智能电梯控制新版专业系统设计.doc
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1、湖南文理学院课程设计汇报课程名称: 自动化系统课程设计 专业班级: 自动化11班 学号学生姓名: 指导老师: 完成时间: 11月20日 汇报成绩: 评阅意见: 评阅老师 日期 湖南文理学院制 目录一、 设计题目1二、 设计要求1三、电梯控制系统控制系统设计作用和目标1四、 所用设备及软件1五、 智能电梯控制系统设计控制系统设计方案25.1系统总体设计25.2程序步骤图3六、智能电梯控制系统硬件设计46.1 电梯控制要求46.1.1 电梯轿厢控制要求46.1.2电梯门控制要求56.2主电路设计56.2.1拖动电机电路设计5七、智能电梯控制系统设计软件设计87.1 PLC单台电梯控制系统工作步骤8
2、7.1.1 控制面板97.1.2 超重报警97.2 PLC I/O地址分配97.3总步骤设计127.4 各模块梯形图设计137.4.1 电梯运行状态选择程序147.4.2 楼层指令输入157.4.3 电梯上下行判定程序167.4.4 最近上行目标楼层确定程序187.4.5 上行运行程序197.4.6 最近下行目标楼层确定程序207.4.7 下行运行程序217.4.8 开关门程序22八、心得体会27参考文件28附录 程序29一、 设计题目 智能电梯控制系统设计二、 设计要求 利用PLC和变频器实现电梯变频调速控制,该电梯控制系统含有同时呼梯控制、各楼层单独呼梯控制、上升、下降运行控制、轿厢位置显
3、示等功效,电梯最少五层以上。三、电梯控制系统控制系统设计作用和目标 伴随中国经济高速发展,微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了快速发展,电梯也已成为人类现代生活中广泛使用运输工具。伴随大家对电梯运行安全性、舒适性等要求提升,电梯得到了快速发展,其拖动技术已经发展到了调频调压调速,其逻辑控制也由PLC替换原来继电器控制。 可编程控制器(PLC)因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功效强大和使用方便已经成为应用最广泛通用工业控制装置,成为现代工业自动化关键支柱之一。电梯控制要求接入设备使用简便,对应系统组态编程简单,含有些人性化人机界面,配置应用程序库,加紧编程和调试速度。经过PL
4、C对程序设计,提升了电梯控制水平,并改善了电梯电梯运行舒适感。本文争对以上优点,对电梯运行进行了改善,使其达成了比较理想控制效果。四、 所用设备及软件 本设计除了需要计算机,试验设备THPFSL-1/2还会用到两款软件:作图软件Altim Desinger、编程软件GX-developer。介绍如表1所表示。表1 软件介绍软件或设备名称软件图标关键特点作用备注Altium DesignerAltium Designer是PC环境下以独特设计管理和协作技术为关键印制电路板设计软件系是基于Windows95/98/NT全32位EDA设计系统。它关键采取了Smart Doc技术、Smart Tool
5、技术、Smart Team技术。绘制电路图和PCB板GX-developer 1.GX Developer能够制作Q系列,QnA系列,A系列,FX系列数据,能够转换成GPPQ,GPPA格式文档。2.利用Windows优越性,使操作性飞跃上升能够将Excel,Word等作成说明数据进行复制,粘贴,并有效利用。编写程序可编程控制器试验装置(THPFSL-1/2)可直观地进行PLC基础指令练习、多个PLC实际应用模拟及实物控制。装置配置主机采取日本三菱FX系列可编程控制器,配套SC-09通信编程电缆、三相鼠笼异步电机,配套SC-09通信编程电缆、三相鼠笼异步电机等。硬件调试 五、 智能电梯控制系统设
6、计控制系统设计方案 5.1系统总体设计 系统总体结构原理图 系统总体结构原理图主控制器是整个电梯关键。不仅要确保整个系统稳定运行,而且要在极短时间内对系统全部任务进行响应。其任务包含:接收、处理电梯多种状态,并做出对应动作,控制电梯总体运行,实施对电梯驱动部分控制,包含抱闸松放、门机开关、变频器低、中、高速给出等控制。接收轿厢控制器送来内选信号,实施内选外呼指令,向轿厢控制器、呼梯控制器发送楼层指示信号,实施安全保护等。为了实现电梯状态监控需要,主控制器还加入了基于LCD显示电梯参数设置、监控系统。5.2程序步骤图中 央 处 理 单 元输 入 接 口 部 件接 口 部 件 输 出电 源 模 块
