輸出到生產(chǎn)過(guò)程的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中。</p><p> 所謂I/O刷新即對(duì)PLC的輸入進(jìn)行一次讀取,將輸入端各變量的狀態(tài)重新讀入PLC中存入內(nèi)部寄存器,同時(shí)將新的運(yùn)算結(jié)果送到輸出端。這實(shí)際是將存入輸入、輸出狀態(tài)的寄存器內(nèi)容進(jìn)行了一次更新,故稱為“I(輸入)/O(輸出) 刷新”。</p><p> 由此可見(jiàn),若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化,則本次掃描期間輸
29、出端也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化,或者說(shuō)輸出隊(duì)輸入產(chǎn)生了響應(yīng)。反之,若在本次I/O刷新之后,輸入變量才發(fā)生變化,則本次掃描輸出不變,即不響應(yīng),而要到下一次掃描期間輸出才會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)。由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式,所以它的輸出對(duì)輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于這幾個(gè)因數(shù):一是CPU執(zhí)行指令的速度,二是每條指令占用的時(shí)間,三是指令條數(shù)的多少,即程序的長(zhǎng)短。</p><p> 對(duì)于慢速控制系統(tǒng),響應(yīng)
30、速度常常不是主要的,故這種方式不但沒(méi)有壞處反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。因?yàn)楦蓴_常是脈沖式的、短時(shí)的,而由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢,常常要幾個(gè)掃描周期才響應(yīng)一次,而多次掃描后,瞬間干擾所引起的誤動(dòng)作將會(huì)大大減少,故增加了抗干擾能力。</p><p> 但對(duì)控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng),這一問(wèn)題就需慎重考慮。應(yīng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間作出精確的計(jì)算,精心編排程序,合理安排指令的順序,以盡可能減少周期造成的響應(yīng)延時(shí)等的不良影響
31、。</p><p> 1.4 PLC的編程語(yǔ)言</p><p> PLC提供了較完整的編程語(yǔ)言,以適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用編程語(yǔ)言,按照不同的控制要求編制不同的控制程序,這相當(dāng)于設(shè)計(jì)和改變繼電器的硬接線線路,這就是所謂的“可編程序”。程序由編程器送到PLC內(nèi)部的存儲(chǔ)器中,它也能方便地讀出、檢查與修改。</p><p> PLC提供的編程語(yǔ)言通常由三種
32、:梯形圖、指令表、功能圖等。</p><p> 梯形圖(LAD)編程語(yǔ)言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。PLC梯形圖PLC的梯形圖與電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的,只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。PLC的梯形圖使用的時(shí)內(nèi)部繼電器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,都是由軟件實(shí)現(xiàn)的。梯形圖語(yǔ)言簡(jiǎn)單明了,易于理解,是所有編程語(yǔ)言的首選。</p><p> 指令表(STL)編程語(yǔ)言類似
33、于計(jì)算機(jī)中的助記符語(yǔ)言,他是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言。所謂指令表編程,是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來(lái)代表可編程控制器的某種操作功能。</p><p> 順序功能流程圖(SFC)編程是一種圖形化的編程方法,亦稱功能圖。使用它可以對(duì)具有并發(fā)、選擇等復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行編程。許多PLC都提供了用于SFC編程的指令。</p><p> 每一種編程方法都有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),根據(jù)每一種特殊的控制要求,
