基于S的PLC四层电梯控制新版专业系统设计.docx

基于PLC四层电梯控制系统设计04123157 王斌1、四层电梯控制系统设计方案1.1设计方案比较电梯控制方法关键分为三种，分别是继电器控制方法、微机控制方法和可编程控制器（PLC）控制方法，因为继电器控制存在功效弱、故障多、可靠性差和工作寿命短缺点现在已逐步被淘汰，微机控制可靠性差故也不多采取，而PLC控制采取一个巡回扫描方法分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就确保只有正确程序才能运行，不然电梯不会工作。又因为PLC中内部辅助继电器及保持继电器等是它本身系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，所以，它比继电器控制有显著优越性，比微机控制有显著可靠性，自动化水平更高。总而言之PLC控制是三种控制方法中最含有可靠性、优越性和实用性控制方法，它更适适用在电梯技术改造和控制系统更新换代，是电梯控制系统中理想控制新技术。1.2可编程控制器（PLC）选择现在市场是可编程控制器种类繁多，有西门子、三菱、欧姆龙等。同一品牌可编程控制器也有很多类型，仅西门子就S7-200/S7-300/S7-400这三个系列。结合本身学习特点，在学习期间接触西门子s7-200时间比较长，熟悉s7-200多种功效指令，能够熟练利用s7-200多种功效指令编程。结合PLC s7-200本身含有：模块结构、可靠性好、多功效性、易编程性等特点，此次系统设计需要输入端口26个，输出端口11个。故设计中选择西门子PLC S7-200 CPU224。1.3 变频器选择 电梯调速要求除了通常工业控制静态、动态性能外，她舒适度指标往往是选择一项关键内容。本设计中拖动调速系统关键在于确保电梯按理想给定速度曲线运行以改善电梯运行舒适度。 因为西门子MM440变频器含有：(1)调试简单；（2）模块化结构，配置灵活性最大；（3）6个可编程，带隔离数字输入；（4）2个可表定模拟输入（0V至10V，0mA至20mA），它们也可作为第7和第8个数字输入；（5）2个可编程模拟输出（0mA至20mA）；（6）3个完全可编程继电器输出（30V直流/5A，阻性负载；250V交流/2A，感性负载）；（7）当使用较高开关频率时，电机能够低噪音运行（在开关频率较高情况下，要降格使用）（8）完善变频器和电动机保护功效。所以此次课题设计采取西门子MM440变频器。2、硬件设计2.1系统框图（1）控制系统框图（图3.01） 图2.01 控制系统框图（2）系统结构图（图2.02）图2.02 系统结构图图2.1.1 时间t（s）/f（Hz）曲线2.2减速及平层控制电梯工作特点是频繁启制动,为了提升工作效率、改善舒适感，要求电梯能平滑减速至速度为零时，正确平层，即“无速停车包闸”，不要出现爬行现象或低速抱闸,即直接停止,要做到这一点是要正确发出减速信号,在靠近层楼面时按距离正确自动矫正速度给定曲线。本设计采取旋转编码器检测轿厢位置，只要电梯运行，计数器就能够正确地确定走过距离，达成和减速点对应预制数时即可发出减速命令。2.3电梯安全保护步骤 (一)断绳和超速保护； (二)轿门和层门锁保护； (三)安全电路保护； (四)梯门入口安全保护； (五)上、下端站强迫减速保护； (六)上、下方向限位保护及终端保护； （七）缺相、错相保护； （八）电梯电气控制系统中短路保护； （九）拽引电动机（交流原动机、主变压器）过载保护； （十）电动机运转时间限制保护； （十一）紧急停止保护； （十二）轿厢上行超速保护；2.4电梯控制系统操作过程(1)按动召唤按钮,电梯牵引机开启抵达召唤层停止、响铃、电梯门和轿厢门同时打开。(2)人进入轿厢，超重保护没有报警。(3)电梯门开同时计时器开始计时5秒钟,5秒钟到电梯门和轿厢门自动关闭。(4)按动选层键,电梯牵引机开启抵达选择层停止、响铃、电梯门和轿厢门同时打开。(5)电梯门打开同时计时器开始计时5秒钟，5秒钟到电梯门和轿厢门自动关闭。(6)当电梯行驶过程中收到正向召唤信号,则抵达召唤楼层时停止,接收到反向召唤信号,电梯继续实施目前信号,在顺向信号实施完成后实施反向信号,实施过程中自动对应最近信号。(7)电梯门和轿厢门设有压力传感器,当受到一定推力时,门自动返回计时5秒后重新关闭。2.5电梯控制系统实现功效1.