7、图1.1 PLC结构框图模块式PLC包含CPU模块,I/O模块,内存模块,电源模块,底板或机架。这些2.系统工作原理采取循环扫描方法。在PLC处于运行状态时,从内部处理、通信操作、程序输入、程序实施、程序输出,一直循环扫描工作。 当PLC投入运行后,其工作过程通常分为三个阶段,即输入采样、用户程序实施和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLCCPU以一定扫描速度反复实施上述三个阶段。 输入采样阶段 在输入采样阶段,PLC以扫描方法依次地读入全部输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中对应得单元内。输入采样结束后,转入用户程序实施和输出刷新阶段。在这两个阶段中
8、,即使输入状态和数据发生改变,I/O映象区中对应单元状态和数据也不会改变。所以,假如输入是脉冲信号,则该脉冲信号宽度必需大于一个扫描周期,才能确保在任何情况下,该输入均能被读入。 用户程序实施阶段 在用户程序实施阶段,PLC总是按由上而下次序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边由各触点组成控制线路,并按先左后右、先上后下次序对由触点组成控制线路进行逻辑运算,然后依据逻辑运算结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存放区中对应位状态;或刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位状态;或确定是否要实施该梯形图所要求特殊功效指令。 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后,PLC就
9、进入输出刷新阶段。在此期间,CPU根据I/O映象区内对应状态和数据刷新全部输出锁存电路,再经输出电路驱动对应外设。这时,才是PLC真正输出。图6-1 电梯工作示意图开启六、智能电梯控制系统硬件设计6.1 电梯控制要求停止抵达指定楼层上行/下行输入指令电梯关键任务是依据厢内外控制指令,将电梯运行到指令楼层,同时,依据每个楼层控制命令开、关门,以实现各个楼层要求。关键工作步骤有:接收厢内/外指令,判定电梯上行还是下行,抵达目标楼层前在其它楼层是否有开门指令,抵达目标楼层后是否又有新指令,依据这一新指令再次判定是上行还是下行。如此循环,假如没有指令话就停止在上一个指令目标楼层。其工作过程如右图6-1
10、所表示。 6.1.1 电梯轿厢控制要求选向:依据电梯各层内选外呼信号前后和停止时轿厢所在楼曾位置决定电梯运行方向。选层换速:指电梯能够依据轿厢内所选层而决定运行方向,而且遵守或一直向上,或一直向下标准。而且在每次平层时候全部能够换速。楼层位置指示:选择发光二极管作为指示灯显示方法。6.1.2电梯门控制要求当电梯平层时候,电梯门自动打开,经过2秒钟后电梯门自动关上。假如碰到有些人在门中间情况,电梯会因为机械安全触板开关作用而自动开门,也能够手动控制开门和关门。为了避免乘客被正在关闭门扇伤害,在门系统中大全部设置安全检测系统,以检测关门时是否还有乘客从电梯门上经过。当轿厢门正在关闭时,假如此时有乘
11、客欲进、出入电梯轿厢(包含乘客在轿厢门前某段距离或乘客阻挡轿厢门关闭),则轿厢门应该停止关闭,且重新打开。轿厢门打开则无须有此过程。现在安全系统关键大全部采取光电式装置(如光敏元件),也有采取电磁式装置。在部分高性能电梯系统中,全部设置了大厅内乘客检测装置,确定乘客是否全部进入电梯。当乘客或物体仍在门检测区域内时,电梯门系统能自动延时关门,确保乘客全部进入电梯。现在关键采取光电装置和红外光幕保护装置来检测乘客或物体。有门机系统还采取热敏电磁装置和图像采集系统检测乘客或物体,因为受到性能和成本限制,应用并不多。6.2主电路设计电力拖动系统是电梯动力起源,它驱动电梯部件完成对应运动。在电梯中关键有
12、以下两个运动:轿厢升降运动,轿门及厅门开关运动。轿厢运动由曳引电动机产生动力,经曳引传动系统进行减速、改变运动形式(将旋转运动改变为直线运动)来实现驱动,其功率在几千瓦到几十千瓦,是电梯主驱动。轿门及厅门开和关则由开门电动机产生动力,经开门机构进行减速、改变运动形式来实现驱动,其驱动功率较小(通常在200W以下),是电梯辅助驱动。6.2.1拖动电机电路设计电梯电力拖动系统对电梯起动加速、稳速运行、制动减速起着控制作用。拖动系统优势直接影响电梯起动,制动加减速度,平层精度,乘坐舒适性等指标。电梯拖动系统经历了由简单到复杂过程。到现在为止应用于电梯拖动系统关键有:(1)单、双速交流电动机拖动系统;
