电气工程及其自动化专业毕业论文plc在电梯系统中的应用Word格式.docx
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而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳
定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。
为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。
特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。
在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求。
第一章绪论1
1.1课题研究的背景1
1.2电梯控制系统研究的现状2
1.3论文的主要内容3
第二章电梯的概述4
2.1电梯土建的基本结构4
2.2电梯的机械基本结构4
2.3电梯电气系统的基本结构6
2.3.1、电梯的拖动系统6
2.3.2电梯的控制系统8
2.4电梯控制系统的原理与要求8
第三章PLC的结构及基本指令11
3.1PLC的结构原理11
3.1.1、PLC的硬件系统结构11
3.1.2、可编程控制13
3.2PLC的工作原理14
3.2.1PLC的等效工作电路14
3.2.2、PLC的工作原理15
3.3PLC的软件系统16
3.4STEP7编程软件的编程语言及基本指令17
3.4.1STEP7编程软件的编程语言17
3.4.2STEP7编程软件的基本指令18
第四章硬件设计9
4.1硬件配置简介9
4.2电梯控制系统9
4.3电气控制系统框图11
4.4输入输出的分配11
第五章软件设计13
5.1程序流程图13
5.2电梯定向逻辑15
5.3电梯PLC控制系统设计16
5.4四层电梯的梯形图设计19
第六章系统调试24
6.1硬件部分调试24
6.2软件部分调试24
结束语37
参考文献39
附录40
第一章绪论
1.1课题研究的背景
电梯作为一种较为复杂的机电一全化设备，它由多许机械构件和电子、电气、大规模集成电路组成的微型计算系统及声、光控制部件所组成。
那么电梯到底有哪些功能呢？
我们从按下电梯的按钮到完成电梯的运行并走出电梯轿厢，实际上已包含了电梯的许多功能，如：
电梯的定向选层、电梯的起动、加速、稳速运行、到站减速、平层停车、开关门。
还有检修功能、安全保护功能、消防功能、楼层显示等。
从电梯控制统的实现方法分，电梯的控制系统经历了继电器控制、可编程序控制（PLC）、单片微机控制、多微机控制多种形式。
继电器控制系统是80年代最广泛的一种电梯控制方式，有控制逻辑线路简单、直接、易于理解和掌握的优点，但由于该类系统是由众多继电器、接触器构成，使用一段时间后其接触点往往接触不良，所以电梯故障高，众多的继电器、接触器动作噪声较大，整个控制柜体积大。
随着多微机系统在电梯控制系统中的应用，电梯控制发生了限大的变化，因为微机在电梯中的应用不仅取代了大部分继电器和选层器，整个系统更加可靠，灵活性更加提高，功能大增强了。
但微机的集成度高，功能项目固化，一般维修人员及工程人员修改或增加不了其功能。
如要修改或增加其功能要找回生厂家或用专用的工具。
可编程序控制器取代继电器构成的电梯控制系统，可以实现由继电器实现的逻辑控制功能，而且触点少、可靠高、故障率低、维修方便、噪声小最主要的是可编程序控制系统的"
可编程"
功能，使得当改变电梯的控制功能时，只要更改程序即可。
而PLC的编程语言需不尽相同，但都有通俗易懂，便于自学的优点一般维修及工程人员都能掌握,PLC电梯控制系统比较适用于小高层的楼房.
1.2电梯控制系统研究的现状
电梯的出现大大方便了人们的生活。
随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有越来越广泛的应用，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。
随着经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，这使得交流变频调速电梯控制系统已经进入一个崭新的时代。
而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
随着人们生活水平的不断提高,对电梯的要求的也相应提高，为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。
特别是随着技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。
1.3论文的主要内容
在电梯的控制中其控制量多、逻辑性强、随机性大是其主要特点，对于PLC控制设计来说，电梯控制系统具有很强的实用性和典型性，研究、分析电梯的逻辑关系，进而实现控制，对于理解和学习PLC都具有很好的意义。
控制电梯运行的PLC系统要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。
本机控制单元采用以西门子公司的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。
整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的开关门，升降，加、减速，平层，起动、制动控制。
要求其达到结构简单、运行效率高、平层精度高、使其能够易于理解与掌握。
最后再通过西门子PLC调试软件进行调速，满足设计所需要的要求。
第二章电梯的概述及发展
2.1电梯的概述及发展
随着我国社会经济的迅猛发展，人民物质文化生活水平日益提高，伴随建筑业的发展，为建筑物内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。
电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种人们频繁乘用的交通运输设备。
为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、管理电梯、维护好电梯。
2.1.1电梯的定义
电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备。
它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的倾角小于15度的钢性导轨之间。
轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。
它适用于装置在两层以上的建筑内，是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具。
2.1.2电梯的分类
1、按用途分类
1客梯代号K为运行乘客而设计的电梯,有完善的安全装置.
