【導(dǎo)讀】畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文). 作者所在班級(jí)：08機(jī)電技師

　　

【正文】 的存儲(chǔ)器。并將更充分地利用計(jì)算機(jī)資源。 PLC 與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，集散控制系統(tǒng)，嵌入式計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)還將進(jìn)一步滲透與結(jié)合，這必將更進(jìn)一步拓寬 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域和空間。 (4)實(shí)現(xiàn)軟，硬件的標(biāo)準(zhǔn)化 。 長(zhǎng)期以來， PLC 走的是專門化的道路，使其在獲得成功的同時(shí)也帶來諸多的不便。例如各個(gè)公司的 PLC 都有通信聯(lián)網(wǎng)的能力，但各個(gè)公司的 PLC 之間還無法通信 聯(lián)網(wǎng)，因此制定 PLC 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已是今后的發(fā)展趨勢(shì)。從 1978 年起國(guó)際電工委員會(huì) IEC 在其下設(shè) TC65的 SC65B 中轉(zhuǎn)設(shè) WGT工作組制定 PLC 的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 寶雞技師學(xué)院 20 第 3 章 PLC 的選型 輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 本系統(tǒng) 控制 四層電梯 ,采用集選控制方式。為了完成設(shè)定的控制任務(wù) ,主要根據(jù)電梯輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)確定 PLC 的機(jī)型。 根據(jù)電梯控制的要求， 電梯應(yīng)具有內(nèi)呼和 外呼按鈕、行程開關(guān)、開關(guān)門按鈕，以及相應(yīng)的指示燈， 估算所需 I/O 口的數(shù)量， 并 繪制 I/O 口分配表 ，見 表 31。 表 31 I/O口分配表 序號(hào) 名 稱 輸入點(diǎn) 序號(hào) 名 稱 輸出點(diǎn) 0 一層內(nèi)呼 0 一層內(nèi)呼指示 1 二層內(nèi)呼 1 二層內(nèi)呼指示 2 三層內(nèi)呼 2 三層內(nèi)呼指示 3 四層內(nèi)呼 3 四層內(nèi)呼指示 4 一層外呼上 4 一層外呼上指示 5 二層外呼下 5 二層外呼下指示 6 二層外呼上 6 二層外呼上指示 7 三層外呼下 7 三層外呼下指示 8 三層外呼上 8 三層外呼上指示 9 四層外呼下 9 四層外聽下指示 10 開門開關(guān) 10 電梯上行 門 11 關(guān)門開關(guān) 11 電梯下行 門 12 一層平層 12 門電機(jī)開 13 二層平層 13 門電機(jī)關(guān) 14 三層平層 14 電梯上行指示 15 四層平層 15 電梯下行指示 16 開門限位 16 超重指示 17 關(guān)門限位 17 警報(bào) 器 18 電梯上升極限位 18 一層指示 19 電梯下降極限位 19 二層指示 20 超重 20 三層指示 21 警報(bào) 器 按鈕 21 四層指示 22 激光傳感器 22 寶雞技師學(xué)院 21 機(jī)型 的 確定 主控制器 的選擇 目前比較多用的 PLC主要有西門子系列， OMRON 系列，三菱系列，松下系列等等，各類型有缺點(diǎn)分別如下： OMRON系列 的 PLC程序 代號(hào)太繁瑣 ； PLC編程器結(jié)構(gòu)太大 (帶 24V變壓 ),像個(gè)箱子一樣 ,遠(yuǎn)沒有松下 ,KEYENCE 的小巧 ； 數(shù)據(jù)線因針孔相插的原因 ,容易損壞 ； OMRON PLC 實(shí)在是比較貴 ,除了一些重要的設(shè)備上使用外 ,真的不如用其它 PLC。 OMRON 一般只能使用在重型機(jī)械的控制及要求穩(wěn)點(diǎn)性能高的設(shè)備上 。 三菱 PLC 有自帶 24V變壓和外置 24V 變壓兩種 。 外置變壓的結(jié)構(gòu)與 KEYENCE 的較為相似 ,比較矮 ， 內(nèi)置變壓的比較高 。 三菱 PLC 性能比較穩(wěn)定 ,燒點(diǎn)的現(xiàn)象沒有 KEYENCE 那么嚴(yán)重 ， 但也有發(fā)生 。 三菱 PLC 程序代號(hào)較為簡(jiǎn)單 (如 :輸入點(diǎn) 1 用 X1,輸出點(diǎn) 1用 Y1,內(nèi)部斷電器有 M1等 )成本方面較 OMRON， KEYENCE 便宜 . 松 下系列 老型號(hào)的 PLC 體積很小 ,輸入輸出的點(diǎn)都是積中在一起與 OMRON 的擴(kuò)展口有點(diǎn)相似 ， 新型號(hào)的在模仿 KEYENCE 及三菱等 PLC 的輸入輸出用一個(gè)一個(gè)的接線點(diǎn)表示 。 松下 PLC優(yōu)缺 點(diǎn) 并存 ,優(yōu)點(diǎn)在于體積小 ,價(jià)格低 ； 缺點(diǎn)在于 ,容易燒點(diǎn) ,這種 PLC 有時(shí) ,你接到設(shè) 備 上閑置一段時(shí)間都有可能燒點(diǎn) 。 西門子 PLC與之上各 PLC相比 ， 西門子 PLC 有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)配置簡(jiǎn)單。