三層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(S7-200)含程序

Ⅰ三層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（S7-200）電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1模擬設(shè)備面板圖展示圖1面板圖如圖1，其中S1、S2、S3分別為轎廂內(nèi)一層、二層、三層電梯內(nèi)選按鈕；D2、D3分別為二層、三層電梯外下降呼叫按鈕；U1、U2分別為一層、二層電梯外上升呼叫按鈕；SQ1、SQ2、SQ3分別為一層、二層、三層行程開關(guān)，模擬實(shí)際電梯位置傳感器的作用。L1、L2、L3分別為一層、二層、三層電梯位置指示燈；DOWN為電梯下降狀態(tài)指示燈；UP為電梯上升狀態(tài)指示燈；SL1、SL2、SL3分別為轎廂內(nèi)一層、二層、三層電梯內(nèi)選指示燈。2選擇機(jī)型PLC的種類非常繁多，不同種類之間的功能設(shè)置差異很大，這既給PLC機(jī)型的挑選提供了十分廣闊的空間，同時(shí)也帶來了一定的難度。機(jī)型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的前提下，力爭(zhēng)最好的性價(jià)比，并有一定的升級(jí)空間。考慮到本次設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)只有3層，且開關(guān)量居多，模擬量較少；對(duì)于開關(guān)量控制為主的系統(tǒng)而言，一般PLC的響應(yīng)速度足以滿足控制的要求，在小型PLC中整體式比模塊式的價(jià)格便宜，體積也小，但是在設(shè)計(jì)活動(dòng)中，經(jīng)常碰到一些估計(jì)的指標(biāo)，在設(shè)計(jì)活動(dòng)中需要進(jìn)行局部調(diào)整，另外模塊式PLC排除故障所需時(shí)間短；我們估算輸入輸出接口比較多；由于考慮到本次設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)只有3層，考慮到工廠造價(jià)，我們采用離線編程的方式，以減小軟硬件的開銷。統(tǒng)計(jì)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)并選擇PLC型號(hào)：輸入信號(hào)有10個(gè)，考慮到有15％的備用點(diǎn)，即10×（1＋15％）＝11.5，取整數(shù)11，因此共需11個(gè)輸入點(diǎn)。輸出信號(hào)有9個(gè)，考慮到有15％的備用點(diǎn)，即9×（1＋15％）＝10.35，取整數(shù)10，因此共需10個(gè)輸出點(diǎn)。因此可選用CPU224類型可編程控制器，它有14個(gè)輸入點(diǎn)，10個(gè)輸出點(diǎn)，滿足本例的要求。3I/O分配表表3I/O分配表序號(hào)PLC地址（PLC端子）電氣符號(hào)（面板端子）功能說明I0.3S3三層內(nèi)選按鈕I0.2S2二層內(nèi)選按鈕I0.1S1一層內(nèi)選按鈕I0.7D3三層下呼按鈕I0.5D2二層下呼按鈕I0.6U2二層上呼按鈕I0.4U1一層上呼按鈕I1.2SQ3三層行程開關(guān)I1.1SQ2二層行程開關(guān)續(xù)表3序號(hào)PLC地址（PLC端子）電氣符號(hào)（面板端子）功能說明I1.0SQ1一層行程開關(guān)Q0.3L3三層指示Q0.2L2二層指示Q0.1L1一層指示Q1.0DOWN轎廂下降指示Q1.1UP轎廂上升指示Q0.4UP1一層呼叫燈Q0.5DN2二層向下呼叫燈Q0.6UP2二層向上呼叫燈Q0.7DN3三層呼叫燈主機(jī)1M、面板V+接電源+24V電源正端主機(jī)1L、2L、3L、面板COM接電源GND電源地端表3電梯由安裝在各樓層門口的上升和下降呼叫按鈕進(jìn)行呼叫操縱，其操縱內(nèi)容為電梯運(yùn)行方向。電梯轎箱內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕S1～S3，用以選擇需?？康臉菍?。L1為一層指示、L2為二層指示、L3為三層指示，SQ1～SQ3為到位行程開關(guān)。電梯上升途中只響應(yīng)上升呼叫，下降途中只響應(yīng)下降呼叫，任何反方向的呼叫均無效。例如，電梯停在由一層運(yùn)行至三層的過程中，在二層轎箱外呼叫時(shí)，若按二層上升呼叫按鈕，電梯響應(yīng)呼叫；若按二層下降呼叫按鈕，電梯運(yùn)行至二層時(shí)將不響應(yīng)呼叫運(yùn)行至三層，然后再下降，響應(yīng)二層下降呼叫按鈕。