四層電梯PLC課設(shè)

1、目 錄1.緒論12.課題介紹23.設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求43.1控制要求43.2設(shè)計(jì)方案43.3控制原理介紹及圖示5第4章 硬件設(shè)計(jì)74.1 PLC的選型74.2變頻器的選擇94.3 設(shè)備選型105.軟件設(shè)計(jì)125.1 I/O地址表125.2 程序設(shè)計(jì)與說明136.運(yùn)行調(diào)試157.小結(jié)16參考文獻(xiàn)17附錄17附錄1四層樓電梯控制電氣圖17附錄2 主接線圖20附錄3梯形圖201. 緒論:隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,PLC(即可編程控制器)在工 業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到十分廣泛地應(yīng)用.PLC 是一種基于數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù),專為在工 業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子控制裝置,它采用可編程序的存儲(chǔ)器,用來存儲(chǔ)用戶 指令

2、,通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出,完成一系列邏輯,順序,定時(shí),記數(shù),運(yùn) 算等確定的功能,來控制各種類型的機(jī)電一體化設(shè)備和生產(chǎn)過程.本文介紹了利 用可編程控制器編寫的一個(gè)四層電梯的控制系統(tǒng), 檢驗(yàn)電梯 PLC 控制系統(tǒng)的運(yùn)行 情況.實(shí)踐證明,PLC 可編程控制器和 MCGS 組態(tài)軟件結(jié)合有利于 PLC 控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì),檢測(cè),具有良好的應(yīng)用價(jià)值. 關(guān)鍵詞 PLC ;4 層樓電梯控制 電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運(yùn)輸工具. 多層廠房和多 層倉庫需要有貨梯;高層住宅需要有住宅梯;百貨大樓和賓館需要有客梯,自動(dòng) 扶梯等.在現(xiàn)代社會(huì),電梯已像汽車,輪船一樣,成為人類不可缺少的交通運(yùn)輸 工具.

3、 據(jù)統(tǒng)計(jì), 美國(guó)每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù). 當(dāng)今世界, 電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一.追溯電梯這種升降設(shè)備的歷 史,據(jù)說它起源于公元前 236 年的古希臘.當(dāng)時(shí)有個(gè)叫阿基米德的人設(shè)計(jì)出-人 力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷揚(yáng)機(jī).1858 年以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的客梯,在美國(guó)出現(xiàn),繼而有 在英國(guó)出現(xiàn)水壓梯.1889 年美國(guó)的奧梯斯電梯公司首先使用電動(dòng)機(jī)作為電梯動(dòng) 力,這才出現(xiàn)名副其實(shí)的電梯,并使電梯趨于實(shí)用化.1900 年還出現(xiàn)了第一臺(tái) 自動(dòng)扶梯.1949 年出現(xiàn)了群控電梯,首批 46 臺(tái)群控電梯在紐約的聯(lián)合國(guó)大廈 被使用.1955 年出現(xiàn)了小型計(jì)算機(jī)(真空管)控制電梯.1962 年美

4、國(guó)出現(xiàn)了速度 達(dá) 8 米/秒的超高速電梯.1963 年一些先進(jìn)工業(yè)國(guó)只成了無觸點(diǎn)半導(dǎo)體邏輯控制 電梯.1967 年可控硅應(yīng)用于電梯,使電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)筒化,性能提高.1971 年 集成電路被應(yīng)用于電梯.第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯.1976 年微處理機(jī)開始用于 電梯,使電梯的電氣控制進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期.2. 課題介紹電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。PLC 作為新一代工業(yè)控制器以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性,在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用,從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)重要方向, 成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。高校中關(guān)于 PLC 教學(xué)實(shí)驗(yàn)的中等模型

5、較少,為此,自行設(shè)計(jì)并制作了專用 4 層集選電梯。PLC 程序設(shè)計(jì)采用模塊化編程思想,即根據(jù)各功能實(shí)現(xiàn)的條件及原則設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊。設(shè)計(jì)的程序要求完成電梯自動(dòng)運(yùn)行功能如:內(nèi)選外召喚信號(hào)的登記、到層自動(dòng)開門、延時(shí)自動(dòng) 運(yùn)行等。合理分配轎廂內(nèi)指令的執(zhí)行和廳外召喚的應(yīng)答。電梯的基本分類 按用途分類 乘客電梯:為運(yùn)送乘客而設(shè)計(jì)的電梯.主用與賓館,飯店,辦公樓,大型商店等客 流量大的場(chǎng)合.這類電梯為了提高運(yùn)送效率,其運(yùn)行速度比較快,自動(dòng)化程度比較高.轎廂 的尺寸和結(jié)構(gòu)形式多為寬度大于深度, 使乘客能暢通地進(jìn)出. 而且安全設(shè)施齊全, 裝潢美觀. 載貨電梯:為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)的并通常有人伴隨的電梯.主要用于兩

