基于GE平臺(tái)的電梯聯(lián)動(dòng)及其配套流水線設(shè)計(jì)

1、基于 GE 平臺(tái)的電梯聯(lián)動(dòng)及其配套流水線設(shè)計(jì)摘 要本文闡述了可編程控制器 PLC 在電梯聯(lián)動(dòng)及其配套生產(chǎn)線中的運(yùn)用基于 GE平臺(tái)的電梯聯(lián)動(dòng)及其流水線設(shè)計(jì)。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(jìn)性，在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。PLC 以其功能變化靈活，編程簡(jiǎn)單，故障少，噪音低，維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少等優(yōu)點(diǎn)在本次設(shè)計(jì)中占據(jù)著重大的控制地位。本設(shè)計(jì)是在控制三層電梯的聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行流水線的控制。當(dāng)其中一部電梯控制一條生產(chǎn)線時(shí)，其他兩部電梯可自由使用，不做工業(yè)電梯使用。本生產(chǎn)線生產(chǎn)情況如下

2、：液體混合之后倒入自動(dòng)成型裝置，等其冷卻成型后用機(jī)械手搬運(yùn)至電梯，電梯自動(dòng)從一樓上升至三樓，再用機(jī)械手將其搬運(yùn)至傳送帶運(yùn)送出去。關(guān)鍵詞：電梯，PLC，生產(chǎn)線，變頻器 I Three - floor elevator linkage and its supporting production line design based on GE platformABSTRACTThe design is based on the control of the linkage of the three elevators, and control the production line. When on

3、e of the elevators controls a production line, the other two elevators are free to use and are not used in industrial elevators. Following the production of liquid mixture into the automatic forming device, its cooling after molding manipulator handling to lift, lift up automatically from the first

4、floor to the third floor, and then the robot will be transported to the conveyor belt carrying out.This paper introduces the overall design scheme, the 3 elevator linkage and supporting the production line PLC control system design process, and lists the specific main circuit, I/O distribution table

5、, control ladder diagram and instruction list, and gives the system diagram and program flow diagram. On the basis of analyzing and dealing with the logical relation of random signals, the programming method of PLC is designed. KEY WORDS: Elevator linkage, PLC, automatic production lineII目錄基于 GE 平臺(tái)的

6、電梯聯(lián)動(dòng)及其配套流水線設(shè)計(jì) .I前言.1第 1 章 概述.31.1 電梯發(fā)展簡(jiǎn)史.31.1.1 電梯的起源 .31.1.2 電梯技術(shù)發(fā)展趨勢(shì).41.2 自動(dòng)化流水線概述.51.2.1 自動(dòng)化流水線簡(jiǎn)史及定義.51.2.2 自動(dòng)化流水線的發(fā)展前景.6第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì).72.1 三層電梯聯(lián)動(dòng)及其配套生產(chǎn)線的系統(tǒng)流程.72.2 控制要求.92.2.1 液體混合控制要求.92.2.2 自動(dòng)成型控制要求.102.2.3 機(jī)械手搬運(yùn)控制原理.112.2.4 三層電梯控制原理.122.2.5 直流電機(jī)定位.132.3 總體設(shè)計(jì).132.3.1 控制設(shè)備的選用.132.3.2 I/O 分析.142.3.

7、3 控制回路 .17第三章 硬件設(shè)計(jì).193.1 所需設(shè)備.193.2 控制柜設(shè)計(jì).203.3 配電電路.213.4 HMI 與 PLC 連接.223.5 I/O 分配圖.233.5 整體設(shè)計(jì)布局圖.24第 4 章 軟件設(shè)計(jì).25III4.1 軟件設(shè)計(jì)規(guī)劃.254.2 PLC 程序設(shè)計(jì).254.2.1 GE 編程.254.2.2 三層電梯聯(lián)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn).264.2.3 流水線功能的實(shí)現(xiàn).274.3 系統(tǒng)總流程圖.29第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試.315.1 調(diào)試過(guò)程.315.2 程序下載.315.3 流水線功能調(diào)試.32結(jié)論.34謝 辭.35參考文獻(xiàn).360前言隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多

8、，。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來(lái)完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō)，這兩種方法并沒(méi)有太大的區(qū)別。國(guó)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(jì)和制造微機(jī)控制裝置成本較高；而PLC 可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)是在控制三層電梯的聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行生產(chǎn)線的控制。當(dāng)其中一部電梯控制一條生產(chǎn)線時(shí)，其他兩部電梯

