基于PLC和组态王的电梯控制设计

基于PLC和组态王的电梯控制设计摘要这个设计论文主要是关于PLC及组态王在电梯控制上的应用，设计了一个能够实现远程监控的四层电梯控制系统。首先应用PLC对此系统进行了程序设计，然后运用组态王软件进行了模拟控制实验，实验结果表明此控制系统设计能够满足实验要求。本文简要介绍了可编程控制器（PLC）及其在电梯中的应用，分析了使用PLC进行四层电梯控制系统的设计思路与方法，并描述了使用组态王建立电梯监控系统的方法，以及如何实现程序和组态的连接，从而实现了对电梯的远程监控。通过这个设计和调试运行的过程，达到了学习和使用PLC和组态的目的。关键词：电梯控制系统，PLC，组态王1AbstractThisdesignpaper,whichmainlyaboutPLCandKingviewintheelevatorcontrolapplications,designedafourlayerselevatorcontrolsystemswhichcanautomaticcontroltheelevatorandremotemonitoring.FirstlyapplyingthePLCprogrammingforthissystem,thenusingofKingviewsoftwaretosimulatethecontrolexperiment,theexperimentalresultsshowthatthiscontrolsystemdesigncanmeetthetestrequirements.ItgenerallyintroducesthePLCanditsapplicationsintheelevatorcontrol，analyzesthewayhowtousethePLCtocarryonafourlayerselevatorcontrolsystemdesign,describeshowtoestablishanelevatormonitoringsystemandhowtorealizestheprogramandKingview’sconnections.Itrealizesremotemonitoringcontrol.RunningthroughthedesignanddebuggingprocesstolearnandusePLCandConfigurationpurposes.Keywords:elevatorcontrolsystemPLCKingview2目录第一章前言....................................................3第二章可编程控制器(PLC)介绍及电梯应用........................42.1可编程控制器(PLC)的概述...............................42.2电梯的简介............................................62.3PLC在电梯中的应用及发展方向...........................7第三章电梯控制系统的PLC设计..................................93.1设计任务分析...........................................93.2电梯的运行原则.........................................93.3PLC选型及输入输出符号表...............................103.4电梯控制流程图........................................133.5PLC程序板块分析......................................14第四章组态王软件的使用及组态画面设计..........................184.1组态王软件介绍........................................184.2组态画面设计..........................................194.3程序与组态的运行与调试................................26结束语......................................................28致谢........................................................29参考文献......................................................30附录........................................................313第一章前言本设计的主要任务是使用PLC设计一个四层电梯控制系统并使用组态王设计其监控系统。PLC（ProgrammableLogicController）是工业专用计算机，这种计算机采用面向用户的指令，因而编程方便。它能完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作，还具有数字量,模拟量输入/输出控制的能力，并且容易与工业控制系统连为一体，易于扩充。当今电梯已经成为高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物，传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，而且它的抗干扰能力远远强于传统电梯，使电梯运行更加安全、方便、舒适。该设计首先分析设计任务，结合电梯结构与工作原理，提出电梯的电气控制系统的基本功能要求，为实现这些功能，再从硬件和软件两个方面入手设计：硬件方面，主要从PLC的选型、PLC输入输出的编址方面考虑；软件方面，系统分为启动初始化、用户呼叫指示、电梯到层指示、电梯开门控制、电梯上下行控制、和超载报警、限位保护等基本模块。