第一篇：機械開題報告,設計題目：電梯控制系統(tǒng)PLC原理圖及梯形圖設計

機械開題報告 設計題目：電梯控制系統(tǒng)的PLC原理圖及梯形圖設計 電梯的國內外研究動向及意義 從1887年美國奧的斯公司制造出世界上第一臺電梯，到中國最早的一部電梯在上海出現(xiàn)，電梯行業(yè)在中國迅速發(fā)展，由此電梯變成了高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多，對電梯也提出了更高的要求。

隨著科技的進步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進行研究改進。21世紀開始國際開始強調“綠色”，綠色和平，綠色天然，綠色和諧。電梯是載人的機電設備，要實現(xiàn)綠色，也就是強調電梯更舒適、更安全地為人類的生產和生活服務，強調電梯與環(huán)境的協(xié)調與和諧。

目前意義上的“綠色”，一般是強調“天然”的一面，強調與環(huán)境的協(xié)調與和諧。電梯屬于純粹的工業(yè)產品，其天然性應表現(xiàn)為對環(huán)境影響的盡可能小，與環(huán)境的協(xié)調與平衡，以及電梯本身的人性化。這也應是綠色電梯的發(fā)展方向。

(1)智能化。我們這所說的智能化電梯是傳統(tǒng)的人工智能是無法勝任的。傳統(tǒng)的智能控制是一種技術的事先安排，說到底是一種程序控制，是一種周期性的系統(tǒng)自動控制，實際上還算不上智能。而真正的智能電梯應更具人性化特點，不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無法比擬的東西，具有動念和隨機處理各種問題的能力，諸如能根據(jù)轎廂內的情況和各層的候梯信息，自動地制定每次最優(yōu)的運動速度和停車政策;自動選擇運動方面;雙向語音交流;到達目的層的語音提示等，讓乘客有更多的主動性，使大樓交通運輸實現(xiàn)真正的人機對話。智能化要求電梯有自動安全檢測功能，讓電梯自己能夠檢測到電梯的故障所在，并及時報警予以排除。

(2)安全。運行安全是電梯的根本和關鍵。可以說，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開的，使電梯安全運行更有保障。運行安全不僅要消除電梯啟動時較強的電磁輻射，使用安全材料和運行穩(wěn)定，而且要有一種良好的視覺效果，讓每一位乘客在寬敞、明亮轎廂內有安全、舒適的好心情。同時，電梯運行安全也要求電梯在運行中發(fā)生故障時，不但要使乘客容易與外界溝通聯(lián)系，而且電梯本身應當能自動播放讓乘客感到放松的音樂，徹底消除產生緊張不安的情緒。當小孩和老人乘坐時，電梯對他們應給予一種如同家人般的照顧，不但讓老人和孩子感到方便和舒適，而且更讓其家人感到放心。電梯運行安全還要求電梯有自動休眠功能，使電梯在保證運行效率最高的同時，使電梯能最大限度地得到休眠。

(3)與環(huán)境的協(xié)調和平衡，包括以下幾個方面：

①視覺協(xié)調。有人曾經(jīng)做過環(huán)境色彩是否對人有影響的研究。該研究發(fā)展：視覺不協(xié)調的環(huán)境色彩對人的情緒、精神影響非常大。色彩宜人，格調高雅，制作精良的電梯，乘客自然會有一種安全的感覺，有一種視覺上的舒適。用料低廉，款式陳舊，色彩沉悶，甚至破破爛爛的電梯，乘客視覺協(xié)調無從談起，乘坐電梯的第一感覺就是不安全。國內的許多電梯公司對此的重視是遠遠不夠的，甚至不少通過引進國外技術國產化的電梯也顯露出一副土生土長的容貌。

②消除電磁輻射。如前所述，由于電梯是大樓里頻繁起制動的大容量電器是電磁干擾的元兇，所以綠色電梯必須是一個達到自身對大樓電磁干擾最小，而又不被其他電磁干擾影響的建筑機電設備。這樣不僅可以保證乘客的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動化、樓宇自動化、通訊自動化的正常運轉。

③舒適感。通過采用高載頻波矢量靜音變頻器，可降低噪聲變換頻率及電壓。以CPU控制電壓及頻率的連續(xù)變換方式，按人體生理適應要求，利用計算機優(yōu)化設計而成的理想運行曲線，實現(xiàn)更穩(wěn)定、更舒適的運行。

對現(xiàn)代化電梯性能的衡量，主要著重于可靠性、安全性和乘坐的舒適性。此外，對經(jīng)濟性、能耗、噪聲等級和電磁干擾程度等方面也有相應要求。隨著時代的發(fā)展，相信電梯行業(yè)會越來越貼近生活。

