基于GE平臺的電梯聯(lián)動及其配套流水線設(shè)計

1、基于 GE 平臺的電梯聯(lián)動及其配套流水線設(shè)計摘 要本文闡述了可編程控制器 PLC 在電梯聯(lián)動及其配套生產(chǎn)線中的運用基于 GE平臺的電梯聯(lián)動及其流水線設(shè)計。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，在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。PLC 以其功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低，維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少等優(yōu)點在本次設(shè)計中占據(jù)著重大的控制地位。本設(shè)計是在控制三層電梯的聯(lián)動的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行流水線的控制。當(dāng)其中一部電梯控制一條生產(chǎn)線時，其他兩部電梯可自由使用，不做工業(yè)電梯使用。本生產(chǎn)線生產(chǎn)情況如下

2、：液體混合之后倒入自動成型裝置，等其冷卻成型后用機(jī)械手搬運至電梯，電梯自動從一樓上升至三樓，再用機(jī)械手將其搬運至傳送帶運送出去。關(guān)鍵詞：電梯，PLC，生產(chǎn)線，變頻器 I Three - floor elevator linkage and its supporting production line design based on GE platformABSTRACTThe design is based on the control of the linkage of the three elevators, and control the production line. When on

3、e of the elevators controls a production line, the other two elevators are free to use and are not used in industrial elevators. Following the production of liquid mixture into the automatic forming device, its cooling after molding manipulator handling to lift, lift up automatically from the first

4、floor to the third floor, and then the robot will be transported to the conveyor belt carrying out.This paper introduces the overall design scheme, the 3 elevator linkage and supporting the production line PLC control system design process, and lists the specific main circuit, I/O distribution table

5、, control ladder diagram and instruction list, and gives the system diagram and program flow diagram. On the basis of analyzing and dealing with the logical relation of random signals, the programming method of PLC is designed. KEY WORDS: Elevator linkage, PLC, automatic production lineII目錄基于 GE 平臺的

6、電梯聯(lián)動及其配套流水線設(shè)計 .I前言.1第 1 章 概述.31.1 電梯發(fā)展簡史.31.1.1 電梯的起源 .31.1.2 電梯技術(shù)發(fā)展趨勢.41.2 自動化流水線概述.51.2.1 自動化流水線簡史及定義.51.2.2 自動化流水線的發(fā)展前景.6第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計.72.1 三層電梯聯(lián)動及其配套生產(chǎn)線的系統(tǒng)流程.72.2 控制要求.92.2.1 液體混合控制要求.92.2.2 自動成型控制要求.102.2.3 機(jī)械手搬運控制原理.112.2.4 三層電梯控制原理.122.2.5 直流電機(jī)定位.132.3 總體設(shè)計.132.3.1 控制設(shè)備的選用.132.3.2 I/O 分析.142.3.

7、3 控制回路 .17第三章 硬件設(shè)計.193.1 所需設(shè)備.193.2 控制柜設(shè)計.203.3 配電電路.213.4 HMI 與 PLC 連接.223.5 I/O 分配圖.233.5 整體設(shè)計布局圖.24第 4 章 軟件設(shè)計.25III4.1 軟件設(shè)計規(guī)劃.254.2 PLC 程序設(shè)計.254.2.1 GE 編程.254.2.2 三層電梯聯(lián)動功能的實現(xiàn).264.2.3 流水線功能的實現(xiàn).274.3 系統(tǒng)總流程圖.29第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試.315.1 調(diào)試過程.315.2 程序下載.315.3 流水線功能調(diào)試.32結(jié)論.34謝 辭.35參考文獻(xiàn).360前言隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多

8、，。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機(jī)控制裝置成本較高；而PLC 可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運行穩(wěn)定可靠等特點，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實現(xiàn)。本設(shè)計是在控制三層電梯的聯(lián)動的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行生產(chǎn)線的控制。當(dāng)其中一部電梯控制一條生產(chǎn)線時，其他兩部電梯

