09121011纪承五层电梯plc设计.docx
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09121011纪承五层电梯plc设计
CHANGZHOUINSTITUTEOFTECHNOLOGY
PLC课程设计说明书
题目:
五层电梯的PLC设计
二级学院(直属学部):
延陵学院
专业:
电气工程及其自动化
班级:
09电Y2
学生姓名:
纪承
学号:
09121011
指导教师姓名:
史建平
职称:
副教授
2011年12月26日
电器与可编程控制器课程设计任务书
延陵学院专业:
电气工程及其自动化班级:
09电Y2
学生姓名
纪承
指导老师
史建平
职称
副教授
课题名称
课题:
五层电梯的PLC设计
指标及要求
达到设计课题的控制要求,上机调试PLC控制程序,打印PLC程序,计算机绘图。
课题工作内容
工作内容:
1、熟悉课题工作原理。
2、设计方案论证,系统建立,电气原理控制设计。
3、元器件选择,梯形图设计(控制分析)。
4、完成设计图纸,完成设计任务书。
5、设计测评。
进程
安排
第1-2天:
下达任务,收集资料,设计准备,方案确定。
第3-5天:
电气原理控制设计,元器件选择。
第6-8天:
梯形图设计(控制分析),上机调试。
第9-10天:
完成设计图纸,完成设计任务书,设计测评。
主要
参考
文献
《可编程控制原理与应用》北京理工大学出版社范次猛
《可编程控制应用技术实训指导》化学工业出版社李俊秀
《电气控制与PLC应用》北京机械工业出版社余雷生方宗达
《电气控制与可编程控制器技术》化学工业出版社史国生
地点
秋白楼A308教室
起止日期
2011.12.26—2012.01.6
1.绪论
20世纪60年代末,为了克服传统继电器的种种应用上的缺点,人们研制出了一种先进的可编程序控制器PLC(ProgrammablelogicController),由于PLC具有优良的技术性能,因此它一问世就很快得到了推广应用。
随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,PLC在工业控制领域内得到广泛的应用愈加明显。
PLC是一种基于数字计算机技术,专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置,它采用可编程程序的存储器,用来存储用户指令,通过数字或模拟的输入/输出,完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能,来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。
具体来讲PLC主要具有以下的特点:
(1)可靠性高,抗干扰能力强;
(2)编程方法简单、直观;
(3)体积小、耗能低、重量轻;
(4)硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强;
(5)系统的设计/安装、调试工作量少;
(6)维修工作量小、维护方便;
(7)接口模块功能强、品种多。
2.课题介绍
PLC在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。
由于PLC具有逻辑运算,计数和定时以及数据输入输出的功能。
在电梯控制过程中,各种逻辑开关控制与PLC很好的结合,很好的实现了对电梯的控制。
本设计是以三菱广泛应用的整体中型机FX2N-128为背景机,详细介绍其系统配置,兼顾介绍,指令系统,编程方法和控制系统设计方法,同时也介绍了模块式PLC的一些智能单元。
本人设计的电梯包括电梯自动运行、PLC综合控制两个系统。
此次课题对PLC的结构、特点、性能以及与现场控制对象的连线进行了具体的研究,并通过PLC实现了电梯的自动控制。
通过此次课程设计,提高了我运用理论知识,分析、处理和解决实际问题的综合能力。
使用模块如下:
图1.实验面板图
3.设计内容及要求
3.1控制要求
3.1.1电梯轿箱的控制要求:
(1)选向:
根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼曾位置决定电梯的运行方向。
(2)选层换速:
指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向,而且遵守或一直向上,或一直向下的原则。
并且在每次平层的时候都能够换速。
(3)5分钟内若没有人使用电梯,则自动停靠在中间层(本设计中为第三层)。
3.1.2电梯门的控制要求:
中间的情况,电梯会因为机械安全触板开关的作用而自动开门,也可以手动控制开门和关门。
要求当电梯平层的时候,电梯门自动打开,经过10秒钟后电梯门自动关上。
如果遇到有人在门
3.2设计要求
3.2.1拖动电机电路的设
本设计采用三相异步电机作为电梯的牵引电机,并且电机采用星-三角起动方式。
异步电机从静止状态过渡到稳定运行状态的过程称为异步电机的启动过程。
如果在额定电压下直接起动,由于最初起动瞬间主磁通约减小到额定值的1/2,转子功率因数又很低,造成了起动时堵转电流相当大而堵转转矩并不大(不像直流电机那样,起动转矩与起动电流成正比)的结果,所以要采用星-三角降压起动方法。
起动时,电机定子绕组接成星形联结,起动后改接成三角形联结。
起动时,电机定子绕组接成星形联结,待转速升高到一定程度后,定子绕组改成三角形联结,电机进入正常运行。
制动时采用能耗制动,电机在断开交流电源的同时,在定子两相上通入直流电流,直流电流通过定子绕组,便在电机内建立一个位置固定、大小不变的恒定磁场。
电机转子由于惯性继续旋转,转子导体切割恒定磁场而产生感应电动势和电流,该电流和恒定磁场相互作用产生相互作用产生电磁转矩,转矩的方向与转子实际旋转方向相反,起到了制动的作用。
在制动过程中,电机的转速不断下降,电机不断吸收系统存储的机械能,并把它转换成电能消耗在转子电路的电阻上。
3.2.2门电机电路的设计
门电机的驱动也采用三相异步电机,而起动时采用直接起动的方式,因为门电机的功率不大,直接起动对电源的影响不大。
门电机正转,电梯门打开。
门电机反转,电梯门关闭。
3.3控制方案
图2.流程图
4.硬件设计
4.1元器件选择
(1)交流电机的选择
电梯功率的计算:
P=mgv,(m是质量,g是重力加速度,v是速度)设电梯载重1000kg,电梯运动速度1.5m/s,即:
P=1000*9.8*1.5=14700W。
本次设计中采用Y-160M-22异步电动机(名牌:
P=15kw,I=28.6A,n=2930r/s)
(2)熔断器的选择
熔断器额定电流为I=2*1.13+2*1.13=4.52A
根据表4-1
型号
额定电压V
熔断器额定电流A
熔体额定电流A
分断能力
RT14-20
380V
20
2,4,6,10,16,20
100KA
RT14-32
32
2,4,6,10,16,20,25,32
RT14-63
63
10,16,20,25,32,40,50,,63
表4-1熔断器参数
为提高非常好的短路保护功能:
所以可以选择RT14-20额定电压为380V熔断器电流为20A熔体电流为4A.