研究的主要內容及所解決的問題 目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、PLC控制和微型計算機控制三種。而PlC實際上是一種專用計算機，它采用巡回掃描的方式分時處理各項任務，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運行，否則電梯不會工作;又由于PLC中的內部輔助繼電器及保持繼電器等實際上是PLC系統(tǒng)內存工作單元，即無線圈又無觸點，使用次數(shù)不受限制，屬無觸點運行，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運行壽命更長，工作更加可靠安全，自動化水平更高。PLC控制是三種控制方式中最具有可靠性、實用性和靈活性的控制方式，它更適合于用在電梯的技術改造和控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術。

電梯的控制是比較復雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間，隨著PLC應用技術的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強、機械與電氣部件有機地結合在一個設備內，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起。它已經(jīng)成為電梯運行中的關鍵技術。因此，研究plc技術更具有了戰(zhàn)略性的意義。

Plc的研究內容及措施 對于電梯的控制，可選用繼電-接觸系統(tǒng)或可編程控制器來完成，但是二者有各自的特點：

a:繼電-接觸系統(tǒng)：它的優(yōu)點是線路直觀，大部分電器均為常用電器，更換方便，價格較便宜。但是他觸點繁多，線路復雜，電器的電磁機構及觸點動作較慢，能耗高，機械動作噪音大，而且可靠性差。

b:PLC在設計和制造上采取了許多抗干擾措施，使用方便，擴展容易。它使用了梯形圖和可編程指令，易于掌握。總之，PLC取代繼電-接觸系統(tǒng)已經(jīng)成為大的趨勢。

基于上述原因，我選擇用可編程控制器來完成對電梯的控制。

設計的內容與要求：

概述：

隨著時代的發(fā)展，工業(yè)自動化程度的不斷提高，PLC行業(yè)已經(jīng)在工業(yè)市場上占有一大片領地。在此次設計中，我將利用PLC來實現(xiàn)對電梯的控制。其中包括對PLC硬件的設計，軟件設計，駐點路的設計，控制柜的設計，以及電梯惦記和其他設備的選擇，還有原理分析等。相信此次設計后，我對電梯的實際運行能有初步的了解。

控制要求：

1.電梯轎箱的控制要求：

a：選向：根據(jù)電梯各層內選外呼信號的先后和停止時轎箱所在的樓曾位置決定電梯的運行方向。

b：選層換速：指電梯能夠根據(jù)轎內所選層而決定運行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原則。并且在每次平層的時候都能夠換速。

c：樓層位置的指示：選用了數(shù)碼管顯示的方法。由于FX2N系列已有內部計數(shù)-譯碼驅動模塊，所以只要外部加上LED七段顯示管和電源就可以顯示樓層了。

2.電梯門的控制要求：

要求當電梯平層的時候，電梯門自動打開，經(jīng)過10秒鐘后電梯門自動關上。如果遇到有人在門中間的情況，電梯會因為光電開關的作用而自動開門。

3.補充要求：

除了上述兩個要求以外，還要注意的一點就是備用電梯電機的使用，一但曳引電機出現(xiàn)故障，備用電機將手動控制轉入運行狀態(tài)，避免因曳引電機出故障而引發(fā)的不必要的麻煩。

第二篇：開題報告-基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設計

開題報告

電氣工程及自動化

基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設計

一、綜述本課題國內外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義

1.本課題的研究背景及意義

（1）題目背景：隨著城市建設的不斷發(fā)展，樓群建筑不斷增多，電梯在當今社會的生活中有著廣泛的應用。電梯作為樓群建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，大部分電梯控制系統(tǒng)都采用隨機邏輯方式控制。傳統(tǒng)的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制線路。這種控制線路，存在易出故障、維護不便、運行壽命較短、占用空間大等缺點。從技術上發(fā)展來看，這種系統(tǒng)將逐漸被淘汰。如何解決電梯的可靠性、維護方便等問題已成為全社會關注的焦點和大眾的迫切心聲。

（2）題目研究的意義：目前，由可編程序控制器和微機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護方便、開發(fā)周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復雜的控制任務，已成為電梯控制的發(fā)展方向，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)。

可編程控制系統(tǒng)是專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出控制各種類型的機械設備或生產過程。通過可編程控制器可以實現(xiàn)由繼電器實現(xiàn)的邏輯控制功能，而且最主要的是可編程控制器的“可編程”功能，使得當改變電梯的控制功能時，只要更改程序即可，而不需要像繼電器控制系統(tǒng)那樣改變硬件和接線。

2．國內外電梯的情況

當今世界，電梯的生產情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標志之一。在一些發(fā)達的工業(yè)國家，電梯的使用相當普遍。

世界上有名的幾家電梯公司，諸如:美國奧梯斯公司、瑞士訊達公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產量已占世界市場的51%。其中，奧梯斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產企業(yè)。

