三层楼plc控制电梯.docx
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三层楼plc控制电梯
目录
前言2
第一章总体设计方案3
1.1总体方案的确定3
1.2电梯的机构4
1.2.1曳引系统5
1.2.2导向系统6
1.2.3电梯的电气控制6
1.2.4机房6
1.2.5轿厢6
1.2.6门厅6
1.2.7重量平衡系统7
1.2.8电力拖动系统7
1.2.9电器控制系统7
1.2.10安全保护系统7
第二章硬件的选择7
2.1PLC的定义7
2.2PLC的基本结构8
2.2.1电源8
2.2.1中央处理单元(CPU)8
2.2.3存储器9
2.2.4输入输出接口电路9
2.3PLC主要的特点9
第三章PLC的系统硬件设计11
3.1PLC控制系统设计的基本原则11
第四章电梯控制系统原理及硬件组成12
4.1电梯控制系统原理12
4.2电梯控制系统的硬件组成12
第五章三层电梯升降PLC控制的设计13
5.1电梯控制的功能要求13
5.2PLC选型及输入、输出地址分配13
5.3电梯控制要求13
5.3梯形图程序设计15
5.3.3I/0地址分配15
5.3.4电梯运行梯形图16
5.4系统的调试与操作20
5.5电梯的初始状态、运行中状态和运行后状态分析20
5.5.1电梯的初始状态20
5.5.2电梯运行过程分析20
5.5.3电梯运行后状态20
结束语21
致谢21
参考文献22
三层楼电梯PLC控制系统设计与调试
前言:
随着城市建设的不断发展,高层建筑不断增多,这时电梯就不断的被应用起来。
而在早期的国产电梯控制系统中,电梯信号的逻辑控制一般是由继电器电路来实现的,继电器控制系统故障率高,降低了电梯的运行可靠性与安全性,故目前己被逐步淘汰。
目前电梯的控制普遍采用了两种控制方式,一是采用微机作为信号控制单元,完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定,实现电梯的自动调度和集洗坛行功能,拖动控制则由变频器来完成;第二种控制方式用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制从控制方式和性能上来说,这两种方法并没有太大的区别。
国内厂家大多选择第二种方式,其原因在于生产规模较小,自已设计和制造微机控制装置成本较高而PLC可靠性高,电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成,用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制,拖动控制由变频器来完成。
由于不断的人性化体验要求功能变化灵活,程序设计方便灵活,抗干扰能力强、故障少,噪音低、运行稳定可靠等特点。
在维修保养方便,要求节能省工、抗干扰能力强、控制箱占地面积少。
而这些要求运用可编程控制器能完美的实现,因此现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备,它是建筑物中的水久性垂直交通工具.为满足和提高人们的生活质量,电梯的智能化、自动化技术迅速发展。
特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展,现代电梯的技术含量日益提高。
在改善电梯性能的同时,对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求。
关键字:
PLC电梯自动控制
Withthecontinuousdevelopmentofurbanconstruction,high-risebuildingscontinuetoincrease,thenliftitupandcontinuetobeapplied.Intheearlydomesticelevatorcontrolsystem,elevatorsignalcontrollogiccircuitisgenerallyachievedbytherelay,relaycontrolsystemfailurerate,lowertheelevatorreliabilityandsecurity,ithasnowbeenphasedout.Nowcommonlyusedtocontroltheelevator,twocontrolmethods,oneusingcomputerasasignalcontrolunit,completetheelevatorsignalacquisition,operationalstatusandfunctionset,toachieveliftandsettheautomaticschedulingfunctiontowashthealtarline,dragthecontrolbytheinvertertocomplete;thesecondcontrolmodewithaprogrammablecontroller(PLC)toreplaceMicrocomputersignalassemblyelectionfromthecontrolandperformance,thesetwomethodsarenotmuchdifferent.Mostdomesticmanufacturerstochoosethesecondway,thereasonisthatthesmallerscaleofproduction,designandmanufacturetheirownhighcostofcomputerandPLCcontrolunit,highreliability,theelectricalsystemconsistsoftheelevatordrivesystemandcontrolsystemcomposedoftwoparts,canbeusedprogrammablecontroller(PLC)toreplaceMicrocomputersignalassemblyelection,dragthecontrolfromtheinvertertocomplete.Humanexperienceduetotheconstantchangesrequiredfunctionalityandflexible,convenientandflexibleprogramdesign,anti-interferenceability,failureandlownoise,stableandreliablecharacteristics.Intheeasymaintenanceandservicerequirementsofenergy-savingwork,anti-interferenceability,lesscontrolboxarea.Theserequirementsapplytoperfectrealizationoftheprogrammablecontroller,sonowtheelevatorcontrolsystemtoachievewidespreadadoptionofprogrammablecontrollers.