6、層樓以上的車 間和各類倉庫等場(chǎng)合. 這類電梯裝潢不太講究自動(dòng)化程度和速度一般比較低. 而載重量和轎 廂尺寸的變化范圍則比較大. 住宅電梯:為提供住宅樓使用設(shè)計(jì)的電梯,一般采用下集選控制方式允許殘疾人的 輪椅,童車及家具等乘坐. 雜物電梯:供圖書館,辦公樓,飯店等運(yùn)送圖書,文件,食品等物品.但不允許人 員進(jìn)入電梯.此種電梯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操縱按鈕在廳門外側(cè),無乘人必備的安全裝置. 船用電梯:固定安裝在船舶上為乘客和船員或其他人員使用的電梯.船用電梯速度 應(yīng)小于或等于 1M/S.能在船舶搖晃中工作. 汽車用電梯:用于垂直運(yùn)輸各種車輛.這種電梯的轎廂面積比較大結(jié)構(gòu)牢固,梯速 不大于 1M/S.有時(shí)無轎廂頂

7、,其特點(diǎn)是大轎廂,大載重量.常用與立體停車場(chǎng)及汽車庫等 場(chǎng)所. 觀光電梯:觀光電梯是一種供乘客觀光用的,轎廂透明的電梯.一般安裝在高大建 筑物的外壁供乘客觀光建筑物的周圍外景. 病床電梯:病床電梯是為醫(yī)院運(yùn)送病床而設(shè)計(jì)的電梯.其特點(diǎn)是轎廂窄而寬,常要 求前后貫通開門. 消防梯:火警情況下能適應(yīng)消防員專用的電梯,非火警情況下可作為一般客梯或貨 梯使用.消防梯轎廂的有效面積應(yīng)不小于 1.4 M2.額定載重量不得低于 630kg.庭門口寬度 不得少于 0.8M,并要求以額定速度從最低一個(gè)停站直駛運(yùn)行到最高一個(gè)停站(中間不停層) 的運(yùn)行速度時(shí)間不得超過 60s. 建筑施工電梯:建筑施工電梯指建筑施工與

8、維修用的電梯. 扶梯:這類電梯裝于商業(yè)大廈,火車站,飛機(jī)場(chǎng).供運(yùn)送顧客或乘客上下樓用. 自動(dòng)人行道(自動(dòng)步梯) :用于檔次要求很高的國(guó)際機(jī)場(chǎng),火車站. 特速電梯:除上述常用幾種電梯外,還有為特殊環(huán)境,特殊條件,特殊要求而設(shè)計(jì)3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求3.1控制要求電梯由安裝在各樓層門口的上升下降呼叫按鈕進(jìn)行呼叫操縱,操縱內(nèi)容為電梯運(yùn)行方向。轎廂內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕S1S4，用以選擇須?？康臉菍?。L1為一層指示L2為二層指示.，SQ1SQ4為到位行程開關(guān)。電梯上升途中只響應(yīng)上升呼叫，下降途中只響應(yīng)下降呼叫，任何反方向的呼叫均無效。例如，電梯停在一層，在三層轎廂外呼叫時(shí)，須按三層上升呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼

9、叫（從一層運(yùn)行到三層），按三層下降呼叫按鈕無效；反之，若電梯停在四層，在三層轎廂外呼叫時(shí)，必須按三層下降呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫，按三層上升呼叫按鈕無效，依此類推。3.2 設(shè)計(jì)方案電梯控制方式主要分為三種，分別是繼電器控制方式、微機(jī)控制方式和可編程控制器（PLC）控制方式，由于繼電器控制存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短的缺陷現(xiàn)在已逐漸被淘汰，微機(jī)控制可靠性差故也不多采用，而PLC控制采用一種巡回掃描的方式分時(shí)處理各項(xiàng)任務(wù)，而且依靠程序運(yùn)行，這就保證只有正確的程序才能運(yùn)行，否則電梯不會(huì)工作。又由于PLC中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等是它本身系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，即無線圈又無觸點(diǎn)，使用次數(shù)不

