四層電梯(PLC)

1、泉州黎明職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE PAGE 18目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc291243478 前言 PAGEREF _Toc291243478 h 3 HYPERLINK l _Toc291243479 第1章 緒論 PAGEREF _Toc291243479 h 3 HYPERLINK l _Toc291243480 1.1 PLC簡(jiǎn)介及其特點(diǎn) PAGEREF _Toc291243480 h 3 HYPERLINK l _Toc291243481 1.2 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn) PAGEREF _Toc291243481 h 4 HYPERL

2、INK l _Toc291243482 第2章 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 PAGEREF _Toc291243482 h 4 HYPERLINK l _Toc291243483 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) PAGEREF _Toc291243483 h 4 HYPERLINK l _Toc291243484 2.2 設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc291243484 h 4 HYPERLINK l _Toc291243485 2.3 設(shè)計(jì)總思路 PAGEREF _Toc291243485 h 5 HYPERLINK l _Toc291243486 第3章PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc29124

3、3486 h 5 HYPERLINK l _Toc291243487 3.1 四層電梯主電路 PAGEREF _Toc291243487 h 5 HYPERLINK l _Toc291243488 3.1.1 四層電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路 PAGEREF _Toc291243488 h 5 HYPERLINK l _Toc291243489 3.1.2 plc外部接線圖 PAGEREF _Toc291243489 h 6 HYPERLINK l _Toc291243490 3.2 I/O點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇 PAGEREF _Toc291243490 h 7 HYPERLINK l _Toc

4、291243491 3.2.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算及機(jī)型選擇 PAGEREF _Toc291243491 h 7 HYPERLINK l _Toc291243492 第4章 系統(tǒng)軟件硬件設(shè)計(jì)調(diào)試 PAGEREF _Toc291243492 h 7 HYPERLINK l _Toc291243493 4.1 WinCC flexible/ STEP 7-Micro/WIN 32概述 PAGEREF _Toc291243493 h 7 HYPERLINK l _Toc291243494 4.1.1 WinCC flexible概述 PAGEREF _Toc291243494 h 8 HYPERLIN

5、K l _Toc291243495 4.1.2 STEP 7-Micro/WIN 32概述: PAGEREF _Toc291243495 h 8 HYPERLINK l _Toc291243496 4.1.3程序設(shè)計(jì)常用方法 PAGEREF _Toc291243496 h 8 HYPERLINK l _Toc291243497 4.2.1 梯形圖與組態(tài)的解析 PAGEREF _Toc291243497 h 9 HYPERLINK l _Toc291243498 4.2.2部分梯形圖 PAGEREF _Toc291243498 h 13 HYPERLINK l _Toc291243499 第5章

6、 安裝與調(diào)試 PAGEREF _Toc291243499 h 19 HYPERLINK l _Toc291243500 5.1 安裝與調(diào)試過(guò)程 PAGEREF _Toc291243500 h 19 HYPERLINK l _Toc291243501 5.2 故障分析及解決方法 PAGEREF _Toc291243501 h 19 HYPERLINK l _Toc291243502 結(jié)論 PAGEREF _Toc291243502 h 19 HYPERLINK l _Toc291243503 設(shè)備清單 PAGEREF _Toc291243503 h 19 HYPERLINK l _Toc2912

7、43504 收獲、體會(huì)和建議 PAGEREF _Toc291243504 h 19 HYPERLINK l _Toc291243505 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc291243505 h 20前言電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來(lái)的一種垂直運(yùn)輸工具。多層廠房和多層倉(cāng)庫(kù)需要有貨梯;高層住宅需要有住宅梯;百貨大樓和賓館需要有客梯,自動(dòng)扶梯在現(xiàn)代社會(huì),電梯已像汽車、輪船一樣,成為人類不可缺少的交通運(yùn)輸工具。據(jù)統(tǒng)計(jì),美國(guó)每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù)。當(dāng)今世界,電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。電梯的控制是比較復(fù)雜的，在計(jì)算機(jī)誕生前的幾十年里，繼電器控制系統(tǒng)為電梯控制的發(fā)展

8、起到了巨大的作用，然而其控制性能與自身的功能已經(jīng)無(wú)法滿足與適應(yīng)電梯控制的要求和發(fā)展，與PLC相比較，存在質(zhì)的差別。電梯使用繼電接觸器控制的時(shí)代，很難設(shè)計(jì)出質(zhì)量?jī)?yōu)良的電梯控制系統(tǒng)，而現(xiàn)在，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了更廣闊的空間。PLC是專門為工業(yè)過(guò)程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過(guò)程的控制更平穩(wěn)、可靠、抗干擾性能增強(qiáng)、機(jī)械與電氣部件被機(jī)結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計(jì)算機(jī)的功能綜合在一起。因此它已成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。第1章 緒論P(yáng)LC簡(jiǎn)介及其特點(diǎn) PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)

