1、 常州信息职业技术学院 学生毕业设计（毕业论文） 系 别： 机电工程学院 专 业： 机电一体化 班 级： 机电 082 学 生 姓 名： 杨昊 学 生 学 号： 0704053234 设计（论文）题目： 基于 PLC/MCGS电梯控制系统设计 指 导 教 师： 裴志坚 设 计 地 点： 常州信息职业技术学院 起 迄 日 期： 2010.8.12010.8.30 机电 082 班 杨昊 0704053234 号 PLC 在 电梯控制系统中的应用 2 毕业设计（论文）任务书 专业 机电一体化 班级 机电 082 姓名 杨 昊 一、课题名称： 基于 PLC/MCGS 电梯控制系统设计 二、主要技术指
2、标： 1、 PLC 控制四层电梯运行相关程序设计； 2、系统硬件选型元件清单，软件设计流程图； 3、 MCGS 上位机监控相关界面 三、工作内容和要求： 1、 熟练掌握 PLC 的基本知识，通过查找相关资料了解其在实践中的应用，对本设计的课题做深刻的了解，分析被控制对象的工作原理和工艺流程，画出工作图。 2、 了解系统应该具备的全部功能和控制范围。选择 PLC 的机型，编制 PLC 的梯形图并调试。正确选择 电器元件，列出清单。 3、使用组态软件 MCGS 编制 PLC 运行模拟显示界面及上位机监控界面 。 四、主要参考文献： 1杨公源 .可编程控制器（ PLC ）原理与应用 M.北京：电子工
3、业出版社 .2004.38-44. 2张万忠 .可编程控制器入门与应用实例（西门子 S7-200 系列） M.北京：中国电力出版社 .2005. 8-10. 3秦曾煌 .电工学 第六版 上册 电工技术 M.北京：高等教育出版社 . 2004. P268-273. 4胡学林 .可编程控制器应用技术 M .高等教育出版社 .2003.10-13. 5华成英 .电子技术 M .中央广播电视大学出版社 .1996.26-28. 6艾辉基于组态软件的电梯监控系统的研究 J中国电梯 ,2005,(15). 学 生（签名） 年 月 日 指 导 教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日 系 主
4、 任（签名） 年 月 日 常州信 息职业技术学院 毕业设计报告 机电 082 班 杨昊 0704053234 号 基于 PLC/MCGS 电梯控制系统设计 3 毕业设计开题报告 设计题目 基于 PLC/MCGS 电梯控制系统设计 一、选题的背景和意义： 进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器 (PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被 PLC 控制代替。因此， PLC 控制技术已成为
5、现代电梯行业的一个热点。 电梯采用了 PLC 控制，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化 .另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 二、课题研究的主要内容： 1.确定输入 /输出设备，选择 PLC；分析确定系统方案，画出设计合理的 PLC 控制系统。 2.绘制 PLC 外部接线图（含主电路、外部控制电路、 I/O 接线图等）。 3.根据设备的控制要求，画出系统的功能图表。 4.编制 PLC 梯形图并调试。 5.正确计算选择电器元件，列 出电器元件一览表。 6.整理技术资料，完成设计任务。 三、主要研
6、究（设计）方法论述： 1.深入了解和详细分析被控制对象的工作原理及工艺流程，画出工作流程图。 2.了解该系统应该具备的全部功能和控制范围。 3.选择 PLC 的机型。 4.确定各种输入输出设备及被控制对象与 PLC 的连接方式，设计外围辅助电路及操作控制盘，画出输入输出端子接线图，并实现具体安装和联接。 5.根据输入输出变量的统计的结果对 PLC 的 I/O 端进行分配和定义。 6.根据 PLC 扫描工作方式的特点，按照被系统的控制流程及各步动作的逻辑关系，合理划分程序模块，画出梯形图。要充分利用 PLC 内部各种继电器的无限多触点给程序带来的方便。 7.编制完成后进行模拟调试，经不断修改达到
7、动作准确无误后，进行总装调试，完成设计的要求。 常州信 息职业技术学院 毕业设计报告 机电 082 班 杨昊 0704053234 号 基于 PLC/MCGS 电梯控制系统设计 4 四、设计（论文）进度安排： 时 间 工 作 内 容 2010.8.1 2010.8.3 通过查阅资料对继电器及 PLC 有初步了解 2010.8.4 2010.8.6 图书馆查资料， 了解以前及目前部分电梯的控制系统 2010.8.7 2010.8.9 初步定下设计方案 2010.8.10 2010.8.12 PLC 相关程序流程图设计 2010.8.13 2010.8.16 程序试运行，调试与完善 2010.8.