10、受限制，因此，它比繼電器控制有明顯的優(yōu)越性，比微機(jī)控制有明顯的可靠性，自動(dòng)化水平更高。綜上所述PLC控制是三種控制方式中最具有可靠性、優(yōu)越性和實(shí)用性的控制方式，它更適合用在電梯的技術(shù)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(shù)，所以本次課程設(shè)計(jì)采用可編程控制器(PLC)作為控制方式。3.3控制原理介紹及圖示3-1 plc模擬控制圖如圖所示,當(dāng)電梯停在一樓時(shí),按下三樓的下呼按鈕,則上行燈亮,各樓層的指示燈依次亮起.當(dāng)電梯停在四樓時(shí),按下轎廂內(nèi)的二層按鈕,則下行燈亮,各樓層的指示燈依次亮起. 3-2控制系統(tǒng)框圖3-3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第4章 硬件設(shè)計(jì)4.1 PLC的選型目前市場(chǎng)是可編程控制

11、器種類繁多，有西門子的、三菱的、歐姆龍的等。同一品牌的可編程控制器也有很多類型，僅西門子就S7-200/S7-300/S7-400這三個(gè)系列。結(jié)合自身學(xué)習(xí)特點(diǎn)，在學(xué)習(xí)期間接觸西門子s7-200的時(shí)間比較長(zhǎng)，熟悉s7-200的各種功能指令，可以熟練利用s7-200各種功能指令編程。結(jié)合PLC s7-200本身具有的：模塊結(jié)構(gòu)、可靠性好、多功能性、易編程性等特點(diǎn)，本次課題設(shè)計(jì)需要輸入端口26個(gè)，輸出端口11個(gè)。故設(shè)計(jì)中選用西門子PLC S7-200 CPU224。S7-200系列是一類可編程邏輯控制器(Micro PLC)。這一系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣自動(dòng)化控制需要，（如圖1.2）展示一臺(tái)S7-2

12、00Micro PLC。由于具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格以及強(qiáng)大的指令，使得S7-200可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的CPU類型和電壓等級(jí)使其在解決用戶的工業(yè)自動(dòng)化問題時(shí)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。4-1西門子PLC S7-200外部結(jié)構(gòu)2.CPU 的能力CPU224 集成 14 輸入/10 輸出共 24 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)，可連接 7 個(gè)模塊，最大擴(kuò)展至 168 路數(shù) 字量 I/O 或 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)，13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 CPU224 輸入電路采用了雙向光電耦合器， 24V 直流極性可任意選擇， 系統(tǒng)設(shè)置 1M 為 I0.X 輸入端 子的公共端

13、，2M 為 I1.X 輸入端子的公共端。在晶體管輸出電路中采用了 MOSFET 功率驅(qū)動(dòng)器件， 并將數(shù)字量輸出分為兩組，每組有一個(gè)公共端，共有 1L、2L 兩個(gè)公共端，可接入不同的負(fù)載。3. I/O點(diǎn)數(shù)的確定CPU224 主機(jī)共有 I0.0 至 I0.7、 I1.0 至 I1.5 14 個(gè)輸入點(diǎn)和 Q0.0 至 Q0.7、 Q1.0 至 Q1.1 10 個(gè)輸出 點(diǎn)。4. 存儲(chǔ)器容量的選擇由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)， 一般要求 PLC 的存儲(chǔ)器容量， CPU224 的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間按 256 個(gè) I/O 點(diǎn)至少選 13K 存儲(chǔ)器選擇。 需

14、要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器5.PLC 電源的選擇PLC 的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn) PLC 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般 PLC 的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用 220VAC 電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或 穩(wěn)壓電源供電。如果 PLC 本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè) 計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的， 有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。我們做實(shí)驗(yàn)用的是 220V 的電源。4.2變頻器的選擇 變頻器（如圖2.1）是利用電力半導(dǎo)體期間的通斷作用

15、將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行以改善電梯運(yùn)行的舒適度。 由于西門子MM440變頻器具有：(1)調(diào)試簡(jiǎn)單；（2）模塊化的結(jié)構(gòu)，配置靈活性最大；（3）6個(gè)可編程，帶隔離的數(shù)字輸入；（4）2個(gè)可表定的模擬輸入（0V至10V，0mA至20mA），它們也可作為第7和第8個(gè)數(shù)字輸入；（5）2個(gè)可編程的模擬輸出（0mA至20mA）；（6）3個(gè)完全可編程的

16、繼電器輸出（30V直流/5A，阻性負(fù)載；250V交流/2A，感性負(fù)載）；（7）當(dāng)使用較高的開關(guān)頻率時(shí)，電機(jī)可以低噪音運(yùn)行（在開關(guān)頻率較高情況下，要降格使用）（8）完善的變頻器和電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能。所以本次課題設(shè)計(jì)采用西門子MM440變頻器。4-2 西門子MM440變頻器示意圖4.3 設(shè)備選型1.拽引電機(jī)型號(hào)選擇根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，已知要求設(shè)計(jì)四層電梯，載重量為2000KG（20人）現(xiàn)假設(shè)電梯自重1t，電梯運(yùn)行時(shí)勻速，速度為0.5m/s，電機(jī)效率為a=80%（機(jī)械能電能轉(zhuǎn)化效率） 由公式:P=mgv =2000*10*0.5 =10KW P總= P/a =10/0.8 =12.5KW 綜合考慮選擇一個(gè)

