【正文】 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目 基于 PLC四層電梯模擬控制 系別 專業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 班級 姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 日期 I 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目 基于 PLC 四層電梯模擬控制 設(shè)計(jì)要求 1. 電梯由安裝在各樓層廳門口的上升和下降呼叫按鈕進(jìn)行呼叫操縱，其操縱內(nèi)容為電梯運(yùn)行方向。 2. 電梯轎廂內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕 S1～ S4，用以選擇需?？康臉菍印?L1 為一層指示、L2 為二層指示、 L3 為三層指示 ,L4 為四層指示， SQ1～ SQ4 為到位行程開關(guān)。 3. 電梯上升途中只響應(yīng)上升 呼叫，下降途中只響應(yīng)下降呼叫，任何反方向的呼叫均無效。例如，電梯停在一層，在三層轎廂外呼叫時，必須按三層上升呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫（從一層運(yùn)行到三層），按三層下降呼叫按鈕無效；反之，若電梯停在三層，在一層轎廂外呼叫時，必須按一層下降呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫，按三層上升呼叫按鈕無效，依此類推。 設(shè)計(jì)進(jìn)度要求 第一周：布置畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)； 第二周：開始查閱資料，進(jìn)行程序測試； 第三周：進(jìn)行程序?qū)彾ㄐ薷模? 第四周：完成電子稿； 第五周：檢查電子稿及排版； 第六周：修改電子稿； 第七周：完成畢業(yè)設(shè)計(jì)； 第八周：畢業(yè) 答辯。 指導(dǎo)教師（簽名）： II 摘 要 設(shè)計(jì)以 PLC 為核心部件的四層電梯，利用西門子 S7200 CPU 226 型可編程序控制器作為調(diào)試電梯的主要設(shè)備， LED 七斷數(shù)碼管作為樓層數(shù)目顯示用，用發(fā)光二極管指示各個樓層的呼叫，用按鍵進(jìn)行樓層的上下控制。 本設(shè)計(jì)利用定時器進(jìn)行定時，利用軟件 STEP7Micro/WIN32 配合計(jì)算機(jī)編程，輸入四層電梯的梯形圖，啟動軟件 ,通過對常開常閉開關(guān)的控制來實(shí)現(xiàn)對可編程序控制器的 控制，從而實(shí)現(xiàn)了對電梯的控制。 PLC 編程簡單，易于掌握?？煽啃愿?，抗干擾能力強(qiáng)，開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞： PLC， 軟件 ，編程，顯示 III 目 錄 摘 要 ............................................................... II 1 控制要求分析 ........................................................ 1 控制要求分析 ..................................................... 1 2 硬件選型 ............................................................ 2 PLC 的種類 ....................................................... 4 電梯的組成 ...................................................... 2 PLC 的組成 ....................................................... 2 PLC 執(zhí)行程序的過程 .............................. 錯誤 !未定義書簽。 3 軟件設(shè)計(jì) ............................................................. 6 PLC 軟件系統(tǒng)的組成 ............................................... 6 四層電梯控制的 I/0 分配表 ........................................ 7 四層電梯接線圖 .................................................. 8 四層電梯部分梯形圖 .............................................. 9 過程分析 ....................................................... 13 4 模擬運(yùn)行與調(diào)試過程 .................................................. 20 程序的模擬運(yùn)行 ................................................. 