目前，國外除了以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成為電梯家族中新的組成部分。

電梯是集機電一體的復雜系統(tǒng)，不僅涉及機械傳動、電氣控制和土建等工程領域，還要考慮可靠性、舒適感和美學等問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應具有高度的安全性。事實上，在電梯上己經(jīng)采用了多項安全保護措施。在設計電梯的時候，對機械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調試、售后服務和維修保養(yǎng)都達到高質量，才能全面保證電梯的最終高質量、在國外，己“法規(guī)”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由各制造企業(yè)認可的、法規(guī)認證的專業(yè)安裝隊和維修單位，承擔安裝調試、定期維修和檢查試驗，從而為電梯運行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家保險公司對電梯的安全性做過認真地調查和科學計算，其結論是:乘電梯比走樓梯安全5倍。據(jù)資料統(tǒng)計，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為80億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有540億人次之多。

解放前，我國只有2000臺電梯，幾乎沒有電梯生產企業(yè)。解放后，隨著我國經(jīng)濟建設的發(fā)展，電梯企業(yè)應運而生。我國的電梯企業(yè)由60年代開始起步，到了70年代己初具規(guī)模。

改革開放以來，我國電梯的需求量急劇上升。在我國通過引進國際電梯標準以及發(fā)達國家的先進產品和技術，產生了一支以中外合資企業(yè)為主體的外向型企業(yè)隊伍。如中國迅達公司、天津奧梯斯公司、上海三菱公司、蘇州迅達公司和廣州電梯工業(yè)公司等企業(yè)，就是通過合資和補償貿易方式，引進發(fā)達國家的先進管理和技術，不斷改善現(xiàn)有產品結構和管理體制，使企業(yè)素質和產品質量都提高到了一個新水平，推出一代電梯新產品。

目前，交流調壓調速電梯技術已趨成熟，一些企業(yè)都有成功的產品。微機控制電梯是電梯技術的方向，一些生產企業(yè)與科研單位相結合，相繼推出了微機控制的電梯新機型，使控制功能得到增強，電梯的性能得到改善，明顯提高了可靠性。除了合資企業(yè)外，也有其他廠家開發(fā)出了變頻調速電梯新產品。另外，用可編程序控制器取代繼電器控制系統(tǒng)的機型對單梯進行控制還是有前途的。有些生產企業(yè)開發(fā)了緊急供電裝置、放火廳們、地震控制、自檢測以及語言合成等電梯新功能;對機械系統(tǒng)采用了新結構、新材料、新技術和新工藝。總之，與國外先進技術水平相比，雖然還存在一定差距，但國內電梯技術正以迅猛的發(fā)展速度趕超世界先進水平。

近年來，為保證電梯最終質量，在建立全國性完整的電梯管理法規(guī)、落實檢查機構、壯大安裝調試隊伍、組建維修保養(yǎng)網(wǎng)絡和提高相關人員技術素質等方面，正在進行著一系列實質性的工作。我國電梯行業(yè)，正在走向法規(guī)化，加速步入世界先進行列。

二、研究的基本內容，擬解決的主要問題：

(1)查找相關資料，了解國內外電梯控制系統(tǒng)的發(fā)展狀況，熟悉現(xiàn)有電梯控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。

(2)

闡述電梯的結構和可編程控制器的結構，了解PLC在電梯領域應用的優(yōu)勢及其硬件組成。

(3)對電梯的硬件設計。

(4)對電梯PLC控制原理進行分析。

(5)對電梯的軟件設計。

這里我主要應用PLC原理對電梯的指層控制模塊、轎內指令和廳外召喚登記與消號模塊、電梯的選層和定向模塊、電梯運行控制模塊等進行設計。

三、研究步驟、方法及措施：

步驟及方法：

(1)了解現(xiàn)行電梯的結構和可編程控制器的結構。

(2)分析相關的PLC改造。

(3)基于PLC的電梯控制系統(tǒng)的設計。

(4)分析效果。

(5)得出結論。

措施：圖書館查找相關的書籍、期刊、雜志等，通過上網(wǎng)尋找相關的一些資料，查看當代對該技術的研究成果和最新的動態(tài)。然后通過對這些資料的學習和研究進一步的熟悉和理解設計所需的相關知識。在設計過程中及時與指導老師探討，對不了解的問題及時向老師請教。

四、參考文獻：

[1]

臺方.可編程控制器應用教程[M].北京：中國水利水電出版社，2001，9

[2]

武鋒.可編程控制器PLC的基本原理及應用[J].電子世界，2002，（11）

[3]

張鳳池.現(xiàn)代工廠電氣控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000

[4]

李世基.微機與可編程控制器[M].北京機械工業(yè)出版社，1994

[5]

西門子（中國）有限公司.SIMATIC

S-200可編程序控制器系統(tǒng)西門子手冊.[6]

王永華.現(xiàn)代電氣控制及可編程控制技術[M].北京航空航天出版社，2002

[7]

章麗芙.基于PLC的電梯控制系統(tǒng)

.電氣開關!

