毕业设计答辩毕业设计答辩l设计题目：设计题目： 民用电梯的民用电梯的PLC控制系统设计控制系统设计 指导老师：学生：指导老师：学生：电梯PLC控制系统设计毕业答辩l摘要摘要：在现代社会和经济活动中，计算机技术、在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，高层建筑不断增多，电梯在人们的生活中占有着高层建筑不断增多，电梯在人们的生活中占有着越来越重要的地位。本文结合越来越重要的地位。本文结合PLC 的性能，在介的性能，在介绍电梯基本结构的基础上，深入分析了电梯的工绍电梯基本结构的基础上，深入分析了电梯的工作原理，重点分析了电梯的硬件设计和软件设计。作原理，重点分析了电梯的硬件设计和软件设计。论述论述PLC 在电梯控制系统中的运用，研究并提出在电梯控制系统中的运用，研究并提出了基于西门子了基于西门子PLC (S7-200)的的7层电梯控制系统层电梯控制系统设计的实现方案，通过合理的选择和设计，实现设计的实现方案，通过合理的选择和设计，实现电梯指层、选层、选向、手动和自动关门等基本电梯指层、选层、选向、手动和自动关门等基本功能。功能。l关键字：电梯、关键字：电梯、PLC、控制、控制电梯PLC控制系统设计毕业答辩论文框架论文框架2009-5-302009-5-301. 1.概述概述概述概述2 2系统总体方案设计系统总体方案设计系统总体方案设计系统总体方案设计 3.PLCPLC的选型及输入、输出的分配的选型及输入、输出的分配的选型及输入、输出的分配的选型及输入、输出的分配 4. 4.电梯的信号指示及超载报警电梯的信号指示及超载报警电梯的信号指示及超载报警电梯的信号指示及超载报警 5. 5.单片机与西门子单片机与西门子单片机与西门子单片机与西门子PLC_S7-200PLC_S7-200的串行通信的串行通信的串行通信的串行通信 6. 6.系统软部分的设计系统软部分的设计系统软部分的设计系统软部分的设计 7. 7.安全设置安全设置安全设置安全设置 8. 8.程序的调试程序的调试程序的调试程序的调试 9.小结小结 10.参考文献参考文献 11.致谢致谢 电梯PLC控制系统设计毕业答辩l目前电梯控制主要有三种方式：继电器控制、可目前电梯控制主要有三种方式：继电器控制、可编程控制器控制、微机控制（单片机控制）。编程控制器控制、微机控制（单片机控制）。l最早期的电梯是由继电接触器直接控制的。但电最早期的电梯是由继电接触器直接控制的。但电梯控制系统是一个非常复杂的控制系统，继电接梯控制系统是一个非常复杂的控制系统，继电接触器控制接触点繁多，线路复杂，维修和检修非触器控制接触点繁多，线路复杂，维修和检修非常不方便。人们又着手单片机电梯控制系统的研常不方便。人们又着手单片机电梯控制系统的研究设计。单片机控制有很多优点：控制方便，容究设计。单片机控制有很多优点：控制方便，容易修正，价格便宜。但由于其对环境的要求比较易修正，价格便宜。但由于其对环境的要求比较高，在程序不十分完美的情况下容易出现死机现高，在程序不十分完美的情况下容易出现死机现象，对设计人员有很高的要求。电梯控制要求操象，对设计人员有很高的要求。电梯控制要求操作方便，稳定性强，安全性可靠。所以现代电梯作方便，稳定性强，安全性可靠。所以现代电梯多用多用PLC(PLC(工控机工控机) )控制。控制。PLCPLC控制有很多优点，它控制有很多优点，它可以像单片机一样在需要的时候改变程序。当需可以像单片机一样在需要的时候改变程序。当需要改变或优化控制方案时不需要改变硬件。并且要改变或优化控制方案时不需要改变硬件。并且PLCPLC的环境适应能力强，一般不用考虑环境带来的的环境适应能力强，一般不用考虑环境带来的诸多因素。近年来诸多因素。近年来PLCPLC在电梯控制中得到了极大的在电梯控制中得到了极大的应用应用。电梯PLC控制系统设计毕业答辩PLC简介简介l可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。电梯PLC控制系统设计毕业答辩比较项目继电器控制PLC控制控制功能的实现通过对继电器进行硬接线完成相应的控制功能对进行编程实现所需控制要求对生产工艺变化的适应性需进行重新设计与接线.适应性差只需对程序进行修改.适应性强可靠性元器件多、触点多，容易出现故障采用大规模集成电路.绝大部分是软继电器，可靠性高柔韧性与灵活性差具有种类齐全的扩展单元，扩展灵活控制的实时性机械动作时间常数大，实时性差微处理器控制，实时性非常好占用空间与安装控制柜体积大、笨重，安较施工工作量大体积小，重量轻，安装工作量小使用寿命易损.