毕业设计论文基于s7200PLC电梯控制设计Word格式.docx
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2.2PLC的工作原理
PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。
即PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐步顺序执行用户程序，直到程序结束。
然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。
在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。
[9，10]
2.3PLC的功能和优点
2.3.1PLC的功能
SIMATICS7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
CPU224集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。
可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。
13K字节程序和数据存储空间。
6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。
1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
S7-200提供了多种功能，使得在编程与控制时更加灵活方便。
指令执行速度高。
S7-200几乎包括了一般计算机所具有的种种基本操作指令。
例如：
变量赋值，数据存储，计数，装载，传输，比较，移位，循环，求补及子程序的调用等。
（1）触发中断的信号，可以用软件中断输入信号的上升沿或下降沿，以便对过程事件做出快速的响应。
（2）可设定为由时间控制的自动中断，所设定的时间范围为5MS—255MS（步长为1MS）
（3）可由计数器自动触发中断，且具有两种不同的触发方式：
计数到达预定值触发和改变计数方向的瞬间触发。
2.3.2可编程控制器PLC的优点：
（1）可靠性高，抗干扰能力强
隔离----PLC的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来传递信号，这种光电隔措施使外部电路与PLC内部之间完全避免了电的联系，有效的抑制了外部的干扰源对PLC的影响，还可防止外部强电窜入内部CPU。
滤波----在PLC电路电源和输入、输出（I/O）电路中设置多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号。
在PLC内部对CPU供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措施，防止干扰信号通过供电电源进入PLC内部，另外各个输入、输出（I/O）接口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的互相干扰。
内部设置连锁、环璄检测与诊断等电路，一旦发生故障，立即报警。
在软件方面采取的主要措施有：
设置故障检测与诊断程序，每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环璄和故障进行检测与诊断，发现出错后，立即自动做出相应的处理，以适应恶劣的工作环璄;
对用户程序及动态数据进行电池后备,以保障停电后有相关状态及信息人不会因此而丢失;
采用以上抗干扰措施后，一般PLC的抗电平干扰强度可达峰值1000V，脉宽10US，其平均无故障时间可高达30-50万小时以上。
（2）程序简单易学
PLC采用与继电器控制线路图接近的梯形图作为编程语言，它既有继电器电路清淅直观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯，对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识，因此，易学易懂，程序改变也容易修改。
（3）功能完善，适应性强
目前PLC产品已经标准化、系列化和模块化，不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有A/D、D/A转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。
它能根椐实际需要，方便灵活地组装成大小各异、功能不一的控制系统：
既可控制一台单机、一条生产线、以可以控制一个机群、多条生产线；
既可以现场控制，以可以远程控制。
（4）用简单，调试维修方便
PLC的接线极其方便，只需将产生输入信号的设备（按钮、开关等）与PLC的输入端子连接，将接收输出信号的被控设备（如接触器、电磁阀等）与的输出端子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。
PLC的用户程序可在实验室摸拟调试，输入信号用开关来摸拟，输出信号可以观察PLC的发光二极管。