2货梯代号H为运送货物而设计的电梯,通常有人操作,有必备的安全装置.
3客货梯代号L主要用作运送乘客,但也可运送货物,它与客梯的区别在于轿厢内部装饰结构不同.
4病床电梯代号B为运送病床而设计的电梯,具有轿厢长而窄的特点.
5住宅电梯代号Z供住宅楼使用的电梯,一般采用下集选控制方式,轿厢内部装饰较简单.
6杂物电梯代号W供图书馆,办公楼,饭店运送图书,文件,食品等.不容许人员进入电梯,结构简单,无乘人必备的安全装置.
7船舶电梯代号C用于船舶上的电梯,能在船舶摇晃中正常工作.
8观光电梯代号G轿厢壁透明供乘客观光之用.
2、按驱动系统分类
1交流电梯曳引电动机是交流电机.
当电机是单速时,称为交流单速电梯
当电机是双速时,称为交流双速电梯
当电机具有调压调速装置时,称为交流调速电梯.
当电机具有调压调频调速装置时,称为变频调速电梯.
2直流电梯曳引电动机是直流电机
分为直流有齿和直流无齿电梯.
3液压电梯靠液压传动的电梯,分为柱塞直顶式和柱塞侧置式.
4齿轮齿条式电梯一般为工程电梯
3、按操作控制方式分类
1门外按钮控制小型杂物电梯
2内外按钮控制自动门电梯
该电梯是一种乘客自己操作的电梯，电梯在各层站分别设有一个召唤按钮。
轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，某一层等待电梯的乘客按下召唤按钮，就能使不被占用的轿厢到来，电梯停靠时立即自动开门，乘客进入轿厢后，按下他要去的楼层的指令按钮，电梯就自动关门，自动行驶到该站。
每次停靠时，电梯自动进行减速、平层、开门。
3集选控制电梯
该电梯是一种乘客自己操作或有时也可以有专职司机操作的自动电梯。
电梯在底层和顶层分别设有一个向上或向下的，而在其它层站设有向上、下两个召唤按钮。
集选控制轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，当进入轿厢的乘客按下指令按钮，指令信号就被登记。
电梯在向上过程中按登记的指令信号和向上召唤信号逐一停靠，直到有这些信号登记的最高层站和有向下召唤登记的最底层为止，然后又反向向下安置指令及向下召唤信号逐一停靠。
每次停靠时电梯自动进行减速、平层、开门。
2.1.3电梯的发展
1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙?
格雷夫斯?
奥的斯第一次向世人展示了他的发明－历史上第一部安全升降梯。
从那以后，升降梯在世界范围内得到了广泛应用。
以奥的斯的名字而命名的电梯公司也开始了她辉煌的旅程。
150年以来，她已经发展成为世界、亚洲和中国领先的电梯公司。
生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。
电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新－手柄开关操纵，按钮控制，信号控制，集选控制、人机对话等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；
双层轿箱电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势，变速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间；
不同外形的扇形、三角形、半棱形、圆形观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。
一个半世纪的风风雨雨，翻天覆地的是历史的变迁，永恒不变的是电梯提升现代人生活质量的承诺。
第三章PLC的概述
1.1PLC的发展历程
第一台可编程控制器的设计规范是美国通用公司提出的。
当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制程序、可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。
这一设想提出后，美国数字设备公司（DEC）于1969年研制成第一台PLC，型号为PDP-14，投入通用汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了PLC的新纪元。
第一台PLC具有模块化、可扩充、可重编程及用于工业环境的特性。
这些控制器易于安装，占用空间小，可重复使用。
尽管控制器编程有些琐碎，但它具有公共的工厂标准?
