基于PLC4层电梯设计

《可编程控制器原理及应用》《PLC及电气控制》课程设计题目：基于PLC控制四层电梯自动控制设计姓名：张丞瑀同组人：谷远见学号：09130213专业、年级：0902测控技术与仪器指导教师：杨忠君2012年11月强学力行喻理求真1摘要虽着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。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。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。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，抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。关键词：电梯；控制系统；PLC控制强学力行喻理求真2目录摘要..........................................................................................................................................1一、四层电梯自动控制系统设计任务书................................................................................31．控制要求..........................................................................................................................32．设计任务..........................................................................................................................4二、四层电梯控制系统组成....................................................................................................41、电梯硬件系统..................................................................................................................52、电梯控制系统..................................................................................................................53、电梯PLC控制系统框图.................................................................................................5三、四层电梯PLC自动控制系统设计过程..........................................................................71、控制程序工艺流程图设计..............................................................................................72、输入/输出分析.................................................................................................................73、I/O分配............................................................................................................................74、绘制电器控制原理图......................................................................................................85、控制程序设计..................................................................................................................96、控制系统程序调试........................................................................................................14四、总结..................................................................................................................................14强学力行喻理求真3一、四层电梯自动控制系统设计任务书1．控制要求1)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SB11和指示灯H11，二层有上升呼叫按钮SB21和指示灯H21以及下降呼叫按钮SB22和指示灯H22，三层有上升呼叫按钮SB31和指示灯H31以及下降呼叫按钮SB32和指示灯H32，四层有下降呼叫按钮SB41和指示灯H41。一至四层有到位行程开关ST1～ST4。电梯内有一至四层呼叫按钮SB1～SB4和指示灯H1～H4；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YA1和YA2控制，关门到位由行程开关ST5检测。此外还有电梯载重超限检测压力继电器KP以及故障报警电铃HA。控制信号说明如表11-4所示。表11-4四层电梯控制信号说明输入输出文字符号说明文字符号说明SB1电梯内一层按钮H1电梯内一层按钮指示灯SB2电梯内二层按钮H2电梯内二层按钮指示灯SB3电梯内三层按钮H3电梯内三层按钮指示灯SB4电梯内四层按钮H4电梯内四层按钮指示灯SB11一层上升呼叫按钮H11一层上升呼叫按钮指示灯SB21二层上升呼叫按钮H21二层上升呼叫按钮指示灯SB22二层下降呼叫按钮H22二层下降呼叫按钮指示灯SB31三层上升呼叫按钮H31三层上升呼叫按钮指示灯SB32三层下降呼叫按钮H32三层下降呼叫按钮指示灯SB41四层下降呼叫按钮H41四层下降呼叫按钮指示灯SB5电梯开门按钮KM1电动机正转接触器SB6电梯关门按钮KM2电动机反转接触器SB7检修开关YA1电梯开门电磁铁ST1电梯一层到位限位开关YA2电梯关门电磁铁ST2电梯二层到位限位开关HA电梯故障报警电铃ST3电梯三层到位限位开关ST4电梯四层到位限位开关ST5电梯关门到位限位开关SP电梯载重超限检测FR电动机过载保护热继电器2)楼层呼叫按钮及电梯内按钮按下，电梯未达到相应楼层或未得到相应的响应时，相应指示灯一直接通指示。强学力行喻理求真43)电梯运行时，电梯开门与关门按钮不起作用，电梯到达停在各楼层时，电梯开门与关门动作可由电梯开门与关门按钮控制，也可延时控制，但检测到电梯超重时，电梯门不能关闭，并由报警电铃发出报警信号。4)电梯最大运行区间为三层距离，若一次运行时间超过30s，则电动机停转，并由HA报警。5)检修开关SB7接通时，电梯下行停在一层位置，进行检修，其他所有动作均不相应。6)电梯拖动电动机控制电路有各种常规电气保护，如短路保护、过载保护、正反转互锁等。7)相关参数：①拖动电动机M：5.5kW，AC380V，11.6A，1440r/min。②指示灯H：0.25W，DC24V。③电铃HA：8W，AC220V。④电磁铁YA：100mA，AC220V。2．设计任务1)根据控制要求进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。2)分析电梯所有可能运行的方式，并依此编制电梯运行PLC控制程序，有条件可以利用电梯模型或模拟开关板调试程序，模拟运行。3)编写设计说明书，内容包括：①设计过程和有关说明。②基于PLC的电梯电气控制系统电路图。③PLC控制程序（梯形图和指令表）。④电器元器件的选择和有关计算。⑤电气设备明细表。⑥参考资料、参考书及参考手册。⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。二、四层电梯控制系统组成1、电梯硬件系统电梯硬件系统主要由曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统组成。(1)曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。(2)导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。强学力行喻理求真5导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。(3)轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。(4)门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。(5)重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。(6)电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。(7)电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。(8)安全保护系统保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成。2、电梯控制系统电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。(1)电力拖动电力拖动部分由拽引电机、抱闸和相应的开关电路以及开门机组成。(2)电气控制电气控制部分又称控制电路，它是电梯控制系统的核心。它包含两部分:拖动控制电路和信号控制电路。拖动控制电路因电梯的拖动方式不同而各异。可以是接触器线圈及其相关的控制电路，也可以是电力电子器件的门极控制电路，对于有速度闭环控制的系统，还必须考虑含有电源、电压、速度检测电路和调节电路。信号控制电路与拖动的方式关系不大，主要与程序能够实现的功能有直接的关系。因此，不同的拖动方式的电梯可以采用同一信号控制电路。(3)PLC系统部分完成所设定的控制任务所需要的PLC规模主要取决于控制系统对输入，输出点的需求量和控制过程的难易程度。I/0点的估算:输入信号有:内呼信号4个，外呼信号6个，开关门信号2个，轿厢平层限位信号4个，检修信号1个，超限检测信号1个，过载保护信号1个，关门限位1个，共计20个。输出信号有:内呼信号指示4个，外呼信号指示6个，轿厢上下行2个，门电机开关2个，报警电铃1个，共计15个。综上所述，根据具体情况，选择FX2N-48MR001型PLC。强学力