五层电梯模型PLC控制.doc

西门子PLC课程设计

题目： 五层电梯模型PLC控制系统设计与调节
姓名： 胡 超
班级： 测控081
学号： 07

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平时
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总评
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目 录

一 电梯控制的原理与实现 1
1．1 电梯控制系统构成 1
1．2 电梯的工作原理及功能要求 2
1.2.1 变频调速回路 2
1.2.2 输入输出回路 2
二 电梯模型PLC控制系统工况 4
2.1、五层电梯模型的结构 4
2.1.1 轿厢运行井道及各层楼位置检测 4
2. 1.2.层楼面布局 4
2.1.3 轿厢内及操作面板结构布局 5
2.2、五层电梯模型控制系统的工况 6
2.2.1电梯的工作方式 6
2.2.2 电梯的PLC控制程序所应具有的功能 6
三 电梯模型控制系统PLC的I/O配置 8
3.1、I/O编址 8
3.2电梯控制电气线路图及PLC I/O硬件接线图 10
四 软件设计 13
4．1 控制系统程序工艺流程分析 13
4．1．1电梯初始化 15
4．1．2指层控制 15
4．1．3开关门控制 15
4．1．4轿内指令控制 16
4．1．5厅外呼叫控制 16
4．1．6电梯的选层上、下行控制 16
4．1．7电梯的运行控制 17
4．1．8抱闸、泊梯、超重控制 18
。 19
4.2控制系统程序设计 19
五 心得体会 24
六 参考文献 25
七 思考题 26

江西理工大学应用科学学院
一 电梯控制的原理与实现
1．1 电梯控制系统构成
电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及 PLC 单元构成，由如图2所示，PLC用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，安全保护等指令信号进行管理和控制功能。
图2 电梯控制系统原理图

1．2 电梯的工作原理及功能要求
1．2．1 变频调速回路
变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成.三相电源 R、S、T 经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端为两相电接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。旋转编码器用来检测电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。变频器输入信号为：上、下行方向指令，低速、高速、检修速度编码指令。
1.2.2输入输出回路
输入输出单元为 PLC 的 I/O 接口部分，主要由厅外呼叫、轿箱内选层、楼层及方向指示、开关门、井道内的上下平层、上下强迫换速开关、门锁、安全保护继电器、检修、消防、泊梯、称重等单元构成。
（1）输入单元为：
厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和消除；轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、消除和指示；开关门按钮，输入 PLC 控制轿门的开闭（厅门也同时动作）；上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层；上下限强迫换速开关，用于保护电梯的高速运行安全，避免电梯出现冲顶或蹲底事故，当电梯到达上下端站时，装在轿厢边的上下限强迫换速开关打板，信号输入 PLC，PLC 发出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置；门锁装置（或轿门和厅门联锁保护装置），轿门闭合和各厅门闭合上锁是电梯正常起动运行的前提；安全回路，通常包括轿内急停开关、轿顶内急停开关、安全钳开关、限速器断绳开关、限速器超速开关、底坑急停开关、相序保护继电器、上下限极限开关等；检修、消防和泊梯，检修、消防和泊梯为电梯的三种运行方式，检修运行为电梯检修时的慢速运行方式，消防运行有消防返回基站和消防员专用两种运行状态，泊梯状态，消除内选和外呼信号，自动返回泊梯层、关门并断电；称重单元，用来检测轿厢负荷，判断电梯处于欠载、满载或超载状态，然后输出数字信号给 PLC，根据负载情况进行起动力矩补偿，使电梯运行平稳。
（2）输出单元为：
楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向指示灯、层楼指示灯以及报站钟等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示方式和点阵显示方式，本系统为七段码显示方式；开关门单元，用于控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭，在自动定向完成或电梯平稳停靠后，PLC给出相关指令，完成开关门动作

二 电梯模型PLC控制系统工况

电梯运动——电力拖动，垂直运动
早期——继电器控制系统——易产生故障
现代——PLC控制——工作安全可靠、远速度高于继电器控制，但低于微机控制
2.1、五层电梯模型的结构
2.1.1 轿厢运行井道及各层楼位置检测
井道内轿厢由电动机驱动，上下运行（与实际相比，省略了电磁抱闸制动
装置），各层楼位置检测：行程开关 1YC～5YC

