PLC三层电梯控制系统设计及梯形图-论文.doc

PLC三层电梯控制系统设计及梯形图-论文PLC三层电梯控制系统设计及梯形图目 录摘要2引言31 PLC的简介32设计总体概述43.设计过程73.1 PLC控制电梯的设计 73.2 PLC控制电梯工作过程 9附录14结论24参考文献25 摘 要PLC（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可靠性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对升降的控制。关键词： PLC 梯形图 I/O接口 电梯控制 程序设计 引 言随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯作为高层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。目前电梯的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，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；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，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活。本设计在用PLC控制变频调速实现电流、速度双闭环的基础上，在不增加硬件设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。 1 PLC的简介PLC-Programmable Logic Controller即可编程序控制器。它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。所以它是一台工业控制计算机，目前已被广泛的应用于各个领域。 PLC具有通用计算机所不及的各种显著的特点和功能。它体积小，重量轻，能耗低；可靠性高，抗干扰能力强；控制功能完善，适应性强；安装接线简单，配套齐全，易学易用，深受工程技术人员欢迎；系统设计周期短，维护方便，改造容易。不过它也有缺陷，如：PLC工作速度较计算机慢，输出对输入的响应有滞后现象；使用中、高档PLC，要求使用者具有相当的计算机知识。814PLC三层电梯控制系统设计及梯形图2设计总体概述一、设计题目 PLC三层电梯控制系统设计二、设计要求：1系统应具备：有司机、无司机、消防三种工作模式。2系统应具备下列几项控制功能:1）自动响应层楼召唤信号(含上召唤和下召唤)。2）自动响应轿厢服务指令信号。3）自动完成轿厢层楼位置显示(二进制方式)。4）自动显示电梯运行方向。5）具有电梯直达功能和反向最远停站功能。3系统提供的输入控制信号:AYS 向上行驶按钮AYX 向下行驶按钮YSJ 有/无司机选择开关1YC 一楼行程开关2YC 二楼行程开关3YC 三楼行程开关A1J 一楼指令按钮A2J 二楼指令按钮A3J 三楼指令按钮AJ 指令专用开关(直驶)ZXF 置消防开关A1S 一楼上召唤按钮A2S 二楼上召唤按钮A2X 二楼下召唤按钮A3S 三楼上召唤按钮A3X 三楼下召唤按钮4系统需要输出的开关控制信号：KM 开门显示GM 关门显示MGB 门关闭显示DCS 上行显示DCX 下行显示S 上行继电器(控制电动机正转)X 下行继电器(控制电动机反转)YX 运行显示A LED 七段显示器 a 段发光二极管B LED 七段显示器 b 段发光二极管C LED 七段显示器 c 段发光二极管D LED 七段显示器 d 段发光二极管E LED 七段显示器 e 段发光二极管F LED 七段显示器 f 段发光二极管G LED 七段显示器 g 段发光二极管1DJA 一楼指令信号登记显示2DJA 二楼指令信号登记显示3DJA 三楼指令信号登记显示1DAS 一楼上召唤信号登记显示2DAS 二楼上召唤信号登记显示2DAX 二楼下召唤信号登记显示3DAS 三楼上召唤信号登记显示3DAX 三楼下召唤信号登记显示三、设计目的与意义 该控制器系统能自动响应楼层呼叫，以满足人们对电梯的呼叫需求。希望通过对PLC电梯控制系统的设计来培养学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力，熟练掌握现代控制系统设计过程，强化自动化控制技术实际应用技能训练，接触世界前沿的自动化控制技术，提高学生的综合素质为今后在自动化控制系统方面的维护和设计打下初步的基础。