四层电梯PLC换气系统组态王课程设计报告Word文件下载.docx
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新建、删除工程,对工程重命名,搜索组态王工程,修改工程属性,工程的备份、恢复,数据词典的导入导出,切换到组态王开发或运行环境等。
1、在工程管理器中选择菜单“文件/新建工程”,或者点击工具栏的“新建”按钮,出现“新建工程向导之一”对话框。
2、单击“下一步”,弹出“新建工程向导之二”对话框,选择所要新建的工程存储的路径。
一般是d:
\个人名字
3、单击按钮,弹出“新建工程向导之三”对话框,在对话框中输入工程名称:
“我的工程2”,在工程描述中输入:
“换气系统的PLC控制”
4、单击“完成”。
5、弹出对话框,选择“是”按钮,将新建工程设为组态王当前工程。
3.2.2构造数据库变量
在工程浏览器中左边的目录树中选择“数据词典”项,右侧的内容显示区会显示当前工程中所定义的变量。
双击“新建”图标,弹出“定义变量”属性对话框。
组态王的变量属性由基本属性、报警配置、记录配置三个属性页组成。
需要定义的变量有:
开关内存离散控制进气风扇的转动
开关1内存离散控制排气风扇的转动
进气风扇灯内存离散进气风扇故障报警灯
排气风扇灯内存离散排气风扇故障报警灯
报警灯内存离散室内气压报警灯
进气风扇内存实数进气风扇转动
排气风扇内存实数排气风扇转动
进气传感器内存实数显示进气量
排气传感器内存实数显示排气量
时间内存实数显示排气扇工作时间
时间1内存实数显示进气扇工作时间
闪烁内存实数控制进气扇报警灯闪烁
闪烁1内存实数控制排气扇报警灯闪烁
气压内存实数显示室内当前气压
3.2.3变量的设置
离散变量的设置
1、在工程浏览器的左侧选择“数据词典”,在右侧双击“新建”,弹出“变量属性”对话框。
2、对话框设置为:
变量名:
“开关”
变量类型:
内存离散
3、设置完成后,单击“确定”
4、用类似的方法建立其它小车离散变量。
内存实数变量的设置
用类似的方法建立其它小车内存实数变量。
3.2.4动画连接
本设计中需要动画连接的有风扇的转动、气压的显示、传感器显示、报警灯的显示。
(1)风扇的连接
1、在画面上双击图形对象“风扇”,弹出该对象的动画连接对话框。
2、单击“旋转”,弹出旋转连接对话框,
同时进行模拟值输入
3、确定以后,完成旋转连接,同时与模拟值相关联,可通过程序控制风扇转动。
4、用同样的方法确定其他连接
(2)气压的连接
因为气压最终要显示一个数,所以要采用模拟值输出
1、双击“气压”弹出气压的动画连接对话框
2、单击“模拟值输出”
3、同样的方法连接其他需要输出的变量
(3)指示报警灯连接
1、双击“报警灯”弹出气压的动画连接对话框
2、选择闪烁条件为程序中编写的变量
3.3画面命令语言
if(\\本站点\开关1==1)
{if(\\本站点\出气风扇<
=10)
\\本站点\出气风扇=\\本站点\出气风扇+1;
else\\本站点\出气风扇=1;
}
else\\本站点\出气风扇=0;
if(\\本站点\出气风扇>
0)
\\本站点\排气量=0.01;
else\\本站点\排气量=0;
if(\\本站点\排气量>
{if(\\本站点\进气风扇<
{if(\\本站点\开关==1)
\\本站点\进气风扇=\\本站点\进气风扇+1;
else\\本站点\进气风扇=1;
else\\本站点\进气风扇=0;
{if(\\本站点\时间<
=5)
\\本站点\时间=\\本站点\时间+0.2;
else\\本站点\时间=0;
if(\\本站点\时间==5)
{
if(\\本站点\排气量==0)
\\本站点\闪烁=\\本站点\闪烁+0.1;
else\\本站点\闪烁=0;
if(\\本站点\进气风扇>
\\本站点\进气量=0;
else\\本站点\进气量=0;
{if(\\本站点\时间1<
\\本站点\时间1=\\本站点\时间1+0.2;
else\\本站点\时间1=1;
if(\\本站点\时间1==5)
{if(\\本站点\进气量==0)
\\本站点\闪烁1=\\本站点\闪烁1+0.1;
else\\本站点\闪烁1=0;
if(\\本站点\开关1==1)
{if(\\本站点\开关==1)
\\本站点\气压=\\本站点\气压+\\本站点\进气量-\\本站点\排气量;
else\\本站点\气压=\\本站点\气压-\\本站点\排气量;
if(\\本站点\气压<
=0.6)
\\本站点\报警灯=1;
3.4组态王系统运行描述
不进行任何动作时,室内气压会显示为默认值0.9个大气压(显示数字为0.9),当按下排气扇开关时,排气扇工作,排气扇传感器显示的排气量为0.01,此时室内气压会随着排气扇工作时间而降低,当室内气压降低到0.6个大气压时会显示报警;