20 程序的現(xiàn)場調(diào)試 ................................................. 20 5 總 結(jié) ............................................................. 22 致 謝 ............................................................... 23 參考文獻(xiàn) ............................................................. 24 1 1 控制要求分析 ，其操縱內(nèi)容為電梯運(yùn)行方向。 S1～ S4,用以選擇需停靠的樓層。 L1 為一層指示、 L2 為二層指示、 L3 為三層指示、 L4 為四層指示， SQ1～ SQ4 為到位行程開關(guān)。四層內(nèi)選按鈕 S4 輸入點(diǎn)為 ，三層內(nèi)選按鈕 S3 輸入點(diǎn)為 ，二層內(nèi)選按鈕 S2輸入點(diǎn)為 ，一層內(nèi)選按鈕 S1 輸入點(diǎn)為 。四層下呼按鈕 D4 輸入點(diǎn)為 ，三層下呼按鈕 D3 輸入點(diǎn)為 ，二層下呼按鈕 D2 輸入點(diǎn)為 ，一層上呼按鈕 U1輸入點(diǎn)為 ，二層上呼按鈕 U2 輸入點(diǎn)為 ，三層上呼按鈕 U3 輸入點(diǎn)為 ，一層行程開關(guān) SQ1 輸入點(diǎn)為 ，二層行程開關(guān) SQ2 輸入點(diǎn)為 ，三層行程開關(guān)SQ3 輸入點(diǎn)為 ，四層行程開關(guān) SQ4 輸入點(diǎn)為 。四層指示 L4 輸出點(diǎn)為 ，三層指示 L3 輸出點(diǎn)為 ，二層指示 L2 輸出點(diǎn)為 ，一層指示 L1 輸出點(diǎn)為 ，轎廂下降指示輸出點(diǎn)為 ，轎廂上升指示輸出點(diǎn)為 ，四層內(nèi)選指示輸出點(diǎn)為 ，三層內(nèi)選指示輸出點(diǎn)為 ，二層內(nèi)選指示輸出點(diǎn)為 ，一層內(nèi)選指示輸出點(diǎn)為 ，一層上呼指示輸出點(diǎn)為 , 二層上呼指示輸出點(diǎn)為 , 三層上呼指示輸出點(diǎn)為 , 二層下呼指示輸出點(diǎn)為 , 三層下呼指示輸出點(diǎn)為 , 四層下呼指示輸出點(diǎn)為 。 ，下降途中只響應(yīng)下降呼叫，任何反方向的呼叫均無效。例如，電梯停在一層，在三層轎廂外呼叫時，必須按三層上升呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫 （從一層運(yùn)行到三層），按三層下降呼叫按鈕無效；反之，若電梯停在三層，在一層轎廂外呼叫時，必須按一層下降呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫，按三層上升呼叫按鈕無效，依此類推。 2 2 硬件選型 1 曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運(yùn)行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。 2 導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。 3 轎廂 轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。 轎廂由轎廂架和轎廂體組成。 4 門系統(tǒng) 門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門，層門，開門機(jī)，門鎖裝置組成。 5 重量平衡系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。 6 電力拖動系統(tǒng) 電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實(shí)行電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動機(jī)調(diào)速裝置等組成。 7 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。電氣控制系 統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏 (柜 )，平層裝置，選層器等組成。 8 安全保護(hù)系統(tǒng) 保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。由電梯限速器、安全鉗、緩沖器、安全觸板、層門門鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開關(guān)裝置組成。 PLC 的組成 中央處理單元（ CPU） 中央處理單元（ CPU）是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收 3 并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)：檢查電源、存儲器、 I/O 以 及警戒定時 器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤，當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時，首先它 以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行 。