9、的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程.“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其

10、內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按,易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?1.2 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn) 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，樓房越來(lái)越高，而電梯成為了高層樓房的必須設(shè)備。電梯從手柄開(kāi)關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運(yùn)輸做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。 PLC在電梯控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開(kāi)關(guān)控制功能。由于PLC具有邏輯運(yùn)算，計(jì)數(shù)和定時(shí)以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯控制過(guò)程中，各種邏輯開(kāi)關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，很好的實(shí)現(xiàn)了

11、對(duì)電梯的控制。 本文主要討論研究利用西門子公司可編程控制器對(duì)四層電梯的控制，形成電梯控制系統(tǒng)。電梯的電氣系統(tǒng)由拖動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡(jiǎn)單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。當(dāng)乘員進(jìn)入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動(dòng)關(guān)閉后控制系統(tǒng)進(jìn)行下列運(yùn)作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)判定轎廂運(yùn)行方向，保證轎廂平層時(shí)減速。將轎廂停在選定的樓層上；同時(shí)，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動(dòng)開(kāi)關(guān)門。另外在轎廂內(nèi)外均要

12、有信號(hào)燈顯示電梯運(yùn)行方向及樓層數(shù)。 HYPERLINK l _Toc289443336 第2章 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 HYPERLINK l _Toc289443337 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)利用PLC編程實(shí)現(xiàn)四層電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制,并實(shí)現(xiàn)組態(tài)仿真 HYPERLINK l _Toc289443337 2.2 設(shè)計(jì)要求1) 當(dāng)電梯停于某一層時(shí)，有一高層呼叫時(shí)，電梯上升到呼叫層停止； 2) 當(dāng)電梯停于某一層時(shí)，有一低層呼叫時(shí)，電梯下降到呼叫層停止；3) 當(dāng)電梯停于某一層時(shí)，有多高層呼叫，電梯先上升到較低的呼叫層4) 當(dāng)電梯停于某一層時(shí)，有多低層呼叫，電梯先下降到較高的呼叫層5) 當(dāng)電梯停于某一層,同時(shí)有高層與

13、低層呼叫,先響應(yīng)先呼叫的一層6) 當(dāng)電梯在上升（或下降）途中，任何反方向按鈕呼叫均無(wú)效，即在上升（或下降）途中，只響應(yīng)大于（或小于）當(dāng)前所在樓層信號(hào)，并記憶其他樓層呼叫信號(hào)；7) 樓層顯示燈亮表示有該樓層信號(hào)請(qǐng)求，燈滅則表示該樓層請(qǐng)求信號(hào)消除; 上升指示燈亮 表示電梯上升，下降指示燈亮 表示電梯下降；8) 電梯到位后自動(dòng)開(kāi)門,5秒后自動(dòng)關(guān)門,關(guān)門到位后可以手動(dòng)開(kāi)關(guān)門,關(guān)門到位后10秒內(nèi)將不響應(yīng)手動(dòng)開(kāi)關(guān)門。9) 行車時(shí)不能手動(dòng)開(kāi)門或本層呼梯開(kāi)門,開(kāi)門不能行車。 HYPERLINK l _Toc289443337 2.3 設(shè)計(jì)總思路啟動(dòng)與停止內(nèi)部呼叫保持外部呼叫保持判斷電梯層數(shù)呼叫信號(hào)判斷電梯上行

14、下行到位解除內(nèi)部與外部呼叫保持信號(hào)開(kāi)門與關(guān)門 HYPERLINK l _Toc214959284 第3章PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) HYPERLINK l _Toc214959285 3.1 四層電梯主電路 HYPERLINK l _Toc214959286 3.1.1 四層電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖(如圖1)所示。圖中M1，M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器KM1KM4通過(guò)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來(lái)控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對(duì)電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過(guò)載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過(guò)載時(shí)斷開(kāi)主電路。FU1為熔斷器，起過(guò)電流保護(hù)作用。 圖 1 HY

15、PERLINK l _Toc214959287 3.1.2 plc外部接線圖本設(shè)計(jì)的PLC外部接線圖(如圖2)所示: 圖 2 3.2 I/O點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇3.2.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算及機(jī)型選擇采用PLC構(gòu)成四層簡(jiǎn)易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕K1和指示燈H1，二層有上升呼叫按鈕K2和指示燈H2以及下降呼叫按鈕K4和指示燈H4，三層有上升呼叫按鈕K3和指示燈H3以及下降呼叫按鈕K5和指示燈H5，四層有下降呼叫按鈕K6和指示燈H6。一至四層有到位行程開(kāi)關(guān)SQ1SQ4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕K10K7和指示燈H10H

