基于PLC的五层电梯控制系统的设计样本.doc
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1、摘 要 随着大型和巨型楼宇兴建,电梯得到了迅速发展。在电梯逻辑控制方面,由于可编程控制器(PLC)具备编程软件采用易学易懂梯形图语言、控制灵活以便、抗干扰能力强、运营稳定可靠、易操作、维修以便等特点,使可编程控制器(PLC)已全面代替本来继电器控制。 将可编程序控制器(PLC)应用于电梯进行逻辑控制,大大提高了电梯可 靠性、可维护性以及灵活性,延长了使用寿命.,同步缩短了电梯开发周期。这种电梯控制系统较原有电梯控制系统可以更容易完毕更为复杂控制任务,其许多功能是老式继电器无法实现。编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它是一种专用于工业控制计算机
2、,其硬件构造基本上与微型计算机相似, 它采用一类可编程存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定期、计数与算术操作等面向顾客指令,并通过数字或模仿式输入/输出控制各种类型机械或生产过程。 环绕这个目的,本文一方面简介了电梯基本构造,接着阐述了各重要环节控制某些以及控制规定,然后着重简介了基于西门子S7-200 CPU224 PLC电梯控制系统程序开发过程,最后通过实验装置重复调试运营以及仿真。经测试仿真调试,该基于PLC电梯控制系统实现了预期功能,圆满完毕了本次毕业设计任务。通过这次锻炼,我积累了宝贵经验,为后来工作打下了良好基本。核心词:可编程控制器; 电梯控制; s7-200A
3、bstractWith the construction of large and giant buildings,elevators have been rapid developed. In the elevator logic control,programmable logic controller (PLC) whose programming software ladder language is easy to learn and easy to understand,with its feature of control flexibility,anti-interferenc
4、e ability,stable and reliable,easy to operate,easy to maintain ,programmable controller (PLC) has been fully replace the original relay control. Its applied to the elevator logic control,greatly improved the elevator reliability,maintainability,and flexibility to extend the service life,while reduci
5、ng the development cycle of the elevator. Compared with the original elevator control system ,the elevator control system can complete more complex control tasks more easily,many of its functions can not be achieved by conventional relays. PLC,which is dedicated to the industrial control computer,th
6、e hardware structure is the same as microcomputer,it uses a programmable memory for its internally stored program,which can perform the logical,sequential control,timing,counting and arithmetic operations which are user-oriented ,and control various types of machinery or production processes through
7、 digital or analog input / output control. Around this goal,this design first introduces the basic structure of the elevator,and then discusses the major aspects of the control section,and control requirements,and then puts the emphasis on the elevator system based on Siemens S7-200 CPU224 PLC progr