（2006.No.2)文章編號:

1004

289X（2006)

02-

0021-

03

[8]

朱昌明,洪治育,張惠僑.電梯與自動扶梯--原理、設計、安裝、測試[M].上海:

上海交通大學出版社,1995.[9]

周萬珍.高鴻彬.PLC分析與設計應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.[10]

李杰.PLC技術在電梯控制系統(tǒng)中的應用.科技創(chuàng)新導報,2008年第19期

[11]

張漢杰.現(xiàn)代電梯控制技術[M]

.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,1996.

第三篇：ups逆變器控制系統(tǒng)設計開題報告

青島大學

畢業(yè)論文(設計)開題報告

題目：UPS逆變器控制系統(tǒng)設計 學院:自動化工程學院 專業(yè): 電氣工程及其自動化 姓名:張隆 指導教師: 王忻

2014年

月13日 課題研究意義

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,供電網(wǎng)絡的負載越來越復雜,特別是大型用電負載的啟動和停止,大型可控電力電子設備的應用以及網(wǎng)絡內部噪聲會使交流正弦波發(fā)生畸變。另外,自然界的雷電,電網(wǎng)的接地不良等因素均影響到電網(wǎng)的供電質量。由于以上因素的影響,可能會導致接在電網(wǎng)上的計算機設備,包括通信、醫(yī)療等精密的工業(yè)儀器設備發(fā)生失控、丟失數(shù)據(jù)、停機、損壞等嚴重后果,直接影響到用戶的正常工作,造成經(jīng)濟損失或其他嚴重事故。如何解決這些市電問題,正是UPS(Uninterruptible Power System)不間斷電源的責任。所以以單片機為控制核心的UPS電源可以為各種設備機器提供高質量的電源。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)的各個領域對電源的可靠性，質量等有著越來越高的要求，一套好的UPS系統(tǒng)可以提高運行的穩(wěn)定性，隨著單片機的應用，UPS已經(jīng)可以實現(xiàn)全數(shù)字化和智能化。同時，電力電子器件的飛速發(fā)展也為主功率部分的簡化以及先進控制策略的應用提供了必要條件。IGBT作為MOSFET和GTR的復合器件已廣泛地應用到逆變器中。它有MOSFET的工作速度快、輸入阻抗高、驅動電路簡單、熱溫度性好的優(yōu)點，又有GTR的載流量大、阻斷電壓高等優(yōu)點。

因此，以IGBT為代表組成的逆變器，以單片機為控制核心的UPS電源已普遍應用于我國的各行各業(yè)，本課題就是以此展開研究和設計的。

2發(fā)展前景

隨著電子器件的發(fā)展，使UPS向小型化、高效率、高可靠性發(fā)展。而網(wǎng)絡智能化UPS技術和全數(shù)字化UPS技術的出現(xiàn)，不僅提供完全可靠的網(wǎng)絡電源管理，也為節(jié)能、環(huán)保提供了一種最佳的解決方案。所以UPS電源技術總的發(fā)展趨勢是逐步向小型網(wǎng)絡智能化和全數(shù)字方向發(fā)展。隨著科學的進步，UPS電源技術在不久的將來會開辟一個更新的領域。

高頻化：雖然傳統(tǒng)在線式UPS的技術已經(jīng)非常成熟，由于它本身帶有許多無法突破的問題，使其發(fā)展前途受限。高頻化概念的引入，給UPS的發(fā)展帶來了許多新的思路和空間。隨著高頻技術和器件的發(fā)展，3KV及以下的高頻在線式UPS的技術和產品已經(jīng)成熟，其功能和可靠性均應高于傳統(tǒng)UPS。高頻化對于減小體積、降低成本以及對非線性負載有更好的響應上起著重要的作用。

智能化：微處理器在UPS上的應用，過去只在大、中型UPS上采用，但近年來已逐漸向小型、微型UPS方面發(fā)展，其帶來的結果是UPS的智能化發(fā)展，包括控制、檢測和通信。UPS逐漸由計算機來進行管理，并且計算機及外設能“自主”應付一些可能預見到的問題，能進行自動管理和調整，如自動關閉宿主計算機的操作系統(tǒng)并關閉其電源，定時 開關UPS本身等，并能將有關信息通過網(wǎng)絡傳遞給操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡管理員，便于進行遠程管理。

網(wǎng)絡化：把UPS做為網(wǎng)絡家庭一個成員的要求越來越迫切，因為它是網(wǎng)絡能正常運行的基礎。要求UPS擁有更大的蓄電量、可以同時為多臺計算機或其它外設服務，并能夠通過某種機制達成負載之間的動態(tài)配置。

