基于GE平台的电梯联动及其配套流水线设计解读.docx
- 文档编号:26030308
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:688.82KB
基于GE平台的电梯联动及其配套流水线设计解读.docx
《基于GE平台的电梯联动及其配套流水线设计解读.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于GE平台的电梯联动及其配套流水线设计解读.docx(31页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于GE平台的电梯联动及其配套流水线设计解读
基于GE平台的电梯联动及其配套流水线设计
摘要
本文阐述了可编程控制器PLC在电梯联动及其配套生产线中的运用基于GE平台的电梯联动及其流水线设计。
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,在工业控制中得到广泛应用。
PLC以其功能变化灵活,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,控制箱占地面积少等优点在本次设计中占据着重大的控制地位。
本设计是在控制三层电梯的联动的基础上,对其进行流水线的控制。
当其中一部电梯控制一条生产线时,其他两部电梯可自由使用,不做工业电梯使用。
本生产线生产情况如下:
液体混合之后倒入自动成型装置,等其冷却成型后用机械手搬运至电梯,电梯自动从一楼上升至三楼,再用机械手将其搬运至传送带运送出去。
关键词:
电梯,PLC,生产线,变频器
Three-floorelevatorlinkageanditssupportingproductionlinedesignbasedonGEplatform
ABSTRACT
Thedesignisbasedonthecontrolofthelinkageofthethreeelevators,andcontroltheproductionline.Whenoneoftheelevatorscontrolsaproductionline,theothertwoelevatorsarefreetouseandarenotusedinindustrialelevators.Followingtheproductionofliquidmixtureintotheautomaticformingdevice,itscoolingaftermoldingmanipulatorhandlingtolift,liftupautomaticallyfromthefirstfloortothethirdfloor,andthentherobotwillbetransportedtotheconveyorbeltcarryingout.Thispaperintroducestheoveralldesignscheme,the3elevatorlinkageandsupportingtheproductionlinePLCcontrolsystemdesignprocess,andliststhespecificmaincircuit,I/Odistributiontable,controlladderdiagramandinstructionlist,andgivesthesystemdiagramandprogramflowdiagram.Onthebasisofanalyzinganddealingwiththelogicalrelationofrandomsignals,theprogrammingmethodofPLCisdesigned.
KEYWORDS:
Elevatorlinkage,PLC,automaticproductionline
目 录
基于GE平台的电梯联动及其配套流水线设计I
前 言1
第1章概述3
1.1电梯发展简史3
1.1.1电梯的起源3
1.1.2电梯技术发展趋势4
1.2自动化流水线概述5
1.2.1自动化流水线简史及定义5
1.2.2自动化流水线的发展前景6
第二章系统的总体设计7
2.1三层电梯联动及其配套生产线的系统流程7
2.2控制要求9
2.2.1液体混合控制要求9
2.2.2自动成型控制要求10
2.2.3机械手搬运控制原理11
2.2.4三层电梯控制原理12
2.2.5直流电机定位13
2.3总体设计13
2.3.1控制设备的选用13
2.3.2I/O分析14
2.3.3控制回路17
第三章硬件设计19
3.1所需设备19
3.2控制柜设计20
3.3配电电路21
3.4HMI与PLC连接22