13、(2)交流电动机定子调压调速拖动系统;(3)直流发电机-电动机可控硅励磁拖动系统;(4)可控硅直接供电拖动系统;(5)VVVF变频变压调速拖动系统。交流电动机含有结构紧凑,维修简单等特点。单、双速交流电动机拖动系统采取开环方法控制,线路简单,价格较低,所以在电梯上广泛应用。交流双速电梯拖动电机控制主电路图6-2所表示。电梯开启时,首先接通上行或下行接触器(KMs或KMx),同时也接通快速接触器KMk,这么就接通了快速绕组,电梯快速开启。为了减小电梯开启加速度,提升乘坐舒适感,接触器KM2断开,将电抗接入电路,当电动机转速达成一定数值后,闭合接触器KM2将电抗短路,电动机逐步加速至额定转速,电梯
14、最终稳定运行。当电梯需要减速时,先断开快速接触器KMK,闭合慢速接触器KMM,此时接通了慢速绕组,电动机开始减速。为了降低在减速过程中加速度,接触器KM1断开,电路中接入了电抗器,在电动机转速降到一定程度后,将解除其KM1闭合,将电抗器短路使电动机逐步减速至停止。图6-2拖动电机控制主电路图6.2.2门电机电路设计电梯门机拖动系统作为一个子系统,相对整个电梯系统来说,是不容忽略。它是电梯系统中动作最频繁,也是直接面对乘客部分。所以在实际应用中需要一个运行安全可靠、性能稳定电梯门机控制系统,其设计就显得尤为关键。门机拖动系统从电流型式上分为直流调速拖动和交流调速拖动两大类,在交流调速拖动中,异步
15、电动机门机调速拖动系统和同时电动机门机调速拖动系统已发展成为占有相当百分比两类调速拖动系统。门电机主电路图6-3所表示,经过电动机正反转来实现门开关。图6-3 门电机主电路图七、智能电梯控制系统设计软件设计 7.1 PLC单台电梯控制系统工作步骤电梯运行是依据楼层和轿厢呼叫信号、行程信号进行控制,在以次序逻辑控制实现电梯基础控制要求基础上,依据随机输入信号,和电梯对应状态适时控制电梯运行。电梯控制系统工作步骤图7-1所表示。来自井道行程开关来自轿厢控制面板来自层面控制按钮来自轿厢控制面板指令信号层楼信号召唤信号控制信号置位置位层楼定位召唤登记指令登记清除清除显示显示显示自动定向运行控制(开/关
16、门、上/下行、停站)电动机驱动控制运行显示 图7-1 PLC单台电梯控制系统工作步骤图电梯控制系统实现以下功效:1)行车方向由内选信号决定,顺向优先实施;2)行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车; 3)内选信号、呼梯信号含有记忆功效,实施后解除;4)内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示;5)停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门;6)有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车;7)无内选时延时2s自动关门,但不能自动行车;8)行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。 7.1.1 控制面板在电梯控制系统工作步骤图中,控制面板包含两个部
17、分:一部分安置于电梯厢内,用于乘客选择所要到楼层;另一部分置于每个楼层,用于呼叫电梯,如右图7-2所表示。在图7-2所表示面板示意图中,每个楼层控制按钮只有两个按键,即上行键和下行键,和相关显示单元,在底楼只有一个上行键,在顶楼只有一个下行键;在电梯厢内有楼层按键和开关门按键,和相关显示单元。图7-2 电梯控制系统面板示意图7.1.2 超重报警在电梯运行过程中,需要时刻测量电梯厢内重量,以预防超出最大载重量,造成安全事故,为此使用了传感器。经过不停地调试将传感器安装在合适位置,使其能正确地判定出厢内重量是否超标,从而达成保护电梯安全运行目标。假如厢内重量超出标准,则无法关门,电梯无法上/下运行
18、。超重报警采取声光报警,选择既可发出闪烁信号,又可发出蜂鸣声指示灯。 7.2 PLC I/O地址分配 五层电梯控制系统I/O地址分配如以下表格所表示。输入地址输入设备输入地址输入设备I0.0运行/维修按钮I1.7楼层4下层限位器I0.1楼层1上行按钮I2.0楼层5下层限位器I0.2楼层2上行按钮I2.1上平层限位器I0.3楼层2下行按钮I2.2门区限位器I0.4楼层3上行按钮I2.3下平层限位器I0.5楼层3下行按钮I2.4开门到位限位器I0.6楼层4上行按钮I2.5关门到位限位器I0.7楼层4下行按钮I2.6楼层1选择按钮I1.0楼层5下行按钮I2.7楼层2选择按钮I1.1楼层1上层限位器I
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