四層電梯的PLC控制系統(tǒng)設計方案

PAGE42摘要隨著科學技術的發(fā)展、近年來，我國的電梯生產(chǎn)技術得到了迅速發(fā)展．一些電梯廠也在不斷改進設計、修改工藝。更新?lián)Q代生產(chǎn)更新型的電梯，電梯主要分為機械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩大部份，隨著自動控制理論與微電子技術的發(fā)展，電梯的拖動方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化，交流調速是當前電梯拖動的主要發(fā)展方向。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電路控制系統(tǒng)(“早期安裝的電梯多位繼電器控制系統(tǒng))、PLC控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點，目前已逐漸被淘汰。微機控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設計復雜，一般維修人員難以掌握其維修技術等缺陷。而PLC控制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強,設計和調試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術改造。關鍵詞:PLC電梯控制系統(tǒng)電梯系統(tǒng)運行調試目錄摘要 1第一章概述 31.1PLC的應用領域 31.1.1開關量的邏輯控制 31.1.2模擬量控制 31.1.3運動控制 31.1.4過程控制 31.1.5數(shù)據(jù)處理 31.1.6通信及聯(lián)網(wǎng) 41.2PLC的基本結構 4第二章硬件設計 52.1控制要求 52.2PLC型號的選擇 52.3系統(tǒng)設計流程圖 52.4I/O分配表 82.5I/O接線圖 8第三章軟件設計 103.1梯形圖 103.2指令表 30第四章調試 434.1準備工作 434.2調試程序 43結束語 44參考文獻 45第一章概述1.1PLC的應用領域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、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)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1.1.1開關量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。1.1.2模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。1.1.3運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。1.1.4過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛應用。1.1.5數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。1.1.6通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。1.2PLC的基本結構PLC實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同。從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。第二章硬件設計2.1控制要求2.2PLC型號的選擇 綜合輸入、輸出點的計算以及要實現(xiàn)的電梯控制功能，實驗室現(xiàn)有的三菱FX2N型號的PLC完全能實現(xiàn)設計要求。因為FX2N型號的PLC是一款面對大中型工業(yè)應用的PLC，輸入輸出點，內(nèi)存容量以及響應時間均符合條件。并且，三菱PLC具有穩(wěn)定性高，功能強大，環(huán)境適應性強，編程軟件簡單完善，價格適中等優(yōu)點。所以我采用了FX2N-48MR型號的可編程控制器。2.3系統(tǒng)設計流程圖電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。圖為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結構圖，主要硬件包括PLC主機及擴展、機械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調速裝置與主拖動系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機，操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護信號通過PLC輸入接口送入PLC，存儲在存儲器并由PLC軟件運算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指層器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。