四层电梯PLC控制.doc

课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 安徽财贸职业学院安徽财贸职业学院 课程设计报告书 课程名称 工业控制及 PLC 应用 题 目 四层电梯 PLC 控制 系 院 电子信息系 学 期 2011 2012 第二学期 专业班级 能源 1001 姓 名 李安 邹圆圆 邹元凯 评语 评语 成绩 成绩 签名 日期 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 目录目录 1 1 绪论绪论 1 1 2 2 四层电梯整体设计方案四层电梯整体设计方案 1 1 2 12 1 设计要求设计要求 1 1 2 1 12 1 1 电梯输入信号及其意义 电梯输入信号及其意义 1 1 2 1 22 1 2 电梯输出信号及其意义电梯输出信号及其意义 1 1 2 1 32 1 3 模拟电梯运行原则模拟电梯运行原则 2 2 2 22 2 控制电路系统设计控制电路系统设计 3 3 2 2 12 2 1 主电路主电路 3 3 2 2 22 2 2 流程图流程图 4 4 2 32 3 PLCPLC 的系统硬件设计的系统硬件设计 5 5 2 3 12 3 1 可编程控制器机型的选择可编程控制器机型的选择 5 5 2 3 22 3 2 I OI O 分配表分配表 6 6 2 42 4 梯形图梯形图 7 7 2 4 12 4 1 外召唤信号登记及消除外召唤信号登记及消除 8 8 2 4 22 4 2 内指令信号登记及消除内指令信号登记及消除 8 8 2 4 32 4 3 电梯的平层信号处理电梯的平层信号处理 9 9 2 4 42 4 4 选层定向及反向截梯选层定向及反向截梯 1010 2 4 62 4 6 各楼层停车信号各楼层停车信号 1515 3 3 结束语结束语 1717 4 4 参考文献参考文献 18 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 0 1 1 绪论绪论 电梯是集机电一体的复杂系统 不仅涉及机械传动 电气控制和土建等工程领域 还要考虑可靠性 舒适感和美学等问题 而对现代电梯而言 应具有高度的安全性 事实上 在电梯上已经采用了多项安全保护措施 在设计电梯的时候 对机械零部件 和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数 然而 只有电梯的制造 安装调试 售后服务和维修保养都达到高质量 才能全面保证电梯的最终高质量 在国外 已 法规 实行电梯制造 安装和维修一体化 实行由各制造企业认可的 法规认证的 专业安装队伍维修单位 承担安装调试 定期维修和检查试验 从而为电梯运行的可 靠性和安全性提供了保证 因此 可以说乘坐电梯更安全 美国一家保险公司对电梯 的安全性做过认真地调查和科学计算 其结论是 乘电梯比走楼梯安全 5 倍 掘资料 统计 在美国乘其他交通工具的人数每年约为 80 亿人次 而乘电梯的人数每年却有 540 亿人次之多 目前 由可编程序控制器 PLC 和微机组成的电梯运行逻辑控制系统 正以很快的速度发展着 采用 PLC 控制的电梯可靠性高 维护方便 开发周期短 这 种电梯运行更加可靠 并具有很大的灵活性 可以完成更为复杂的控制任务 己成为 电梯控制的发展方向 总之 电梯的控制是比较复杂的 可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间 PLC 是专门为工业过程控制而设计的控制设备 随着 PLC 应用技术的不断发展 将使得它的体积大大 减小 功能不断完善 过程的控制更平稳 可靠 抗干扰性能增强 机械与电气部件有机地结合 在一个设备内 把仪表 电子和计算机的功能综合在一起 因此 它已经成为电梯运行中的关键 技术 2 2 四层电梯整体设计方案 2 1 设计要求设计要求 2 1 1 电梯输入信号及其意义电梯输入信号及其意义 1 位置信号 位置信号由安装于电梯停靠位置的 4 个传感器 SQ1 SQ4 产生 平时为 OFF 当电 梯运行到该位置时 ON 2 指令信号 指令信号有 4 个 分别由 一至四 K7 K10 4 个指令按钮产生 按某按钮 表示电梯内乘客欲往相应楼层 3 呼梯信号 呼梯信号有 6 个 分别由 K1 K6 个呼梯按钮产生 按呼梯按钮 表示电梯外乘客 欲乘电梯 例如 按 K3 则表示二楼乘客欲往上 按 K4 则表示三楼乘客欲往下 2 1 2 电梯输出信号及其意义 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 1 1 运行方向信号 运行方向信号有两个 由两个箭头指示灯组成 显示电梯运行方向 2 指令登记信号 指令登记信号有 4 个 分别由 L11 