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3.2.2电梯控制系统实现的功能8
3.2.3电梯控制系统实现的功能8
3.2.4I/0点数的分配及机型的选择9
第四章系统软件设计11
第五章调试过程21
5.1准备工作21
5.2调试过程21
第六章总结22
参考文献23
附录24
第一章引言
1.1课题的研究背景及意义
电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。
随着社会的发展,建筑物规模越来越大,楼层越来越多,对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。
电梯是集机电一体的复杂系统,不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域,还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。
而对现代电梯而言,应具有高度的安全性。
事实上,在"
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|电梯上已经采用了多项安全保护措施。
在设计电梯的时候,对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。
然而,只有电梯的制造,安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量,才能全面保证电梯的最终高质量。
在国外,已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化,实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位,承担安装调试、定期维修和检查试验,从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。
因此,可以说乘坐电梯更安全。
美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算,其结论是:
乘电梯比走楼梯安全5倍。
掘资料统计,在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次,而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。
目前,由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统,正以很快的速度发展着。
采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短,这种电梯运行更加可靠,并具有很大的灵活性,可以完成更为复杂的控制任务,己成为电梯控制的发展方向。
总之,电梯的控制是比较复杂的,可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。
PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备,随着PLC应用技术的不断发展,将使得它的体积大大减小,功能不断完善,过程的控制更平稳、可靠,抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内,把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。
因此,它已经成为电梯运行中的关键技术。
1.2PLC在电梯控制中的应用以及发展前景
目前,在电梯的控制方式上,主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。
而PlC实际上是一种专用计算机,它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务,而且依靠程序运行,这就保证只有正确的程序才能运行,否则电梯不会工作;
又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元,即无线圈又无触点,使用次数不受限制,属无触点运行,因此,它比继电器控制有着明显的优越性,运行寿命更长,工作更加可靠安全,自动化水平更高。
PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式,它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代,是电梯控制系统中理想的控制新技术。
随着科技的进步,电梯也更加安全、舒适。
然而,人们的追求并没有就此停止下来,仍在不断地进行研究改进。
绿色是和平,绿色是天然,绿色是和谐。
电梯是载人的机电设备,要实现“绿色”,也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务,强调电梯与环境的协调与和谐。
随着科学技术的发展,今年来,我国的电梯生产技术得到了迅速发展。
目前电梯控制系统主要有三种控制方式:
继电器控制系统(“早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统‘微机控制系统。
继电器控制系统由于故障率高’可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点,目前已逐渐被淘汰。
微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能,但也存在抗扰性差,系统设计复杂,一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。
而PLC控制系统由于运行可靠性高,使用维修方便,抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点,备受人们重视,已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式,目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。
目前国内七八十年代安装的许多电梯电气部分用继电器接触器控制系统,线路复杂,接线多,故障率高,维修保养难,许多已处于闲置状态,其拽引系统多采用交流双速电机系统换速,效率低,调速性能指标较差,严重影响电梯运行质量。
由于这些电梯交流调压调速系统,交流双速电机拖动系统性能及乘坐舒适感较差,交流调压调速系统属能耗型调速的机械部分无大问题,为节约资金,大部分老式电梯用户希望对电梯的电气控制系统进行改造,提高电梯的运行性能。
因此对电梯控制技术进行研究,寻找适合我国老式电梯的改造方法具有十分重要的意义。
电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。
PLC作为新一代工业控制器,以其高可靠性和技术先进性,在电梯控制中得到广泛应用,从而使电梯由传统的继电器控制方式发展成计算机控制的一个重要方向,成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。
自80年代后期PLC引入我国电梯行业以来,由PLC组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用,并形成了一系列的定型产品。
在传统继电器系统的改造工程中,PLC系统一直是主流控制系统。
第二章课程设计内容与要求分析
2.1课程设计内容
图1-1四层电梯模型示意图
参考图1-1四层电梯模型示意图进行四层电梯PLC控制系统设计。