34、根據(jù)編程者的熟練程度正確合理應(yīng)用編程方法。</p><p> 1.5 PLC在電梯上的應(yīng)用</p><p> 隨著科技的發(fā)展,工業(yè)控制的自動(dòng)化程度不斷提高,以微處理器為核心組成的可編程序控制器(PLC)得到了廣泛的應(yīng)用。很多工廠的生產(chǎn)流水線、加工設(shè)備、船舶上貨物的裝卸裝置、電梯的運(yùn)行等都由PLC控制,只要把預(yù)定的控制任務(wù)編成程序,用一串指令的形式存放到存儲(chǔ)器中,然后根據(jù)輸入各種指令,經(jīng)
35、過(guò)模擬量、數(shù)字量等輸入輸出部件對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備進(jìn)行控制。 </p><p> PLC在電梯中的應(yīng)用也已很成熟。PLC作為主控制器,一方面要采集電梯的各種輸入信號(hào),包括電梯的位置、狀態(tài)、內(nèi)外指令的按鈕信號(hào)、門(mén)鎖信號(hào)、門(mén)區(qū)信號(hào)、井道內(nèi)的強(qiáng)迫減速信號(hào)、防沖信號(hào)以及消防信號(hào)等。另一方面要把采集到的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和處理給出電梯的樓層信號(hào)和速度信號(hào),并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)、方向繼電器和抱閘繼電器,以控制電梯的運(yùn)行。</
36、p><p> 我們利用PLC內(nèi)的條件跳轉(zhuǎn)和主控指令,把對(duì)電梯的控制程序劃分為幾個(gè)程序段:檢修控制、正常加速和穩(wěn)速段、減速爬行段、以及開(kāi)關(guān)門(mén)階段。當(dāng)給電梯送電時(shí),PLC就開(kāi)始掃描電梯的所有輸入、輸出信號(hào),檢測(cè)電梯的安全回路是否接通、廳門(mén)轎門(mén)是否關(guān)閉、電梯處在何種狀態(tài)。正常自動(dòng)狀態(tài)時(shí),PLC檢測(cè)門(mén)鎖是否接通,若門(mén)鎖不通則給出關(guān)門(mén)信號(hào),控制電梯關(guān)門(mén);當(dāng)門(mén)鎖接通時(shí),進(jìn)入待機(jī)狀態(tài),此時(shí)一收到指令信號(hào)電梯即起動(dòng)。當(dāng)電梯到達(dá)減速
37、樓層時(shí), PLC程序是仿照繼電器控制理念進(jìn)行編制。</p><p> 2 程控制器的機(jī)型選擇</p><p> 2.1 控制電磁閥等所需的I/O點(diǎn)數(shù)</p><p> 有電磁閥的動(dòng)作原理可知,一個(gè)單線圈電磁閥用可編程控制器時(shí)需兩個(gè)輸入及一個(gè)輸出;一個(gè)雙線圈電磁閥需三個(gè)輸入及兩個(gè)輸出;一個(gè)比例式電磁閥需三個(gè)輸入及五個(gè)輸出。一個(gè)按鈕需一個(gè)輸入;一個(gè)光電開(kāi)關(guān)要占用一
38、個(gè)或兩個(gè)輸入點(diǎn);一個(gè)信號(hào)占用一個(gè)輸出點(diǎn);而波段開(kāi)關(guān),有幾個(gè)波段就占用幾個(gè)輸入點(diǎn);一般情況,各種位置開(kāi)關(guān)都要占用兩個(gè)輸入點(diǎn)。根據(jù)上面所述原理分析,本設(shè)計(jì)用到十個(gè)按鈕,需要十個(gè)輸入點(diǎn)。四個(gè)位置按鈕,需要八個(gè)輸入點(diǎn)。十六個(gè)信號(hào)燈,需要十六個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p><b> 2.2 內(nèi)存估計(jì)</b></p><p> 用戶程序所需內(nèi)存容量要受到下面幾個(gè)因素的影響:內(nèi)存利
39、用率;開(kāi)關(guān)量輸入輸出點(diǎn)數(shù);模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù);用戶的編程水平。</p><p> 2.2.1 內(nèi)存利用率</p><p> 我們把一個(gè)程序段中的接點(diǎn)數(shù)與存放該程序段所代表的機(jī)器語(yǔ)言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱為利用率。</p><p> 2.2.2 開(kāi)關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù)</p><p> 一般系統(tǒng)中,開(kāi)關(guān)量輸入和開(kāi)關(guān)量輸出的比為6:4。這方