L14 个指示灯组成 表示相应的指令信号已被 接受 登记 指令执行完后 信号消失 消号 例如 电梯在二楼 按 三 表示 电梯内乘客欲往三楼 则 L12 亮表示该要求已被接受 电梯向上运行到三楼停靠 此 时 L12 灭 3 呼梯登记信号 呼梯登记信号有 6 个 分别由 L1 L6 个指示灯组成 其意义与上述指令登记信号 相类似 4 楼层数显信号 该信号表示电梯目前所在的楼层位置 由七段数码显示构成 LEDa LEDg 分别代 表各段笔划 2 1 3 模拟电梯运行原则 1 接收并登记电梯在楼层以外的所有指令信号 呼梯信号 给予登记并输出登 记信号 2 根据最早登记的信号 自动判断电梯是上行还是下行 这种逻辑判断称为电 梯的定向 电梯的定向根据首先登记信号的性质可分为两种 一种是指令定向 指令 定向是把指令指出的目的地与当前电梯位置比较得出 上行 或 下行 结论 例如 电梯在二楼 指令为一楼则向下行 指令为四楼则向上行 第二种是呼梯定向 呼梯 定向是根据呼梯信号的来源位置与当前电梯位置比较 得出 上行 或 下行 结论 例如 电梯在二楼 三楼乘客要向下 则按 AX3 此时电梯的运行应该是向上到三楼 接乘客 所以电梯应向上 3 电梯接收到多个信号时 采用首个信号定向 同向信号先执行 一个方向任 务全部执行完后再换向 例如 电梯在三楼 依次输入二楼指令信号 四楼指令信号 一楼指令信号 如用信号排队方式 则电梯下行至二楼 上行至四楼 下行至一楼 而用同向先执行方式 则为电梯下行至二楼 下行至一楼 上行至四楼 显然 第二 种方式往返路程短 因而效率高 4 具有同向截车功能 例如 电梯在一楼 指令为四楼则上行 上行中三楼有 呼梯信号 如果该呼梯信号为呼梯向上 K5 则当电梯到达三楼时停站顺路载客 如 果呼梯信号为呼梯向下 K4 则不能停站 而是先到四楼后再返回到三楼停站 5 一个方向的任务执行完要换向时 依据最远站换向原则 例如 电梯在一楼 根据二楼指令向上 此时三楼 四楼分别有呼梯向下信号 电梯到达二楼停站 下客 后继续向上 如果到三楼停站换向 则四楼的要求不能兼顾 如果到四楼停站换向 则到三楼可顺向截车 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 2 2 22 2 控制电路系统设计控制电路系统设计 2 2 1 主电路 图图 2 32 3 系统主电路图系统主电路图 图图 2 12 1 系统主电路图系统主电路图 1 三相异步电动机的选取 JO2 41 4 额定功率 5 5KW 额定电流 11A 额定转速 1440r min 功率因 0 88 堵转电流 7 0A 2 熔断器的选择 使用 220V 三相交流电源供电 则 I fu I n 1 5 2 5 取 I fu 22A 产品型号 3NA3814 2C 适用于交流 50Hz 额定电压交流 380 500V 额定电流 35A 的配电线路中 作过载和短路保护 3 热继电器的选择 电动机在启动瞬间和短时过载启动瞬间电流为 5 6 倍的 I n 一般情况下热 继电器的整定值得选取电动机的额定电流的 0 95 1 05 倍的 I n 使用时 热继 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 3 电器的旋钮应调到该额定值 否则起不到保护作用 选择型号 TM30 100W 额定电流 16A 100A 额定电压小于 690V 以下的电机 4 交流接触器的选择 接触器是一种能频繁接通和断开远距离用电设备主电路及其他大电容用电贿赂的 自动控制电器 它分为直流和交流两类 控制对象主要是电动机 电炉 电焊机 电 容器等 交流接触器主要由电磁机构 触头系统 灭弧装置等组成 产品型号 CJX2 系列 额定电流 40A 额定电压 220V 2 2 2 流程图 1 电梯开关门流程图 图图 2 22 2 电梯开关门流程图电梯开关门流程图 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 4 2 电梯开关门流程图 图图 2 32 3 电梯开关门流程图电梯开关门流程图 2 32 3 PLCPLC 的系统硬件设计的系统硬件设计 2 3 1 可编程控制器机型的选择 为了完成设定的控制任务 主要根据电梯控制方式与输入 输出点数和占用内存的 多少来确定 PLC 的机型 本系统为四层楼的电梯 采用集选控制方式 所需输入 输出 点数与内存容量估算如下 1 输入 输出点的估算 采用 PLC 构成四层简易电梯电气控制系统 电梯的上 下行由一台电动机拖动 电动机正转为电梯上升 反转为下降 一层有上升呼叫按钮 K1 和指示灯 H1 二层有 上升呼叫按钮 K2 和指示灯 H2 以及下降呼叫按钮 K4 和指示灯 H4 三层有上升呼叫按 