9、可自由使用，不做工業(yè)電梯使用。本生產(chǎn)線生產(chǎn)情況如下：先排空液體混合裝置，然后依次放入液體材料混合；進(jìn)入自動(dòng)成型模塊制成所需工件；最后由機(jī)械手搬運(yùn)至電梯一樓，其中若電梯剛好在一樓則電梯門(mén)打開(kāi)，若不在一樓則先讓電梯運(yùn)行下降到一樓后打開(kāi)電梯門(mén)放入電梯中；經(jīng)電梯傳送至三樓再由機(jī)械手搬運(yùn)出去放在傳送帶上，其中若傳送帶位于初始位置則直接放上，若不是使傳送帶運(yùn)行到初始位置時(shí)再放上并運(yùn)至指定位置。本文介紹了 3 層樓電梯聯(lián)動(dòng)及其配套生產(chǎn)線的 PLC 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過(guò)程、組成，列出了具體的主要硬件電路、I/O 分配表、控制梯形圖及指令1表，并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖。在分析處理隨機(jī)信號(hào)邏輯關(guān)

10、系的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了 PLC 的編程方法，設(shè)計(jì)了一套完整的控制系統(tǒng)方案。2 第 1 章 概述1.1 電梯發(fā)展簡(jiǎn)史1.1.1 電梯的起源說(shuō)到電梯的起源要從公元前 2600 年埃及人在建造金字塔時(shí)使用了最原始的提升系統(tǒng)說(shuō)起，但這一類起重機(jī)的能源均為人力。到了 1203 年，法國(guó)的二修道院安裝了一臺(tái)起重機(jī)，所不同者只是該機(jī)器是利用驢作為動(dòng)力，載荷由繞在一個(gè)大滾筒上的繩子進(jìn)行起吊。此種方法一直沿用到近代直到瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，約在 1800 年，煤礦主才能利用起重機(jī)把礦井中的煤輸送上來(lái)。數(shù)百年來(lái)人們制造過(guò)各種類型的升降梯，它們都具有一個(gè)共同的缺陷：只要起吊繩突然斷裂，升降梯便急速地墜落到底層。1854 年

11、奧的斯設(shè)計(jì)了一種制動(dòng)器：在升降梯的平臺(tái)頂部安裝一個(gè)貨車用的彈簧及一個(gè)制動(dòng)桿與升降梯井道兩側(cè)的導(dǎo)軌相連結(jié)，起吊繩與貨車彈簧連結(jié)，這樣僅是起重平臺(tái)的重量就足以拉開(kāi)彈簧，避免與制動(dòng)桿接觸。如果繩子斷裂，貨車彈簧會(huì)將拉力減弱，兩端立該與制動(dòng)桿咬合，即可將平臺(tái)牢固地原地固定免繼續(xù)下墜?！鞍踩纳堤荨卑l(fā)明成功了！一時(shí)間，奧的斯成了眾人注目的中心。第一臺(tái)升降機(jī)并非奧的斯所發(fā)明，但他卻是第一臺(tái)“安全”升降梯的發(fā)明者?！鞍踩边@一概念不僅開(kāi)創(chuàng)了升降梯工業(yè)，而且也為那些想建造更高層建筑物以增加更多可利用空間的設(shè)計(jì)們打開(kāi)了通途。31.1.2 電梯技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展，日益增高的高層建筑已成為現(xiàn)代都市的重

12、要標(biāo)志，作為高層建筑的垂直運(yùn)載工具電梯得到了快速發(fā)展。(1)結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。同時(shí)，無(wú)機(jī)房電梯在新世紀(jì)將會(huì)有較大速度發(fā)展。(2)技術(shù)含量更高，性能更好電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進(jìn)性能、高舒適性的 VVVF電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因?yàn)橛来磐綗o(wú)齒輪曳引機(jī)具有更節(jié)能、更潔掙、更安全、更安靜、更經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，所以永磁同步曳引機(jī)逐步成為新型曳引機(jī)的主流:由于永磁技術(shù)的先進(jìn)性，將來(lái)很有可能取代 VVVF 技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng).以

13、其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。電梯的速度要求越來(lái)越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來(lái)愈多。（3）安裝更方便、更快捷高效、安全可重復(fù)使用的無(wú)腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式;隨著新技術(shù)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來(lái)更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。（4）更加節(jié)能、綠色環(huán)保綠色理念是電梯發(fā)展總趨勢(shì)。有專家預(yù)言“誰(shuí)最先推出綠色產(chǎn)品并搶占市場(chǎng)，4誰(shuí)就掌握市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主動(dòng)權(quán)”。發(fā)展趨勢(shì)主要有：不斷改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)環(huán)保型低能耗、低噪聲、無(wú)漏油、無(wú)漏水、無(wú)電磁干擾、無(wú)井道導(dǎo)軌油漬污染的電梯。電梯曳引采用尼龍合成纖維曳引繩，鋼皮帶等無(wú)潤(rùn)滑油污染曳引方式。電梯裝璜將采用