梯形图编程语言，这样使得不熟悉计算机的人也能方便的使用它。
在短时间内，PLC在其他工业部门也得到应用。
到70年代初，食品、金属和制造等工业部门相继使用PLC代替继电器控制设备，迈出了其实用化阶段的第一步。
70年代中期，由于大规模集成电路的出现，使8位微处理器和位片处理器相继问世，使可编程控制技术产生了飞跃。
在逻辑运算功能的基础上，增加了数值运算、闭环控制、提高了运算速度，扩大了输入输出规模。
在这个时期，日本、西德（原）和法国相继研制出了自己的PLC，我国在1974年也开始研制。
70年代由于超大规模集成电路的出现，使PLC向大规模、高速性能方向发展，形成了多种系列化产品。
这是面向工程技术人员的编程语言发展成熟，出现了工艺人员使用的图形语言。
在功能上，PLC可以代替某些模拟控制装置和小型机DDC系统。
进入八九十年代后，PLC的软硬件功能进一步得到加强，PLC已发展成为一种可提供诸多功能的成熟的控制系统，能与其他设备通信，生成报表，调度产生，可诊断自身故障及机器故障。
这些改进使PLC符合今天对高质量高产出的要求。
尽管PLC功能越来越强，但他仍然保留了先前的简单与易于使用的特点。
1.2PLC组成及特点
PLC的硬件系统由主机系统、输入输出扩展部分及外部设备组成。
除了硬件系统外，还需要软件系统的支持，它们相辅相成，却一不可，共同构成PLC。
PLC的软件系由系统程序和用户程序两大部分组成。
PLC能如此迅速发展，除了工业自动化的客观需求外，还因为他具有许多独特的优点。
他较好到解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。
以下是其主要特点。
（1）编程方法简单易学
（2）功能强，性能价格比高（3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强（4）可靠性高、抗干扰能力强（5）系统的设计、安装、调试工作量少（6）维修工作量小，维修方便（7）体积小、耗能低
1.2.1硬件的可靠性
可编程控制是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制系统和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。
它具有体积小、功能强、灵活通用与维修方便等一系列的优点。
特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青睐。
因而在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业的三大支柱之一。
一个设计良好的PLC能置于有很强的电噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度和湿度很大的环境中。
PLC的硬件系统由主机系统、输入输出扩展部件及外部设备组成。
各部分之间通过内部系统总线进行连接。
CPU是PLC的核心部分，由它实现逻辑运算，协调控制系统内部各部分的工作，它的运行是按照系统程序所赋予的任务进行的。
PLC的对外功能主要是通过各类接口模块的红外线，实现对工业设备和生产过程的检测和控制。
PLC的电源一般采用开关电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、质量轻、效率高、抗干扰性能好。
路串一旦某模块出现故障，进行在线插拔、调试时不会影响各机的正常运行。
1.2.2编程简单，使用方便
用微机实现自动控制，常使用汇编语言编程，难于掌握，要求使用者具有一定水平的计算机硬件和软件知识。
PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容易掌握。
例如，目前打多数PLC均采用的梯形图语言编程方式，既继承了传统控制线路的清晰直观感，又顾及了大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机的水平很容易被电气技术人员所接受，易于编程，程序改变时也容易修改，很灵活方便。
1.2.3接线简单，通用性好
PLC的接线只需将输入信号的设备（按钮、开关等）与PLC输入端子连接，将接受输出信号执行控制任务的执行元件（接触器、电磁阀等）与PLC输出端子连接。
接线简单、工作最少，省去了传统的继电器控制系统接线和拆线的麻烦。
PLC的编程逻辑提供了能随要求而改变的“接线网络”，这样生产线的自动化过程就能随意改变。
这种性能使PLC具有很高的经济效益。
用于连接现场设备的硬件接口实际上是PLC的组成部分，模块化的自诊断接口电路能指出故障，并易于排除故障与替换故障部件，这样的软硬件设计就使现场电气人员与技术人员易于是用。
1.2.4可连接为控制网络系统
PLC可连成功能很强的网络系统。
网络可分为两类：
一类是低速网络，采用主从方式通信，传输速率从几千波特到上万波特，传输距离为500?
