PLC电梯课程设计.docx
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PLC电梯课程设计.docx
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PLC电梯课程设计
河北工程大学科信学院
课程设计说明书
课程名称:
《可编程序控制器应用》课程设计题目:
六层电梯控制系统程序设计专业班级:
学生姓名:
学号:
指导教师:
刘增环,高敬格,霍振宇等设计周数:
2周
设计成绩:
2015年6月26日
一、课程设计目的
1、绘制I/O地址分配表及相关图纸。
2、绘制PLC的程序,并利用实验室设备进行模拟实验。
3、对课程设计进行总结,撰写课程设计说明书。
二、设计内容
1、技术要求
(1)设计控制系统应符合故障安全原则;
(2)设计应符合国家相应标准;
(3)应有楼层和方向数码显示;
(4)电梯应有维修控制功能;
(5)应具有自动调整功能;
(6)电梯的运行应符合方向优先等原则;
2、控制思路电梯系统电气部分的主要组成就是电机拖动,若想对电梯实现控制,首先要知
道电梯的位置,其次配合楼层的呼叫请求信号,来实现对该电梯控制的任务。
3、电梯程序设计及调试
3.1、控制要求
(1)、电梯初始时处于最底层。
(六层电梯为-1~5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,轿厢停止运行,轿厢门打开,无人操作时,延时一定时间后自动关门。
(3)、当有内呼梯信号到来时,轿厢响应该呼梯信号,到达该层时,轿厢停止运行,轿厢门打开,无人操作时,延时一定时间后自动关门。
(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)的外呼信号均不响应,但如果反向外呼梯信号前方无其他内、外呼梯信号时,则电梯响应该呼梯信号。
例如:
电梯轿厢在一楼,将要运行到五楼,在此过程中可以响应二层、三层、四层的向上呼梯信号,但不响应二层、三层、四层的向下呼梯信号。
同时,如果电梯到达五层,如果六层没有任何呼梯信号,则电梯可以响应五层向下的信号。
否则,电梯轿厢将继续运行至六楼,然后向下运行响应五层的向下呼梯信号。
(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,五层向下外呼梯,六层向下外呼梯,则轿厢先去六楼响应六层向下外呼梯信号
(6)、电梯未平层即运行时,开门按钮和关门按钮均不起作用。
平层且电梯轿厢响应停止后,按开门按钮轿厢门打开,按关门按钮轿厢门关闭
3.2PLC输入输出I/O口分布
TVT2000E电梯模型S7-200主机的I/O表
PLC输入
PLC输出
高速计数器输入A
I0.6
底层内呼指示灯
Q3.0
高速计数器输入B
I0.7
一层内呼指示
Q3.1
底层内呼按钮
I3.0
二层内呼指示
Q3.2
一层内呼按钮
I3..1
三层内呼指示
Q3.3
二层内呼按钮
I3.2
四层内呼指示
Q3.4
三层内呼按钮
I3.3
五层内呼指示
Q3.5
四层内呼按钮
I3.4
PWM输出
Q0.1
五层内呼按钮
I3.5
开门驱动
Q0.4
轿厢开门按钮
I3.6
关门驱动
Q0.3
轿厢关门按钮
I3.7
底层向上指示
Q1.6
底层外呼上
I1.5
一层下指示
Q1.5
一层外呼下
I1.4
一层上指示
Q1.4
一层外呼上
I1.3
二层下指示
Q1.3
二层外呼下
I1.2
二层上指示
Q1.2
二层外呼上
I1.1
三层下指示
Q1.1
三层外呼下
I1.0
三层上指示
Q1.0
三层外呼上
I0.5
四层下指示
Q0.7
四层外呼下
I0.4
四层上指示
Q0.6
四层外呼上
I0.3
五层下指示
Q0.5
五层外呼下
I0.2
电梯上行驱动
Q0.2
下基准位限位
I1.6
电梯下行驱动
Q0.0
下极限位限位
I1.7
电梯上行指示
Q2.5
上基准位限位
I0.1
电梯下行指示
Q2.4
上极限位限位
I3.7
显示驱动A
Q2.0
开门限位开关
I2.7
显示驱动B
Q2.1
关门限位开关
I2.6
显示驱动C
Q2.2
轿厢安全开关
I0.0
显示驱动D
Q2.3
手动控制开关
I2.0
手动开门按钮
I2.1
手动关门按钮
I2.2
手动上行按钮
I2.3
手动下行按钮
I2.4
紧急停车按钮
I2.5
符号表
高速计数器初始化标志位M0.0楼层显示标志MB20楼层显示标志位1M20.0楼层显示标志位2M20.1楼层显示标志位3M20.2楼层显示标志位4M20.3显
示驱动A
Q2.0
显示驱动B
Q2.1
显示驱动C
Q2.2
显示驱动D
Q2.3
PWM标志位1
M1.0
PWM标志位2
M1.1
所处楼层数
VW306
上电复位
M0.2
楼层定位
M0.3
轿厢开门按钮
I3.6
轿厢关门按钮
I3.7
底层内呼按钮
I3.0
方向
M0.4
要到达楼层
VW308
允许开门标志
M0.5
方向取反标志
M0.6
自动开关门
M0.7
开关门定时
M1.3
屏蔽方向检测
M1.5
到了开门
M1.4
3.3程序图
主程序:
PWM调il
EN
网絡3
SMOO
奁速计數册初密
TI
EN
Rtt4
SMOOMQ2
2Ul7Γn
TI1!