14、無(wú)（少）環(huán)境污染材料。電梯空載上升和滿載下行電機(jī)再生發(fā)電回收技術(shù)。安裝電梯將無(wú)需安裝手腳架。電梯零件在生產(chǎn)和使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境沒(méi)有影響（如剎車皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。1.2 自動(dòng)化流水線概述1.2.1 自動(dòng)化流水線簡(jiǎn)史及定義二十世紀(jì) 20 年代，隨著汽車、滾動(dòng)軸承、小型電動(dòng)機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展，機(jī)械制造中開(kāi)始出現(xiàn)自動(dòng)線，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動(dòng)線。在二十世紀(jì)20 年代之前，首先是在汽車工業(yè)中出現(xiàn)了流水生產(chǎn)線和半自動(dòng)生產(chǎn)線，隨后發(fā)展成為自動(dòng)線。第二次世界大戰(zhàn)后，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)中，自動(dòng)線的數(shù)目急劇增加。 按一定工藝順序排列的若干臺(tái)自動(dòng)機(jī)床，用工件傳送裝置和控制系統(tǒng)聯(lián)結(jié)起

15、來(lái)，按照規(guī)定的生產(chǎn)節(jié)拍，工件自動(dòng)地依次經(jīng)過(guò)各個(gè)加工工位進(jìn)行自動(dòng)加工的連續(xù)作業(yè)線。 51.2.2 自動(dòng)化流水線的發(fā)展前景 自動(dòng)化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動(dòng)生產(chǎn)線不僅可以把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來(lái)，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。 數(shù)字控制機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和電子計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，以及成組技術(shù)的應(yīng)用，將使自動(dòng)線的靈活性更大，可實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化。多品種可調(diào)自動(dòng)線，降低了自動(dòng)線生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)批量，因而在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并向更高

16、度自動(dòng)化的柔性制造系統(tǒng)發(fā)展。第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)62.1 三層電梯聯(lián)動(dòng)及其配套生產(chǎn)線的系統(tǒng)流程 三層電梯聯(lián)動(dòng)及其配套生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)主要包括對(duì)三層電梯，液體混合，自動(dòng)成型，搬運(yùn)機(jī)械手以及傳送帶的依次控制，各個(gè)控制系統(tǒng)的具體介紹如下：1、先初始液體混合裝置，將其中的液體放空，再將三個(gè)閥門(mén)依次打開(kāi)使多種液體混合，到達(dá)一定液面時(shí)開(kāi)啟加熱裝置。當(dāng)溫度傳感器到達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，加熱器停止加熱。通過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)，攪勻電機(jī)停止工作，出水閥門(mén)打開(kāi)，將攪勻的液體放出。2、當(dāng)混合的液體倒入成型機(jī)時(shí)，各液壓缸和傳感器進(jìn)入初始狀態(tài)。延時(shí)一段時(shí)間后上面油缸的活塞向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)該液壓缸活塞下降到終點(diǎn)時(shí)此時(shí)，啟動(dòng)左右成型液壓

17、缸，活塞向右運(yùn)動(dòng)，右液壓缸的活塞向左運(yùn)動(dòng)。當(dāng)左缸活塞運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)并且右缸活塞也到終點(diǎn)，原料已成型，各液壓缸開(kāi)始退回原位。首先，左右成型液壓缸返回，當(dāng)左右液壓缸返回到初始位置，壓境缸返回，當(dāng)液壓缸返回初始狀態(tài)，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)取出成品。3、原料成型后，用機(jī)械手搬運(yùn)至電梯。搬運(yùn)工程采用電氣控制的搬運(yùn)機(jī)械手，其任務(wù)是把左工位的工件搬運(yùn)到右工位，機(jī)械手的工作方式分為手動(dòng)和連續(xù)兩種。工作方式如下：機(jī)械手在原位壓左限位開(kāi)關(guān)和上限位開(kāi)關(guān)，延時(shí)一段時(shí)間后機(jī)械手開(kāi)始下降，下降到左工位壓動(dòng)下限位開(kāi)關(guān)后自停；接著機(jī)械手夾緊工件后開(kāi)始上升，上升到原位壓動(dòng)上限位開(kāi)關(guān)后自停；接著機(jī)械手開(kāi)始右行直到壓動(dòng)右限位開(kāi)關(guān)后自停；接著