16、7；電梯開(kāi)門和關(guān)門按鈕SB5和SB6，電梯開(kāi)門和關(guān)門分別通過(guò)電磁鐵KM3和KM4控制，關(guān)門到位由行程開(kāi)關(guān)ST1檢測(cè)，開(kāi)門到位由行程開(kāi)關(guān)ST2檢測(cè)。轎廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。綜上所述，輸入點(diǎn)共有14個(gè)，輸出點(diǎn)共有16個(gè)。可編程控制器S7200的CPU226輸入，輸出點(diǎn)數(shù)為2416。足以滿足要求。由于受條件所限,只能選用S7-200 CPU224,其輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為14/10。觸摸屏選用Siemens (TP 177B COLOR PN/DP)。3.2.2輸入/輸出的分配I/O分配表:序號(hào)名稱輸入點(diǎn)名稱輸出點(diǎn)1一層限位開(kāi)關(guān)I0.0電梯上行Q0.02

17、二層限位開(kāi)關(guān)I0.1電梯下行Q0.13三層限位開(kāi)關(guān)I0.2電梯門開(kāi)Q0.24四層限位開(kāi)關(guān)I0.3電梯門關(guān)Q0.35內(nèi)部呼叫到四層I0.4一層上呼Q0.46內(nèi)部呼叫到三層I0.5二層上呼Q0.57內(nèi)部呼叫到二層I0.6二層下呼Q0.68內(nèi)部呼叫到一層I0.7三層上呼Q0.79一層上呼I1.0三層下呼Q1.010二層上呼I1.1四層下呼Q1.111三層上呼I1.212二層下呼I1.313三層下呼I1.414四層下呼I1.5第4章 系統(tǒng)軟件硬件設(shè)計(jì)調(diào)試 HYPERLINK l _Toc289443349 HYPERLINK l _Toc289443350 4.1 WinCC flexible/ ST

18、EP 7-Micro/WIN 32概述4.1.1 WinCC flexible概述WinCC flexible， HYPERLINK http:/ t _blank 德國(guó)西門子（SIEMENS）公司工業(yè)全集成自動(dòng)化（TIA）的子產(chǎn)品，是一款面向機(jī)器的自動(dòng)化概念的HMI HYPERLINK http:/ t _blank 軟件。WinCC flexible 用于組態(tài)用戶界面以操作和監(jiān)視機(jī)器與設(shè)備，提供了對(duì)面向解決方案概念的組態(tài)任務(wù)的支持。WinCC flexible 與 WinCC十分類似，都是組態(tài)軟件，而前者基于觸摸屏，后者基于工控機(jī)。 4.1.2 STEP 7-Micro/WIN 32概述:

19、STEP 7是用于SIMATIC可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。它是SIMATIC工業(yè)軟件的組成部分。有下列版本的STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包： 用于SIMATIC S7-200上簡(jiǎn)單單站應(yīng)用的STEP 7 Micro/DOS和STEP 7 Micro/WIN。 用于使用帶有各種功能的SIMATIC S7-300/ST-400、SIMATIC M7-300/M7-400和SIMATIC C 7的STEP 7：- 可通過(guò)選擇SIMATIC工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)展- 為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù)- 強(qiáng)制和多處理器模式- 全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊- 使用通訊功能塊的事件驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)傳送- 組態(tài)連接4.1.3

20、程序設(shè)計(jì)常用方法PLC的編程語(yǔ)言PLC的編程語(yǔ)言一般有五種：順序功能圖(Sequential Function Chart)、梯形圖(Ladder Diagram)、功能塊圖(Function Block Diagram)、指令表(Instruction List)和結(jié)構(gòu)文本(Structured Text)。其中，順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能塊圖(FBD)是圖形編程語(yǔ)言，指令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本(ST)是文字語(yǔ)言。梯形圖(LD)是目前使用最廣泛的PLC圖形編程語(yǔ)言，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達(dá)清楚。本系統(tǒng)PLC程序的編制采用梯形圖語(yǔ)言，編程軟件為S