I—
EN
冋络5
I手动向下
I2.0
检修
—II
EN
冋络6
电梯开关门
EN
冋络7|
定位到一偻
手动控制开关
上电复位
榕层宇仿
所处样层数
HI—I~C:
)
电梯上行驱动
LkR)
1
楼层定位
上基准位限位电梯上行呃动
T!
I(S)
1
冋络8
上行保护
上基准位限位电梯上行驱动
TIR)
1
PWM设置:
楼层显示:
120
I7
H2II
Ql3
I/I
VWIW)A
I,1∣I
Ql3
I7
TI
IZI
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2
VW306
III
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M1.4
II
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I,I
2
II
1
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网堵标Je
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120
I/
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II
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IZI
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III
1
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II
M1.4
IlI
2
II
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1
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□
120
I/
11O
II
Ql1
I/I
VW206
I小I
QI1
I/
TI
IZI
3
VW306
III
1
Ml.4
II
M1.4
IlI
3
II
1
冋络23
II
12.0
I,I
13.1
II
031
I>I
S√3O6
II
031fC、
I,I
II
II
IolI
1
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1
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12.0
13.2
Q32
∖A√30G
Q32
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II
I>I
I■“I
IZI
II
IZI
2
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1
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I2.0
13.4
034
VW306
034
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II
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1mI
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II
II
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JJ
A
1
阿绪27
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Ij>IIII7I
VW306
03.5
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5
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1
I向下外
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I向下外
Q1.5
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II
I/I
CM
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II
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1・
CZ
IN
OUT
—
-VW3O8
岡络31
I向下
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1
1・
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CNU
OUT
A
-VW308
Q1.3
M0.4
M0V.W
II
I/I
PKl
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II
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IN
OUT
•VW3O8
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[向下外
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Nl
