PLC電梯課程設(shè)計

1、河北工程大學(xué)科信學(xué)院課程設(shè)計說明書 課程名稱 ：可編程序控制器應(yīng)用課程設(shè)計 題 目 ：六層電梯控制系統(tǒng)程序設(shè)計專業(yè)班級 ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師 ：劉增環(huán)，高敬格，霍振宇 等 設(shè)計周數(shù) ： 2周 設(shè)計成績 ： 2015年 6月 26日一、課程設(shè)計目的1、繪制I/O地址分配表及相關(guān)圖紙。2、繪制PLC的程序，并利用實驗室設(shè)備進行模擬實驗。3、對課程設(shè)計進行總結(jié)，撰寫課程設(shè)計說明書。二、設(shè)計內(nèi)容1、技術(shù)要求（1） 設(shè)計控制系統(tǒng)應(yīng)符合故障安全原則；（2） 設(shè)計應(yīng)符合國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；（3） 應(yīng)有樓層和方向數(shù)碼顯示；（4） 電梯應(yīng)有維修控制功能；（5） 應(yīng)具有自動調(diào)整功能； （6） 電梯的運行

2、應(yīng)符合方向優(yōu)先等原則；2、控制思路電梯系統(tǒng)電氣部分的主要組成就是電機拖動，若想對電梯實現(xiàn)控制，首先要知道電梯的位置，其次配合樓層的呼叫請求信號，來實現(xiàn)對該電梯控制的任務(wù)。3、電梯程序設(shè)計及調(diào)試3.1、控制要求(1)、電梯初始時處于最底層。（六層電梯為-15層）(2)、當(dāng)有外呼梯信號到來時，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，到達該樓層時，轎廂停止運行，轎廂門打開，無人操作時，延時一定時間后自動關(guān)門。(3)、當(dāng)有內(nèi)呼梯信號到來時，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，到達該層時，轎廂停止運行，轎廂門打開，無人操作時，延時一定時間后自動關(guān)門。(4)、在電梯轎廂運行過程中，轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信號均

3、不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號前方無其他內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)該呼梯信號。例如：電梯轎廂在一樓，將要運行到五樓，在此過程中可以響應(yīng)二層、三層、四層的向上呼梯信號，但不響應(yīng)二層、三層、四層的向下呼梯信號。同時，如果電梯到達五層，如果六層沒有任何呼梯信號，則電梯可以響應(yīng)五層向下的信號。否則，電梯轎廂將繼續(xù)運行至六樓，然后向下運行響應(yīng)五層的向下呼梯信號。(5)、電梯應(yīng)具有最遠反向外呼梯響應(yīng)功能。例如，電梯轎廂在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，五層向下外呼梯，六層向下外呼梯，則轎廂先去六樓響應(yīng)六層向下外呼梯信號(6)、電梯未平層即運行時，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。

4、平層且電梯轎廂響應(yīng)停止后，按開門按鈕轎廂門打開，按關(guān)門按鈕轎廂門關(guān)閉。3.2 PLC輸入輸出I/O口分布TVT2000E電梯模型S7-200主機的I/O表PLC輸入PLC輸出高速計數(shù)器輸入AI0.6底層內(nèi)呼指示燈Q3.0高速計數(shù)器輸入BI0.7一層內(nèi)呼指示Q3.1底層內(nèi)呼按鈕I3.0二層內(nèi)呼指示Q3.2一層內(nèi)呼按鈕I3.1三層內(nèi)呼指示Q3.3二層內(nèi)呼按鈕I3.2四層內(nèi)呼指示Q3.4三層內(nèi)呼按鈕I3.3五層內(nèi)呼指示Q3.5四層內(nèi)呼按鈕I3.4PWM輸出Q0.1五層內(nèi)呼按鈕I3.5開門驅(qū)動Q0.4轎廂開門按鈕I3.6關(guān)門驅(qū)動Q0.3轎廂關(guān)門按鈕I3.7底層向上指示Q1.6底層外呼上I1.5一層下指