4PLC外部接線圖圖4PLC外部接線圖PLC的輸入輸出模塊與外部用戶設(shè)備的接線方式分為匯點(diǎn)式和分割式，兩種方式的區(qū)別在于：選用匯點(diǎn)式接法的系統(tǒng)使用的電源電壓唯一，而選用分割式接法的系統(tǒng)電源電壓不唯一。5電梯控制系統(tǒng)的安全保護(hù)電梯控制系統(tǒng)的安全保護(hù)主要包括四個(gè)方面：短路保護(hù)、過載保護(hù)、失電壓保護(hù)和超程保護(hù)等。5.1短路保護(hù)短路時(shí)熔斷器FU的熔體熔斷而切斷電路起保護(hù)作用。5.2過載保護(hù)采用熱繼電器FR。由于熱繼電器的熱慣性較大，即使發(fā)熱元件流過幾倍于額定值得電流，熱繼電器也不會(huì)立即動(dòng)作。因此在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間不太長(zhǎng)的情況下，熱繼電器不會(huì)動(dòng)作，只有在電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載時(shí)，熱繼電器才會(huì)動(dòng)作，用它的常閉觸頭使控制電路斷電。5.3失電壓保護(hù)通過接觸器KM的自鎖環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電源電壓由于某種原因而嚴(yán)重欠電壓或失電壓（如停電）時(shí)，接觸器KM斷電釋放，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時(shí)，接觸器線圈不會(huì)自行通電，電動(dòng)機(jī)也不會(huì)自行啟動(dòng)，只有在操作人員重新按下啟動(dòng)按鈕后，電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。5.4超程保護(hù)超程也叫超行程，術(shù)語(yǔ)多用于電力設(shè)備斷路器。超程是真空開關(guān)觸頭完全閉合后，動(dòng)或靜觸頭所能移動(dòng)的距離。超程的作用主要有以下幾點(diǎn)：1.保證觸頭在電磨損后仍能保持一定的接觸壓力；觸頭閉合時(shí)能利用觸頭彈簧力緩沖，減小彈跳；在觸頭分閘時(shí)，使動(dòng)觸頭獲得一定的初始的動(dòng)能，拉斷熔焊點(diǎn)，提高初始分閘速度，減小燃弧時(shí)間，從而提高介質(zhì)恢復(fù)的速度。如果超程太小，就不能保證觸頭在燒損后應(yīng)有的觸頭壓力，同時(shí)，初始分閘速度變小，會(huì)影響真空開關(guān)的開斷關(guān)合和動(dòng)熱穩(wěn)定性能，甚至產(chǎn)生重合閘彈振。若超程太大，會(huì)增加操作機(jī)構(gòu)的合閘功，使合閘變得極不可靠。真空開關(guān)的超程取額定開距的15%～40%左右，10kV級(jí)真空開關(guān)的超程一般取3～4mm?，F(xiàn)在的真空開關(guān)動(dòng)靜觸頭之間的接觸一般采用平板接觸，要保證接觸良好，就要保證相當(dāng)?shù)慕佑|壓力，超程是指開關(guān)動(dòng)靜觸頭接觸后，觸頭彈簧的壓縮行程，其目的是為了保證接觸壓力，從而保證開關(guān)接觸良好。電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1軟件設(shè)計(jì)流程圖圖3-1軟件設(shè)計(jì)圖如圖3-1，電梯啟動(dòng)時(shí)，檢測(cè)電梯是否停在二或三樓層且有呼叫信號(hào)，如果是就等待呼叫信號(hào)，如果不是時(shí)，電梯自動(dòng)下降到一層等待呼叫信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到有呼叫信號(hào)時(shí)，例如：電梯停在一層時(shí)檢測(cè)到三層呼叫信號(hào)，電梯離開一層經(jīng)過二層，接著到達(dá)三層，電梯停止。當(dāng)電梯停前檢測(cè)到呼叫信號(hào)，例如：電梯停在一層時(shí)檢測(cè)到三層呼叫信號(hào)，電梯離開一層經(jīng)過二層，準(zhǔn)備到達(dá)三層時(shí)檢測(cè)到二層呼叫信號(hào)，電梯停在三層后繼續(xù)下降到二層等待呼叫信號(hào)。2源代碼設(shè)計(jì)及MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)由于PLC是由取代繼電器開始產(chǎn)生并發(fā)展起來的，且早期的PLC絕大部分用于順序控制，于是許多人習(xí)慣把PLC看作是繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的集合。