大专毕业设计最终稿.docx
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大专毕业设计最终稿
目 录
1.前言……………………………………………………………………………………………2
1.1课题的主要讨论内容………………………………………………………………4
1.2PLC及其在电梯控制中的应用特点………………………………………………………5
1.3课题的提出…………………………………………………………………………5
1.4电梯的功能要求………………………………………………………………………5
2.三菱FX2N系列可编程序控制器介绍………………………………………………5
3.设计的主要内容…………………………………………………………………………6
3.1电梯的主要电气设备…………………………………………………………………5
3.2输入输出设计…………………………………………………………………………6
3.3算法说明………………………………………………………………………………8
3.4程序中相关中间继电器的说明………………………………………………………9
3.5梯形图的设计………………………………………………………………………………10
3.6梯形图程序……………………………………………………………………………12
3.7电梯模拟调试及安装…………………………………………………………………17
4.总结…………………………………………………………………………………………18
致谢…………………………………………………………………………………………19
参考文献………………………………………………………………………………………20
1.前言
1.1课题的主要讨论内容
我的课题所研究的内容主要是用可编程控制器(PLC)改造在用电梯自动控制系统。
由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳,用户寻求对电梯的电控系统进行改造,以节约资金。
因此,对电梯控制技术进行研究,找出一条适合国产老式电梯的改造之路,并进而提高国产电梯的技术水平和质量,具有十分重要的意义。
针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷,提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器(PLC)来控制电梯。
1.2PLC及其在电梯控制中的应用特点
1.1.1PLC的特点
PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机,实质上属于计算机控制方式。
PLC与普通微机一样。
以通用或专用CPU作为字处理器,实现字运算和数据存储,另外还有位处理器(布尔处理器),进行点(位)运算与控制。
PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修。
编程简单、灵活性强等特点。
1、可靠性
(1)PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件,它的接线大大减少,与此同时,系统的维修简单,维修时间短。
(2)PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计,
(3)PLC有较高的易操作性,它具有编程简单,操作方便,维修容易等特点,一般不易发生操作的错误。
(4)PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置,它具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件。
采用了精简化的编程语言,编程错误率大大降低,而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。
(5)在PLC的硬件方面,采用了一系列提高可靠性的措施。
(6)PLC的软件方面,也采取了一系列提高系统可靠性的措施。
2、易操作性
(1)操作方便
(2)编程方便
PLC有多种程序设计语言可供使用。
对电气技术人员来说,由于梯形图与电气原理图较为接近,容易掌握和理解。
采用布尔助记符编程语言,十分有助于编程人员的编程。
(3)维修方便
PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低。
当系统发生故障时,通过硬件和软件的自诊断,维修人员可以很快的找到故障的部位,以便维修。
3、灵活性
(1)编程的灵活性。
PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。
编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。
(2)扩展的灵活性。
PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。
它可根据应用的规模不同,即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。
(3)操作的灵活性。
