升降机控制系统的PLC应用研究

编号

无锡太湖学院

毕业设计（论文）题目：升降机控制系统的PLC应用研究信机系机械工程及自动化专业

学号：

学生姓名：

指导教师：（职称：高级工程师）

（职称：）

2013年5月25日

无锡太湖学院本科毕业设计（论文）

诚信承诺书

本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）升降机控制系统的PLC应用研究是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。

班级：

学号：

作者姓名：

2013 年5 月25 日

无锡太湖学院

信机系机械工程及自动化专业

毕业设计

论文任务书

一、题目及专题：

1、题目升降机控制系统的PLC应用研究

二、课题来源及选题依据

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。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。

PLC的优点是：1.可靠性高，抗干扰能力强;2.配套齐全，功能完善，适用性强;3.易学易用，深受工程技术人员欢迎;4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造;5.体积小，重量轻，能耗低。

三、本设计（论文或其他）应达到的要求：

I

1、熟悉PLC控制技术的发展历程，特别是近几十年来升降机在其结构形式、用途、用途及安全装置等几个方面的突破和发展；

2、熟练掌握可编程控制器的原理以及编程软件和编程语言；

3、熟练掌握升降机的工作原理；

4、熟练使用MATLAB提供的图形用户界面（GUI）工具。

四、接受任务学生：

机械94 班姓名

五、开始及完成日期：

自2012年11月12日至2013年5月25日

六、设计（论文）指导（或顾问）：

指导教师签名

签名

签名

教研室主任

〕签名

〔学科组组长

研究所所长

系主任签名

2012年11月12日

II

摘要

PLC可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，所以很多公司都在使用PLC来控制生产线的运作，比如生产显示器、电视机就利用到了升降机。利用升降机可以把显示器运送到加温层，运送包装线，在运送的过程中就可以利用PLC控制，进行测试、检验。最后实现科学运作。

本文主要是升降机控制系统的PLC应用研究。主控系统采用FX2N48MR-001PLC为控制核心,结合模拟量输出模块FX2N-2DA,并设计了施工升降的理想速度曲线。PLC系统完成了所有I/0信号和上位机串口通信信号的接收,根据其内部设计程序进行集中运算处理,实现了对液压施工升降机的控制系统的逻辑信号及速度控制。另外,还根据控制系统要求,设计了控制系统主回路、安全运行电路、电液比例控制回路等。

关键词：升降机；PLC；程序；设计

III

Abstract

PLC programmable logic controller is a microprocessor based on a combination of computer technology, automatic control technology and communication technology evolved a new type of industrial control devices. It has a simple structure, easy programming and high reliability.It has been widely used in the automatic control of industrial processes and position. According to statistics, the programmable controller is the most widely used kind of equipment in the industrial automation devices. Programmable controller will become one of the main means of industrial control and important infrastructure, PLC, robotics, CAD / CAM will become the three pillars of the industrial production. PLC has the use of environmental adaptability characteristics, while its internal timer resources are very rich, so many companies are using the PLC to control the operation of the production line, such as the production of the display, the TV on the use of the lift. Lift the monitor can be transported to the heating layer, transport packaging line, in the course of transportation can make use of PLC control, test, test. Finally, science operations.

In this paper, the lift control system PLC applied research.The master control system for the control of the core FX2N48MR-001PLC, combined with analog output module FX2N-2DA designed the construction lift the ideal speed curve. A PLC system to complete all of the I / 0 signal and the host computer serial communication signal receiver, according to its internal design process, the central arithmetic processing logic signals and speed control of the control system of the hydraulic lift construction. In addition, according to the requirements of the control system, the design of the control system the main loop, the safe operation of the circuit, electro-hydraulic proportional control loop.