大容量單機冗余化：由于網(wǎng)絡對UPS可靠性的要求越來越高，而解決可靠性的途徑除要求元器件本身高可靠外，就是用冗余的方法。小容量UPS的單機內冗余已出現(xiàn)。而大容量的UPS目前還必須通過并機的方法實現(xiàn)，但這樣作又使用戶投資太大。毫無疑問，使用Internet技術監(jiān)控UPS系統(tǒng)將成為未來UPS技術的主流之一。

3各種方案的比較和課題所選用的方案

（1）預測控制：預測控制從七十年代中期提出至今，一直是控制界的一個研究熱點，不斷發(fā)展，先后出現(xiàn)了模型算法控制(MAC)、動態(tài)矩陣控制(DMC)和廣義預測控制(GPC)等幾十種，且在實際復雜工業(yè)過程控制中得到了成功應用。對于大滯后的被控過程，預測控制是一種非常有效的控制方法，因為預測控制不是根據(jù)被調量的當時值進行控制的，而是根據(jù)被調量在未來一段時間內的預測值進行控制的，因此，控制作用可以提前一段時間動作，這對大滯后被控過程的控制是至關重要的。

由于各類預測控制方法在預測模型假定或設計思想上存在某些差異，從而使相應的控制律各有不同的特點，但其主要思想仍是相似的，對于一個SISO系統(tǒng)可用圖1來簡單說明，其控制決策描述如下:

?(t),y?(t?1),?,y?(t?Np?1)}1)在“當前”t時刻對過程的未來輸出進行預測，預測值{y取決于過程t時刻的已知信息、動態(tài)預測模型以及所假定的未來控制序列{v(t), v(t+1), ?, v(t+Nu-1)}；

2)在所假設的不同的未來控制作用中，選擇“最優(yōu)”控制序列{v*(t),v*(t?1),?,v*(t?Nu?1)}，?以“最好”的方式逼近參考軌跡yr。最優(yōu)逼近可定義為使某一特定使過程的輸出預測值y的目標函數(shù)最小。對輸出誤差和控制增量加權的二次型性能指標(1)是目前采用最多的目標函數(shù)。

Np?(t?k)?yr(t?k))???k(?u(t?k?1))2(1.1)minJ??(y2k?1k?1Nu3)將“最優(yōu)”控制序列中t時刻的控制信號u(t)?v*(t)作用于實際過程。在下一個采樣時刻重復進行上面的計算步驟。

可以實現(xiàn)很小的電流畸變，抗噪音能力強。但是這種算法要求知道精確的附在模型和電流參數(shù)，而且有數(shù)值計算造成的延時在實際應用中也是一個問題。（2）滯環(huán)控制：也叫做bang-bang控制或紋波調節(jié)器控制，即將輸出電壓維持在內部參考電壓為中心的滯環(huán)寬度內。具有快速的響應速度，較高的穩(wěn)定性。但是，滯環(huán)控制的開關頻率不穩(wěn)定，使電路工作可靠性下降，輸出電壓的頻譜變差，對系統(tǒng)性能不利。

（3）數(shù)字PID控制：就是把現(xiàn)場的控制變量的模擬信號和對現(xiàn)場受控變量的輸出信號均轉換成了數(shù)字信號，PID的實現(xiàn)也是通過數(shù)字信號的設定來完成的。現(xiàn)在大多在DCS、PLC系統(tǒng)內完成的。隨著處理器芯片的運算速度不斷提升，更多的PID采用數(shù)字控制。

可以方便的調整PID參數(shù)，具有很大的靈活性和很強的適應性。PID算法簡單明了，控制過程快速，準確，平穩(wěn)。

本課題設計方案為：基于單片機控制的全數(shù)字UPS逆變器。它大大改善了產品的一致性，增加了控制的柔性，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

4課題擬采用的方案和技術路線

本課題設計方案為：基于單片機的在線式UPS逆變器控制系統(tǒng)設計 擬采用的技術路線：

（1）使用IGBT作為功率器件，設計三相逆變電路；

（2）以AT89C51單片機為控制核心，設計控制電路來控制三相PWM波產生控制信號；（3）用AT89C51單片機來實現(xiàn)UPS電源的過電壓、過電流等監(jiān)測；（4）設計的UPS電源能提供較好的交流電源，其輸出電源電壓：

