PLC四层电梯控制系统课设Word文件下载.docx
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1心得体会10
2参考文献11
3梯形图程序附录11
●可编程控制器(PLC)的发展以及应用
1概述
PLC=ProgrammableLogicController,可编程逻辑控制器,一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器是以微处理器为核心,结合计算机技术,自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业控制装置。
目前可编程控制器成为工业自动化领域中最重要应用最多的控制装置,居工业生产自动化三大支柱的首位。
其应用的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同。
PLC能广泛应用以各行各业,也正是由于它的自身优越性决定的:
①实现成本低;
②范围广;
③高速率PLC能够提供高速的传输;
④永远在线PLC属于"
即插即用"
;
⑤便捷、易操作;
⑥可靠性高;
⑦编程简单、灵活性强等特点。
电梯采用了PLC控制,用软件实现对电梯运行的自动控制,可靠性大大提高。
控制系统结构简单,外部线路简化.另外可方便地增加或改变控制功能。
也可进行故障自动检测与报警显示,提高运行安全性,并便于检修。
2未来发展趋势
⏹产品规模向大、小两个方向发展大
⏹PLC大力开发智能模块,加强联网通讯能力
⏹增强外部故障的检测与处理能力
⏹新器件和模块不断推出高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外,还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。
⏹编程工具丰富多样,功能不断提高,编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及编程软件,采用梯形图、功能图、语句表等编程语言,亦有高档的PLC指令系统
⏹追求软硬件的标准化。
●课程设计—PLC四层电梯控制系统
1、四层电梯控制的课程设计要求
1)电梯有四层,二、三层有上下两个呼叫按键,一层有一个向上呼叫按键,四层有一个向下呼叫按键,且有一个显示电梯所在的楼层。
2)在电梯里有开门、关门及操作要到相应的楼层按键,和显示电梯所在的楼层。
3)电梯的操作和实际的电梯操作完全一样。
2、硬件构想
1)曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行。
曳引系统主要由曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮组成。
2)导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度,使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。
导向系统主要由导轨,导靴和导轨架组成。
3)轿箱轿箱是运送乘客和货物的电梯组件,是电梯的工作部分。
轿箱由轿箱架和轿箱体组成。
4)门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿箱入口。
门系统由轿箱门、层门、开门机、门锁装置组成。
5)重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量,在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内,保证电梯的曳引传动正常。
系统主要由对重和重量补偿装置组成。
6)电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力,实行电梯速度控制。
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的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。
电气控制系统主要由操纵装置、位置显示装置、控制屏(柜)、平层装置、选层器等组成。
8)安全保护系统保证电梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故发生。
由限速器、安全钳、缓冲器、端站保护装置组成。
9)电梯变频调速控制的特点(控制系统未考虑电梯启动及调速问题)
电动机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程
以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。
