基于西门子PLC的模拟电梯控制系统.doc

基于西门子PLC的模拟电梯控制系统基于西门子PLC的模拟电梯控制系统设计一、控制要求与功能分析要求采用PLC作为控制中心，采用触摸屏或上位机（组态软件编程）监控。电梯模型控制系统总体要求：总体控制方案在保证安全、可靠运行的情况下，实现计算机自动监控。并能够完成数据存储、实时监控、动态显示、数据分析、报表打印等功能。其稳定度、控制精度、响应速度达到设计要求。具体要求如下：1. 控制系统应有防止误操作的电路联锁和保护功能。2. 电梯轿厢停止位置要准确。3根据停靠楼层数量和运行状态自动计算停靠位置。4启动和停止时应有减速过程，并根据运行距离自动调整运行速度。5. 操作界面要求有流程效果，可以显示操作的进度。6. 检测、控制信号要准确，安全、可靠。功能分析：如下图1二、控制量列表如表1 基于西门子PLC的模拟电梯控制系统序 号符 号名 称规 格 型 号 数 量1Q空气开关12FU熔断器53SB按钮164FR热继电器15 KA中间继电器146KM接触器47 HL指示灯1483M电动机220V29 接近开关510变频器111PLC可编程控制器S7-200，CPU2261表1熔断器起电路短路保护保护作用，防止过大电流。一台电动机能够控制电梯正反转，实现电梯上下运行。另一台控制电梯开关门。垂直电梯的上下有电动机的运动控制，根据运行距离，通过变频器调节电梯的运行速度。在需要上下乘客的层，设置有上下按钮，PLC通过检测楼层按钮状态判断停止位置。位置定位采用接近开关控制，使电梯轿厢准确停止在预定位置。HL指示灯指示PLC程序运行时的输出情况。三、总体方案设计 图 2 文字说明： 主控设备选用PLC，它具有强大的数据处理功能，同时也可作为开关量的输入输出控制。输出采用继电器隔离，通过继电器控制电机的接触器，控制电机的 启动和停止。电机速度采用变频器控制。利用通用的组态软件生成一个动态的实时监控界面。总体设计如图3所示。 图3 模拟电梯总体控制图上位机监控使用Intouch软件实现，控制器用数字输入输出点数为24的S7-200型PLC；上位机与下位机通信使用MODBUS协议。在需要通讯时在PLC中添加库中MODbus模块。在Intouch中更改标记的类型，添加访问名。四、硬件电路图 图4 正反转控制与PLC连接图5 开关门控制电路五、控制元件选择序号名称型号规格数量厂商1断路器NSC100D30252施耐德C32NC-4A/2P4施耐德C65ND-10A/3P3施耐德2继电器SSR-D205W20北京灵通3接触器LC1-D50115施耐德LC1-D80111施耐德4指示灯XB2BVB3C6施耐德5接近开关XB2BA35C1施耐德6PLC S7-2001西门子7普通PC机方正电脑1方正科技8组态软件INTOUCH1WONDERWARE表2 控制元件选择六、PLC的I/O控制点分配输入点对应信号输出点对应信号I0.2外呼按钮1Q0.0KM1电动机正转I0.3外呼按钮2Q0.2KM2电动机反转I0.4外呼按钮2Q0.3故障指示I0.5外呼按钮3Q0.4上行指示I0.6外呼按钮3Q0.5下行指示I0.7外呼按钮4Q0.6开门指示I1.0外呼按钮4Q0.7关门指示I1.1外呼按钮5Q1.01外呼指示I1.2内呼按钮去1楼Q1.12外呼指示I1.3内呼按钮去2楼Q1.22外呼指示I1.4内呼按钮去3楼Q1.33外呼指示I1.5内呼按钮去4楼Q1.43外呼指示I1.6内呼按钮去5楼Q1.54外呼指示I0.0总启动Q1.64外呼指示I0.1总停止Q1.75外呼指示表3 PLC的I/O控制点分配M0.11楼上升外呼按钮用，用于记忆外呼 按钮呼梯信号，平层解除M11.1上升综合信号M0.22楼上升M11.2M0.32楼下降M11.3下降综合信号M0.43楼上升M11.4M0.53楼下降M0.64楼上升M11.5上升记忆信号M0.74楼下降M11.6下降记忆信号M1.55楼下降M2.61层有效开门M1.41楼平层平层用，用于记忆平层信号，被其它平层信号解除M2.72层有效开门M1.02楼平层M2.53层有效开门M1.13楼平层M2.44层有效开门M1.24楼平层M2.35层有效开门M1.35楼平层M2.2已正常开关门记忆信号M21.11楼上升信号M21.43楼上升信号M21.22楼上升信号M21.64楼上升信号M21.32楼下降信号M21.74楼下降信号M21.53楼下降信号开关门有效内呼M31.05楼下降信号M22.1内呼去1楼T33开门时间M22.2内呼去2楼T34关门时间M22.3内呼去3楼T36无人乘坐回基站时间M22.4内呼去4楼T35运行后不在平层时间M22.5内呼去5楼表4内部继电器说明六、控制软件设计（PLC软件、监控软件）控制程序流程图如下，控制程序梯形图见附录：图6主程序流程图INTOUCH中定义的标记名标记名类型定义说明注释 B1内存离散1楼上按钮初始关闭B2内存离散2楼下按钮初始关闭B3内存离散2楼上按钮初始关闭B4内存离散3楼下按钮初始关闭B5内存离散3楼上按钮初始关闭B6内存离散4楼下按钮初始关闭B7内存离散4楼上按钮初始关闭B8内存离散5楼下按钮初始关闭ys内存整形延 时AccessLeveldeng内存离散程序运行显示fn内存实形关联标记初始值100表5 标记名列表在INTOUCH中添加以下程序：应用程序，启动时： b1=0;fn=100;ys=20;其它默认。