8、17 2010.8.20 MCGS 界面设计 2010.8.21 2010.8.24 MCGS 与 PLC 控制联机调试 2010.8.25 2010.8.27 再一次检查修改后的设计，进行完善。 2010.8.28 2010.8.30 翔实相关论点、论据， 积极准备毕业设计的答辩 。 五、指导教师意见： 指导教师签 名： 年 月 日 六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日 常州信 息职业技术学院 毕业设计报告 机电 082 班 杨昊 0704053234 号 基于 PLC/MCGS 电梯控制系统设计 5 基于 PLC/MCGS 电梯控制系统 设计 目 录 前言 . 1 1 电梯信号控制系统
9、发展的现状 . 1 1.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题 . 2 1.1.1 电梯继电器控制系统的优点 . 2 1.1.2 电梯继电器控制系统存在的问题 . 2 1.1.3 PLC 及在电梯控制中的应用特点 . 2 1.2 PLC 控制电梯的优点 . 3 1.2.1 什么是 PLC . 3 1.2.2 PLC 的发展过程 . 3 1.2.3 PLC 的应用领域 . 4 1.2.4 PLC 电 梯控制的优越性 . 4 1.3 本文的工作 . 4 2 电梯及其控制系统 . 5 2.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题 . 5 2.1.1 电梯继电器控制系统的优点 . 5 2.1.2 电梯继
10、电器控制系统存在的问题 . 5 2.2 PLC 在电梯控制中的应用特点 . 5 2.2.1 PLC 的特点 . 5 2.2.2 PLC 控制电梯的优点 . 6 2.3.1 电梯设备 . 7 2.3.2 电梯的发展动态 . 8 2.3.2 电梯发展展望 . 8 3 可编程序控制器 (PLC)的选择 . 9 3.1 轿厢楼层位置检测方法： . 9 3.2 PLC 的选型 . 9 4 PLC 控制系统设计 . 9 4.1 设计思想 . 10 4.1.1 信号控制系统 . 10 4.1.2 电梯控制系统实现的功能 . 11 4.1.3 电梯操作方式 . 12 4.1.4 减速及平层控制 . 12 4.
11、2 I/O 点数的分配及机型的选择 . 12 常州信 息职业技术学院 毕业设计报告 机电 082 班 杨昊 0704053234 号 基于 PLC/MCGS 电梯控制系统设计 6 4.3 系统结构框图 . 13 4.4 系统软件设计 . 13 4.4.1 电梯上行 . 14 4.4.2 电梯下行 . 14 4.4.3 楼层显示 . 14 第 5 章 基于 MCGS 的电梯运行监控系统设计 . 15 5.1 开发环境 MCGS . 15 5.2 系统监控流程及测控功能实现 . 16 5.2.1 MCGS 软件组成 . 16 5.2.2 系统监控流程 . 16 附录：梯形图 . 20 结束语 .