9、可自由使用，不做工業(yè)電梯使用。本生產(chǎn)線生產(chǎn)情況如下：先排空液體混合裝置，然后依次放入液體材料混合；進(jìn)入自動成型模塊制成所需工件；最后由機(jī)械手搬運至電梯一樓，其中若電梯剛好在一樓則電梯門打開，若不在一樓則先讓電梯運行下降到一樓后打開電梯門放入電梯中；經(jīng)電梯傳送至三樓再由機(jī)械手搬運出去放在傳送帶上，其中若傳送帶位于初始位置則直接放上，若不是使傳送帶運行到初始位置時再放上并運至指定位置。本文介紹了 3 層樓電梯聯(lián)動及其配套生產(chǎn)線的 PLC 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案、設(shè)計過程、組成，列出了具體的主要硬件電路、I/O 分配表、控制梯形圖及指令1表，并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖。在分析處理隨機(jī)信號邏輯關(guān)

10、系的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了 PLC 的編程方法，設(shè)計了一套完整的控制系統(tǒng)方案。2 第 1 章 概述1.1 電梯發(fā)展簡史1.1.1 電梯的起源說到電梯的起源要從公元前 2600 年埃及人在建造金字塔時使用了最原始的提升系統(tǒng)說起，但這一類起重機(jī)的能源均為人力。到了 1203 年，法國的二修道院安裝了一臺起重機(jī)，所不同者只是該機(jī)器是利用驢作為動力，載荷由繞在一個大滾筒上的繩子進(jìn)行起吊。此種方法一直沿用到近代直到瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，約在 1800 年，煤礦主才能利用起重機(jī)把礦井中的煤輸送上來。數(shù)百年來人們制造過各種類型的升降梯，它們都具有一個共同的缺陷：只要起吊繩突然斷裂，升降梯便急速地墜落到底層。1854 年

11、奧的斯設(shè)計了一種制動器：在升降梯的平臺頂部安裝一個貨車用的彈簧及一個制動桿與升降梯井道兩側(cè)的導(dǎo)軌相連結(jié)，起吊繩與貨車彈簧連結(jié)，這樣僅是起重平臺的重量就足以拉開彈簧，避免與制動桿接觸。如果繩子斷裂，貨車彈簧會將拉力減弱，兩端立該與制動桿咬合，即可將平臺牢固地原地固定免繼續(xù)下墜?！鞍踩纳堤荨卑l(fā)明成功了！一時間，奧的斯成了眾人注目的中心。第一臺升降機(jī)并非奧的斯所發(fā)明，但他卻是第一臺“安全”升降梯的發(fā)明者?！鞍踩边@一概念不僅開創(chuàng)了升降梯工業(yè)，而且也為那些想建造更高層建筑物以增加更多可利用空間的設(shè)計們打開了通途。31.1.2 電梯技術(shù)發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展，日益增高的高層建筑已成為現(xiàn)代都市的重

12、要標(biāo)志，作為高層建筑的垂直運載工具電梯得到了快速發(fā)展。(1)結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。同時，無機(jī)房電梯在新世紀(jì)將會有較大速度發(fā)展。(2)技術(shù)含量更高，性能更好電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進(jìn)性能、高舒適性的 VVVF電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因為永磁同步無齒輪曳引機(jī)具有更節(jié)能、更潔掙、更安全、更安靜、更經(jīng)濟(jì)的特點，所以永磁同步曳引機(jī)逐步成為新型曳引機(jī)的主流:由于永磁技術(shù)的先進(jìn)性，將來很有可能取代 VVVF 技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng).以

13、其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。（3）安裝更方便、更快捷高效、安全可重復(fù)使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式;隨著新技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。（4）更加節(jié)能、綠色環(huán)保綠色理念是電梯發(fā)展總趨勢。有專家預(yù)言“誰最先推出綠色產(chǎn)品并搶占市場，4誰就掌握市場競爭主動權(quán)”。發(fā)展趨勢主要有：不斷改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計，生產(chǎn)環(huán)保型低能耗、低噪聲、無漏油、無漏水、無電磁干擾、無井道導(dǎo)軌油漬污染的電梯。電梯曳引采用尼龍合成纖維曳引繩，鋼皮帶等無潤滑油污染曳引方式。電梯裝璜將采用