各種機(jī)型均可采用相同配置，簡(jiǎn)化設(shè)備采購和倉庫庫存管理。 (2)編程方便。用戶可 根據(jù)不同機(jī)型的流程要求編制程序，程序調(diào)試和修改都非常簡(jiǎn)便，能根據(jù)客戶需求進(jìn)行變化；程序可采用密碼保護(hù)，保護(hù)自己的勞動(dòng)成果。而且 PLC采用的梯形圖語言簡(jiǎn)單易學(xué)，容易上手，不 像 單片機(jī)控制系統(tǒng)那樣復(fù)雜而且一旦定型不易修改，不能根據(jù)客戶需求變化。 (3)系統(tǒng)能非常方便地連接到 PC 機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)或其他系統(tǒng)如樓宇自控系統(tǒng)中，根據(jù)應(yīng)用情況，有時(shí)可無須增加額外硬件就能實(shí)現(xiàn)；增加適當(dāng)硬件可連接到互聯(lián)網(wǎng)上。 (4)系統(tǒng)外觀高檔，控制靈活，精確度高；故障率極低，節(jié)省維護(hù)成本。 綜上所述，在本次設(shè)計(jì)中選用西門子 PLC 進(jìn)行過程控制。 再結(jié) 合學(xué)院的實(shí)驗(yàn)條件以及編程的可操作性和簡(jiǎn)易型 ， 選用 S7200CN 進(jìn)行編程和仿真調(diào)試。 S7200CNCPU 型號(hào) 包括CPU222CN， CPU224CN,CPU226CN 等 。 S7200CN 針對(duì)低性能要求的小型 PLC， 它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動(dòng)化控制需求 ， 緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使 S7200 成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。 根據(jù)電梯控制的要求，需要 22個(gè)輸入 21 個(gè)輸出點(diǎn)，可選用 CPU224CN 作為主控制器。它 集成 14輸入 /10 輸出 ， 共 24 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)； 可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展 168路數(shù) 字量 I/O點(diǎn)或 35路模擬量 I/O 點(diǎn) ；具有 12K 字節(jié)程序和 8K 字節(jié) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和 6個(gè)獨(dú)寶雞技師學(xué)院 22 立的 30KHZ 高速計(jì)數(shù)器，兩路獨(dú)立的 20KHZ 高速脈沖輸出，具有 PDF 控制， 1 個(gè) RS485 通訊 /編程口。是具有較強(qiáng)控制力的控制器， 用于控制電梯的運(yùn)行。 圖 41為 CPU224CN 的外觀 圖 。 圖 31 CPU224CN 擴(kuò)展模塊的選擇 S7200 系列目前總共可以提供三大類，共 10種數(shù)字量輸入 /輸出擴(kuò)展模塊：輸入擴(kuò)展模塊 EM221CN 兩種 類型（ 8 點(diǎn) DC24V 輸入和 16 點(diǎn) DC24V 輸入）、輸出擴(kuò)展模塊 EM222CN兩種類型（ 8點(diǎn) DC24V輸出和 8點(diǎn)繼電器輸出）、輸入 /輸出擴(kuò)展模塊 EM223六種類型（ DC24V 4 輸入 /DC 4 輸出， DV24V 4 輸入 /繼電器 4 輸出； DC24V 8 輸入 /8輸出， DV24V 8 輸入 /繼電器 8輸出； DC24V 16 輸入 /16 輸出， DV24V 16 輸入 /繼電器 16）。 根據(jù)估算的 I/O口數(shù)量， 顯然 CPU224CN 本機(jī) I/O 口數(shù)不能滿足要求， 增加 10%～ 20%的可擴(kuò)展余量后 ， 需要擴(kuò)展 2個(gè) DC24V 8 輸入 /8輸出的 EM223CN 模塊 。 圖 32 為 EM223CN的外觀圖。 圖 32 EM223CN 寶雞技師學(xué)院 23 第 4 章 四層樓電梯 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電梯控制 模擬 系統(tǒng)面板圖 根據(jù)電梯的控制要求，繪出 電梯的控制 模擬 系統(tǒng)面板見下圖 41。 圖 41 電梯控制系統(tǒng)的模擬 寶雞技師學(xué)院 24 電 動(dòng) 機(jī)控制電路 圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖 42 所示。圖中 M1， M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器 KM1~KM4 通過控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對(duì)電梯的控制。 FR1， FR2 為起過載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯 運(yùn)行過載時(shí)斷開主電路。 FU1 為熔斷器，起過電流保護(hù)作用。 曳引電機(jī) 門電機(jī) 圖 42電動(dòng)機(jī)控制電路 圖 PLC 外部接線圖 PLC 外部接線圖見下圖 43，其中包含主控制器 CPU224CN 及擴(kuò)展模塊 EM223。 接線圖分為 DC 輸入 端和 DC輸出 端 。 