操作十分灵活方便,监视和控制变得十分容易。
1.3课题的提出
PLC以其优越的性能,在很多领域中得到了广泛的应用。
在电梯业也是如此,目前国内70~80年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制,线路复杂,节点接线多,故障率高,系统结构庞大,能耗较高,机械动作噪音大,严重地影响电梯运行质量。
应对这些电梯进行更新和改造。
但是更新需要大量资金,对使用单位来说有一定困难,所以对电梯进行局部改造是经济的、实际的。
近年来,采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器(PLC)来控制电梯,取得了良好效果。
利用PLC和变频器对旧电梯进行改造,不但可以增加电梯的舒适感、安全性、可靠性,还可以降低能耗,节约能源,减少运行费用。
1.4电梯的功能要求
(1)电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/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交流双速电机牵引。
电机正传,电梯上升;电机反转,电梯下降。
(5)电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。
电机正传,轿厢门打开;电机反转,轿厢门关闭。
(6)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
(7)电梯启动、运行、到站实现速度的调节。
(8)运行时,厅门和轿厢都不能开门。
开门之后不能运行,有门连锁保护。
平层时可自动开门、手动开门,夹人时自动开门。
2.三菱FX2N系列可编程序控制器介绍
1.三菱FX2NPLC的主要特点:
1)集成型高性能。
CPU、电源、输入输出三为一体。
对6种基本单元,可以以最小8点为单元连接输入输出扩展设备,最大可以扩展输入输出256点。
2)高速运算
3)安全、宽裕的存储器规格
4)丰富的软元件范围
5)除了具有输入输出16~256点的一般速途,还有模拟量控制、定位控制等特殊控制。
6)面向海外的产品适合各种安全规格。
2.PLC的性能指标和分类
1)PLC的主要性能指标
(1)输入/输出点数(I/O点数)
(2)存储容量
(3)扫描速度
(4)功能扩展能力
(5)指令系统
2)PLC的分类
通常,PLC产品可按结构形式、控制规模等进行分类。
按结构形式不同,可以分为整体式和模块式两类。
按控制规模大小、则可以分为小型、中型和大型PLC三种类型。
3.PLC系统的组成
PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置,其硬件结构与微型计算机控制系统相似。
PLC也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。
1)PLC的硬件结构
一套PLC系统在硬件上由基本单元(包含中央处理单元、存储器、输入/输出接口、内部电源)、I/O扩展单元及外部设备组成。
2)PLC的软件
PLC的软件系统指PLC所使用的各种程序的集合,它由系统程序(系统软件)和用户程序(应用软件)组成。
系统程序:
包括监控程序、输入译码程序及诊断程序等。
用户程序是用户根据控制要求,用PLC的编程语言(如梯形图)编制的应用程序。
3.设计的主要内容
3.1电梯的主要电气设备
(1)牵引电动机齿轮牵引机为电梯的提升机构。
(2)自动门机用来完成电梯的开门与关门。
电梯的门分为厅门(每层站一个)与轿门(只有一个)。
(3)层楼指示灯层楼指示灯也叫层显,安装在每层站厅门的上方和轿箱内轿门的上方,用以指示电梯的运行方向及电梯所处的位置。
(4)呼梯盒用以产生呼叫信号。
常安装在厅门外,离地面一米左右的墙壁上。
(5)操纵箱操纵箱安装在轿箱内,供乘客对电梯发布动作命令。
其上面设有与电梯层站数相同的内选层按钮。
(6)平层及开门装置该装置如图所示。
由平层感应器及楼层感应器组成。
上行时,上磁铁板先触发楼层感应器,发出减速停车信号,电梯开始减速,至平层感应器触发时,发出开门及停车信号,电动机停转,抱闸抱死。
下行时,下磁铁板出发楼层感应器,发出减速停车信号,电梯开始减速,至平层感应器触发时,发出开门及停车信号。
(7)轿厢位置检测装置俗称选层器,它检测电梯轿厢运行状态,所处位置,及时向控制系统发出所需要的信号。
电梯的平层、停层装置示意图
3.2输入输出设计
元件符号
名称及作用
输入
元件符号
名称及作用
输出
KA1
门锁
X000
KM1
上行
Y000
SA1-1
自动
X001
KM2
下行
Y001
SA1-2
检修
X002
KM3
高速
Y002
SB1
开门
X003
KM4
低速
Y003
SB2
关门
X004
KM5
启动加速
Y004
SB3
上行启动
X005
KM6-KM8
制动减速
Y005~Y007
SB4
下行启动
X006
KM9
开门
Y010
SQ5
基站开关
X007
KM10
关门
Y011
SQ6
开门到位开关
X010
1HL-5HL
1-5层楼层指示
Y014~Y017,Y020
SQ7
关门到位开关
X011
6HL-7HL
上行和下行指示
Y021,Y022
