基于西门子plc的毕业设计

邢台职业技术学院毕业论文

前 言

电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要有货梯;高层住宅需要有住宅梯;百货大楼和宾馆需要有客梯,自动扶梯??在现代社会,电梯已像汽车、轮船一样,成为人类不可缺少的交通运输工具。据统计,美国每天乘电梯的人次多于乘载其它交通工具的人数。当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。

追溯电梯这种升降设备的历史,据说它起源于公元前236年的古希腊。当时有个叫阿基米德的人设计出-----人力驱动的卷筒式卷扬机。1858年以蒸汽机为动力的客梯，在美国出现,继而又在英国出现水压梯。1889年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力,这才出现名副其实的电梯,并使电梯趋于实用化。1900年还出现了第一台自动扶梯。1949年出现了群控电梯,首批4—6台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。1955年出现了小型计算机(真空管)控制电梯。1962年美国出现了速度达8米/秒的超高速电梯。1963年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。1967年可控硅应用于电梯，使电梯的拖动系统筒化，性能提高。1971年集成电路被应用于电梯。第二年又出现了数控电梯。1976年微处理机开始用于电梯

学 号__0709111068__

毕 业 设 计

课 题 基于西门子学生姓名 系 别 专业班级 指导教师

PLC电梯控制系统设计

电 气 系 2007 级自动化本科

二O一一年 六 月

基于PLC电梯控制系统设计

目 录

第一章 绪论 ...................................................................................................................................................... 1

1.1课题研究背景和意义 .............................................

本科毕业设计说明书（论文）第 1 页 共 38 页

1 绪论

在基础设施建设中，砖起着举足轻重的作用。城镇化发展迅速，对砖的需求量越来越大。品质好的砖不但坚硬不易碎，而且生产过程不会污染环境。基于PLC控制的制砖机不仅能生产出高品质的砖，而且具有产量大，工作稳定，效率高等优点。制砖机通过PLC控制[1]，抗干扰能力强，工作稳定。制砖机通过变频器控制振动频率，生产不同规格密度的砖。本设计是使用西门子S7-200系列PLC，利用西门子MM440变频器为基础而设计的自动控制的制砖机，PLC具有良好的操控性和稳定性，利用变频器的高效转速调节生产不同规格的砖，利用组态软件实现现场监控和油泵压力数据监视。

1.1 选题的目的和意义

随着人民生活水平的提高，住房条件得到显著改善，近年来城镇化步伐的加快,住宅建筑量日益增大，据统计我国每年基础建设建筑量庞大，近年来增长迅速。过去技术落后，使用柴火烧制粘土砖。砖窑烧砖时大量使用木炭和煤炭，高耸的烟囱排出滚滚浓烟，不仅会污染大气破坏环境，而且还破坏了大量农田。烧结粘土砖会排放大量的二氧化碳，据统计每年排放到大气中的二氧化碳超过1.7亿吨，造成了城市的酸雨和全球的温室效应。为了减少人类对环境的破坏， 2011年

本科毕业设计说明书（论文）第 1 页 共 38 页

1 绪论

在基础设施建设中，砖起着举足轻重的作用。城镇化发展迅速，对砖的需求量越来越大。品质好的砖不但坚硬不易碎，而且生产过程不会污染环境。基于PLC控制的制砖机不仅能生产出高品质的砖，而且具有产量大，工作稳定，效率高等优点。制砖机通过PLC控制[1]，抗干扰能力强，工作稳定。制砖机通过变频器控制振动频率，生产不同规格密度的砖。本设计是使用西门子S7-200系列PLC，利用西门子MM440变频器为基础而设计的自动控制的制砖机，PLC具有良好的操控性和稳定性，利用变频器的高效转速调节生产不同规格的砖，利用组态软件实现现场监控和油泵压力数据监视。

1.1 选题的目的和意义

随着人民生活水平的提高，住房条件得到显著改善，近年来城镇化步伐的加快,住宅建筑量日益增大，据统计我国每年基础建设建筑量庞大，近年来增长迅速。过去技术落后，使用柴火烧制粘土砖。砖窑烧砖时大量使用木炭和煤炭，高耸的烟囱排出滚滚浓烟，不仅会污染大气破坏环境，而且还破坏了大量农田。烧结粘土砖会排放大量的二氧化碳，据统计每年排放到大气中的二氧化碳超过1.7亿吨，造成了城市的酸雨和全球的温室效应。为了减少人类对环境的破坏， 2011年

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2003

西门子STEP5教程

可编控制器是一种数字操作的电子系统

专为工业环境下应用而设计

定

时

它采用可

编程的存贮

器并通过数字

式

存贮执行逻辑运

算顺序控

制计数和算术运算等操作指

令

可编程控制器和

模拟式的输入和输出来控制各类机械和生产过

程

它的有关设备应易于和工业控制系统联成一个整

体 以下对西门子的PLC产品升级情况做一下介

绍123456

并易于扩充其功

能

S1 基本逻辑控制

S2 步进和顺序控制

S3 用存贮方式实现控

制S4 大型存贮方

式

并始使用STEP3语言

采用了320计算机

S5 采用微处理器实现的控制

S7 西门子新一代

PLC

100US5

115US5

101RS5

110AS5

130AS5

135W

速度更

快

功能更强

S5系列产品包

括S5

90US5

95US5

等等

其中后缀的含义如

下

AKSWRU

无通风的牢固型结构 带通风的紧凑型结构 快速处理 字处理 开关语言 通用型

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西门子PLC控制步进电机的设计

步进电机发展

步进电机现状

自问世以来，步进电机很快确定了在开环高分辨率的定位系统中的主导地位。在工业技术高速发展的今天，还未有适合的取代产品出现。虽然步进电机已被广泛应用，但并不能像普通的直流电动机、交流电动机那样在常规电气控制中使用。它须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统，涉及很多机械与电气控制方面知识。

