三菱PLC控制的四層電梯畢業(yè)設計論文

.PAGE.常熟市職教中心畢業(yè)設計課題名稱四層電梯的PLC控制設計姓名王胤杰學號42系〔院電氣系班級11高職機電2班指導教師丁明華2016年03月19日摘要:隨著中國的發(fā)展。人均占有的面積再減少,住房的壓力在加大,國家加強了占地面積的使用,例如XX已經不再批準建低層住房樓?？茖W技術的發(fā)展、近年來,我國的電梯生產技術得到了迅速發(fā)展．一些電梯廠也在不斷改進設計、修改工藝。更新換代生產更新型的電梯,電梯主要分為機械系統與控制系統兩大部份,隨著自動控制理論與微電子技術的發(fā)展,電梯的拖動方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化,交流調速是當前電梯拖動的主要發(fā)展方向。目前電梯控制系統主要有三種控制方式：繼電路控制系統<"早期安裝的電梯多位繼電器控制系統>、PLC控制系統、微機控制系統。繼電器控制系統由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點,目前已逐漸被淘汰。微機控制系統雖在智能控制方面有較強的功能,但也存在抗擾性差,系統設計復雜,一般維修人員難以掌握其維修技術等缺陷。而PLC控制系統由于運行可靠性高,使用維修方便,抗干擾性強,設計和調試周期較短等優(yōu)點,倍受人們重視等優(yōu)點,已成為目前在電梯控制系統中使用最多的控制方式,目前也廣泛用于傳統繼電器控制系統的技術改造。關鍵詞:PLC電梯可控式編程器目錄目錄2引言4第一章電梯控制系統的組成51.1電力拖動51.2電氣控制5第二章電梯PLC控制系統的基本結構62.1樓層狀態(tài)指示設計72．2電梯下行程序設計82．3電梯上行程序設計92．4電梯到達時程序設計9第三章系統設計103.1PLC輸入信號的確定方法113.2PLC輸出信號的確定方法12第4章電梯模型PLC控制系統設計174.1電梯的控制要求174.2PLC控制系統的設計分析174.3電梯模型PLC控制系統設計184.4PLC的選擇194.5I/O分配表204.6硬線接線圖214.7PLC程序梯形圖22第五章電梯PLC的調試與安裝255.1模擬調試25單指令運行調試26復雜運行調試26結束語27致謝28參考文獻28附錄:完整程序語句表29PLC控制四層電梯引言電梯進入人們的生活已經160年一個半世紀的風風雨雨,翻天覆地是歷史的變遷,永恒的是電梯提升人類生活質量的承諾。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系。PLC作為新一代工業(yè)控制器,以其高可靠性和技術先進性,在電梯控制中得到廣泛應用,從而使電梯由傳統的繼電器控制方式發(fā)展為計算機控制的一個重要方向,成為當前電梯控制和技術改造的熱點之一。高校中關于PLC教學實驗的中等模型較少,為此,自行設計并制作了專用4層集選電梯。此電梯模型所采用的類型為三菱FX2N。PLC程序設計采用模塊化編程思想,即根據各功能實現的條件及原則設計各個功能模塊。設計的程序要求完成電梯自動運行功能如：內選外召喚信號的登記、消號、到層自動開門、延時自動運行等。合理分配轎廂內指令的執(zhí)行和廳外召喚的應答。關于PLC控制系統的基本結構及電梯控制系統的安裝與調試重點介紹如下。電梯控制系統電梯控制系統第一章電梯控制系統的組成電梯控制系統主要由電力拖動部分和電氣控制部分組成。1.1電力拖動電力拖動部分由拽引電機、抱閘和相應的開關電路以及開門機組成。由于所設計的只是一個教學模型,梯速低于1.5m/s,所以只要能實現電機的正反轉即可,而不必考慮電機的機械特性。制動時為滿足準確停層的需要,定子回路可接入電抗器減速最后再加上抱閘制動。故在制動過程中采用了三檔延時切換控制。1.2電氣控制電氣控制部分又稱控制電路,它是電梯控制系統的核心。它包含兩部分：拖動控制電路和信號控制電路。拖動控制電路因電梯的拖動方式不同而各異。可以是接觸器線圈及其相關的控制電路,也可以是電力電子器件的門極控制電路,對于有速度閉環(huán)控制的系統,還必須考慮含有電源、電壓、速度檢測電路和調節(jié)電路。信號控制電路與拖動的方式關系不大,主要與程序能夠實現的功能有直接的關系。因此,不同的拖動方式的電梯可以采用同一信號控制電路。PLC系統部分完成所設定的控制任務所需要的PLC規(guī)模主要取決于控制系統對輸入,{禽出點的需求量和控制過程的難易程度。