3.5I/O分配图23
3.5整体设计布局图24
第4章软件设计25
4.1软件设计规划25
4.2PLC程序设计25
4.2.1GE编程25
4.2.2三层电梯联动功能的实现26
4.2.3流水线功能的实现27
4.3系统总流程图29
第5章系统调试31
5.1调试过程31
5.2程序下载31
5.3流水线功能调试32
结 论34
谢辞35
参考文献36
前 言
随着城市建设的不断发展,高层建筑不断增多,。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式,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,自己设计和制造微机控制装置成本较高;而PLC可靠性高,程序设计方便灵活,抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点,所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
本设计是在控制三层电梯的联动的基础上,对其进行生产线的控制。
当其中一部电梯控制一条生产线时,其他两部电梯可自由使用,不做工业电梯使用。
本生产线生产情况如下:
先排空液体混合装置,然后依次放入液体材料混合;进入自动成型模块制成所需工件;最后由机械手搬运至电梯一楼,其中若电梯刚好在一楼则电梯门打开,若不在一楼则先让电梯运行下降到一楼后打开电梯门放入电梯中;经电梯传送至三楼再由机械手搬运出去放在传送带上,其中若传送带位于初始位置则直接放上,若不是使传送带运行到初始位置时再放上并运至指定位置。
本文介绍了3层楼电梯联动及其配套生产线的PLC控制系统的总体设计方案、设计过程、组成,列出了具体的主要硬件电路、I/O分配表、控制梯形图及指令表,并给出了系统组成框图和程序流程图。
在分析处理随机信号逻辑关系的基础上,进行了PLC的编程方法,设计了一套完整的控制系统方案。
第1章概述
1.1电梯发展简史
1.1.1电梯的起源
说到电梯的起源要从公元前2600年埃及人在建造金字塔时使用了最原始的提升系统说起,但这一类起重机的能源均为人力。
到了1203年,法国的二修道院安装了一台起重机,所不同者只是该机器是利用驴作为动力,载荷由绕在一个大滚筒上的绳子进行起吊。
此种方法一直沿用到近代直到瓦特发明了蒸汽机,约在1800年,煤矿主才能利用起重机把矿井中的煤输送上来。
数百年来人们制造过各种类型的升降梯,它们都具有一个共同的缺陷:
只要起吊绳突然断裂,升降梯便急速地坠落到底层。
1854年奥的斯设计了一种制动器:
在升降梯的平台顶部安装一个货车用的弹簧及一个制动杆与升降梯井道两侧的导轨相连结,起吊绳与货车弹簧连结,这样仅是起重平台的重量就足以拉开弹簧,避免与制动杆接触。
如果绳子断裂,货车弹簧会将拉力减弱,两端立该与制动杆咬合,即可将平台牢固地原地固定免继续下坠。
“安全的升降梯”发明成功了!
一时间,奥的斯成了众人注目的中心。
第一台升降机并非奥的斯所发明,但他却是第一台“安全”升降梯的发明者。
“安全”这一概念不仅开创了升降梯工业,而且也为那些想建造更高层建筑物以增加更多可利用空间的设计们打开了通途。
1.1.2电梯技术发展趋势
随着现代建筑的发展,日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要标志,作为高层建筑的垂直运载工具—电梯得到了快速发展。
(1)结构不断紧凑化,体积不断轻型化、小巧化随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展,电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。
同时,无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。
(2)技术含量更高,性能更好
电梯行业技术发展非常迅速,几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VVVF电梯,如今已成为电梯行业的标准配置,因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁挣、更安全、更安静、更经济的特点,所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流:
由于永磁技术的先进性,将来很有可能取代VVVF技术。
另外,网络控制和智能群控系统.以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。
