PLCS7200电梯设计Word文档格式.docx
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采用变频调速技术提高电梯效率、节省能源,本课题选择的是VS-61665型变频器。
为了使电梯平稳调速,获得良好地舒适感,设计了电梯的起制动速度曲线为两段抛物线加一段直线,加速度斜率和抛物线变化率决定该曲线形状的构成和改变;
采用旋转编码器来发出脉冲信号构成位置反应,到达电梯的准确位移控制。
本文所设计的电梯与传统的电梯相比,在运行上具有良好的舒适感,在生活中可以节约电能,取得了良好的经济效益和社会效益,到达了理想的目的。
本文针对国电梯行业的现状,设计出了基于可编程控制器的电梯控制系统,实现了电梯的开关门控制、外召唤指令的登记与消除、层楼显示、呼梯铃控制与故障报警、定向和反向截梯等功能。
关键词:
电梯;
控制系统;
可编程控制器目录
第一章概述3
1.1电梯的开展状况与趋势3
1.2设计方案比拟3
第二章可编程序控制器原理分析4
2.1可编程控制器的根本构造4
2.2可编程控制器的工作原理5
2.3可编程控制器的特点5
2.4电梯控制系统的设计要求6
第三章硬件系统的设计7
3.1 电梯模型控制系统的总体设计7
3.2 地址分配及I/O7
第四章 软件系统的设计9
4.1程序设计梯形图9
参考文献12
第一章概述
1.1电梯的开展状况与趋势
电梯的开展现状和趋势主要表达在以下几个方面:
〔1〕电梯控制技术方面
智能化、网络化、人性化;
采用高位数CPU,增强电梯信号的处理和速度;
电梯群控系统中应用模糊逻辑和专家控制,以提高效率和精度;
不断增加和扩展电梯的各种选择并与建筑物和谐的融为一体。
〔2〕电梯拖动技术方面
电梯的拖动技术有了较大的开展,直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点,逐步被交流电梯所替代,液压电梯由于运行平稳,机房位置灵活等特点,使得在低楼层场合得到愈來愈广泛的应用。
〔3〕速度要求方面
多用途、全功能的塔式建筑成为潮流,超高速电梯在2012年继续成为研究方向。
曳引式超高速电梯的研究正在向超大容量电动机、高性能的微处理器、减振技术、新式滚轮导靴、平安钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓解和噪声抑制系统等方面推进。
同时,采用直线电机驱动的电梯也有较大研究空间,超高速电梯的舒适感也会明显提高。
〔4〕节能高效方面
电梯作为高层建筑最大能耗设备之一,节能将成为行业开展方向。
要求电梯功耗小、电磁兼容性强、噪声低、寿命长、采用绿色装潢材料、与建筑物协调等。
1.2设计方案比拟
电梯控制方式主要分为三种,分别是继电器控制方式、微机控制方式和可编程控制器〔PLC〕控制方式,由于继电器控制存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短的缺陷现在已逐渐被淘汰,微机控制可靠性差故也不多采用,而PLC控制采用一种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,否那么电梯不会工作。
又由于PLC中的部辅助继电器及保持继电器等是它本身系统存工作单元,即无线圈又无触点,使用次数不受限制,因此,它比继电器控制有明显的优越性,比微机控制有明显的可靠性,自动化水平更高。
综上所述PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、优越性和实用性的控制方式,它更适合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,所以本次毕业设计采用可编程控制器(PLC)作为控制方式。
第二章可编程序控制器原理分析
2.1可编程控制器的根本构造
可编程序控制器的英文全称是ProgrammableLogicalController,简称PLC。
可编程控制器采用一类可编程的存储器。
它用于其部存储程序;
执行逻辑运算、顺控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令;
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;
