基于PLC的电梯监控系统的设计Word下载.docx

基于PLC的电梯监控系统的设计Word下载.docx

《基于PLC的电梯监控系统的设计Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的电梯监控系统的设计Word下载.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2.3编码器与PLC的连接.................................................................12

2.4系统结构框图...............................................................................13

3.1四层电梯梯形图…………………………………………………………………………15

3.2STL语句表……………………………………………………………………………………25

4.2组态王的基本操作.....................................................................30

4.2.1建立新工程及画面.........................................................30

4.2.2四层电梯使用的动画连接.............................................33

4.2.3组态王的命令语言........................................................33

4.3四层电梯在组态王中的仿真调试..............................................35

前言

电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。

多层厂房和多层仓库需要有货梯;

高层住宅需要有住宅梯;

百货大楼和宾馆需要有客梯,自动扶梯……在现代社会,电梯已像汽车、轮船一样,成为人类不可缺少的交通运输工具。

据统计,美国每天乘电梯的人次多于乘载其它交通工具的人数。

当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。

目前电梯的控制普遍采用两种控制方式：

一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯的信号采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，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，这两种方式并没有太大的区别。

国内厂家大多采用答二种方式，其原因在于用PLC控制有许多优点：

1，可靠性高，由于采取了一系类的PLC高可靠性的措施，PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达3~5万小时。

而且PLC的环境适应性也很强，它能在工业环境下可靠地工作；

2，编程简单，PLC最常用的编程语言是梯形图语言。

这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。

当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活；

3，体积小、结构紧凑、安装、维修方便。

PLC的体积小，重量轻，便于安装。

一般PLC都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能。

第1章概述

1.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题

1.1.1电梯继电器控制系统的优点

（1）所有控制功能及信号处理均有硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。

（2）系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。

（3）大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。

（4）多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已经形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。

1.1.2电梯继电器控制的缺点：

（1）系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。

（2）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。

（3）电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。

（4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。

（5）由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大。

费用高；

而且检查故障困难，费时费工。

总之，电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘客人员带来不便和惊扰。

且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。

所以目前电梯的继电器控制已经很少使用了。

1.2PLC及在电梯控制中的应用特点

1.2.1PLC简介及其特点

PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。

在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：

PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:

一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.

“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

”

PLC的特点

1.可靠性高，抗干扰能力强

2.配套齐全，功能完善，适用性强

3.易学易用，深受工程技术人员欢迎

4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

5.体积小，重量轻，能耗低

PLC的应用领域

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

1.开关量的逻辑控制

2.模拟量控制

3.运动控制

4.过程控制

5.数据处理

6.通信及联网

1.2.2PLC控制电梯的逻辑关系

电梯控制逻辑关系如下:

1）行车方向由内选信号决定,顺向优先执行;

2）行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车;

3）内选信号、呼梯信号具有记忆功能,执行后解除。

4）内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示,（因点数不够,只有行车方向和楼层位置由信号灯指示）;

5）停层时可延时自动开门、手动开门、（关门过程中）本层顺向呼梯开门;

6）有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车;

7）无内选时不能自动关门;

8）行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。

1.2.3PLC控制电梯的优点

可变程序控制器（PLC）是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。

现在已经成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。

电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。

传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。

目前电梯设计使用可编程控制器（PLC），要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。

维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。

当乘员进入电梯，按下楼层按钮，电梯门自动关闭后．控制系统进行下列运作：

根据轿厢所处位置及乘员所处层数．判定轿厢运行方向，保证轿厢平层时减速。

将轿厢停在选定的楼层上；

同时，根据楼层的呼叫，顺路停车，自动开关门。

另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。

1.3电梯变频调速控制的特点

MM440是西门子公司生产的通用型矢量变频器，它性能稳定，质量可靠，功能齐全，在电梯行业首次使用。

可编程序控制器PLC和MM440变频器之间的通讯可有两种方式，一种是串行通讯,采用串行通讯只需一根双芯屏蔽电缆西门子专用，它大大减少了布线的数量，无须重新布线即可更改控制功能，可以通过串行接口设置和修改变频器的参数，还可以连续对变频器的特性进行监视和控制另一种是并行通讯。

另外变频器上还安装了编码器模板这使得这种通用型MM440可以接成闭环速度反馈控制方式与无传感器矢量控制SLVC和变压/变频V/F相比这种控制方式具有以下优点：

1零速时仍然具有额定转矩的负载能力

2速度控制的精度

3速度控制和转矩控制的动态性能得到改善

根据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图如图所示。

图2.1中M1，M2为曳引电机和门电机，交流接触器KM1~KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。

FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。

FU1为熔断器，起过电流保护作用。

本设计的PLC外部接线图如图2.2所示.CPU226CN的传感器电源24V（DC）可以输出600mA电流，通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求，CPU226CN的输出继电器触点容量为2A，电压范围为5~30V（DC）或5~250V（AC）。

2.2工/0点数的分配及机型的选择

2.2.1I/O点数的估算

采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。

电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。

一层有上升呼叫按钮K1和指示灯H1，二层有上升呼叫按钮K2和指示灯H2以及下降呼叫按钮K4和指示灯H4，三层有上升呼叫按钮K3和指示灯H3以及下降呼叫按钮K5和指示灯H5，四层有下降呼叫按钮K6和指示灯H6。

