畢業(yè)設(shè)計精品]三層樓電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試.doc

三層樓電梯PLC控制統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試摘要電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計算機控制的一個重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點之一。為此，自行設(shè)計并制作了3層集選電梯。此電梯所采用的類型為OMRON公司C系列的超小型C20P可編程序控制器。PLC程序設(shè)計采用模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實現(xiàn)的條件及原則設(shè)計各個功能模塊。設(shè)計的程序完成電梯自動運行功能如：內(nèi)選外召喚信號的登記、消號、到層開門、上下自動運行等。合理分配轎廂內(nèi)指令的執(zhí)行和廳外召喚的應(yīng)答。關(guān)于PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及電梯控統(tǒng)的安裝與調(diào)試重點介紹如下。關(guān)鍵詞PLC電梯邏輯控制程序設(shè)計目錄前言第一章總體設(shè)計方案1.1總體方案的確定.1.2電梯PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建1.3可行性論證1.4設(shè)計的整體布局及其選型第二章可編程序控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理2.1PLC的體系結(jié)構(gòu)2.2可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)2.3開關(guān)量I/O模塊2.4可編程序控制器的工作原理2.5PLC的選型.2.6PLC控制程序設(shè)計第三章電梯硬件及軟件系統(tǒng)設(shè)計.3.1電氣控制系統(tǒng)3.2電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計3.3硬件系統(tǒng)要求及設(shè)計3.4軟件系統(tǒng)設(shè)計參考文獻致謝1前言隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩(wěn)定可靠等特點，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實現(xiàn)。電梯是將機械原理應(yīng)用、電氣技術(shù)、微處理器技術(shù)、系統(tǒng)工程學(xué)、人體工程學(xué)及空氣動力學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)集于一體的機電設(shè)備，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化、自動化技術(shù)迅速發(fā)展。特別是隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電梯的技術(shù)含量日益提高。在改善電梯性能的同時，對電梯的設(shè)計、管理和維護人員提出了更高的要求。第一章總體設(shè)計方案載PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1.1總體方案的確定目前，電梯行業(yè)在我國迅速的發(fā)展，在一定程度上占有很大的市場。而在2今天選擇控制電梯運動的設(shè)備已經(jīng)從傳統(tǒng)的繼電器接觸器轉(zhuǎn)變成可編程序控制器（PLC）?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）與其他計算機控制相比較：個人計算機有很強的數(shù)據(jù)處理功能和圖形顯示功能，有豐富的軟件支持，但是它們是為辦公室自動化和家庭設(shè)計的，對環(huán)境要求很高，抗干擾能力不強，一般不適合在工業(yè)現(xiàn)場使用。單片機只是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號相連。要將它用于工業(yè)控制，還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大，要求設(shè)計者具有很強的計算機領(lǐng)域的理論知識和實踐經(jīng)驗。工業(yè)控制計算機（簡稱工控機）也是為工業(yè)控制設(shè)計的，目前比較流行的是PC總線工控機，它與個人計算機兼容。工控機采用總線式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品的兼容性強。工控機一般是在通用微機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，有實時操作系統(tǒng)的支持，因此在要求快速、實時性強、功能復(fù)雜的領(lǐng)域占有優(yōu)勢。工控機的價格較高，將它有與開關(guān)量控制以取代繼電器系統(tǒng)有些大材小用。工控機的外部I/O接線一般都用多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如可編程序控制器的接線端子那樣方便可靠。以上各種計算機用語控制的程序一般都是用匯編語言編寫的，不像可編程續(xù)控制器的梯形圖語言那樣易于被工廠的電氣人員掌握。