电梯内外目前楼层显示；2.各层厅外召唤按钮；3.轿厢内楼层选择指令键 ；4.一台交流电动机拽引轿厢上升和下降；5待客召唤自动开门，当电梯在某层时，按下召唤信号自动开门；6感到压力立即自动重新开关门；7.到站有自动响铃提醒并自动开门经5秒自动关门；8.指令记忆，当轿厢接收多个指令后，电梯能按次序自动停靠车门，并自动选择最好运行方向；9.自动定向功效，当轿厢接收多个指令时，根据先入为主标准，自动确定运行方向；10.呼梯记忆和顺向截梯功效，当电梯运行时，碰到顺向召唤信号能停靠应答；11.自动换向功效，当电梯运行到顶层或最底层时，能自动换向运行；12.自动关门待客功效，当电梯全部完成轿厢内指令，又无厅外召唤信号时，电梯能自动关门停在原位待客。3、软件设计3.1I/O(输入/输出)端口分配依据控制要求I/O端口分布（图4.1）图3.1 输入输出端口分配2.外部接线图（图3.2）依据I/O端口设计外部接线图图3.2 外部接线图3.梯形图4.梯形图控制分析1. 网络1至网络6，实现外部召唤按钮功效。当按下召唤按钮I0.0、I0.1、I0.2、I0.3时，对应辅助继电器，M0.0、M0.1和M0.2、M0.3和M0.4、M0.5得电，假如轿厢在呼叫层上方M0.0、M0.1、M0.3接通电梯下行输出Q0.1，反之M0.2、M0.4、M0.5接通电梯上行输出,当电梯开门时,才能将目前呼梯信号清除,只有目前信号有效,轿厢抵达时,才能自动开。当有多个呼梯信号同时发生，依据轿厢位置，利用时间继电器，管理轿厢上行或下行，比如轿厢在二层，一层、三层和四层同时有呼梯，轿厢先去三层四层，最终去一层。2. 网络7至网络网络18，实现电梯内部选层功效，当按下选层按钮，假如是向上辅助继电器M0.6、M0.7、M1.0、M1.2、M1.3、M1.6接通电梯上行输出，电梯上行；反之M1.1、M1.4、M1.5、M1.7、M2.0、M2.1接通电梯下行输出，电梯下行。同时，电梯能够自行实施智能选择程序，依据目前电梯位置，管理电梯上下行输出。3. 网络19至网络24，实现对外部召唤按钮智能应答。利用时间继电器，将多个同时呼梯信号排序，假如轿厢在三层，这时一层、二层和四层同时有呼梯，经过网络22辅助继电器M2.5先断开网络1M0.0和网络6M0.5，然后分别利用时间继电器T41定时1秒、T42定时2秒接通M0.0和M0.5。使轿厢先去二层再去一层最终去四层。4. 网络25至网络30，实现对电梯内部选层功效智能应答。当有多个选层信号时，分别利用定时继电器将信号延时输入,起到对选层信号智能逐一实施作用。比如网络25假如轿厢在二层当去一层、三层/四层时按下时，利用辅助继电器M3.4先断开网络M1.3和网络M1.4输入，利用定时器T46延时5秒钟接通M1.2和M1.3，使轿厢先去一层。5. 网络31至网络38，当轿厢运行时恰好有顺向呼梯信号，电梯运行到呼梯层停止并开门接客，然后继续运行。比如，电梯在一层，去三层，二层有呼叫，电梯运行到二层开门。6. 网络39至网络40为电梯上行和下行输出。上行和下行互锁，全部设有开门、关门、故障、开门限位保护。7. 网络41至网络45为电梯开门输出，碰到开门限位开关I2.4时电梯停止开门。网络45设有电梯门侧压力传感器输入I1.3，当侧门感受到一定压力时重新将门打开。Q0.4是电铃，和开门输出并联，当门开时电铃同时响。8. 网络46至网络47是电梯关门过程，当门碰到极限开关I2.4时停止开门，并接通定时器T45定时5秒钟，T45接通关门输出Q0.3，电梯门自动关闭，当碰到关门限位开关I2.5时断开关门输出Q0.3，电梯停止关门。9. 网络48为电梯安全保护输入，当任何一个元器件发生故障时，Q1.1会立即被接通得电，并经过Q1.1常闭触点断开电梯全部输入输出，使电梯立即停止运行。10.网络49是电梯超载保护输入，当电梯超载时发出警告信号，并断开关门输出。当超载解除时继续实施关门输出。11.网络50至网络53是电梯运行显示指示信号输出，用于显示轿厢目前所在楼层。4. 模拟仿真 模拟情景：电梯在三层，一层呼叫。1. 电梯在三层，I3.0闭合，一层呼叫，I0.0闭合，开启模拟，电梯下行，Q0.1输出。2. 电梯抵达一层，关闭I3.0，打开I2.6，电梯开门，Q0.2输出，电铃响，一层指示灯亮，Q0.4，Q0.5输出。3.开门限位到I2.4输入，过5秒电梯关门，Q0.3输出。4.仿真结束。