40、面的經(jīng)驗(yàn)公司是根據(jù)開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出的總點(diǎn)數(shù)給出的。</p><p> 所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開(kāi)關(guān)量(輸入+輸出)總點(diǎn)數(shù)*10</p><p> 2.2.3 模擬量輸入輸出的總點(diǎn)數(shù)</p><p> 只有模擬量輸入時(shí): 內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù)*100</p><p> 模擬量輸入輸出同時(shí)存在:內(nèi)存擬量字?jǐn)?shù)*200</p>&l
41、t;p><b> 2.3 響應(yīng)時(shí)間</b></p><p> 可編程控制器順序掃描的工作方式使它不能可靠的接收持續(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)。</p><p> 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是指輸入信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻與由此而使輸出信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)刻的時(shí)間間隔。</p><p> 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間=輸入濾波時(shí)間+輸出濾波時(shí)間+掃描周期。</p>
42、<p> 2.4 輸入輸出模塊的選擇</p><p> 模塊輸出的任務(wù)是將機(jī)器內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為外部過(guò)程的控制信號(hào)。輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的電流累計(jì)值必須小于公共段所允許通過(guò)的電流值。輸出模塊的電流值必須大于負(fù)載電流的額定值。</p><p><b> 3 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p> 3.1 硬件配置簡(jiǎn)介</p
43、><p> PLC產(chǎn)品出現(xiàn)以來(lái),它以面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn),普遍受到電器控制領(lǐng)域的歡迎。特別是中小容量PLC成功取代了傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng),使得控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國(guó)生產(chǎn)的PLC品種繁多,發(fā)展速度快。本文所用到的產(chǎn)品是S7-200系列的PLC作系列電梯的。在此簡(jiǎn)單的介紹該機(jī)型的一些技術(shù)指標(biāo)。</p><p> 技術(shù)性能分為:一般性能,功能特性(基本單元),輸入性能,輸出性能和其它
44、性能。</p><p> 3.2 電梯控制系統(tǒng)</p><p> 電梯模擬系統(tǒng)如下圖所示:</p><p> 圖3.2.1 電梯系統(tǒng)控制模擬圖</p><p> 3.3 電氣控制系統(tǒng)框圖 </p><p> 圖3.3.1輸入與輸出:</p><p> 圖3.3.1中輸出為:1、
45、電動(dòng)機(jī);2、上下行接觸器;3、快慢速接觸器;4、位置指示;5、門(mén)鎖。輸入為:6、轎內(nèi)指令;7、廳外指令;8、門(mén)區(qū)感應(yīng);9、手動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén);10、樓層感應(yīng)。PLC系統(tǒng)部分完成所設(shè)定的控制任務(wù)所需要的PLC規(guī)模主要取決于控制系統(tǒng)對(duì)輸入,輸出點(diǎn)的需求量和控制過(guò)程的難易程度</p><p> 3.4 輸入輸出的分配</p><p><b> 輸入點(diǎn):</b></p>
46、;<p> 序號(hào) 名稱 輸入點(diǎn)</p><p> 0 一層行程開(kāi)關(guān) I0.0</p><p> 1 二層行程開(kāi)關(guān) I0.1</p><p> 2
47、 三層行程開(kāi)關(guān) I0.2</p><p> 3 四層行程開(kāi)關(guān) I0.3</p><p> 4 四層呼叫按鈕 I0.4</p><p> 5 三層呼叫按鈕
48、 I0.5</p><p> 6 二層呼叫按鈕 I0.6</p><p> 7 一層呼叫按鈕 I0.7</p><p> 8 手動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕 I1.6</p&g
49、t;<p> 9 手動(dòng)關(guān)門(mén)按鈕 I1.7</p><p> 10 紅外傳感器 I2.2</p><p> 11 紅外傳感器 I2.3</p><p><b&g
50、t; 輸出點(diǎn):</b></p><p> 序號(hào) 名稱 輸出點(diǎn)</p><p> 0 一層指示燈 Q0.1</p><p> 1 二層指示燈 Q0.