可編程序控制器是專為工廠現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境設(shè)計的，結(jié)構(gòu)上采取整體密封或插件組合型，對印刷電路板、電源、機架、插座的制造和安裝，均采用了嚴(yán)密的措施?？删幊绦蚩刂破饔捎诰哂星笆龅母鞣N優(yōu)點，在工業(yè)控制領(lǐng)域具有不可比擬的競爭力。當(dāng)然在電梯的控制領(lǐng)域也具有重要的地位，把可編程序控制器用于電梯運動的核心部分是很合理的選擇，而且可編程序控制器現(xiàn)在在市場上也是一種成熟的產(chǎn)品。總之，經(jīng)上述比較可得，我確定選用PLC控制電梯的運行。1.2電梯PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建1).機房機房用來安裝曳引機、電控屏、限速器等。機房可以設(shè)置在井道頂部，也可設(shè)置在井由自部。當(dāng)機房設(shè)于井道底部時，即為曳引機下置式曳引方式。這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建筑物承重大，對井道尺寸要求大，只有在機房無法頂置時3才使用。對于絕大多數(shù)電梯，橢均設(shè)于井道頂部。機房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好的通風(fēng)條件。2).轎廂轎廂是用以運送乘客和貨物的電梯組件。它由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架。是由上橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成；轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕等組成；轎廂體空間的大小由額定載重量和額定載客量決定。3).門廳每一層電梯門口裝的門，門上帶有機器鎖及電氣接點?？吞荻酁樽詣娱_關(guān)門，開關(guān)門由轎廂門上的開門刀帶動廳門上的橡皮勒轆來完成的，而轎廂門是由轎廂上的開關(guān)門裝置驅(qū)動的。4).重量平衡系統(tǒng)該系統(tǒng)由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成，對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重；重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯設(shè)計影響的裝置。5).電力拖動系統(tǒng)該系統(tǒng)由曳引機、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置和變頻器等組成。對電梯實行速度控制。曳引電動機是電梯的動力源，根據(jù)電梯的配置可用交流電動機或直流電動機；供電系統(tǒng)是為電動機提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號，一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器，與電動機相連；調(diào)速裝置對曳引電動機實行調(diào)速控制；變頻器可以通過改變頻率的大小來控制其運行速度的快慢。6).電器控制系統(tǒng)該系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它起著操縱和控制電梯運行的作用。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機房中的檢修或應(yīng)急；位置顯示裝置是指轎內(nèi)和層站的指層燈；層站上一般能顯示電梯運行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機房中，由各類電氣控制元件（或板）組成，是電梯實行電氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運行方向、發(fā)出加減速信號等作用。它可由機械式、繼電器式或電子式組成。7).安全保護系統(tǒng)4電梯上設(shè)有機械和電氣的各類保護系統(tǒng)，以保證電梯安全使用。機械方面的有限速器和安全鉗，起超速保護作用；緩沖器，起沖頂和撞底保護作用；切斷總電源的極限保護。1.3電梯的初始狀態(tài)、運行中狀態(tài)和運行后狀態(tài)分析1.31電梯的初始狀態(tài)假設(shè)電梯開始時處于第1層待命、各層顯示器都被初始化,電梯處于以下狀態(tài):各層呼叫燈均不亮。電梯內(nèi)部及外部各樓層顯示器顯示均為“1”。電梯內(nèi)部及外部各樓電梯門均關(guān)閉。1.32電梯運行過程中按下某層呼叫按鈕(13層)后,該層呼叫燈亮,電梯響應(yīng)該層呼叫。電梯上行或下行直至該層。各樓層顯示隨電梯移動而改變,各層指示燈也隨之而變運行中電梯門始終關(guān)閉,到過指定層時,門才打開。在電梯運行過程中,支持其他呼叫。1.3.3電梯運行后狀態(tài)在到達指定樓層后,電梯會繼續(xù)待命,直到新命令產(chǎn)生。電梯在到達指定樓層后,電梯門會自動打開,經(jīng)過一段時間自動關(guān)閉,在過程中,支持手動開門或關(guān)門。各樓層顯示值為該層所在位置,且上行與下行指示燈均滅。FXON系列中的FXON24M，它是將眾多功能凝集在超小型機殼內(nèi)的微型可編程控制器。在控制器內(nèi)備有模擬電位器與RUN/STOP開關(guān)等，方便功能實現(xiàn)，通過擴展單元、擴展模塊與基本單元的連接，可自由地選擇使用方法。