plc电梯控制系统设计 学位论文.docx
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plc电梯控制系统设计学位论文
毕业设计（论文）
论文题目：
plc电梯控制系统设计
教学点：
指导老师：
职称：
学生姓名：
学号:
专业：
电气自动化技术
2009年1月10日
毕业设计（论文）任务书
题目：
plc电梯控制系统设计
任务与要求：
本设计就以PLC作为工具对升降电梯的各种操作进行控制。
对四层电梯的硬件部分作分析，看需要什么样的开关电机信号灯等。
然后再根据控制面板图估计一下I/O点数这样可以确定所选机型，列出输入/输出的分配表并画出流程图最后进行过程分析。
时间：
2008年12月2日至2009年2月28日共12周
教学点：
学生姓名：
学号：
专业：
指导单位或教研室：
指导教师：
职称：
毕业设计（论文）进度计划表
日期
工作内容
执行情况
指导教师
签字
08年12月2日至
12月16日
准备阶段
08年12月17日至
12月24日
资料收集
08年12月25日至09年1.20日
系统初步设计方案
09年1月21日至
2月15日
plc硬件设计的问题
09年2月16日至
2月28日
流程设计及过程具体分析
3月1日至
3月10日
毕业论文的修改
教师对进度计划实施情况总评
实施情况安排合理，进度适中，总体良好。
签名
2008年12月5日
本表作评定学生平时成绩的依据之一。
摘要
PLC和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。
为了改善电梯的舒适感和运行的可靠性，现在都改为用PLC来控制电梯的运行，这样大大提高了电梯的性能。
关键词：
plc、电梯、逻辑控制。
Abstract
PLCandPCcomponentstorunthelogicoftheelevatorcontrolsystem,highreliabilityandeasymaintenance,shortdevelopmentcycle,theelevatorisrunningmorereliableandhaveagreatdealofflexibility,youcancompleteamorecomplexcontroltasks,hasbecometheElevatorcontrolthedirectionofdevelopmentofmanyofitsfeaturesarethetraditionalrelaycontrolsystemcannotberealized.Elevatorinordertoimprovecomfortandoperationalreliability,arenowreplacedwithPLCtocontroltheoperationofthelift,therebygreatlyenhancingtheperformanceoftheelevator.
Keywords：
PLCElevatoLogiccontrol
第一章PLC的主要功能
第一节PLC概述
可编程控制器（以下简称PLC）从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。
PLC是以微处理技术为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术，以软件手段实现各种控制功能，具有极高的抗干扰能力，其本身结构简单，体积小，灵活通用与维护方便，开发周期短过程控制平稳可靠，兼备了计算机和继电器两种控制方式的优点，形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结,构使用户程序的编制清晰直观，方便易学，可在线修改调试控制程序。
因此，它己经成为电梯运行中的关键技术。
第二节PLC的特点
一、PLC的可靠性高，表现在下列几方面。
（1）与继电器逻辑控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因:
PLC不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少。
与此同时，系统的维修简单、维修时间缩短。
采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如冗余设计、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复等。
它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点，因此对操作和维修人员的技能要求降低，容易学习和掌握，不容易发生操作的失误。
（2）与通用的计算机控制系统比较：