51、2</p><p> 2 三層指示燈 Q0.3</p><p> 3 四層指示燈 Q0.4</p><p> 4 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈亮 Q0.5</p><p&g
52、t; 5 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈亮 Q0.6</p><p> 6 開(kāi)門(mén)電機(jī)正轉(zhuǎn) Q0.7</p><p> 7 開(kāi)門(mén)電梯反轉(zhuǎn) Q1.0</p><p> 圖3.4.1 I/O接線圖 <
53、;/p><p><b> 4 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 4.1 程序流程圖</b></p><p><b> 圖4.1 </b></p><p><b> 圖4.2</b></p><p> 4.2 電梯定
54、向邏輯</p><p> 電梯的定向是根據(jù)電梯的上行請(qǐng)求信號(hào)、下行請(qǐng)求信號(hào)、電梯轎箱內(nèi)請(qǐng)求信號(hào)、電梯當(dāng)前所處位置等信號(hào)來(lái)確定電梯繼續(xù)運(yùn)行的方向。電梯的定向是電梯控制中的重要邏輯。在以往電梯的定向邏輯中,一般都是將電梯各個(gè)層的上、下行請(qǐng)求信號(hào)、電梯轎箱內(nèi)樓層請(qǐng)求信號(hào)、電梯當(dāng)前樓層信號(hào)等綜合到一條或幾條語(yǔ)句中進(jìn)行判斷。這樣一來(lái),當(dāng)樓層數(shù)目比較大時(shí),每條語(yǔ)句的編程元件很多,不可避免的帶來(lái)程序復(fù)雜,容易出錯(cuò),調(diào)試麻煩,
55、運(yùn)行速度慢等問(wèn)題。以下提出的用邏輯運(yùn)算指令來(lái)進(jìn)行電梯定向的方法可以比較好的問(wèn)題。</p><p> 狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式:電梯的方向只有上升、下降2個(gè)方向,但電梯也可能由于沒(méi)有任何的上升或者下降請(qǐng)求信號(hào)而處于停止?fàn)顟B(tài)。在電梯的方向處理過(guò)程中,電梯只能在上升狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)或者下降狀態(tài)與停止之間轉(zhuǎn)換,例如當(dāng)電梯由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)時(shí)必須先由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)換為停止?fàn)顟B(tài)以后再由停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)。這樣的處理方式對(duì)電梯的運(yùn)行是很
56、有意義的,以往的電梯控制系統(tǒng)中,當(dāng)電梯響應(yīng)完某個(gè)方向上的所有信號(hào)后,若所有剩余的信號(hào)都是反方向的,電梯立刻改變方向,此時(shí),在原方向前方若出現(xiàn)新的呼叫信號(hào),電梯將不會(huì)立刻應(yīng)答,只是記憶該呼叫信號(hào),而去響應(yīng)換向后的方向上的呼叫信號(hào),這樣既不符合電梯選層的優(yōu)先原則,又不能有效的節(jié)約能源。采用圖4.2所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式,電梯在響應(yīng)完某個(gè)方向上的所有信號(hào)后并不是立刻反向,而是保持該狀態(tài)等待一段時(shí)間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài),然后再反向響應(yīng)相反方向的呼叫信號(hào)。
57、對(duì)保持時(shí)間進(jìn)行合理的選擇,完全可以做到既不會(huì)使得電梯的換向過(guò)程顯得遲鈍,又能有效的響應(yīng)同方向的</p><p> 由于電梯的上升與下降狀態(tài)之間需要通過(guò)“停止?fàn)顟B(tài)”該中間狀態(tài)來(lái)轉(zhuǎn)換,故在電梯的方向判斷邏輯中需要考慮以下幾種情況:</p><p> (1)電梯處于上升狀態(tài)</p><p> 在該狀態(tài)下,當(dāng)前樓層的上面有上升請(qǐng)求,當(dāng)前樓層的上面有下降請(qǐng)求或者電梯轎箱