14、無（少）環(huán)境污染材料。電梯空載上升和滿載下行電機(jī)再生發(fā)電回收技術(shù)。安裝電梯將無需安裝手腳架。電梯零件在生產(chǎn)和使用過程中對環(huán)境沒有影響（如剎車皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。1.2 自動化流水線概述1.2.1 自動化流水線簡史及定義二十世紀(jì) 20 年代，隨著汽車、滾動軸承、小型電動機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展，機(jī)械制造中開始出現(xiàn)自動線，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動線。在二十世紀(jì)20 年代之前，首先是在汽車工業(yè)中出現(xiàn)了流水生產(chǎn)線和半自動生產(chǎn)線，隨后發(fā)展成為自動線。第二次世界大戰(zhàn)后，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的機(jī)械制造業(yè)中，自動線的數(shù)目急劇增加。 按一定工藝順序排列的若干臺自動機(jī)床，用工件傳送裝置和控制系統(tǒng)聯(lián)結(jié)起

15、來，按照規(guī)定的生產(chǎn)節(jié)拍，工件自動地依次經(jīng)過各個加工工位進(jìn)行自動加工的連續(xù)作業(yè)線。 51.2.2 自動化流水線的發(fā)展前景 自動化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動生產(chǎn)線不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識世界和改造世界的能力。 數(shù)字控制機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和電子計算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，以及成組技術(shù)的應(yīng)用，將使自動線的靈活性更大，可實現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的自動化。多品種可調(diào)自動線，降低了自動線生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)批量，因而在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，并向更高

16、度自動化的柔性制造系統(tǒng)發(fā)展。第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計62.1 三層電梯聯(lián)動及其配套生產(chǎn)線的系統(tǒng)流程 三層電梯聯(lián)動及其配套生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)主要包括對三層電梯，液體混合，自動成型，搬運機(jī)械手以及傳送帶的依次控制，各個控制系統(tǒng)的具體介紹如下：1、先初始液體混合裝置，將其中的液體放空，再將三個閥門依次打開使多種液體混合，到達(dá)一定液面時開啟加熱裝置。當(dāng)溫度傳感器到達(dá)設(shè)定溫度時，加熱器停止加熱。通過一段時間的延時，攪勻電機(jī)停止工作，出水閥門打開，將攪勻的液體放出。2、當(dāng)混合的液體倒入成型機(jī)時，各液壓缸和傳感器進(jìn)入初始狀態(tài)。延時一段時間后上面油缸的活塞向下運動，當(dāng)該液壓缸活塞下降到終點時此時，啟動左右成型液壓

17、缸，活塞向右運動，右液壓缸的活塞向左運動。當(dāng)左缸活塞運動到終點并且右缸活塞也到終點，原料已成型，各液壓缸開始退回原位。首先，左右成型液壓缸返回，當(dāng)左右液壓缸返回到初始位置，壓境缸返回，當(dāng)液壓缸返回初始狀態(tài)，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)取出成品。3、原料成型后，用機(jī)械手搬運至電梯。搬運工程采用電氣控制的搬運機(jī)械手，其任務(wù)是把左工位的工件搬運到右工位，機(jī)械手的工作方式分為手動和連續(xù)兩種。工作方式如下：機(jī)械手在原位壓左限位開關(guān)和上限位開關(guān)，延時一段時間后機(jī)械手開始下降，下降到左工位壓動下限位開關(guān)后自停；接著機(jī)械手夾緊工件后開始上升，上升到原位壓動上限位開關(guān)后自停；接著機(jī)械手開始右行直到壓動右限位開關(guān)后自停；接著