PLC三层电梯控制系统设计及梯形图3.设计过程3.1 PLC控制电梯的设计1 电气控制系统图l为本系统的组成框图。 图中。输出为：l、电动机；2、上下行接触器；3、快慢速接触器；4、位置指示；5、门锁。输入为：6、轿内指令；7、厅外指令；8、门区感应；9、手动开关门；10、楼层感应。1)IO点的估算：系统的输入点有：门厅召唤按钮6个输入点；轿内指令按钮4个点；楼层感应器4个点；门区感应l点；手动开门l点：共计输入点16点。而输出点有：快慢速接触器2点；上下行接触器2点；楼层指示灯4点；门锁1个点；共计输出点9点。总计IO点数为169；2)可编程控制器FX2N的CPU226输入，输出点数为2416。足以满足要求。楼层状态指示设计当电梯运行至某层有指令发出时指示位置及指令。以二层为例：LD二层内选掸LD二层下呼S二层内选择指示S二层下呼指示LD二层上呼LD二层位置S二层上呼指示=二层位置指示电梯下行程序设计以电梯在三层下行情况为例。当电梯的二或三层有指令时，将三层下行位置1，同时无上行，驱动电梯下行。程序说明如下：电梯在三层时下行情况S置三层下行位LD一层内选择电梯下行O或二层内选择O有三层下行位O或一层上呼O或有二层下行位O或二层下呼AN同时无上行O或二层上呼=电梯下行AN在三层位置时电梯上行程序设计以电梯在二层上行情况为例。程序说明如下：电梯在二层时撒谎能够行情况电梯上行LD三层选择LD有一层上行位O或三层下呼O或有二层上行位O或三层上呼O或有三层上行位A在二层位置时AN同时电梯无下行S置二层上行位=电梯上行输入输出分配表输入代号输出代号RUNKA2安全运行Y0KM1上行X0KA1门锁Y1KM2下行X1SA1-1自动Y2KM3高速X2SA1-2检修Y3KM4低速X3SB1开门Y4KM5启动加速X4SB2关门Y5KM6启动加速X5SB3上行启动Y6KM7制动减速X6SB4下行启动Y7KM8制动减速X7SQ5基站Y10KM9开门X10SQ6开门到位Y11KM10关门X11SQ7关门到位Y141HL一层层楼指示X12SQ17上行限位Y152HL二层层楼指示X13SQ18下行限位Y163HL三层层楼指示X14SB5一楼内选Y21 6HL、HL6上行指示X15SB6二楼内选Y22 7HL、HL7下行指示X16SB7三楼内选Y23 HL1一层内选记忆指示X211KR一楼感应器Y24 HL2二层内选记忆指示X222KR二楼感应器Y25 HL3三层内选记忆指示X233KR三楼感应器Y30 HL8一楼上呼记忆X26SB1一楼上行Y31 HL9二楼上呼记忆X272SB1二楼上行Y32HL10二楼下呼记忆X302SB2二楼下行Y33 HL11三楼上呼记忆X313SB1三楼上行Y34 HL12三楼下呼记忆X323SB2三楼下行 X36 6KR上平层感应器X37 7KR下平层感应器3.2 PLC控制电梯工作过程FX2n编写的3层电梯程序 本文以交流双速电机拖动为例，分几个环节介绍PLC在三层三站电梯中的应用，PLC采用三菱的FX2n-48MR。1、开关门环节电梯的天关门存在以下几种情况：(1) 电梯投入运行前的开门。此时电梯位于基站，将开关梯钥匙插入SA2内，旋转至开梯位置，则电梯应自动开门，人员进入轿厢，选层后电梯自动运行。(2) 电梯检修时的开关门。检修状态下，开关门均为手动状态，由开关门按钮SB1、SB2实施开门与关门。(3) 电梯自动运行停层时的开门。电梯在停层时，至平层位置，M140接通，电梯应开始开门。(4) 电梯关门过程中的重新开门。在电梯关门的过程中，若有人或物夹在两门的中间，需要重新开门，可以通过开门按钮实施重新开门。现在都采用光幕或是机械安全触板进行检测，自动发送重新开门信号，以达到重新开门的目的。(5) 呼梯开门。电梯到达某层站后，如果没有人继续使用电梯，电梯将停靠在该层站待命，若有人在该层站呼梯，电梯将首先开门，以满足用梯的要求。若其他层站有人呼梯，电梯将首先定向，并起动运行，到达呼梯层时再开门，此时的开门按停层开门处理。(6) 电梯停用后的关门。此时电梯到达基站，人员离开轿厢，电梯自动关门，将开关梯钥匙插入SA2,旋转到关梯位置，电梯的安全回路被切断，PLC停止运行，电梯被关闭。(7) 电梯自动运行时的关门。停站时间继电器T450延时结束后，电梯自动关门。停站时间未到，可通过关门按钮实现提前关门。M102：自动运行时开门禁止；M100：开门辅助继电器；Y10：开门输出；M101：关门辅助继电器；Y11：关门输出。2、层楼信号的产生与清除环节PLC三层电梯控制系统设计及梯形图 当电梯位于某一层时，指层感应器(1KR-5KR)产生该层的信号，以控制指层灯的状态，离开该层时，该楼层信号应被新的楼层信号(上一层或是下一层)所取代。