21、TEP 7。該軟件能夠完成制作程序、對(duì)可編程控制器CPU的寫入/讀出、監(jiān)控程序運(yùn)行、調(diào)試程序、PLC錯(cuò)誤診斷等一系列功能在工程中，對(duì)PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)有多種方法，這些方法的使用，也因各個(gè)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平和喜好有較大的差異?，F(xiàn)將常用的幾種應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)要介紹如下。1. 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法2. 邏輯設(shè)計(jì)法3. 順序控制法4.2 四層電梯梯形圖與組態(tài)4.2.1 梯形圖與組態(tài)的解析按下啟動(dòng)按鈕，電源通電，電梯開(kāi)始下行，當(dāng)碰到一層限位開(kāi)關(guān)后，進(jìn)入呼叫等待狀態(tài)(如圖 3):圖 3 此時(shí)的電梯狀態(tài)在Wincc組態(tài)軟件中的畫面(如圖 4)：圖 4在呼叫等待下，按下內(nèi)部呼叫按鈕，信號(hào)保持至樓層限位開(kāi)關(guān)接通或給

22、出停止信號(hào)后才解除呼叫信號(hào)(如圖 5)： 圖 5組態(tài)界面中顯示的電梯選層狀態(tài)(如圖 6)： 圖 6在呼叫等待狀態(tài)下，按下樓層外呼按鈕，呼叫信號(hào)保持(如圖 7)： 圖 7外部選層狀態(tài)保持在組態(tài)界面中的畫面(如圖 8)： 圖 8在呼叫狀態(tài)下，一層限位接通，二層限位和停止不通時(shí)，電梯在一層信號(hào)得電并保持，電梯樓層指示燈亮(如圖 9)： 圖 9電梯在一層，指示燈亮(如圖 10)： 圖 10在呼叫等待狀態(tài)下，內(nèi)部已經(jīng)呼叫到四層，給電機(jī)上行信號(hào)(如圖 11)： 圖 11內(nèi)部呼叫到四層，上行指示燈亮(如圖 12)： 圖 124.2.2部分梯形圖在呼叫等待狀態(tài)下，電梯在三層或者在四層情況下，內(nèi)部呼叫到二層時(shí)，

23、給電梯下行信號(hào)(如圖 13)： 圖 13一層已經(jīng)上呼叫后，給電梯下行信號(hào)(如圖14)： 圖 14電梯在一層時(shí)，二層無(wú)論上下呼都給電機(jī)上行信號(hào)，電梯在四層時(shí)都給下降信號(hào)(如圖 15)： 圖 15在電梯在不下降的情況下，四層下呼，二層上呼，三層上呼時(shí)，各層限位一接通，解除呼叫信號(hào)并且給開(kāi)門信號(hào)，其他同理(如圖 16)： 圖 16電梯上升時(shí)，四層下呼，二層下呼，三層上呼，碰到各樓層限位開(kāi)關(guān)時(shí)，給出停止信號(hào)。下降時(shí)同理(如圖17)：圖 17內(nèi)部呼叫到各樓層，碰到限位后即給出停止信號(hào)(如圖 18)： 圖 18開(kāi)門中繼接通時(shí)，給出開(kāi)門信號(hào)，并且延時(shí)，M14.4為屏手動(dòng)開(kāi)門(如圖 19)： 圖 19停止時(shí)間

24、到后關(guān)門，同時(shí)延時(shí)，M14.5為屏手動(dòng)關(guān)門(如圖 20)： 圖 20關(guān)門后繼續(xù)延時(shí)10秒，在這10秒內(nèi)可以繼續(xù)手動(dòng)開(kāi)門，10秒后電梯將繼續(xù)響應(yīng)呼叫(如圖 21)： 圖 21在開(kāi)門信號(hào)時(shí)，電梯在幾樓則幾樓開(kāi)門，主要是為了連接組態(tài)(如圖 22)：圖 22：組態(tài)其余截圖編輯狀態(tài)(如圖 23)： 圖 23：外部操作與指示狀態(tài) : 樓層限位與外呼狀態(tài): 開(kāi)門狀態(tài)(如圖 24)： 圖 24運(yùn)行狀態(tài)(如圖 25)： 圖 25 HYPERLINK l _Toc214959295 第5章 安裝與調(diào)試5.1 安裝與調(diào)試過(guò)程 將程序與組態(tài)程序下載都PLC與觸摸屏，連接好PLC與觸摸屏，開(kāi)始調(diào)試，按下啟動(dòng)按鈕后，電梯開(kāi)始下行，按下一層限位開(kāi)關(guān)，電梯開(kāi)始進(jìn)入呼叫等待狀態(tài)，首先測(cè)試內(nèi)部4個(gè)選層按鈕，然后檢查外部6個(gè) 外呼按鈕，最后分別按照正常的電梯邏輯，內(nèi)呼與外呼同時(shí)作用，觀察