8、am development process,the final run is to through repeated testing experimental setup as well as simulation.Through the tested simulation run,the elevator system in the PLC program has achieved the desired function,I finished the graduation project tasks successfully. Through this exercise,I have a
9、ccumulated valuable experience for future work and laid a good foundation for the future.Keywords: programmable logic controller ; s7-200 ; elevator control目 录1. 绪 论61.1课题研究背景61.2电梯控制系统研究现状71.3 论文重要内容82. 电梯物理模型设计92.1电梯构造92.2 电梯运营特点112.3拖动电机及其门电机接线控制电路142.4 电梯控制方案拟定152.4.1 电梯继电器控制系统存在问题152.4.2 PLC控制系
10、统特点及其优越性163. 硬件电路设计193.1 电梯控制系统设计思路193.2 五层电梯控制规定分析203.3 PLC选型213.3.1 PLC控制系统I/O点数计算213.3.2 CPU及其扩展模块选取233.3.3 CPU及其扩展模块简介及安装253.4 I/O点数扩展和编址363.5 PLC输入输出点分派383.6 PLC和电梯模型接线图394. 电梯控制系统软件设计404.1电梯控制系统软件开发流程图404.2 STEP 7编程软件编程语言及基本指令414.2.1 STEP 7编程软件编程语言414.2.2 STEP 7编程软件基本指令424.3 轿厢开关门程序及仿真434.4 轿厢
11、开门复位程序及仿真474.5 门电机关门、复位程序及仿真494.6 电梯自动选向程序设计及仿真524.6.1 电梯轿厢下行条件524.6.2 电梯轿厢上行条件604.7 轿厢内呼及轿厢外呼批示与复位675. 系统调试725.1 硬件调试725.2 软件调试725.3 综合调试73设计总结74参照文献76道谢771. 绪 论1.1 课题研究背景 电梯是将机械原理应用、电气技术、微解决器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体机电设备,它是建筑物中永久性垂直交通工具。电梯作为一种较为复杂机电一全化设备,它由多许机械构件和电子、电气、大规模集成电路构成微型计算系统及声、光控制部
12、件所构成。那么电梯究竟有哪些功能呢?咱们从按下电梯按钮到完毕电梯运营并走出电梯轿厢,事实上已包括了电梯许多功能,如:电梯定向选层、电梯起动、加速、稳速运营、到站减速、平层停车、开关门。尚有检修功能、安全保护功能、消防功能、楼层显示等。从电梯控制系统实现办法分,电梯控制系统经历了继电器控制、可编程序控制(PLC)、单片微机控制、多微机控制各种形式。继电器控制系统是80年代最广泛一种电梯控制方式,有控制逻辑线路简朴、直接、易于理解和掌握长处,但由于该类系统是由众多继电器、接触器构成,使用一段时间后其接触点往往接触不良,因此电梯故障高,众多继电器、接触器动作噪声较大,整个控制柜体积大。随着多微机系统
13、在电梯控制系统中应用,电梯控制发生了限大变化,由于微机在电梯中应用不但取代了大某些继电器和选层器,并且使整个系统更加可靠,灵活性更加提高,功能大增强了。但微机集成度高,功能项目固化,普通维修人员及工程人员不能修改或增长其功能,只能回生厂家或用专用工具。可编程控制器取代继电器构成电梯控制系统,可以实现由继电器实现逻辑控制功能,并且触点少、可靠高、故障率低、维修以便、噪声小。最重要是它可编程功能,使得当变化电梯控制功能时,只要更改程序即可。虽然PLC编程语言需不尽相似,但均有通俗易懂,便于自学长处普通维修及工程人员都能掌握,PLC电梯控制系统比较合用于小高层楼房.1.2电梯控制系统研究现状随着都市
14、建设不断发展,高层建筑不断增多,电梯在国民经济和生活中有越来越广泛应用,电梯作为高层建筑中垂直运营交通工具已与人们寻常生活密不可分。随着经济高速发展,微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展,这使得交流变频调速电梯控制系统已经进入一种崭新时代。事实上电梯是依照外部呼喊信号以及自身控制规律等运营,而呼喊是随机,电梯事实上是一种人机交互式控制系统,单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制规定,因而,电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。当前电梯控制普遍采用了两种方式,一是采用微机作为信号控制单元,完毕电梯信号采集、运营状态和功能设定,实现电梯自动调度和集选运营功能,拖动控制则由变频器来完毕;
15、第二种控制方式用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说,这两种办法并没有太大区别。国内厂家大多选取第二种方式,其因素在于生产规模较小,自己设计和制造微机控制装置成本较高;而PLC具备可靠性高,程序设计以便灵活,抗干扰能力强、运营稳定可靠等特点,因此当前电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。随着人们生活水平不断提高,对电梯规定也相应提高,为满足和提高人们生活质量,电梯智能化、自动化技术迅速发展。特别是随着技术、微电子和电力电子技术飞速发展,当代电梯技术含量日益提高。在改进电梯性能同步,对电梯设计、管理和维护人员提出了更高规定。1.3 论文重要内容本篇课程设计所选
