PLC課程設(shè)計(五層電梯)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 PLC綜合課程設(shè)計報告設(shè)計題目： 五層電梯的PLC設(shè)計 設(shè) 計 者： 胡少華 學(xué) 號： 11 班 級： 電氣074指導(dǎo)老師： 肖清 完成時間： 2010年6月 日設(shè)計報告綜合測試總評格式（10）內(nèi)容(40)圖表（10）答辯（20）平時（20）專心-專注-專業(yè)一、設(shè)計題目、內(nèi)容及要求1、設(shè)計題目：五層電梯的plc自動控制2、設(shè)計內(nèi)容：1）電梯轎箱的控制要求： a：選向：根據(jù)電梯各層內(nèi)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(nèi)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

2、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(nèi)部計數(shù)-譯碼驅(qū)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(dāng)電梯平層的時候，電梯門自動打開，經(jīng)過5秒鐘后電梯門自動關(guān)上。如果遇到有人在門中間的情況，電梯會因為光電開關(guān)的作用而自動開門。3、設(shè)計要求：1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。如需要完成的動作（動作順序、動作條件及必須的保護和聯(lián)鎖等）、操作方式（手動、自動；連續(xù)、單周期及單步等）；2）根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。據(jù)此確定PLC的I/O點數(shù)；3）選擇PLC,分配PLC的I/O點，設(shè)計I/

3、O電氣接口連接圖（這一步也可結(jié)合第2步進行）；4）進行PLC程序設(shè)計。二、設(shè)計原始資料三、要求的設(shè)計成果（課程設(shè)計說明書、設(shè)計實物、圖紙等）1根據(jù)設(shè)計內(nèi)容撰寫可編程序控制器原理與應(yīng)用課程設(shè)計報告，要求不低于3000字。2. 繪制接線圖、順序功能圖、梯形圖，提交電子版；3. 提交接線圖、主電路一張，用A3紙打印。四、進程安排從2009年1月11日到2010年1月15日序號項目具 體 內(nèi) 容時間（天）1明確任務(wù)1）了解設(shè)計任務(wù)書2）借閱圖書資料0.52總體方案設(shè)計及plc選型1）熟悉設(shè)計題目2）查閱相關(guān)資料，進行plc選型、電器元件選型13接線圖設(shè)計分配PLC的I/O點，設(shè)計I/O電氣接口連接圖0

4、.54梯形圖設(shè)計用編程軟件繪制梯形圖1.55撰寫設(shè)計報告撰寫不少于3000字的可編程序控制器原理與應(yīng)用課程設(shè)計報告1.5五、主要參考資料1 鄧星鐘. 機電傳動控制. 武漢：華中科技大學(xué)出版社,2001.2 靜 康. 實用電工典型線路圖例. 北京：中國水利水電出版社,1998.3 全國電氣文件編制和圖形符號標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會. 電氣電工及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)匯編.北京：中國電力出版社,2001.4 朱英韜. 工廠電氣控制技術(shù). 北京：工業(yè)大學(xué)出版社，1991.5 楊長能,張興毅. 可編程程序控制器基礎(chǔ)及應(yīng)用.重慶:：重慶大學(xué)出版社,2001.指導(dǎo)教師（簽名）：教研室主任（簽名）：目 錄1 概述 12 總體方案

5、設(shè)計 22.1電梯控制系統(tǒng)構(gòu)成 22.2電梯的工作原理及功能要求 22.2.1輸入輸出回路 22.2.2變頻調(diào)速回路 33 硬件設(shè)計 43.1控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 43.2輸入輸出點分配 54 軟件設(shè)計 64.1 控制系統(tǒng)程序工藝流程分析 64.2控制系統(tǒng)程序設(shè)計 115 總結(jié) 17參考文獻 181 概述在本次設(shè)計中，我將利用PLC來實現(xiàn)對電梯的控制。在當(dāng)今時代由于工業(yè)自動化程度的不斷提高對自動化控制的要求也日趨增加，PLC則能在很大程度上很廣的范圍內(nèi)實現(xiàn)自動化控制。20世紀(jì)60年代末，為了克服傳統(tǒng)繼電器的種種應(yīng)用上的缺點，人們研制出了一種先進的自動控制設(shè)備PLC，由于PLC具有優(yōu)良的技術(shù)性能，因

