四层电梯PLC控制

淮海工学院课程设计报告书课程名称：可编程控制设计题目：四层电梯PLC控制系（院）：电子工程学院学期：2010~2011第二学期专业班级：电气082班姓名：陈玲学号：030861202评语：成绩：签名：日期：课程设计报告书专用纸第2页共20页1绪论电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此，可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是：乘电梯比走楼梯安全5倍。掘资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。目前，由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。2四层电梯整体设计方案2.1设计要求2.1.1电梯输入信号及其意义：（1）位置信号位置信号由安装于电梯停靠位置的4个传感器SQ1～SQ4产生。平时为OFF，当电梯运行到该位置时ON。（2）指令信号指令信号有4个，分别由“一至四”（K7～K10）4个指令按钮产生。按某按钮，表示电梯内乘客欲往相应楼层。（3）呼梯信号呼梯信号有6个，分别由K1～K6个呼梯按钮产生。按呼梯按钮，表示电梯外乘客欲乘电梯。例如，按K3则表示二楼乘客欲往上，按K4则表示三楼乘客欲往下。2.1.2电梯输出信号及其意义课程设计报告书专用纸第3页共20页（1）运行方向信号运行方向信号有两个，由两个箭头指示灯组成，显示电梯运行方向。（2）指令登记信号指令登记信号有4个，分别由L11～L14个指示灯组成，表示相应的指令信号已被接受（登记）。指令执行完后，信号消失（消号）。例如，电梯在二楼，按“三”表示电梯内乘客欲往三楼，则L12亮表示该要求已被接受。电梯向上运行到三楼停靠，此时L12灭。（3）呼梯登记信号呼梯登记信号有6个，分别由L1～L6个指示灯组成，其意义与上述指令登记信号相类似。（4）楼层数显信号该信号表示电梯目前所在的楼层位置。由七段数码显示构成，LEDa～LEDg分别代表各段笔划。2.1.3模拟电梯运行原则（1）接收并登记电梯在楼层以外的所有指令信号、呼梯信号，给予登记并输出登记信号。（2）根据最早登记的信号，自动判断电梯是上行还是下行，这种逻辑判断称为电梯的定向。电梯的定向根据首先登记信号的性质可分为两种。一种是指令定向，指令定向是把指令指出的目的地与当前电梯位置比较得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼，指令为一楼则向下行；指令为四楼则向上行。第二种是呼梯定向，呼梯定向是根据呼梯信号的来源位置与当前电梯位置比较，得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼，三楼乘客要向下，则按AX3，此时电梯的运行应该是向上到三楼接乘客，所以电梯应向上。（3）电梯接收到多个信号时，采用首个信号定向，同向信号先执行，一个方向任务全部执行完后再换向。例如，电梯在三楼，依次输入二楼指令信号、四楼指令信号、一楼指令信号。如用信号排队方式，则电梯下行至二楼→上行至四楼→下行至一楼。而用同向先执行方式，则为电梯下行至二楼→下行至一楼→上行至四楼。显然，第二种方式往返路程短，因而效率高。（4）具有同向截车功能。例如，电梯在一楼，指令为四楼则上行，上行中三楼有呼梯信号，如果该呼梯信号为呼梯向上（K5），则当电梯到达三楼时停站顺路载客；如果呼梯信号为呼梯向下（K4），则不能停站，而是先到四楼后再返回到三楼停站。（5）一个方向的任务执行完要换向时，依据最远站换向原则。例如，电梯在一楼根据二楼指令向上，此时三楼、四楼分别有呼梯向下信号。电梯到达二楼停站，下客后继续向上。如果到三楼停站换向，则四楼的要求不能兼顾，如果到四楼停站换向，则到三楼可顺向截车。课程设计报告书专用纸第4页共20页2.2控制电路系统设计2.2.1主电路图2-3系统主电路图图2-1系统主电路图1、三相异步电动机的选取JO2-41-4：额定功率5.5KW，额定电流11A，额定转速1440r/min，功率因0.88，堵转电流7.0A。2、熔断器的选择使用220V三相交流电源供电，则：I(fu)=I(n)(1.5-2.5)，取I(fu)=22A产品型号：3NA38142C；适用于交流50Hz，额定电压交流380、500V，额定电流35A的配电线路中，作过载和短路保护。3、热继电器的选择电动机在启动瞬间和短时过载启动瞬间电流为（5-6）倍的I（n）。一般情况下热课程设计报告书专用纸第5页共20页继电器的整定值得选取电动机的额定电流的（0.95-1.05）倍的I（n）。使用时，热继电器的旋钮应调到该额定值，否则起不到保护作用。选择型号：TM30-100W，额定电流16A—100A，额定电压小于690V以下的电机。4、交流接触器的选择接触器是一种能频繁接通和断开远距离用电设备主电路及其他大电容用电贿赂的自动控制电器，它分为直流和交流两类。控制对象主要是电动机、电炉、电焊机、电容器等。交流接触器主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。产品型号：CJX2系列，额定电流40A，额定电压220V。2.2.2流程图1、电梯开关门流程图图2-2电梯开关门流程图课程设计报告书专用纸第6页共20页2、电梯开关门流程图图2-3电梯开关门流程图2.3PLC的系统硬件设计2.3.1可编程控制器机型的选择为了完成设定的控制任务,主要根据电梯控制方式与输入/输出点数和占用内存的多少来确定PLC的机型。