Elevatoristheapplicationofmechanicalprinciples,electricaltechnology,microprocessortechnology,systemsengineering,ergonomicsandaerodynamicsandotherdisciplinesandtechnologiesinonesetofequipment,itisbuildingintheverticaltransportofwaterforalongtime.Tomeetandimprovepeople'squalityoflife,intelligentelevator,therapiddevelopmentofautomationtechnology.Especiallywiththecomputernetworktechnology,microelectronicsandpowerelectronicstechnology,therapiddevelopmentofthetechnicalcontentofmodernelevatorrising.Inordertoimprovetheperformanceoftheelevator,andelevatordesign,managementandmaintenancestaffputforwardhigherrequirements.
Keywords:
PLCautomaticcontrolelevator
第一章总体设计方案
PLC系统设计时,首先应确定控制方案,下一步工作就是PLC工程设计选型。
工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据,PLC及有关设备应是集成的、标准的,按照易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统,PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。
熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间,因此,工程设计选型和估算时,应详细分析工艺过程的特点、控制要求,明确控制任务和范围确定所需的操作和动作,然后根据控制要求,估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等,最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。
1.1总体方案的确定
目前,电梯行业在我国迅速的发展,在一定程度上占有很大的市场.而在今天选择控制电梯运动的设备已经从传统的继电器一接触器转变成可编程序控制器(PLC)。
可编程序控制器(PLC)与其他计算机控制相比较:
个人计算机有很强的数据处理功能和图形显示功能,有丰富的软件支持,但是它们是为办公室自动化和家庭设计的,对环境要求很高,抗干扰能力不强,一般不适合在工业现场使用。
单片机只是一片集成电路,不能直接将它与外部I/O信号相连。
要将它用于工业控制,还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路,硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大,要求设计者具有很强的计算机领域的理论知识和实践经验。
工业控制计算机〔简称工控机)也是为工业控制而设计的,目前比较流行的是PC总线工控机,它与个人计算机兼容.工控机采用总线式结构,各厂家产品的兼容性强。
工控机一般是在通用微机的基础上发展起来的,有实时操作系统的支持,因此在要求快速、实时性强,功能复杂的领域占有优势。
工控机的价格较高,将它有与开关量控制以取代继电器系统有些大材小用。
工控机的外部I/0接线一般都用多芯扁平电缆和插头、插座,直接从印刷电路板上引出,不如可编程序控制器的接线端子那样方便可靠。
以上各种计算机用语控制的程序一般都是用汇编语言编写的,不像可编程续控制器的梯形图语言那样易于被工厂的电气人员掌握。
可编程序控制器是专为工厂现场应用环境设计的,结构上采取整体密封或插件组合型,对印刷电路板、电源、机架、插座的制造和安装,均采用了严密的措施。
可编程序控制器由于具有前述的各种优点,在工业控制领域具有不可比拟的竞争力。
当然在电梯的控制领域也具有重要的地位,把可编程序控制器用于电梯运动的核心部分是很合理的选择,而且可编程序控制器现在在市场上也是一种成熟的产品。
总之,经上述比较我确定选用PLC控制电梯的运行。
1.2电梯的机构
电梯是机电一体化产品,其机械部分好比是人的躯体,电气部分相当于人的神经,控制部分相当于人的大脑。
各部分通过控制部分调度,密切协同,是电梯可靠运行。
尽管电梯品种繁多,但目前使用的电梯大多数为电力拖动,钢丝绳曳引式结构,其机械部分由曳引系统,轿厢和门系统,平衡系统,导向系统以及安全保护装置组成;而电气控制部分由电力拖动系统,运行逻辑功能控制系统和电气安全保护装置等组成,电梯基本结构如(图1-1)
电梯的基本结构(图1-1)
1—控制柜(屏);2—曳引机;3—曳引钢丝绳;4—限速器;5—限速器钢绳;6—限速器张紧装置;7—轿厢;8—安全钳;9—轿厢门安全触板;10—导轨;11—对重;12—厅门;13—缓冲器
1.2.1曳引系统
电梯曳引系统的功能是输出动力和传递动力,驱动电梯运行。
主要有曳引机,曵引钢丝绳,导向轮和反绳轮组成。
曳引机为电梯的运行提供动力,由电动机,曳引轮,联轴器,减速箱,和电磁制动器组成。
曵引钢丝绳的两端分别连轿厢和对重,依靠钢丝绳和曳引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。
导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距,采用复绕型还可以增加曳引力。
1.2.2导向系统
导向系统有导轨,导靴和导轨架组成。
它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度,使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。
1.2.3电梯的电气控制
电梯的电气控制系统由控制装置,操作装置和位置显示装置等部分组成。
其中控制装置根据电梯运行逻辑功能要求,控制电梯运行,设置咋机房中的控制柜上。
