四層電梯PLC課程設(shè)計

1、四層電梯的 PLC控制一、引言 課程設(shè)計的主要目的是通過某一生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制裝置的設(shè)計實 踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計過程、 設(shè)計要求、 應(yīng)完成的工作內(nèi)容 和具體設(shè)計方法。 通過設(shè)計也有助于復(fù)習(xí)、 鞏固以往所學(xué)的知識， 達(dá) 到靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求， 因此，設(shè)計之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程， 在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計工作的整體觀念。 電梯是一種特殊的起重運(yùn)輸設(shè)備， 由轎廂、拖動電動機(jī)及減速傳動機(jī) 械、井道及井道設(shè)備、 召喚系統(tǒng)及安全裝置構(gòu)成。 轎廂是載人或裝貨 的部位。 電梯的轎廂及配重分別系在鋼絲繩的兩端， 鋼絲繩跨掛在曳 引輪上，曳引輪

2、經(jīng)減速機(jī)構(gòu)由電動機(jī)拖動，使得轎廂上下運(yùn)動。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對電梯的安全 性、可靠性的要求越來越高， 繼電器控制的弱點就越來越明顯， 可編 程序控制器 （PLC是） 根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門 為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu) 點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被 PLC控制代替。同時，由 于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速 逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此， PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為 現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點。本設(shè)計考慮到載客電梯的實際操作功能，又兼顧載客電梯控制 中具有遞推功能， 所設(shè)計的控

3、制系統(tǒng)針對的是四層電梯。 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 繼電控制系統(tǒng)， 由變頻器實現(xiàn)對電梯的拖動調(diào)速， 使 PLC與調(diào)速拖動 裝置相結(jié)合，構(gòu)成 PLC集選控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了電梯的各種控制功能， 提高額電梯運(yùn)行的可靠性，降低了故障率。二丶設(shè)計任務(wù)控制要求表 7-1 控制信號說明輸入輸出文字符號說明文字符號說明SF0-1極限開關(guān)QA1上行接觸器SF0-2電梯運(yùn)行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)QA2下行接觸器SF1開門按鈕QA3開門接觸器SF2關(guān)門按鈕QA4關(guān)門接觸器SF3上行啟動按鈕PG1-PG41-4 層指示燈SF4下行啟動按鈕PG5上行指示燈SF5-SF81-4 層選層按鈕PG6下行指示燈SF9-SF111-3 層上行按鈕LE

4、D樓層指示數(shù)碼管SF12-SF142-4 層下行按鈕SF15-SF16風(fēng)扇，照明控制開關(guān)MA1升降電動機(jī)BG1上限限位開關(guān)MA2門控電動機(jī) 75WBG2下限限位開關(guān)BG3開門限位開關(guān)BG4關(guān)門限位開關(guān)1）曳引電動機(jī) -升降電動機(jī) 必須在門關(guān)閉的情況下才能動作。（2）自動門機(jī) 電梯的門只有當(dāng)廳電梯?？吭谀硨訒r， 才允許開啟；檢修狀態(tài)時， 可 以在不關(guān)門狀態(tài)下運(yùn)行。（3）層樓指示 層樓指示也叫“層顯”，可以由低壓燈泡構(gòu)成，安裝在每層門的上方 和轎廂的內(nèi)轎門的上方；現(xiàn)在多由數(shù)碼管或 LED 點陣顯示器結(jié)構(gòu)組 成，與呼梯盒，運(yùn)行的方向指示做成一體的結(jié)構(gòu)。（ 4）呼梯盒呼梯盒也叫“召喚按鈕箱”或“ 外呼

5、盒”，用以在每層站召喚電梯。 常安裝在廳門外，離地面 1 米左右的墻壁上。基站與頂站只有一個 按鈕，中間層站有上呼與下呼兩個按鈕組成。按鈕帶有呼梯記憶燈， 燈亮?xí)r表示呼梯信號已被接受并記憶； 當(dāng)電梯滿足呼梯要求并停層關(guān) 門時，呼梯記憶燈熄滅。基站的呼梯盒上，常有鑰匙開關(guān)，供電梯管 理員開關(guān)電梯。（ 5）操縱箱操縱箱安裝在轎廂內(nèi)， 供司機(jī)及乘客對電梯發(fā)布動作命令。 操縱箱設(shè) 有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選按鈕 （帶指示燈） ，上、下行啟動按鈕 （帶 上，下行指示記憶燈，檢修時用），開關(guān)、門按鈕，急停按鈕，電梯 運(yùn)行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān) （選擇電梯是自動運(yùn)行還是檢修狀態(tài)） 以及風(fēng) 扇，照明等的控制開關(guān)。（6

