三菱PLC五层电梯控制新版专业系统设计.doc

电气和电子信息工程学院 电气控制和PLC实训 设计汇报名 称 三菱PLC五层电梯控制系统设计 专业名称： 电气工程及其自动化 班 级： 学号： 姓 名： 指导老师： 设计时间： 设计地点： 目录内容摘要（6）第一章 电梯概述（7）1.1电梯组成（7）1.2电梯工作原理（8）第二章 电梯控制系统控制分析（9）2.1 电梯继电器控制系统特点及存在问题（9）2.2 PLC及在电梯控制中应用特点（9）第三章 可编程控制器机型选择（11）3.1 PLCIO点数估算（11）3.2 响应时间（11）3.3 输入输出模块选择（11）3.4 机型确实定（11）第四章 硬件设计（13）4.1五层电梯主电路设计（13）4.2输入输出分配表（14）4.3 PLC接线图（16）第五章 软件设计（17）5.1 程序步骤图（17）5.2 程序语句（18）第六章 程序调试、运行（18）6.1 程序调试（18）6.2 PLC控制系统外部干扰（18）第七章 总结（19）7.1心得体会（19）第八章 梯形图（19）第九章 实物图（28）三菱 五层电梯控制系统内容摘要伴随中国经济高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了快速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新时代，其应用越来越广。而电梯作为现代高层建筑垂直交通工具，和大家生活紧密相关，伴随大家对其要求提升，电梯得到了快速发展。多年来，中国电梯生产技术得到了快速发展。部分电梯厂也在不停改善设计、修改工艺。更新换代生产更新型电梯，电梯关键分为机械系统和控制系统两大部份，伴随自动控制理论和微电子技术发展，电梯拖动方法和控制手段均发生了很大改变，交流调速是目前电梯拖动关键发展方向。现在电梯控制系统关键有三种控制方法：继电路控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统因为故障率高、可靠性差、控制方法不灵活和消耗功率大等缺点，现在已逐步被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强功效，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，通常维修人员难以掌握其维修技术等缺点。而PLC控制系统因为运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受大家重视等优点，已成为现在在电梯控制系统中使用最多控制方法，现在也广泛用于传统继电器控制系统技术改造。本毕业设计是以四层电梯为控制对象，用PLC实现对电梯控制。本毕业设计任务是用可编程控制器（PLC）控制四层电梯，实现全部控制要求，设计思绪是采取随机逻辑控制原理，依据电梯本身控制规律，响应随机外部呼叫信号，设计分析、讨论了用FX2N型PLC控制电梯模型程序设计整个过程,并关键叙述了三个方面：系统控制要求、系统配置、软件设计。第一章 电梯概述1.1电梯组成电梯是机电合一大型复杂产品,机械部分相当于人躯体,电器部分相当于人神经。机和电高度合一,使电梯成了现代科学技术综和产品。对于电梯结构而言,传统方法是分为机械部分和电气部分,但以功效系统来描述,则更能反应电梯特点。下面简单介绍电梯机械部分结构,四层电梯平面图图1-1所表示。1.曳引系统：曳引系统关键功效是输出和传输动力，使电梯运行。曳引系统关键由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮组成。2.导向系统：导向系统关键功效是限制轿厢和对重活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统关键由导轨，导靴和导轨架组成。3.轿厢：轿厢是运输乘客和货物电梯组件，是电梯工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。图1-1 四层电梯平面图4.门系统： 门系统关键功效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：系统关键功效是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢和对重间重量差保持在限额之内，确保电梯曳引传动正常。系统关键由对重和重量赔偿装置组成。6.电力拖动系统电力拖动系统功效是提供动力，实施电梯速度控制。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关键功效是对电梯运行实施操纵和控制。