图2-1 五层电梯模型的结构

2. 1.2. 层楼面布局
（1）乘客出/入门
（2）上召唤按钮Ais和下召唤按钮Aix，召唤登记指示灯iDAS和iIDAX
（3）电梯运行状态指示灯 上行DCS和下行DCX
（4）7段码数码管作楼层显示
2.1.3轿厢内及操作面板结构布局
（1）电梯运行状态显示(上行、下行)
（1） 楼层显示
（2） 电源总开关
（3） 司机/自动选择开关(有/无司机)
（4） 输入控制开关: AYS——向上行驶按钮
AYX——向下行驶按钮
YSJ——有/无司机选择开关
AJ ——直驶开关
ZXF——置消防开关
（6）输出控制开关、显示装置
KM（LED显示）——电梯正完成开门动作
GM（LED显示）——电梯正完成关门动作
MGB（LED显示）——电梯门已关闭
1DJA～5DJA——1～5楼指令登记指示显示
1DAS～4DAS——1～4楼上召唤登记指示显示
2DAX～5DAX——2～5楼下召唤登记指示显示
YX——电梯正在运行

a g d
0 0 1（1层）
0 1 0（2层）
0 1 1（3层）
1 0 0（4层）
1 0 1（5层）

图1-3 七段数码管显示轿厢所在层楼

图2-2 轿厢内及操作面板结构布局

2.2、五层电梯模型控制系统的工况
2.2.1·电梯的工作方式
1.有司机方式——手动控制方式 上、下客时间的长短
（本例中，设I0.0 =“1” ） 上、下行的起动
中间是否响应召唤（或直驶）
2. 无司机方式——自动控制方式——运行过程完全由梯形图程序控制，无须人工干预
（本例中，设I0.0 =“0” ）即： 上、下客时间由程序确定（本例设为4秒）
移门时间由程序确定（本例设为3秒）
无须上、下行按钮，只要电梯门关闭，即自动判定方向并运行
3. 消防方式——特殊的工作方式 置消防开关 “ZXF”一旦为“ON”：
轿厢无论出在什么状况，立即关门，直驶底层，打开门以疏散乘客，然后由消防人员手动控制（电梯由消防人员手动控制的前提是轿厢到过底楼并已开过门）

2.2.2 电梯的PLC控制程序所应具有的功能
1. 召唤登记（响应）及清除功能
召唤登记：轿厢外层楼上的乘客按钮“上召唤或下召唤”，一旦响应，即予以登记
清除召唤：（1）消防方式
（2）轿厢到达召唤楼层
2. 指令登记（响应）及清除功能
指令登记：轿厢内乘客按指令按钮（消防时若未到过底楼并开过门，则不允许指令登记）
指令清除：（1）到达指令楼层
（2）消防时未到过底开过门
（3）消防时到过底开过门，但在任意一层停过
3. 自动定向功能
n：指令或召唤层 n＞m——自动定为上行 n = m——电梯不能定向
m：轿厢 n＜m——自动定为下行
4. 停站控制功能
（1）顺向召唤（上行时上召唤，下行时下召唤），当电梯到达该层楼时，发停站信号
（2）接到指令信号，则电梯到达该层楼时，发停站信号
（3）上行至顶楼或下行至底楼，必然要发停站信号
（4）反向召唤时（上行时下召唤，下行时上召唤），则停到离轿厢最远的反向召唤点
5. 轿厢定位（层楼）及显示
（1） 根据各层楼的行程开关状态，确定轿厢所在层楼位置
（2） 根据轿厢所在层楼位置，判别电梯运行方向并作楼层显示
6. 电梯的驱动电机起动/停止及运动方向控制
根据Q0.6（上行继电器）和Q0.7（下行继电器）的状态，实现驱动电机作上行或下行（正反转）运行。
7. 停站、开门、上下客、关门时序控制
8. 无司机状态时，若门未关闭、未定向的情况下，应具备指令信号优于召唤信号参加定向功能。即轿厢内乘客优先。