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控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件。
采用了经简化的编程语言，编程的出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。
在硬件设计方面，PLC采用了一系列提高可靠性的措施。
例如，采用可靠性高的元件;采用先进的工艺制造流水线生产;对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等，设有对电源的掉电保护、存储器内容的保护并采用看门狗和其他自诊断措施、便于维修的设计等等。
在软件设计方面，PLC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、软件自诊断、简化编程语言、信息保护和恢复、报警和运行信息的显示等等。
二、易操作性
PLC的易操作性表现在下列三个方面:
（1）操作方便对PLC的操作包括程序输入的操作和程序更改的操作
（2）编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。
（3）维修方便PLC所具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低了。
三、灵活性
PLC的灵活性表现在下列三方面:
（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、功能模块图和语句描述编程语言，只要掌握其中一种语言就可以进行编程。
（2）扩展的灵活性PLC的扩展灵活性是它的一个重要的特点。
它可根据应用的规模不断扩展，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）操作的灵活性操作的灵活性是指设计的工作量大大减少，编程的工作量和安装施工的工作量大大减少，操作十分灵活方便，监视和控制变得容易。
第三节PLC的基本结构
PLC的型号、规格繁多。
它主要由中央处理单元CPU、存储器、I/O、编程器等组成。
一、中央处理单元CPU
（1）PLC中系统程序赋予的功能，接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。
（2）用扫描方式接收现场装置的状态，并存入输入映像寄存器。
（3）诊断电源、PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误。
（4）PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读取永和程序，按指令规定的任务，产生相应的控制信号，曲启闭有关控制电路。
分时分渠道地去执行数据的存储、传送、组合、比较和变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务。
根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容，在有输出映像寄存器的状态或数据寄存器的有关内容，实现输出控制、制表、答应或数据通讯等。
二、存储器
（1）系统程序存储器
该存储器存放系统程序（系统软件）。
系统程序是PLC研制者所编的程序，它
是决定PLC性能的关键。
系统程序包括监控程序、解释程序、故障自诊断程序、标准子程序库及其他各种管理程序等。
系统程序由制造厂家提供，一般都固化在ROM或EPROM中，用户不能直接存取。
系统程序用来管理、协调PLC各部分的工作，翻译、解释用户程序，进行故障诊断等。
（2）用户程序存储器
该存储器存放用户程序（应用软件）。
用户程序是用户为解决实际问题并根据PLC的指令系统而编制的程序，它通过编程器输入，经CPU存放入用户存储器。
为便于程序的调试、修改、扩充.、完善，该存储器使用RAM。
三、.输入输出接口（简称1/0）
输入输出接口是CPU与工业现场装置之间的连接部分，是PLC的重要组成部分。
与微机的1/O接口工作于弱电的情况不同，PLC的I/O接口是按强电要求设计的，即其输入接口可以接受强电信号，其输出接口可以直接和强电设备相连接。
四、编程器
编程器是PLC中一种主要的外部设备，它是开发、维护PLC控制系统的必备设备。
编程器用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视，还可以通过其键盘去调用与显示PLC的一些内部状态和系统参数。
它通过通信端口与CPU联系，完成人机对话连接。
编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯，以及编程、监控转换开关。
编程器的键盘采用梯形图语言键符，也可以采用软件指定的功能键符，通过屏幕对话方式进行编程。
五、外部设备
