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1电气控制综合实验预习报告项目：三层电梯PLC控制系统班级：电132姓名：学号：联系方式：学期：2015-2016-22一、实验目的和要求1.实验目的通过实验使同学了解PLC技术在工业控制领域的实际应用，基本掌握PLC控制系统的硬件电路设计及程序设计、调试方法，学会分析、解决生产实际过程中出现的问题，为毕业设计及今后从事相关的工作奠定一定的实践基础。培养同学能够运用现代工程工具和信息技术工具对复杂电气工程问题进行预测和模拟，并理解其局限性。2.实验要求（总结为以下7大原则）①自动定向原则停车状态下，电梯采集所有呼梯信号，按先来先到原则自动定向。②顺向截车原则电梯一旦按确定方向运行，只响应同向呼梯信号停车，记忆反向呼梯信号等换向后响应它。③最远程反向截车原则电梯如果向上运行时，对于有向下方向的呼梯信号，电梯先响应最远的，换向后再按顺向截车原则响应向下方向的其他信号。④顺向消号，反向保号原则电梯满足某层呼梯信号要求后，必须消掉同方向的呼梯信号，记忆反方向的呼梯信号。⑤自动开关门原则电梯到达某层后，自动开门，延时一段时间后自动关门。但人为关门优先于自动关门，而人为开门优先于人为关门和自动关门，即人为开门的优先级最高。⑥本层呼叫重开门原则电梯在关门过程中，如果本层有同方向呼梯信号，电梯重新将门打开，响应乘客要求。⑦重按消号原则内外呼梯按钮，按一次产生呼梯信号，在电梯关门尚未结束之前，再按一次3消除该呼梯信号。4二、实验仪器设备与器件计算机组态软件GXDeveloper8编程软件FX2NPLC三、实验原理分析1.PLC发展概述a.起源：1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器PDP—14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。1969年，美国研制出世界第一台PDP-141971年，日本研制出第一台DCS-81973年，德国研制出第一台PLC1974年，中国研制出第一台PLCb.发展：20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机5界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。c.国内发展状况我国从1974年也开始研制可编程序控制器，1977年开始工业应用。目前它已经大量地应用在楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域，并涌现出大批应用可编程序控制器的新型设备。掌握可编程序控制器的工作原理，具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。作为离散控制的首选产品，PLC在我国的应用已有30年的历史，PLC自20世纪70年代后期进入中国以来，应用增长十分迅速。PLC进入中国时最初是从成套设备引进应用，由于PLC价格昂贵，引进的PLC主要用于冶金、电力、自动化生产线等大的设备和系统。在引进国外PLC产品的过程中，我国也曾组织了相关单位消化、吸收PLC的关键技术，试图对PLC进行国产化。到80年代在上海、北京、西安、广州、长春等20多家科研单位、大专院校和工厂研制和生产PLC产品，但终因缺乏资金和后续研究力量、生产技术相对落后，都没有成功实现产业化，PLC产品运作是否成功不是由简单的一两种因素决定的。近10年来，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制。经过多年的发展，国内PLC生产厂家约有三十家，国内PLC应用市场仍然以国外产品为主。国产PLC厂商主要集中于台湾、北京，浙江、江苏和深圳，台湾的品牌有：永宏、台达、盟立、士林、丰炜、智国、台安。各个厂商规模也不一样，北京和利时（其PLC生产基地在浙江杭州）和浙大中控都是在DCS系统具有优势之后，再渗透PLC市场，和利时已于2000年开始推广PLC，现在在国内已经有一定知名度，浙大中控从最近两年开始推广PLC，杭州还有浙大中自生产PLC。但是无论是从规模还是产品系列上都无法与国际大厂商抗衡，而且国产PLC生产厂商生产的PLC主要集中于中小型PLC（大部分为小型），其中生产中型PLC的厂商主要有盟立、南大傲拓（刚刚进入市场）等，深圳欧辰和亿维都是做西门子PLC的配套IO模块，黄石科威生产嵌入式PLC。因此国产PLC面向的大多是OEM行业，也有很多是贴牌生产或是仿造生产，真正自主研发生产的企业只是其中的一部分国产厂商中台湾厂商比大陆厂商做得好。6d.三菱PLC(本次设计用的plc)三菱PLC英文名又称：MitsubishiPowerLineCommunication，是三菱电机在大连生产的主力产品。三菱PLC在中国市场常见的有以下型号：FR-FX1NFR-FX1SFR-FX2NFR-FX3UFR-FX2NCFR-AFR-Q三菱PLC产品系列FX1S系列：三菱PLC是一种集成型小型单元式PLC。且具有完整的性能和通讯功能等扩展性。如果考虑安装空间和成本是一种理想的选择。FX1N系列：是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。具有扩展输入输出，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。是一款广泛应用于一般的顺序控制三菱PLC。FX2N系列：是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。FX3U系列：是三菱电机公司新近推出的新型第三代三菱PLC，可能称得上是小型至尊产品。