电梯的速度要求越来越快,高速、超高速电梯的数量愈来愈多。
(3)安装更方便、更快捷高效、安全
可重复使用的无脚手架安装,将是高层电梯安装的主要方式;随着新技术的开发、应用,电梯的硬件系统给安装带来更大的方便,使电梯安装更快、效率更高。
(4)更加节能、绿色环保
绿色理念是电梯发展总趋势。
有专家预言“谁最先推出绿色产品并抢占市场,谁就掌握市场竞争主动权”。
发展趋势主要有:
不断改进产品的设计,生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。
电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳,钢皮带等无润滑油污染曳引方式。
电梯装璜将采用无(少)环境污染材料。
电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术。
安装电梯将无需安装手脚架。
电梯零件在生产和使用过程中对环境没有影响(如刹车皮一定不能使用石棉)并且材料是可以回收的。
1.2自动化流水线概述
1.2.1自动化流水线简史及定义
二十世纪20年代,随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业
发展,机械制造中开始出现自动线,最早出现的是组合机床自动线。
在二十世纪20年代之前,首先是在汽车工业中出现了流水生产线和半自动生产线,随后发展成为自动线。
第二次世界大战后,在工业发达国家的机械制造业中,自动线的数目急剧增加。
按一定工艺顺序排列的若干台自动机床,用工件传送装置和控制系统联结起来,按照规定的生产节拍,工件自动地依次经过各个加工工位进行自动加工的连续作业线。
1.2.2自动化流水线的发展前景
自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、
医疗、服务和家庭等方面。
采用自动生产线不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来,而且能扩展人的器官功能,极大地提高劳动生产率,增强人类认识世界和改造世界的能力。
数字控制机床、工业机器人和电子计算机等技术的发展,以及成组
技术的应用,将使自动线的灵活性更大,可实现多品种、中小批量生产的自动化。
多品种可调自动线,降低了自动线生产的经济批量,因而在机械制造业中的应用越来越广泛,并向更高度自动化的柔性制造系统发展。
第二章系统的总体设计
2.1三层电梯联动及其配套生产线的系统流程
三层电梯联动及其配套生产线的控制系统主要包括对三层电梯,液体混合,自动成型,搬运机械手以及传送带的依次控制,各个控制系统的具体介绍如下:
1、先初始液体混合装置,将其中的液体放空,再将三个阀门依次打开使多种液体混合,到达一定液面时开启加热装置。
当温度传感器到达设定温度时,加热器停止加热。
通过一段时间的延时,搅匀电机停止工作,出水阀门打开,将搅匀的液体放出。
2、当混合的液体倒入成型机时,各液压缸和传感器进入初始状态。
延时一段时间后上面油缸的活塞向下运动,当该液压缸活塞下降到终点时此时,启动左右成型液压缸,活塞向右运动,右液压缸的活塞向左运动。
当左缸活塞运动到终点并且右缸活塞也到终点,原料已成型,各液压缸开始退回原位。
首先,左右成型液压缸返回,当左右液压缸返回到初始位置,压境缸返回,当液压缸返回初始状态,系统回到初始状态取出成品。
3、原料成型后,用机械手搬运至电梯。
搬运工程采用电气控制的搬运机械手,其任务是把左工位的工件搬运到右工位,机械手的工作方式分为手动和连续两种。
工作方式如下:
机械手在原位压左限位开关和上限位开关,延时一段时间后机械手开始下降,下降到左工位压动下限位开关后自停;接着机械手夹紧工件后开始上升,上升到原位压动上限位开关后自停;接着机械手开始右行直到压动右限位开关后自停;接着机械手开始下降,下降到右工位压动下限位开关(两个工位用一个下限位开关)后自停;接着机械手放松工件后开始上升直到压动上限位开关后自停(两个工位用一个下限位开关);接着机械手开始左行直到压动左限位开关后自停。
4、等机械手将成品运至电梯中时,电梯自动关闭,上升至指定楼层,再将电梯门打开。
5、机械手将成品从电梯中搬运出来放至传送带上。
从原点开始,延时一段时间后,右移电磁阀通电,机械手右移。
右移到底时,碰到下限位开关,下降电磁阀通电,右移停止;同时接通夹紧电磁阀,机械手夹紧。
夹紧后,上升电磁阀通电,机械手上升。
上升到顶时,碰到上位开关,上升电磁阀断电,上升停止;同时接通左移电磁阀,机械手左移。
左移到位时,碰到左限位开关,左移电磁阀断电,左移停止。
下降电磁阀通电,机械手下降。