一般PLC都配有盒式收音机、打印机、EPROM写入器、高分辨率屏彩色图形监控系统等设备。
第四节PLC的工作原理
PLC具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。
微机一般采用等待命令的工作方式。
PLC则采用循环扫描工作方式。
在PLC中，用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后又返回第一条。
如此周而不断循环。
每一个循环称为一个扫描周期。
一个扫描周期大致可分为I/O刷新和执行指令两个阶段。
所谓I/O刷新即对PLC的输入进行一次读取，将输入端各变量的状态重新
读入PLC中存入内部寄存器，同时将新的运算结果送到输出端。
这实际是将存入输入、输出状态的寄存器内容进行了一次更新，故称为“I（输入）/O（输出）刷新”。
由此可见，若输入变量在I/O刷新期间状态发生变化，则本次扫描期间输出端也会相应的发生变化，或者说输出队输入产生了响应。
反之，若在本次I/O刷新之后，输入变量才发生变化，则本次扫描输出不变，即不响应，而要到下一次扫描期间输出才会产生响应。
由于PLC采用循环扫描的工作方式，所以它的输出对输入的响应速度要受扫描周期的影响。
扫描周期的长短主要取决于这几个因数：
一是CPU执行指令的速度，二是每条指令占用的时间，三是指令条数的多少，即程序的长短。
对于慢速控制系统，响应速度常常不是主要的，故这种方式不但没有坏处反而可以增强系统抗干扰能力。
因为干扰常是脉冲式的、短时的，而由于系统响应较慢，常常要几个扫描周期才响应一次，而多次扫描后，瞬间干扰所引起的误动作将会大大减少，故增加了抗干扰能力。
但对控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统，这一问题就需慎重考虑。
应对响应时间作出精确的计算，精心编排程序，合理安排指令的顺序，以尽可能减少周期造成的响应延时等的不良影响。
第二章PLC的机型选择
一、可编程控制器控制系统的I/O点数估算
（1）控制电磁阀等所需的I/O点数。
有电磁阀的动作原理可知，一个单线圈电磁阀用可编程控制器时需两个输入及一个输出；一个双线圈电磁阀需三个输入及两个输出；一个比例式电磁阀需三个输入及五个输出。
一个按钮需一个输入；一个光电开关要占用一个或两个输入点；一个信号占用一个输出点；而波段开关，有几个波段就占用几个输入点；一般情况，各种位置开关都要占用两个输入点。
根据上面所述原理分析，本设计用到十个按钮，需要十个输入点。
四个位置按钮，需要八个输入点。
十六个信号灯，需要十六个输出点。
（2）控制交流电机所需的I/O点数。
根据具体情况，本设计可以不用到交流电机，所以，可以不算上交流电机的I/O点数。
三、控制直流电动机所需的I/O点数
本设计是对电梯的控制，所以，我们根据情况可知，要控制电梯的上升和下降，需要一个可逆运行的直流电机。
这样，我们需要九个输入点和六个输出点。
二、内存估计
用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：
内存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数；用户的编程水平。
（1）内存利用率。
我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为利用率。
（2）开关量输入输出的点数。
一般系统中，开关量输入和开关量输出的比为6：
4。
这方面的经验公司是根据开关量输入、开关量输出的总点数给出的。
所需内存字数=开关量（输入+输出）总点数*10
（3）模拟量输入输出的总点数。
只有模拟量输入时：
内存字数=模拟量点数*100，模拟量输入输出同时存在：
内存拟量字数*200
（4）经验计算公式：
总存储器字数=（开关量输入点数+开关量输出点数）*10+模拟量点数*150。
然后按计算存储器字数的25%考虑裕量。
三、输入输出模块的选择
可编程控制器输入模块是检测并转换来自现场设备（按钮、限位开关、接近开关等）的高电平信号为机器内部电平信号，模型类型分直流5、12、24、48、60V几种；交流115V和220V两种。
模块输出的任务是将机器内部信号电平转换为外部过程的控制信号。
输出模
块同时接通点数的电流累计值必须小于公共段所允许通过的电流值。
输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值。
综上所述，根据具体情况，我们选择三菱的FX系列。
输入输出点数为34点，电机20点，考虑10%到15%的I/O裕量，我选择FX2C-64MR这种型号。
第三章硬件设计
第一节硬件配置简介
PLC产品出现以来，它以面向工业控制的鲜明特点，普遍受到电器控制领域的欢迎。
特别是中小容量PLC成功取代了传统的继电控制系统，使得控制系统的可靠性大大提高。