18、機(jī)械手開始下降，下降到右工位壓動下限位開關(guān)（兩個7圖 2-1 三種液體混合裝置示意圖工位用一個下限位開關(guān)）后自停；接著機(jī)械手放松工件后開始上升直到壓動上限位開關(guān)后自停（兩個工位用一個下限位開關(guān)）；接著機(jī)械手開始左行直到壓動左限位開關(guān)后自停。4、等機(jī)械手將成品運至電梯中時，電梯自動關(guān)閉，上升至指定樓層，再將電梯門打開。5、機(jī)械手將成品從電梯中搬運出來放至傳送帶上。從原點開始，延時一段時間后，右移電磁閥通電，機(jī)械手右移。右移到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥通電，右移停止；同時接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時，碰到上位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接

19、通左移電磁閥，機(jī)械手左移。左移到位時，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；機(jī)械手復(fù)位。6、機(jī)械手將物品到達(dá)傳送帶，由傳送帶運輸，直到抵達(dá)下限位觸發(fā)行程開關(guān)停止運輸，然后延時，傳送帶返回，到達(dá)上限位觸發(fā)停止傳送，完成運輸。2.2 控制要求2.2.1 液體混合控制要求圖為三種液體混合裝置。8L1、L2、L3 為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒時接通。T 為溫度傳感器，達(dá)到規(guī)定溫度后接通。液體 A、B、C

20、 與混合液體閥由電磁 Y1、Y2、Y3、Y4 控制，M 為攪勻電動機(jī)，H 為加熱爐，其控制要求如下：1、初始狀態(tài)裝置投入運行時，液體 A、B、C 閥門 Y1、Y2、Y3 關(guān)閉，混合液體閥門 Y4 打開一定時間容器放空后關(guān)閉。2、啟動操作按下啟動按鈕 START，裝置開始按下列給定規(guī)律運轉(zhuǎn)：液體 A 閥門 Y1 打開，液體 A 流入容器，當(dāng)液面到達(dá) L3 時，L3 接通，關(guān)閉液體 A 閥門 Y1，打開液體 B 閥門。當(dāng)液面到達(dá) L2 時，關(guān)閉液體 B 閥門 Y2，打開液體 C 閥門 Y3。攪勻電機(jī)啟動，開始對液體進(jìn)行攪勻。當(dāng)液面到達(dá) L1 時，關(guān)閉閥門 Y3。并開啟加熱器。當(dāng)溫度傳感器到達(dá)設(shè)定溫

21、度時，加熱器停止加熱。通過一段時間的延時，攪勻電機(jī)停止工作，出水閥門 Y4 打開，將攪勻的液體放出。當(dāng)液面下降到 L3 時，液面?zhèn)鞲衅?L3 由接通變斷開，再過 3s 后，容器放空，混合液體閥門 Y4 關(guān)閉，開始下一周期。2.2.2 自動成型控制要求在工業(yè)中，自動成型機(jī)使用的相當(dāng)廣泛，9左圖為一鋼板成型前后狀態(tài)。欲實現(xiàn)以下控制要求：1、初始狀態(tài)當(dāng)原料放入成型機(jī)時，各液壓缸和傳感器的初始狀態(tài)為：Y1=Y2=Y3=OFF,Y4=ON；S1=S4=S6=ON，S2=S3=S5=OFF。2、成型開始 按下當(dāng)液體混合模塊停止時成型開始系統(tǒng)動作要求如下：(1)Y2=ON，上面油缸的活塞向下運動，使 S4=

22、OFF。 (2) 當(dāng)該液壓缸活塞下降到終點時，S3=ON，此時，啟動左右成型液壓缸，Y1 的活塞向右運動，右液壓缸的活塞向左運動。Y1=Y3=ON，Y4=OFF，使S1=S6=OFF。(3) 當(dāng)左缸活塞運動到終點 S2=ON，并且右缸活塞也到終點 S5=ON 時，原料已成型，各液壓缸開始退回原位。首先，左右成型液壓缸返回，Y1=Y4=OFF，Y3=ON 使 S2=S5=OFF。(4)當(dāng)左右液壓缸返回到初始位置，S1=S6=ON 時，壓境缸返回，Y2=OFF，使S3=OFF。(5)當(dāng)液壓缸返回初始狀態(tài)，S4=ON 時，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)取出成品。2.2.3 機(jī)械手搬運控制原理機(jī)械手的應(yīng)用是現(xiàn)代工業(yè)