它是专为工业现场应用而设计的。
PLC可以代替继电器来控制复杂的控制系统,最大的特点就是减少了绝大局部的机械触点,从而提高了可靠性,降低了功耗;
PLC还具备微机技术,可以程序编制,大大提高了灵活性,而且PLC的编程和继电器梯形图根本一致,使用户方便易学;
PLC还具备很强的抗干扰能力,使其迅速在工业领域普及。
PLC种类虽然很多,但根本思路是一样的,用户一般按照说明书就能学会编程和如何去接线,可以看出PLC的灵活方便。
可编程控制器主要由编程器、存储器、输入装置、输入电路、主机、电源、输出装置、输出电路、外围设备组成。
图2-1可编程控制器构造图
2.2可编程控制器的工作原理
可编程控制器是通过执行程序来完成各项任务的,执行程序只能一步一步的进
行,所以同一时间只能做一件事情,属于串行工作方式。
可编程控制器的工作状态
有两种,一种是运行〔RUN〕状态;
一种是停顿〔STOP〕状态。
运行状态是执行应
用程序的状态,停顿状态一般用于程序的编写和修改。
可编程序控制器运行状态是
采用不断顺序扫描循环的工作方式,按顺序逐条的执行用户程序,直到用户程序结
束,然后又开场新一轮扫描。
所以可编程控制器只能是停机或切换到停顿状态,才能停顿运行。
可编程控制的循环过程一般来说可分为5个阶段,部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理。
图2-2可编程控制器循环过程
2.3可编程控制器的特点
〔1〕高可靠性
①PLC部电路与外部的工业现场电路均采用了光电隔离,使输出信号对输入端无影响,最大程度保护PLC的平安和抗干扰能力。
②各输入端均采用R-C滤波器。
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对采用的器件进展严格的筛选。
⑥良好的自诊断功能,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;
甚至可以采用三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。
(2)编程简单易学PLC的编程和继电器梯形图根本一致,用户只要能看懂继电器接线图,就能够按照继电器的逻辑关系进展编程,就能够很快地轻松学会并掌握PLC的编程。
(3)采用模块化构造模块化构造是各个行业设备的开展趋势,它最大的优势就是可根据用户需要自行组合。
模块化构造就是每个功能编程一个模块,简单的说就是一个子程序,只要说明入口出口就行了,方便自己的同时也方便了别人。
(4)安装简单,维修方便PLC抗干扰能力强,一般只要把PLC的I/O端与相应的设备相连,即可投入运行。
由于PLC由各个模块组成,所以一旦出现问题,只要把问题模块换掉,就可以轻松解决问题,即可迅速恢复正常工作。
2.4电梯控制系统的设计要求
2.4.1电梯控制要求
(1).开场时,电梯处于任意一层。
(2).当有外呼梯信号到来时,轿厢响应该呼梯信号,到达该楼层时,轿厢停顿运行,停假设干秒后,轿厢门翻开,延时4S后自动关门。
(3).当有呼梯信号到来时,轿厢响应该呼梯队信号,到达该楼层时,轿厢停顿运行,停假设干秒后,轿厢门翻开,延时4S自动关门。
(4).在电梯轿厢运行过程中,轿厢上升〔或下降〕途中,任何反方向下降〔或上升〕的外呼梯信号均不响应,但如果反向外呼梯信号前方向无其它、外呼梯信号时,那么电梯响应该外呼梯信号。
例如,电梯轿厢在一楼,将要运行到三楼,在此过程中可以响应二层向上外呼梯信号,但不响应二层向下外呼梯信号。
同时,如果电梯到达三层,如果四层没有任何呼梯信号,那么电梯可以响应三层向下外呼梯信号。
否那么,电梯轿厢将继续运行至四楼,然后向下运行响应三层向下外呼梯信号。
(5).电梯应具有最远反向外呼梯响应功能。
例如,电梯轿厢在一楼,而同时有二层向下外呼梯,三层向下外呼梯,四层向下外呼梯,那么电梯轿厢先去四楼响应四层向下外呼梯信号。
(6).电梯未平层或运行时,开门按钮和关门按钮均不起作用。
平层且电梯轿厢停顿运行后,按开门按钮轿厢门翻开,按关门钮轿厢门关闭。
根据上述分析,该系统共有19个输入点,9个输出点,选用SIMATlCS7-200CPU226对其进展改良相当适宜,而且S7-200的扩展模块还有利于今后系统的进一步扩展。