Keywords: lift; PLC; program; design

IV

目录

摘要................................................................................................................................................ III Abstract .............................................................................................................................................. I V 目录................................................................................................................................................... V 1 绪论.. (1)

1.1 升降机在国内外的发展现状 (1)

1.2 为何采用PLC控制系统的原因 (2)

1.2.1 PLC控制系统的发展和生产 (2)

1.2.2 PLC控制技术区别于其他控制技术 (2)

2 升降机的具体工作原理和其组成 (5)

2.1 升降机的基本工作原理 (5)

2.2 升降机的主要组成部分 (6)

3 升降机控制系统的硬件设计 (8)

3.2控制系统的主要性能 (8)

3.2.1 比例变量泵的介绍 (8)

3.2.2 可编程控制器和模块选择 (9)

3.3控制电路设计 (12)

3.3.1电路设计 (12)

3.3.2 系统回电路设计 (13)

3.3.3 输入输出回路设计 (13)

3.3.4 PLC的I/O存储地址分配 (14)

4 升降机控制系统软件设计 (16)

4.1 概述 (16)

4.1.1 PLC及运行原理 (16)

4.1.2 PLC运行软件 (17)

4.1.3 编程工具软件和编程语言 (17)

4.1.4 PLC软件的设计 (17)

4.2 控制系统的设计 (18)

4.2.1 楼层位置信号的发生和清除环节 (19)

4.2.2 选层指令登记、消除与显示 (19)

4.2.3停层信号的发生与消除 (20)

4.2.4 停车制动 (20)

4.2.5 启动加速与稳定运转 (21)

5 控制系统抗干扰设计 (23)

5.1电磁干扰类型和影响 (23)

5.2 PLC系统干扰来源 (23)

5.3 抗干扰措施 (24)

V

5.3.1 控制电源系统引发的干扰 (24)

5.3.2 控制输出端引发的干扰 (24)

5.3.3 安装和布线 (24)

5.3.4 正确选择接地点 (25)

6 结论和展望 (26)

致谢 (27)

参考文献 (28)

附录 (29)

VI

升降机控制系统的PLC应用研究

1绪论

1.1升降机在国内外的发展现状

升降机作为在各行各业不可缺少的垂直运输的机械，在1973年第一台由我国生产的齿轮条式升降机诞生以来。已经过去了30多年，在这30多年中的不断发展，升降机在其结构形式、用途、用途及安全装置等几个方面都有了很大的突破和发展。

升降机的主要通途在于城市高层建筑和超高层的各类建筑中，其主要原因是因为这种类型的建筑高度对于使用井字架、龙门架来完成一系列的作业是十分困难的。近几年来，城市发展很快，建筑的楼层高度不断增加架设大高度的升降机的需求也在不断的增加。其中建筑施工升降机不光在高层建筑中得以应用，在大桥的建设中也广泛的应用。此外，它还可以应用在大型工厂冷却塔、发电厂烟囱、广播电视塔和煤矿等多种复杂施工场合下。由此看来，升降机已经成为僵住行业之中不可缺少的机械设备了。

就国际上来看，目前的国外高速升降机分为两种：一种是液压传动无极调速，其代表是瑞典的ALIMAK公司，速度的标定时0-90m/min、控制方法是手动停层，在我国也有进口；另外一种是调频调速，其代表公司是德国的Steinweg，速度的标定是0-30-40-80m/min，操作方式是自动选层平层。

然而我国国内普遍生产机电——机械传动式的升降机，这种机电式的升降机由于它的控制方式是通过接触器控制得以实现，速度单一、启制动的冲击量大、乘员感觉不适等等缺点，不能完全满足中高层或者更高层的建筑工作要求。最关键的问题在于使用高度达到200m左右而运行速度却只能在34~38m/min，大大影响了它的工作效率，继而影响的工作效益。因此，超高升降机提高其速度成为了突破的关键。如今的国内又开始进口少量高速升降机，如何抢占国内市场、尽量少的进口、振兴民族工业将是在升降机技术界一个很大的突破口。