5、示Q1.5一層外呼下I1.4一層上指示Q1.4一層外呼上I1.3二層下指示Q1.3二層外呼下I1.2二層上指示Q1.2二層外呼上I1.1三層下指示Q1.1三層外呼下I1.0三層上指示Q1.0三層外呼上I0.5四層下指示Q0.7四層外呼下I0.4四層上指示Q0.6四層外呼上I0.3五層下指示Q0.5五層外呼下I0.2電梯上行驅(qū)動Q0.2下基準(zhǔn)位限位I1.6電梯下行驅(qū)動Q0.0下極限位限位I1.7電梯上行指示Q2.5上基準(zhǔn)位限位I0.1電梯下行指示Q2.4上極限位限位I3.7顯示驅(qū)動AQ2.0開門限位開關(guān)I2.7顯示驅(qū)動BQ2.1關(guān)門限位開關(guān)I2.6顯示驅(qū)動CQ2.2轎廂安全開關(guān)I0.0顯示驅(qū)動D

6、Q2.3手動控制開關(guān)I2.0手動開門按鈕I2.1手動關(guān)門按鈕I2.2手動上行按鈕I2.3手動下行按鈕I2.4緊急停車按鈕I2.5符號表高速計數(shù)器初始化標(biāo)志位M0.0 樓層顯示標(biāo)志 MB20 樓層顯示標(biāo)志位1M20.0 樓層顯示標(biāo)志位2 M20.1 樓層顯示標(biāo)志位3 M20.2 樓層顯示標(biāo)志位4 M20.3 顯示驅(qū)動A Q2.0 顯示驅(qū)動B Q2.1 顯示驅(qū)動C Q2.2 顯示驅(qū)動D Q2.3 PWM標(biāo)志位1 M1.0 PWM標(biāo)志位2 M1.1 所處樓層數(shù) VW306 上電復(fù)位 M0.2 樓層定位 M0.3 轎廂開門按鈕 I3.6 轎廂關(guān)門按鈕 I3.7 底層內(nèi)呼按鈕 I3.0 方向 M0.4

7、要到達樓層 VW308 允許開門標(biāo)志 M0.5 方向取反標(biāo)志 M0.6 自動開關(guān)門 M0.7 開關(guān)門定時 M1.3 屏蔽方向檢測 M1.5 到了開門 M1.43.3 程序圖主程序：PWM設(shè)置：樓層顯示：高速計數(shù)器初始化PWM調(diào)速部分樓層部分3.4調(diào)試 實際輸入信號及反饋信號用按鈕或開關(guān)模擬，輸出不用接負載，可用PLC輸出端的發(fā)光二極管顯示負載狀態(tài)。調(diào)試時，按電梯的運行條件，依次設(shè)置輸入信號，并觀察輸出是否正確，同時可通過編程器監(jiān)控內(nèi)部各點狀態(tài)，如按下五層外呼，如此時電梯不在五層，則對應(yīng)輸出指示燈亮，電梯運行至層時輸出指示燈滅。在輸入端按下手動按鈕而在PLC的輸出指示燈上看輸出、輸入信號完全靠手

8、動來控制。4.系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1電梯功能要求（1） 電梯運行到指定位置后應(yīng)具有手動或者自動開關(guān)門的功能（2） 利用指示燈顯示電梯轎廂外的呼喚信號、電梯轎廂內(nèi)的指令信號和電梯的到達信號。（3） 能自動判斷電梯的運行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號。（4） 電梯的上行下行有一臺電機牽引。（5） 每一層樓設(shè)有呼叫按鈕，轎廂內(nèi)設(shè)有開關(guān)轎廂門按鈕，轎廂內(nèi)的層面指令按鈕。（6） 電梯啟動、運行、到站實現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。（7） 行車時，轎廂不能開門，開門后不能行車。4.2電梯的主要組成部分（1） 拽引部分：通常有拽引機和拽引鋼絲繩組成。電動機帶動拽引機旋轉(zhuǎn)時轎廂上下運動。（2） 轎廂：轎廂由轎架、轎底、轎壁和轎門組成

9、。（3） 電器設(shè)備及控制裝置：有拽引機，選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕組成。（4） 其他裝置：對重裝置、補償裝置等。4.3電梯的安全保護裝置（1） 電磁制動器：裝在拽引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停電后斷電制動。（2） 限位開關(guān)：當(dāng)轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關(guān)立即切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。4.4、電梯模型PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成，運行原理及設(shè)置六層電梯實際模型控制系統(tǒng)的硬件是由三相異步電動機、變頻器、傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、觸摸屏、FP（2臺）等組成。采用PCLINK網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了PLC的遠程控制，其PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示 樓層顯示電機變頻