18、機(jī)械手開(kāi)始下降，下降到右工位壓動(dòng)下限位開(kāi)關(guān)（兩個(gè)7圖 2-1 三種液體混合裝置示意圖工位用一個(gè)下限位開(kāi)關(guān)）后自停；接著機(jī)械手放松工件后開(kāi)始上升直到壓動(dòng)上限位開(kāi)關(guān)后自停（兩個(gè)工位用一個(gè)下限位開(kāi)關(guān)）；接著機(jī)械手開(kāi)始左行直到壓動(dòng)左限位開(kāi)關(guān)后自停。4、等機(jī)械手將成品運(yùn)至電梯中時(shí)，電梯自動(dòng)關(guān)閉，上升至指定樓層，再將電梯門(mén)打開(kāi)。5、機(jī)械手將成品從電梯中搬運(yùn)出來(lái)放至傳送帶上。從原點(diǎn)開(kāi)始，延時(shí)一段時(shí)間后，右移電磁閥通電，機(jī)械手右移。右移到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥通電，右移停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接

19、通左移電磁閥，機(jī)械手左移。左移到位時(shí)，碰到左限位開(kāi)關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；機(jī)械手復(fù)位。6、機(jī)械手將物品到達(dá)傳送帶，由傳送帶運(yùn)輸，直到抵達(dá)下限位觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)停止運(yùn)輸，然后延時(shí)，傳送帶返回，到達(dá)上限位觸發(fā)停止傳送，完成運(yùn)輸。2.2 控制要求2.2.1 液體混合控制要求圖為三種液體混合裝置。8L1、L2、L3 為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒(méi)時(shí)接通。T 為溫度傳感器，達(dá)到規(guī)定溫度后接通。液體 A、B、C

20、 與混合液體閥由電磁 Y1、Y2、Y3、Y4 控制，M 為攪勻電動(dòng)機(jī)，H 為加熱爐，其控制要求如下：1、初始狀態(tài)裝置投入運(yùn)行時(shí)，液體 A、B、C 閥門(mén) Y1、Y2、Y3 關(guān)閉，混合液體閥門(mén) Y4 打開(kāi)一定時(shí)間容器放空后關(guān)閉。2、啟動(dòng)操作按下啟動(dòng)按鈕 START，裝置開(kāi)始按下列給定規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)：液體 A 閥門(mén) Y1 打開(kāi)，液體 A 流入容器，當(dāng)液面到達(dá) L3 時(shí)，L3 接通，關(guān)閉液體 A 閥門(mén) Y1，打開(kāi)液體 B 閥門(mén)。當(dāng)液面到達(dá) L2 時(shí)，關(guān)閉液體 B 閥門(mén) Y2，打開(kāi)液體 C 閥門(mén) Y3。攪勻電機(jī)啟動(dòng)，開(kāi)始對(duì)液體進(jìn)行攪勻。當(dāng)液面到達(dá) L1 時(shí)，關(guān)閉閥門(mén) Y3。并開(kāi)啟加熱器。當(dāng)溫度傳感器到達(dá)設(shè)定溫

21、度時(shí)，加熱器停止加熱。通過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)，攪勻電機(jī)停止工作，出水閥門(mén) Y4 打開(kāi)，將攪勻的液體放出。當(dāng)液面下降到 L3 時(shí)，液面?zhèn)鞲衅?L3 由接通變斷開(kāi)，再過(guò) 3s 后，容器放空，混合液體閥門(mén) Y4 關(guān)閉，開(kāi)始下一周期。2.2.2 自動(dòng)成型控制要求在工業(yè)中，自動(dòng)成型機(jī)使用的相當(dāng)廣泛，9左圖為一鋼板成型前后狀態(tài)。欲實(shí)現(xiàn)以下控制要求：1、初始狀態(tài)當(dāng)原料放入成型機(jī)時(shí)，各液壓缸和傳感器的初始狀態(tài)為：Y1=Y2=Y3=OFF,Y4=ON；S1=S4=S6=ON，S2=S3=S5=OFF。2、成型開(kāi)始 按下當(dāng)液體混合模塊停止時(shí)成型開(kāi)始系統(tǒng)動(dòng)作要求如下：(1)Y2=ON，上面油缸的活塞向下運(yùn)動(dòng)，使 S4=

