基于西门子PLC的模拟电梯控制系统.doc
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基于西门子PLC的模拟电梯控制系统
基于西门子PLC的模拟电梯控制系统设计
一、控制要求与功能分析
要求采用PLC作为控制中心,采用触摸屏或上位机(组态
软件编程)监控。
电梯模型控制系统总体要求:
总体控制方案在保证安全、可靠运行的情况下,实现计算机自动监控。
并能够完成数据存储、实时监控、动态显示、数据分析、报表打印等功能。
其稳定度、控制精度、响应速度达到设计要求。
具体要求如下:
1.控制系统应有防止误操作的电路联锁和保护功能。
2.电梯轿厢停止位置要准确。
3.根据停靠楼层数量和运行状态自动计算停靠位置。
4.启动和停止时应有减速过程,并根据运行距离自动调整运行速度。
5.操作界面要求有流程效果,可以显示操作的进度。
6.检测、控制信号要准确,安全、可靠。
功能分析:
如下图1
二、控制量列表
如表1基于西门子PLC的模拟电梯控制系统
序号
符号
名称
规格型号
数量
1
Q
空气开关
1
2
FU
熔断器
5
3
SB
按钮
16
4
FR
热继电器
1
5
KA
中间继电器
14
6
KM
接触器
4
7
HL
指示灯
14
8
3M
电动机
220V
2
9
接近开关
5
10
变频器
1
11
PLC
可编程控制器
S7-200,CPU226
1
表1
熔断器起电路短路保护保护作用,防止过大电流。
一台电动机能够控制电梯正反转,实现电梯上下运行。
另一台控制电梯开关门。
垂直电梯的上下有电动机的运动控制,根据运行距离,通过变频器调节电梯的运行速度。
在需要上下乘客的层,设置有上下按钮,PLC通过检测楼层按钮状态判断停止位置。
位置定位采用接近开关控制,使电梯轿厢准确停止在预定位置。
HL指示灯指示PLC程序运行时的输出情况。
三、总体方案设计
图2
文字说明:
主控设备选用PLC,它具有强大的数据处理功能,同时也可作为开关量的输入输出控制。
输出采用继电器隔离,通过继电器控制电机的接触器,控制电机的启动和停止。
电机速度采用变频器控制。
利用通用的组态软件生成一个动态的实时监控界面。
总体设计如图3所示。
图3模拟电梯总体控制图
上位机监控使用Intouch软件实现,控制器用数字输入输出点数为24的S7-200型PLC;上位机与下位机通信使用MODBUS协议。
在需要通讯时在PLC中添加库中MODbus模块。
在Intouch中更改标记的类型,添加访问名。
四、硬件电路图
图4正反转控制与PLC连接
图5开关门控制电路
五、控制元件选择
序号
名称
型号规格
数量
厂商
1
断路器
NSC100D3025
2
施耐德
C32NC-4A/2P
4
施耐德
C65ND-10A/3P
3
施耐德
2
继电器
SSR-D205W
20
北京灵通
3
接触器
LC1-D5011
5
施耐德
LC1-D8011
1
施耐德
4
指示灯
XB2BVB3C
6
施耐德
5
接近开关
XB2BA35C
1
施耐德
6
PLC
S7-200
1
西门子
7
普通PC机
方正电脑
1
方正科技
8
组态软件
INTOUCH
1
WONDERWARE
表2控制元件选择
六、PLC的I/O控制点分配
输入点
对应信号
输出点
对应信号
I0.2
外呼按钮1↑
Q0.0
KM1电动机正转
I0.3
外呼按钮2↑
Q0.2
KM2电动机反转
I0.4
外呼按钮2↓
Q0.3
故障指示
I0.5
外呼按钮3↑
Q0.4
上行指示
I0.6
外呼按钮3↓
Q0.5
下行指示
I0.7
外呼按钮4↑
Q0.6
开门指示
I1.0
外呼按钮4↓
Q0.7
关门指示
I1.1
外呼按钮5↓
Q1.0
1↑外呼指示
I1.2
内呼按钮去1楼
Q1.1
2↑外呼指示
I1.3
内呼按钮去2楼
Q1.2
2↓外呼指示
I1.4
内呼按钮去3楼
Q1.3
3↑外呼指示
I1.5
内呼按钮去4楼
Q1.4
3↓外呼指示
I1.6
内呼按钮去5楼
Q1.5
4↑外呼指示
I0.0
总启动
Q1.6
4↓外呼指示
I0.1
总停止
Q1.7
5↓外呼指示
表3PLC的I/O控制点分配
M0.1
1楼上升
外呼按钮用,
用于记忆外呼