一至四层有到位行程开关SQ1～SQ4。

电梯内有一至四层呼叫按钮K10～K7和指示灯H10～H7；

电梯开门和关门按钮SB5和SB6，电梯开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制，关门到位由行程开关ST1检测，开门到位由行程开关ST2检测。

轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制，并有上行记忆和下行记忆两路指示灯。

综上所述，输入点共有16个，输出点共有16个。

可编程控制器S7—200的CPU226输入，输出点数为24／16。

足以满足要求。

2.2.2输入/输出的分配如下：

该系统占用PLC的32个I/O口，16个输入点，16个输出点，具体的I/O分配如下图所示：

序号

名称

输入点

输出点

一层平层

I0.0

电梯上行记忆

Q0.0

1

二层平层

I0.1

电梯下行记忆

Q0.1

2

三层平层

I0.2

电机正转

Q0.2

3

四层平层

I0.3

电机反转

Q0.3

4

内呼一楼

I0.4

内呼一楼指示

Q0.4

5

内呼二楼

I0.5

内呼二楼指示

Q0.5

6

内呼三楼

I0.6

内呼三楼指示

Q0.6

7

内呼四楼

I0.7

内呼四楼指示

Q0.7

8

一层外呼上行

I1.0

一层外呼上行指示

Q1.0

9

二层外呼上行

I1.1

二层外呼上行指示

Q1.1

10

三楼外呼上行

I1.2

三楼外呼上行指示

Q1.2

11

二楼外呼下行

I1.3

二楼外呼下行指示

Q1.3

12

三楼外呼下行

I1.4

三楼外呼下行指示

Q1.4

13

四楼外呼下行

I1.5

四楼外呼下行指示

Q1.5

14

手动开门

I2.0

门电机正转

Q1.6

15

手动关门

I2.1

门电机反转

Q1.7

16

开门限位

I2.2

17

关门限位

I2.3

18

电梯上升极限位

I2.4

19

电梯下降极限位

I2.5

图2.3PLC输入/输出分配

2.2.3机型的选择

SIMATICS7-200系列PLC及其编程软件STEP7-Micro/WIN32

SIMATIC小型S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

STEP7-Micro/WIN32是西门子公司专门为S7-200系列PLC设计在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学，可用梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图三种编程语言编制程序，不同的编程语言编制的程序可以相互转换。

STEP7-Micro/WIN32提供两套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和国际标准指令集（IEC1131-3方式）。

程序编制完成之后，利用PLC与计算机专用的PC/PPI电缆传送程序至PLC。

2.3编码器与PLC的连接

1、THPLC-DT型四层电梯实验教学模型一台

2、安装了V3.2STEP7MicroWIN编程软件的计算机一台

3、PC/PPI编程电缆一根

4、PLC主机一台（西门子自配），应选用40点机型（输入口大于20点、输出口大于14点）。

2.4系统结构框图

图2.4开关门的判定流程

图2.5电梯运行方向的判定流程

第三章系统软件设计

3.1四层电梯梯形图

PLC的编程语言

PLC程序是PLC指令的有序集合，PLC运行程序就是按一定的顺序，执行这集合中的一条条指令。

指令是指示PLC动作的文字代码或图形符号。

使用的编程语言不同，这些文字代码和图形符号就不相同。

但从本质上来讲，指令的实质都是二进制机器码。

同普通的计算机一样，PLC的编程软件通过编译系统把PLC程序编译成机器代码。

PLC提供了功能较为完整的编程语言，以适应PLC在工业环境中的应用。

利用PLC的编程语言，按照不同的控制要求编制不同的控制程序，这相当于设计和改变继电器控制的硬件接线，也就是所谓的“可编程序”。

PLC的编程语言一般有五种：

顺序功能图（SequentialFunctionChart）、梯形图（LadderDiagram）、功能块图（FunctionBlockDiagram）、指令表（InstructionList）和结构文本（StructuredText）。

其中，顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能块图（FBD）是图形编程语言，指令表（IL）和结构文本（ST）是文字语言。

梯形图（LD）是目前使用最广泛的PLC图形编程语言，梯形图与继电器控制系统的电路图相似，比较易于掌握、程序表达清楚。

本系统PLC程序的编制采用梯形图语言，编程软件为STEP7。

该软件能够完成制作程序、对可编程控制器CPU的写入/读出、监控程序运行、调试程序、PLC错误诊断等一系列功能。

STEP7概述

何谓STEP7

STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包。

它是SIMATIC工业软件的组成部分。

有下列版本的STEP7标准软件包：

·

用于SIMATICS7-200上简单单站应用的STEP7Micro/DOS和STEP7Micro/WIN。

用于使用带有各种功能的SIMATICS7-300/ST-400、SIMATICM7-300/M7-400和

SIMATICC7的STEP7：

-可通过选择SIMATIC工业软件中的软件产品进行扩展

-为功能模板和通讯处理器赋值参数

-强制和多处理器