22、OFF。 (2) 當(dāng)該液壓缸活塞下降到終點(diǎn)時(shí)，S3=ON，此時(shí)，啟動(dòng)左右成型液壓缸，Y1 的活塞向右運(yùn)動(dòng)，右液壓缸的活塞向左運(yùn)動(dòng)。Y1=Y3=ON，Y4=OFF，使S1=S6=OFF。(3) 當(dāng)左缸活塞運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn) S2=ON，并且右缸活塞也到終點(diǎn) S5=ON 時(shí)，原料已成型，各液壓缸開(kāi)始退回原位。首先，左右成型液壓缸返回，Y1=Y4=OFF，Y3=ON 使 S2=S5=OFF。(4)當(dāng)左右液壓缸返回到初始位置，S1=S6=ON 時(shí)，壓境缸返回，Y2=OFF，使S3=OFF。(5)當(dāng)液壓缸返回初始狀態(tài)，S4=ON 時(shí)，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)取出成品。2.2.3 機(jī)械手搬運(yùn)控制原理機(jī)械手的應(yīng)用是現(xiàn)代工業(yè)

23、自動(dòng)化發(fā)展的重要一步，大大節(jié)約了人力，物力。是我們以后工作中可能遇到的重要的工業(yè)設(shè)備，有必要了解其工作原理及控制方2-2 自動(dòng)成型裝置示意圖10法。操作流程:1、復(fù)位：把 PLC 至 RUN，按下 SQ2 和 SQ4，手動(dòng)使機(jī)械手回到原點(diǎn)（左移到位）。氣爪張開(kāi)。2、啟動(dòng):按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手下降，按下 SQ1，下端傳感器到位，位氣爪夾緊，機(jī)械手上升，當(dāng)觸碰到 SQ2 時(shí)，上升到位，機(jī)械手伸出，當(dāng)觸碰到 SQ3，右移到位，機(jī)械手下降，觸碰到 SQ1 下降到位，氣爪張開(kāi)，放松工件，機(jī)械手上升。當(dāng)觸碰到 SQ2 時(shí)上升到位，機(jī)械手縮回，到達(dá)原點(diǎn)，一次工件搬運(yùn)完成。3、停止：機(jī)械手搬運(yùn)至電梯中后結(jié)束流

24、程。圖 2-3 機(jī)械手搬運(yùn)裝置示意圖2.2.4 三層電梯控制原理電梯已是我們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾ぞ?，住宅區(qū)，商業(yè)大廈等等很多領(lǐng)域都有應(yīng)用。工作原理:按下啟動(dòng)按鈕電梯至工作準(zhǔn)備狀態(tài)。三個(gè)樓層信號(hào)任意一個(gè)至 1,表示電梯停的當(dāng)圖 2-4 直流電機(jī)定位模擬結(jié)構(gòu)圖11前層,此時(shí),樓層信號(hào)燈點(diǎn)亮.按下電梯外呼信號(hào) UP 或者 down 電梯升降到所在樓層，電梯門(mén)打開(kāi)，延時(shí)閉合,此時(shí)模擬人進(jìn)入電梯。進(jìn)入電梯后,按下內(nèi)呼叫信號(hào)選擇要去的樓層.關(guān)閉樓層限位(模擬矯箱離開(kāi)當(dāng)前層),打開(kāi)目標(biāo)樓層限位(表示矯箱到達(dá)該層)電梯門(mén)打開(kāi),延時(shí)閉合(模擬人出電梯過(guò)程)。2.2.5 直流電機(jī)定位如圖 2-6 為直流電機(jī)定位的模

25、擬結(jié)構(gòu)圖，其運(yùn)行狀態(tài)如下：當(dāng)按下開(kāi)關(guān)時(shí)，若此前物件不在初始位置 S1 上，則先讓其回到 S1。(1)電機(jī)正轉(zhuǎn)，物件向下移動(dòng)。(2)當(dāng)物件到達(dá)終點(diǎn) S3，正轉(zhuǎn)停止。(3)電機(jī)反轉(zhuǎn)，物件向上移動(dòng)。(4)當(dāng)物件到達(dá) S1，反轉(zhuǎn)停止，物件停止在 S1 上，運(yùn)行停止。 圖 2-5 直流電機(jī)定位模擬結(jié)構(gòu)圖122.3 總體設(shè)計(jì) 2.3.1 控制設(shè)備的選用1. 小型斷路器：控制設(shè)備電源通斷2. 接線端子：接線轉(zhuǎn)換3. 多種液體混合模擬設(shè)備4. 自動(dòng)成型模擬設(shè)備5. 機(jī)械手搬運(yùn)模擬設(shè)備6. 電梯運(yùn)送模擬設(shè)備7. 直流電機(jī)定位設(shè)備2.3.2 I/O 分析本系統(tǒng)使用了開(kāi)關(guān)量輸入模塊 IC694MDL660 它有 3