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 5 钮 K3 和指示灯 H3 以及下降呼叫按钮 K5 和指示灯 H5 四层有下降呼叫按钮 K6 和指示 灯 H6 一至四层有到位行程开关 SQ1 SQ4 电梯内有一至四层呼叫按钮 K10 K7 和指 示灯 H10 H7 电梯开门和关门按钮 SB5 和 SB6 电梯开门和关门分别通过电磁铁 KM3 和 KM4 控制 关门到位由行程开关 ST1 检测 开门到位由行程开关 ST2 检测 轿厢上 行和下行由接触器 KM1 和 KM2 控制 并有上行记忆和下行记忆两路指示灯 输入点共有 14 个 输出点共有 16 个 总共 30 个 2 内存容量的估算 用户控制程序所需内存容量与内存利用率 输入 输出点数 用户的程序编写水平 等因素有关 因此 在用户程序编写前只能根据输入 输出点数 控制系统的复杂程度 进行估算 本系统有开关量 I O 总点数有 30 个 模拟量 I O 数为 0 个 利用估算 PLC 内存总容量的计算公式 所需总内存字数 开关量 I O 总点数 10 15 模拟量 I O 总点数 150 250 再按 30 左右预留余量 估算本系统需要约 1K 字节的内存容量 综合 I O 点数以及内存容量 S7 200 的 CPU226 输入 输出点数为 24 16 足以 满足要求 2 3 2 I O 分配表 输 入输 出 I0 0一楼位置开关 SQ1Q0 0上行指示 I0 1二楼位置开关 SQ2Q0 1下行指示 I0 2三楼位置开关 SQ3Q0 2上行驱动 I0 3四楼位置开关 SQ4Q0 3下行驱动 I0 4一楼指令开关 K10Q0 4一楼指令登记 I0 5二楼指令开关 K9Q0 5二楼指令登记 I0 6三楼指令开关 K8Q0 6三楼指令登记 I0 7四楼指令开关 7Q0 7四楼指令登记 I1 0一楼上行按钮 K1Q1 0一楼上行呼梯登记 I1 1二楼上行按钮 K3Q1 1二楼上行呼梯登记 I1 2三楼上行按钮 K5Q1 2三楼上行呼梯登记 I1 3二楼下行按钮 K2Q1 3二楼下行呼梯登记 I1 4三楼下行按钮 K4Q1 4三楼下行呼梯登记 I1 5四楼下行按钮 K6Q1 5四楼下行呼梯登记 Q1 6开门模拟 Q1 7开门模拟 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 6 表表 3 13 1 四层电梯控制四层电梯控制 I OI O 分配表分配表 2 3 3 I O 接线图 本设计的 PLC 外部接线图如图 5 2 所示 CPU226CN 的传感器电源 24V DC 可以输出 600mA 电流 通过核算在本设计中 PLC 容量完全满足要求 CPU226CN 的输出继电器触 点容量为 2A 电压范围为 5 30V DC 或 5 250V AC A 表表 3 23 2 四层电梯控制四层电梯控制 I OI O 接线接线 2 42 4 梯形图梯形图 2 4 1 外召唤信号登记及消除 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 7 2 4 2 内指令信号登记及消除 点动内呼按钮 信号登记显示 到层信号取消 本系统设一楼为基站 两分钟内无任何操作 电梯自动返回一楼 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 8 2 4 3 电梯的平层信号处理 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 9 2 4 4 选层定向及反向截梯 1 轿厢上行 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 10 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 11 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 12 2 轿厢下行 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 13 2 4 5 内指令外召唤信号的保持内指令外召唤信号的保持 轿厢的内呼指令与外召唤指令保持信号 用于在有乘坐需要的楼层停车 并自动 或手动执行开关门操作 开关门执行一次之后 信号取消 使电梯能够继续响应其他 乘坐信号 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 14 2 4 6 各楼层停车信号 课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸 15 2 4 7 自动开关门 如梯形图所示 电梯到层停车后 延时 2s 开门