第一章系统设计要求及设计方1.doc

第一章系统设计要求及设计方案1.1 毕业设计任务设计题目的选择：一 设计题目：某小区五层住宅客梯的PLC控制二 指导老师：马凯三 设计内容与要求：1， 课题概念：对于电梯的控制，可选用继电-接触系统或可编程控制器来完成,但是二者有各自的特点。a,继电-接触系统:它的优点是线路直观，大部分电器均为常用电器，更换方便，价格较便宜。但是他触点繁多，线路复杂，电器的电磁机构及触点动作较慢,能耗高，机械动作噪音大，而且可靠性差。 b,PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，使用方便，扩展容易，他使用了梯形图和可编程指令，易于掌握。总之，PLC取代继电-接触系统已经成为大的趋势。且PLC控制较微机控制各有价格优势。基于上述原因，我选择用可编程控制器来完成对电梯的控制2.设计的内容与要求：设计要求：某小区五层住宅客梯的PLC控制控制要求：1.电梯轿厢的控制要求： a:选项：根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止轿厢所在的楼层位置决电梯的运行方向.b：选层换速：指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原则。并且在每层平层的时候都能够换速。c:楼层位置的指示：选用了数码管显示方法。由于FX2N系列已有内部计算-译码驱动模块，所以只要外部加上LED七段显示管和电源就可以显示楼层了。2.电梯门的控制要求： 要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过10秒后电梯门自动关上。如果遇到有人在门中间的时候，电梯会因为光电的作用而自动关门。3补充要求： 除了上述两个要求以外，还要注意的一点就是备用电梯电机的使用，一但曳引电机出现故障，备用电机将手动控制转入运行状态，避免因曳引电机出现故障而引发的不必要的麻烦。四 设计参考书目1.余国亮PLC原理与应用，清华大学出版社，2005.62.张桂香电气控制与PLC.3.李向东电气控制与PLC.机械工业出版社，2005.4.魏召刚工业变频器原理及应用电子工业出版社，2006.95.陈建明电气控制与PLC应用电子工业出版社，2006.86.李长久PLC应用及原理机械工业出版社，2006.9第二章 PLC的简介2.1 电梯概念 随着城市建设的不断发展，中高层建筑不断增加，电梯作为这些建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。PLC作为新一代的工业控制器，以其高可靠性和技术先进性特点，在电梯的控制中得到了广泛使用，从而使电梯有传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当今电梯控制和技术改造的热点之一，在当今社会中，越来越多的五层带电梯的小高层受到亲睐，所以我就尝试着用PLC对五层电梯进行控制，并对其硬件和软件进行设计。2.2PLC的基本概念2.2.1 PLC的定义 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。2.2.2 PLC的特点：1、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。 2、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 3、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。2.2.3 PLC的发展 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。 20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。但我相信在不久的将来，我们一定能实现PLC的国产化。2.2.4 PLC的基本结构 可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： 一、电源 可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去 二、中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 三、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 四、输入输出接口电路 1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。 2现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 五、功能模块 如计数、定位等功能模块。 六、通信模块 第三章 电梯系统总体设计3.1 主电路设计 3.1.1 拖动电机主要电路设计： a:拖动电机的选择及原理：电梯的种类多种多样，按拖动系统来分有交流变速/交流双速拖动电梯，交流调压调速电梯等等，在此次设计中，我将采用交流双速电机作为曳引电机，他的优点是简单、经济、更重要的是舒适感好。 b:备用电机选择：备用电机只要选择和曳引电机一样的型号即可。3.1.2 门电机主电路设计：只要满足功率要求，门电机选用一般三相异步电动机即可。电动机的正反转来实现门的开关，采用星角降压启动，KS为速度继电器，用来对开关门到头时制动，防止轿门厅门的损坏。3.2 可编程控制器的设计3.2.1 可编程控制器的选择：a:由于市面上三菱产品型号较多，种类齐全，技术先进，加之本人对三菱产品的亲睐，所以我选择前沿的产品三菱FX2N系列产品。b:可编程控制器的硬件设计：输入输出点的估算：首先列出被控制对象输入输出的设别名称，并更具所需要的输入输出点数进行统计，根据统计的数据，增加10%-20%的扩展余量后就得到了输入输出点数的估计数据。以此为依据可以算出I/O总点数约为100点。开关量输入、输出模块的选择：根据PLC输入、输出量点与性质，可确定I/O模块型号与数量，高密度模块如32、64点，平均点价较低，但受工作电压、工作交流和环境温度的限制，同时应注意同时接通的点数不应超过总数的60%。I/O点的分配：输入：名称输入点名称输出点关门机限开关X000轿内一层呼钮X020开门极限开关X001轿内二层呼钮X021上下平层干簧触点X002轿内三层呼钮X022轿子内关门按钮X003轿内四层呼钮X023轿子内开门按钮X004轿内五层呼钮X024一层上行召唤按钮X005一层上行干簧感应触点X025二层上行召唤按钮X006二层上行干簧感应触点X026二层下行召唤按钮X007二层下行干簧感应触点X027三层上行召唤按钮X009三层上行干簧感应触点X030三层下行召唤按钮X011三层下行干簧感应触点X031四层上行召唤按钮X012四层上行干簧感应触点X032四层下行召唤按钮X013四层下行干簧感应触点X033五层上行召唤按钮X014五层下行干簧感应触点X034轿内开门开关X015上下行强迫换速开关X035轿内关门开关 X016速度继电器感应触点X036门区感应开关X017光点感应触点X037输出：名称输出点名称输出点轿门开门接触器Y003四层轿内指示按钮Y026轿门关门接触器Y007五层轿内指示按钮Y027上行交流接触器Y010一层上行召唤指示灯Y030下行交流接触器Y011二层上行召唤指示灯Y031加速接触器Y012二层下行召唤指示灯Y032快速接触器Y013三层上行召唤指示灯Y033慢速接触器Y014三层下行召唤指示灯Y034第一慢速减速接触器Y015四层上行召唤指示灯Y035第二慢速减速接触器Y016四层下行召唤指示灯Y036空Y017五层下行召唤指示灯Y037楼层显示器Y020楼层显示器Y021楼层显示器Y022一层轿内指示按钮Y023二层轿内