运行期间：每50msIF b1 OR b2 OR b4 OR b6 OR b8 THEN deng=1;ENDIF;IF fn=100 THEN ys=ys - 1;IF ys0 THEN ys=0;IF ys=0 THEN b1=0;fn=fn - 1;ENDIF;ENDIF;ENDIF;IF fn=75 THEN ys=ys - 1;IF ys0 THEN ys=0;IF ys=0 THEN b2=0;b3=0;fn=fn+1;fn=fn - 1;ENDIF;ENDIF;ENDIF;IF fn=50 THEN ys=ys - 1;IF ys0 THEN ys=0;IF ys=0 THENb4=0;b5=0;fn=fn+1;fn=fn - 1;ENDIF;ENDIF;ENDIF;IF fn=25 THEN ys=ys - 1;IF ys0 THEN ys=0;IF ys=0 THEN b6=0;b7=0;fn=fn+1;fn= fn - 1;ENDIF;ENDIF;ENDIF;IF fn=0 THEN ys=ys - 1;IF ys100 THEN fn=100;ENDIF;B2为真期间，每50MSIF fn75 THEN fn=fn - 1;ENDIF;ENDIF; B3为真期间，每50MSIF fn75 THEN fn=fn - 1;ENDIF;ENDIF;B4为真期间，每50MSIF fn50 THEN fn=fn - 1;ENDIF;ENDIF;B5为真期间，每50MSIF fn50 THEN fn=fn - 1;ENDIF;ENDIF;B6为真期间，每50MSIF fn25 THEN fn=fn - 1;ENDIF;ENDIF;B7为真期间，每50MSIF fn25 THEN fn=fn - 1;ENDIF;ENDIF;B8为真期间，每50MSIF fn0 THEN fn=fn - 1;ENDIF;ENDIF;监控界面一 初始时轿厢停在1楼，门开。5秒后自动关门。监控界面二 1楼轿厢门关，检测乘客按钮信号，等待运行。监控界面三按下轿厢内按钮，厢内灯亮，电梯运行。监控界面四到达3楼停止，门开。监控界面五 外呼信号输入，运行情况。七、线路安装 比对设备与安装板，对设备的在安装板上的位置进行合理的布局，然后安放好各个设备，根据画好的硬件电路图进行连线，注意标好每条线的线号，以便连接好后进行检查和以后出现故障后便于查找故障点进行故障排除。确定没有问题后进行硬件调试，看个部分是否正常通电，急停按钮是否管用等。确定无误后将电源线，信号线固定好。八、控制软件安装调试 对控制要求进行性能分析后，画好控制流程图，然后根据流程图进行梯形图程序的编写，控制软件编写完成后，进行编译，反复修改错误，编译通过后，将PLC置于STOP模式，下载程序到PLC中，然后将PLC置于RUN模式,检查PLC是否按要求工作。如果不按要求工作，检查梯形图，修改程序，反复调试，直到达到要求。九、监控软件安装与调试 在PC机上使用Intouch软件画好监控界面，监控界面画好后，进行检查，确定没有错误后，将PLC控制系统通电，PLC置于Run的工作模式，上位机通过MODBUS通信协议与PLC进行通信，检查PLC控制系统的状态信息，是否能在PC机的监控界面上显示。PLC控制系统的状态信息变化时，是否能在PC机的监控界面上有所反映，实时性是否良好，如果不能正常显示，检查通信是否正常，Intouch里定义的标记名所对应的地址是否正确等。根据检查所发现的问题，反复修改调试，直到满足要求。十、总结在这次培训中遇到了很多问题，有可编程控制器使用方面的问题，脚本程序编写的问题，组态软件的使用问题，上位机与下位机的通信问题等。虽然有些问题看来很小，但都关系着系统整体运行的情况。每一个问题都反映了自己在某方面的不足，通过解决问题就可以弥补这些缺陷，每一个问题的解决对自己的控制系统设计水平有很大提升。在解决这些问题时，有老师的讲解，有同学间的讨论，我从他们那里认识到了自己的不足，学到了许多。通过这次自动化系统工程师助理的培训，我学到了很多新的东西。学会了用组态软件INTOUCH做监控界面，学会了使用西门子S7-200型PLC的进行一般的工程设计，对电动机的正反转也有了更深的理解和掌握；也对电路中的各保护环节有了新的体会。也将经典控制理论中的PI