呼叫信號條件及記憶呼叫信號條件及記憶電梯轎廂位置計數(shù)與顯示電梯轎廂位置計數(shù)與顯示呼叫信號與轎廂位置比較呼叫信號與轎廂位置比較確定運行方向確定運行方向兩層同時呼叫處理兩層同時呼叫處理電梯啟動延時與起動電梯啟動延時與起動轎廂的位置確定轎廂的位置確定呼叫信號復位呼叫信號復位高速計數(shù)器的處理高速計數(shù)器的處理圖2-1程序流程圖圖2-22.4I/O分配表表2-1I/O分配表序號名稱輸入點序號名稱輸出點0外呼1上行X00電梯上行Y01外呼2下行X11電梯關門Y12外呼2上行X22電梯下行Y23外呼3下行X33電梯開門Y34外呼3上行X44內(nèi)呼1層指示Y45外呼4下行X55內(nèi)呼2層指示Y561層到位X66內(nèi)呼3層指示Y672層到位X77內(nèi)呼4層指示Y783層到位X108外呼1層上升指示Y1094層到位X119外呼2層下降指示Y1110開門到位X1210外呼2層上升指示Y1211關門到位X1311外呼3層下降指示Y1312內(nèi)呼1層X1412外呼3層上升指示Y1413內(nèi)呼2層X1513外呼4層下降指示Y1514內(nèi)呼3層X1614內(nèi)呼開示Y1615內(nèi)呼4層X1715內(nèi)化關門指示Y1716內(nèi)呼開門X2017內(nèi)呼關門X2118電梯上升限位X2219電梯下降限位X2320手動復位X242.5I/O接線圖輸入輸出接線圖輸入輸出接線圖圖2-3I/O接線圖第三章軟件設計3.1梯形圖初始復位置位指示燈上呼指示燈開門情況判斷是否上下行上升下降指示燈箱體上升下降圖3-1梯形圖3.2指令表第四章調試4.1準備工作按照圖將所有的設備連接起來，并接通電源，觀察PLC的指示燈，PLC上的RUN和RDY指示燈正常亮起，則PLC正常工作，觀察電梯模型上，電源指示燈正常亮起，則電梯模型正常工作。4.2調試程序1轎廂在一層時有二層內(nèi)呼首先按住一層平層按鈕，然后按下二層內(nèi)呼按鈕，此時二層內(nèi)呼指示燈亮起。松開一層平層按鈕，電梯上行指示燈亮起，按下二層平層按鈕，則電梯開門指示燈亮起，二層內(nèi)呼指示燈熄滅。再按下開門限位按鈕，電梯開門指示燈熄滅，3秒之后電梯關門指示燈自動亮起。再按下關門限位按鈕，整個運動過程結束。2電梯在一層時（此時電梯門關著），一層外呼上（四層內(nèi)呼），未到二層時，同時收到四層外呼下指令（一層內(nèi)呼），二層外呼下指令，三層外呼上指令（四層內(nèi)呼）。這是一個非常復雜的運動過程，包含了設計中要求的自動定向，順向截梯，反向記憶，自動開門等所有功能。首先按住一層平層按鈕，然后按下一層外呼按鈕，一層上指示燈亮起，此時電梯開門指示燈亮起，一層外呼指示燈熄滅，接著按下開門限位按鈕，電梯開門指示燈熄滅，過3秒后，電梯關門指示燈自動亮起，按下關門限位按鈕，電梯關門指示燈熄滅。電梯上行指示燈亮起來。按下四層內(nèi)呼按鈕，四層內(nèi)呼指示燈來亮起。然后連接按下四層外呼下，二層外呼下，三層外呼上按鈕，相應指示燈亮起。接著按下二層平層按鈕，電梯不做反應，按下三層平層按鈕，電梯做開關門運動，并繼續(xù)上行。按下四層平層按鈕，電梯再次做開關門運動，四層內(nèi)呼指示燈熄滅，上行指示燈熄滅。之后電梯自動下行，下行指示燈亮起，按下一層內(nèi)呼按鈕，一層內(nèi)呼指示燈亮起，按下三層平層，電梯沒有反應，按下二層平層，電梯做開關門，然后繼續(xù)下行，到一層平層按鈕按下，電梯最后做開關門運動，所有指示燈熄滅。整個運動過程結束。結束語此次課程設計的題目是四層電梯PLC控制系統(tǒng)設計。首先，關于電梯我們都很熟悉，隨著高層建筑越來越多，電梯的應用也是越來越普遍；PLC為可編程控制器，它控制系統(tǒng)的硬件是由CPU，輸入/輸出（I/O）電路及外圍設備等組成的,它控制的可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點。比傳統(tǒng)的繼電器控制好很多，因而PLC在電梯控制中得到了更廣泛的應用。此次設計的過程中遇到了很多的困難，電梯的控制過程比較多，包括轎廂內(nèi)外都有呼叫信號，樓層還得有檢測信號，關于電梯門的開合以及緊急按鈕，樓層需要相應的數(shù)碼管顯示及指示燈顯示燈等。過程雖然比較復雜，但經(jīng)過一定時間的資料查詢和同學之間的相互幫助，再加上老師的認真指導，對于完成此次課程設計都付出了很大的努力。過程雖然是復雜的，但是還是得到了比較滿意的結果。通過此次課程設計，我對PLC有了更加深刻的認識，對于PLC編程也更為熟悉。不僅如此，在查詢資料的過程中，關于繼電器控制電梯的方法也有所涉獵，從而獲得了更廣泛的知識。我的知識領域得到進一步擴展，專業(yè)技能得到進一步提高，同時增強了分析和解決工程實際的綜合能力。另外，也培養(yǎng)了自己嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風。此次課程設計雖然完成了電梯控制的一些基本的要求，但還是有一些的不足之處，關于電梯功能的設計也不是很完美，應該還有一些擴展項目可以做，但由于能力有限沒有完成，以后一定要努力的學習，盡可能的使其獲得較好的完成。課程設計中暴露出的一些問題，提醒我以后要認真對待工作，要嚴謹求實，更加努力的學習，擁有更多的知識后才能有更大的能力為社會做貢獻。參考文獻[1]路林吉，王堅。清華大學出版社，2002[2]程子華，劉小明。PLC原理與編程實例分析。國防工業(yè)出版社，2006[3]段晨東，王儉。PLC及式編程技術在電梯上的應用。機電一體化。上海科教文獻出版社，2001年第5期[4]李建興?？删幊炭刂破鲬眉夹g[M]。北京：機械工業(yè)出版社，2004[5]劉建文，李毫升，鐘亞林。電梯控制技術[M]。北京