23、自動化發(fā)展的重要一步，大大節(jié)約了人力，物力。是我們以后工作中可能遇到的重要的工業(yè)設(shè)備，有必要了解其工作原理及控制方2-2 自動成型裝置示意圖10法。操作流程:1、復(fù)位：把 PLC 至 RUN，按下 SQ2 和 SQ4，手動使機(jī)械手回到原點（左移到位）。氣爪張開。2、啟動:按下啟動按鈕，機(jī)械手下降，按下 SQ1，下端傳感器到位，位氣爪夾緊，機(jī)械手上升，當(dāng)觸碰到 SQ2 時，上升到位，機(jī)械手伸出，當(dāng)觸碰到 SQ3，右移到位，機(jī)械手下降，觸碰到 SQ1 下降到位，氣爪張開，放松工件，機(jī)械手上升。當(dāng)觸碰到 SQ2 時上升到位，機(jī)械手縮回，到達(dá)原點，一次工件搬運完成。3、停止：機(jī)械手搬運至電梯中后結(jié)束流

24、程。圖 2-3 機(jī)械手搬運裝置示意圖2.2.4 三層電梯控制原理電梯已是我們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾ぞ?，住宅區(qū)，商業(yè)大廈等等很多領(lǐng)域都有應(yīng)用。工作原理:按下啟動按鈕電梯至工作準(zhǔn)備狀態(tài)。三個樓層信號任意一個至 1,表示電梯停的當(dāng)圖 2-4 直流電機(jī)定位模擬結(jié)構(gòu)圖11前層,此時,樓層信號燈點亮.按下電梯外呼信號 UP 或者 down 電梯升降到所在樓層，電梯門打開，延時閉合,此時模擬人進(jìn)入電梯。進(jìn)入電梯后,按下內(nèi)呼叫信號選擇要去的樓層.關(guān)閉樓層限位(模擬矯箱離開當(dāng)前層),打開目標(biāo)樓層限位(表示矯箱到達(dá)該層)電梯門打開,延時閉合(模擬人出電梯過程)。2.2.5 直流電機(jī)定位如圖 2-6 為直流電機(jī)定位的模

25、擬結(jié)構(gòu)圖，其運行狀態(tài)如下：當(dāng)按下開關(guān)時，若此前物件不在初始位置 S1 上，則先讓其回到 S1。(1)電機(jī)正轉(zhuǎn)，物件向下移動。(2)當(dāng)物件到達(dá)終點 S3，正轉(zhuǎn)停止。(3)電機(jī)反轉(zhuǎn)，物件向上移動。(4)當(dāng)物件到達(dá) S1，反轉(zhuǎn)停止，物件停止在 S1 上，運行停止。 圖 2-5 直流電機(jī)定位模擬結(jié)構(gòu)圖122.3 總體設(shè)計 2.3.1 控制設(shè)備的選用1. 小型斷路器：控制設(shè)備電源通斷2. 接線端子：接線轉(zhuǎn)換3. 多種液體混合模擬設(shè)備4. 自動成型模擬設(shè)備5. 機(jī)械手搬運模擬設(shè)備6. 電梯運送模擬設(shè)備7. 直流電機(jī)定位設(shè)備2.3.2 I/O 分析本系統(tǒng)使用了開關(guān)量輸入模塊 IC694MDL660 它有 3

26、2 個輸入通道，并且是 16個端口使用一根集成線連接；輸出模塊則使用了 IC695MDL754，其詳細(xì)的 I/O 分配見表 2-1。表 2-1 I/O 地址表輸入輸出器件(觸摸屏M)說明器件說明I1啟動Q11電梯-1FOI2停止Q21電梯-1FC13I31電梯-SQ1Q31電梯-2FOI41電梯-SQ2Q41電梯-2FCI51電梯-SQ3Q51電梯-3FOI61電梯-UP1Q61電梯-3FCI71電梯-DOWN2Q71電梯-1FUI81電梯-UP2Q81電梯-2FUI91電梯-DOWN3Q91電梯-2FDI101電梯-內(nèi)呼1Q101電梯-3FDI111電梯-內(nèi)呼2Q112電梯-1FOI121電