变频调速以其优异的调速性能和起制动平稳性能、高效率、高功率因数和节电效果,广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
变频调速电梯的特点:
a、变频调速电梯使用的是异步电动机,比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小,结构简单,维护方便、可靠性高、价格低等优点。
b、变频调速电源使用了先进的SPWM技术SVPWM技术,明显改善了电梯运行质量和性能;
调速范围宽、控制精度高,动态性能好,舒适、安静、快捷,已逐渐取代直流电机调速。
c、变频调速电梯使用先进的SPWM和SVPWM技术,明显改善了电动机供电电源的质量,减少了谐波,提高了效率和功率因数,节能明显。
10)减速及平层控制(控制系统未考虑电梯减速平层问题)
电梯的工作特点是频繁起制动,为了提高工作效率、改善舒适感,要求电梯能平滑减速至速度为零时,准确平层,即“无速停车抱闸”,不要出现爬行现象或低速抱闸,即直接停止,要做到这一点关键是准确发出减速信号,在接近层楼面时按距离精确的自动矫正速度给定曲线。
本设计采用旋转编码器检测轿厢位置,只要电梯一运行,计数器就可以精确地确定走过的距离,达到与减速点相应的预制数时即可发出减速命令。
不论哪种方式产生的减速命令,由于负载的变化、电网波动、钢丝绳打滑等,都会使减速过程不符合平层技术要求,为此一般在离层楼100-200mm处需设置一个平层矫正器,以确保平层的长期准确性。
3、软件思路
表3-1输入/输出点的分配
输入信号
输入点
输出信号
输出点
一层限位行程开关SQ1
X020
电梯上行控制信号
Y020
二层限位行程开关SQ2
X021
电梯下行控制信号
Y021
三层限位行程开关SQ3
X022
电梯开门信号
Y022
四层限位行程开关SQ4
X023
电梯关门信号
Y023
一层呼上请求按键
X011
一层呼上请求信号
Y011
二层呼上请求按键
X012
二层呼上请求信号
Y012
二层呼下请求按键
X013
二层呼下请求信号
Y013
三层呼上请求按键
X014
三层呼上请求信号
Y014
三层呼下请求按键
X015
三层呼下请求信号
Y015
四层呼下请求按键
X016
四层呼下请求信号
Y016
轿厢内前往一层按键1
X001
Y001
轿厢内前往二层按键2
X002
Y002
轿厢内前往三层按键3
X003
Y003
轿厢内前往四层按键4
X004
Y004
启动按键
X000
数码管显示信号
Y030~Y036
轿厢内开门信号
X024
电梯上行输出信号
Y024
轿厢内关门信号
X025
电梯下行输出信号
Y025
电梯故障输入信号
X005
报警信号输出
Y010
1)电梯初始化时,按启动按键,若电梯在二层、三层、四层,则直接运动到第一层开始等待。
若在第一层则直接进入等待状态。
2)电梯主要分为初始化、初始化到第一层、等待、上升、下降、正常开门、正常关门、故障开门、故障关门9种状态。
3)电梯在上升的过程中只响应向上的呼叫,即:
电梯优先响应往上运动的请求。
电梯在下降的过程中只响应向下的呼叫,即:
电梯优先响应往下运动的请求。
若电梯上升到该层(下降到该层)未有继续向上的请求时(未有继续向下的请求时),电梯立即响应反向运动的请求。
电梯到达该层则复位该层的向上或向下的呼叫信号,同时复位选择该层的选层信号。
4)电梯等待呼叫时,同时有不同呼叫时,谁先呼叫执行谁,即:
第一个呼叫电梯的信号来决定电梯由等待进入运行的方向。
5)电梯具有优先响应最远端的请求功能。
但电梯上升时,顺带响应上行的信号请求,下降时,顺带响应下行信号的请求。
6)电梯在等待、上升、下降、正常开门、正常关门时都可以接收请求信号。
若电梯在某一层,该层外面有向上或向下的呼叫信号时直接开门,电梯内有开门请求时直接开门,关门时在电梯未启动前,仍可以响应开门请求,但电梯上升和下降时不响应开门请求。
7)当上升或下降出现故障信号时(停机信号时),根据电梯运行的方向,停在电梯运行方向最近的一层,执行故障开门,清除所有请求信号,延时再故障关门,转入初始状态,直到电梯故障信号(停机信号)解除并按启动键时才重新运行。
8)具有楼层显示、方向指示、到站声音、报警声音等附加提示功能。
9)电梯开门之前先清零数码管的显示,延时1S再显示该层的楼层数,并保持,直到进入下一层;
电梯每经过一层就显示该层的层数。
标号2为电梯由等待直接转到开门的判断条件
标号10(18)为电梯由上升(下降)时接收到故障信号并到达最近的一层时转入故障开门
标号3和10相同,均为判断电梯停止的条件
标号7(8)为电梯进入上升(下降)状态的判断条件
标号9、11、13、16、17均为为电梯进入故障(停机)的判断条件
标号5、12为电梯再次进入开门状态的判断条件
4、程序调试与仿真:
程序使用的是GXdeveloper7.0和GXSimulator6cn相结合进行仿真调试的。