电气控制系统关键由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。8.安全保护系统确保电梯安全使用，预防一切危及人身安全事故发生。由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。1.2电梯工作原理曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机经过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳和曳引轮摩擦产生牵引力，实现轿厢和对重升降运动，达成运输目标。固定在轿厢上导靴能够沿着安装在建筑物井道墙体上固定导轨往复升降运动，预防轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其它载荷箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、降低电动机功率。赔偿装置用来赔偿曳引绳运动中张力和重量改变，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以正确停靠。电气系统实现对电梯运动控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢运动方向和所在楼层位置。安全装置确保电梯运行安全。电梯在各服务层站设有层门、轿厢运行方向指示灯、数学显示轿厢、运行位置指层器和召唤电梯按钮。电梯召唤按钮使用时，上楼按上方向按钮，下楼掀按下方向按钮。轿厢抵达时，层楼方向指示即显示轿厢运动方向，乘客判定欲往方向和确定电梯正常后进入轿厢，注意门扇关闭，勿在层门口和轿厢门口对接处逗留。轿厢内有位置显示器、操纵盘及开关门按钮和层楼选层按钮。进入轿厢后，掀按欲往层楼选层按钮。若要轿厢门立即关闭，可掀按关门按钮。轿厢层楼位置指示灯显示抵达层楼并待轿厢门开启后即可离开。第二章 电梯控制系统控制分析2.1 电梯继电器控制系统特点及存在问题2.1.1电梯继电器控制系统优点1.全部控制功效及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于了解和掌握，适合于通常技术人员和技术工人所掌握。2.系统保养、维修及故障检验无需较高技术和特殊工具、仪器。3.大部分电器均为常见控制电器，更换方便，价格较廉价。4.多年来中国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握人员较多。2.1.2电梯继电器控制系统存在问题1.系统触点繁多、接线线路复杂，且触点轻易烧坏磨损，造成接触不良，所以故障率较高。2.一般控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂控制功效，使系统控制功效不易增加，技术水平难以提升。3.电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提升。4.系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。5.因为线路复杂，易出现故障，所以保养维修工作量大，费用高;而且检验故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯可靠性和安全性，常常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不仅会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。2.2 PLC及在电梯控制中应用特点2.2.1 PLC特点PLC是一个用于工业自动化控制专用计算机，实质上属于计算机控制方法。PLC和一般微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现通道(字)运算和数据存放，另外还有位处理器，进行点运算和控制。PLC控制通常含有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。1.可靠性:对可维修产品，可靠性包含产品有效性和可维修性。(1)PLC不需要大量活动元件和接线电子元件，它接线大大降低，和此同时，系统维修简单，维修时间短。(2)PLC采取了一系列可靠性设计方法进行设计，比如，冗余设计，断电保护，故障诊疗和信息保护及恢复等，使可靠性提升。(3)PLC有较高易操作性，它含有编程简单，操作方便，维修轻易等特点，通常不易发生操作错误。