6、此它一問世就很快得到了推廣應(yīng)用?，F(xiàn)在PLC作為用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的專用計算機，與商家、家用的微機不同，由于控制對象的復(fù)雜性，使用環(huán)境的特殊性和工作運行的連續(xù)性，使其在設(shè)計上有許多特點。可靠性高，抗干擾能力強；編程方法簡單、直觀；體積小、耗能低、重量輕；硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強；系統(tǒng)的設(shè)計/安裝、調(diào)試工作量少；維修工作量小、維護方便；接口模塊功能強、品種多。因此，PLC行業(yè)已經(jīng)在工業(yè)市場上占有一大片領(lǐng)地。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。本次設(shè)計包括對PLC硬件的設(shè)計，軟件設(shè)計，駐點路的設(shè)計，控制

7、柜的設(shè)計，以及電梯惦記和其他設(shè)備的選擇，還有原理分析等。相信此次設(shè)計后，我對電梯的實際運行以及PLC的基本原理和控制過程能有初步的掌握。2 總體方案設(shè)計21 電梯控制系統(tǒng)構(gòu)成電梯控制系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速主回路、輸入輸出單元以及 PLC 單元構(gòu)成，由如圖2所示，PLC用來完成對電梯曳引電機及開關(guān)門機的起動，加減速，停止，運行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內(nèi)操作，安全保護等指令信號進行管理和控制功能。22 電梯的工作原理及功能要求221輸入輸出回路輸入輸出單元為 PLC 的 I/O 接口部分，主要由轎箱內(nèi)選層、樓層及方向指示、廳外呼叫、開關(guān)門、上下強迫換速開關(guān)、井道內(nèi)的上下平層、門鎖、消防、安全保護

8、繼電器、檢修、稱重、泊梯等單元構(gòu)成。（1）輸入單元為：開關(guān)門按鈕，輸入 PLC 控制轎門的開閉（廳門也同時動作）；上下平層裝置，用來保證電梯轎箱在各層停靠時準(zhǔn)確平層；廳外呼叫單元，用來對各層站的廳外召喚信號進行登記、記憶和消除；轎箱內(nèi)選層單元，負(fù)責(zé)對預(yù)選樓層指令的登記、消除和指示；上下限強迫換速開關(guān)，用于保護電梯的高速運行安全，避免電梯出現(xiàn)沖頂或蹲底事故，當(dāng)電梯到達上下端站時，裝在轎廂邊的上下限強迫換速開關(guān)打板，信號輸入 PLC，PLC 發(fā)出換速信號強迫電梯減速運行到平層位置；門鎖裝置（或轎門和廳門聯(lián)鎖保護裝置），轎門閉合和各廳門閉合上鎖是電梯正常起動運行的前提；安全回路，通常包括轎頂內(nèi)急停開

9、關(guān)、轎內(nèi)急停開關(guān)、限速器斷繩開關(guān)、安全鉗開關(guān)、限速器超速開關(guān)、相序保護繼電器、底坑急停開關(guān)、上下限極限開關(guān)等；檢修、消防和泊梯，檢修、消防和泊梯為電梯的三種運行方式，檢修運行為電梯檢修時的慢速運行方式，消防運行有消防返回基站和消防員專用兩種運行狀態(tài)，泊梯狀態(tài)，消除內(nèi)選和外呼信號，自動返回泊梯層、關(guān)門并斷電；稱重單元，用來檢測轎廂負(fù)荷，判斷電梯處于欠載、滿載或超載狀態(tài)，然后輸出數(shù)字信號給 PLC，根據(jù)負(fù)載情況進行起動力矩補償，使電梯運行平穩(wěn)。（2）輸出單元為：層樓指示燈、樓層及方向指示單元，包括電梯上下行方向指示燈以及報站鐘等，目前的方向及層樓指示燈主要有七段碼顯示方式和點陣顯示方式，本系統(tǒng)為七