SQ17
上限位开关
X012
HL1-HL5
内选记忆指示
Y023~Y027
SQ18
下限位开关
X013
HL8
1楼外呼记忆灯
Y030
SB5-SB9
1-5楼内选
X014~X017,X020
HL9
2楼上呼记忆灯
Y031
1KR-5KR
1-5层感应器
X021~X025
HL10
2楼下呼记忆灯
Y032
6KR
上平层感应器
X036
HL11
3楼上呼记忆灯
Y033
7KR
下平层感应器
X037
HL12
3楼下呼记忆灯
Y034
8KR
关门感应器
Y000
HL13
4楼上呼记忆灯
Y035
SB10
6楼内选
X044
HL14
4楼下呼记忆灯
Y036
HL15
5楼下呼记忆灯
Y037
1SB1-5SB1
1-5楼上行外呼
X026,X027,X031
HL16
5楼上呼记忆灯
Y042
X033,X041
HL17
6楼下呼记忆灯
Y043
2SB2-6SB2
2-6楼下行外呼
X030,X032,X034
HL18
6层层楼指示灯
Y040
X035,X042
HL19
6层内选记忆灯
Y041
综合考虑输入输出要求,估计需要PLC输入输出点73左右。
因此,采用三菱FX2N-80可编程控制器完成本次设计。
其输入输出接口电路如图所示。
3.3算法说明
程序的基本控制流程如图4-5所示。
(其中不包括检修及司机开关电梯环节,只是电梯运行的基本流程图)。
3.4程序中相关中间继电器的说明
元件符号
名称及作用
元件符号
名称及作用
M100
开门辅助继电器
M130
1层上行辅助继电器
M101
关门辅助继电器
M131
2层上行辅助继电器
M102
自动运行时开门禁止
M132
2层下行辅助继电器
M103
定上行辅助继电器
M133
3层上行辅助继电器
M104
定下行辅助继电器
M134
3层下行辅助继电器
M105
停车辅助继电器
M135
4层上行辅助继电器
M106
制动过程辅助继电器
M136
4层下行辅助继电器
M107
停层辅助继电器
M137
5层下行辅助继电器
M110
1楼楼层信号辅助继电器
M141
上平层感应辅助继电器
M111
2楼楼层信号辅助继电器
M142
下平层感应辅助继电器
M112
3楼楼层信号辅助继电器
M143、M144
上行辅助继电器
M113
4楼楼层信号辅助继电器
M145、M146
下行辅助继电器
M114
5楼楼层信号辅助继电器
M150
1楼停车辅助继电器
M120
内选1层辅助继电器
M151
2楼停车辅助继电器
M121
内选2层辅助继电器
M152
3楼停车辅助继电器
M122
内选3层辅助继电器
M153
4楼停车辅助继电器
M123
内选4层辅助继电器
M154
5楼停车辅助继电器
M124
内选5层辅助继电器
T50
停层时间计时
T51
启动延时
T52-T54
减速延时
M140
平层开门
M115
6楼楼层信号辅助继电器
M125
内选6层辅助继电器
M160
5层上行辅助继电器
M161
6层下行辅助继电器
M155
6楼停车辅助继电器
3.5梯形图的设计
我把梯形图的设计分成了7个环节进行。
1.开关门环节
电梯的开关门,存在以下几种情况:
(1)电梯投入运行前的开门。
此时电梯位于基站,将开关梯钥匙插入SA2内旋转至开梯位置,则电梯应自动开门。
乘客或司机进入轿厢,选层后电梯自动运行。
(2)电梯检修时的开关门。
检修状态下,开关门均为手动状态,由开关门按钮SB1、SB2实施开门与关门。
(3)梯自动运行停层时的开门。
电梯在平层时至平层位置,M140接通,电梯应开始开门。
(4)电梯关门过程中的重新开门。
在电梯关门的过程中,若有人或物夹在两门的中间,需重新开门。
目前大多数电梯采用光幕或机械安全触板进行检测,自动发送重新开门信号,已达到重新开门的目的。
(5)呼梯开门。
电梯到达某层站后,如果没有人继续使用电梯,电梯将停靠在该层站待命,电梯将首先开门,以满足用梯的要求。
若其他层站有人呼梯,电梯将首先定向,并启动运行,到达呼梯楼层时再开门,此时的开门按停层开门处理。
(6)电梯停后的关门。
此时电梯到达基站,司机或乘客离开轿厢,电梯自动关门,司机将开、关梯钥匙插入SA2,旋转到关梯位置,电梯的安全回路被切断,PLC停止运行,电梯被关闭。
(7)电梯自动运行时的关门。
停站时间继电器T50延时结束时,电梯应自动关门。
停站时间未到时,可通过关门按钮实现提前关门。
2.层楼信号的产生与清除环节
当电梯位于某一层时,指层感应器产生楼层信号,以控制指层灯的状态,离开该层时,该楼层信号应被新的楼层信号所取代。
3.停层信号的登记与消除环节
乘客或司机通过对轿厢内操作盘上1-6层选层按钮的操作,可以选择欲去的楼层。
选层信号被登记后,选层按钮下的指示灯亮。
当电梯到达所选的楼层后,停层信号即被消除,指示灯也应熄灭。
4.外呼信号的登记与消除环节
乘客或司机在厅门外呼梯时,呼梯信号应被接收和记忆。
当电梯到达该层,且定向方向与目的地方向一致时(基层和顶层除外),呼梯要求已满足,呼梯信号应被消除。
按下外呼按钮时,相对应的外呼辅助继电器接通,外呼钮下的指示灯亮,表示呼梯要求已被电梯接收并记忆。
该信号的消除环节是由当层信号的动断触点与运行方向的动断并联构成的(M103为上行辅助继电器,M104为下行辅助继电器)。
