基于西门子PLC四层电梯毕业论文.doc

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1、摘 要 随着科学技术的发展、近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。我的课设就是电梯系统，在实验中，我要实现电梯的所有逻辑，同时还要完成报警系统、门系统的控制。这个实验在软件方面的难点就在与逻辑的分析和实现，还有截车过程的完善。由于实验用的是已经连好的实验桌，所以在硬件方面就比较方便，只需将分配好的I/O表做相应的连接。关键词： PLC ；可编程控制器 ；电梯毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人

2、或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈

3、交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签

4、名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目 录1、绪论11.1PLC的简介11.2PLC的分类11.3PLC的特点11.4PLC控制的优越性22、总体设计方案22.1电梯的结构及其工作原理22.11电梯的结构22.12电梯的工作原理32.13电梯的整体设计方案43.硬件设计63.1PLC控制系统设计63.2电梯控制系统实现的功能63.3硬件的选择74.软件部分的设计95.程序的调试246结论24参考文献251、绪论1.1PLC的简介 在市场经济的推动下，人们要求产品品种齐全且质优价廉。为适应市场需求，工业产品的品种就要不断更新换代，从而要求附属的控制系统不断地更改甚至更换。 美国的

5、数字设备公司与1969年生产了第一台可编程控制器，简称PLC。它是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。 可编程控制器的出现很快引起了各国的注意，中国于1973年开始研制PLC,并于1977年应用到生产线上。1.2PLC的分类 PLC已成为工业工作领域中最常见、最重要的控制设备，它代表着一个国家的工业水平。 PLC一般按其输入/输出点（I/O）总数多少来分类。I/O点数在128点一下的为小型机，I/O点数在1292048点以下的为中型机；I/O点数超过2048点的为大型机。PLC的I/O点数越多其存储容量也越大。 PLC还有一种分类方法是按其结构来分，其可分为整体式、模块式和

6、叠装式。1.3PLC的特点1) 学习编程容易PLC是面向用户的设备，考虑到现场普通工作人员的知识面及习惯，PLC可以采用梯形图来编程，这种编程更直观，不需专业计算机知识，本课设就是采用这种编程方法。 2）控制系统简单，更改容易，施工周期短 PLC及其外围模块品种多，可灵活组合完成各种要求的控制系统。只需在PLC的端子上接入相应的输入输出信号即可。相比继电器控制系统施工周期明显缩短，施工工作量也大大的减少。 3）系统维护容易 PLC具有完善的监控及自诊断功能，内部各种元件的工作状态可用可编程软件进行监控，配合程序针对性编程及内部特有的诊断能力，可准确找到故障并排除。1.4PLC控制的优越性 1）

7、与继电器控制系统相比 传统的继电器控制只能进行开关量的控制，而PLC既可以进行开关量控制，又可进行模拟量控制，还能与计算机联成网络，实现分级控制。 2）与集散控制系统的比较 PLC由继电器逻辑控制系统发展而来，而集散系统由回路仪表控制系统发展而来。不论是PLC还是集散系统，在发展过程中，二者是相互渗透、互为补充的。因此很多工业工程既可以用PLC也可以用集散系统。 3）与工业微机系统相比较 工业微机系统在要求快速、实时性强、模型复杂的工业控制中占据优势。但微机系统要求的专业性比较强，同时其适应性和抗干扰能力没有PLC强。1.5电梯的介绍 现在越来越多的工业产品用到了PLC，电梯就是这里边最具代表

8、性的产品，以前电梯的控制一般都用继电器，其硬件连接非常麻烦，且其监控工作过程不方便，而PLC在电梯领域的应用则解决了所有的麻烦。使所有复杂的事都简单化了。2、总体设计方案2.1电梯的结构及其工作原理2.11电梯的结构电梯是机电合一的大型复杂产品,机械部分相当于人的躯体,电器部分相当于人的神经.机与电的高度合一,使电梯成了现代科学技术的综和产品.对于电梯的结构而言,传统的方法是分为机械部分和电气部分,但以功能系统来描述,则更能反映电梯的特点.下面简单介绍电梯机械部分的结构,而我们的主要目的是怎样来控制它. 一.曳引系统 曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行. 曳引系统主要由曳引钢丝绳,

9、导向轮,反绳轮组成. 二.导向系统 导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度,使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动. 导向系统主要由导轨,导靴和导轨架组成. 三.轿厢 轿厢是运送乘客和货物的电梯组件,是电梯的工作部分. 轿厢由轿厢架和轿厢体组成. 四.门系统 门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口. 门系统由轿厢门,层门,开门机,门锁装置组成. 五.重量平衡系统 系统的主要功能是相对平衡轿厢重量,在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内,保证电梯的曳引传动正常. 系统主要由对重和重量补偿装置组成. 六.电力拖动系统 电力拖动系统的功能是提供动力,实行电梯速度控制. 电力拖动系统