10、段碼顯示方式；開關(guān)門單元，用于控制電梯的廳門和轎門的打開和關(guān)閉，在自動定向完成或電梯平穩(wěn)?？亢螅琍LC給出相關(guān)指令，完成開關(guān)門動作。222變頻調(diào)速回路變頻調(diào)速主回路由變頻調(diào)速驅(qū)動、三相交流輸入、曳引機和制動單元構(gòu)成.三相電源 R、S、T 經(jīng)接線端子進入變頻器為其主回路和控制回路供電，輸出端為兩相電接電動機的快速繞組，外接制動單元減少了制動時間，加快制動過程。變頻器將實際速度與變頻器內(nèi)部的給定速度相比較，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率及電壓，使電梯的實際速度跟隨變頻器內(nèi)部的給定速度，達到調(diào)節(jié)電梯速度，旋轉(zhuǎn)編碼器用來檢測電梯的運行速度和運行方向的目的。變頻器輸入信號為：上、下行方向指令，低速、高速、檢修

11、速度編碼指令。3 硬件設(shè)計31 輸入輸出點分配表31 I/O分配表輸入信號輸出信號名稱代號編號名稱代號編號安全回路K6X000電梯上行UPY000零速輸入K0X001電梯下行DOWNY001脈沖輸入K1X002電梯快行FASTY002轎內(nèi)電鎖K2X003電梯慢行SLOWY003紅外傳感器K3X004檢修速度JXY004關(guān)門力限開關(guān)K4X005七段碼AY005超重K5X006BY006上限強制減速SQ0X007CY007一樓指令SB1X010DY010二樓指令SB2X011EY011三樓指令SB3X012FY012四樓指令SB4X013GY013五樓指令SB5X014關(guān)門催促鈴聲KE1Y014基

12、站到位開關(guān)SQ4X015廳門關(guān)KM2Y015一樓上呼SB6X016廳門開KM3Y016一樓下呼SB7X017廳內(nèi)指示燈E1Y017二樓上呼SB8X020廳內(nèi)指示燈E2Y020二樓下呼SB9X021廳內(nèi)指示燈E3Y021三樓上呼SB10X022廳內(nèi)指示燈E4Y022三樓下呼SB11X023廳內(nèi)指示燈E5Y023四樓上呼SB12X024上呼燈E6Y024四樓下呼SB13X025上呼燈E7Y025五樓上呼SB14X026上呼燈E8Y026五樓下呼SB15X027上呼燈E9Y027廳門開SB16X030下呼燈E10Y030廳門關(guān)SB17X031下呼燈E11Y031廳門開到位SQ1X032下呼燈E12Y

13、032廳門關(guān)到位SQ2X033下呼燈E13Y033檢修開關(guān)SB18X034超重鈴聲KM4Y034檢修上SB19X035抱閘信號KM5Y035檢修下SB20X036上行指示燈E14Y036下限強制減速SQ3X037下行指示燈E15Y03732 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計本實驗有32個輸入信號，32個輸出信號及現(xiàn)有設(shè)備，所以選用FX264MR的PLC，由于現(xiàn)有材料所以選OMRON的3G2JV變頻器和兩相交流電機。來完成實驗。PLC控制器、變頻器和電動機的接線及原理圖下如圖所示。圖3.14 軟件設(shè)計41 控制系統(tǒng)程序工藝流程分析根據(jù)電梯的功能要求與工作原理以及輸入/輸出點的地址分配表，來繪制電梯的程序流程,和