这样可以使电梯运行方向与呼梯目的方向一致且到达呼梯楼层时,电梯将停止,呼梯要求已满足,呼梯信号被消除。
电梯的运行方向与呼梯目的方向相反时,如电梯从一楼向上运行,而呼梯要求从二楼向下,若有去三楼以上的内选层要求及外呼梯要求,电梯到达二楼时不停梯,呼梯要求没有满足,呼梯信号不能消除;若三楼以上无用梯要求,电梯将停在二楼,但呼梯信号不能立即消除,待乘客进入轿厢选层后,电梯定向下,则二楼下呼梯信号已满足,呼梯信号被消除。
5.电梯的定向环节
在自动运行状态下,电梯应首先确定运行方向,也即定向。
电梯的定向只有两种情况,即上行和下行。
电梯处于待命状态,接受到内选和外呼信号时,应将电梯所处的位置与内选和外呼信号进行比较,确定是上行还是下行。
一旦电梯定向后,内选与外呼对电梯进行顺向运行的要求没有满足的情况下,定向信号不能消除。
检修状态下运行方向直接由上行和下行启动按钮确定,不需定向。
梯形图中M103及M104分别为定上行及定下行辅助继电器,它们线圈的工作条件触电块由内外呼信号及电梯位置信号组成。
M103及M104在电梯上行及下行的全过程中,存在不能全程接通的情况,如上行至6楼时,一旦6楼层楼继电器M115接通时,M103则立即断开,而此时的电梯仍处于上行状态,至6楼平层位置时才能停止。
为解决这一问题,引入M143-M146,使上行与下行继电器接通时间延长至上行及下行的全过程。
若不使用M143-M146,可能会发生下述情况:
4楼向上的外呼信号(不存在其他外呼及内选信号),使电梯上行,电梯至4楼位置,M133使M103断开,从电梯至4楼位置到电梯停层开门,乘客进行轿厢内选6层之间的时间内,1、2、3楼的外呼及内选层信号可以使电梯在未完成4楼向上的运动之前定下行方向。
6.自动运行时启动加速和稳定运行环节
电梯启动的条件:
运行方向已确实,门已关好。
7.停车制动环节
电梯在停车制动之前,应首先确定其停层信号,即确实要停靠的楼层,应根据电梯的运行方向与外呼信号的位置和轿厢内选层信号比较后得出。
梯形图中各层的停车触发信号在下行下呼,上行上呼及内选层信号存在时产生,这些都是符合前边所谈到的停车原则的。
当存在触发信号电梯又运行到当层时产生停车信号。
停车信号M105梯形图支路中M103、M104动断触点的作用是为了解决呼梯方向与电梯运行方向相反时的停车问题(如二楼向下的外呼信号,使电梯从一楼向上运行时,M151不会被触发,至二楼位置时,靠M103、M104的动断触点使M105接通)而设置的。
而停车信号的消除是停车时间到,T50为停层时间定时器。
3.6梯形图设计
3.7电梯模拟调试及安装
由于客观条件的限制,软硬件开发只能在实验室对电梯程序进行模拟调试。
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,可由PLC输出端的发光二极管显示负载状态,模拟调试时,按电梯的运行条件,依次设置输入信号,并观察输出正确与否,同时可通过编程器监控内部各点状态,在输入端接上手动按钮而在PLC的输出指示灯上看输出,输入信号完全靠手动来控制。
如按下X020是五层楼内呼,如此时电梯不在五层,则对应输出指示灯亮,然后依次通过手动来控制接近开关按钮,到第五层时输出指示灯灭,其它层楼的运行模拟调试同理。
4.总结
设计达到了预定的设计目的,利用可编程控制器(PLC)控制技术改造旧电梯,充分利用了现代电力电子技术、计算机原理和检测技术,达到了对电梯的可靠控制。
致谢
梯控制技术是一项专业技术,它涉及到机电专业的诸多课程。
通过此次设计我对自己所学基础理论、专业知识和基本技能进行了综合的检验。
培养了分析与解决实际问题的能力,同时这次毕业设计不仅使我了解了很多新的知识,更重要的是我检索和获取知识的能力的到了很大的提高。
这次毕业设计,感谢殷勤奋老师的悉心指导,导师严谨求实的治学态度、正直坦荡的为人风范是我受益匪浅。
谨此向导师致以崇高的敬意和衷心的感谢!
同时,在选题,指定方向,设计的步骤方面,学院电气工程系的老师们也给了我很大的帮助。
在此,对给予帮助的老师们表示我诚挚的谢意,对给予帮助的同学们表示衷心的感激和谢意。
鉴于本人所学知识有限,经验不足,又是初次研究这种复杂的设计。
在此过程中难免存在一些错误和不足之处,恳请各位老师给予批评和指正。
最后,还要感谢学校以及电气工程系的所有老师在这几中给我的培养。
不仅使我学到了很多新知识,更重要的是,使我建立起了一套完整的科学思考观,正是有了这样科学的分析和思考问题的方式,才能使我解决毕业设计中遇到的一系列问题,同时这在我以后的生活、学习和工作中也将起到举足轻重的作用。
参考文献
【1】王庭有编著,《可编程控制器原理及应用》.第二版.国防工业出版社.2008
【2】肖军孟令军编著,《可编程控制器原理及应用》清华大学出版社.2008
【3】高钦和编著,《PLC应用开发案例精选》.第二版.人民邮电出版社.2008
【4】李惠昇主编,《电梯控制技术》机械工业出版社,2003
【5】廖常初主编,《FX系列PLC编程及应用》机械工业出版社,2006
【6】张培志主编,《电气控制与可编程序控制器》化学工业出版社,2007
【7】范永生王岷编《电气控制与PLC应用》.第二版.中国电力出版社2007
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