下降到底时,碰到下限位开关,下降电磁阀断电,下降停止;同时夹紧电磁阀断电,机械手放松。
放松后,上升电磁阀通电,机械手上升。
上升到顶时,碰到上限位开关,上升电磁阀断电,上升停止;机械手复位。
6、机械手将物品到达传送带,由传送带运输,直到抵达下限位触发行程开关停止运输,然后延时,传送带返回,到达上限位触发停止传送,完成运输。
2.2控制要求
2.2.1液体混合控制要求
图为三种液体混合装置。
L1、L2、L3为液面传感器,液面淹没时接通。
T为温度传感器,达到规定温度后接通。
液体A、B、C与混合液体阀由电磁Y1、Y2、Y3、Y4控制,M为搅匀电动机,H为加热炉,其控制要求如下:
1、初始状态
装置投入运行时,液体A、B、C阀门Y1、Y2、Y3关闭,混合液体阀门Y4打开一定时间容器放空后关闭。
2、启动操作
按下启动按钮START,装置开始按下列给定规律运转:
①液体A阀门Y1打开,液体A流入容器,当液面到达L3时,L3接通,关闭液体A阀门Y1,打开液体B阀门。
②当液面到达L2时,关闭液体B阀门Y2,打开液体C阀门Y3。
搅匀电机启动,开始对液体进行搅匀。
③当液面到达L1时,关闭阀门Y3。
并开启加热器。
④当温度传感器到达设定温度时,加热器停止加热。
⑤通过一段时间的延时,搅匀电机停止工作,出水阀门Y4打开,将搅匀的液体放出。
⑥当液面下降到L3时,液面传感器L3由接通变断开,再过3s后,容器放空,混合液体阀门Y4关闭,开始下一周期。
2.2.2自动成型控制要求
在工业中,自动成型机使用的相当广泛,左图为一钢板成型前后状态。
欲实现以下控制要求:
1、初始状态
当原料放入成型机时,各液压缸和传感器的初始状态为:
Y1=Y2=Y3=OFF,Y4=ON;S1=S4=S6=ON,S2=S3=S5=OFF。
2-2自动成型装置示意图
2、成型开始
按下当液体混合模块停止时成型开始系统动作要求如下:
(1)Y2=ON,上面油缸的活塞向下运动,使S4=OFF。
(2)当该液压缸活塞下降到终点时,S3=ON,此时,启动左右成型液压缸,Y1的活塞向右运动,右液压缸的活塞向左运动。
Y1=Y3=ON,Y4=OFF,使S1=S6=OFF。
(3)当左缸活塞运动到终点S2=ON,并且右缸活塞也到终点S5=ON时,原料已成型,各液压缸开始退回原位。
首先,左右成型液压缸返回,Y1=Y4=OFF,Y3=ON使S2=S5=OFF。
(4)当左右液压缸返回到初始位置,S1=S6=ON时,压境缸返回,Y2=OFF,使S3=OFF。
(5)当液压缸返回初始状态,S4=ON时,系统回到初始状态取出成品。
2.2.3机械手搬运控制原理
机械手的应用是现代工业自动化发展的重要一步,大大节约了人力,物力。
是我们以后工作中可能遇到的重要的工业设备,有必要了解其工作原理及控制方法。
操作流程:
1、复位:
把PLC至RUN,按下SQ2和SQ4,手动使机械手回到原点(左移到位)。
气爪张开。
2、启动:
按下启动按钮,机械手下降,按下SQ1,下端传感器到位,位气爪夹紧,机械手上升,当触碰到SQ2时,上升到位,机械手伸出,当触碰到SQ3,右移到位,机械手下降,触碰到SQ1下降到位,气爪张开,放松工件,机械手上升。
当触碰到SQ2时上升到位,机械手缩回,到达原点,一次工件搬运完成。
3、停止:
机械手搬运至电梯中后结束流程。
图2-3机械手搬运装置示意图
2.2.4三层电梯控制原理
电梯已是我们日常生活中的重要工具,住宅区,商业大厦等等很多领域都有应用。
工作原理:
按下启动按钮电梯至工作准备状态。
图2-4直流电机定位模拟结构图
三个楼层信号任意一个至1,表示电梯停的当前层,此时,楼层信号灯点亮.按下电梯外呼信号UP或者down电梯升降到所在楼层,电梯门打开,延时闭合,此时模拟人进入电梯。
进入电梯后,按下内呼叫信号选择要去的楼层.关闭楼层限位(模拟矫箱离开当前层),打开目标楼层限位(表示矫箱到达该层)电梯门打开,延时闭合(模拟人出电梯过程)。
2.2.5直流电机定位
如图2-6为直流电机定位的模拟结构图,其运行状态如下:
当按下开关时,若此前物件不在初始位置S1上,则先让其回到S1。
(1)电机正转,物件向下移动。
(2)当物件到达终点S3,正转停止。
(3)电机反转,物件向上移动。
(4)当物件到达S1,反转停止,物件停止在S1上,运行停止。
图2-5直流电机定位模拟结构图
2.3总体设计
2.3.1控制设备的选用
1.小型断路器:
控制设备电源通断
2.接线端子:
接线转换
3.多种液体混合模拟设备
4.自动成型模拟设备
5.机械手搬运模拟设备
6.电梯运送模拟设备
7.直流电机定位设备
2.3.2I/O分析
本系统使用了开关量输入模块IC694MDL660它有32个输入通道,并且是16个端口使用一根集成线连接;输出模块则使用了IC695MDL754,其详细的I/O分配见表2-1。