<1>I／O點的估算：系統的輸入點有：門廳召喚按鈕6個輸入點；轎內指令按鈕4個點；樓層感應器4個點；門區(qū)感應l點；手動開門l點：共計輸入點16點。而輸出點有：快慢速接觸器2點；上下行接觸器2點；樓層指示燈4點；門鎖1個點；共計輸出點9點?？傆婭／O點數為16／9.綜上所述,根據具體情況,我們選擇三菱的FX系列。輸入輸出點數為34點,電機20點,考慮10%到15%的I/O裕量,我們選擇FX2n-48MR這種型號。第二章電梯PLC控制系統的基本結構系統控制核心為plc主機,通過plc輸入接口送入plc.由存儲器的plc軟件運算處理,然后經輸出接口分別向指層器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號,向主拖動系統發(fā)出控制信號。具體的電梯控制信號原理如圖所示。電梯PLC信號控制系統框圖2.1樓層狀態(tài)指示設計當電梯運行至某層有指令發(fā)出時．指示位置及指令。以二層為例：LD二層內選撣,1二層內選擇指示LD二層上呼二層上呼指示二層下呼Stwodownq,1二層下呼指示LDtwoseat二層位置=twoeeatq二層位置指示2．2電梯下行程序設計以電梯在三層下行情況為例。當電梯的一或二層有指令時,將三層下行位置1,同時無上行,驅動電梯下行。程序說明如下：電棒在三晨時下行情況LDoneseletq一層內選擇0twmeletq或二層內選擇Ooneupq或一層上呼0twodownq或二層下呼OtWoup_q或二層上呼Aeseatq在三層位置時置三層下行位電梯下行LDV0.0有四層下行位OV0.1或有三層下行位OV0.2或有二層下行位ANup同時無上行=down電梯下行2．3電梯上行程序設計以電梯在二層上行情況為例。程序說明如下：電梯在二層時上行情況LDfourseletq四層選擇Othreeseletq或三層選擇Ofourdownq或四層下呼Ohreedownq或三層下呼Othreeupq或三層上呼Atwoseatq在二層位置時置二層上行位電梯上行LDV0.3有一層上行位OV0.4或有二層上行位OV0.5或有三層上行位ANdown同時電梯無下行=UP電梯上行2．4電梯到達時程序設計電梯到達某層時。將已完成的指令信號復位。以電梯到達三層為例。程序ig明如下：電梯到達三層LDthreesearq電梯到達三層Rthreeseletq.1復位三層內選擇復位四層下行復位一層上行復位二層上行LDthreesceatq電梯到達三層ANdown同時無下行Rthreeupq.1復位三層上行LDthreeseatq電梯到達三層ANup同時無上行Rhreedownq.1復位三層下行組態(tài)軟件模擬電梯PLC控制系統顯示設計MCGsm態(tài)軟件具有全中文、面向窗口的可視化操作界面。實時性強,有良好的并行處理性能和豐富生動的多媒體畫面。MCGSm態(tài)軟件的開放式結構擁有廣泛的數據獲取和強大的數據處理功能。同時。提供良好的安全機制,為多個不同級別用戶設定不同的操作權限。MCGS組態(tài)軟件支持多種硬件設備,實現"設備無關",用戶不必因外部設備的局部改動,而影響整個系統。MCGS組態(tài)軟件由"MCGS組態(tài)環(huán)境"和"MCGS運行環(huán)境"兩個系統組成。兩部分互相獨立。又緊密相關。本文利用MCGS組態(tài)軟件設計。在設備組態(tài)窗口中選擇適當的串口通訊設備．添加FX2年-48MR。正確設置其屬性。正確設置組態(tài)軟件中數據變量設備通道的連接,即可實現PLC與組態(tài)軟件的通訊。將PLC中的串口驅動程序與組態(tài)軟件的需求響應相結合,使電腦對PLC發(fā)出的信號有響應。在MCGS組態(tài)軟件的用戶窗口中,制作一個動畫界面。在界面上設置各個控件的屬性,使設置的控件按照真實的情況動作,檢驗和測試電梯PLC控制系統對電梯的運行狀態(tài)的控制效果。MCGS用主控窗口、設備窗口和用戶窗口來構成一個應用系統的人機交互圖形界面．組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象或構構?？梢詫崟r數據進行可視化處理。第三章系統設計電梯PLC控制方案電梯PLC控制系統的控制核心是PLC。哪些信號需要輸入PLC,PLC要驅動哪些負載,以及采用何種編程方式。輸入輸出點的確定,是設計整個控制系統的首要問題,決定系統的程序及線路設計方案。3.1PLC輸入信號的確定方法PC輸入信號的確定方法在保證電梯運行安全的前提下,各種控制信號盡量直接輸入PLC,如圖：內外呼信號及層樓感應信號、急停按鈕及開關門信號等。