本系统为四层楼的电梯,采用集选控制方式。所需输入/输出点数与内存容量估算如下:1、输入/输出点的估算：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K1和指示灯H1，二层有上升课程设计报告书专用纸第7页共20页呼叫按钮K2和指示灯H2以及下降呼叫按钮K4和指示灯H4，三层有上升呼叫按钮K3和指示灯H3以及下降呼叫按钮K5和指示灯H5，四层有下降呼叫按钮K6和指示灯H6。一至四层有到位行程开关SQ1～SQ4。电梯内有一至四层呼叫按钮K10～K7和指示灯H10～H7；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KM3和KM4控制，关门到位由行程开关ST1检测，开门到位由行程开关ST2检测。轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制，并有上行记忆和下行记忆两路指示灯。输入点共有14个，输出点共有16个,总共30个。2、内存容量的估算：用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。因此,在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。本系统有开关量I/O总点数有30个，模拟量I/O数为0个。利用估算PLC内存总容量的计算公式:所需总内存字数=开关量I/O总点数×(10～15)+模拟量I/O总点数×(150～250)再按30%左右预留余量。估算本系统需要约1K字节的内存容量。综合I/O点数以及内存容量，S7—200的CPU226输入，输出点数为24／16，足以满足要求。2.3.2I/O分配表输入输出I0.0一楼位置开关SQ1Q0.0上行指示I0.1二楼位置开关SQ2Q0.1下行指示I0.2三楼位置开关SQ3Q0.2上行驱动I0.3四楼位置开关SQ4Q0.3下行驱动I0.4一楼指令开关K10Q0.4一楼指令登记I0.5二楼指令开关K9Q0.5二楼指令登记I0.6三楼指令开关K8Q0.6三楼指令登记I0.7四楼指令开关7Q0.7四楼指令登记I1.0一楼上行按钮K1Q1.0一楼上行呼梯登记I1.1二楼上行按钮K3Q1.1二楼上行呼梯登记I1.2三楼上行按钮K5Q1.2三楼上行呼梯登记I1.3二楼下行按钮K2Q1.3二楼下行呼梯登记I1.4三楼下行按钮K4Q1.4三楼下行呼梯登记I1.5四楼下行按钮K6Q1.5四楼下行呼梯登记Q1.6开门模拟Q1.7开门模拟课程设计报告书专用纸第8页共20页表3-1四层电梯控制I/O分配表2.3.3I/O接线图本设计的PLC外部接线图如图5-2所示.CPU226CN的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流，通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求，CPU226CN的输出继电器触点容量为2A，电压范围为5~30V（DC）或5~250V（AC）。表3-2四层电梯控制I/O接线图课程设计报告书专用纸第9页共20页2.4梯形图2.4.1外召唤信号登记及消除课程设计报告书专用纸第10页共20页2.4.2内指令信号登记及消除点动内呼按钮，信号登记显示。到层信号取消。本系统设一楼为基站，两分钟内无任何操作，电梯自动返回一楼。课程设计报告书专用纸第11页共20页2.4.3电梯的平层信号处理2.4.4选层定向及反向截梯1、轿厢上行课程设计报告书专用纸第12页共20页课程设计报告书专用纸第13页共20页课程设计报告书专用纸第14页共20页2.轿厢下行课程设计报告书专用纸第15页共20页2.4.5内指令外召唤信号的保持轿厢的内呼指令与外召唤指令保持信号，用于在有乘坐需要的楼层停车，并自动或手动执行开关门操作。开关门执行一次之后，信号取消。使电梯能够继续响应其他乘坐信号。课程设计报告书专用纸第16页共20页课程设计报告书专用纸第17页共20页2.4.6各楼层停车信号课程设计报告书专用纸第18页共20页6.5.7自动开关门如梯形图所示，电梯到层停车后，延时2s开门，5s后自动关门。并设有手动开门按扭和关门按钮。可实现即时开关门。课程设计报告书专用纸第19页共20页3结束语经过两个星期的研究工作，通过在书店、图书馆以及互联网查阅相关资料，了解了电梯的起源和发展过程，并且加深了对电梯运行过程、控制系统的认识，熟悉了可编程控制器在电梯控制系统中的运用。并且，使我将原来所学的知识系统化、理论化、实用课程设计报告书专用纸第20页共20页化，对如何使用已有知识及获取相关资料方面的能力又有了提高。通过这次设计，我还认识到无论做什么，都需要踏实，勤奋，严谨的工作态度，这对我以后的工作将会产生深渊的影响。本次设计达到了预定的设计目的。利用可编程控制器以及电动机控制技术，充分利用了数字化电子控制技术，通过合理的设别选型、软件设计，提高了电梯运行的可靠性和运行效率，使电梯结构紧凑、噪音降低、维修简单、故障率低，改善了电梯运行的舒适感，并节约了电能。具有一定的经济效益和社会效益。4参考文献【1】常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.北京：机械工业出版社，2006【2】谢丽萍等.西门子S7-200系列PLC快速入门与实践.北京：人民邮电出版社，2010【3】殷洪义，吴建华.PLC原理与实践.北京：清华大学出版社，2008【4】赵光.西门子S7-200系列PLC应用实例详解.北京：化学工业出版社，2010