27、梯-內(nèi)呼3Q122電梯-1FCI132電梯-SQ1Q132電梯-2FOI142電梯-SQ2Q142電梯-2FC I152電梯-SQ3Q152電梯-3FOI162電梯-內(nèi)呼1Q162電梯-3FCI172電梯-內(nèi)呼2Q17直流電機(jī)正轉(zhuǎn)I182電梯-內(nèi)呼3Q18直流電機(jī)反轉(zhuǎn)I193電梯-SQ1Q19三相異步電機(jī)正轉(zhuǎn)I203電梯-SQ2Q20三相異步電機(jī)反轉(zhuǎn)I213電梯-SQ3Q213電梯-1FOI223電梯-內(nèi)呼1Q223電梯-1FCI233電梯-內(nèi)呼2Q233電梯-2FOI243電梯-內(nèi)呼3Q243電梯-2FCI25流程啟動Q253電梯-3FOI26Q263電梯-3FCI27Q27液體混合A閥門1

28、4I28Q28液體混合B閥門I29直流電機(jī)S1Q29液體混合C閥門I30直流電機(jī)S2Q30液體混合加熱爐I31三相異步電機(jī)正轉(zhuǎn)Q31液體混合攪勻電動機(jī)I32三相異步電機(jī)反轉(zhuǎn)Q32液體混合混合液閥門Q33液體混合傳感L1Q34液體混合傳感L2Q35液體混合傳感L3Q36液體混合溫度傳感TQ37自動成型S1Q38自動成型S2Q39自動成型S3Q40自動成型S4Q41自動成型S5Q42自動成型S6Q43自動成型Y1Q44自動成型Y2Q45自動成型Y3Q46自動成型Y4Q471機(jī)械手-Y1Q481機(jī)械手-Y2Q491機(jī)械手-Y3Q501機(jī)械手-Y4Q511機(jī)械手-Y515Q521機(jī)械手-Y6Q531機(jī)

29、械手-Y7Q541機(jī)械手-Y8Q552機(jī)械手-Y1Q562機(jī)械手-Y2Q572機(jī)械手-Y3Q582機(jī)械手-Y4Q592機(jī)械手-Y5Q602機(jī)械手-Y6Q612機(jī)械手-Y7Q622機(jī)械手-Y82.3.3 控制回路為了形成一條能自動工作的生產(chǎn)線，需不同的模塊相互組合。因此，我們選用了“PLC 系統(tǒng)實驗實心裝置”控制柜上的液體混合模塊、自動成型模塊、機(jī)械手模塊、傳送帶模塊、三層電梯這五個模塊的組合。本設(shè)計是在控制三層電梯的聯(lián)動的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行生產(chǎn)線的控制。當(dāng)其中一部電梯控制一條生產(chǎn)線時，其他兩部電梯可自由使用，不做工業(yè)電梯使用。本生產(chǎn)線生產(chǎn)情況如下：液體混合之后倒入自動成型裝置，等其冷卻成型后用機(jī)

30、械手搬運至電梯，電梯自動從一樓上升至三樓，再用機(jī)械手將其搬運至傳送帶運送出去。至此一個完整的控制回路設(shè)計完成。 PLC 的開關(guān)量輸出通常有兩種形式：集電極開路輸出和繼電器輸出。集電極開路輸出因驅(qū)動電流有限，通常用于驅(qū)動發(fā)光二極管、LED 顯示器、繼電器等，16主要特點是動作速度快。下面以機(jī)械手的手動操作為例:1.復(fù)位：把 PLC 至 RUN，按下 SQ2 和 SQ4，手動使機(jī)械手回到原點（左移到位），氣爪張開。2.啟動：按下啟動按鈕，機(jī)械手下降，按下 SQ1，下端傳感器到位，氣爪夾緊，機(jī)械手上升，當(dāng)觸碰到 SQ2 時，上升到位，機(jī)械手伸出，當(dāng)觸碰到 SQ3，右移到位，機(jī)械手下降，觸碰到 SQ1