26、2 個(gè)輸入通道，并且是 16個(gè)端口使用一根集成線連接；輸出模塊則使用了 IC695MDL754，其詳細(xì)的 I/O 分配見(jiàn)表 2-1。表 2-1 I/O 地址表輸入輸出器件(觸摸屏M)說(shuō)明器件說(shuō)明I1啟動(dòng)Q11電梯-1FOI2停止Q21電梯-1FC13I31電梯-SQ1Q31電梯-2FOI41電梯-SQ2Q41電梯-2FCI51電梯-SQ3Q51電梯-3FOI61電梯-UP1Q61電梯-3FCI71電梯-DOWN2Q71電梯-1FUI81電梯-UP2Q81電梯-2FUI91電梯-DOWN3Q91電梯-2FDI101電梯-內(nèi)呼1Q101電梯-3FDI111電梯-內(nèi)呼2Q112電梯-1FOI121電

27、梯-內(nèi)呼3Q122電梯-1FCI132電梯-SQ1Q132電梯-2FOI142電梯-SQ2Q142電梯-2FC I152電梯-SQ3Q152電梯-3FOI162電梯-內(nèi)呼1Q162電梯-3FCI172電梯-內(nèi)呼2Q17直流電機(jī)正轉(zhuǎn)I182電梯-內(nèi)呼3Q18直流電機(jī)反轉(zhuǎn)I193電梯-SQ1Q19三相異步電機(jī)正轉(zhuǎn)I203電梯-SQ2Q20三相異步電機(jī)反轉(zhuǎn)I213電梯-SQ3Q213電梯-1FOI223電梯-內(nèi)呼1Q223電梯-1FCI233電梯-內(nèi)呼2Q233電梯-2FOI243電梯-內(nèi)呼3Q243電梯-2FCI25流程啟動(dòng)Q253電梯-3FOI26Q263電梯-3FCI27Q27液體混合A閥門(mén)1

28、4I28Q28液體混合B閥門(mén)I29直流電機(jī)S1Q29液體混合C閥門(mén)I30直流電機(jī)S2Q30液體混合加熱爐I31三相異步電機(jī)正轉(zhuǎn)Q31液體混合攪勻電動(dòng)機(jī)I32三相異步電機(jī)反轉(zhuǎn)Q32液體混合混合液閥門(mén)Q33液體混合傳感L1Q34液體混合傳感L2Q35液體混合傳感L3Q36液體混合溫度傳感TQ37自動(dòng)成型S1Q38自動(dòng)成型S2Q39自動(dòng)成型S3Q40自動(dòng)成型S4Q41自動(dòng)成型S5Q42自動(dòng)成型S6Q43自動(dòng)成型Y1Q44自動(dòng)成型Y2Q45自動(dòng)成型Y3Q46自動(dòng)成型Y4Q471機(jī)械手-Y1Q481機(jī)械手-Y2Q491機(jī)械手-Y3Q501機(jī)械手-Y4Q511機(jī)械手-Y515Q521機(jī)械手-Y6Q531機(jī)

29、械手-Y7Q541機(jī)械手-Y8Q552機(jī)械手-Y1Q562機(jī)械手-Y2Q572機(jī)械手-Y3Q582機(jī)械手-Y4Q592機(jī)械手-Y5Q602機(jī)械手-Y6Q612機(jī)械手-Y7Q622機(jī)械手-Y82.3.3 控制回路為了形成一條能自動(dòng)工作的生產(chǎn)線，需不同的模塊相互組合。因此，我們選用了“PLC 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)心裝置”控制柜上的液體混合模塊、自動(dòng)成型模塊、機(jī)械手模塊、傳送帶模塊、三層電梯這五個(gè)模塊的組合。本設(shè)計(jì)是在控制三層電梯的聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行生產(chǎn)線的控制。當(dāng)其中一部電梯控制一條生產(chǎn)線時(shí)，其他兩部電梯可自由使用，不做工業(yè)電梯使用。本生產(chǎn)線生產(chǎn)情況如下：液體混合之后倒入自動(dòng)成型裝置，等其冷卻成型后用機(jī)

30、械手搬運(yùn)至電梯，電梯自動(dòng)從一樓上升至三樓，再用機(jī)械手將其搬運(yùn)至傳送帶運(yùn)送出去。至此一個(gè)完整的控制回路設(shè)計(jì)完成。 PLC 的開(kāi)關(guān)量輸出通常有兩種形式：集電極開(kāi)路輸出和繼電器輸出。集電極開(kāi)路輸出因驅(qū)動(dòng)電流有限，通常用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管、LED 顯示器、繼電器等，16主要特點(diǎn)是動(dòng)作速度快。下面以機(jī)械手的手動(dòng)操作為例:1.復(fù)位：把 PLC 至 RUN，按下 SQ2 和 SQ4，手動(dòng)使機(jī)械手回到原點(diǎn)（左移到位），氣爪張開(kāi)。2.啟動(dòng)：按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手下降，按下 SQ1，下端傳感器到位，氣爪夾緊，機(jī)械手上升，當(dāng)觸碰到 SQ2 時(shí)，上升到位，機(jī)械手伸出，當(dāng)觸碰到 SQ3，右移到位，機(jī)械手下降，觸碰到 SQ1

