四层电梯的PLC控制系统设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除摘 要随着科学技术的发展、近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(“早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。关键词:PLC 电梯 控制系统 电梯系统运行调试此文档仅供学习与交流目录摘 要1第一章 概述31.1 PLC的应用领域31.1.1 开关量的逻辑控制31.1.2 模拟量控制31.1.3 运动控制31.1.4 过程控制31.1.5 数据处理31.1.6 通信及联网41.2 PLC的基本结构4第二章 硬件设计52.1控制要求52.2 PLC型号的选择52.3 系统设计流程图52.4 I/O分配表82.5 I/O接线图8第三章 软件设计103.1 梯形图103.2 指令表30第四章 调试434.1 准备工作434.2 调试程序43结束语44参考文献45第一章 概述1.1 PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1.1.1 开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。1.1.2 模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。1.1.3 运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。1.1.4 过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛应用。1.1.5 数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。1.1.6 通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。1.2 PLC的基本结构PLC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。从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。第二章 硬件设计2.1控制要求电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1S4，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示、L4为四层指示，SQ1SQ4为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在一层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到三层），按三层下降呼叫按钮无效；反之，若电梯停在四层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从四层运行到三层），按三层上升呼叫按钮无效，依此类推。2.2 PLC型号的选择综合输入、输出点的计算以及要实现的电梯控制功能，实验室现有的三菱FX2N型号的PLC完全能实现设计要求。因为FX2N型号的PLC是一款面对大中型工业应用的PLC，输入输出点，内存容量以及响应时间均符合条件。并且，三菱PLC具有稳定性高，功能强大，环境适应性强，编程软件简单完善，价格适中等优点。所以我采用了FX2N-48MR型号的可编程控制器。2.3 系统设计流程图电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器并由PLC软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。呼叫信号条件及记忆电梯轿厢位置计数与显示呼叫信号与轿厢位置比较确定运行方向两层同时呼叫处理电梯启动延时与起动轿厢的位置确定呼叫信号复位高速计数器的处理图2-1程序流程图图 2-2 四层电梯控制系统的模拟实验面板图2.4 I/O分配表表2-1 I/O分配表序号名 称输入点序号名 称输出点0外呼1上行X00电梯上行Y01外呼2下行X11电梯关门Y12外呼2上行X22电梯下行Y23外呼3下行X33电梯开门Y34外呼3上行X44内呼1层指示Y45外呼4下行X55内呼2层指示Y561层到位X66内呼3层指示Y672层到位X77内呼4层指示Y783层到位X108外呼1层上升指示Y1094层到位X119外呼2层下降指示Y1110开门到位X1210外呼2层上升指示Y1211关门到位X1311外呼3层下降指示Y1312内呼1层X1412外呼3层上升指示Y1413内呼2层X1513外呼4层下降指示Y1514内呼3层X1614内呼开示Y1615内呼4层X1715内化关门指示Y1716内呼开门X2017内呼关门X2118电梯上升限位X2219电梯下降限位X2320手动复位X242.5 I/O接线图输入输出接线图 图2-3 I/O接线图 第三章 软件设计3.1 梯形图初始复位置位指示灯上呼指示灯开门情况判断是否上下行上升下降指示灯箱体上升下降图3-1 梯形图3.2 指令表第四章 调试4.1 准备工作按照图将所有的设备连接起来，并接通电源，观察PLC的指示灯，PLC上的RUN和RDY指示灯正常亮起，则PLC正常工作，观察电梯模型上，电源指示灯正常亮起，则电梯模型正常工作。4.2 调试程序1 轿厢在一层时有二层内呼首先按住一层平层按钮，然后按下二层内呼按钮，此时二层内呼指示灯亮起。松开一层平层按钮，电梯上行指示灯亮起，按下二层平层按钮，则电梯开门指示灯亮起，二层内呼指示灯熄灭。再按下开门限位按钮，电梯开门指示灯熄灭，3秒之后电梯关门指示灯自动亮起。再按下关门限位按钮，整个运动过程结束。2 电梯在一层时（此时电梯门关着），一层外呼上（四层内呼），未到二层时，同时收到四层外呼下指令（一层内呼），二层外呼下指令，三层外呼上指令（四层内呼）。这是一个非常复杂的运动过程，包含了设计中要求的自动定向，顺向截梯，反向记忆，自动开门等所有功能。首先按住一层平层按钮，然后按下一层外呼按钮，一层上指示灯亮起，此时电梯开门指示灯亮起，一层外呼指示灯熄灭，接着按下开门限位按钮，电梯开门指示灯熄灭，过3秒后，电梯关门指示灯自动亮起，按下关门限位按钮，电梯关门指示灯熄灭。电梯上行指示灯亮起来。按下四层内呼按钮，四层内呼指示灯来亮起。然后连接按下四层外呼下，二层外呼下，三层外呼上按钮，相应指示灯亮起。接着按下二层平层按钮，电梯不做反应，按下三层平层按钮，电梯做开关门运动，并继续上行。按下四层平层按钮，电梯再次做开关门运动，四层内呼指示灯熄灭，上行指示灯熄灭。之后电梯自动下行，下行指示灯亮起，按下一层内呼按钮，一层内呼指示灯亮起，按下三层平层，电梯没有反应，按下二层平层，电梯做开关门，然后继续下行，到一层平层按钮按下，电梯最后做开关门运动，所有指示灯熄灭。整个运动过程结束。 结束语此次课程设计的题目是四层电梯PLC控制系统设计。首先，关于电梯我们都很熟悉，随着高层建筑越来越多，电梯的应用也是越来越普遍；PLC为可编程控制器，它控制系统的硬件是由CPU，输入/输出（I/O）电路及外围设备等组成的,它控制的可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。比传统的继电器控制好很多，因而PLC在电梯控制中得到了更广泛的应用。此次设计的过程中遇到了很多的困难，电梯的控制过程比较多，包括轿厢内外都有呼叫信号，楼层还得有检测信号，关于电梯门的开合以及紧急按钮，楼层需要相应的数码管显示及指示灯显示灯等。过程虽然比较复杂，但经过一定时间的资料查询和同学之间的相互帮助，再加上老师的认真指导，对于完成此次课程设计都付出了很大的努力。过程虽然是复杂的，但是还是得到了比较满意的结果。通过此次课程设计，我对PLC有了更加深刻的认识，对于PLC编程也更为熟悉。不仅如此，在查询资料的过程中，关于继电器控制电梯的方法也有所涉猎，从而获得了更广泛的知识。我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。此次课程设计虽然完成了电梯控制的一些基本的要求，但还是有一些的不足之处，关于电梯功能的设计也不是很完美，应该还有一些扩展项目可以做，但由于能力有限没有完成，以后一定要努力的学习，尽可能的使其获得较好的完成。课程设计中暴露出的一些问题，提醒我以后要认真对待工作，要严谨求实，更加努力的学习，拥有更多的知识后才能有更大的能力为社会做贡献。参考文献1 路林吉，王坚。清华大学出版社，20022 程子华，刘小明。PLC原理与编程实例分析。国防工业出版社，20063 段晨东，王俭。PLC及式编程技术在电梯上的应用。机电一体化。上海科教文献出版社，2001年第5期4 李建兴。可编程控制器应用技术M。北京：机械工业出版社，20045