10、器西門子PLC35層呼叫裝置速度反饋CPU-226轎廂內(nèi)選（按鍵）-1 1 2 開3 4 5 關(guān)-12層呼叫裝置轎廂內(nèi)部控制器維修操縱盒圖1 PLC控制系統(tǒng)框圖4.5、變頻調(diào)速系統(tǒng)原理、接線及設(shè)置.變頻器的接線及設(shè)置 交流變頻調(diào)速電梯，采用速度反饋構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯的 無級調(diào)速及準(zhǔn)確定位。其變頻器接線如圖5所示。 a）VFO變頻器主接線圖 b） 變頻器控制電路接線圖圖 5 變頻器的接線圖注：Y1所接的變頻器功能為：正轉(zhuǎn)/停（由P08參數(shù)設(shè)置）Y2所接的變頻器功能為：反轉(zhuǎn)/停（由P08參數(shù)設(shè)置）Y0所接的變頻器功能為：PWM切換（由P1921、P2224參數(shù)設(shè)置）Y3所接的變頻器功能為：PW

11、M輸入（由P1921、P2224參數(shù)設(shè)置）變頻器的設(shè)置如表1所示。表1變頻器設(shè)置名稱參數(shù)名稱參數(shù)P0100.5P13000P0200.5P1400P03FFP1575.0P040P1650.0P0505P171P062P181P072.4P190P083P200P090P210P100P221P110P2301P1200.5P2401.0 設(shè)置以上參數(shù)的方法，詳見變頻器使用手冊。其它參數(shù)為默認值，用戶也可參照手冊進行設(shè)置。PWM變頻調(diào)速方式方法及反饋系統(tǒng)的設(shè)計 （一）PWM變頻調(diào)速方法和調(diào)速方式六層電梯模型的變頻調(diào)速部分，采用松下FP、VF0小型變頻器和歐姆龍的旋轉(zhuǎn)碼盤組成高速計數(shù)單元。變頻器

12、通過編程控制電梯，變頻電機按圖6所示的理想曲線運行，而電機何時啟動換速以及電機的轉(zhuǎn)向是由PLC根據(jù)電梯呼梯、減速等信號做出決定，發(fā)出控制信號給變頻器，變頻器按理想速度曲線控制電梯運行 v 0 停車 加 速 勻 速 減 速 平 層 t 圖6理想速度曲線 傳統(tǒng)變頻器控制頻率一般采用模擬信號控制，這樣控制系統(tǒng)需要D/A轉(zhuǎn)換而增加成本，VF0變頻器保留原有的模擬控制還增加PWM信號進行控制。PLC的輸出端可以直接控制變頻器的啟動、停止、多段速度運行等，它可以將變頻器的運行狀況從PLC輸送上位計算機，以便對生產(chǎn)過程進行集中控制。TVT2000E六層電梯模型中PLC的PWM信號（脈寬調(diào)制波）輸出端子直接接

13、于變頻器的端子8、9、3組成輸入回路，如圖5 b)所示。松下VF0超小型變頻器可容許的PWM信號周期為0.9ms1100ms以內(nèi)。需要設(shè)置的參數(shù)P22：PWM頻率信號選擇，參數(shù)P23：PWM信號平均次數(shù)、參數(shù)P24：PWM 信號周期（具體設(shè)置請參閱VF0超小型變頻器的使用手冊）。 變頻器根據(jù)各類生產(chǎn)機械對升速過程的不同要求，為用戶提供了多種升速方式供用戶自行設(shè)定。加速方式的種類有如下三種：線性方式：在起動或升速過程中，頻率與時間成線性關(guān)系，如圖7，a)中曲線a 所示。一般來說，在沒有什么特殊考慮的情況下大都選用線性方式。圖7 升速方式a) 線性和S型 b)半S型S型方式：對于如圖8所示的帶式輸