寿命短寿命长复杂控创能力极差很强价格较低较高维护复杂、工作量大工作量小 PLC与继电器控制功能与特点比较与继电器控制功能与特点比较电梯PLC控制系统设计毕业答辩 PLC与计算机控制系统功能与特点比较与计算机控制系统功能与特点比较 比较项目通用计算机PLC工作方式中断方式扫描方式编程语言汇编语言、高级语言助记符语句表、梯形图等工作环境要求较高可在较差的环境下工作对使用者的要求需要进行专业的培训才能够掌握语言易学，稍加培训即可可靠性商业级要求工业级，且有多种特殊设计，包括监视计时器功能(WatchDog Titner-WDT)系统软件功能强大，但占用存储空间过大功能专用，占存储空间小适用领域办公、管理，科学计算、家庭工业控制电梯PLC控制系统设计毕业答辩现代电梯的控制要求现代电梯的控制要求 l1)电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。l(2)利用指示灯显示电梯厢外的呼唤信号、电梯厢内的指令信号和电梯的到达信号。l(3)能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。l(4)电梯的上行下行有一台电机牵引。电机正传，电梯上升；电梯反转，电梯下降。l(5)电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。l(6)每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮。l(7)电梯启动、运行、到站实现速度的调节。 电梯PLC控制系统设计毕业答辩 电梯电梯PLC信号控制系统框图信号控制系统框图电梯PLC控制系统设计毕业答辩 交流双速电梯的主电路图交流双速电梯的主电路图 电梯PLC控制系统设计毕业答辩电梯门拖动电机电梯门拖动电机 M3L1L2L3FUKM1KM2FR电梯PLC控制系统设计毕业答辩l西门子西门子(SIMATIC)公司公司S7-200系列属于小型系列属于小型可编程控制器，是西门子公司可编程控制器，是西门子公司20世纪世纪90年年代推出的整体式小型可编程控制器，器结代推出的整体式小型可编程控制器，器结构紧凑、系列完整、功能完善，具有很高构紧凑、系列完整、功能完善，具有很高的性价比，可用于替代继电器的简单控制的性价比，可用于替代继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动控制系统。由场合，也可用于复杂的自动控制系统。由于有很强的通信功能，在大型网络控制系于有很强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥作用。统中也能充分发挥作用。PLC机型型号的确定电梯PLC控制系统设计毕业答辩扩展数字量扩展数字量I/O端口端口 lS7-200CPU226型号的型号的PLC本机自带的数字量本机自带的数字量I/O数为数为24入入/16出。但是本电梯控制系统所需的数字量输入出。但是本电梯控制系统所需的数字量输入/输出端口数都约为输出端口数都约为40个，所以，本机自带的数字量输个，所以，本机自带的数字量输入入/输出端口数目是不能满足本系统的控制要求的，输出端口数目是不能满足本系统的控制要求的，所以要扩展数字量所以要扩展数字量I/O端口。西门子端口。西门子EM223扩展模块扩展模块为专门的为专门的S7-200PLC的数字量输入的数字量输入/输出端口扩展模输出端口扩展模块，选用一块块，选用一块EM223 24 VDC 16输入输入/16输出输出(6ES7 223-1BL20-0XA0)和一块和一块EM223 24V DC 8输入输入/8输输出出(6ES7 223-1BH20-0XA0)数字量输入数字量输入/输出端口扩输出端口扩展模块，经过扩展后，共有展模块，经过扩展后，共有48个输入点，个输入点，40个输出点。个输出点。满足以上要求。满足以上要求。 电梯PLC控制系统设计毕业答辩系系统统主主连连接接图图 电梯PLC控制系统设计毕业答辩电梯PLC控制系统设计毕业答辩七段译码真值表七段译码真值表显示数字输出笔状态楼层位置信号abcdefg101100001000211011011001311110011002401100111003510110111004610111111005711100001006 七段码显示七段码显示数数 码码 显显 示示 的的 层层 楼楼 指指 示示 灯灯电梯PLC控制系统设计毕业答辩lPLC输出端直接与七段数码管连接，无需外部硬件译码器，由PLC软件进行七段译码，直接驱动数码管显示楼层数。上表为七段译码真值表：当输出段状态为1时表示该段亮，当输出段状态为0时表示该段灭。