三 电梯模型控制系统PLC的I/O配
3.1、I/O编址

地址
接线符号
含义
输 入 点 I
I0.1
AYS
向上行使按钮
I0.2
AYX
向下行使按钮
I0.0
YSJ
有/无司机选择开关
I0.3
1YC
一楼行程开关
I0.4
2YC
二楼行程开关
I0.5
3YC
三楼行程开关
I0.6
4YC
四楼行程开关
I0.7
5YC
五楼行程开关
I1.0
A1J
一楼指令按钮
I1.1
A2J
二楼指令按钮
I1.2
A3J
三楼指令按钮
I1.3
A4J
四楼指令按钮
I1.4
A5J
五楼指令按钮
I1.5
AJ
指令专用开关（直驶）
I1.6
ZXF
置消防开关
I2.0
A1S
一楼上召唤按钮
I2.1
A2S
二楼上召唤按钮
I2.2
A2X
二楼下召唤按钮
I2.3
A3S
三楼上召唤按钮
I2.4
A3X
三楼下召唤按钮
I2.5
A4S
四楼上召唤按钮
I2.6
A4X
四楼下召唤按钮
I2.7
A5X
五楼下召唤按钮
输 出 点 Q
Q0.1
KM
开门显示
Q0.2
GM
关门显示
Q0.3
MGB
门关闭显示
Q0.4
DCS
上行显示
Q0.5
DCX
下行显示
Q0.6
S
上行继电器
Q0.7
X
下行继电器
Q0.0
YX
运行显示
Q2.0
A
Led七段显示器a段发光二极管
Q2.1
G
Led七段显示器g段发光二极管
Q2.2
D
Led七段显示器d段发光二极管
Q1.0
1DJA
一楼指令信号登记显示
Q1.1
2DJA
二楼指令信号登记显示
Q1.2
3DJA
三楼指令信号登记显示
Q1.3
4DJA
四楼指令信号登记显示
Q1.4
5DJA
五楼指令信号登记显示
Q1.5
1DAS
一楼上召唤信号登记显示
Q1.6
2DAS
二楼上召唤信号登记显示
Q1.7
2DAX
二楼下召唤信号登记显示
Q3.0
3DAS
三楼上召唤信号登记显示
Q3.1
3DAX
三楼下召唤信号登记显示
Q3.2
4DAS
四楼上召唤信号登记显示
Q3.3
4DAX
四楼下召唤信号登记显示
Q3.4
5DAX
五楼下召唤信号登记显示
中 间 继 电 器（含定时器）
M0.1

指令优于召唤
M0.2

停站信号
M0.3

本站厅外开门
M0.4

消防时到过底搂开过门且在任意层楼停过（清指令登记）
M0.5

消防时到过底搂开过门或非消防时（允许指令登记）
M0.6

关门条件
M1.0

清一楼指令登记
M1.1

清二楼指令登记
M1.2

清三楼指令登记
M1.3

清四楼指令登记
M1.4

清五楼指令登记
M2.0

清一楼上召唤登记
M2.1

清二楼上召唤登记
M2.2

清二楼下召唤登记
M2.3

清三楼上召唤登记
M2.4

清三楼下召唤登记
M2.5

清四楼上召唤登记
M2.6

清四楼下召唤登记
M2.7

清五楼下召唤登记
M3.0

消防时到过底搂开过门
M3.1

轿厢不在任何层楼面上
M3.2

轿厢位于某层楼面后，延迟1秒断开（→停站信号保持1秒）（M0.2）
M3.3

有司机直驶状态
M3.4

关门时间（3秒） 定时器T37
M3.5

开门时间（3秒） 定时器T38
M3.6

无司机上、下客时间（4秒） 定时器T39
M3.7

到站延时时间（1秒） 定时器T40——形成停站脉冲
M5.0

未定向
M5.1

未定向
M5.2

未定向输出→停站信号（M0.2）
M6.0

电梯在1楼准备译码显示
M6.1

电梯在2楼准备译码显示
M6.2

电梯在3楼准备译码显示
M6.3

电梯在4楼准备译码显示
M6.4

电梯在5楼准备译码显示

3.2电梯控制电气线路图及PLC I/O硬件接线图

图3-1 CPU 226 AC/DC/继电器端子连接图（6ES7 216-2BD22-0XB0）

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