基本性能大幅提升，晶体管输出型的基本单元内置了3轴独立最高100kHz的定位功能，并且增加了新的定位指令，从而使得定位控制功能更加强大，使用更为方便。e.三菱PLC的主要特点①结构灵活不受环境的限制，有电即可组建网络，同时可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率，在移动性方面可与WLAN媲美。②传输质量高、速度快、带宽稳定可以很平顺的在线观赏DVD影片，它所提供的14Mbps带宽可以为很多应用平台提供保证。最新的电力线标准HomePlugAV传输速度已经达到了200Mbps；为了确保QoS，HomePlugAV采用了时分多路访问（TDMA）与带有冲突检测机能的载体侦听多路访问（CSMA）协议，两者结合，能够很好地传输流媒体。③范围广无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。虽然无线网络可以做到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设N多个AP才能满足需求，而且同样不能避免信7号盲区的存在。而电力线是最基础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一处有电力线的地方。这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大的发展空间。终端用户只需要插上电力猫，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。④低成本充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，节约了资源。无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物、公用设施、家庭装潢的破坏，同时也节省了人力。相对传统的组网技术，PLC成本更低，工期短，可扩展性和可管理性更强。国内已开通电力宽带上网的地方，其包月使用费用一般为50-80元/月左右，这样的价格和很多地方的ADSL包月相持平。⑤适用面广PLC作为利用电力线组网的一种接入技术，提供宽带网络“最后一公里”的解决方案，广泛适用于居民小区，酒店，办公区，监控安防等领域。f.未来的发展PLC的未来发展不仅取决与产品本身的发展，还取决于PLC与其它控制系统和工厂管理设备的集成情况。PLC通过网络，被集成到计算机集成制造（CIM）系统中，把他们的功能和资源与数控技术、机器人技术、CAD/CAM技术、个人计算机系统、管理信息系统以及分层软件系统结合起来，在工厂的未来发展中，将占据重要的地位。新的PLC的技术进展包括，更好的操作员界面，图形用户界面（GUI），人机界面，也包括与设备、硬件和软件的接口，并支持人工智能比如逻辑I/O系统等。软件进展将采用广泛使用的通讯标准提供不同设备的连接，新的PLC指令将立足于增加PLC的智能性，基于知识的学习型的指令也将逐步被引入，以增加系统的能力。可以肯定的是，未来的工厂自动化中，PLC将肯定占据重要的地位，控制策略将被智能地分布开来，而不是集中，超级PLC将在需要复杂运算、网络通信和对小型PLC和机器控制器的监控的应用中获得使用。2.电梯原理概述a.电梯的实物图8b.电梯的工作原理电梯一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。9电梯主要是由控制部分、驱动部分及曳引部分组成。电梯全部结构的组成，区别于卷扬机的是，它有交互性、有舒适且安全的乘坐空间。电梯的结构包括：四大空间，八大系统四大空间机房部分、井道及地坑部分、轿厢部分、层站部分。八大系统曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统大概的原理图如下：10功能现代电梯主要由曳引机（绞车）、导轨、对重装置、安全装置(如限速器、安全钳和缓冲器等)、信号操纵系统、轿厢与厅门等组成。这些部分分别安装在建筑物的井道和机房中。通常采用钢丝绳摩擦传动，钢丝绳绕过曳引轮，两端分别连11接轿厢和平衡重，电动机驱动曳引轮使轿厢升降。电梯要求安全可靠、输送效率高、平层准确和乘坐舒适等。电梯的基本参数主要有额定载重量、可乘人数、额定速度、轿厢外廓尺寸和井道型式等。简单使用方法（紧急情况下面有解决方法）目前载人电梯都是微机控制的智能化、自动化设备，不需要专门的人员来操作驾驶，普通乘客只要按下列程序乘坐和操作电梯即可。具体乘坐电梯流程如下：1）在乘梯楼层电梯入口处，根据自己上行或下行的需要，按上方向或下方向箭头按钮，只要按钮上的灯亮，就说明你的呼叫已被记录，只要等待电梯到来即可。2）电梯到达开门后，先让轿厢内人员走出电梯，然后呼梯者再进入电梯轿厢。进入轿厢后，根据你需要到达的楼层，按下轿厢内操纵盘上相应的数字按钮。同样，只要该按钮灯亮，则说明你的选层已被记录；此时不用进行其他任何操作，只要等电梯到达你的目的层停靠即可。3）电梯行驶到你的目的层后会自动开门，此时按顺序走出电梯即结束了一个乘梯过程。电梯简单理解是这样工作的：它是将动力电能，通过某种变频装置或直接向驱动装置供电，由驱动装置拖动曳引装置，再通过曳引装置上悬挂的钢丝绳拉动井内轿厢做上下运行工作。所有这些动力驱动是由很多的电气装置、机械装置实现整合工作的。电梯停候在上面某层，当一楼按下外召唤时，实际上简单的理解是一个触点开关，按下去的一瞬间，指令通过井内电线传输到控制柜的主控制板（或信号控制板或PC机控制板或最原始的电梯就是继电器动作），我们以控制板为例，它收到瞬间信号以后再次触动控制板内的固有程序，同时由它输出电梯准备如何响应的指令，分别至外呼灯亮及驱动装置，最后电能直接或间接驱使电机