輸入端 DC24V的負(fù)極接公共端 1M和 2M。輸入開關(guān)的 一 端接到 DC24V 的正極，輸入開關(guān)的另 一 端連接到 CPU224 或 ME223 各輸入端。 輸出端 DC24V 的正極接 L+端。輸出負(fù)載的 一 端接到 DC24V 的 負(fù) 極，輸入開關(guān)的另 一端連接到 CPU224 或 EM223 各輸 出 端。 寶雞技師學(xué)院 25 圖 43 PLC外部接線圖 寶雞技師學(xué)院 26 流程圖 電梯上下行流程圖見圖 44。 假設(shè)電梯 停 在 N（ N=1,2,3,4） 樓 ,M 樓有信號(hào) ,M ＞ N 時(shí)，電梯上行； M＜ N時(shí)，電梯下行 。 圖 44 電梯上下行流程圖 寶雞技師學(xué)院 27 在電梯運(yùn)行過程中，電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號(hào)均不響應(yīng)，但如 果反向外呼梯信號(hào)前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí)，則電梯響應(yīng)該外號(hào) 。 電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反向外梯響應(yīng)功能。例如：電梯在一樓，而同時(shí)有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號(hào)。 電梯響應(yīng)流程圖見圖 45。 圖 45 電梯響應(yīng)流程圖 寶雞技師學(xué)院 28 當(dāng)電梯到達(dá)系統(tǒng)控制的目標(biāo)樓層時(shí) ，控制系統(tǒng)發(fā)出開門信號(hào)，電梯門開，當(dāng)門開到開門限位時(shí)，計(jì)時(shí) 3 秒鐘，然后關(guān)門，直到關(guān)門限位產(chǎn)生信號(hào)。 此過程期間， 按開門按鈕電梯門打開，按關(guān)門電梯門關(guān)閉 ，并且當(dāng)門關(guān)閉動(dòng)作時(shí)，門間來人會(huì)使光電 傳感器產(chǎn)生信號(hào)，控制 系統(tǒng)發(fā)出開門信號(hào)，電梯開關(guān) 門流程圖見圖 46。 圖 46 電梯開關(guān)門流程圖 操作原理簡(jiǎn)要說明 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。電梯轎箱內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕 S1～ S4，用以選擇需?？康臉菍?。 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)。具體如寶雞技師學(xué)院 29 下： 開始時(shí)，電梯處于任意一層。 當(dāng)有外呼梯信號(hào)到來時(shí)，電梯響應(yīng)該呼梯信號(hào)，到達(dá)該樓層時(shí)，電梯停止運(yùn)行，電梯門打開，延時(shí) 3S 后自動(dòng)關(guān)門。 當(dāng)有內(nèi)呼梯信號(hào)到來時(shí)，電梯響應(yīng)該呼梯信號(hào)，到達(dá)該樓層時(shí)，電梯停止運(yùn)行，電梯門打開，延時(shí) 3S 后自動(dòng)關(guān)門。 在電梯運(yùn)行過程中，電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號(hào)均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號(hào)前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí)，則電梯響應(yīng)該外號(hào)。 電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反 向外梯響應(yīng)功能。例如：電梯在一樓，而同時(shí)有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號(hào)。 電梯未平層或運(yùn)行時(shí)，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯停止運(yùn)行后，按開門按鈕電梯門打開，按關(guān)門電梯門關(guān)閉。 編程元件明細(xì)表 根據(jù)電梯控制的要求，為能實(shí)現(xiàn)電梯各種功能，構(gòu)思 PLC 控制的程序，粗略估算肯能用到的編程元件。 編程元件見下表 41。 表 41 編程元件明細(xì)表 PLC 編程元件明細(xì)表 輸入繼電器 I 輸出繼電器 Q 位存儲(chǔ)器 M 計(jì)時(shí)器 T T33（設(shè)定值 1000） T34(設(shè)定值 300) 特殊位存儲(chǔ)器 寶雞技師學(xué)院 30 梯形圖及注釋 電梯初始控制 由于 斷電 或故障 等原因 ，會(huì)使 PLC 停止 運(yùn)行。當(dāng) PLC 重新運(yùn)行時(shí)，假如電梯門未完全打開或關(guān)閉時(shí)， 置位有信號(hào)， 產(chǎn)生關(guān)門動(dòng)作 ，直到 電梯門完全關(guān)閉 ， 復(fù)位 。當(dāng)電梯未在任意平層時(shí)，利用輔助繼電器 ,電梯會(huì)下降，直到電梯 碰觸行程開關(guān)后 停止。 寶雞技師學(xué)院 31 報(bào)警器及超重 控制 按下 警報(bào) 器按鈕 ()， 警報(bào) 器響 ()，計(jì)時(shí) 10 秒鐘