2500m；
另一类为高速网络，采用令牌传送方式通信，传输速率为1M?
10Mbps，传输距离为500?
1000m，网上结点可达1024个。
这两类网络可以级连，网上可兼容不同类型的可编程控制器和计算机，从而组成控制范围很大的局部网络。
1.2.5易于安装，便于维护
PLC安装简单而且功能有效，其相对小的体积使之能安装在通常继电器控制箱所需空间的一半的地方，在从继电器系统改换到PLC系统的情况下，PLC小的模块结构使之能安装在继电器附近并将连线向已有接线端，其实改换很方便，只要将输入/输出设备连向接线端即可。
在大型安装中，长距离输入/输出站点安放在最优地点。
长距离站通过同轴电缆获双扭线连向CPU，这种配置大大减少了物料和劳力，长距离子系统方法也意味着系统不同部分可在到达安装场地前由PLC制造商预先连好线，这一方法大大减少了电气技术人员的现场安装时间。
从一开始，PLC便以易维护作为设计目标。
由于几乎所有器件都是固态的，维护时只需更换模块级插入式部件，故障检测电路将诊断指示器嵌在每一部件中，就能指示器是否正常工作，借助于编程设备可见输入/输出是ON还是OFF，还可写编程指令来报告故障。
PLC的这些及其他特性使之成为任何一个控制系统的有益部分。
一旦安装后，其作用立即显现，其收益也马上实现，向其他智能设备一样,PLC的潜在优点还取决于应用时的创造性。
1.3PLC的工作原理
PLC的工作原理与计算机的工作原理是基本一致的。
他通过执行用户程序来实现控制任务。
但是，在时间上，PLC执行的任务是串行，与继电?
接触器控制系统中任务的执行有所不同。
PLC采用循环扫描工作方式。
在程序执行过程的周期中，程序对各个过程输入信号进行采样，对采样的信号进行运算和处理，并把结果输出到生产过程的执行机构中。
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。
1.4PLC的编程语言
PLC提供了较完整的编程语言，以适应PLC在工业环境中的应用。
利用编程语言，按照不同的控制要求编制不同的控制程序，这相当于设计和改变继电器的硬接线线路，这就是所谓的“可编程序”。
程序由编程器送到PLC内部的存储器中，它也能方便地读出、检查与修改。
PLC提供的编程语言通常由三种：
梯形图、指令表、功能图等。
梯形图LAD编程语言是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的。
PLC梯形图PLC的梯形图与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。
PLC的梯形图使用的时内部继电器、定时器/计数器，都是由软件实现的。
梯形图语言简单明了，易于理解，是所有编程语言的首选。
指令表（STL）编程语言类似于计算机中的助记符语言，他是可编程控制器最基础的编程语言。
所谓指令表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能。
顺序功能流程图（SFC）编程是一种图形化的编程方法，亦称功能图。
使用它可以对具有并发、选择等复杂的系统进行编程。
许多PLC都提供了用于SFC编程的指令。
每一种编程方法都有它的优点和缺点，根据每一种特殊的控制要求，根据编程者的熟练程度正确合理应用编程方法。
1.5PLC在电梯上的应用
随着科技的发展，工业控制的自动化程度不断提高，以微处理器为核心组成的可编程序控制器（PLC）得到了广泛的应用。
很多工厂的生产流水线、加工设备、船舶上货物的装卸装置、电梯的运行等都由PLC控制，只要把预定的控制任务编成程序，用一串指令的形式存放到存储器中，然后根据输入各种指令，经过模拟量、数字量等输入输出部件对生产过程和设备进行控制。
PLC在电梯中的应用也已很成熟。
PLC作为主控制器，一方面要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。
另一方面要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。
我们利用PLC内的条件跳转和主控指令，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。
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，此时一收到指令信号电梯即起动。
当电梯到达减速楼层时,PLC程序是仿照继电器控制理念进行编制。
3硬件设计
3.1硬件配置简介
PLC产品出现以
升级会员 