220V/AC，頻率：50Hz 5 各階段時間安排

第1至2周 搜集資料,撰寫開題報告 第3至4周 主電路設計 第5至6周 控制電路設計 第7至8周 軟件設計 第9至10周 仿真調試 第11至12周 撰寫論文

第13至14周 修改論文，準備答辯

參考文獻：

[1] 王兆安，黃俊.電力電子技術[M].北京:機械工業(yè)出版社，2000 [2] 李成章.中小型UPS不間斷電源及直流穩(wěn)壓電源[M].北京：電子工業(yè)出版社，1990 [3] 張廣明.UPS技術發(fā)展趨勢與應用中的問題[J].UPS應用，2000 [4] 王朔.小功率UPS電源的電池智能管理研究[J].沈陽工業(yè)大學學報，2001 [5] 段善旭，雄健，康勇.一種UPS的數(shù)字化鎖相及旁路開關檢測和切換控制技術[J].電工電能新技術，2004 [6] 任紅.UPS的選擇及應用[J].建筑電氣，2002 [7]王其英.UPS不間斷電源剖析與應用[M].北京：科學出版社,1997

第四篇：plc梯形圖設計的基本原則（寫寫幫推薦）

plc梯形圖設計的基本原則

1、水平不垂直

梯形圖的接點應畫在水平線上，不能畫在垂直分支上

2、線圈右邊無接點

不能將接點畫在線圈右邊，只能在接點的右邊接線圈

3、左大右小，上大下小

有串聯(lián)電路并聯(lián)時，應將接點最多的那個串聯(lián)回路放在梯形圖最上面。有并聯(lián)電路相串聯(lián)時，應將接點最多的并聯(lián)回路放在梯形圖的最左邊。

4、雙線圈輸出不可用

如果在同一程序中同一元件的線圈使用兩次或多次，則稱為雙線圈輸出。這時前面的輸出無效，只有最后一次才有效，一般不應出現(xiàn)雙線圈輸出。

第五篇：PLC控制系統(tǒng)的設計和實踐經(jīng)驗

PLC控制系統(tǒng)的設計和實踐經(jīng)驗

2009-08-25 01:03 P.M.引言

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產設備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機的啟停，電磁閥的開閉，產品的計數(shù)，溫度、壓力、流量的設定與控制等，而PLC技術是解決上述問題的最有效、最便捷的工具，因此PLC在工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用。下面就PLC工業(yè)控制系統(tǒng)設計中的問題進行探討。2 PLC系統(tǒng)設備選型

PLC最主要的目的是控制外部系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可能是單個機器，機群或一個生產過程。不同型號的PLC有不同的適用范圍。根據(jù)生產工藝要求，分析被控對象的復雜程度，進行I/O點數(shù)和I/O點的類型（數(shù)字量、模擬量等）統(tǒng)計，列出清單。適當進行內存容量的估計，確定適當?shù)牧粲杏嗔慷焕速M資源的機型（小、中、大形機器）。并且結合市場情況，考察PLC生產廠家的產品及其售后服務、技術支持、網(wǎng)絡通信等綜合情況，選定價格性能比較好的PLC機型。

目前市場上的PLC產品眾多，國外知名品牌有德國的SIEMENS;日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJI、Panasonic;美國的GE;韓國的LG等。國產品牌有研華、研祥、合力時等。近幾年，PLC產品的價格有較大的下降，其性價比越來越高。PLC 的選型應從以下幾個方面入手。

2.1 確定PLC 控制系統(tǒng)的規(guī)模

依據(jù)工廠生產工藝流程和復雜程度確定系統(tǒng)規(guī)模的大小。可分為大、中、小三種規(guī)模。

小規(guī)模PLC控制系統(tǒng):單機或者小規(guī)模生產過程，控制過程主要是條件、順序控制，以開關量為主，并且I/O點數(shù)小于128 點。一般選用微型PLC,如SIEMENS S7-200等。

中等規(guī)模PLC控制系統(tǒng):生產過程是復雜邏輯控制和閉環(huán)控制，I/O點數(shù)在128——512 點之間。應該選用具有模擬量控制、PID控制等功能的PLC，如SIEMENS S7-300等。

大規(guī)模PLC控制系統(tǒng):生產過程是大規(guī)模過程控制、DCS系統(tǒng)和工廠自動化網(wǎng)絡控制，I/O點數(shù)在512點以上。應該選用具有通信聯(lián)網(wǎng)、智能控制、數(shù)據(jù)庫、中斷控制、函數(shù)運算的高檔PLC,如SIEMENS S7-400等, 再和工業(yè)現(xiàn)場總線結合實現(xiàn)工廠工業(yè)網(wǎng)絡的通訊和控制。

2.2 確定PLC I/O 點的類型

根據(jù)生產工藝要求，分析被控對象的復雜程度，進行I/O點數(shù)和I/O點的類型（數(shù)字量、模擬量等）統(tǒng)計，列出清單。適當進行內存容量的估計，確定適當?shù)牧粲熊浻布Y源余量而不浪費資源的機型（小、中、大型機器）。