表2-1I/O地址表
输入
输出
器件(触摸屏M)
说明
器件
说明
I1
启动
Q1
1电梯-1FO
I2
停止
Q2
1电梯-1FC
I3
1电梯-SQ1
Q3
1电梯-2FO
I4
1电梯-SQ2
Q4
1电梯-2FC
I5
1电梯-SQ3
Q5
1电梯-3FO
I6
1电梯-UP1
Q6
1电梯-3FC
I7
1电梯-DOWN2
Q7
1电梯-1FU
I8
1电梯-UP2
Q8
1电梯-2FU
I9
1电梯-DOWN3
Q9
1电梯-2FD
I10
1电梯-内呼1
Q10
1电梯-3FD
I11
1电梯-内呼2
Q11
2电梯-1FO
I12
1电梯-内呼3
Q12
2电梯-1FC
I13
2电梯-SQ1
Q13
2电梯-2FO
I14
2电梯-SQ2
Q14
2电梯-2FC
I15
2电梯-SQ3
Q15
2电梯-3FO
I16
2电梯-内呼1
Q16
2电梯-3FC
I17
2电梯-内呼2
Q17
直流电机正转
I18
2电梯-内呼3
Q18
直流电机反转
I19
3电梯-SQ1
Q19
三相异步电机正转
I20
3电梯-SQ2
Q20
三相异步电机反转
I21
3电梯-SQ3
Q21
3电梯-1FO
I22
3电梯-内呼1
Q22
3电梯-1FC
I23
3电梯-内呼2
Q23
3电梯-2FO
I24
3电梯-内呼3
Q24
3电梯-2FC
I25
流程启动
Q25
3电梯-3FO
I26
Q26
3电梯-3FC
I27
Q27
液体混合A阀门
I28
Q28
液体混合B阀门
I29
直流电机S1
Q29
液体混合C阀门
I30
直流电机S2
Q30
液体混合加热炉
I31
三相异步电机正转
Q31
液体混合搅匀电动机
I32
三相异步电机反转
Q32
液体混合混合液阀门
Q33
液体混合传感L1
Q34
液体混合传感L2
Q35
液体混合传感L3
Q36
液体混合温度传感T
Q37
自动成型S1
Q38
自动成型S2
Q39
自动成型S3
Q40
自动成型S4
Q41
自动成型S5
Q42
自动成型S6
Q43
自动成型Y1
Q44
自动成型Y2
Q45
自动成型Y3
Q46
自动成型Y4
Q47
1机械手-Y1
Q48
1机械手-Y2
Q49
1机械手-Y3
Q50
1机械手-Y4
Q51
1机械手-Y5
Q52
1机械手-Y6
Q53
1机械手-Y7
Q54
1机械手-Y8
Q55
2机械手-Y1
Q56
2机械手-Y2
Q57
2机械手-Y3
Q58
2机械手-Y4
Q59
2机械手-Y5
Q60
2机械手-Y6
Q61
2机械手-Y7
Q62
2机械手-Y8
2.3.3控制回路
为了形成一条能自动工作的生产线,需不同的模块相互组合。
因此,我们选用了“PLC系统实验实心装置”控制柜上的液体混合模块、自动成型模块、机械手模块、传送带模块、三层电梯这五个模块的组合。
本设计是在控制三层电梯的联动的基础上,对其进行生产线的控制。
当其中一部电梯控制一条生产线时,其他两部电梯可自由使用,不做工业电梯使用。
本生产线生产情况如下:
液体混合之后倒入自动成型装置,等其冷却成型后用机械手搬运至电梯,电梯自动从一楼上升至三楼,再用机械手将其搬运至传送带运送出去。
至此一个完整的控制回路设计完成。
PLC的开关量输出通常有两种形式:
集电极开路输出和继电器输出。
集电极开路输出因驱动电流有限,通常用于驱动发光二极管、LED显示器、继电器等,主要特点是动作速度快。
下面以机械手的手动操作为例:
1.复位:
把PLC至RUN,按下SQ2和SQ4,手动使机械手回到原点(左移到位),气爪张开。
2.启动:
按下启动按钮,机械手下降,按下SQ1,下端传感器到位,气爪夹紧,机械手上升,当触碰到SQ2时,上升到位,机械手伸出,当触碰到SQ3,右移到位,机械手下降,触碰到SQ1下降到位,气爪张开,放松工件,机械手上升。
当触碰到SQ2时上升到位,机械手缩回,到达原点,一次工件搬运完成。
循环上述动作。
3.停止:
机械手搬运至电梯中后结束流程。
图2-5机械手的动作过程
第3章硬件设计
3.1所需设备
根据要求,在整个设计中,所需的设备如表3-1所示。
表3-1实验所需设备
序号
名称/模块
型号
数量
1
电源
IC695PSD040
1
2
CPU
IC695CPU315
1
3
以太网
IC695ETM001
1
4
数字量输入
IC694MDL660
1
5
数字量输出
IC694MDL754
2
6
模拟量输出
I
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 GE 平台 电梯 联动 及其 配套 流水线 设计 解读