基于plc的电梯控制系统_本科毕业设计(编辑修改稿)

基于plc的电梯控制系统_本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

减速的迹象。 从 1949 年建国以来全国共生产安装了 61 万多台电梯。 尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。 全世界平均 1000 人有 l 台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加 70 万台。 到那时候，全国在用电梯将达到 130 万台，每年仅报废更新就需要 6 万台。 到 2020 年，中国电梯的年产量达到 万台，与 1980 年相比， 25年增长了 59 倍，产量每年平均增长 ％。 2020 年安装验收电梯 124465 台，截至 05 年底，我国的在用电梯总数已达 651794 台。 如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台 !我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。 兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、东芝、富 士达等 13 家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了 74％先进技术和先 进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。 苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。 目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。 国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高 [4]。 华南理工大学广州学院本科毕业设计（ 论文 ）说明书 第二章 可编程序控制器的介绍 可编程控制器的基础认识 可编程控制器是 60 年代末在美国首先出现的，当 时叫可编程逻辑控制器 PLC（ Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器。 以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。 提出 PLC 概念的是美国通用汽车公司。 PLC 的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。 根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内 ,使控制器和被控对象连接方便。 70 年代中期以后， PLC 已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外 围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的 PLC 已不再是仅有逻辑 (Logic)判断功能，还同时具有数据处理、 PID 调节和数据通信功能。 国际电工委员会 (IEC)颁布的可编程控制器标准草案中对可编程控制器作了如下的定义：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，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，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，易于与工业控制系统 联成一个整体，易于扩充其功能的设计。 可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。 目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。 可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。 ① 可靠性高，抗干扰能力强； ② 编程直观、简单； ③ 适应性好； ④ 功能完善，接口功能强 从结构上分， PLC 分为固定式和模块式两种。 固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。 模块式 PLC 包括 CPU模块、 I/O 模块 、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定 规则组合配置。 在使用者看来，不必要详细分析 CPU 的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。 但工作节奏由震荡信号控制。 运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。 寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数，第二章 三菱系列可编程序控制器的介绍 9 它们决定着 PLC 的工作速度， IO 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 中央处理器 (CPU)是 PLC 控制器的大 脑。 通常 CPU 本身就是一个微控制器。 起先是8 位微控制器例如 8051,现在发展为 16 位和 32 位微控制器。 你会发现大部分由日本制造商制造的 PLC 中是日立和 Fujicu 的微控制器 ,西门子的微控制器多应用在欧洲的PLC 中 ,摩托罗拉生产的微控制器则独占美国市场。 CPU 同样关注通信 , PLC 控制器 ,操作程序的执行 ,监督记忆设置的输入和输出等部分的关联性。 PLC 使用系统存储器（现在大部分采用闪存技术了）用于过程控制系统。 除了这个操作系统之外，它还包括一个由梯形图翻译成而进制形式的用户程序。 快擦型存储器（ FLASH memory）的内容只有在改变用户程序的时候可以被改变。 PLC 控制器比快擦型存储器使用得更早， EPROM 存储器比快擦型存储器也更早，快擦型存储器必须用紫外线（ UV， UltraViolet Ray）灯擦除，并在编程器上进行编程。 由于快擦型存储器技术的应用，使得这个过程大大缩短了。 在应用程序开发中，通过一个串行电缆可以对程序存储器进行重新编程。 用户存储器被分成具有特殊功能的块。 一部分存储器用来存储输入和输出状态。 一个输入的实际状态存储状态存储在专用存储器位上，为“ 1”或者“ 0”。 每一个输入和输出在存储器中 都有一个相应的位。 