根據(jù)PLC輸出端所帶的負載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點動作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或品閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是很重要的。電磁閥的開閉、大電感負載、動作頻率低的設備，PLC輸出端采用繼電器輸出或者固態(tài)繼電器輸出;各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調速器的啟動/停止應采用晶體管輸出。

2.3 確定PLC編程工具

（1）一般的手持編程器編程。手持編程器只能用商家規(guī)定語句表中的語句表（STL）編程。這種方式效率低，但對于系統(tǒng)容量小、用量小的產品比較適宜，具有體積小、價格低、易于現(xiàn)場調試等優(yōu)點。這主要用于微型PLC的編程。

（2）圖形編程器編程。圖形編程器采用梯形圖（LAD）編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內就可應用自如，但該編程器價格較高,主要用于微型PLC和中檔PLC。

（3）計算機加PLC軟件包編程。這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的PLC 開發(fā)軟件包價格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場調試，主要用于中高檔PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)和軟件編程。PLC控制系統(tǒng)的設計

PLC 控制系統(tǒng)設計包括硬件設計和軟件設計。

3.1 PLC控制系統(tǒng)的硬件設計

硬件設計是PLC控制系統(tǒng)的至關重要的一個環(huán)節(jié)，這關系著PLC控制系統(tǒng)運行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。主要包括輸入和輸出電路兩部分。

（1）PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設計。PLC供電電源一般為AC85—240V，適應電源范圍較寬，但為了抗干擾，應加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1:1隔離變壓器等）;隔離變壓器也可以采用雙隔離技術，即變壓器的初、次級線圈屏蔽層與初級電氣中性點接大地，次級線圈屏蔽層接PLC 輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。

PLC輸入電路電源一般應采用DC 24V, 同時其帶負載時要注意容量，并作好防短路措施，這對系統(tǒng)供電安全和PLC安全至關重要，因為該電源的過載或短路都將影響PLC的運行，一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC輸入電路電源支路加裝適宜的熔絲，防止短路。

（2）PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設計。依據(jù)生產工藝要求，各種指示燈、變

頻器/數(shù)字直流調速器的啟動停止應采用晶體管輸出，它適應于高頻動作，并且響應時間短;如果PLC 系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6 次以下，應首選繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設計簡單，抗干擾和帶負載能力強。

如果PLC輸出帶電磁線圈等感性負載，負載斷電時會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對直流感性負載應在其旁邊并接續(xù)流二極管，對交流感性負載應并接浪涌吸收電路，可有效保護PLC。

當PLC掃描頻率為10次/min 以下時，既可以采用繼電器輸出方式，也可以采用PLC輸出驅動中間繼電器或者固態(tài)繼電器（SSR），再驅動負載。

對于兩個重要輸出量，不僅在PLC內部互鎖，建議在PLC外部也進行硬件上的互鎖，以加強PLC系統(tǒng)運行的安全性、可靠性。

對于常見的AC220V交流開關類負載，例如交流接觸器、電磁閥等，應該通過DC24V微小型中間繼電器驅動，避免PLC的DO接點直接驅動，盡管PLC手冊標稱具有AC220V交流開關類負載驅動能力。

（3）PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設計。隨著工業(yè)自動化技術的日新月異的發(fā)展，晶閘管可控整流和變頻調速裝置使用日益廣泛，這帶來了交流電網(wǎng)的污染，也給控制系統(tǒng)帶來了許多干擾問題，防干擾是PLC控制系統(tǒng)設計時必須考慮的問題。一般采用以下幾種方式:

隔離:由于電網(wǎng)中的高頻干擾主要是原副邊繞組之間的分布電容耦合而成，所以建議采用1:1超隔離變壓器，并將中性點經(jīng)電容接地。

屏蔽:一般采用金屬外殼屏蔽，將PLC系統(tǒng)內置于金屬柜之內。金屬柜外殼可靠接地，能起到良好的靜電、磁場屏蔽作用，防止空間輻射干擾。

布線:強電動力線路、弱電信號線分開走線，并且要有一定的間隔;模擬信號傳輸線采用雙絞線屏蔽電纜。

3.2 PLC 控制系統(tǒng)的軟件設計

在進行硬件設計的同時可以著手軟件的設計工作。軟件設計的主要任務是根據(jù)控制要求將工藝流程圖轉換為梯形圖，這是PLC應用的最關鍵的問題，程序的編寫是軟件設計的具體表現(xiàn)。在控制工程的應用中，良好的軟件設計思想是關鍵，優(yōu)秀的軟件設計便于工程技術人員理解掌握、調試系統(tǒng)與日常系統(tǒng)維護。