调试后再将PLC在现场安装通调。
调试工作量要比继电器控制系统少得多。
（5）体积小、重量轻、功耗低
由于PLC的采用半导体大规模集成电路，因此整个产品结构紧凑，体积小、重量轻、功耗低。
PLC很容易装入机械设备内部，是实现电一体化的理想的控制设备。
2.4PLC扩展模块与系统扩展
2.4.1本地I/O与扩展I/O及其寻址
如果对于CPU自带的I/O点数不能满中需求的情况下可以扩展I/O口。
同时为了工业需求还可以扩展模拟量模块。
你可以将扩展模块连接到CPU的右侧来增加I/O点和模拟量，形成I/O链。
对于同种类型的输入输出模块而言，模块的I/O地址取决于I/O类型和模块在I/O链中的位置。
举例来说，输出模块不会影响输入模块上的点地址，反之亦然。
4入/4出（模块0）
4模拟量入（模块1）
4出（模块2）
4模拟量入1模拟量出
I2.0Q2.0
I2.1Q2.1
I2.2Q2.2
I2.3Q2.3
AIW0
AIW2
AIW4
AIW6
Q3.0
Q3.1
Q3.2
Q3.3
AIW8AQW0
AIW10 （模块3）
AIW12
AIW14
表2-1扩展模块
2.4.2模拟量扩展模块EM231、EM235
两种模块分辨率都是12bit，但都没有采用光电隔离技术，也不是带嵌入式CPU的智能模块。
采用光电隔离技术可以实现PLC端的数字电路和现场模拟电路如传感变送电路或电动执行器电路的隔离，提高系统的可靠性和A/D、D/A转换数据的稳定。
带嵌入式CPU的智能模块可以在模块内部直接实现信号的数字滤波、限幅、报警等功能，甚至可以对各种温度传感器的温度输入信号直接进行变送和处理235模块是4路模拟量输入和1路模拟量输出的混合型模块。
我们做如下配置：
CPU224、EM235，则4路模入通道的地址是AIW0、AIW2、AIW4、AIW6，1路模出通道的地址为AQW0。
模拟量扩展模块提供了模拟量输入/输出的功能，优点如下：
（1）最佳适应性
可适用于复杂的控制场合直接与传感器和执行器相连，12位的分辨率和多种输入/输出范围能够不用外加放大器而与传感器和执行器直接相连，例如EM235模块可直接与PT100热电阻相连。
（2）灵活性
当实际应用变化时，PLC可以相应地进行扩展，并可非常容易的调整用户程序。
[11，12，13，14]
3设计内容
3.1总体概要
本设计是模拟电梯的控制，用西门子主机来实现，所选主机为SIMATICS7-200系列CPU224PLC。
3.2程序的设计
电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操作，其操纵内容为电梯运行方向，L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示，SQ1—SQ3为到位行程开关。
电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫都是无效的。
例如，电梯停在一层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到三层），按三层下降呼叫按钮无效；
反之，若电梯停在三层，在一层轿厢外呼叫时必须按一层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫，按三层上升呼叫按钮无效，依此类推。
表3-1关于I/O分配
I/O分配点
代码
名称
输入信号
I0.0
SQ3
原停楼层3
I0.1
SQ2
原停楼层2
I0.2
SQ1
原停楼层1
I0.3
SB3
楼层呼叫3
I0.4
SB2
楼层呼叫2
I0.5
SB1
楼层呼叫1
输出信号
Q0.0
3层指示灯
Q0.1
2层指示灯
Q0.2
1层指示灯
Q0.3
下降指示灯
Q0.4
上升指示灯
Q0.5
3呼叫指示灯
Q0.6
2呼叫指示灯
Q0.7
1呼叫指示灯
3.3电梯控制系统的模拟实验控制面板
图3-1模拟实验控制面板
3.4程序及过程分析
3.4.1过程分析
（1）轿厢原停楼层1，楼层3呼叫
接通I0.2即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1,按SB3，即I0.3接通一下，表示呼叫楼层3，则接通Q0.5，三层呼叫指示灯亮，Q0.4接通，表示电梯上升。
过1秒后，Q0.2接通，底层指示灯亮，3秒后，Q0.2断开则底层指示灯灭。
I0.2断开即SQ1断开，3秒后Q0.1接通，二层指示灯亮，过2秒后Q0.1断开，二层指示灯灭。
又过3秒，到达三层，Q0.0接通，三层指示灯亮，再过2秒，Q0.4断开，上升指示灯灭。
（2）轿厢原停楼层为1，楼层2呼叫
接通I0.2即接通SQ1，表示轿厢原停楼层为1，按SB2，即I0.4接通一下，表示呼叫楼层2，则Q0.6接通，二层呼叫指示灯亮，Q0.4接通，表示电梯上升。
过1秒后，Q0.2接通，底层指示灯亮，3秒后，Q0.2断开，则底层指示灯灭。
断开I0.2即断开SQ1，3秒后Q0.1接通，二层指示灯亮，再过2秒，Q0.4断开，上升指示灯灭。
（3）轿厢原停楼层1，楼层2、3同时呼叫