(4)PLC是为工业生产过程控制而专门设计控制装置，它含有比通用计算机控制更简单编程语言和更可靠硬件。(5)在PLC硬件方面，采取了一系列提升可靠性方法。比如，采取可靠性元件:采取优异工艺制造流水线制造;对干扰屏蔽、隔离和滤波等;对电源断电保护;对存放器内容保护等。(6)PLC软件方面，也采取了一系列提升系统可靠性方法。比如，采取软件滤波;软件自诊疗;简化编程语言等。1.易操作性，PLC易操作性表现在下列多个方面:(1)操作方便对PLC操作包含程序输入和程序更改操作。(2)编程方便PLC有多个程序设计语言可供使用。(3)维修方便PLC含有自诊疗功效对维修人员维修技能要求降低。2.灵活性，PLC灵活性表现在以下多个方面:(1)编程灵活性。(2)扩展灵活性。(3)操作灵活性。2.2.2 PLC控制电梯优点1.在电梯控制中采取了PLC，用软件实现对电梯运行自动控制，可靠性大大提升。2.去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。3.PLC可实现多种复杂控制系统，方便地增加或改变控制功效。4.PLC可进行故障自动检测和报警显示，提升运行安全性，并便于检修。5.用于群控调配和管理，并提升电梯运行效率。6.更改控制方案时不需改动硬件接线。总而言之，PLC控制优点远远多于传统继电器控制方法，本设计关键采取了三菱PLC对四层电梯控制。第三章 可编程控制器机型选择3.1 PLCIO点数估算 依据被控对象对PLC控制系统技术指标和要求，确定用户所需输入、输出设备，据此确定PLCIO点数。在估算系统IO点数和种类时，要全方面考虑输入、输出信号个数，IO信号类型，电流、电压等级，是否有其它特殊控制要求等原因。以上统计数据是一台PLC完成系统功效所必需满足，但具体要确定I0点数时则要按实际I0点数，再向上附加2015备用量。依据机型选择，再对被控对象进行I0点数估算，依据被控对象IO信号点数，考虑留有1520备用量以调整和扩充。估算出被控对象I0点总数，就可依据此点数选择相当PLC。3.2 响应时间扫描周期和响应时间必需认真考虑。可编程序控制器次序扫描工作方法使它不能可靠接收连续时间小于扫描周期输入信号。比如：某PLC产品检测系统，其有效检测宽度为5cm，若产品传送速度为50mmin，为了确保不会漏检经过产品，要求可编程控制器扫描周期不能大于产品经过检测时间间隔60ms。3.3 输入输出模块选择来自现场设备按钮、限位开关、行程开关等电平信号并将其转换为机器内部电平信号，模块类型为直流和交流两种。依据设备和模块之间远近程度选择电压大小，通常5V、12V、24V属低电平，传输距离不宜太远，比如5V输入模块最远不能超出l0m，也就是说，距离较远设备选择较高电压模拟比较可靠。另外，高密度输入模块如32点、64点，同时接通点数取决于输入电压和环境温度。通常讲，同时接通点数不得超出60%。系统稳定性，必需考虑门槛电平(接通电平和关断电平之差)大小。门槛电平值越大，抗干扰能力越强，传输距离也就越远。输出模块任务是将机器内部电平信号转换为外部控制信号。频繁、电感性、低功率因数负载，推荐使用晶闸管输出模块，但缺点是模块价格高，过载能力差。输出模块优点是适用电压范围宽，导通压降损失小，价格廉价，缺点是寿命短，响应速度慢。输出模块电流值必需大于负载电流额定值。3.4 机型确实定 FX2N-48MR-001技术指标 累计总数48点24点输入，DC24V，24点继电器输出； 尺寸（mm）：1828790。 FX2N-48MR-001系列PLC功效 (1)集成型&高性能 CPU 电源 输入输出三为一体。对6种基础单元，能够以最小8点为单位连接输入输出扩展设备，最大能够扩展输入输出256点。 (2)高速运算 基础指令：0.08s/指令，.应用指令：100s/指令 (3)安心、宽裕存放器规格 内置8000步RAM存放器。安装存放盒后，最大能够扩展到16000步。 (4)丰富软元件范围 辅助继电器：3072点，定时器：256点，计数器：235点 .数据寄存器：8000点 依据PLC机型选择基础标准，本课题中选择了三菱企业FX2N-48-MR-001系列PLC。第四章 硬件设计4.1四层电梯主电路设计在三菱控制系统中，电梯全部动力全部有电动机提供。上下行电动机为电梯上下行提供动力。开关门电动机控制电梯门开和关。整个系统共需 M1、M2两台电动机。主电路图4-1所表示。图4-1 主电路在实际运行中，过负载、欠电压、断相等原因全部可能造成电动机超 过其负载，即广义上超载。电动机短时超载是许可，但假如长时间运行将会毁坏电动机。所以需采取保护方法，现在比较常见是热继电器。在其工作过程中，可能出现短时间大电流超载，热继电器无法起到有效保护作用，可在电路中安装熔断器对其进行保护。 各电动机使用交流接触器控制。