58、內(nèi)請(qǐng)求在當(dāng)前樓層的上面,3個(gè)條件有1個(gè)和多個(gè)成立時(shí),電梯繼續(xù)處于上升狀態(tài);當(dāng)以上3種條件都不滿足時(shí),電梯經(jīng)過(guò)一段定時(shí)時(shí)間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。</p><p> (2)電梯處于下降狀態(tài)</p><p> 在當(dāng)前樓層的下面有下降請(qǐng)求,當(dāng)前樓層的下面有上升請(qǐng)求或者電梯轎箱內(nèi)的請(qǐng)求在當(dāng)前樓層的下面時(shí),電梯繼續(xù)處于下降狀態(tài);當(dāng)以上3種條件都不滿足時(shí),電梯經(jīng)過(guò)一段定時(shí)時(shí)間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。</p&
59、gt;<p> (3)電梯處于停止?fàn)顟B(tài)</p><p> 在當(dāng)前層之上有下降、上升的請(qǐng)求信號(hào)或者電梯轎箱內(nèi)樓層請(qǐng)求信號(hào)在當(dāng)前層的上面則置電梯為上升狀態(tài);相反,若在當(dāng)前層之下有下降、上升的請(qǐng)求信號(hào)或者電梯轎箱內(nèi)樓層請(qǐng)求信號(hào)在當(dāng)前層的下面則置電梯為下降狀</p><p> 4.3 電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p> 4.3.1 樓層狀態(tài)指示設(shè)
60、計(jì)</p><p> 當(dāng)電梯運(yùn)行至某層有指令發(fā)出時(shí),指示位置及指令。以二層為</p><p> 表4.3.1指示位置及指令表</p><p> 4.3.2 電梯下行程序設(shè)計(jì)</p><p> 以電梯在三層下行情況為例。當(dāng)電梯的一或二層有指令時(shí),將三層下行位置1,同時(shí)無(wú)上行,驅(qū)動(dòng)電梯下行。程序說(shuō)明如下: </p><
61、p><b> 電梯在三層時(shí)下行</b></p><p><b> 表4.3.2.1</b></p><p><b> 電梯三層時(shí)下行</b></p><p><b> 表4.3.2.2</b></p><p> 4.3.3 電梯上行程序設(shè)計(jì)
62、</p><p> 以電梯在二層上行情況為例。程序說(shuō)明如下:</p><p><b> 電梯在二層上行</b></p><p><b> 表4.3.3.1</b></p><p><b> 電梯上行</b></p><p><b>
63、表4.3.3.2 </b></p><p> 4.3.4 電梯到達(dá)時(shí)程序設(shè)計(jì)</p><p> 電梯到達(dá)某層時(shí),將已完成的指令信號(hào)復(fù)位。以電梯到達(dá)三層為例。程序說(shuō)明如下:</p><p><b> 電梯到達(dá)三層</b></p><p><b> 表4.3.4.1</b></
64、p><p> 4.4 四層電梯的梯形圖設(shè)計(jì)</p><p><b> 圖4.4.1</b></p><p><b> 圖4.4.2</b></p><p><b> 圖4.4.3</b></p><p><b> 圖4.4.4</b
65、></p><p><b> 圖4.4.4</b></p><p><b> 圖4.4.6</b></p><p><b> 5 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p> 完成了硬件的設(shè)計(jì)、制作和軟件編程之后,要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)行,必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試包
66、括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個(gè)部分。</p><p> 5.1 硬件部分調(diào)試</p><p> 根據(jù)電氣接線圖安裝接線,PLC實(shí)際接線時(shí),還應(yīng)考慮到以下幾個(gè)方面:</p><p> (1) 應(yīng)有電源輸入線,通常為220V、50HZ交流電源,允許電源有一定的浮動(dòng)范圍。并且必須有保護(hù)裝置,如熔斷器等。若是干擾較強(qiáng)或?qū)煽啃砸蠛芨叩膱?chǎng)合,應(yīng)在PLC的電源輸入端加裝帶屏蔽