接通I0.2即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，同时按SB2、SB3即I0.4、I0.3同时接通一下，表示2、3楼层同时呼叫，则Q0.6、Q0.5都接通，二、三层呼叫指示灯亮，Q0.4接通，表示电梯上升。
过1秒后，Q0.2接通，底层指示灯亮，3秒后Q0.2断开，则底层指示灯灭。
断开I0.2即断开SQ1，3秒后接通I0.1即接通SQ2，1秒后，Q0.1接通，二层指示灯亮，又过2秒后Q0.1断开，二层指示灯灭。
断开I0.1即断开SQ2，3秒后Q0.0接通三层指示灯亮，再过2秒后，Q0.4断开，上升指示灯灭。
（4）轿厢原停楼层2，楼层1呼叫
接通I0.1即接通SQ2，表示轿厢原停楼层为2，按SB1，即I0.5接通一下，表示呼叫楼层1，则Q0.7接通，一层呼叫指示灯亮，Q0.3接通，表示电梯下降。
过1秒后，Q0.1接通，二层指示灯亮，3秒后，Q0.1断开，则二层指示灯灭。
断开I0.1即断开SQ2，3秒后Q0.2接通底层指示灯亮，再过2秒后，Q0.3断开，下降指示灯灭.S
（5）轿厢原停楼层2，楼层3呼叫
接通I0.1即接通SQ2，表示轿厢原停楼层为2，按SB3，即I0.3接通一下，表示呼叫楼层3，则Q0.5接通，三层呼叫指示灯亮，Q0.4接通，表示电梯上升。
断开I0.1即断开SQ2，3秒后Q0.0接通，三层指示灯亮，再过2秒后，Q0.4断开，上升指示灯灭。
（6）轿厢原停楼层3，楼层1呼叫
接通I0.0即接通SQ3，表示轿厢原停楼层3，按SB1，即I0.5接通一下，表示呼叫楼层1，则Q0.7接通，一层呼叫指示灯亮，Q0.3接通，表示电梯下降。
过1秒后，Q0.0接通，三层指示灯亮，3秒后，Q0.0断开，则三层指示灯灭。
断开I0.0即断开SQ3，3秒后Q0.1接通，二层指示灯亮，过2秒后Q0.1断开，二层指示灯灭。
又过3秒，到达底层，Q0.2接通，底层指示灯亮，再过2秒，Q0.3断开，下降指示灯灭.
（7）轿厢原停楼层3，楼层2呼叫
接通I0.0即接通SQ3，表示轿厢原停楼层为3，按SB2，即I0.4接通一下，表示呼叫楼层2，则Q0.6接通，二层呼叫指示灯亮，Q0.3接通，表示电梯下降。
断开I0.0即断开SQ3，3秒后Q0.1接通，二层指示灯亮，再过2秒后，Q0.3断开，下降指示灯灭.
（8）轿厢原停楼层3，楼层1、2同时呼叫
接通I0.0即接通SQ3，表示轿厢原停楼层3，同时按SB1、SB2即I0.5、I0.4同时接通一下，表示1、2楼层同时呼叫，则Q0.7、Q0.6都接通，一、二层呼叫指示灯亮，Q0.3接通，表示电梯下降。
过1秒后，Q0.0接通，三层指示灯亮，3秒后Q0.0断开，则三层指示灯灭。
断开I0.0即断开SQ3，3秒后接通I0.1即接通SQ2，1秒后，Q0.1接通，二层指示灯亮，又过2秒后Q0.1断开，二层指示灯灭。
断开I0.1即断开SQ2，3秒后Q0.2接通，底层指示灯亮，再过2秒后，Q0.3断开，下降指示灯灭。
3.4.2程序
步序
指今
器件号
说明
LD
T11
21
T15
1
O
T19
22
O
T27
2
T38
23
AN
3
底层行程开关
24
M1.0
4
25
M2.0
5
M5.0
26
M3.0
6
T1
27
M4.0
7
T2
28
T3
8
OLD
29
T4
9
T13
30
10
T14
31
T9
11
32
T10
12
T30
33
13
T31
34
T17
14
35
T18
15
T46
36
16
T47
37
T21
17
38
T22
18
39
19
40
T32
20
=
底层指示灯
41
T40
42
73
三层指示灯
43
T37
74
44
T41
75
45
76
46
T42
77
A
47
T43
78
48
79
49
T49
80
M6.0
50
T50
81
51
82
52
83
TON
一到三层
53
84
54
二层指示灯
85
延时1秒
55
T5
86
56
T23
87
57
T33
88
延时3秒
58
T51
89
K30
59
90
60
91
61
92
62
T7
93
63
T8
94
延时5秒
64
95
K50
65
T25
96
延时8秒
66
T26
97
K80
67
98
T6
延时10秒
68
T35
99
K100
69
T36
100
三层行程开关
70
101
三层呼叫按钮
71
102
二层呼叫按钮
72
103
底层呼叫按钮
104
135
一到二层
105
136
ANI
M20.0
106
137
107
138
K10
108
139
109
三层到一层
140
110
M21.0
141
111
142
112
143
113
144
114
145
115
146
T16
116
147
117
X002
148
118
149
119
150
120
151
121
152
122
153
123
154
124
T12
155
125
156
126
157
127
158
128
159
129
160
一到二.三层
130
161
131
162
132
163
133
164
134
165
166
197
167
198
168
199
二层行程开关
169
M30.0
200
170
201
171
202
T20
172
升级会员 