因为任务要求排气扇工作以后进气扇才能工作,所以排气扇开关按下,再按下进气扇开关时,进气扇才会工作;
同时进气排气扇工作5秒后若进气排气传感器没有信号则风扇报警灯会闪烁报警。
第4章四层电梯的PLC控制
4.1任务要求
如电梯模拟实验台结构所示,其动作要求如下:
[1]电梯上行:
①当电梯停于1楼(1F)或2F、3F时,4楼呼叫.则上行到4楼碰行程开关后停止。
②电梯停于1F或2F,3F呼叫、则上行,到3F行程开关控制停止。
②电梯停于1F,2F呼叫,则上行,到2F行程开关控制停止。
④电梯停于lF,2F、3F同时呼叫,则电梯上行到2F后,停5秒种,继续上行到3F停止。
⑤电梯停于1F,3F、4F同时呼叫,电梯上行到.3F,停5秒,继续上行到4F停止。
⑥电梯停于1F,2F、4P同时呼叫,电梯上行到2F,停5秒,继续上行到4F停止
⑦电梯停于1F,2F、3F、4F同时呼叫,电梯上行到2F,停5秒,继续上行到3F,停5秒,继续上行到4F停止。
⑧电梯停于2F、3F,4F同时呼叫,电梯上行到3F停5秒,继续上行到4F停止。
[2]电梯下行:
①电梯停于4F或3F或2F,1F呼叫,电梯下行到1F停止。
②电梯停于4F或3F,2F呼叫,电梯下行到2F停止。
③电梯停于4F,3F呼叫,电梯下行到3F停止。
④电梯停于4F,3F、2F同时呼叫,电梯下行到3F,停5秒,继续下行到2F停止
⑤电锑停于4F,3F、1F同时呼叫,电梯下行到3F,停5秒,继续下行到1F停止
⑥电梯停于4F,2F、1F同时呼叫,电梯下行到2F,停5秒,继续下行到1F停止。
⑦电梯停于4F,3F、2F、1F同时呼叫,电梯下行到3F,停5秒,继续下行到2F停5秒,继续下行到lF停止。
[3]各楼层运行时间应在15秒以内,否则认为有故障。
[4]电梯停于某一层,数码管应显示该层的楼层数。
[5]设计电梯停于2F,3F时,电梯运行状态。
(上下同时呼叫时,采取先上后下的原则)
4.2设计思路
四层电梯的自动控制主体思想是将四层楼分为四个状态,每个楼层分为两个子状态一、二,状态一为该楼层的等待状态,状态二为该楼层的行进状态。
四个楼层状态之间依据限位开关进行切换,即一层状态可以切换到二层状态,二层状态可以切换到一、三层的状态。
切换时首先判断该层是否被呼叫,如果被呼叫则切换到该层的等待状态中,等待3秒后进入该层的行进状态中。
主体流程图如下,假设电梯在一层:
开机分支转移程序:
等待子程序:
行进子程序:
数码管显示其二进制数对应的显示数字如图所示
显示数字
1
2
3
4
共阴极字符码
06H
5BH
4FH
66H
5
6
7
8
6DH
7DH
07H
7FH
9
A
B
6FH
3FH
77H
7CH
C
D
E
F
39H
5EH
79H
71H
一层数码管显示子程序
二层数码管显示子程序
三层数码管显示子程序
四层数码管显示子程序
楼层呼叫指示灯:
L1——L4对应四个楼层的呼叫指示灯,哪一层有呼叫,哪一层的指示灯就亮,电梯行进到这一层后,指示灯即熄灭。
4.3输入输出接口
输入
输出
主机
实验模块
注释
X1
LAY1
一楼行程开关
Y0
DJB
电机下行
X2
LAY2
二楼行程开关
Y1
DJA
电机上行
X3
LAY3
三楼行程开关
COM1
24V
X4
LAY4
四楼行程开关
COM0
X12
2DN
二层下呼
Y6
数码管段码
X13
3DN
三层下呼
Y7
X14
4DN
四层下呼
Y10
X11
1UP
一层上呼
Y11
2UP
二层上呼
Y12
3UP
三层上呼
Y13
Y14
G
X0
RST
复位
LEDCOM
GND
COM2
X5
IN1
一层内选按钮
X6
IN2
二层内选按钮
X7
IN3
三层内选按钮
X10
IN4
四层内选按钮
COM
4.4整体梯形图
第5章变频器
5.1变频器的工作原理
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:
电压型、电流型。
我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
5.2变频器的工作方式
1、非智能控制方式
在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。
(1)V/f控制
V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性,基于在改变电源频率进行调速的同时,又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的,通用型变频器基本上都采用这种控制方式。
V/f控制变频器结构非常简单,但是这种变频器采用开环控制方式,不能达到较高的控制性能,而且,在低频时,必须进行转矩补偿,以改变低频转矩特性。
(2)转差频率控制