设计内容:
设计四层电梯控制系统的硬件电路(主电路硬件接线设计和PLC外部连线图);
进行PLC控制程序编制与调试;
撰写课程设计报告;
完成课程设计答辩。
四层电梯控制系统的设计要求:
1)基本功能:
电梯应包括各楼层外呼梯开关,其中1层只有向上开关;
4层只有向下开关;
中间层(2、3层)具有上、下各两个开关。
电梯轿厢内部应具有完善的控制按钮,主要包括:
1~4层目标楼层请求按钮;
强制开门按钮;
强制关门按钮;
故障报警按钮。
电梯井内应设置楼层检测信号,对电梯位置进行检测。
各楼层设置电梯位置指示灯,指示灯亮表示电梯位于该层,指示灯灭表示电梯离开该层。
程序调试时利用小灯指示电梯运行方向和开关门动作。
电梯设置向上、向下运行指示灯;
电梯开、关门各设置开门和关门运行指示灯。
电梯开、关门动作控制应设置开门和关门到位检测装置进行开关门状态检测。
电梯控制程序应具有优先响应判别功能,对楼道内和电梯内的电梯运行请求信号进行综合判优后依次响应电梯请求响应信号。
电梯运行应尽量按照效率最高的原则设置其运行方式。
其他电梯运行控制由设计同学自行规定,要求控制设置合理,控制功能完善。
2)扩展功能:
设置自动关门功能,即电梯响应某层请求信号后停于该层,电梯门自动打开,当电梯门打开到位后,启动定时功能,在定时10s后电梯门自动关闭。
在定时期间强制开关门信号具有高优先级,即如果按下强制开门信号则关门定时器复位,当强制开门按钮松开后重新开始关门定时。
强制关门信号可以优先结束关门定时状态,提前启动关门动作。
2.2课程设计要求分析
2.2.1电梯设计基本思路
这个工作过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。
全过程扫描一次所需要的时间称为一个扫描周期。
内部处理阶段,PLC检查CPU模块的硬件是否正常,复位监视定时器等。
在通信操作服务阶段,PLC处于停状态,只进行内部处理和通信操作服务等内容。
在PLC处于运行状态时,从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出,一直循环扫描工作。
1.输入处理
入处理也叫输入采样。
在此阶段,顺序读入所有输入端子的通断状态,并将读入的信息存入内存中所对应的映象存储器。
在此输入映象寄存器被刷新,接着进入程序执行阶段。
在程序执行时,输入映象寄存器与外界隔离,即使输入信号发生变化,其映象寄存器的内容也不会发生变化,只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。
2.程序执行
根据PLC梯形图程序扫描原则,按先左后右先上后下的步序,逐句扫描,执行程序,但遇到程序跳转指令,则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。
从用户程序涉及到输入输出状态时,PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态,从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当前状态,根据用户程序进行逻辑运算,运算结果再存入有关器件寄存器中,对每个器件而言,器件映象寄存器中所寄存的内容,会随着程序执行过程而变化。
3.输出处理
程序执行完毕后,将输出映象寄存器,即器件映象寄存器中的Y寄存器的状态,在输出处理阶段转存到输出锁存器,通过隔离电路,驱动功率放大电路,是输出端子向外界输出控制信号,驱动外部负载。
循环扫描的工作方式是PLC的一大特点,也可以说PLC是“串行”工作的,这和传统的继电器控制系统“并行”工作有质的区别,PLC的串行工作方式避免了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题[2]。
2.2.2电梯设计基本要求
1.最大限度地满足被控对象的控制要求
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控制系统的首要前提,这也是设计中最重要的一条原则。
这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究,收集控制现场的资料,收集相关先进的国内、国外资料。
同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合,拟定控制方案,共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
2.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。
这就要求设计者在系统设计、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:
应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行,而且在非正常情况下(如突然掉电再上电、按钮按错等),也能正常工作。
2.力求简单、经济、使用及维修方便
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,但新工程的投入、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使控制系统简单、经济,而且要使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。
4.电梯模型PLC控制系统设计
由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制,而楼层和轿厢的呼叫是随机的,因此,系统控制采用随机逻辑控制。
即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上,根据随机的输入信号,以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。
另外,轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定,并送PLC的计数器来进行控制。
同时,每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号。
为便于观察,对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示,采用LED和发光管显示,而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示(开关上带有指示灯)。
为了提高电梯的运行效率和平层的精度,系统要求PLC能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。
根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。
为了电梯的运行安全,系统应设置可靠的故障保护和相应的显示。
根据电梯所处的位置和运行方向,在编程中,采用了四个优先级队列,即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。
其中,上行优先级队列为电梯向上运行时,在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号,该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列。
上行次优先级队列为电梯向上运行时,在电梯所处位置以下楼层所发出的向
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