17、功率為15KW的曳引電機(jī)。（留有一定的裕量） 我所選擇電機(jī)型號(hào)為許昌博瑪 WA-2-2.00/1200型曳引電機(jī)。 相關(guān)參數(shù)為： 額定轉(zhuǎn)矩：750N/m 額定電壓：380V 額定功率：15KW 額定轉(zhuǎn)速：1440r/min cos=75% 額定電流：I = P/ 1.732U cos =30.7A （選型標(biāo)準(zhǔn)）2.門電機(jī)型號(hào)選擇門電機(jī)功率與載重量無關(guān)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定設(shè)備型號(hào)。 此次設(shè)計(jì)中我選擇本溪市微分ZYGS-150型直流電機(jī)（150W） 相關(guān)參數(shù)為： 額定功率：150W 額定電壓DC：110V 額定轉(zhuǎn)速：65r/min 噪音50db 額定電流 In= 150/110*70% =1.9A3電

18、氣設(shè)備選型曳引電機(jī)部分： 斷路器額定電流：I= 1.7*30.7A =52.5A ,選擇55 A 交流接觸器額定電流I= 1.5*30.7A =46.1A ，選擇50 A 熱繼電器額定電流:I= 1.2*30.7A =36.8A ，選擇45 A 熔斷器額定電流：I= 2*30.7A =61.4A ，選擇63 A 選擇型號(hào)為： 斷路器 CZB 1-100C 63/3 交流接觸器 TYC1-50/N2S 熱繼電器 CTX1-45 熔斷器 RT18-63X1 門電機(jī)部分： 斷路器額定電流：I= 1.7*1.9A =3.23A ，取4A 電流繼電器額定電流：I= 1.2*1.9A =2.28A ，取4

19、A 選擇型號(hào)為： 斷路器 S251S-C4 電流繼電器 LL-11/55.軟件設(shè)計(jì)5.1 I/O地址表1、輸入輸出接線主機(jī)模塊的COM接主機(jī)模塊輸入端的COM和輸出端的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5主機(jī)模塊的24+、COM分別接在實(shí)驗(yàn)單元的V+，COM5.2 程序設(shè)計(jì)與說明流程圖NYY用戶輸入程序是否在開關(guān)門Y開關(guān)門程序電梯復(fù)位程序開始是否空閑Y是否上行召喚結(jié)束定上行指標(biāo)N電梯是否復(fù)位N是否下行召喚是否處于上行定下行指標(biāo)執(zhí)行運(yùn)行程序段執(zhí)行運(yùn)行程序段是否處于下行NYYNNNYN6.運(yùn)行調(diào)試在完成了軟件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)以及MCGS監(jiān)控組態(tài)設(shè)計(jì)之后，要進(jìn)入學(xué)校的PLC實(shí)驗(yàn)室，完成對(duì)設(shè)

20、計(jì)的調(diào)試階段，在相應(yīng)的模擬板塊上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。在調(diào)試過程中，要求先將PLC的梯形圖程序輸入PLC模塊，完成PLC與四層電梯模塊的連線，實(shí)現(xiàn)PLC控制四層電梯的設(shè)計(jì)要求。然后，在第一步成功的基礎(chǔ)上，運(yùn)用MCGS監(jiān)控組態(tài)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于四層電梯系統(tǒng)的監(jiān)控要求。首先，打開三菱PLC的變成軟件GX Developer，PLC的系列選項(xiàng)選擇FX CPU，PLC的類型選項(xiàng)選擇FX2N，然后將編寫好了梯形圖程序輸入其中并完成轉(zhuǎn)換。然后打開PLC的電源，并置于STOP檔，在GX Developer上的“在線”菜單中選擇“傳輸設(shè)置”選項(xiàng)，根據(jù)要求設(shè)置傳輸連接屬性，設(shè)置完成后點(diǎn)擊“測(cè)試PLC通信”，通信成功后同樣在“在線”菜單中點(diǎn)擊“PLC寫入”，將程序?qū)懭隤LC中。6-1 plc傳輸設(shè)置然后完成四層電梯模塊與PLC的接線，對(duì)應(yīng)I/O的輸入、輸出地址分配表進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試完成后將PLC打到RUN檔上，