（1）PLC控制系統(tǒng)的程序設計思想。由于生產過程控制要求的復雜程度不同，可將程序按結構形式分為基本程序和模塊化程序。

基本程序:既可以作為獨立程序控制簡單的生產工藝過程，也可以作為組合模塊結構中的單元程序;依據(jù)計算機程序的設計思想，基本程序的結構方式只有

三種:順序結構、條件分支結構和循環(huán)結構。

模塊化程序:把一個總的控制目標程序分成多個具有明確子任務的程序模塊，分別編寫和調試，最后組合成一個完成總任務的完整程序。這種方法叫做模塊化程序設計。我們建議經(jīng)常采用這種程序設計思想，因為各模塊具有相對獨立性，相互連接關系簡單，程序易于調試修改。特別是用于復雜控制要求的生產過程。

（2）PLC控制系統(tǒng)的程序設計要點。PLC控制系統(tǒng)I/O分配，依據(jù)生產流水線從前至后，I/O點數(shù)由小到大;盡可能把一個系統(tǒng)、設備或部件的I/O信號集中編址，以利于維護。定時器、計數(shù)器要統(tǒng)一編號，不可重復使用同一編號，以確保PLC工作運行的可靠性。

程序中大量使用的內部繼電器或者中間標志位（不是I/O位），也要統(tǒng)一編號，進行分配。

在地址分配完成后，應列出I/O分配表和內部繼電器或者中間標志位分配表。

彼此有關的輸出器件，如電機的正/反轉等，其輸出地址應連續(xù)安排，如Q2.0/Q2.1等。

（3）PLC控制系統(tǒng)編程技巧。PLC程序設計的原則是邏輯關系簡單明了，易于編程輸入，少占內存，減少掃描時間，這是PLC 編程必須遵循的原則。下面介紹幾點技巧。

PLC各種觸點可以多次重復使用，無需用復雜的程序來減少觸點使用次數(shù)。同一個繼電器線圈在同一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出，雙線圈輸出容易引起誤動作，在程序中盡量要避免線圈重復使用。如果必須是雙線圈輸出，可以采用置位和復位操作（以S7-300為例如SQ4.0或者 RQ4.0）。

如果要使PLC多個輸出為固定值 1（常閉），可以采用字傳送指令完成，例如 Q2.0、Q2.3、Q2.5、Q2.7同時都為1，可以使用一條指令將十六進制的數(shù)據(jù)0A9H直接傳送QW2即可。

對于非重要設備，可以通過硬件上多個觸點串聯(lián)后再接入PLC輸入端，或者通過PLC編程來減少I/O點數(shù)，節(jié)約資源。例如:我們使用一個按鈕來控制設備的啟動/停止，就可以采用二分頻來實現(xiàn)。

模塊化編程思想的應用:我們可以把正反自鎖互鎖轉程序封裝成為一個模塊，正反轉點動封裝成為一個模塊，在PLC程序中我們可以重復調用該模塊，不但減少編程量，而且減少內存占用量,有利于大型PLC 程序的編制。PLC控制系統(tǒng)程序的調試

PLC控制系統(tǒng)程序的調試一般包括I/O端子測試和系統(tǒng)調試兩部分內容，良好的調試步驟有利于加速總裝調試的過程。

4.1 I/O端子測試

用手動開關暫時代替現(xiàn)場輸入信號，以手動方式逐一對PLC輸入端子進行檢查、驗證，PLC輸入端子的指示燈點亮，表示正常;反之，應檢查接線或者是I/O點壞。

我們可以編寫一個小程序，在輸出電源良好的情況下，檢查所有PLC輸出端子指示燈是否全亮。PLC輸入端子的指示燈點亮，表示正常。反之，應檢查接線或者是I/O點壞。

4.2 系統(tǒng)調試

系統(tǒng)調試應首先按控制要求將電源、外部電路與輸入輸出端子連接好，然后裝載程序于PLC中，運行PLC進行調試。將PLC與現(xiàn)場設備連接。在正式調試前全面檢查整個PLC控制系統(tǒng)，包括電源、接地線、設備連接線、I/O連線等。在保證整個硬件連接正確無誤的情況下即可送電。

把PLC控制單元的工作方式設置為“RUN”開始運行。反復調試消除可能出現(xiàn)的各種問題。在調試過程中也可以根據(jù)實際需求對硬件作適當修改以配合軟件的調試。應保持足夠長的運行時間使問題充分暴露并加以糾正。調試中多數(shù)是控制程序問題。一般分以下幾步進行:

（1）對每一個現(xiàn)場信號和控制量做單獨測試;

（2）檢查硬件/修改程序;

（3）對現(xiàn)場信號和控制量做綜合測試;

（4）帶設備調試;

（5）調試結束。結束語

PLC控制系統(tǒng)的設計是一個步驟有序的系統(tǒng)工程，要想做到熟練自如，需要反復設計和實踐。本文是PLC控制系統(tǒng)的設計和實踐經(jīng)驗的總結，在實際應用中具有良好的效果