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∞ε∕v∖Λ・
9
ΘOCA∖A
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ON3
N3
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1∩O
Nl
ON3
N3
∕Λ-Λ0H
∞ε∕AA・
4K卜
3(KΛXA
rOW
LLO
高速计数器初始化
PWM调速部分
VW302
x≡4
二•』筠箱辐
SMClo
115
一Rl益市l⅞l
VWsiM
—I;一J-
^oo
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i<⅛
EMEz□
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≡
f
π
DCT
■:
mG
D
L
HCl
HCl
MOVW
—I>DL
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-1*uI
VD144
I>uI
VD140
>∏
5・
INOUT
•所处楼廉数
所处楼启数
允许开门标志
—
1
Mm9网绪标贬
开门附位开关
侑厢JrIi允许开门你宓
侨厢关门孩Wl
开门極动
Miaio
关门限位开关
到了开C
1
ħ⅜11闻路每題
[汛和壬门
允许开门你志
关门限位开关轿厨安全开关轿厢幵门按钮轿厢关门按钮
开门驰动
关门驱动
Hia12
所处條层数
HMlH
要到达楼辰
屏敲方冏检测
YR)
M16
NOT
M1.6
<)
网络14
I向上走一
屛册方向榜测M1.6
方向
所处楼层数
T-I-
5
所处楼层戲
方冋
五层内呼指示 五层下指示 方向 所处楼层数 —IMlH 3 所处楼层觀 四层内呼捋示五层内呼捋示 四层上扌旨示 T‘I— 三层内呼指示四层内呼惰示五层內呼指示 所处楼层数 —1Tk- 二层内呼捋示三层内呼捋示四层内呼捋示 T‘I1丿I1‘I— IJ-一_一一_-一1^—怅毎foEIlt? —⅛版舉⅛κ閹無吸卑总逐 S IX、-一、--、--T-一一、----1^—Ile密由区變1⅛⅛frei做膜肆m«¢4g∙L王≡f1~产Im- S-δEE 〔H)一、--、--、--、--、--、--、Tc4鉴-H晋监耳映1|1监耳吹M监宙E晋(H)一、-一、--、-一、-一、T⅛frεs(α)一、--、-一、T SK (H)一、T爪斜口wg (S)一、1^— (S)-、--、--、1^— EftiF⅛H伍≡FWIw⅛ (S)-、--、--、--、--、1^— Eft§Ffi1l÷aF-lt! lI£1 (S)一、-一、--、--、--、--、-一、1^—IM笊«巴變川1le≡F-3fH£1Ssefi L dAtτ^i^k^u钉 di^ —1、-一、-一-HH7ll⅛槊由E血1I Mia16 II 开Y限位『关 关γsb⅞⅛ ―I,I— 开关门定时 — 1 Ha17 匚 I T37 -11^^ 关OP艮位J=关 —I1— JFn3B¾ ―II— 开关门定时r- 1 Ie 匚 IN TON PT IOOmS 50 T37 冋络19 I底层内吁 网络20 11层内呼 一层内呼持示到了开门开关门定时关门限位开关要到达楼层所处楼层数方向 电梯上行驱动电梯下行驱动 Td1/I1 下基准位限位下极限位限位电梯下行驱动 S) 1 电梯上行驱动电梯下行驱动 上基准位限位电梯上行驱动 S) 1 电梯上行驱动下基准位限位下极限位限位 电梯下行驱动 电梯下行驱动 ICS) 1 电梯上行驱动 YS) 1 电梯上行驱动电梯下行驱动下基准位限位下极限位限位电梯下行驱动 电梯上行驱动电梯下行驱动上基准位限位电梯上行呃动 -PlPl(S) 1 电梯下行驰动 电梯上行驱动电梯下行呃动下基准位限位下极限位限位 电梯上行驱动电梯下行呃动上基准位限位电梯上行聽动 (S) 电梯上行驰动 电梯下行驼动 T‘I1 上基准位限位 电梯上行駆动 YS) 电梯上行驱动 电梯下行沁动 下基准位限位下极限位限位 电桶下行犯动 上荃性位卩艮位 电梯上行極动电梯上行指示 电梯下行確动电梯下行指示 TIC) 3.4调试 实际输入信号及反馈信号用按钮或开关模拟,输出不用接负载,可用PLC输出端的发光二极管显示负载状态。 调试时,按电梯的运行条件,依次设置输入信号,并观察输出是否正确,同时可通过编程器监控内部各点状态,如按下五层外呼,如此时电梯不在五层,则对应输出指示灯亮,电梯运行至层时输出指示灯灭。 在输入端按下手动按钮而在PLC的输出指示灯上看输出、输入信号完全靠手动来控制。 4.系统软件设计 4.1电梯功能要求 (1)电梯运行到指定位置后应具有手动或者自动开关门的功能 (2)利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信 号。 (3)能自动判断电梯的运行方向,并发出响应的指示信号。 (4)电梯的上行下行有一台电机牵引。 (5)每一层楼设有呼叫按钮,轿厢内设有开关轿厢门按钮,轿厢内的层面指令按钮。 (6)电梯启动、运行、到站实现速度的调节。 (7)行车时,轿厢不能开门,开门后不能行车。 4.2电梯的主要组成部分 (1)拽引部分: 通常有拽引机和拽引钢丝绳组成。 电动机带动拽引机旋转时轿厢上下运动。 2)轿厢: 轿厢由轿架、轿底、轿壁和轿门组成 3)电器设备及控制装置: 有拽引机,选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮组 成。 (4)其他装置: 对重装置、补偿装置等。 