其中接触器 KM1、KM2、KM3、KM4分别控制电动机M1上下行、电动机M2门开关。FR1、FR2为 M1、M2提供过负载保护。FU1、FU2为 M1、M2提供短路保护。上下行电动机M1选择 Y100L2-4，容量为1.5kW。门电动机M1为Y100L-6，容量为1.5kW。两台电动机电流分别为I=32.6 AI=3.26 A接触器按实际电流1.5倍到2倍选择,所以接触器额定电流值为60A和6A，额定电压为380V。4.2 输入输出分配表表4-1为该课题输入输出分配表。输入信号有：内呼信号4个，外呼信号6个，开关门信号2个，轿厢平层信号4个，开关门限位2个，上下极限位2个，累计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，轿厢上下行指示2个，门电机开关2个，轿厢所在楼层指示6个，累计23个。表4-1 输入输出分配表输入输出01层上外呼 X0012层下外呼 X111层上外呼指示 Y122层上外呼 X222层下外呼指示 Y233层下外呼 X332层上外呼指示 Y343层上外呼 X443层下外呼指示 Y454层下外呼 X553层上外呼指示 Y564层上外呼 X664层下外呼指示 Y675层下外呼 X774层上外呼指示 Y78 1层内呼 X1085层下外呼指示 Y109 2层内呼 X1191层楼层指示灯 Y1110 3层内呼 X12102层楼层指示灯 Y1211 4层内呼 X13113层楼层指示灯 Y1312 5层内呼 X14124层楼层指示灯 Y14131层平层 X15135层楼层指示灯 Y15142层平层 X1614电梯启停控制 Y16153层平层 X1715电梯上下控制 Y17164层平层 X2016电梯开门控制 Y20175层平层 X211718关门信号 X221819开门信号 X23194.3 PLC接线图图4-2为PLC输入输出接线图。X000X023为输入信号，Y000Y020为输出信号，输入端公共端COMI接地，输出端公共端COM接+24V电源。图4-2 PLC输入输出接线图第五章 软件设计5.1 程序步骤图D0大于要去楼层电梯下行电梯上行抵达目标楼层电梯所在楼层信息存放于D0中D0和要去楼层比较电梯停止是否5.2 程序语句5.2.1 外部信号输入存放程序1.外呼信号输入及存放程序以一楼上外呼为例，按下X000按钮，则Y16 Y17 Y10被置1并保持，直到电梯抵达一楼时利用X021常开使Y15 Y17 Y10置0。2.内呼信号输入及存放程序以二楼内呼信号为例，假如电梯不在二楼，此时按下X11。假如此时电梯为下行，则Y17 Y16置1而且在电梯下降过程中一直保持，直到电梯下行到二楼时置0，。假如电梯处于上行阶段，则Y16置1并保持，直到电梯上行到二楼时置0。4.比较判定轿厢上下行程序按下某楼层按钮则将该按钮所对应楼层和轿厢所在楼层数据寄存器D0中值进行比较，从而能够判定上下行。判定上下行程序：当电梯所在楼层大于D0中值，则轿厢上行；当电梯所在楼层于D0中值，则轿厢下行。第六章 程序调试、运行6.1 程序调试设计一个PLC应用系统，关键要处理第一个问题是进行PLC应用系统功效设计，即依据受控对象功效和工艺要求，明确系统必需要做工作和所以必备条件。第二个问题是进行PLC应用系统功效分析，即经过分析系统功效，提出PLC控制系统结构形式、控制信号种类、数量，系统规模、布局。第三个问题是依据系统分析结果，具体确实定PLC机型和系统具体配置，总装调试步骤：1.模拟调试。用户编写程序在总装调试前要进行模拟调试，检验程序无误后可把PLC接到系统里进行总装调试。2.PLC外部接线检验，外部接线一定要正确无误。假如用户程序还没有送到机器里去，可用自行编写试验程序对外部接线做扫描通电检验，查找接线故障。3.将主电路断开，进行预调，确定接线无误后再接主电路。4.将模拟调好程序送入用户存放器进行总调试，直到各部分功效均正常，并能协调一致成为一个完整整体控制为止。5.假如调试达不到指标要求，可对硬件、软件调整，通常只对软件作调整。5.全部调试结束以后，将程序固化在EPROM盒中保留。6.3 PLC控制系统外部干扰 1.控制系统供电电源波动和电源电压中高次谐波产生干扰。 2.其它设备或空中强电场经过分布电容耦合窜入控制系统引发干扰。 3.邻近大容量电气设备起动和停机时，因电磁感应引发干扰。 经过上机调试，梯形图和指令表符合本设计要求。第七章 总结7.1 心得体会经过这次对五层电梯PLC控制设计，让我了解了PLC梯形图，指令表，外部接线图有了愈加好了解，有很多设计理念起源于实际，从中找到正确设计方法。 经过一段时间钻研，我较圆满完成了设计，实现了基于PLC五层电梯控制系统设计要求及功效第八章 梯形图第九章 实物图