67、層的隔離變壓器和低通濾波器。</p><p> (2) 輸入端子八個(gè)為一組,公用一個(gè)COM端。PLC應(yīng)單獨(dú)接地,不要和其他電器元件共用接地線,接地線面積應(yīng)大于2mm²,并盡可能靠近PLC。</p><p> (3) PLC輸出端接有線圈和電磁閥等感性元件時(shí)必須加保護(hù)電路,例如并接阻容吸收回路(對(duì)于交流電源)或續(xù)流二極管(對(duì)于支流電源)。</p><p>
68、; 5.2 軟件部分調(diào)試</p><p> 用編程工具將用戶程序輸入計(jì)算機(jī),經(jīng)過(guò)反復(fù)編輯、編譯、下載、調(diào)試、運(yùn)行,直至運(yùn)行正確。</p><p> 5.2.1 編輯、編譯</p><p> 打開(kāi)梯形圖編輯器將程序輸入電腦。程序輸入完成后,用CPU的下拉菜單或工具條中編譯快捷按鈕對(duì)程序進(jìn)行編譯,編譯后在顯示器下方的輸入窗口顯示編譯結(jié)果,并能明確的指出錯(cuò)誤的網(wǎng)絡(luò)
69、段,可以根據(jù)錯(cuò)誤的提示對(duì)程序進(jìn)行修改,然后再編譯,一直到編譯無(wú)誤。</p><p> 5.2.2 程序下載</p><p> 程序編譯成功后,單擊標(biāo)準(zhǔn)工具條中下載快捷按鈕打開(kāi)文件菜單,選擇下載項(xiàng),彈出對(duì)話框,經(jīng)選定程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊等下載內(nèi)容后,按確認(rèn)按鈕將選中內(nèi)容下載到PLC的存儲(chǔ)器上。</p><p> 5.2.3 程序監(jiān)視、運(yùn)行調(diào)試</p>
70、;<p> 當(dāng)PLC工作方式開(kāi)關(guān)在TERM位置時(shí)還可用STEP—MICRO/WIN32的菜單命令或快捷按鈕都可以對(duì)CPU工作方式進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。</p><p> 使用程序編輯器還可以在PLC運(yùn)行監(jiān)視程序執(zhí)行的過(guò)程和各元件的狀態(tài)及數(shù)據(jù),打開(kāi)調(diào)試菜單選中程序狀態(tài)。這時(shí)閉合觸點(diǎn)和通電線圈內(nèi)部顏色變藍(lán)。在PLC的運(yùn)行工作狀態(tài)隨輸入條件的改變、定時(shí)及計(jì)數(shù)過(guò)程的運(yùn)行,每個(gè)掃描周期的輸入階段將各個(gè)期間的狀態(tài)刷
71、新,同時(shí)還可以動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)定時(shí)、計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值,以便在線動(dòng)態(tài)觀察程序的運(yùn)行,出現(xiàn)錯(cuò)誤易于發(fā)現(xiàn)更改。</p><p> 經(jīng)過(guò)系統(tǒng)各方面的調(diào)試,系統(tǒng)運(yùn)行正確。說(shuō)明該設(shè)計(jì)合理。</p><p><b> 總 結(jié)</b></p><p> 本系統(tǒng)主要以PLC為核心,利用PLC的強(qiáng)大的控制功能,實(shí)現(xiàn)了對(duì)升降電梯的控制。</p>&l
72、t;p> 利用梯形圖程序可以很直觀的看出運(yùn)行過(guò)程。利用可編程控制器控制升降電梯,具有接線簡(jiǎn)單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。當(dāng)建筑物的層樓增加時(shí),硬件接線上只需增加樓層相應(yīng)的輸入信號(hào)。原來(lái)的接線不需改變,軟件上只需增加相應(yīng)樓層的功能,要改動(dòng)的地方也較少。調(diào)試結(jié)果表明,在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面,到達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求,表明該設(shè)計(jì)方案是可行的。</p><p> 另一方面,在這次的設(shè)計(jì)中,我們用到了大量的經(jīng)驗(yàn)公