表4.1中看到各字段状态为0表示消隐，状态为1表示点亮，表中状态0有18个，而状态1有30个，因而若按真值表中点亮状态设计七段译码显示梯形图会占用PLC太多的内部触点，程序较长而按消隐状态设计可简化梯形图，故选择按消隐状态设计。 电梯PLC控制系统设计毕业答辩楼楼层层7段段数数码码管管显显示示 电梯PLC控制系统设计毕业答辩超载报警超载报警 l设计任务l采用MCS51系类单片机构建系统。如果电梯超载，报警器发出语音报警且超载值可设计成800kg. l报警说明l在无司机操纵或有司机操纵的电梯中，根据电梯安全规范的规定：必须设置电梯轿厢的超载保护装置，以防止电梯轿厢的严重超载而引起的意外人身设备事故。l超载装置一般装置在电梯轿厢底，这一超载装置可以是有级的开关装置，也可以是连续变化的压磁装置或应变电阻片式的装置，但不论何种结构型式的超载装置，只要电梯超载时均应发出超载的闪烁灯光信号和断续的铃声；与此同时使正在关门的电梯停止关门并开启，直到多余的乘客退出电梯轿厢，不再超载时,才会熄灭灯光信号和铃声，并可重新关门起动运行。电梯PLC控制系统设计毕业答辩超载报警设计流程图超载报警设计流程图 l设计思路：设计思路：l采用荷重传感器将被测轿厢的质量转化为电压信号，采用荷重传感器将被测轿厢的质量转化为电压信号，经放大器改变电压信号倍数。通过比较器，将轿厢经放大器改变电压信号倍数。通过比较器，将轿厢重量对应输出的电压信号与标定值进行比较，若输重量对应输出的电压信号与标定值进行比较，若输出的电压大于给定基准则产生一高电平信号，此高出的电压大于给定基准则产生一高电平信号，此高电平信号进入单片机一引脚，触发产生一脉冲信号，电平信号进入单片机一引脚，触发产生一脉冲信号，芯片通过喇叭发出预先烧录好的语音报警芯片通过喇叭发出预先烧录好的语音报警“此车超此车超载载”。即完成设计要求。即完成设计要求。电梯PLC控制系统设计毕业答辩超载报警硬件原理图超载报警硬件原理图 电梯PLC控制系统设计毕业答辩单片机与西门子单片机与西门子PLC_S7-200的串行通信的串行通信 l西门子西门子S7-200系列系列PLC拥有拥有RS-485串行口，串行口，所以要使所以要使MCS51单片机与单片机与S7-PLC进行通讯，进行通讯，可以采用几种通讯方式。其中之一就是可以通可以采用几种通讯方式。其中之一就是可以通过过MCS-51的串行口与的串行口与MAX485芯片相接，然芯片相接，然后与后与S7-200 PLC的的RS-485口进行通讯口进行通讯. 电梯PLC控制系统设计毕业答辩编写程序时遵循的几个原则编写程序时遵循的几个原则 P13l(1)电梯在走梯过程中绝对不能开门l(2)电梯只有在门区内才能开门l(3)电梯开门优先与关门l(4)轿厢内指令优先与电梯外呼指令l(5)超载不关门电梯PLC控制系统设计毕业答辩电梯上下行电梯上下行 l假设电梯停在假设电梯停在N（N=1,2,3,4,5,6,7）楼）楼,M楼有信号楼有信号,MN时，电梯上行；时，电梯上行；MN时，电梯下行。时，电梯下行。 l在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中，任何在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外号。则电梯响应该外号。l电梯应具有最远反向外梯响应功能。例如：电梯在一电梯应具有最远反向外梯响应功能。例如：电梯在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯先去四楼响应四层向下外呼梯层向下外呼梯，则电梯先去四楼响应四层向下外呼梯信号。信号。电梯PLC控制系统设计毕业答辩电梯上下行流程图电梯上下行流程图电梯PLC控制系统设计毕业答辩电梯PLC控制系统设计毕业答辩电梯响应流程图电梯响应流程图 电梯PLC控制系统设计毕业答辩 开关门流程图开关门流程图电梯PLC控制系统设计毕业答辩结结 束束 语语 本设计基本上达到了设计目的。利用本设计基本上达到了设计目的。利用PLCPLC实现了对电实现了对电梯的控制，通过合理的设备选型、参数设置和软件设计，梯的控制，通过合理的设备选型、参数设置和软件设计，提高了电梯运行的可靠性。提高了电梯运行的可靠性。 通过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专通过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。感受到了设计的快乐。的综合能力。感受到了设计的快乐。电梯PLC控制系统设计毕业答辩致谢致谢感谢各位老师参加我的毕业感谢各位老师参加我的毕业答辩，谢谢！答辩，谢谢！电梯PLC控制系统设计毕业答辩