31、 下降到位，氣爪張開(kāi)，放松工件，機(jī)械手上升。當(dāng)觸碰到 SQ2 時(shí)上升到位，機(jī)械手縮回，到達(dá)原點(diǎn)，一次工件搬運(yùn)完成。循環(huán)上述動(dòng)作。3.停止：機(jī)械手搬運(yùn)至電梯中后結(jié)束流程。 右移到位下降到位下降下降到位夾緊右移下降上升上升到位松開(kāi)上升上升到位左移左移到位原點(diǎn)圖 2-5 機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程17第 3 章 硬件設(shè)計(jì)3.1 所需設(shè)備 根據(jù)要求，在整個(gè)設(shè)計(jì)中，所需的設(shè)備如表 3-1 所示。表 3-1 實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備序號(hào)名稱/模塊型號(hào)數(shù)量1電源IC695PSD04012CPUIC695CPU31513以太網(wǎng)IC695ETM00114數(shù)字量輸入IC694MDL66015數(shù)字量輸出IC694MDL75426模擬量輸

32、出IC695ALG70417觸摸屏QuickPanel View/Control18變頻器D7001189電動(dòng)機(jī)0.37KW 三相交流110底板IC695CHS01213.2 控制柜設(shè)計(jì)根據(jù)每個(gè)設(shè)備尺寸決定控制柜尺寸，也可以選擇標(biāo)準(zhǔn)控制柜（一般寬 800*深 600*高 2200 mm），以便節(jié)省成本。圖 3-1 為其三視圖。19圖 3-1 控制柜三視圖3.3 配電電路 實(shí)驗(yàn)室配電控制柜供電系統(tǒng)提供 AC220V 電壓，而 PLC 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置、觸摸屏及各個(gè)模擬模塊都需要 DC24V 電壓，因此在實(shí)驗(yàn)柜上有一個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊，將AC220V 轉(zhuǎn)換為實(shí)驗(yàn)柜所需的 DC24V 電壓，本系統(tǒng)中所有用電

33、模塊所需的 DC24V 電壓均由此開(kāi)關(guān)電源模塊提供，其電氣連接圖如圖 3-2 示；圖 32 電源模塊圖203.4 HMI 與 PLC 連接圖 33HMI 與 PLC 連接213.5 I/O 分配圖圖 3-5 I/O 分配圖223.5 整體設(shè)計(jì)布局圖 KNTP L C 系 統(tǒng) 實(shí) 驗(yàn) 實(shí) 訓(xùn)裝 置圖3-5 整體設(shè)計(jì)布局圖23第 4 章 軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)規(guī)劃 本設(shè)計(jì)為基于 GE 控制的三層電梯聯(lián)動(dòng)的流水線控制。在三層電梯聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)上添加了多種液體混合模塊、自動(dòng)成型模塊、機(jī)械手搬運(yùn)模塊以及傳送帶模塊。旨在通過(guò)模擬實(shí)現(xiàn)工業(yè)流水線生產(chǎn)及電梯搬運(yùn)的控制流程。先排空液體混合裝置，然后依次放入液體材料

34、混合；進(jìn)入自動(dòng)成型模塊制成所需工件；最后由機(jī)械手搬運(yùn)至電梯一樓，其中若電梯剛好在一樓則電梯門(mén)打開(kāi)，若不在一樓則先讓電梯運(yùn)行下降到一樓后打開(kāi)電梯門(mén)放入電梯中；經(jīng)電梯傳送至三樓再由機(jī)械手搬運(yùn)出去放在傳送帶上，其中若傳送帶位于初始位置則直接放上，若不是使傳送帶運(yùn)行到初始位置時(shí)再放上運(yùn)至指定位置。4.2 PLC 程序設(shè)計(jì)4.2.1 GE 編程GE PAC 采用梯形圖編程，梯形圖 LD（Ladder Diagram）編輯器用于創(chuàng)建梯形圖語(yǔ)言的程序。它以梯形邏輯顯示 PLC 程序執(zhí)行過(guò)程。在 Machine Edition 軟件中輸入梯形圖程序步驟如下：在 Developer PLC 編程軟件依次點(diǎn)擊瀏覽