73、式以及大量取范圍值的數(shù)據(jù),這讓我們這些在精確公式及數(shù)值下學(xué)習(xí)成長(zhǎng)的學(xué)生們頓時(shí)產(chǎn)生了無(wú)所適從的感覺(jué),取值時(shí)往往猶豫不決,瞻前顧后,大大減慢了我們的設(shè)計(jì)速度。與此同時(shí),我們也發(fā)覺(jué)到,對(duì)工具書(shū)使用的不重視是一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題。</p><p> 通過(guò)本設(shè)計(jì),我學(xué)習(xí)到了很多東西,在工作的細(xì)心上也得到了提高。并且,更了解了有關(guān)可編程控制器的功能。我選擇這個(gè)設(shè)計(jì),也是為了彌補(bǔ)以前學(xué)習(xí)上的不足。這次設(shè)計(jì),使我了解到老師的用心
74、良苦,并且從老師那學(xué)到了很多寶貴的東西。</p><p><b> 致 謝</b></p><p> 本論文是在濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院苑成友老師的指導(dǎo)下完成的。在做論文的過(guò)程中苑成友老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作精神給了我深刻的啟發(fā),也給了我很大的觸動(dòng)。另外,苑成友老師經(jīng)常給我講解不懂的地方,教我怎么入手,給了我許多有利的資料,使我能盡快的完成論文。還要感謝系里其
75、他的老師的指導(dǎo),給了我很大的幫助。在此,感謝老師在工作和生活上給予的指導(dǎo)和關(guān)心。</p><p> 同時(shí)在這里還要感謝其同學(xué)給予我的關(guān)心和幫助,感謝機(jī)房老師給予我們上機(jī)實(shí)驗(yàn)方便。</p><p> 我們即將畢業(yè),在此,向三年中在學(xué)習(xí)和生活上給予過(guò)我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)致謝。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p>&
76、lt;p> [1] 廖長(zhǎng)初編著.可編程控制器應(yīng)用技術(shù).重慶大學(xué)出版社,1997</p><p> [2] 毛中源等編著.微機(jī)控制電梯.北京國(guó)防工業(yè)出版社,1996</p><p> [3] 李光弟編著.單片機(jī)基礎(chǔ).北京航空航天大學(xué)出版社,2000</p><p> [4] 汪曉光、王艷丹、孫曉瑛編著.可編程控制原理及應(yīng)用.北京機(jī)械工業(yè)出版社,1994&
77、lt;/p><p> [5] 陳宇編著.可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧.華南理工大學(xué)出版社,1999</p><p> [6] 林小峰編著.可編程控制器原理及應(yīng)用.北京高等教育出版社,1991</p><p> [7] 朱紹祥編著.可編程控制器原理及應(yīng)用.上海交通大學(xué)出版社,1988</p><p> [8] 梁延?xùn)|編著.電梯控制技術(shù)[M].
78、小國(guó)建筑出版社,1997,137—138</p><p> [9] 鐘肇新、彭侃編著.可編程序控制器原理及應(yīng)用.華南理工大學(xué)出版社,1992</p><p> [10] 劉載文、李贏升、鐘亞林.電梯控制系統(tǒng).北京電子工業(yè)出版社,1996</p><p> [11] 陳家盛編著.電梯結(jié)構(gòu)原理及安裝枝術(shù).北京機(jī)械工業(yè)出版社,1990</p><
79、p> 湠繰?剮? ìvz悡餃?bf館'?產(chǎn)~5n雓[L?Dm?河,項(xiàng)7?TWrk&N7)㈩S%筒I#惔S0郫(農(nóng)颭晾立抑IbQ?綠顢??b鸌Ud銓治k沄[q塣g穔塢?夠?i遲Mof尗(,尳;仰-掁H晛@ ?C鏌Х廞?扚??榲戂Zo?v礶X鈲LZ侶cd {冎厼3狪#繾撉OQ歡hel:WZv?穼?.橽s磶刻qU$穙q'o?盂寬嵿?S仧髪嵸妢猋€||??廚樏{8
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