6、）平層及開門裝置該裝置由磁鐵板和上、 下平層感應(yīng)器組成。 上行時上平層感應(yīng)器首先 插入隔磁鐵板， 發(fā)出減速信號， 電梯開始減速， 至下平層感應(yīng)器插入 隔磁鐵板時，發(fā)出停車及開門信號，電機(jī)停轉(zhuǎn)，機(jī)械抱閘；下行時， 下平層感應(yīng)器首先插入隔磁鐵板， 發(fā)出減速信號至上平層感應(yīng)器插入 隔磁鐵板時，發(fā)出停車及開門信號。（7）停層裝置 在電梯的井道內(nèi)的每層站裝有一只磁鐵板， 當(dāng)轎廂運(yùn)動到相應(yīng)的層站 時，磁鐵板插入平層感應(yīng)器內(nèi)， 以此檢測電梯所處的位置和產(chǎn)生平層 信號。安全窗及其開關(guān)，安全鉗及其開關(guān)，限速器及其開關(guān)，上 / 下強(qiáng)迫停 止開關(guān)，極限開關(guān)。設(shè)計任務(wù)1） 根據(jù)控制要求，進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，

7、包括主電路、 控制電路及 PLC 硬件配置電路。2）根據(jù)控制要求，編制四層電梯 PLC 控制程序，有條件可以利用模 擬開關(guān)板調(diào)試程序，模擬運(yùn)行。3）編寫設(shè)計說明書，內(nèi)容包括： 設(shè)計過程和有關(guān)說明。 基于 PLC 的四層電梯電氣控制系統(tǒng)電路圖。 PLC 控制程序（梯形圖和指令表）。 電器元器件的選擇和有關(guān)計算。 電氣設(shè)備明細(xì)表。 參考資料、參考書及參考手冊。 其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到 的問題及解決方法、對課程設(shè)計的認(rèn)識和建議等。設(shè)計方案選擇及論證設(shè)計方案選擇 目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電路控制系統(tǒng)（早期安裝的電梯多位繼電器控制系統(tǒng) ）、 PLC控制系統(tǒng)

8、、微機(jī)控制系統(tǒng)。 繼電器控制系統(tǒng)存在很大的弊端， 它采用的是硬件邏輯， 接線多而復(fù) 雜、體積大、故障率高，可靠性和可維護(hù)性差，執(zhí)行速度也慢，所以 在市場逐漸被淘汰。 微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差， 系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜， 一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷， 對維修人 員技術(shù)要求較高。PLC專為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計，抗干擾性很強(qiáng)，可靠性也高，使用存 儲器邏輯，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，變成方便，易于掌握，成本低廉，但 功能很強(qiáng)大，設(shè)計、調(diào)試、維修都相對簡單。已成為目前在電梯控制 系統(tǒng)中使用最多的控制方式。 目前，國內(nèi)眾多的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了多種 系列功能各異的 PCL產(chǎn)品。由任務(wù)書分

9、析可知，本次設(shè)計共有 14 個 輸入控制信號， 16 個輸出控制信號，故根據(jù)對輸入輸出點的選擇， 對儲存容量的選擇，選擇 CPU224系列。系統(tǒng)總體方案設(shè)計 PLC電梯控制系統(tǒng)和其他控制系統(tǒng)一樣，分為兩個部分，只要由信號 控制系統(tǒng)和拖動系統(tǒng)。 電梯內(nèi)外按鈕以及限位開關(guān)通過 PLC輸入接口 輸入 PLC，然后存儲在存儲器中，由 PLC執(zhí)行程序響應(yīng)輸出相應(yīng)指示 燈信號， 同時輸出控制信號， 使曳引電機(jī)和門控電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)， 帶動電梯 上升、下降以及開門、關(guān)門。在電梯內(nèi)部有四個按鈕，為內(nèi)呼按鈕， 可以進(jìn)行選層， 電梯外部也會有相應(yīng)的外呼按鈕， 四樓只有一個下行 按鈕，一樓只有一個上行按鈕，二樓、三樓同時有