14、設(shè)計電梯的程序梯形圖。電梯程序流程圖為圖4.1。梯形圖分成：初始化、指層控制、開關(guān)門控制、轎內(nèi)呼叫與標(biāo)記控制、廳外呼叫與標(biāo)記控制、電梯上下行選擇與指示控制、電梯的運行控制來編寫與調(diào)試。最后再組合調(diào)試。圖4.1 電梯程序流程圖411電梯初始化電梯復(fù)位、裝入數(shù)據(jù)、安全回路等。412指層控制 指層控制梯形圖如圖4.3所示。本程序以1樓為基站，脈沖數(shù)為0。D200、D202、D204、D206、D208分別存放1/F5/F的脈沖數(shù)0、600、1200、1800、2400（實驗用實際具體而定）。C242為內(nèi)部高速計數(shù)器，D250存放減速脈沖數(shù)50，M1M5為樓層繼電器。當(dāng)轎箱位于某一層時，應(yīng)產(chǎn)生位于該層

15、的樓層信號，以控制樓層顯示器顯示樓層處的位置，離開該層時，該信號應(yīng)被新的樓層信號（上層或下層）取代。413開關(guān)門控制（1）開門控制手動開關(guān)門時，當(dāng)電梯運行到位后，按下SB16，X030閉合，M50置位，Y016得電，電動機正轉(zhuǎn)，開門。開門到位，開門到位行程開關(guān)SQ1動作，X032閉合，M50復(fù)位，Y016失電，開門過程結(jié)束。當(dāng)在關(guān)門過程中，按下SB16，停止關(guān)門，并開門。自動開關(guān)門時，當(dāng)電梯運行到位后，電梯停止，T0開始定時，延時2S后，T0觸電閉合，M50置位，開門。（2）關(guān)門控制手動關(guān)門時，當(dāng)按下SB17，X031閉合，M51置位，Y015得電，電動機反轉(zhuǎn)，關(guān)門。關(guān)門到位，關(guān)門到位行程開關(guān)

16、SQ2動作，X033閉合，M51復(fù)位，Y015失電，關(guān)門過程結(jié)束。在開門過程中，按下SB17，停止開門，并關(guān)門。自動關(guān)門時，定時器T1控制。當(dāng)電梯開門到位后，X031閉合，T1定時5S后，M51置位，關(guān)門。但在關(guān)門時，有客人經(jīng)過紅外線遮蔽，停止關(guān)門，遮蔽結(jié)束，繼續(xù)關(guān)門。當(dāng)關(guān)門過程受到壓力，關(guān)門力限K4閉合，M50置位，開門。414轎內(nèi)指令控制當(dāng)轎內(nèi)按下SB1、SB2、SB3、SB4、SB5后，按鍵標(biāo)記，對應(yīng)指示燈E8E12亮。到電梯到達指定層后，動作取消，指示燈滅。在檢修時，按鍵不標(biāo)記。安全回路在整個工作過程中為常開（X000），只有出現(xiàn)不安全情況時才導(dǎo)通，則電梯停止工作。415廳外呼叫控制當(dāng)

17、按下對應(yīng)的呼叫鍵SB6SB17時，按鍵標(biāo)記，對應(yīng)指示燈E13E20亮。到電梯到達標(biāo)記層時，動作取消，指示等滅。在檢修時，按鍵不標(biāo)記。416電梯的選層上、下行控制當(dāng)電梯得到轎內(nèi)指令或廳外呼叫指令時，分析對應(yīng)層與電梯所在位置，判斷是上行（M100置位）還是下行（M101置位）。M100置位時，Y000接通，電梯上行；M101置位時，Y001接通，電梯下行。417電梯的運行控制電梯的運行由變頻器控制，一次完整的運行過程，就是曳引電動機從起動、勻速運行到減速停車的過程。為使乘客擁有良好的舒適感，電梯采用S型速度曲線，轉(zhuǎn)換成頻率曲線如圖4所示。圖4.2 電梯的運行曲線當(dāng)PLC發(fā)出正轉(zhuǎn)M100置位（或反轉(zhuǎn)