14、送機一類的負載，因被輸送物體M的慣性力與加速度成正比（慣性力F=ma, m 是物體的質(zhì)量，a是加速度）加速度變化過大，會使被輸送物體滑動或跌倒。因此，在起動的初始階段（OP段）加速過程比較緩慢；中間的PQ段，為線性加速，加速度不變；Q點以后，加速度又逐漸下降為0。整個過程中，速度和時間的關(guān)系呈S形，如圖7，a)中曲線b所示。 同樣，人們在乘坐電梯的時候，會由于重力的作用有超重和失重的感覺，嚴(yán)重時會感覺不舒服。因此，在電梯的設(shè)計時，就盡量使電梯按照圖6的理想速度曲線運行，即S型曲線。 圖 8 帶式輸送機半S型方式：即升速曲線的一半為S形，另一半為線性方式。這又有兩種情況：第一、對于鼓風(fēng)機和泵類負

15、載，低速時負載較輕，升速過程可以快一些：但隨著轉(zhuǎn)速的升高，其阻轉(zhuǎn)矩迅速增加，應(yīng)逐漸減緩加速過程而成半S形升速方式，如圖7 b)中曲線a所示。第二、對于一些慣性較大的負載，在初始起動時加速過程應(yīng)適當(dāng)減緩，運行到一定轉(zhuǎn)速后再線性加速，成為另一種半S形，如圖7，b)中曲線b所示。另外各類變頻器設(shè)定加速方式的功能很不一致，大體有以下幾種：第一，只設(shè)定加速的方式 S形和半S形的具體形狀由變頻器內(nèi)定，用戶不能設(shè)定。第二、變頻器為用戶提供了若干種S區(qū)（非線形區(qū)）的大?。ㄈ?.2s、0.5s、1.0s）供用戶設(shè)定，如圖9 a）所示。第三，用戶可以在一定范圍（如05s）內(nèi)，任意設(shè)定非線性時間ts 的大小，如圖9

16、 b)所示。圖 9 S形的設(shè)定a)設(shè)定S區(qū) b) 設(shè)定非線性時間電梯的降速方式、應(yīng)用場合及設(shè)定方法與上述的電梯升速相同，這里不再贅述。（二）速度反饋系統(tǒng)設(shè)計在具有速度反饋環(huán)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)閉環(huán)控制可以有兩種方法。一種是采用內(nèi)置PID的變頻器，可以用變頻器內(nèi)部PID的功能形成閉環(huán)。另一種是采用沒有內(nèi)置PID的變頻器，則可以使變頻器外部閉環(huán)，閉環(huán)接點放在變頻器的外部。在有上位機（計算機或PLC）存在的系統(tǒng)中，閉環(huán)算法由上位機實現(xiàn)，然后將運算信號傳給變頻器。設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖10。六層電梯TVT2000E 中采用上位機作總閉環(huán)計算的控制，其優(yōu)點是采用上位機作各種PID的算法計算速度快，實現(xiàn)簡單（在

17、FP0及FP PLC 就具備PID的專用指令）。其特點是所有的反饋信號都接到上位機，由上位機分別給出控制變頻器運行的信號。PID調(diào)節(jié)時比例、積分、微分運算的組合，PID過程可選擇微分、比例/微分控制等。需要設(shè)置的參數(shù)有比例增益、積分時間、微分時間、過程模式及周期等，由這些參數(shù)構(gòu)成PID過程。三、課程設(shè)計總結(jié)這個學(xué)期的最后，在學(xué)完P(guān)LC理論課程后我們做了課程設(shè)計，這次的設(shè)計以分組的方式進行。我們做的是六層電梯控制系統(tǒng)程序設(shè)計。第一次拿到這個課題大家都很茫然無措，因為大家平時只學(xué)了理論知識所以對于設(shè)計一竅不通。但通過各方面的查資料學(xué)習(xí)和討論。我們基本學(xué)會了PLC設(shè)計的步聚和基本方法。通過這次設(shè)計設(shè)

18、計。使我更加扎實的掌握了有關(guān)PLC方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，比如對一些細節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能運行，就是運行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。但是經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查最終也都找到了原因所在，也暴露了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手設(shè)計制作，是我們掌握的知識不再是紙上談兵。能過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，使得我們對PLC 的理解得到加強，看到了實踐與理論的差距。實踐過程中，也對團隊精神加以考驗。通過合作，我們的合作意識得到加強。合作能力得到了提高。短短的兩周時間里，讓我們積極的就個人想法與隊友進行討論以及與