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性， 靈活性， 近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 存儲 器 （ Memory） 可編程控制器的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔(dān)著將外部輸入的信號的狀態(tài)寫入映像寄存器區(qū)域，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。 CPU 常用的微處理器有通用型微處理器，單片機(jī)和位片式計(jì)算機(jī)等。小型 PLC 的 CPU 多采用單片機(jī)或?qū)Ｓ玫腃PU。大型 PLC 的 CPU 多用位片式結(jié)構(gòu)，具有高速數(shù)據(jù)處理能力。 基本 I/O 接口電路 （ 1）輸入接口單元。 PLC 內(nèi)部輸入電路作用是將 PLC 外部電路（如行程開關(guān)、按鈕、傳感器等）提供的、符合 PLC 輸入電路要求的電壓信號，通過光耦電路送至PLC 內(nèi)部電路。輸入電路通常以 光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應(yīng)時間一般在 ～ 15ms 之間。多數(shù) PLC 的輸入接口單元都相同，通常有兩種類型。一種是直流輸入，一種是交流輸入。 （ 2）輸出接口單元。 PLC 輸出電路用來將 CPU 運(yùn)算的結(jié)果變換成一定形式的功率輸出，驅(qū)動被控負(fù)載（電磁鐵、繼電器、接觸器線圈等）。 PLC 輸出電路結(jié)構(gòu)形式分為繼電器式、晶閘管式和晶體管輸出型等三種。 在繼電器式輸出中， CPU 可以根據(jù)程序執(zhí)行的結(jié)果，使 PLC 內(nèi)設(shè)繼電器線圈通電，帶動觸點(diǎn)閉合，通過繼電器閉和的觸點(diǎn)，由外部電源驅(qū)動交、直流負(fù)載。優(yōu)點(diǎn)是過載能力 強(qiáng)，交、直流負(fù)載皆宜。但存在動作速度較慢，且為有觸點(diǎn)系統(tǒng)，使用壽命有限等問題。 雙向晶閘管和晶體管輸出型輸出分別具有驅(qū)動交、直流負(fù)載的能力。晶閘管輸出 4 型 CPU 通過光耦電路的驅(qū)動，使雙向晶閘管通斷，可以驅(qū)動交流負(fù)載；晶體管輸出型CPU 通過光耦電路的驅(qū)動，使雙晶體管通斷，驅(qū)動直流負(fù)載。優(yōu)點(diǎn)是兩者均為無觸點(diǎn)開關(guān)系統(tǒng)，不存在電弧現(xiàn)象，而且開關(guān)速度快，缺點(diǎn)是半導(dǎo)體器件的過載能力差。以上列舉了六類輸入和輸出電路形式，各類 PLC 產(chǎn)品的輸入、輸出電路結(jié)構(gòu)形式均有所不同，但光耦隔離及阻容濾波等抗干擾措施是相似的。 根據(jù)輸入、 輸出電路的結(jié)構(gòu)形式不同， I/O 借口又可以分為開關(guān)量 I/O 和模擬量I/O 兩大類。其中模擬量 I/O 要經(jīng)過 A/D， D/A 轉(zhuǎn)換電路的處理，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所能識別的數(shù)字信號，在整體機(jī)構(gòu)的 PLC 中，有開關(guān)量的交，直流 I/O 模塊，和模擬量 I/O 模塊及各種智能 I/O 模塊可供選擇。 PLC 輸入電路和輸出 電路各種不同結(jié)構(gòu)形式能夠適應(yīng)各不同負(fù)載的要求。 接口電路 PLC 接口電路分為 I/O 擴(kuò)展接口電路和外設(shè)通信接口電路兩類 （ 1） I/O 擴(kuò)接口電路 I/O 擴(kuò)展接口電路用連接 I/O 擴(kuò)展單元，可以用來擴(kuò)充開關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)和增加模擬量 的 I/O 端子。 I/O 擴(kuò)展接口電路采用并行接口和串行接口兩種電路形式。 根據(jù)被控制對象對 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)和要求，確定用戶所需的輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)。 （ 2） 外設(shè)通信接口電路 通信接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能組成PLC 的控制網(wǎng)絡(luò)。 PLC 通過 PC/PPI 電纜或使用 MPI 卡通過 RS485 接口和電纜與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)等功能。 電源 PLC 內(nèi)部配有一個專用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流 /直流供電電源轉(zhuǎn)化為 PLC 內(nèi)部電源需要 的 工作 電源 （ 5V 直流） 。當(dāng)輸入端子為非干接點(diǎn)結(jié)構(gòu)時，為外部輸入元件提供 24V 直流電源（僅供輸入點(diǎn)使用）。 PLC 的選型 PLC 的種類有很多種，其中常用的有西門子系列、歐姆龍系列、三菱系列等，本次設(shè)計(jì)用的是 SIMATIC S7— 200 CPU226。 SIMA