按钮呼梯信号,
平层解除
M11.1
上升综合信号
M0.2
2楼上升
M11.2
M0.3
2楼下降
M11.3
下降综合信号
M0.4
3楼上升
M11.4
M0.5
3楼下降
M0.6
4楼上升
M11.5
上升记忆信号
M0.7
4楼下降
M11.6
下降记忆信号
M1.5
5楼下降
M2.6
1层有效开门
M1.4
1楼平层
平层用,用于记忆平层信号,被其它平层信号解除
M2.7
2层有效开门
M1.0
2楼平层
M2.5
3层有效开门
M1.1
3楼平层
M2.4
4层有效开门
M1.2
4楼平层
M2.3
5层有效开门
M1.3
5楼平层
M2.2
已正常开关门记忆信号
M21.1
1楼上升信号
M21.4
3楼上升信号
M21.2
2楼上升信号
M21.6
4楼上升信号
M21.3
2楼下降信号
M21.7
4楼下降信号
M21.5
3楼下降信号
开关门有效内呼
M31.0
5楼下降信号
M22.1
内呼去1楼
T33
开门时间
M22.2
内呼去2楼
T34
关门时间
M22.3
内呼去3楼
T36
无人乘坐回基站时间
M22.4
内呼去4楼
T35
运行后不在平层时间
M22.5
内呼去5楼
表4 内部继电器说明
六、控制软件设计(PLC软件、监控软件)
控制程序流程图如下,控制程序梯形图见附录:
图6主程序流程图
INTOUCH中定义的标记名
标记名
类型
定义说明
注释
B1
内存离散
1楼上按钮
初始关闭
B2
内存离散
2楼下按钮
初始关闭
B3
内存离散
2楼上按钮
初始关闭
B4
内存离散
3楼下按钮
初始关闭
B5
内存离散
3楼上按钮
初始关闭
B6
内存离散
4楼下按钮
初始关闭
B7
内存离散
4楼上按钮
初始关闭
B8
内存离散
5楼下按钮
初始关闭
ys
内存整形
延时
AccessLevel
deng
内存离散
程序运行显示
fn
内存实形
关联标记
初始值100
表5标记名列表
在INTOUCH中添加以下程序:
应用程序,启动时:
b1=0;
fn=100;
ys=20;
其它默认。
运行期间:
每50ms
IFb1ORb2ORb4ORb6ORb8THEN
deng=1;
ENDIF;
IFfn==100THEN
ys=ys-1;
IFys<0THEN
ys=0;
IFys==0THEN
b1=0;
fn=fn-1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
IFfn==75THEN
ys=ys-1;
IFys<0THEN
ys=0;
IFys==0THEN
b2=0;b3=0;
fn=fn+1;
fn=fn-1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
IFfn==50THEN
ys=ys-1;
IFys<0THEN
ys=0;
IFys==0THEN
b4=0;b5=0;
fn=fn+1;
fn=fn-1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
IFfn==25THEN
ys=ys-1;
IFys<0THEN
ys=0;
IFys==0THEN
b6=0;b7=0;
fn=fn+1;
fn=fn-1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
IFfn==0THEN
ys=ys-1;
IFys<0THEN
ys=0;
IFys==0THEN
b8=0;
fn=fn+1;
fn=fn-1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
依据要求,当按下电梯所要到达层(或上或下)的按钮后,等待2秒后,电梯自动判断上行或下行,并根据顺序停靠楼层,在每个楼层停靠5秒钟,继续运行。
电机在启动和停止时应有减速过程,并根据运行距离自动调整运行速度。
程序中为了明显的看到效果,取YS为20,则时间为T=20*0.05=1S。
在脚本添加以下条件脚本:
B1为真期间,每50MS
fn=fn+1;
IFfn>100THEN
fn=100;
ENDIF;
B2为真期间,每50MS
IFfn<75THEN