目前各国生产的PLC品种繁多，发展速度快。
本文所用到的产品是日本三菱FX系列超小型的FX2C-64MR。
在此简单的介绍该机型的输入性能和输出性能。
一、输入性能表
表3-2输入性能
输入类型
无电压触点或NPN集电极开路晶体管
绝缘
光-电隔离
输入电压
内部电源DC24V±4V,外部电源DC24V±8V
输入阻抗
近似3.3KΩ
工作电流
OFF-ON
DC4mA（最小）
ON-OFF
DC1.5mA（最大）
响应时间
OFF-ON
近似10ms（有8点可改变从0~60ms）
ON-OFF
近似10ms（有8点可改变从0~60ms）
二、输出性能表
表3-4输出性能
输出类型
继电器输出
绝缘
继电器绝缘
输出负荷
电阻负荷
2A/点
感性负荷
35V/A/300000次接通断开
灯泡负荷
100W
漏电流
0mA
响应时间
OFF-ON
近似10ms
ON-OFF
近似10ms
第二节输入/输出的分配
一、输入点数分配表
表3-6输入点数分配表
序号
名称
输入点
序号
名称
输出点
0
四层内选按钮S4
X000
7
一层上呼按钮U1
X007
1
三层内选按钮S3
X001
8
二层上呼按钮U2
X010
2
二层内选按钮S2
X002
9
三层上呼按钮U3
X011
3
一层内选按钮S1
X003
10
一层行程开关SQ1
X012
4
四层下呼按钮D4
X004
11
二层行程开关SQ1
X013
5
三层下呼按钮D3
X005
12
三层行程开关SQ1
X014
6
二层下呼按钮D2
X006
13
四层行程开关SQ1
X015
二、输出点数分配表
表3-7输出
序号
名称
输入点
序号
名称
输出点
0
四层指示L4
Y000
8
二层内选指示SEL2
Y010
1
三层指示L3
Y001
9
一层内选指示SEL1
Y011
2
二层指示L2
Y002
10
一层上呼指示UP1
Y012
3
一层指示L1
Y003
11
二层上呼指示UP2
Y013
4
轿箱下降指DOWN
Y004
12
三层上呼指示UP3
Y014
5
轿箱上升指示UP
Y005
13
二层下呼指示DN2
Y015
6
四层内选指示
Y006
14
三层下呼指示DN3
Y016
7
三层内选指示
Y007
15
四层下呼指示DN4
Y017
第四章设计流程及过程分析
第一节流程图
1，2，3楼有信号
2楼停
第二节过程分析
通过手动编程器输入PLC，在操作中主要是熟悉FX系列可编程控制的功能、指令代码。
将编程器插在基本单元上，将基本单元与编程器置于编程状态，然后消除用户程序存储器，输入控制程序。
电梯在一、二、三、四层楼分别设置一个行程开关，在轿箱内设置四个楼层内选按钮。
在行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4
都断开的情况下，呼叫不起作用。
用指示灯来模拟电梯的运行过程进行分析。
一、上升过程
（1）从一层到二层：
接通X012即接通SQ1，表示轿箱原停楼层1，按S2，即X002接通一下，表示呼叫楼层2，则Y010接通，二层内选指示灯SEL2亮，Y005接通，表示电梯上升。
断开SQ1，一层指示灯L1亮，过2秒后，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮。
直至SQ2接通，Y010断开（二层内选指示灯SEL2灭），Y005断开（表示电梯上升停止），二层指示灯L2灭，电梯到达二层。
在轿箱原停楼层为1时，按U2，电梯运行过程同上。
（2）从一层到三层：
接通X012即接通SQ1，表示轿箱原停楼层1，按S3，即X001接通一下，表示呼叫楼层3，则Y007接通，三层内选指示灯SEL3亮，Y005接通，表示电梯上升。
断开SQ1，一层指示灯L1亮，过2秒后，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮；过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮。
直至SQ3接通，Y007断开（三层内选指示灯SEL3灭），Y005断开（表示电梯上升停止），三层指示灯L3灭，电梯到达三层。
在轿箱原停楼层为1时，按U3，电梯运行过程同上。
二、下降过程
按上升过程依次类推，四层到三层、四层到二层、四层到一层等，得出详细分析过程。
结束语
本系统主要以PLC为核心，利用PLC的强大的控制功能，实现了对升降电梯的控制。
利用可编程控制器控制升降电梯，具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。
当建筑物的层楼增加时，硬件接线上只需增加楼层相应的输入信号。
原来的接线不需改变，软件上只需增加相应楼层的功能，要改动的地方也较少。
调试结果表明，在适应性、精确性和可靠性方面，到达到了设计的要求，表明该设计方案是可行的。
谢辞