4.3电梯的安全保护装置 (1)电磁制动器: 装在拽引机轴上,一般采用直流电磁制动器,启动时通电松闸,停电后断电制动。 (2)限位开关: 当轿厢经过端站平层位置后仍未停车,此限位开关立即切断电源,电磁制动器制动,电梯紧急停车。 4.4、电梯模型PLC控制系统构成,运行原理及设置六层电梯实际模型控制系统的硬件是由三相异步电动机、变频器、传感器、旋转编 码器、触摸屏、FP∑(2台)等组成。 采用PC—LINK网络实现了PLC的远程控制,其PLC控制系统结构框图如图1所示 图1PLC控制系统框图 4.5、变频调速系统原理、接线及设置. ⑴变频器的接线及设置 交流变频调速电梯,采用速度反馈构成闭环系统,实现电梯的无级调速及准确定位 其变频器接线如图5所示 a)VFO变频器主接线图 b)变频器控制电路接线图 图5变频器的接线图 注: Y1所接的变频器功能为: 正转/停(由P08参数设置) Y2所接的变频器功能为: 反转/停(由P08参数设置) Y0所接的变频器功能为: PWM切换(由P19~21、P22~24参数设置) Y3所接的变频器功能为: PWM输入(由P19~21、P22~24参数设置)变频器的设置如表1所示。 表1变频器设置 名称 参数 名称 参数 P01 00.5 P13 000 P02 00.5 P14 00 P03 FF P15 75.0 P04 0 P16 50.0 P05 05 P17 1 P06 2 P18 1 P07 2.4 P19 0 P08 3 P20 0 P09 0 P21 0 P10 0 P22 1 P11 0 P23 01 P12 00.5 P24 01.0 设置以上参数的方法,详见变频器使用手册。 其它参数为默认值,用户也可参照手册进行设置。 ⑵PWM变频调速方式方法及反馈系统的设计 (一)PWM变频调速方法和调速方式六层电梯模型的变频调速部分,采用松下FP∑、VF0小型变频器和欧姆龙的旋转码盘组成高速计数单元。 变频器通过编程控制电梯,变频电机按图6所示的理想曲线运行,而电机何时启动换速以及电机的转向是由PLC根据电梯呼梯、减速等信号做出决定,发出控制信号给变频器,变频器按理想速度曲线控制电梯运行 传统变频器控制频率一般采用模拟信号控制,这样控制系统需要D/A转换而增加成本,VF0变频器保留原有的模拟控制还增加PWM信号进行控制。 PLC的输出端可以直接控制变频器的启动、停止、多段速度运行等,它可以将变频器的运行状况从PLC输送上位计 算机,以便对生产过程进行集中控制。 TVT—2000E六层电梯模型中PLC的PWM信号(脉宽调制波)输出端子直接接于变频器的端子8、9、3组成输入回路,如图5b)所示。 松下VF0超小型变频器可容许的PWM信号周期为0.9ms~1100ms以内。 需要设置的参数P22: PWM频率信号选择,参数P23: PWM信号平均次数、参数P24: PWM信号周期(具体设置请参阅VF0超小型变频器的使用手册)。 变频器根据各类生产机械对升速过程的不同要求,为用户提供了多种升速方式供用户自行设定。 加速方式的种类有如下三种: ①线性方式: 在起动或升速过程中,频率与时间成线性关系,如图7,a)中曲线a所示。 ②S型方式: 对于如图8所示的带式输送机一类的负载,因被输送物体M的惯性力与加速度成正比(惯性力F=ma,m是物体的质量,a是加速度)加速度变化过大,会使被输送物体滑动或跌倒。 因此,在起动的初始阶段(OP段)加速过程比较缓慢;中间的PQ段,为线性加速,加速度不变;Q点以后,加速度又逐渐下降为0。 整个过程中,速度和时间的关系呈S形,如图7,a)中曲线b所示。 同样,人们在乘坐电梯的时候,会由于重力的作用有超重和失重的感觉,严重时会感觉不舒服。 因此,在电梯的设计时,就尽量使电梯按照图6的理想速度曲线运行,即S型曲线。 图8带式输送机 ③半S型方式: 即升速曲线的一半为S形,另一半为线性方式。 这又有两种情况: 第一、对于鼓风机和泵类负载,低速时负载较轻,升速过程可以快一些: 但随着转速的升高,其阻转矩迅速增加,应逐渐减缓加速过程而成半S形升速方式,如图7b)中曲线a所示。 第二、对于一些惯性较大的负载,在初始起动时加速过程应适当减缓,运行到一定转速后再线性加速,成为另一种半S形,如图7,b)中曲线b所示。 另外各类变频器设定加速方式的功能很不一致,大体有以下几种: 第一,只设定加速的方式S形和半S形的具体形状由变频器内定,用户不能设定。 第二、变频器为用户提供了若干种S区(非线形区)的大小(如0.2s、0.5s、1.0s)供用户设定,如图9a)所示。 第三,用户可以在一定范围(如0~5s)内,任意设定非线性时间ts的大小,如图9b)所示。 S形的设定 a)设定S区b)设定非线性时间 电梯的降速方式、应用场合及设定方法与上述的电梯升速相同,这里不再赘述。 (二)速度反馈系统设计 在具有速度反馈环节的闭环控制系统中,实现闭环控制可以有两种方法。 一种是采用内置PID的变频器,可以用变频器内部PID的功能形成闭环。 另一种是采用没有内置PID的变频器,则可以使变频器外部闭环,闭环接点放在变频器的外部。 在有上位机(计算机或PLC)存在的系统中,闭环算法由上位机实现,然后将运算信号传给变频器。 设计结构如图10。 六层电梯TVT—2000E中采用上位机作总闭环计算的控制,其优点是采用上位机作各种PID的算法计算速度快,实现简单(在FP0及FP∑PLC就具备PID的专用指令)。 其特点是所有的反馈信号都接到上位机,由上位机分别给出控制变频器运行的信号。 PID调节时比例、积分、微分运算的组合,PID过程可选择微分、比例/微分控制等。
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