10、由曳引电动机,供电系统,速度反馈装置,电动机调速装置等组成. 七.电气控制系统 电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制. 电气控制系统主要由操纵装置,位置显示装置,控制屏(柜),平层装置,选层器等组成.八.安全保护系统 保证电梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故发生. 由限速器,安全钳,缓冲器,端站保护装置组成.2.12电梯的工作原理曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢

11、在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。2.13电梯的整体设计方案1）控制方式的选择 电梯的运行是一个复杂的过程。为了安全、方便、舒适地运行，除了需要良好的拖动系统外还必须有一套完善可靠的控

12、制系统。电梯的控制方式有：（1）、电磁继电控制系统（2）、微机（PC）控制系统（3）、可编程控制器（PLC）控制系统（4）、单片机控制系统等。目前电梯的控制普遍采用以下两种方式。一种是以微机（PC）作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能设定，实现电梯的自动高度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来控制的微机控制。另一种是用可编程控制器（PLC）取代微机（PC）实现信号的集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种控制方法没有太多的区别。国内大多的电梯厂家选用第二种控制方法，其原因在于生产规模小，自己设计制造微机控制装置成本高，而PLC可靠性高，成本低廉，程序设计方便灵活、使用维护简单、

13、等优点正好弥补了微机控制系统的不足。所以我在实验的时候选择了PLC作为控制方式。2） 变频器的简单介绍变频器分为交-直-交变频和交-交变频两种形式。交-交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的交流，又称直接变频器。而交-直-交变频器则是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直流电变换成频率、电压均可控制的交流电，称为间接变频器。变频器的使用使电梯的运行更稳当，同时避免了电梯的速度直上直下，所以在电梯系统中，变频器不可缺少，且作用显著。3）整体设计方案图示2-1图示2-1 整体设计方案图3.硬件设计3.1PLC控制系统设计电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号

14、控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3-1为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器并由PLC软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。 图示3-1 电梯PLC控制系统的基本结构图3.2电梯控制系统实现的功能1、行车方向由内选信号决定，顺向优先执行； 2、行车途中如遇呼梯信号时，顺向截车，反向不截车； 3、内选信号、外呼信号具有记忆功能，执行

15、后解除； 4、到层时自动开门；延时关门；停层时，可手动开门或关门； 5、行车时不能手动开门，门开时电梯不允许运行； 6、电梯有效运行时间应小于8s，否则发出超时报警并停车； 7、若没有内外呼梯信号，电梯自动返回第一层待命； 8、开始运行时，若轿箱不在第一层，会自动返回。3.3硬件的选择 首先确定PLC所需的CPU224，它由14个输入点和10个输出点，有大致估算，I/O点数不够，而CPU224自身可带7个拓展模块，我选择了EM223（8个输入8个输出），同时由于需要数码管显示，我选择了试验台上的共阳极数码管（数码管图示如下3-2）图示3-2 数码管内部图由分析得I/O分配表：表3-3 I/O分

16、配表输入点名称输入点地址输出点名称输出点地址行程开关1I0.0电梯上行Q0.0行程开关2I0.1电梯下行Q0.1行程开关3I0.2上行显示Q0.2行程开关4I0.3下行显示Q0.3一层内呼I0.4开门指示Q0.4二层内呼I0.5保持指示Q0.5三层内呼I0.6关门指示Q0.6四层内呼I0.7报警显示Q0.7手动关门I1.0楼层显示Q2.0一层外呼开关I2.0楼层显示Q2.1二层上开关I2.1楼层显示Q2.2三层上开关I2.2楼层显示Q2.3四层下开关I2.3二层下开关I2.4三层下开关I2.5内部寄存器的使用是这个课设使用的关键，因为中间的控制过程太多，用一般的I/0口根本无法实现这么复杂的逻

17、辑，所以只能用中间继电器来充当中间媒介，使其功能完全实现，下面的流程图即编程方法。（图示3-4） 图示3-4 基本编程思路图由分析得其内部继电器分配表。（表3-5）表3-5 内部寄存器分配表M0.0初始化M0.1开始信号M0.2一层到二层M0.3一层到三层M0.4一层到四层M0.5二层先到四层M0.6二层到三层M0.7二层到四层M1.0三层到四层M1.1三先到四M1.2三到四正向M1.3四到一反向M1.4四层到二层反向M1.5四层到三层反向M1.62到4再到一反向M1.73到4再到一反向M2.03到4再到二反向M2.12到3到4(劫车)M2.2反向三到二M2.3反向三到一M2.42到3到4（劫