(3)热继电器的选择
根据额定电流及表4-2,可选择JR16-20/3(JR16-20/3D)作为主电路的热继电器起到过载保护功能。
型号
额定电流A
额定电流A
电流调节范围A
热元件规格
JR16-20/3
JR16-20/3D
20
0.35,0.5,0.72
1.1,1.6,2.4,3.5
5.0,7.2,11,16,22
0.25-0.35,0.32-0.5
0.45-0.72,0.68-1.1
1.0-1.6,1.5-2.4
2.2-3.5,3.5-5.0
6.8-11,10-16,
14-22
表4-2热继电器参数
(4)接触器的选择
I=P/KU其中I为接触器主触头电流,P为电动机额定功率,U为电动机额定电压,K为经验系数一般为1-1.4且P=750W,U=380V,K=1所以I=1.13A切所选电机为三相异步交流
所以根据表4-3可选择下面的继电器
型号
额定电压
额定电流
可控制的三相异步电动机最大功率
额定操作频率
线圈消耗功率
机械寿命
220V
380V
500V
启动
吸持
300万次
CJ10-5
380V
5A
1.2KW
2.2KW
2.2KW
600次/h
35V.A
6V.A
表4-3接触器参数
4.2元器件清单
序号
名称
型号与规格
单位
数量
备注
1
可编程控制器
FX2-48MR或自定
台
1
2
位置开关
LX19-111
个
12
3
熔断器及配套熔芯
RT14-20
套
1
4
三相异步电动机
Y-160M-22
台
2
5
接触器
CJ10-5
套
4
6
热继电器
JR16-20/3(JR16-20/3D)
套
2
4.3硬件控制原理图
4.3.1主电路
图3.主电路
4.3.2PLC外部接线图
图4.PLC外部接线图
5.软件设计
5.1设计思想及程序框图
图5为PLC单台电梯控制系统工作流程图,从图中可知控制一台电梯正常工作,主要需要如下信号:
控制信号、层楼信号、指令信号、召唤信号和消防信号。
图5PLC电梯控制系统工作流程图
这些信号分别来自轿厢控制面板、井道行程开关、层面控制铵钮和层面火警开关。
来自井道行程开关的层楼信号进行层楼定位并参与自动定向,同时显示所在层楼位置。
来自轿厢控制面板的指令信号和来自层面控制按钮的召唤信号分别进行指令登记和召唤登记,同时进行信号登记显示。
这两种信号也参与自动定向,和层楼信号一同对电梯进行运行控制,包括开/关门、上/下行和停站。
运行控制电梯的同时进行运行显示和驱动电动机正转或反转,即电梯上行或下行。
5.2I/O地址表
根据电梯操作的工艺过程及对控制系统的要求,首先归纳本系统中所有输入信号和输出信号;然后根据PLC的输入点和输出点进行I/O地址分配,使每个输入信号对应PLC内部的输入继电器,每个输出信号对应PLC内部的输出继电器。
5.2.1输入信号的确定
操作面板上应有各层的选层指令按钮,5层共有5个。
还有手动开门和关门按钮,2个。
各楼层乘客召唤时,除底层和顶层只有一个召唤按钮,其它各层均设上下两个召唤按钮,5层共需8个输入按钮。
5层电梯需5个行程开关来控制是否到了某一层,因此需5点输入。
一层到四层中间的减速触发触点,4个。
。
机械触板触点1个,门闭合触点1个,开门极限1个,关门1个,总共28个输入点,如表1所示。
表1输入信号地址
名称:
输入点:
名称:
输入点:
一层上行召唤按钮
X00
一楼楼层信号触点
X20
二层上行召唤按钮
X01
二楼楼层信号触点
X21
二层下行召唤按钮
X02
三楼楼层信号触点
X22
三层上行召唤按钮
X03
四楼楼层信号触点
X23
三层下行召唤按钮
X04
五楼楼层信号触点
X24
四层上行召唤按钮
X05
轿箱内一层呼钮
X30
四层下行召唤按钮
X06
轿箱内二层呼钮
X31
五层下行召唤按钮
X07
轿箱内三层呼钮
X32
门机械感应触点
(门自动重开)
X12
轿箱内四层呼钮
X33
轿箱内开门开关
X13
轿箱内五层呼钮
X34
轿箱内关门开关
X15
一楼减速触点
X40
开门极限触点
X16
二楼减速触点
X41
关门极限触点
X17
三楼减速触点
X42
四楼减速触点
X43
门闭合触点
X44
5.2.2输出信号的确定
各楼层乘客召唤时,按下的呼梯按钮需显示,所以有8个输出点。
开门、关门输出各1个。
楼层信号显示5个,轿厢内楼层按钮显示5个,电梯上行、下行指示输
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