fn=fn+1;
ELSE
IFfn>75THEN
fn=fn-1;
ENDIF;
ENDIF;
B3为真期间,每50MS
IFfn<75THEN
fn=fn+1;
ELSE
IFfn>75THEN
fn=fn-1;
ENDIF;
ENDIF;
B4为真期间,每50MS
IFfn<50THEN
fn=fn+1;
ELSE
IFfn>50THEN
fn=fn-1;
ENDIF;
ENDIF;
B5为真期间,每50MS
IFfn<50THEN
fn=fn+1;
ELSE
IFfn>50THEN
fn=fn-1;
ENDIF;
ENDIF;
B6为真期间,每50MS
IFfn<25THEN
fn=fn+1;
ELSE
IFfn>25THEN
fn=fn-1;
ENDIF;
ENDIF;
B7为真期间,每50MS
IFfn<25THEN
fn=fn+1;
ELSE
IFfn>25THEN
fn=fn-1;
ENDIF;
ENDIF;
B8为真期间,每50MS
IFfn<0THEN
fn=0;
ELSE
IFfn>0THEN
fn=fn-1;
ENDIF;
ENDIF;
监控界面一
初始时轿厢停在1楼,门开。
5秒后自动关门。
监控界面二
1楼轿厢门关,检测乘客按钮信号,等待运行。
监控界面三
按下轿厢内按钮,厢内灯亮,电梯运行。
监控界面四
到达3楼停止,门开。
监控界面五
外呼信号输入,运行情况。
七、线路安装
比对设备与安装板,对设备的在安装板上的位置进行合理的布局,然后安放好各个设备,根据画好的硬件电路图进行连线,注意标好每条线的线号,以便连接好后进行检查和以后出现故障后便于查找故障点进行故障排除。
确定没有问题后进行硬件调试,看个部分是否正常通电,急停按钮是否管用等。
确定无误后将电源线,信号线固定好。
八、控制软件安装调试
对控制要求进行性能分析后,画好控制流程图,然后根据流程图进行梯形图程序的编写,控制软件编写完成后,进行编译,反复修改错误,编译通过后,将PLC置于STOP模式,下载程序到PLC中,然后将PLC置于RUN模式,检查PLC是否按要求工作。
如果不按要求工作,检查梯形图,修改程序,反复调试,直到达到要求。
九、监控软件安装与调试
在PC机上使用Intouch软件画好监控界面,监控界面画好后,进行检查,确定没有错误后,将PLC控制系统通电,PLC置于Run的工作模式,上位机通过MODBUS通信协议与PLC进行通信,检查PLC控制系统的状态信息,是否能在PC机的监控界面上显示。
PLC控制系统的状态信息变化时,是否能在PC机的监控界面上有所反映,实时性是否良好,如果不能正常显示,检查通信是否正常,Intouch里定义的标记名所对应的地址是否正确等。
根据检查所发现的问题,反复修改调试,直到满足要求。
十、总结
在这次培训中遇到了很多问题,有可编程控制器使用方面的问题,脚本程序编写的问题,组态软件的使用问题,上位机与下位机的通信问题等。
虽然有些问题看来很小,但都关系着系统整体运行的情况。
每一个问题都反映了自己在某方面的不足,通过解决问题就可以弥补这些缺陷,每一个问题的解决对自己的控制系统设计水平有很大提升。
在解决这些问题时,有老师的讲解,有同学间的讨论,我从他们那里认识到了自己的不足,学到了许多。
通过这次自动化系统工程师助理的培训,我学到了很多新的东西。
学会了用组态软件INTOUCH做监控界面,学会了使用西门子S7-200型PLC的进行一般的工程设计,对电动机的正反转也有了更深的理解和掌握;也对电路中的各保护环节有了新的体会。
也将经典控制理论中的PID控制算法理论应用到了实际中(在培训过程中我成功做出双容液位单回路系统的PID控制)。
将理论与实践很好结合在一起,对以往所学知识进行了较好的巩固和加深,以前不明白的东西,通过这次培训变得清楚,并且对以后的学习和发展有很好的指导作用。
感谢这次培训我们的于心俊老师、张杰老师、熊新民老师!
培训中他们给我们耐心讲解,传授我们思考的方法,步骤,以及应用中应注意的事项。
他们也教给了我们在以后工作中做人做事的道理。
附录
控制软件的梯形图
33
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- 基于 西门子 PLC 模拟 电梯 控制系统