液压升降机的运行速度快，因此可实现无极调速，启动、制动平稳，而启动时对于电网的要求和冲击相对较小，因而能实现空载启动、从而解决了由于工地电网容量的限制而造成了一般升降机重载时引发困难的问题，是200m以上高层建筑施工理想的运输机械。然而，随着社会不断变化，需求也在不断变化，对建筑物的高度不断增加，目前对于在地面通过按钮控制的升降机，其自动化控制的水平较低，在施工运行过程中，存在一下大量问题：1，一般没有超载限制，单单靠对人数的控制或者预估材料的重量来确定，更没有楼层间的呼叫和提醒，没有自动的平层功能，所以在目前升降机其中的工作运行是被动的，不能确定其定载荷率，来使升降机的运输能力得不到很好的发挥，部分的能量以及时间往往浪费在空车的来回运行上；2，按钮的运作时间和继电器、接触器触头器触头响应时间会随着元件的不断老化而变化的难以确定，从而造成了之后电动机响应，迫使停车位置与目标位置相差较大，同时起升距离越大，误差越难得到有效控制；3，单一的速度、启制动冲击量大、乘客普遍感到不适等等的不足。所以，传统中的继电接触器自动控制系统已经越来越不能够满足于工作现场的需求。所以，研究升降机的控制系统就尤为重要，是一个很有意义的工作，既能提高工作的效率，消除很多安全隐患，更能够生产更大的经济效益。所以，本论文以升降机为背景，对其控制系统进行设计研究。

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无锡太湖学院学士学位论文

1.2 为何采用PLC控制系统的原因

1.2.1 PLC控制系统的发展和生产

早期的工业控制中，大多采用继电器的控制系统，然而这种系统体积大、耗电量多，从而改变生产程序非常困难。为了改变现状，在20世纪60年代末期，所在美国的通用汽车公司（GM）首先提出要求，并且公开招标。而后，美国的数字设备公司（DEC）就研制出了世界上的第一台可编程控制器，并且成功的运用于汽车生产线上。

接着，德国和日本等国家相继引入了PLC的技术，越来越多的知名公司的加入使得PLC 技术得到前所未有的迅速发展，如：日本的松下、OMRON和三菱；德国的BBC和西门子等等公司。就目前来看，全世界大概有两百多家公司从事于PLC的开发研究和制造，生产了四百多个系列的产品。

在早期的可编程控制器中，指令系统简单，只能有效的完成顺序的控制，一般的话只具备逻辑运算、定时、计算等等的功能。但是，随着微电子技术、控制技术和信息技术的不断发展，PLC也同时在不断的发展。20世纪80年代后期，就以16位与32位数处理器构成的微机化PLC得到了相应巨大的发展，同时使其在概念上，设计上，性价比上等方面都有了巨大的突破。因此，可编程控制器就具有了浮点运算、运算函数、高速计数、中断计数、PID 控制及其联网等功能，种种这些都是的PLC的技术的范围应用和领域都不断的扩大。

1.2.2 PLC控制技术区别于其他控制技术

1、PLC控制技术与继电器控制技术的区别

PLC的编程语言中，用的最多的语言是梯形图。PLC的梯形图和继电器控制线路图比较极为相似，在信号的输入/输出形式以及控制功能也是相同的，但是PLC的控制和继电器的控制又有其不同之处，在几个方面都有所体现。

（1）控制逻辑：继电器控制逻辑采用了硬接线逻辑，利用继电器机械触头的串联或并联以及时间继电器的延时等组成了控制逻辑。它的缺点是接线复杂，增加或者改变功能都非常困难，继电器的触头数目同样有所限制。而PLC则利用其内部存储器，以程序方式将控制逻辑存储在内存中，用改变程序的方法就可以实现很方便的改变控制逻辑，此外，大部分都是为软继电器触头，所以不管是灵活性还是扩展性，对于PLC控制逻辑都非常好。

（2）控制速度：继电器的控制是通过继电器的机械梳头的动作来得以实现，其出头的开合关闭多做大约实在几十毫秒的数量级。但是PLC不同，它通过程序指令来控制半导体电路得以实现控制逻辑，则一跳指令的执行时间往往在微妙数量级。

（3）限时控制：继电器控制逻辑运用了时间继电器的滞后多做实现限时控制，不过缺点在于定时精度不高，容易受到环境的影响，调整起来比较困难。PLC利用半导体集成电路定时器，定时的精度相对较高，大概的定时范围在0.001s到若干分钟之间，尤为方便的通过编写程序来进行有效的定时控制。

（4）计数控制：一般继电器控制逻辑不具备计数的功能，但是PLC却能通过程序便捷的实现计数功能。

（5）可维护性和可靠性：在继电器的控制逻辑中使用了大量的机械触头，然而触头在开合时产生的电弧极易损害触点，因而它的可维护性和可靠性都相对较差。但是PLC却采用了没有

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