31、 下降到位，氣爪張開，放松工件，機(jī)械手上升。當(dāng)觸碰到 SQ2 時上升到位，機(jī)械手縮回，到達(dá)原點，一次工件搬運完成。循環(huán)上述動作。3.停止：機(jī)械手搬運至電梯中后結(jié)束流程。 右移到位下降到位下降下降到位夾緊右移下降上升上升到位松開上升上升到位左移左移到位原點圖 2-5 機(jī)械手的動作過程17第 3 章 硬件設(shè)計3.1 所需設(shè)備 根據(jù)要求，在整個設(shè)計中，所需的設(shè)備如表 3-1 所示。表 3-1 實驗所需設(shè)備序號名稱/模塊型號數(shù)量1電源IC695PSD04012CPUIC695CPU31513以太網(wǎng)IC695ETM00114數(shù)字量輸入IC694MDL66015數(shù)字量輸出IC694MDL75426模擬量輸

32、出IC695ALG70417觸摸屏QuickPanel View/Control18變頻器D7001189電動機(jī)0.37KW 三相交流110底板IC695CHS01213.2 控制柜設(shè)計根據(jù)每個設(shè)備尺寸決定控制柜尺寸，也可以選擇標(biāo)準(zhǔn)控制柜（一般寬 800*深 600*高 2200 mm），以便節(jié)省成本。圖 3-1 為其三視圖。19圖 3-1 控制柜三視圖3.3 配電電路 實驗室配電控制柜供電系統(tǒng)提供 AC220V 電壓，而 PLC 實驗實訓(xùn)裝置、觸摸屏及各個模擬模塊都需要 DC24V 電壓，因此在實驗柜上有一個開關(guān)電源模塊，將AC220V 轉(zhuǎn)換為實驗柜所需的 DC24V 電壓，本系統(tǒng)中所有用電

33、模塊所需的 DC24V 電壓均由此開關(guān)電源模塊提供，其電氣連接圖如圖 3-2 示；圖 32 電源模塊圖203.4 HMI 與 PLC 連接圖 33HMI 與 PLC 連接213.5 I/O 分配圖圖 3-5 I/O 分配圖223.5 整體設(shè)計布局圖 KNTP L C 系 統(tǒng) 實 驗 實 訓(xùn)裝 置圖3-5 整體設(shè)計布局圖23第 4 章 軟件設(shè)計4.1 軟件設(shè)計規(guī)劃 本設(shè)計為基于 GE 控制的三層電梯聯(lián)動的流水線控制。在三層電梯聯(lián)動的基礎(chǔ)上添加了多種液體混合模塊、自動成型模塊、機(jī)械手搬運模塊以及傳送帶模塊。旨在通過模擬實現(xiàn)工業(yè)流水線生產(chǎn)及電梯搬運的控制流程。先排空液體混合裝置，然后依次放入液體材料

34、混合；進(jìn)入自動成型模塊制成所需工件；最后由機(jī)械手搬運至電梯一樓，其中若電梯剛好在一樓則電梯門打開，若不在一樓則先讓電梯運行下降到一樓后打開電梯門放入電梯中；經(jīng)電梯傳送至三樓再由機(jī)械手搬運出去放在傳送帶上，其中若傳送帶位于初始位置則直接放上，若不是使傳送帶運行到初始位置時再放上運至指定位置。4.2 PLC 程序設(shè)計4.2.1 GE 編程GE PAC 采用梯形圖編程，梯形圖 LD（Ladder Diagram）編輯器用于創(chuàng)建梯形圖語言的程序。它以梯形邏輯顯示 PLC 程序執(zhí)行過程。在 Machine Edition 軟件中輸入梯形圖程序步驟如下：在 Developer PLC 編程軟件依次點擊瀏覽