12、25 答 谢 辞 . 26 参考文献 . 26 常州信 息职业技术学院 毕业设计报告 机电 082 班 杨昊 0704053234 号 基于 PLC/MCGS 电梯控制系统设计 7 摘要 ： 本文 通过研究 四层电梯控制系统 的电气控制原理，使用现在工业控制比较流行的可编程序控制器（ PLC）对传统的电梯电气控制进行改造，通过编制 PLC 程序实现传统电梯电气系统的各项功能。具体设计步骤如下：首先， 通过系统的设计根据要求选择了恰当的可编程控制器（ PLC） ， 并对 PLC 控制系统进行了设计 ，设计了系统输入输出（ I/O）分配 。 然后在此 基础上设计了软件系统 ，编制了合理的控制程序
13、。 最后进行调试和仿真，验证了程序的合理性。 总之 ， 在已有的基础上，采用PLC 对电梯进行控 制，通过合理的选择和设计， 力求 提高电梯的控制水平， 改善 电梯运行的舒适感，使电梯达到较为理想的控制效果。 关键词 ： 继电接触器 ； PLC； 电梯 ； MCGS Application of PLC control system in 4-tiers elevator ABSTRACT： This article through studies four elevators control system the electrical control principle， the use n
14、ow the industry control quite popular programmable foreword controller (PLC) carries on the transformation to the traditional elevator electricity control， through establishes the PLC procedure realization tradition elevator electrical system each function. Concrete design procedure as follows: Firs
15、t， requested through the system design basis to choose the appropriate programmable controller (PLC)， and has carried on the design to the PLC control system， designed the system input output (I/O) to assign. Then I designed the software system in this foundation， established the reasonable control
16、procedure. Finally carries on the debugging and the simulation， has confirmed the procedure rationality. In brief， in already in the foundation which has， uses PLC to carry on the control to the elevator， through the reasonable choice and the design， makes every effort to enhance the elevator the co
17、ntrol level， improves the elevator movement the comfortable feeling， enables the elevator to achieve the more ideal control effect. Key word： Relay-Contactor ； PLC； Elevator； MCGS 机电 082 班 杨昊 0704053234 号 PLC 在 电梯控制系统中的应用 1 前言 电梯的起源与发展 随着社会的发展，高层建筑已成为现代 都市 的标志。电梯作为垂直运输工具，承担着大量的人流和物流的输送，其作用在建筑物中至关重要。
18、是现代城市生活中必不可少，且应用最广泛的垂直交通运输工具。 电梯 起源于我国古代农业和建筑的原始提升工具。公元前十一世纪，我国北方劳动人民发明了辘护。公元前 236 年，希腊人阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机，共造出三台，安装在妮罗宫殿里。在瓦特发明了蒸汽机之后，于 1850 年，在美 国纽约市出现了世界上第一台由亨利沃特曼制作的以蒸汽机为动力的卷扬机。 1852 年美国人伊莱沙格雷夫斯奥梯斯发明了世界上第一部以蒸汽机为动力、配有安全装置的载人升降机。这便是世界上第一部备有安全装置的客梯，在 1857 年被安装在纽约市豪华商厦里。 1900 年，交流感应电动机被使用到电梯驱动以后，进一
19、步简化了电梯的传动设备。以后由交流单速电动机发展到交流双速感应电动机。 1903 年，美国奥的斯在电梯传动机构中采用了曳引驱动代替卷筒方式，提高了电梯传动机械的通用性，同时也制造了有齿轮曳引高速电梯。这种电梯减少了传 动设备，增强了安全性能，成为目前电梯曳引传动的基本构造形式。 在电梯控制技术方面， 1949 年开始应用电子技术，以后出现了电子器件与信息处理的分区控制系统，以后发展到大规模集成电路。 由于电梯拖动技术从直流电动机驱动，到交流单速、交流双速电动机驱动，到交流调压调速 (ACVV)控制，交流调压调频调速 (VVVF)控制，使得电梯控制技术不断成熟，加上电子技术、电子计算机技术、自动
20、控制技术在电梯中的广泛应用，使电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、减少噪声等方面都有了极大改善。 70 年代，特 别是 1973 年以来，电梯控制柜的控制电路逐渐从模拟电路向数字化电路发展，数字技术显著提高了电梯的可靠性和运性精度。 70 年代末到 80 年代初，高速无齿轮和有齿轮快速电梯都应用微机作为控制的主要部件，而且每部电梯使用的微机不止一部。 80 年代，大功率晶体管模块的问世以及微机和数字调节技术的不断成熟，人们利用 PWM(脉宽调节 )技术来控制换流器，实现对电梯中交流电动机进行调压调频(VVVF)，达到线性调速的目的。自 80 年代中期， VVVF 控
21、制的电梯先后由美国奥的斯、日本三菱等电梯公司相继开发并逐步推向市场。 90 年代， VVVF 拖动系统得到较快发展，其许多技术、经济指标，明显优于其它电梯控制系统。 1 电梯信号控制系统发展的现状 近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展。一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是，进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。 可编程序控制器 (PLC)最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算
22、 操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式己逐渐被 PLC 控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此， PLC 控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。 常州信 息职业技术学院 毕业设计报告 机电 082 班 杨昊 0704053234 号 基于 PLC/MCGS 电梯控制系统设计 2 1.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题 1.1.1 电梯继电器控制系统的优点 （ l)所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。 (2)系统的保养、维修