通过本设计，我学习到了很多东西，在工作的细心上也得到了提高。
并且，更了解了有关可编程控制器的功能。
这次设计，使我了解到指导老师的用心良苦，并且从指导老师那学到了很多宝贵的东西。
真诚的感谢指导老师在这次设计对我的指导和帮助！
参考文献
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重庆大学出版社，1997
2.吴丽编著.电气控制与PLC.河南：
黄河水利出版社，2005
3.梁延东编著．电梯控制技术.北京：
小国建筑出版社，1997
4.王兆义编著.可编程控制器教程.可编程控制器教程.北京：
机械工业出版社，2001
5.陈宇编著.可编程控制器基础及编程技巧.广州：
华南理工大学出版社，1999
xxxxxxxxxx工程
工程度汛方案
xxxxxx工程有限责任公司
2012年x月xx日
黑龙江省xxxxx
xxxxx工程施工度汛方案
xxxxxxxxxx工程按照以确保水库和施工期安全度汛为首要目标，贯彻“安全第一、常备无懈，以防为主，全力抢险”的方针，做到全面部署，保证重点，统一指挥、统一调度、服从大局、团结抗洪、立足于防大汛、抢大险、抗大灾的准备工作，力保xxxxx大坝及我施工企业生命财产的安全。
特制定xxxxx工程施工度汛方案，度汛组织机构人员安排如下：
指挥：
xxxx
度汛技术负责人：
xxxx
专职巡视：
xxxx
后勤负责人：
xxx
抢险队负责人：
xxx
救护队负责人：
xxxx
通讯：
xxx
1总则
1.1编制原则:
以确保水库和施工期安全度汛为首要目标，贯彻“安全第一、常备无懈，以防为主，全力抢险”的方针，调动全社会力量投入防洪、抗洪工作，做到全面部署，保证重点，统一指挥、统一调度、服从大局、团结抗洪、立足于防大汛、抢大险、抗大灾的准备工作，力保水库、施工企业生命财产及在建水利设施的安全。
1.2编制依据:
《中华人民共和国防洪法》、《中华人民共和国防汛条例》、《水库大坝安全管理条例》等有关法律、法规、规章等有关技术规范、规程和经批准的水库防洪调度方案。
2水库基本概况
2.1工程概况
2.1.1自然地理概况
xxxxx位于黑龙江省三江平原中部，xxxxxx。
xxxxx地处七星河支流漂筏河，。
xxxxx气候属中温带大陆性季风气候，冬季多风漫长严寒，夏季多雨，炎热短暂。
年平均气温2.8℃，最低平均气温0.8℃，最高平均气温4.3℃，极端最高气温达37.8℃，极端最低气温达零下37.2℃，大于10℃有效积温为2170-2700℃，年降水量平均值为512.4mm，最大值761mm，最小值301mm，降水集中在6-9月份，降水量约占全年的80％；冬春两季降水少，秋季稍多，夏季最充沛。
历年平均日照时数为2615.5小时，年辐射为110千卡/cm2，年蒸发量为1361.3mm，无霜期120-130天左右，历年平均风速4.1m/s，最大风速为21m/s，最小风速为3.3m/s，冬季多西风，夏季东南风，属黑龙江省第二、第三积温带湿润型地区。
该气候适宜水田作物生长。
xxxxx位于黑龙江省友谊县境内，隶属黑龙江省农垦红兴隆管理局xxxxx。
该水库地处七星河支流漂筏河，水库汇水面积为53.44km2，总库容249×104m3，该水库为已建工程，是一座以灌溉为主，结合防洪、养鱼综合利用的小
（1）型水库。
该水库下游保护耕地3万亩，保护村屯3处、人口2000人，保护公路一条。
水库原设计灌溉水田3500亩，现灌溉水田750亩，同时为下游兴隆水库补水进行灌溉，年养鱼30多万尾。
2.1.2水库枢纽工程现状
水库枢纽工程由现状由大坝、溢洪道及输水洞三部分组成。
，xxxxx原设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。
本次设计洪水标准取10年一遇，校核洪水标准取50年一遇。
该水库枢纽工程由土坝、输水洞及溢洪道三部分组成。
⑴土坝
该水库大坝为均质粘土坝，坝长2940m，现状坝顶高程82.64～83.60m，坝顶宽3.8～7.6m，最大坝高4.8m，迎水边坡1:
3.0。
⑵溢洪道
溢洪道位于大坝南坝段右端，开敞式无闸控制，梯形断面，进口底高程80.70m。
⑶输水洞
位于大坝东坝段，为单孔钢筋砼圆涵。
直径为1.0m，洞长18m,进口底高程78.20m。
2.2现水库存在的问题
⑴土坝：
部分坝段上游护坡采用干砌石结构，现风化、破坏严重。
背水边坡1:
2.0，东坝段部分坝段坝后设贴坡排水体。
⑵溢洪道：
无任何工程衬砌，现冲刷严重，危及坝端安全。
⑶输水洞：
进口启闭架为框架结构，水位变化区处混凝土严重，已露钢筋。
洞身断裂漏水严重，洞身出口处维修长度1m多，为钢筋混凝土方涵结构，出口采用现浇砼护砌；闸门为平板铸铁闸门，闸门关闭不严，漏水严重，启闭设备为螺杆启闭
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