1.4實際運行中的控制要求分析實際中,電梯服務(wù)的對象是許多乘客,乘客乘坐電梯的目的地是不完全一樣的,而且,每一個乘客呼叫電梯的時間有前有后。因此,我們將電梯在實際中的各種具體情況加以分類,做出分析,以便于編制程序。1.4.1電梯上行分析若電梯在上行過程中,某樓層有呼叫產(chǎn)生時,可分以下兩種情況:5(1)若呼叫層處于電梯當(dāng)前運行層之上、目標(biāo)運行層之下,則電梯應(yīng)在完成前一指令之前先上行至該層,完成該層呼叫后再由近至遠的完成其他各個呼叫動作。(2)呼叫層處于電梯當(dāng)前運行層之下,則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令,直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。1.4.2電梯下行分析若電梯在下行過程中,某樓層有呼叫產(chǎn)生時,可分以下兩種情況:(1)若呼叫層處于電梯當(dāng)前運行層之下、目標(biāo)運行層之上,則電梯應(yīng)在完成前一指令之前先下行至該層,完成該層呼叫后再由近至遠的完成其他各個呼叫動作。(2)呼叫層處于電梯當(dāng)前運行層之上,則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令,直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。1.5電梯的7項控制要求(1)呼叫接收控制接受每個呼叫按鈕(包括內(nèi)部和外部的呼叫)的呼叫命令,并做出相應(yīng)的響應(yīng)。(2)樓層呼叫控制電梯停在某一層(例如2層)時,此時按動該層的呼叫按鈕(上呼叫或下呼叫),則相當(dāng)于發(fā)出打開梯的門命令,進行開門的動作過程；若此時電梯的轎箱不在該層(在1、3層),則等到電梯關(guān)門后,按照不換向原則控制電梯向上或向下運行。(3)運行方向控制電梯運行的不換向原則是指電梯優(yōu)先響應(yīng)不改變現(xiàn)在電梯運行方向的呼叫,直到這此命令全部響應(yīng)完畢后才響應(yīng)使電梯反向運行的呼叫。(4)樓層到達控制電梯在每一層都有1個行程開關(guān),當(dāng)電梯碰到某層的行程開關(guān)時,表示電梯已經(jīng)到達該層。(5)呼叫按鈕控制當(dāng)按動某個呼叫按鈕后,相應(yīng)的呼叫指示燈亮并保持,直到電梯響應(yīng)該呼叫為止。(6)電梯門控制6當(dāng)電梯停在某層時,在電梯內(nèi)部揮動開門按鈕,則電梯門打開,按動電梯內(nèi)部的關(guān)門按鈕,則電梯門關(guān)閉。但在電梯運行期間電梯門是不能打開的。(7)樓層指示燈控制當(dāng)電梯運行到某層后,相應(yīng)的樓層指示燈亮,直到電梯運行到前方一層時樓層指示燈改變。1.6可行性論證可編程序控制器是由繼電器邏輯控制而來的，所以它在開關(guān)量處理、順序控制方面具有一定的優(yōu)勢，發(fā)展初期主要側(cè)重于開關(guān)量順序控制。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器增加了數(shù)值運算、PID閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，并開始與個人計算機或小型計算機聯(lián)網(wǎng)，它本身也可以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域，在發(fā)達的工業(yè)國家，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著可編程序控制器的性能價格比的不斷提高，過去許多使用專用計算機的場合也可以使用可編程序控制器。比如用在開關(guān)量的控制，這是可編程序控制器最基本最廣泛的應(yīng)用，它的輸入和輸出信號都是只有通、斷狀態(tài)的開關(guān)量信號，這種控制與繼電器控制最為接近，可以用價格較低，僅有開關(guān)量控制的功能的可編程序控制器作為繼電器控制系統(tǒng)的替代物。開關(guān)量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動線生產(chǎn)線，如機床控制、沖壓、鑄造機械、運輸帶、包裝機械的控制，同樣也可以用于電梯的控制。通過上述的簡述，我希望在控制系統(tǒng)中能夠達到如下要求：乘坐舒適感根據(jù)人們生活中的經(jīng)驗證明，在運動速度不變的情況下，速度值的大小對人們的器官基本上沒有什么影響，這只是指人們沿地面或空中的沿與地面平行的任意方向運動的情況而言的。高速的升降運動就和上述運動有所不同。這是由于在升降運動中，人體周圍氣壓的迅速變化，對人們的器官產(chǎn)生影響。例如耳膜會感到壓力而嗡嗡響等等。只要采取一定措施，這些影響是可以消除的。所以目前電梯的運行速度雖已高達10m/s。仍能使乘客無大的不適感。1.7設(shè)計的整體布局及其選型通過上述的分析可知，我所選擇的電梯載重量為1000kg,速度為1m/s,七層七站。PLC的型號為FX2N-128MR，通過其繼電器電路圖來設(shè)計出梯形圖，通過PLC的選型連接其PLC接線圖。電動機選用交流三相異步電動機，它具有結(jié)構(gòu)簡單、維護和操作簡便、價格便宜、堅固耐用、工作可靠等優(yōu)點；其缺點是調(diào)速性差、7概率因數(shù)低。變頻器選用安川變頻器（616G5），它作為通用變頻器適合任何應(yīng)用場合,在低速下能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)啟動（1%額定轉(zhuǎn)速），并且極其精確地運行。它的自動調(diào)整功能可使世界各地生產(chǎn)的電動機達到高性能運行。具有如下優(yōu)點