PLC电梯控制设计.docx
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PLC电梯控制设计.docx
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PLC电梯控制设计
《数控机床控制技术》
课程设计说明书
题目电梯PLC控制系统设计
机械工程学院
机械设计制造及其自动化专业班号
学生姓名
指导老师伍新吴晨曦
完成日期2011.11.25
目录
1设计任务和要求……………………………………………………………………2
1.1设计任务…………………………………………………………………………2
1.2设计要求…………………………………………………………………………2
2系统总体设计思想…………………………………………………………………3
2.1电梯控制系统构成……………………………………………………3
2.2电梯工作原理及功能要求……………………………………………………3
3硬件设计……………………………………………………………………………5
3.1控制系统硬件设计…………………………………………………………5
3.2输入输出点分配……………………………………………………………5
4软件设计……………………………………………………………………………7
4.1电梯初始化……………………………………………………………8
4.2指层控制……………………………………………………………8
4.3开关门控制………………………………………………………10
4.4轿内指令控制……………………………………………………………11
4.5厅外呼叫控制……………………………………………………………12
4.6电梯的选层上、下行控制………………………………………………………13
4.7电梯的运行控制…………………………………………………………14
4.8抱闸、泊梯、超重控制…………………………………………………………17
5收获及体会…………………………………………………………………………18
参考文献………………………………………………………………………………19
附录A系统电路原理图…………………………………………………………20
附录B程序清单………………………………………………………………………21
1要求及任务
1.设计要求
(1)以PLC为控制器,设计5层楼电梯控制系统(包括PLC控制电路、变频调速电路、检测电路、楼层显示、楼层按钮控制、故障显示和报警等)。
(2)电梯抵达楼层指示灯亮;自动延时5s;循环检测楼层呼叫与选层信号;按键控制系统启、停、上、下移动程序。
(3)有必要的联锁保护。
2.设计任务
(1)绘制工作流程框图或顺序功能图;
(2)绘制PLC的硬件接线图;
(3)相关元器件的计算与选型,制定元器件明细表;
(4)编写全程序梯形图或指令表,并通过调试;
(5)编写设计说明书。
2系统总体设计思想
2.1电梯控制系统构成
电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及PLC单元构成,由如图2所示,PLC用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动,加减速,停止,运行方向,楼层显示,层站召唤,轿箱内操作,安全保护等指令信号进行管理和控制功能。
2.2电梯的工作原理及功能要求
2.2.1输入输出回路
输入输出单元为PLC的I/O接口部分,主要由轿箱内选层、楼层及方向指示、厅外呼叫、开关门、上下强迫换速开关、井道内的上下平层、门锁、消防、安全保护继电器、检修、称重、泊梯等单元构成。
(1)输入单元为:
开关门按钮,输入PLC控制轿门的开闭(厅门也同时动作);上下平层装置,用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层;厅外呼叫单元,用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和消除;轿箱内选层单元,负责对预选楼层指令的登记、消除和指示;上下限强迫换速开关,用于保护电梯的高速运行安全,避免电梯出现冲顶或蹲底事故,当电梯到达上下端站时,装在轿厢边的上下限强迫换速开关打板,信号输入PLC,PLC发出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置;门锁装置(或轿门和厅门联锁保护装置),轿门闭合和各厅门闭合上锁是电梯正常起动运行的前提;安全回路,通常包括轿顶内急停开关、轿内急停开关、限速器断绳开关、安全钳开关、限速器超速开关、相序保护继电器、底坑急停开关、上下限极限开关等;检修、消防和泊梯,检修、消防和泊梯为电梯的三种运行方式,检修运行为电梯检修时的慢速运行方式,消防运行有消防返回基站和消防员专用两种运行状态,泊梯状态,消除内选和外呼信号,自动返回泊梯层、关门并断电;称重单元,用来检测轿厢负荷,判断电梯处于欠载、满载或超载状态,然后输出数字信号给PLC,根据负载情况进
行起动力矩补偿,使电梯运行平稳。
(2)输出单元为:
层楼指示灯、楼层及方向指示单元,包括电梯上下行方向指示灯以及报站钟等,目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示方式和点阵显示方式,本系统为七段码显示方式;开关门单元,用于控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭,在自动定向完成或电梯平稳停靠后,PLC给出相关指令,完成开关门动作。