操作装置时由轿箱内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯运行的。
平层装置时发出平层控制信号,使电梯轿厢准确平层的控制装置。
所谓平层,是指轿厢在接近楼层的停靠站时,欲使轿厢地坎和厅门地砍达到用—平面的操作。
位置显示装置,是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯,厅门指示灯还用箭头指示电梯的运行方向。
1.2.4机房
机房用来安装曳引机、电控屏、限速器等。
机房可以设置在井道顶部,也
可设置在井由自部。
当机房设于井道底部时,即为曳引机下置式曳引方式。
这
种方式结构复杂,建筑物承重大,对井道尺寸要求大,只有在机房无法顶置时
才使用。
对干绝大多数电梯,椭均设于井道顶部。
机房必须有足够的面积,高
度、承重能力及良好的通风条件。
1.2.5轿厢
轿厢是用以运送乘客和货物的电梯组件。
它由轿厢架和轿厢体组成。
轿厢
架是轿厢体的承重构架。
是由上横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。
轿厢体由
轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮等组
成;轿厢体空间的大小由额定载重量和额定载客量决定。
1.2.6门厅
每一层电梯门口装的门,门上带有机器锁及电气接点。
客梯多为自动开关
门,开关门由轿厢门上的开门刀带动厅门上的橡皮勒辘来完成的,而轿厢门是
由轿厢上的开关门装置驱动的。
1.2.7重量平衡系统
该系统由对重和重量补偿装置组成。
对重由对重架和对重块组成,对重将
平衡轿厢自重和部分的额定载重,重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重
侧曳引钥丝绳长度变化对电梯设计影响的装置。
1.2.8电力拖动系统
该系统由曳引机、供电系统、速度反馈装置、调速装置和变频器等组成,
对电梯实行速度控制。
曳引电动机是电梯的动力源,根据电梯的配置可用交流
电动机或直流电动机,供电系统是为电动机提供电源的装置。
速度反馈装置是
为调速系统提供电梯运行速度信号,一般采用测速发电机或速度脉冲发生器,与电动机相连。
调速装置对曳引电动机实行调速控制,变频器可以通过改变频率的大小来控制其运行速度的快慢。
1.2.9电器控制系统
该系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成,
它起着操纵和控制电梯运行的作用。
操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄
开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急:
位置显示装置是指轿内
和层站的指层灯:
层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站:
控制屏
安装在机房中,由各类电气控制元件(或板)组成,是电梯实行电气控制的集
中组件;选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号
等作用。
它可由机械式、继电器式或电子式组成
1.2.10安全保护系统
电梯上设有机械和电气的各类保护系统,以保证电梯使用安全。
机械方面
的有限速器和安全钳,起超速保护作用;缓冲器,起冲顶和撞底保护作用切
断总电源的极限保护。
第二章硬件的选择
2.1PLC的定义
可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。
但是为了避免与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC
2.2PLC的基本结构
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同,基本构成为:
结构图3-1所示
(图2-1)
2.2.1电源
PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。
如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的,因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。
一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
2.2.1中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。
它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。
当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。
等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可靠性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。
这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。
2.2.3存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
2.2.4输入输出接口电路
(1)现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。
(2)现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成,作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
(3)功能模块
如计数、定位等功能模块
(4)通信模块
如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等
2.3PLC主要的特点
1、高可靠性
(1)所有的I/O接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。
(2)各输入端均采用R-C滤波器,其滤波时间常数一般为10-20ms.