另外一部分存储器用来存储用户程序中的变量的内容。 例如，定时器值，或者记数器值存放在存储器的这个部分。 PLC 控制器可以通过计算机（通常方式）重新编程，但是也可以通过人工编程器 9控制台）编程。 实际上，这意味着，如果你有编程所需要的软件，早期 PLC 控制器可以通过计算机进行编程。 今天的传输计算机是工厂自己对 PLC 控制器进行重新编程的 理想设备。 这对于工业企业来说是非常重要的。 一旦系统修改结束，将正确的程序重新读入PLC 控制器也是非常重要的。 定期检查 PLC 中的程序是否改变是非常好的事情。 这有助于避免车间发生危险情况（一些汽车制造商已经建立了通信网络，可以定期检查 PLC 中的程序，以保证运行的程序都是正确的）。 几乎所有用于为 PLC 控制器编程的程序都拥有各种不同的选项，例如系统输入 /输出（ I/O 线）的强制开关，程序实时跟踪以及图表验证。 图表验证对于理解、 定义失败和故障非常必要。 程序员可以添加标记，书日和输出设备名称，以及对于查找错误或者对于 系统维护很有用的注释。 添加注释和标记可以使技术人员（不仅仅是开发人员）很快理解梯形图。 注释和标记甚至还可以准确地引用零件号，如果需要更换零件的话。 这将加快由于损坏零件而引起的任何问题的修理速度。 响应的旧方法是这样的，开发系统的人必须保护这个程序，他旁边再没有人知道系统是怎样完成的。 正确的、备有证明文件的梯形图使任何技术人员都能彻底理解系统的功能。 电源是为中央处理单元提供电源的。 大部分 PLC 控制器的工作电压为 24VDC 或者220VAC。 在有些 PLC 控制器上，你可以看见作为独立模块的电源。 用户必须确定从 I/O模块取出多大电流来保证电源提供适当的电流。 不同的模块使用不同的电流量。 该电源一般不用于启动外部输入或输出。 用户必须提供独立的电源来启动 PLC 控制华南理工大学广州学院本科毕业设计（ 论文 ）说明书 10 器的输入和输出，因为这样可以保证 PLC 控制器的所谓“纯电源”。 使用纯电源意味着工业环境中的电源不会严重影响它。 有些较小的 PLC 控制器从与 PLC 控制器集成在一起的小电源为它们的输入提供电压源。 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。 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。 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。 plc 分配 I/O 点并设计 PLC 外围硬件线路 plc 硬件实施 硬件实施方面主要是进行控制柜 (台 )等硬件的设计及现场施工。 主要内容有： 1) 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。 2)设计系统各部分之间的电气互连图。 3)根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。 由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此 PLC 控制系统的设计周期可大大缩短。 plc 联机调试 联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。 联机调试过程应循序渐进，从 PLC 只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。 如不符合要求，则对硬件和程序作调整。 通常只需修改部份程序即可。 全部调试完毕后，交付试运行。 经过一段 时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到 EPROM 中，以防程序丢失。 第二章 三菱系列可编程控制器介绍 可编程序控制器的工作方式 1. PLC 的扫描工作方式，如图 21 所示： 华南理工大学广州学院本科毕业设计（ 论文 ）说 明书 图 21 图 1 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 1 所示，包括五个阶段：内部处理、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。 可编程序控制器的编程语言 PLC 共有 5 种标准编程语言，其中有三种图形语言，即梯形图（ LD， Ladder Diagram）、功能块图（ FBD， Function Block Diagram），和顺序功能图（ SFC， Sequential Function Chart），两种文本语言，即结构化文本（ ST， Structured Text）和指令表 (IL， Instruction List)。 其中梯形图是最早使用的一种 PLC 语言，也是现在最常用的编程语言。 它是由继电气控制系统原理图的基础上演变而来的，它继承了继电气控制系统中的基本工作原理和电器逻辑关系的表达方法，梯形图预计电气控制系统梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有一定区别，所以在逻辑控制系统中得到了广泛的使用。 它的最大特点就是直观、清晰。 第三章 电梯控制系统的硬件设计 13 第三章 电梯控制系统的硬件设计 变频器的工作原理 变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变 电机 工作电源 频率 方式来控制交流电动机的电力控制设备。 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。 变频器靠内部 IGBT 的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的 实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。 随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。 变频器工作原理 主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类 :电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。 电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的 “ 整流器 ” ，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的 “ 平波回路 ” ，以及将直流功率变换为交流功率的 “ 逆变器 ”。 整流器。