2.2.2变频调速回路
变频调速主回路由变频调速驱动、三相交流输入、曳引机和制动单元构成.三相电源R、S、T经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电,输出端为两相电接电动机的快速绕组,外接制动单元减少了制动时间,加快制动过程。
变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较,从而调节变频器的输出频率及电压,使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度,达到调节电梯速度,旋转编码器用来检测电梯的运行速度和运行方向的目的。
变频器输入信号为:
上、下行方向指令,低速、高速、检修速度编码指令。
3硬件设计
3.1控制系统硬件设计
本实验有32个输入信号,32个输出信号及现有设备,所以选用FX2—64MR的PLC,由于现有材料所以选OMRON的3G2JV变频器和两相交流电机。
来完成实验。
PLC控制器、变频器和电动机的接线及原理图如附图
(1)所示。
3.1输入输出点分配
输入信号
输出信号
名称
代号
编号
名称
代号
编号
安全回路
K6
X000
电梯上行
UP
Y000
零速输入
K0
X001
电梯下行
DOWN
Y001
脉冲输入
K1
X002
电梯快行
FAST
Y002
轿内电锁
K2
X003
电梯慢行
SLOW
Y003
红外传感器
K3
X004
检修速度
JX
Y004
关门力限开关
K4
X005
七段码
A
Y005
超 重
K5
X006
B
Y006
上限强制减速
SQ0
X007
C
Y007
一楼指令
SB1
X010
D
Y010
二楼指令
SB2
X011
E
Y011
三楼指令
SB3
X012
F
Y012
四楼指令
SB4
X013
G
Y013
五楼指令
SB5
X014
关门催促铃声
KE1
Y014
基站到位开关
SQ4
X015
厅门关
KM2
Y015
一楼上呼
SB6
X016
厅门开
KM3
Y016
一楼下呼
SB7
X017
厅内指示灯1
E1
Y017
二楼上呼
SB8
X020
厅内指示灯2
E2
Y020
二楼下呼
SB9
X021
厅内指示灯3
E3
Y021
三楼上呼
SB10
X022
厅内指示灯4
E4
Y022
三楼下呼
SB11
X023
厅内指示灯5
E5
Y023
四楼上呼
SB12
X024
上呼灯1
E6
Y024
四楼下呼
SB13
X025
上呼灯2
E7
Y025
五楼上呼
SB14
X026
上呼灯3
E8
Y026
五楼下呼
SB15
X027
上呼灯4
E9
Y027
厅门开
SB16
X030
下呼灯2
E10
Y030
厅门关
SB17
X031
下呼灯3
E11
Y031
厅门开到位
SQ1
X032
下呼灯4
E12
Y032
厅门关到位
SQ2
X033
下呼灯5
E13
Y033
检修开关
SB18
X034
超重铃声
KM4
Y034
检修上
SB19
X035
抱闸信号
KM5
Y035
检修下
SB20
X036
上行指示灯
E14
Y036
下限强制减速
SQ3
X037
下行指示灯
E15
Y037
表1I/O分配表
4软件设计
根据电梯的工作原理与功能要求以及输入/输出点的地址分配表,来绘制电梯的程序流程图。
和设计电梯的程序梯形图。
电梯程序流程图为图3。
梯形图分成:
初始化、指层控制、开关门控制、轿内呼叫与标记控制、厅外呼叫与标记控制、电梯上下行选择与指示控制、电梯的运行控制来编写与调试。
最后在组合调试。
图1、电梯程序流程图
4.1电梯初始化
电梯复位、装入数据、安全回路等。
4.2指层控制
指层控制梯形图如图3.1所示。
本程序以1楼为基站,脉冲数为0。
D200、D202、D204、D206、D208分别存放1/F—5/F的脉冲数0、600、1200、1800、2400(实验用实际具体而定)。
C242为内部高速计数器,D250存放减速脉冲数50,M1—M5为楼层继电器。
当轿箱位于某一层时,应产生位于该层的楼层信号,以控制楼层显示器显示楼层处的位置,离开该层时,该信号应被新的楼层信号(上一层或下一层)取代。
4.3开关门控制
(1)开门控制
手动开关门时,当电梯运行到位后,按下SB16,X030闭合,M50置位,Y016得电,电动机正转,开门。
开门到位,开门到位行程开关SQ1动作,X032闭合,M50复位,Y016失电,开门过程结束。
当在关门过程中,按下SB16,停止关门,并开门。
自动开关门时,当电梯运行到位后,电梯停止,T0开始定时,延时2S后,T0触电闭合,M50置位,开门。
(2)关门控制
手动关门时,当按下SB17,X031闭合,M51置位,Y015得电,电动机反转,关门。
关门到位,关门到位行程开关SQ2动作,X033闭合,M51复位,Y015失电,关门过程结束。
在开门过程中,按下SB17,停止开门,并关门。
自动关门时,定时器T1控制。
当电梯开门到位后,X031闭合,T1定时5S后,M51置位,关门。
但在关门时,有客人经过红外线遮蔽,停止关门,遮蔽结束,继续关门。
当关门过程受到压力,关门力限K4闭合,M50置位,开门。
4.4轿内指令控制
当轿内按下SB1、SB2、SB3、SB4、SB5后,按键标记,对应指示灯E8—E12亮。
到电梯到达指定层后,动作取消,指示灯灭。
在检修时,按键不标记。