本模塊輸入信號主要由樓層呼叫信號〔6個和平層號〔4個組成#樓層呼叫信號用帶指示燈的按鈕直接控制plc的輸入端子就可實現。平層信號需提供的是開關信號,由于霍爾元件具有結構牢固、體積小、重量輕、安裝方便、功率小、耐震動、不怕灰塵等優(yōu)點,我選擇了橋廂下安裝磁鐵,通過非接觸的霍爾元件產生開關信號的方法。開關霍爾集成傳感器與plc的輸入端子連接示意圖如圖所示霍爾集成與plc連接示意圖霍爾集成與plc連接示意圖可用梯形圖或順序功能圖SFC來編程#梯形圖編出的程序簡短,但可讀性差,而且需要長期的編程技巧積累才能完成。建議學生用SFC來編,根據呼叫信號和平層信號的變化控制PLC的輸出端Y13,Y14,Y15產生升、降、停信號來進一步控制單片機的工作。要求學生編程時,Y13、Y14要互鎖,避免同時接通,損壞步進電機。3.2PLC輸出信號的確定方法PLC通過軟件對輸入控制信號進行處理后,由輸出接口發(fā)出控制信號及各種指示信號。3.3PLC控制程序的編制方法PLC梯形圖軟件的設計采用模塊化設計。模塊化程序結構清晰、便于調試。如分為開關門、內選、外召喚、層樓數指示、定向、換速、到層延時等模塊。模塊間不完全獨立,它們之間存在著有機聯系。且在編程時要注意各條指令間的邏輯關系,梯形圖中的內部輔助繼電器和定時器統一分配編號,除了列I/O分配表外,還應列出內輔功能分配表。充分利用PLC提供的指令。輸出部分〔步進電機的控制與驅動模擬電梯橋廂需根據呼叫和平層信號在短距離內〔約25cm不停上下移動和啟停,嘗試了用多種控制方法去控制直流和交流電機都不能滿足要求,最后選用步進電機滿足了設計的要求.通過對PLC進行編程,能直接控制步進電機,但這樣同一PLC完成兩種任務,就會運行兩種不同的程序和有兩種接口,本模塊的設計會很復雜,這也偏離了設計的原意,為此設計了通過單片機控制步進電機的方法實現.步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構.當步進驅動器接收到一個脈沖信號,他就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度<稱為"步距角">,他的旋轉是以固定的角度一步一步運行的,步進電機具有瞬間起動與急速停止的優(yōu)越性,速度可以控制得很慢,方便演示。控制步進電機必須由環(huán)形脈沖、信號分配、功率放大等組成的控制系統,方框圖如圖所示控制步進電機方框圖步進電機的驅動電路如圖所示步進電機驅動電路脈沖信號的產生脈沖信號由程序控制單片機產生,如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖,他就轉一步,再發(fā)一個脈沖,他會再轉一步,沒有脈沖,就停止。兩個脈沖的間隔越短,步進電機就轉得越快,調整單片機發(fā)出的脈沖頻率,就可以對步進電機進行調速。為方便演示,速度要較慢,單片機程序設計電機轉速為20ms對單片機進行編程,當PLC的Y13Y14,Y15分別有信號時,使電機分別完成正轉、反轉、停止動作,4層電梯仿真模塊的控制原理方框圖如圖所示4層電梯仿真模塊的控制原理方框圖由信號輸入、控制電梯的PLC編程、步進電機控制3大部分組成。模塊的面板如圖所示4層電梯模塊面板基本控制原理：編制PLC控制程序#對樓層的呼叫信號、平層信號作出停止、升/降判斷,然后將信號傳送到單片機,調用單片機的正反轉、停止控制程序#再由單片機輸出回路的勵磁信號經放大驅動步進電機,帶動皮帶使橋廂上、下移動,完成電梯的模擬運行。第4章電梯模型PLC控制系統設計4.1電梯的控制要求1當電梯停于某層時,有一高層呼叫時,電梯上升到呼叫層停止。2當電梯停于某層時,有一低層呼叫時,電梯下降到呼叫層停止。3當電梯停于某層時,有多高層呼叫時,電梯先上升到較低的呼叫層,停3秒后繼上升到高的呼叫層,響應完畢后停止。4當電梯停于某層時,有多低層呼叫時,電梯先下降到較高的呼叫層,停3秒后繼續(xù)下降到低的呼叫層,響應完畢后停止。5當電梯處于上升或上降過程中,任何反向的呼叫均無效。4.2PLC控制系統的設計分析任何一種控制系統都是為了實現被控對象的工藝要求,以提高生產效率和產品質量。因此,在設計PLC控制系統時,應遵循以下基本原則：1.最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能,最大限度地滿足被控對象的控制要求,是設計PLC控制系統的首要前提,這也是設計中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計前就要深入現場進行調查研究,收集控制現場的資料,收集相關先進的國內、國外資料。