完成硬件和软件部分的设计，整体工程就完成了重要的一部分，然后进行组态监控系统的设计。此后还需要反复修改、运行调试。鉴于作者水平有限，不足之处还请各位老师批评指正。4第二章可编程控制器(PLC)介绍及电梯应用2.1可编程控制器(PLC)的概述2.1.1可编程控制器(PLC)的定义IEC在1987年对可编程控制器(PLC)下的定义是：可编程控制器(PLC)是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计；它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑计算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令；并通过数字式或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。由上述定义可见，PLC是工业专用计算机，这种计算机采用面向用户的指令，因而编程方便。它能完成“逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作”，还具有“数字量,模拟量输入/输出控制”的能力。并且容易与“工业控制系统连为一体”，易于扩充。因而可以说PLC是近乎理想的工业控制计算机。2.1.2PLC的特点及分类PLC能如此迅速发展，除了工业自动化的客观需求外，还因为其具有许多独特的优点。如较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。以下是其主要特点:（1）硬件的可靠及抗干扰能力（2）编程简单，使用方便（3）接线简单，通用性好（4）可连接为控制网络系统（5）易于安装，便于维护（6）体积小、耗能低2.1.3PLC的分类目前，可编程控制器(PLC)产品种类很多，按照其用途、功能、结构、点数等有多种分类方法。（1）按点数和功能分类为满足不同控制系统处理信息量的需求，PLC具有不同的I/O点数、用5户程序存储量和控制功能。由I/O点数的多少可将PLC分成小型，中型和大型。小型PLC的I/O点数小于256点，以开关量控制为主，具有体积小，价格低的优点。适合小型设备的控制。中型PLC的I/O点数在256—1024之间，功能比较丰富，兼有开关量和模拟量的控制能力，适用于较复杂的逻辑控制和闭环过程控制。大型PLC的I/O点数在1024点以上，用于大规模过程控制，集散式控制和工厂自动化网络。（2）按结构形式分类根据结构形式不同，可编程逻辑控制器可分为整体式和模块式结构两大类。小型PLC一般采用整体式结构，即将所有电路安装于1个箱内为基本单元，另外可以通过并行接口电路连接I/O扩展单元。中型以上PLC多采用模块式，不同功能的模块，可以组成不同用途的PLC，适用于不同要求的控制系统。（3）按用途分类根据可编程控制器的用途，PLC可分为通用性和专用型两大类。通用型PLC作为标准装置，可供各类工业控制系统选用。专用型PLC是专门为某类控制系统设计的，由于其专用，结构设计更为合理，控制性能更完善。2.1.4PLC的工作原理PLC具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式。PLC则采用循环扫描工作方式。在PLC中，用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后又返回第一条。如此周而复始不断循环。每一个循环称为一个扫描周期。所谓I/O刷新即对PLC的输入进行一次读取，将输入端各变量的状态重新读入PLC中存入内部寄存器，同时将新的运算结果送到输出端。这实际是将输入、输出状态的寄存器内容进行了一次更新，故称为“I（输入）/O(输出)刷新”。由此可见，若输入变量在I/O刷新期间状态发生变化，则本次扫描期间输出端也会相应的发生变化，或者说输出输入产生了响应。反之，若在本次I/O刷新之后，输入变量才发生变化，则本次扫描输出不变，即不响应，而要到下一次扫描期间输出才会产生响应。由于PLC采用循环扫描的工作方式，所以它的输出对输入的响应速度要受扫描周期的影响。扫描周期的长短主要取决于这几个因数：一是CPU执行指令的速度，二是每条指令占用的时间，三是指令条数的多少，即程序的长短。62.1.5PLC的编程语言PLC为用户提供了完整的编程语言，以适应编制用户程序的需要。PLC提供的编程语言通常有以下几种：梯形图、指令表、功能图和功能块图。（1）梯形图(LAD)梯形图语言简单明了，易于理解，是所有编程语言的首选。（2）指令表(STL)指令表(STL)编程语言类似于计算机中的助记符语言，它是可编程控制器最基础的编程语言。所谓指令表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能。（3）顺序功能流程图(SFC)顺序功能流程图(SFC)编程是一种图形化的编程方法，亦称功能图。使用它可以对具有选择等复杂结构的系统进行编程，许多PLC都提供了用于SFC编程的指令。（4）功能块图(FBD)S7—200的PLC专门提供了FBD编程语言，利用FBD可以查看到像普通逻辑门图形的逻辑盒指令。它没有梯形图编程器中的触点和线圈，但有与之等价的指令，这些指令是作为盒指令出现的，程序逻辑由这些指令盒之间的连接决定。本设计中，选择用梯形图作为编程语言。2.2电梯的简介2.2.1电梯的定义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。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。2.2.2电梯的组成及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7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