16、取是西门子 SIMATIC S7-200系列PLC。所采用CPU模板是CPU 22X系列CPU 224。CPU224本机集成了14点输入/10点输出,共有24个数字量I/O。它可连接7个扩展模块,最大扩展至168点数字量I/O点或35路模仿量I/O点。CPU224有13K字节程序和数据存贮空间,6个独立30KHZ高速计数器,2路独立20KHZ高速脉冲输出,具备PID控制器。CPU224配有1个RS-485通讯/编程口,具备PPI通讯、MPI通讯和自由方式通讯能力,是具备较强控制能力小型控制器。 在设计过程中,运用了西门子S7-200编程软件和仿真软件,并将这两种软件结合起来,达到了较好效果。此
17、篇毕业设计总共分为五个章节:第一章为绪论,把握整体着重简介PLC电梯控制系统研究背景及其发呈现状以及论文构造和重要内容;第二章重要简介了整体构造、电梯物理模型设计以及电梯控制方案拟定;第三章又详细简介了电梯控制系统硬件电路设计;第四章进行软件设计;第五章为软、硬件以及综合调试过程。2. 电梯物理模型设计2.1 电梯构造电梯是一种以电动机为动力垂直升降机,由轿厢及配重、拖动电机及减速传动机械、井道及其井道设备、召唤装置及其安全防护装置等构成。轿厢是搭载乘客或者装货部位,配重是为了变化电梯电动机负载特性以提高电梯安全性而设立。电梯重要用于多层建筑乘人或载运货品。它服务于规定楼层固定式升降设备,它具
18、备一种轿厢,运营在至少两列垂直或倾斜角不大于15刚性导轨之间。轿厢尺寸与构造形式便于乘客出入或装卸货品。如图2.1所示为电梯拖动系统示意图,电梯轿厢及其配重分居钢丝绳两端,钢丝绳挂在曳引轮上,曳引轮经减速机构由电动机拖动,从而实现了轿厢上下运动。图 2.1 电梯拖动系统示意图井道是指建筑物中用于安装电梯并提供电梯运营通道,轿厢及配重都是在井道中运营。井道在各楼层都设有门厅及其呼梯设备。门厅有门厅门,厅门顶部有楼层批示器,用于批示电梯运营方向及其电梯所在位置。门厅内部还设有呼梯盒,用于在每层站召唤电梯,呼梯盒经常安装在厅门外距地面1m高左右墙壁上,基站与顶站只有一种按钮,中间层站有上呼和下呼两个
19、按钮,按钮下面带有呼梯批示灯记忆灯,基站呼梯盒上还设有钥匙开关,供司机开关电梯。为了实现轿厢正常运营及其精确停车,井道中往往要安装许多定位装置及其安全设备,井道顶部和底部还设有冲顶及蹲底缓冲装置。轿厢内自动门用来实现电梯开门及其关门。电梯门分门厅门及轿厢门,当电梯停靠在某层时,此层厅门在轿厢门带动下启动及关闭。电梯操纵箱也安装在轿厢内,供司机及乘客对电梯发布操作指令,上面设有与电梯层站数目相似内选层按钮(带有内选记忆批示灯),上下行启动按钮(带有上下行记忆批示灯),开关门按钮,急停按钮,电扇、照明、楼层批示灯控制开关,电梯运营状态选取钥匙开关(选取电梯运营状态为自动运营、司机状态或者检修状态)
20、等。电梯安全设备有:安全窗及其开关,安全钳及其开关,限速器及其开关,安全窗位于轿厢顶部,供应紧急状况下迅速疏散乘客,当安全窗打开时,电梯不准运营。安全钳是为了防止住拽引钢绳断裂及其超速运营安全装置,用以在上述状况下将轿厢夹持在轨道上。限速器是检测电梯运营速度装置,当电梯超速运营时,限速器动作,带动安全钳使电梯停止运营。极限开关,逼迫换速开关是电梯位置安全装置,当电梯运营至上下极限位置时仍不断车,上下限开关动作,发出停车信号,若仍不能停车,降压下逼迫停车开关,强制电梯停止运营,若还不能停车,将通过机械装置带动极限开关切断拽引电动机电源,以达到停车目。2.2 电梯运营特点1. 电梯位置拟定与显示轿
21、厢中乘客及其门厅中档待乘坐电梯人都需要懂得电梯当前所处位置,因而在轿厢及其门厅都设有显示显示楼层标志电梯位置显示装置,此外,电梯运营还需要更加精确电梯位置信号,以满足制动停车等控制需要。老式电梯位置信号普通设在井道位置开关,如磁感应器提供,当轿厢上设立隔磁板插入感应器时,发出位置信号,并启动楼层批示,如图2.2图 2.2 电梯停层 、平层装置2. 轿厢内运营命令及门厅召唤信号司机及乘客可按下轿厢内操控盘上选层按钮选定电梯运营目楼层,此为内选信号。按键按下后,该信号应当被记忆并使相应批示灯点亮。在门厅等待电梯乘客可以按门厅上行或下行召唤信号,此为外唤信号。该信号也需记忆并点亮门厅上行或下行召唤批
22、示灯,这些保持信号在规定得到满足时应自动取消信号。3. 电梯自动运营时信号响应电梯自动运营应依照内选及外唤信号,决定电梯决定电梯运动方向及其在那些站点停站,普通状况下,电梯按照先上后下原则安排运送乘客顺序,并且规定在运送顺序拟定后来不响应半途反向呼唤规定,直到到达本方向最远站点才开始返程。4. 轿厢启动与运营 轿厢在运营方向拟定,轿厢门已将关好时自动启动并运营。5. 轿厢平层与停车轿厢运营后需要拟定在那一层站停车,平层是指停车时,轿厢底与门厅 “地平面”应互相平齐,普通规定有详细平层误差,如平层时两平面之间相差不超过5mm。老式电梯平层信号由平层感应器发出。(6)安全保护电梯安全保护有诸多,如
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