23、及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。 (3)大部分电 器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。 (4)多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。 1.1.2 电梯继电器控制系统存在的问题 (l)系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。 (2)普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。 (3)电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。 (4)系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。 (5)由 于线路复杂，易出现故障
24、，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，费时费工。 电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。 1.1.3 PLC 及在电梯控制中的应用特点 PLC 控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强 ， 设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。 目前国内七八 十年代安装的许多电梯电气部分用继电器接触器控制系统，线路复杂，接线多，故障率高，维修保养难，许多已处
25、于闲置状态，其拽引系统多采用交流双速电机系统换速，效率低，调速性能指标较差，严重影响电梯运行质量。由于这些电梯交流调压调速系统，交流双速电机拖动系统性能及乘坐舒适感较差，交流调压调速系统属能耗型调速的机械部分无大问题，为节约资金，大部分老式电梯用户希望对电梯的电气控制系统进行改造，提高电梯的运行性能。因此对电梯控制技术进行研究，寻找适合我国老式电梯的改造方法具有十分重要的意义。 电梯作为高层建筑物的重要交通工 具与人们的工作和生活日益紧密联系。 PLC 作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为
26、当前电梯控制和技术改造的热点之一。 PLC 是一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统。由于 PLC 具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点。因此在工业控制方面得到了广泛应用。自 80 年代后期 PLC 引入我国电梯行业以来，由 PLC 组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用。并形成了一系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中， PLC系统一直是主流控制系统。 电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行是乘常州信 息职业技术学院 毕业设计报告 机电 082 班 杨昊 0704053234 号 基于 PLC/MCGS 电梯控制系统设计 3 客的舒适感有着重要影
27、响，而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。为了改善电梯的舒适感和运行的可靠性，现在都改为用 PLC 来控制电梯的运行，这样大大提高了电梯的性能。 1.2 PLC 控制电梯的优点 而在二十世纪 6070 年代，社会的进步要 求制造业生产出小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品以满足市场的需要，这就需要经常的改变生产机械的功能。加上 电子技术已经有了一定的发展，计算机技术已初露端倪，人们受到计算机的存储器可以反复改写的启发，开始寻求一种以存储逻辑代替接线逻辑的新型工业控制设备。这就是后来的可编程控制器。 1.2.1 什么是 PLC PLC，是英文“ Programmable Logic
28、Controller”的缩写词，中文译为“可编程序 控制器”。 PLC 是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种新型工业控制器。 PLC 具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单以及功耗低等许多独特优点，已被广泛地应用于国民经济的各个控制领域。它的应用深度和广度已成为一个国家工业先进水平的重要标志。 1.2.2 PLC 的发展过程 回顾 PLC 的发展过程，大约可以将其分为以下几个阶段： 1） 数字电路构成的雏形 PLC 阶段。 1969 年美国数字设备公司（ DEC）研制世界上第一台 PLC 时，限于当时的元器件条件及计算机发展水平，作为前期 PLC 代表的这台
29、装置主要由分立元件和中小规模集成电路组成，仅可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。 2） 微处理器构成的实用产品阶段。 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，成为真正具有计算机特征的工业控制装置。 20 世 纪 70 年代中末期，可编程控制器进入了实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型的体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、 PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 3） 大规模应用的成熟产品阶段。 20 世纪 80 年代初，可编程控制器在先
30、进工业国家中已获得了广泛的应用。美国权威情报机构 1982 年的统计数字显示，大量应用可编程控制器的厂家占美国重点工业行业厂家总数的 82%，可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这标志着可编程控制器已 步入成熟阶段。 4） 20 世纪末期，可编程控制器发展的更加适应现代工业控制的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机及超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产出了各种人机界面单元、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。 5） 通用的网络产品阶段。随着网络通信技术的飞速发展，近年来可编程控制器发展的一个重点是网络功能。通用的网络接口，卓越的通信能力使可编程控制器在工业以太网及各种工业总线系统中获得了 广泛的应用。 目前世界上生产可编程控制器的厂家已有 200 多个。比较著名的有美国的 AB、通用（ GE）、莫迪康（ MODICON）、日本的三菱（ MITSUBISHI）、欧姆龙（ OMRON）、富