转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式,它是在V/f控制的基础上,按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率,并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率,就可以使电动机具有对应的输出转矩。
这种控制方式,在控制系统中需要安装速度传感器,有时还加有电流反馈,对频率和电流进行控制,因此,这是一种闭环控制方式,可以使变频器具有良好的稳定性,并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。
(3)矢量控制
矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位,以达到对电动机在d、q、0坐标轴系中的励磁电流和转矩电流分别进行控制,进而达到控制电动机转矩的目的。
通过控制各矢量的作用顺序和时间以及零矢量的作用时间,又可以形成各种PWM波,达到各种不同的控制目的。
例如形成开关次数最少的PWM波以减少开关损耗。
目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。
基于转差频率的矢量控制方式与转差频率控制方式两者的定常特性一致,但是基于转差频率的矢量控制还要经过坐标变换对电动机定子电流的相位进行控制,使之满足一定的条件,以消除转矩电流过渡过程中的波动。
因此,基于转差频率的矢量控制方式比转差频率控制方式在输出特性方面能得到很大的改善。
但是,这种控制方式属于闭环控制方式,需要在电动机上安装速度传感器,因此,应用范围受到限制。
无速度传感器矢量控制是通过坐标变换处理分别对励磁电流和转矩电流进行控制,然后通过控制电动机定子绕组上的电压、电流辨识转速以达到控制励磁电流和转矩电流的目的。
这种控制方式调速范围宽,启动转矩大,工作可靠,操作方便,但计算比较复杂,一般需要专门的处理器来进行计算,因此,实时性不是太理想,控制精度受到计算精度的影响。
(4)直接转矩控制
直接转矩控制是利用空间矢量坐标的概念,在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链和转矩,通过检测定子电阻来达到观测定子磁链的目的,因此省去了矢量控制等复杂的变换计算,系统直观、简洁,计算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。
即使在开环的状态下,也能输出100%的额定转矩。
(5)最优控制
最优控制在实际中的应用根据要求的不同而有所不同,可以根据最优控制的理论对某一个控制要求进行个别参数的最优化。
例如在高压变频器的控制应用中,就成功的采用了时间分段控制和相位平移控制两种策略,以实现一定条件下的电压最优波形。
(6)其他非智能控制方式
在实际应用中,还有一些非智能控制方式在变频器的控制中得以实现,例如自适应控制、滑模变结构控制、差频控制、环流控制、频率控制等。
2、智能控制方式
智能控制方式主要有神经网络控制、模糊控制、专家系统和学习控制等,目前智能控制方式在变频调速控制系统中的具体应用中已取得一些成功经验。
心得体会
在这次为期一周的PLC课设中,我们学习了组态王软件的使用,并且用组态王实现了课设要求的控制功能。
我们在书本上学到的知识,在这次课设中得到体系化、架构化,对于PLC电气控制理论,有了更加深刻的理解。
PLC和组态王在自动化领域发挥着十分重要的作用,作为一个电气学院的学生,我们应该熟练掌握PLC和组态王,具备利用两者实现各种控制功能、控制工程的能力。
这一周的课设中,我第一次实际操作组态王软件,从画面布局到命令程序设计,再到程序仿真,一步一步都是自己心血的结晶,我也深刻感受到了组态王软件的强大之处,课设后我将更加深入地学习这款软件,学以致用。
同时我们应用PLC软件设计了四层电梯控制的梯形图程序,大家一起讨论程序实现的方法,巩固了PLC编程语言,开发了我们各自的创新思维。
参考文献
[1]漆汉宏PLC电气控制技术.机械工业出版社
[2]王整风,谢云敏.可编程控制器原理与实践教程.上海:
上海交通大学出版社,2007.
[3]郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术.南京:
东南大学出版社,2003.
[4]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.北京:
机械工业出版社,2006.
[5]姜重然.工控软件简明教程.哈尔滨工业大学出版社
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