我国生产步进电机的厂家不少，但能自行开发研究的厂家却较少，大部分厂家规模比较小。我国步进电机产品发展有自己的特点：20世纪80年代以前是以磁阻式步进电机为主，20世纪80年代后期开始发展混合式步进电机。产品从相数上分有二相、三相、四相、五相，从步距上分有格上分有

，从静力矩上分有0.140N.m。

/

、

/

，从规

从大功率驱动设备市场上，大扭矩步进电机没有市场，无论是在经济上、噪声、加速度、系统惯量、最大扭矩等方面，都不如采用伺服电动机或是直流电动机加编码器好。步进电机主要是应用在小功率场合。总的来说，步进电机是一种简单的开环控制，不适合在大功率场合使用。具体的应用场合如下：

(1) 经济型数控机床，如数控雕刻机、数控磨床，数控铣镋床等。 (2) 工业生产装备，如连续式、间歇式包装机，机械手等。 (3

模块三 PLC的编程基础

学习目标1、掌握PLC编程中最基本的位逻辑、定时器、计数

器等指令的格式与功能；2、掌握PLC编程设计方法中较常用的经验设计法； 3、能够为解决中等难度的问题打下良好的基础。

单元一 PLC基本指令及其在电动机 自锁运行中的应用教学课题 教学目标 教学重点 教学难点 教学方法 教学手段 PLC的基本指令及应用 1、掌握PLC的基本指令 2、熟悉PLC指令在实际项目中的应用 PLC指令在实际项目中的应用 PLC的基本指令 板书和多媒体结合 板书和多媒体结合

任务一

电动机的自锁运行

1.任务提出工作原理：当按下启动按钮SB1后，继 电器线圈KM通电，主电路中KM 主触点闭合，电机开始运行， 同时控制电路中的KM辅助触点 闭合形成自锁，当按下停止按 钮SB2时，继电器线圈KM断电， 电机停止运行。图3-1 三相异步电动机的自锁运行

2. 相关新知识类型

梯形图

语句表 LD A O bit bit bit

功能 LD:装载常开触点 A:串联常开触点 O:并联常开触点 LDN:装载常闭触点 AN:串联常闭触点 ON:并联常闭触点

常开触点

常闭触点

LDN bit AN bit ON bit

线圈

=

bit

=:输出指令

常开触点

LDI AI OI

bit

模块三 PLC的编程基础

学习目标1、掌握PLC编程中最基本的位逻辑、定时器、计数

器等指令的格式与功能；2、掌握PLC编程设计方法中较常用的经验设计法； 3、能够为解决中等难度的问题打下良好的基础。

单元一 PLC基本指令及其在电动机 自锁运行中的应用教学课题 教学目标 教学重点 教学难点 教学方法 教学手段 PLC的基本指令及应用 1、掌握PLC的基本指令 2、熟悉PLC指令在实际项目中的应用 PLC指令在实际项目中的应用 PLC的基本指令 板书和多媒体结合 板书和多媒体结合

任务一

电动机的自锁运行

1.任务提出工作原理：当按下启动按钮SB1后，继 电器线圈KM通电，主电路中KM 主触点闭合，电机开始运行， 同时控制电路中的KM辅助触点 闭合形成自锁，当按下停止按 钮SB2时，继电器线圈KM断电， 电机停止运行。图3-1 三相异步电动机的自锁运行

2. 相关新知识类型

梯形图

语句表 LD A O bit bit bit

功能 LD:装载常开触点 A:串联常开触点 O:并联常开触点 LDN:装载常闭触点 AN:串联常闭触点 ON:并联常闭触点

常开触点

常闭触点

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线圈

=

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=:输出指令

常开触点

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本科毕业设计说明书（论文）

第 1 页 共 28 页

摘 要

自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控

制系统中最为常见的控制类型之一。随着PLC技术的飞速发展，通过PLC对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统。而温度控制在许多领域中也有广泛的应用。这方面的应用大多是基于单片机进行PID 控制, 然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, 然而PLC 在这方面却是公认的最佳选择。根据大滞后、大惯性、时变性的特点，一般采用PID调节进行控制。随着PLC功能的扩充，在许多PLC 控制器中都扩充了PID 控制功能, 因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。 本设计是利用西门子S7-200PLC来控制温度系统。首先研究了温度的PID调节控制，提出了PID的模糊自整定的设计方案，结合MCGS监控软件控制得以实现控制温度目的。

关键词：PLC；PID；温度控制。

本科毕业设计说明书（论文）

目 次

第7章 PLC应用系统设计及实例

本章要点

? PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法 ?应用举例

? PLC的装配、检测和维护

7.1 应用系统设计概述

在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后，可以结合实际进行PLC的设计，PLC的设计包括硬件设计和软件设计两部分，PLC设计的基本原则是：

1. 充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控制的生产机械或生产过程的控制要求。

2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单，维修方便。 3. 保证控制系统安全可靠。

4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。

5. 软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。

7.2 PLC应用系统的设计

7.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤

1. PLC控制系统的设计内容

（1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。

（2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。

（3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。 （4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