35、器的 ProjectPAC Target 24Logic，_MAIN 為主程序，窗口界面如圖 4-1 所示。根據(jù)程序的設(shè)計(jì)，依次點(diǎn)擊軟件的 ToolsToolchest 在右邊工具欄中 LD Instruction 找到需要的指令如圖4-2，放到相應(yīng)的位置，在輸入地址號(hào)，如地址號(hào)為 I00001，對(duì)地址號(hào)在屬性檢查窗口進(jìn)行管理。圖 4-1 主程序位置圖 圖 4-2 梯形圖指令工具欄4.2.2 三層電梯聯(lián)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)按下開(kāi)始鍵，再按下 1-1UP 使一號(hào)電梯移動(dòng)到一樓準(zhǔn)備。而后，當(dāng)按下 9 個(gè)內(nèi)呼中的一個(gè)時(shí)，同一棟樓的電梯將會(huì)移動(dòng)到該內(nèi)呼樓層。而按下四個(gè)外呼按鈕時(shí)，三個(gè)電梯中離該外呼最接近的電梯

36、開(kāi)始運(yùn)行并移動(dòng)到該樓層，其他兩臺(tái)電梯不動(dòng)，三臺(tái)電梯的優(yōu)先度從左到右越來(lái)越低。且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有電機(jī)進(jìn)行模擬運(yùn)行。25其組態(tài)示意圖如下圖 4-3 所示。圖 4-3 三層電梯聯(lián)動(dòng)組態(tài)示意圖4.2.3 流水線功能的實(shí)現(xiàn)流水線是工廠中必不可少的環(huán)節(jié)，本功能將液體混合、自動(dòng)成型、機(jī)械手電梯 5 個(gè)模塊組合為一條自動(dòng)生產(chǎn)流水線，實(shí)現(xiàn)液體材料混合后經(jīng)自動(dòng)成型制成所需工件，最后由機(jī)械手搬運(yùn)至電梯，電梯上升至指定樓層，再由機(jī)械手搬運(yùn)至傳送帶?？墒謩?dòng)運(yùn)行，可自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行，也可以停車后進(jìn)行手動(dòng)操作，通過(guò)變頻器可以控制各部分電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變生產(chǎn)線的運(yùn)行速度。流水線實(shí)物圖如下圖4-3 所示 26圖 4-4 流水線實(shí)物圖

37、274.3 系統(tǒng)總流程圖開(kāi)始液體混合自動(dòng)成型機(jī)械手夾緊工件電梯是否在一樓一樓電梯門(mén)打開(kāi)機(jī)械手將工件放入電梯電梯下降到一樓28 圖 4-5 總設(shè)計(jì)流程圖29第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試5.1 調(diào)試過(guò)程軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)擁護(hù)程序的匯編、連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯的錯(cuò)誤。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)返回編程環(huán)境，檢查梯形圖的錯(cuò)誤并修改程序再進(jìn)行調(diào)試，如此反復(fù)直到調(diào)試成功。5.2 程序下載用 Machine Edition Logic Developer 軟件配置 PAC CPU 和 I/O 系統(tǒng)。由于 PAC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，沒(méi)有插槽均有可能配置不

38、同模塊，所以需要對(duì)每個(gè)插槽上的模塊進(jìn)行定義，CPU 才能識(shí)別到模塊展開(kāi)工作。程序下載圖如下。梯形圖LD（Ladder Diagram）編輯器用于創(chuàng)建梯形圖語(yǔ)言的程序。它以梯形邏輯顯示PLC 程序執(zhí)行過(guò)程。30 圖5-1 程序下載圖5.3 流水線功能調(diào)試程序下載進(jìn)入 GE PAC 的 CPU 后，調(diào)試運(yùn)行后如圖 5-3，顯示屏如圖 5-4。31圖 5-3 流水線調(diào)試圖圖 5-4 流水線組態(tài)圖32 結(jié)論經(jīng)過(guò)緊張、忙碌的努力，我終于完成了本次設(shè)計(jì)。本論文闡述了基于 GE 平臺(tái)的電梯聯(lián)動(dòng)及其流水線設(shè)計(jì)在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了 3 層樓電梯聯(lián)動(dòng)及其流水線設(shè)計(jì)的 PLC 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過(guò)程、組成，列出了具體的主要硬件電路、I/O 分配表、電梯的控制梯形圖及指令表，并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖。在分析處理隨機(jī)信號(hào)邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，指出了 PLC 的編程方法，設(shè)計(jì)了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案。 我感覺(jué)通過(guò)這次設(shè)計(jì)活動(dòng)，我的最大收獲是了解了一種