10、上行和下行按鈕。 當(dāng)電梯上行時，優(yōu)先響應(yīng)上行呼叫信號，同理，電梯下行時，優(yōu)先響 應(yīng)下行呼叫信號。 在此過程中系統(tǒng)最重要的是將所有的呼叫信號儲存 起來，然后按照響應(yīng)原則逐個去響應(yīng)呼叫信號， 響應(yīng)過程中電梯自動 開關(guān)門。 完成呼叫信號后， 清除掉已經(jīng)完成的呼叫， 也就是按鈕相應(yīng) 的指示燈滅掉?？傮w電路設(shè)計 本設(shè)計流程圖主要分為電梯開關(guān)門以及上升下降的流程圖， 具體流程 圖如下。五、電氣控制電路原理設(shè)計主電路根據(jù)設(shè)計要求， 本次設(shè)計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖所示。 圖 中 MA1，MA2 為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器 QA1QA4 通過控 制兩臺電動機(jī)的運(yùn)行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對電梯的控

11、制。BB1，BB2 為起過載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過載時斷開主電路。 QA0 是配電總空氣開關(guān)，電路接好后，閉合 QA0 才可以依 次閉合其他支路的空氣開關(guān) QA5、QA6 和 QA7。220V 交流電壓相電 壓經(jīng)開關(guān)電源轉(zhuǎn)化為直流 24V 電壓，為控制電路中的 CPU提供電源。圖一 主電路圖PLC的 I/O 口分配該系統(tǒng)占用 PLC的30個 I/O 口，14個輸入點， 16個輸出點，具體的I/O 分配如下圖所示：表 1 I/O 口分配表輸入說明輸出說明選層 1 S4上行接觸器 QA1選層 2 S3下行接觸器 QA2選層 3 S2開門接觸器 QA3選層 4 S1關(guān)門接觸器 QA44

12、層下行 D4上升指示3 層下行 D3下降指示2 層下行 D2選層 1 L13 層上行 U3選層 2 L22 層上行 U2選層 3 L31 層上行 U1選層 4 L4停層 4 SQ41 層上行停層 3 SQ32 層上行停層 2 SQ23 層上行停層 1 SQ14 層下行3 層下行2 層下行器件選型器件型號數(shù)量電機(jī)三相異步電機(jī)1門控電機(jī)三相異步電機(jī) 75KW1空氣開關(guān)CZB 1-100 63/32熱繼電器正泰 NR4-1802按鈕PS-D1510交流接觸器CJX1-170424V 開關(guān)電源S-500-241限位開關(guān)XCE1024PLC接線圖本實驗中采用的是西門子 S7-200PLC，CPU采用的是

13、 CPU224，輸 入輸出電壓可以是直流也可以是交流，在輸入中我們采用的是 24V 直流電源供電， 輸入有內(nèi)呼、 外呼按鈕以及限位開關(guān)； 輸出我們用的 是交流 220V 電源，控制接觸器，再控制門控電機(jī)和曳引電機(jī)。下圖 是我們組的 PLC接線圖，與實驗臺 I/O 口地址分配相一致。圖 2 PLC接線圖程序設(shè)計本次設(shè)計是在 window 環(huán)境下 STEP-7軟件中完成的， 采用的是梯形圖設(shè)計，比較形象直觀易于編程。調(diào)試與總結(jié)實驗體會一個星期的實習(xí)，雖然很短暫，但是卻學(xué)到了很多東西，雖然剛 經(jīng)過 PLC考試， 但是說實話， 很少去想過或者認(rèn)真編過一次程序， 對 PLC的梯形圖設(shè)計還存在很大的問題。本次實習(xí)，給了我們思考一個 很實際的問題的機(jī)會， 通過本次實習(xí)， 我對書本上的 PLC指令又有了 一個新的理解。雖然本次設(shè)計電梯只是模擬， 沒有電機(jī)也沒有接觸器， 但是我們初步實現(xiàn)了我們本次設(shè)計的要求。 在此過程中我們一組遇到 了很多問題， 在這幾天中， 我們模擬調(diào)試了很多次， 中間也發(fā)現(xiàn)了程 序的一些漏洞， 經(jīng)過大家的一起努力， 一次次的修改， 讓我們深刻認(rèn)