18、M101置位）即M120置位，Y002導(dǎo)通，高速運行，變頻器從0Hz到50hz開始啟動，啟動時間為3S，然后維持50Hz運行。當(dāng)換速信號到時，PLC撤消高速信號Y002斷開，同時輸出爬行信號Y003導(dǎo)通，爬行頻率為6Hz。從50Hz下降到6Hz在3S內(nèi)完成。當(dāng)?shù)竭_6Hz速度時，就以此速度爬行。當(dāng)平層信號（M301M341）到時，撤消正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）及爬行信號，變頻器從6Hz減速到0。在整個運行過程中，變頻器的零速輸入點X001及異常輸出點X003都是斷開的，運行速度減為0時，；零速輸入點閉合，通過PLC發(fā)出電動機抱閘和自動開門信號。當(dāng)變頻器出現(xiàn)異常時，X003導(dǎo)通，電梯無法運行。按下檢修鍵SB1

19、9后，只能以檢修速度運行。按下檢修上行SB22時，Y002、YOO3閉合，以檢修速度（10Hz）上行，松開按鍵，立即停止。同理，按下檢修下行SB20時，Y002、Y003閉合，以檢修速度(10Hz)下行，松開按鍵，立即停止。由于材料限制，本實驗用OMRON，3G3JV小型變頻器，兩相交流電動機。實際根據(jù)需要所定。變頻器的參數(shù)設(shè)置為表2。表4-1 變頻器參數(shù)設(shè)置n021控制電路的端口區(qū)控制運行n050可以反轉(zhuǎn)n0950電機運行的最高頻率（Hz)n140電機運行的最低頻率（Hz)n163斜坡上升時間（S）n173斜坡下降時間（S）n202S形加減時間為0.5Sn2250設(shè)置固有頻率f=50Hz（高

20、速運行）端口S3n236設(shè)置固有頻率f=6Hz （爬行運行）端口S4n2410設(shè)置固有頻率f=10Hz （檢修運行）端口S5n362反轉(zhuǎn)與停止 輸入端口為S2N376多段速指令1 輸入端口為S3n387多段速指令2 輸入端口為S4n398多段速指令3 輸入端口為S5N403零速輸出 ON：零速中S0：為正轉(zhuǎn)與停止端口418抱閘、泊梯、超重控制當(dāng)變頻器輸入零速信號后，X001常開閉合，輸出Y035常開閉合，抱閘閉合。電梯運行時，零速輸入停止，X001斷開，則Y035常開斷開轎箱運行。消防與泊梯，按下SB14，X026導(dǎo)通，電梯返回基站?；镜剑琗015常閉斷開，電梯停止。超重時，X006常閉閉合

21、，電梯不能啟動，并鳴鏑（Y034常開閉合）。 4.2控制系統(tǒng)程序設(shè)計 圖 4.3 5總結(jié)通過這次課程設(shè)計，我更深刻地認(rèn)識到PLC技術(shù)不僅可以實現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處理分支、中斷、自診斷能力。邏輯控制功能通過軟件編程實現(xiàn)，柔性強，控制功能多，控制線路大大簡化。S7200PLC的編程軟件為STEP7 Micro/wIN32，是一種基于windows平臺的應(yīng)用軟件，它可以使用通用的個人計算機作為圖形編輯器，用于在線或離線開發(fā)用戶程序，用于在線對PLC進行各種操作，并且可以在線實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。它提供了三種編程語言，及梯形圖LAD，語句表STL及功能塊圖FBD，每種語言都有自己的特點。梯形圖LAD是在繼電器接觸控制基礎(chǔ)上演變而來的，是一種圖形化的編程語言。編程人員幾乎不必具備計算機的基礎(chǔ)知識，不需考慮PLC內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，只要有繼電接觸