PLC上电后,经过特殊辅助继电器M8002自动进入初始状态S0。
当启动按键X000按下后,进入S20状态,执行ZRSTY000Y040指令将Y000至Y040的输出继电器复位清零,判断电梯是否处于第一层,不处于第一层,则让电梯下行,当处于第一层(X020行程开关接通)时,自动进入S21状态等待请求信号,此时数码管显示为1。
假设电梯第四层有人按下,即X016接通,则电梯自动进入上升状态S24,当行程开关X020断开X023接通,则表示电梯已经到达第四层,此时电梯进入开门状态S22,数码管显示4。
继而延时再进入关门状态S23,若此人选了第二层,则电梯直接进入下行状态S25,当行程开关X023断开X021接通,表示电梯已经到达第二层,则进入开门状态S22,数码管显示2。
待人出去后,延时再进入关门状态,此时电梯转入等待状态S21。
假设第二层分别有向上和向下的呼叫信号,第三层有向上的呼叫信号,则此时电梯由第一层上升,此时进入S24状态,当到达第二层时,电梯满足标号10的条件进入开门状态S22,此时执行MOVH5BK2Y030指令,数码管显示2,同时清除二层轿厢外的两个按键信号,延时15S后自动关门,进入S23状态,也可以手动关门。
此时两个人分别选1和4层,电梯继续上行,当到达第三层时,停止,开门接人,并清除三层轿厢外请求信号,此人也选择了4层,电梯继续上行,直到四层时停止,并开门,清除选择第四层的选层信号,待人出去完后电梯直接进入下降状态S25,下行到第一层,开门,清除选择第一层的选层信号,延时,关门,若没有请求按键则进入等待状态S21。
假设电梯停在第一层,第一层有向上的呼叫请求信号时,电梯直接开门。
假设由第一层上升到四层出现故障信号时(停机信号时),电梯停在电梯运行方向最近的一层,即第二层。
执行故障开门,并发出报警信号,清除所有呼叫和选层请求信号,延时再故障关门,转入初始状态,直到电梯故障信号(停机信号)解除并按启动键时才重新运行。
假设电梯处于等待、正常开门、正常关门状态时,出现故障信号,则执行一遍故障开门,同上。
●总结
1、心得体会
本设计基本上达到了设计目的。
利用通用变频器和PLC实现了对电梯的控制,通过合理的设备选型、参数设置和软件设计,提高了电梯运行的可靠性。
通过我们的努力,我们终于利用PLC设计了一种信号选择控制的电梯。
该系统采用随机逻辑控制,即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上,根据随机的输入信号,以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。
另外,轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定,并送PLC的计算器来进行控制。
同时,每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号(课程设计仅用四个行程开关来表示电梯处于该层的状态,暂不考虑电梯平层问题)。
电梯的运行方向以及电梯所在的楼层显示,采用7段LED数码管显示,电梯上行、下降、开门、关门、所选层和对楼层和轿厢的呼叫信号分别用发光二极管来显示。
电梯的开门关门过程没有使用两个行程开关来判断开门关门是否到位,而是采用了延时的方法来开门关门,这是个不足之处。
为了电梯的运行安全,还设置可靠的故障保护和相应报警声音和灯光显示。
电梯控制系统的设计主要问题出现在1、各个状态之间的联系问题;
2、电梯上行、下降和停止的逻辑判断问题;
3、各种突发事件的应急问题等。
本设计中有很多的不足处如:
电梯的超载问题,电梯在空载时是否回一楼等待,电梯调速问题,电梯启动电流过大及减速平层问题,若电梯关门不紧电梯不能进入运行状态的问题等。
总的来说,此时的课程设计是成功的,虽然还有些不足之处需要改进,但是经过7天的奋战,从画状态转移图到编写程序,再调试仿真,不仅加深了对PLC这么知识的了解与掌握,增强了分析和解决工程实际的综合能力,同时又学会了一门软件——GXdeveloper7.0。
通过软件的不断仿真与实际电梯运行相结合,终于把电梯的逻辑控制很好的展现出来。
2、参考文献
【1】陈建明编著.电气控制与PLC应用.电子工业出版社.2010.7
【2】赵燕周新建主编.可编程控制器原理与应用.中国林业出版社.2010.05
【3】石健如,邓旋,林志强,禹华军.PLC在电梯位移控制中的应用[j].电气传动,2001
(1)
3、梯形图程序附录
各标号和各状态内部的梯形图程序
S0
标号0
S20
标号1
标号2
S21
标号3
S22
标号4
标号5、标号12、标号16、标号17相同
标号6
标号19
标号7
标号9、标号11、标号13均相同
标号8
S24
S25
S31
S30
标号10与标号18相同
标号14
标号15
S23
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