第三章硬件系统的设计
3.1 电梯模型控制系统的总体设计
本系统中的五层电梯模型采用的是曳引式电梯,这种类型的电梯是垂直交通工具中使用最普遍的一种。
根本构造包括曳引系统、导向系统、门系统、轿厢、质量平衡系统等。
本系统主要由五层电梯模型柜、电动机、松下变频调速器、控制器、开关按钮、开关灯和开门灯等构成。
系统的总体框图如图3-1所示。
3-1电梯控制系统总体框图
3.2 地址分配及I/O
本次设计使用的梯形图来编写程序,梯形图是PLC使用得最多的图形编程语言,被称为PLC的第一编程语言。
梯形图与电器控制系统的电路图很相似,具有直观易懂的优点,很容易被工厂电气人员掌握,特别适用于开关量逻辑控制。
梯形图常被称为电路或程序,梯形图的设计称为编程。
下面就程序的各个模块单独列出程序。
SIMATICS7-200CPU226输入端口(I)和输出端口(Q)的地址分配以及I/O连接如图3-2所示。
图3-2I/O地址分配及接线图
第四章 软件系统的设计
PLC控制系统中的软件设计主要包括梯形图和指令,S7-200系列无需使用手持编程器,它直接通过RS485通讯/编程口和计算机相连,在安装有西门子S7-200编程软件STEP7-Micro/WIN32V3.2+SP4的计算机上设计出梯形图,通过编程口将逻辑梯形图传输到PLC部存储器,如果发现问题,直接在计算机上对梯形图进展修改即可。
4.1程序设计梯形图
以西门子S7-200CPU226PLC为核心的电梯模型控制系统的主要梯形图及实现的具体功能如下。
(1)电梯上升和下降电梯的运行方向取决于电动机的旋转方向,本系统中电动机正转对应于电梯上升(如图4-3所示);
电动机反转对应于电梯下降(如图4-4所示)。
图4-3电动机正传电梯上升梯形图
图4-4电动机反传电梯下降梯形图
(2) 二楼上升、下降梯形图分析:
假设有人已经按下二楼向上按钮,电梯停靠二楼,二楼向上指示灯Q0.1熄灭,并且二楼的霍尔感应器I1.1有感应,给电机一个脉冲,通过程序自锁,电梯上升,如图4-5(a)所示;
假设有人已经按下二楼向下按钮,电梯停靠二楼,二楼向下指示灯Q0.2熄灭,并且二楼的霍尔感应器I1.1有感应给电机一个脉冲,通过程序自锁,电梯下降,如图4-5(b)所示。
三楼、四楼的上升、下降梯形图和二楼类似,这里不再重复。
图4-5二楼上升、下降梯形图图4-6电机正反转延时梯形图
〔3〕楼层延时在电梯模型柜到达指定楼层时应该延时一段时间,以此来模拟乘客上下电梯,本系统中在每一楼停留时间暂设定为3s,相对应的延时梯形图如图4-6所示。
〔4〕底层(一楼)和顶层(五楼)指示灯
在整个模拟电梯系统控制过程中底层(一楼)和顶层(五楼)比拟特殊,梯形图如图4-7所示。
Q0.0一直亮着。
当电梯停靠一楼时,霍尔感应器I1.0有感应,长闭触点断开,指示灯熄灭,如图4-7(a)所示。
当五楼按钮I0.7按分析:
当一楼按钮I0.0按下,并且此时一楼霍尔感应器I1.0没有感应,通过程序自锁,一楼指示灯下,并且此时五楼霍尔感应器I1.4图4-7一楼、五楼指示灯梯形图没有感应,通过程序自锁,五楼指示灯Q0.7一直亮着。
当电梯停靠五楼时,霍尔感应器I1.4有感应,长闭触点断开,指示灯熄灭,如图4-7(b)所示。
〔5〕二楼向下指示灯
二楼向下指示灯梯形图见图4-8所示。
分析:
当二楼向下按钮I0.2按下,并且此时二楼霍尔感应器I1.1没有感应,通过程序自锁,二楼向下指示灯Q0.2一直亮着。
此时需要判断电梯是上升还是下降。
当一楼指示灯Q0.0处于熄灭状态时,说明电梯是上升停靠二楼,此时线路导通指示灯亮着。
当三楼向下指示灯Q0.4处于熄灭状态时,说明电梯是下降停靠二楼,霍尔感应器I1.1有感应,线路断开,指示灯熄灭,如图4-8所示。
二楼向上指示灯以及三楼、四楼指示灯梯形图和二楼类似,同样需要判断电梯是上升还是下降,这里不再重复。
其余的一些小功能,如上下极限开关以及开门灯的梯形图相对来说就比拟容易了,这里就不一一列举了。
本系统的电梯模型在尺寸上远远小于现实生活中的电梯,暂时没有设置轿厢响应,假设只有某一层的指示灯亮(厅外),那么电梯停靠该层,并且一直停顿,直到有其他楼层呼叫。
图4-8二楼向下指示灯梯形图
参考文献
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