同時要注意和現場的工程管理人員、工程技術人員、現場操作人員緊密配合,擬定控制方案,共同解決設計中的重點問題和疑難問題。2.保證PLC控制系統安全可靠保證PLC控制系統能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行,是設計控制系統的重要原則。這就要求設計者在系統設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮,以確保控制系統安全可靠。例如：應該保證PLC程序不僅在正常條件下運行,而且在非正常情況下〔如突然掉電再上電、按鈕按錯等,也能正常工作。3.力求簡單、經濟、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產品的質量和數量,帶來巨大的經濟效益和社會效益,但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此,在滿足控制要求的前提下,一方面要注意不斷地擴大工程的效益,另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使控制系統簡單、經濟,而且要使控制系統的使用和維護方便、成本低,不宜盲目追求自動化和高指標。4.3電梯模型PLC控制系統設計由于電梯的運行是根據樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進行控制,而樓層和轎廂的呼叫是隨機的,因此,系統控制采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控制實現電梯的基本控制要求的基礎上,根據隨機的輸入信號,以及電梯的相應狀態(tài)適時的控制電梯的運行。另外,轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數確定,并送PLC的計數器來進行控制。同時,每層樓設置一個接近開關用于檢測系統的樓層信號。為便于觀察,對電梯的運行方向以及電梯所在的樓層進行顯示,采用LED和發(fā)光管顯示,而對樓層和轎廂的呼叫信號以指示燈顯示<開關上帶有指示燈>。為了提高電梯的運行效率和平層的精度,系統要求PLC能對轎廂的加、減速以及制動進行有效的控制。根據轎廂的實際位置以及交流調速系統的控制算法來實現。為了電梯的運行安全,系統應設置可靠的故障保護和相應的顯示。采用PLC實現的電梯控制系統由以下幾個主要部分構成如圖4-1所示:圖4-1PLC實現的電梯控制系統主要構成部分根據電梯所處的位置和運行方向,在編程中,采用了四個優(yōu)先級隊列,即上行優(yōu)先級隊列、上行次優(yōu)先級隊列、下行優(yōu)先級隊列、下行次優(yōu)先級隊列。其中,上行優(yōu)先級隊列為電梯向上運行時,在電梯所處位置以上樓層所發(fā)出的向上運行的呼叫信號,該呼叫信號所對應的樓層所具有的脈沖數存放的寄存器所構成的陣列。上行次優(yōu)先級隊列為電梯向上運行時,在電梯所處位置以下樓層所發(fā)出的向上運行的呼叫信號,該呼叫信號所對應的樓層所具有的脈沖數存放的寄存器所構成的隊列。控制系統在電梯運行中實時排列的四個優(yōu)先級陳列,為實現隨機邏輯控制提供了基礎。當電梯以某一運行方向接近某樓層的減速位置時,判別該樓層是否有同向的呼叫信號<上行呼叫標志寄存器、下行呼叫標志寄存器、有呼叫請求時,相應寄存器為l,否則為0>,如有,將相應的寄存器的脈沖數與比較寄存器進行比較,如相同,則在該樓層減速停車：如果不相同,則將該寄存器數據送入比較寄存器,并將原比較寄存器數據保存,執(zhí)行該樓層的減速停車。該動作完畢后,將被保存的數據重新送入比較寄存器,以實現隨機邏輯控制。系統還利用行程判斷樓層,并轉化成BCD碼輸出,通過硬件接口電路以LED顯示！4.4PLC的選擇電梯的電力驅動系統對電梯的起動加速、穩(wěn)速運行、制動減速起著決定性作用。驅動系統的優(yōu)劣直接影響電梯的起動、制動、加減速度、平層精度、乘座的舒適感等指標。所以我們的PLC

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24。選用

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