把PLC的作用局限地等同于繼電控制系統(tǒng)順控器等，其實(shí)PLC就是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)PLC系統(tǒng)具有一切計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能，大型的PLC系統(tǒng)就是當(dāng)代最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。小型的PLC由于運(yùn)算速度及存貯容量的限制．功能自然稍弱。但為了使PLC在其基本邏輯功能順序步進(jìn)功能之外具有更進(jìn)一步的特殊功能．以盡可能多地滿足PLC用戶的特殊要求，從80年代開始PLC制造商就逐步地在小型PLC中加入一些功能指令或稱為應(yīng)用指令。這些功能指令實(shí)際上就是一個(gè)個(gè)功能不同的子程序。隨著芯片技術(shù)的進(jìn)步，小型PLC的運(yùn)算速度、存貯容量不斷增加，其功能指令的功能也越來越強(qiáng)。許多技術(shù)人員夢(mèng)寐以求甚至以前不敢想象的功能，通過功能指令就成為極容易實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)．從而大大提高了PLC的實(shí)用價(jià)值。具體程序如下：3MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)MCGS是一套基于windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。

該界面是用來在教學(xué)過程中演示三層電梯工作過程的，全部的運(yùn)行都在MCGS上控制完成，也就是說用MCGS代替了PLC的程序控制運(yùn)行過程，所以制作簡(jiǎn)單，且能很好的展示PLC實(shí)訓(xùn)目標(biāo)。具體步驟如下：1.建立MCGS工程進(jìn)入組態(tài)環(huán)境后，建立新工程，在菜單“文件”中選擇“工程另存為”選項(xiàng)，把新建工程存為：D：\MCGS\WORK\三層電梯演示。設(shè)計(jì)畫面流程新建窗口，設(shè)置窗口屬性后，進(jìn)入動(dòng)畫編輯窗口。繪制三層電梯演示界面如下：圖3-1電梯演示圖動(dòng)畫鏈接由對(duì)象搭制而成的圖像界面是靜止不動(dòng)的，需要對(duì)這些對(duì)象元件進(jìn)行動(dòng)畫設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)地描述外界對(duì)象的狀態(tài)變化，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。實(shí)現(xiàn)圖像動(dòng)畫設(shè)計(jì)的主要方法是將用戶窗口中元件對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的屬性。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，元件對(duì)象的外觀和運(yùn)動(dòng)特性，由數(shù)據(jù)對(duì)象的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了圖像的動(dòng)態(tài)效果。(1)指示燈的屬性設(shè)置在用戶窗口中，雙擊五層電梯組態(tài)設(shè)計(jì)窗口進(jìn)入，選中一層內(nèi)選指示圖標(biāo)并雙擊，彈出單元屬性設(shè)置窗口。圖3-2指示燈屬性設(shè)置(2)轎廂屬性設(shè)置雙擊界面中表示電梯上升下降的轎廂，彈出屬性設(shè)置窗口，屬性設(shè)置如下：圖3-3轎廂屬性設(shè)置(3)數(shù)值型變量的設(shè)置數(shù)值型變量一共有六個(gè)，以變量F1LEFT為例：一層左門的屬性設(shè)置如下圖所示。圖3-4數(shù)值型變量屬性設(shè)置4系統(tǒng)調(diào)試1.檢查實(shí)訓(xùn)設(shè)備中器材及調(diào)試程序。按照I/O端口分配表或接線圖完成PLC與實(shí)訓(xùn)模塊之間的接線，認(rèn)真檢查，確保正確無誤。打開示例程序或用戶自己編寫的控制程序，進(jìn)行編譯，有錯(cuò)誤時(shí)根據(jù)提示信息修改，直至無誤，用PC/PPI通訊編程電纜連接計(jì)算機(jī)串口與PLC通訊口，打開PLC主機(jī)電源開關(guān)，下載程序至PLC中，下載完畢后將PLC的“RUN/STOP”開關(guān)撥至“RUN”狀態(tài)。4.將行程開關(guān)“SQ1”撥到ON，“SQ2”、“SQ3”撥到OFF，表示電梯停在底層。5.選