安全回路在整个工作过程中为常开(X000),只有出现不安全情况时才导通,则电梯停止工作。
4.5厅外呼叫控制
当按下对应的呼叫键SB6—SB17时,按键标记,对应指示灯E13—E20亮。
到电梯到达标记层时,动作取消,指示等灭。
在检修时,按键不标记。
4.6电梯的选层上、下行控制
当电梯得到轿内指令或厅外呼叫指令时,分析对应层与电梯所在位置,判断是上行(M100置位)还是下行(M101置位)。
M100置位时,Y000接通,电梯上行;M101置位时,Y001接通,电梯下行。
4.7电梯的运行控制
电梯的运行由变频器控制,一次完整的运行过程,就是曳引电动机从起动、匀速运行到减速停车的过程。
为使乘客拥有良好的舒适感,电梯采用S型速度曲线,转换成频率曲线如图2所示。
图2电梯的运行曲线
当PLC发出正转M100置位(或反转M101置位)即M120置位,Y002导通,高速运行,变频器从0Hz到50hz开始启动,启动时间为3S,然后维持50Hz运行。
当换速信号到时,PLC撤消高速信号Y002断开,同时输出爬行信号Y003导通,爬行频率为6Hz。
从50Hz下降到6Hz在3S内完成。
当到达6Hz速度时,就以此速度爬行。
当平层信号(M301—M341)到时,撤消正转(或反转)及爬行信号,变频器从6Hz减速到0。
在整个运行过程中,变频器的零速输入点X001及异常输出点X003都是断开的,运行速度减为0时,;零速输入点闭合,通过PLC发出电动机抱闸和自动开门信号。
当变频器出现异常时,X003导通,电梯无法运行。
按下检修键SB19后,只能以检修速度运行。
按下检修上行SB22时,Y002、YOO3闭合,以检修速度(10Hz)上行,松开按键,立即停止。
同理,按下检修下行SB20时,Y002、Y003闭合,以检修速度(10Hz)下行,松开按键,立即停止。
由于材料限制,本实验用OMRON,3G3JV小型变频器,两相交流电动机。
实际根据需要所定。
变频器的参数设置为表2。
n02
1
控制电路的端口区控制运行
n05
0
可以反转
n09
50
电机运行的最高频率(Hz)
n14
0
电机运行的最低频率(Hz)
n16
3
斜坡上升时间(S)
n17
3
斜坡下降时间(S)
n20
2
S形加减时间为0.5S
n22
50
设置固有频率f=50Hz(高速运行)端口S3
n23
6
设置固有频率f=6Hz(爬行运行)端口S4
n24
10
设置固有频率f=10Hz(检修运行)端口S5
n36
2
反转与停止输入端口为S2
N37
6
多段速指令1输入端口为S3
n38
7
多段速指令2输入端口为S4
n39
8
多段速指令3输入端口为S5
N40
3
零速输出ON:
零速中
S0:
为正转与停止端口
表2变频器参数设置
4.8抱闸、泊梯、超重控制
当变频器输入零速信号后,X001常开闭合,输出Y035常开闭合,抱闸闭合。
电梯运行时,零速输入停止,X001断开,则Y035常开断开,轿箱运行。
消防与泊梯,按下SB14,X026导通,电梯返回基站。
基站到,X015常闭断开,电梯停止。
超重时,X006常闭闭合,电梯不能启动,并鸣镝(Y034常开闭合)。
收获及体会
通过这次课程设计,我更深刻地认识到PLC技术不仅可以实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数、算术运算、数据处理、数据通信等功能,并且具有处理分支、中断、自诊断能力。
逻辑控制功能通过软件编程实现,柔性强,控制功能多,控制线路大大简化。
S7—200PLC的编程软件为STEP7Micro/wIN32,是一种基于windows平台的应用软件,它可以使用通用的个人计算机作为图形编辑器,用于在线或离线开发用户程序,用于在线对PLC进行各种操作,并且可以在线实时监控用户程序的执行状态。
它提供了三种编程语言,及梯形图LAD,语句表STL及功能块图FBD,每种语言都有自己的特点。
梯形图LAD是在继电器接触控制基础上演变而来的,是一种图形化的编程语言。
编程人员几乎不必具备计算机的基础知识,不需考虑PLC内部的结构原理,只要有继电接触控制的基础,就能在很短时间内掌握梯形图LAD的使用和编程方法。
但仅仅能操作使用PLC是不够的,我们要能根据要求灵活地运用PLC知识设计控制电路,要做到在实现各种控制要求的同时所使用的电气控制元件最少,这样才能使成本降到最低,做到实现最优化的设计,这也是我们学习PLC这门课程的主要目的。
这次设计不仅让我对plc控制有了一定的了解,更让我认识到课上所学的东西是很有限的,设计的过程中需要我们不断的查资料,整理,思考等等,不仅对电梯的控制有所了解,而且对设备的选择也有或浅或深的认识,最重要的是我们掌握了一种设计的方法,思维的方式,真是受益匪浅。
感谢老师给我们一次动脑的机会,学而不思则罔,我想老师让我们自由选题的目的大概就是让我们自由地放飞我们的想像,也让我们懂得行成于思毁于随的道理吧!
参考文献
PLC、变频器、触摸屏综合应用实训阮友德中国电力出版社2009
PLC控制程序精编108例王阿根电子工业出版社2009
FX系列PLC编程及应用廖常初机械工业出版社2005
电梯控制技术刘载文电子工业出版社1996
机电传动控制邓星钟华中科技大学出版社2006
中华人民共和国国家标准电气制图中国标准出版社1987
附录一PLC控制电梯接线及原理图
PLC控制电梯接线及原理图
附录二PLC控制电梯总梯形图
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