18、车）M2.5反向二到一再M2.6再到三正向M2.74到3到2（劫车）M3.0三先到一M3.1再到四M3.22先4到1（劫车）M10.0一层开关保持(正向)M10.1二层开关保持(正向)M10.2三层开关保持(正向)M10.3四层开关保持(正向)M10.4一层开关保持(反向)M10.5二层开关保持(反向)M10.6三层开关保持(反向)M10.7四层开关保持(反向)M20.0报警设置M20.1开始归位继电器T37延时2秒定时T38门控时间开关1T39门控时间开关2T40报警时间设置开关C1计所在位置所以其硬件接线图为（3-6）图示3-6 硬件接线图4.软件部分的设计由于本实验选择的是西门子公司的S

19、7-200的PLC，所以其编程软件也是相对应的。其编程语言分为三种，分别是梯形图、指令表和SFC图。因为梯形图比较直观，容易掌握，所以一般都选择它作为与仪器交流的手段。本实验就是选择的它作为程序设计的语言。由硬件部分的分析可得出编程的思路，如下流程图(图示4-1)。图示4-1 流程图综合上面所有的准备工作，整个电梯的程序的编写已变成了如信手拈来般容易，只需将所分配的输入输出口，按所需的逻辑一步一步完善，其完整的程序图如图所示（4-2）。图示4-2 实验程序5.程序的调试 我编程序的习惯就是先编一个大致的框架，然后往里面慢慢装东西。但这次的程序工作量特别大。因为我的程序最大的特点就是逻辑多，过程

20、多，如果要一点点的装的话，很难把所有的过程都涵盖在里面。当我编完第一次之后就发现这个重大的问题了。所以我立刻调整我的编程思路，用罗列法，即在这一部时就把他下一步将要发生的情况全部都写出来（图解3-7），当我列完一个周期时，所有的情况就很明朗了。不过很快我又发现了一个忽略的问题，而且很大的问题。我的劫车过程在这里体现的不清晰，同时时间差不能显示出来，即我的程序里，车在几楼停的时候，本应该停2秒，但如果我又按了一下别的按钮的话，它会立刻行动，而不是预期的2秒。当时把我郁闷坏了，本以为什么都考虑到了，结果还是这样，想放弃的心都有了，正在这时同学让我帮他看一下他的程序，本来我就很受打击了，心想算了别去

21、了，结果我还是去了，但在看他的程序时，突然给我了一丝丝灵感，我那个不是可以用一个计时器和比较来实现这个逻辑？就是这个灵光让我把困扰我好久的问题给解决了，实验程序也大致出来了。6结论 刚开学的时候就在想老师到时候会给我一个什么样的实验题目呢，最后这层面纱终于揭开了，虽然我带着不小的情绪，但它还是结束了，不过这确实挺锻炼我的，从刚开始的无从下手到知道方向，这个过程带给我的不止是自己试验进度的加速，也从另一个层面上诠释着学海无涯。其实自己接触PLC的时间也算挺长的了，以前没怎么做大实验，或者说没有真正自己来完成一个课题，完全不明白控制的精髓，当时就一厢情愿的认为编完程序就完事，别的都不是很重要，从来

22、都没考虑过里面的东西，或者其硬件是怎么回事。但这次做完这个课设后就发现，原来咱以前就拿着一半在使劲的学，其实它的另一半同样是很重要的。这次做的课设学到了不少东西，但同时也留下了一个遗憾，就是没把自己的程序和变频器连起来，把它从头到脚真正的做完。时间真的过的很快，一晃三个礼拜说没就没了，我们的大学生活也快要到尽头了。参考文献1 赵相宾.可编程控制器技术与应用系统设计.机械工业出版社，2002，72钟肇新，范建东.可编程控制器原理及应用.华南理工大学出版社，20033陈金华.可编程序控制器(PC)应用技术.北京电子工业出版社,19954陈在平,赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计.北京机械出版

23、社,20025廖常初主编.PLC编程及应用.北京机械工业出版社,20026何衍庆.可编程序控制器原理及应用技巧.北京化学工业出版社,2000学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（本人签名）： 年 月 日学位论文出版授权书本人及导师完全同意中国博士学位论文全文数据库出版章程、中国优秀硕士学位论文全

24、文数据库出版章程(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI中国知识资源总库，在中国博硕士学位论文评价数据库中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。论文密级：公开保密（_年_月至_年_月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)作者签名：_ 导师签名：_年_月_日 _年_月_日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经

25、注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 二一年九月二十日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 二一年九月

26、二十日致 谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给

27、了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有

28、他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。