程序中当层的层楼辅助继电器是用上层或是下层的层楼信号关断的。 M110-M112：1到3层记忆灯辅助；Y14-Y16：1到3层记忆灯控制输出。3、停层信号的登记与消除环节 人员通过对轿厢内操纵盘上1-3层选层按钮的操作，可以选择欲去的楼层。选层信号被登记后，选层按钮下的指示灯亮。当电梯到达所选的楼层后，停层信号即被消除，指示灯也应熄灭。程序中各内选层辅助继电器支路中串入了层楼辅助继电器的动断触点。 M120-M122：内选1到3层辅助继电器；Y23-Y25：内选1到3层记忆灯控制输出。4、外呼信号的登记与消除环节 人员在厅门外呼梯时，呼梯信号应被接收和记忆。当电梯到达该楼层，且定向方向与目的地方向一致时(基层与顶层除外)，呼梯要求已满足，呼梯信号应被消除。 按下外呼按钮时，相对应的外呼辅助继电器接通，外呼钮下的指示灯亮，表示呼梯要求已被电梯接收并记忆。而该信号的消除环节是由当层信号的动断触点与运行方向信号的动断并联构成。这样安排是前边提到过的电梯运行中只响应同时呼梯的原则决定的。即电梯运行方向与呼梯目的的地方向一致且到达呼梯楼层时，电梯将停止，呼梯要求已满足，呼梯信号被消除。电梯运行方向与呼梯目的地方向相反时，如电梯从一楼向上运行(上行)而呼梯要求从二楼向下，若有去三楼的内选层要求及外呼梯要求，电梯到达二楼时(无二楼上行要求)不停梯，呼梯要求没有满足，呼梯信号不能消除；若三楼无用梯要求，电梯将停在二楼，但呼梯信号(二下)，不能立即消除，待人员进入轿厢，选层(去一楼)后，电梯定向下，则二下呼梯信号已满足，呼梯信号被消除。 M130:1层上行辅助；M131：2层上行辅助；M132：2层下行辅助； M133：3层下行辅助Y30-Y35：1到3层外呼记忆灯控制输出。5、电梯的定向环节 在自动运行状态下，电梯首先应确定方向，也即定向。电梯的定向只有两种情况，即上行和下行。电梯处于待命状态，接收到内选和外呼信号时，应将电梯所处的位置与内选和外呼信号进行比较，确定是上行还是下行。一旦电梯定向后，内选与外呼对电梯进行顺向运行的要求没有满足的情况下，定向信号不能消除。检修状态下运行方向直接由上行和下行起动按钮确定，不需定向。梯形图中M103及M104分别为定上行及定下行辅助继电器，它们线圈的工作条件触点块由内外呼信号及电梯位置信号组成，前文中所说的“比较”是通过电梯位置信号对呼梯信号的“屏蔽”实现的，比如当电梯上行且位于2层时，M111的动断触点断开，1层的内呼外唤都不再能影响上行状态。 梯形图中，M103及M104在电梯上行及下行的全过程中，存在不能全程接通的情况，如上行至3楼时，一旦3楼层楼继电器M112接通时，M103则立即断开，而此时电梯仍处于上行状态，至3楼平层位置时才能停止。为解决这一问题，引入M143-M144，使上行与下行继电器接通时间延长至上行及下行的全过程。若不使用M143-M146，可能会发生下述情况：2楼向上的外呼信号(不存在其他外呼及内选层信号)，使电梯上行，电梯至2楼位置，M111使M103断开，从电梯至2楼位置到电梯停层开门，人员进行轿厢内选3层之间的时间内，1、2楼的外呼及内选层信号可以使电梯在未完成3楼向上的运动之前定下行方向。 M103：定上行；M143：上行；Y21：上行指示；M104：定下行；M144：下行；Y22：下行指示。6、自动运行时启动加速和稳定运行环节 电梯的启动条件是：运行方向已确定，门已关好。其梯形图只考虑接触器的通电，而没有考虑其断电与互锁等问题。7、停车制动环节 电梯在停车制动之前，应首先确定其停层信号，即确定要停靠的楼层，应根据电梯的运行方向与外呼信号的位置和轿内选层信号比较后得出。其梯形图如“停层信号梯形图”所示。梯形图中，各层的停车触发信号在下行下呼，上行上呼及内选层信号存在时产生，这些都是符合前边所谈到的停车原则。当存在触发信号电梯又运行到当层时产生停车信号。停车信号M105梯形图支路中M103、M104动断触点的作用是为了解决呼梯方向与电梯运行方向相反时的停车问题(如二楼向下的外呼信号，使电梯从一楼向上运行时，M151不会被触发，至二楼位置，靠M103、M104的动断触点使M105接通)而设置的。而停车信号的消除是停车时间到，T50为停层时间定时器。M150-M152：1至3楼停车触发或复位；M105：停车信号 停层信号产生后，与上下平层感应器配合，进行停车制动。停车制动之前，应先产生停车制动信号，然后由停车制动信号控制接触器实现停车制动。为解决电梯进入平层区间后才出现停车信号致