(3)各模块均采用屏蔽措施,以防止辐射干扰。
(4)采用性能优良的开关电源。
(5)对采用的器件进行严格的筛选。
(6)良好的自诊断功能,一旦电源或其他软,硬件发生异常情况,CPU立即采用有效措施,以防止故障扩大。
(7)大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。
2、丰富的I/O接口模块
PLC针对不同的工业现场信号,如:
交流或直流;开关量或模拟量;电压或电流;脉冲或电位;强电或弱电等。
有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备,如:
按钮;行程开关;接近开关;传感器及变送器;电磁线圈;控制阀等直接连接。
另外为了提高操作性能,它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络,它还有多种通讯联网的接口模块,等等。
3、采用模块化结构
为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型PLC以外,绝大多数PLC均采用模块化结构。
PLC的各个部件,包括CPU,电源,I/O等均采用模块化设计,由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
4、编程简单易学
PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式,对使用者来说,不需要具备计算机的专门知识,因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。
5、安装简单,维修方便
PLC不需要专门的机房,可以在各种工业环境下直接运行。
使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接,即可投入运行。
各种模块上均有运行和故障指示装置,便于用户了解运行情况和查找故障。
第三章PLC的系统硬件设计
3.1PLC控制系统设计的基本原则
任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求,以提高生产效率和争产质量。
因此,在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则:
(1)最大限度地满足被控对象的控制要求
(2)充分发挥PLC的功能,最大限度地满足被控对象的控制要求,是设计PLC控制的首要前提,这也是设计中最重要的一条原则。
这就是设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究,搜集控制现场的资料收集相关先进的国内,国外资料。
(3)保证PLC控制系统安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全,可靠,稳定运行,是设计控制系统的重要原则。
舍就要求设计者在设计中,元器件选择,软件编程上要全面考虑,以确保控制系统安全可靠。
例如保证PLC程序不仅在正常条件下运行,而且在非正常情况下(突然停电,按钮按错等),也能正常工作。
(4)力求简单,经济,使用和维修方便
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量,带来巨大的经济效益和社会效益,氮新的工程的投入,技术的培训,设备的维护也将导致运行资金的增加,因此在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断地降低工程的成本。
这就要求设计者不仅应该是控制系统简单、经济,而且要是控制系统的使用和维护方便,成本低,不宜盲目追求自动化和高指标。
(5)由于技术的不断发展,控制系统的要求也将不断地提高,设计时要适当考虑今后控制系统发展和完善的需要。
这就要求在选择PLC,输入/输出模块,I/O点数和内存容量时,要适当留有余量,以满足今后生产的发展和工艺的改进。
第四章电梯控制系统原理及硬件组成
4.1电梯控制系统原理
电梯控制系统原理框图如图4-1所示,主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。
(图4-1)电梯控制系统原理框图
4.2电梯控制系统的硬件组成
电梯控制系统的硬件结构如(图4-2)所示。
包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。
为减少PLC输入输出点数,采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC。
(图4-2)电梯控制系统硬件结构框图
第五章三层电梯升降PLC控制的设计
由三菱FX2-64MR为主控的3层电梯的PLC控制系统。
5.1电梯控制的功能要求
(1)本系统采用轿厢外唤叫、轿厢内按钮控制形式。
轿厢内、
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