35、器的 ProjectPAC Target 24Logic，_MAIN 為主程序，窗口界面如圖 4-1 所示。根據(jù)程序的設(shè)計，依次點擊軟件的 ToolsToolchest 在右邊工具欄中 LD Instruction 找到需要的指令如圖4-2，放到相應(yīng)的位置，在輸入地址號，如地址號為 I00001，對地址號在屬性檢查窗口進(jìn)行管理。圖 4-1 主程序位置圖 圖 4-2 梯形圖指令工具欄4.2.2 三層電梯聯(lián)動功能的實現(xiàn)按下開始鍵，再按下 1-1UP 使一號電梯移動到一樓準(zhǔn)備。而后，當(dāng)按下 9 個內(nèi)呼中的一個時，同一棟樓的電梯將會移動到該內(nèi)呼樓層。而按下四個外呼按鈕時，三個電梯中離該外呼最接近的電梯

36、開始運行并移動到該樓層，其他兩臺電梯不動，三臺電梯的優(yōu)先度從左到右越來越低。且運動過程中有電機(jī)進(jìn)行模擬運行。25其組態(tài)示意圖如下圖 4-3 所示。圖 4-3 三層電梯聯(lián)動組態(tài)示意圖4.2.3 流水線功能的實現(xiàn)流水線是工廠中必不可少的環(huán)節(jié)，本功能將液體混合、自動成型、機(jī)械手電梯 5 個模塊組合為一條自動生產(chǎn)流水線，實現(xiàn)液體材料混合后經(jīng)自動成型制成所需工件，最后由機(jī)械手搬運至電梯，電梯上升至指定樓層，再由機(jī)械手搬運至傳送帶?？墒謩舆\行，可自動循環(huán)運行，也可以停車后進(jìn)行手動操作，通過變頻器可以控制各部分電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變生產(chǎn)線的運行速度。流水線實物圖如下圖4-3 所示 26圖 4-4 流水線實物圖

37、274.3 系統(tǒng)總流程圖開始液體混合自動成型機(jī)械手夾緊工件電梯是否在一樓一樓電梯門打開機(jī)械手將工件放入電梯電梯下降到一樓28 圖 4-5 總設(shè)計流程圖29第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試5.1 調(diào)試過程軟件調(diào)試是通過對擁護(hù)程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯的錯誤。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)返回編程環(huán)境，檢查梯形圖的錯誤并修改程序再進(jìn)行調(diào)試，如此反復(fù)直到調(diào)試成功。5.2 程序下載用 Machine Edition Logic Developer 軟件配置 PAC CPU 和 I/O 系統(tǒng)。由于 PAC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，沒有插槽均有可能配置不

38、同模塊，所以需要對每個插槽上的模塊進(jìn)行定義，CPU 才能識別到模塊展開工作。程序下載圖如下。梯形圖LD（Ladder Diagram）編輯器用于創(chuàng)建梯形圖語言的程序。它以梯形邏輯顯示PLC 程序執(zhí)行過程。30 圖5-1 程序下載圖5.3 流水線功能調(diào)試程序下載進(jìn)入 GE PAC 的 CPU 后，調(diào)試運行后如圖 5-3，顯示屏如圖 5-4。31圖 5-3 流水線調(diào)試圖圖 5-4 流水線組態(tài)圖32 結(jié)論經(jīng)過緊張、忙碌的努力，我終于完成了本次設(shè)計。本論文闡述了基于 GE 平臺的電梯聯(lián)動及其流水線設(shè)計在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了 3 層樓電梯聯(lián)動及其流水線設(shè)計的 PLC 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案、設(shè)計過程、組成，列出了具體的主要硬件電路、I/O 分配表、電梯的控制梯形圖及指令表，并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖。在分析處理隨機(jī)信號邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，指出了 PLC 的編程方法，設(shè)計了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案。 我感覺通過這次設(shè)計活動，我的最大收獲是了解了一種