四層電梯模型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（2010/2011學(xué)年第一學(xué)期）課程名稱:可編程控制器應(yīng)用題 目:四層電梯模型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：電氣0701班學(xué)生姓名:尹茚學(xué) 號(hào)： 070060101指導(dǎo)教師:岑毅南、李兵、安憲軍設(shè)計(jì)周數(shù):WJ設(shè)計(jì)成績(jī):2011年1月12日 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 一電梯控制要求3 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 二電梯應(yīng)用及其特點(diǎn)3 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 三設(shè)計(jì)方式

2、4 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 四電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 五分析電梯的要求及其工作過(guò)程4六I/O分配表8 HYPERLINK l bookmark75 o Current Document 七PLC程序編寫(xiě)9 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 八設(shè)計(jì)總結(jié)12一、電梯控制要求：1）開(kāi)始時(shí)，電梯處于任意一層。2）當(dāng)有外呼梯信號(hào)到來(lái)時(shí)，轎廂響應(yīng)該呼梯信號(hào)，到達(dá)該樓層時(shí)，轎廂停止運(yùn)行，轎廂門(mén) 打開(kāi)，延時(shí)3S后自動(dòng)關(guān)

3、門(mén)。3）當(dāng)有內(nèi)呼梯信號(hào)到來(lái)時(shí)，轎廂響應(yīng)該呼梯隊(duì)信號(hào)，到達(dá)該樓層時(shí)，轎廂停止運(yùn)行，轎廂 門(mén)打開(kāi)，延時(shí)3S自動(dòng)關(guān)門(mén)。4）在電梯轎廂運(yùn)行過(guò)程中，轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼 梯信號(hào)均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號(hào)前方向無(wú)其它內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí)，則電梯響應(yīng) 該外呼梯信號(hào)。例如，電梯轎廂在一樓，將要運(yùn)行到三樓，在此過(guò)程中可以響應(yīng)二層向 上外呼梯信號(hào)，但不響應(yīng)二層向下外呼梯信號(hào)。同時(shí)，如果電梯到達(dá)三層，如果四層沒(méi) 有任何呼梯信號(hào)，則電梯可以響應(yīng)三層向下外呼梯信號(hào)。否則，電梯轎廂將繼續(xù)運(yùn)行 至四樓，然后向下運(yùn)行響應(yīng)三層向下外呼梯信號(hào)。5）電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反向外呼梯響應(yīng)功能。例如，電梯轎廂

4、在一樓，而同時(shí)有二層向下外呼 梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯轎廂先去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號(hào)。6）電梯未平層或運(yùn)行時(shí)，開(kāi)門(mén)按鈕和關(guān)門(mén)按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運(yùn)行后， 按開(kāi)門(mén)按鈕轎廂門(mén)打開(kāi)，按關(guān)門(mén)鈕轎廂門(mén)關(guān)閉。二、電梯應(yīng)用及其特點(diǎn)電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。PLC作為新 一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由 傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的 熱點(diǎn)之一?？删幊炭刂葡到y(tǒng)（PLC）是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)。它采 用一種可編程

5、的存儲(chǔ)器，可執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令， 通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。電梯是一種起重運(yùn)輸設(shè)備，廣泛的應(yīng)用于高層住宅，大型公共建筑，工廠倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)所，節(jié)省 了人力和時(shí)間，提高了工作效率。影響的質(zhì)量好壞的重要因數(shù)是它的控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的電梯 自動(dòng)控制由繼電器一一接觸器進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，接線復(fù)雜，故障率高，可靠性差， 維護(hù)工作量大，而采用PLC組成的控制系統(tǒng)很好的解決了上述問(wèn)題，它工作可靠性高，靈 活性好，通用性高，編程簡(jiǎn)單，使用方便，而且它的抗干擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)電梯的，它使 電梯的運(yùn)行更加安全，方便。本文主要通過(guò)提出電梯系統(tǒng)的基

6、本功能要求，為實(shí)現(xiàn)這幾種功 能，我從硬件和軟件兩個(gè)方面入手，硬件方面，主要從PLC的選型，內(nèi)存容量計(jì)算,PLC 輸入輸出地址的分配和硬件的設(shè)計(jì)和選型方面考慮；軟件方面，由于整個(gè)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)相 當(dāng)復(fù)雜，為了便于設(shè)計(jì)，基于系統(tǒng)不同的功能要求，我將系統(tǒng)劃分為電梯開(kāi)門(mén)控制、電梯到 層指示、層呼叫指示燈控制、箱內(nèi)指令指示控制和電梯方向選擇、啟動(dòng)控制、過(guò)載指示、限 位保護(hù)等基本模塊。系統(tǒng)功能劃分有利于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)思想，提高設(shè)計(jì)效率。三、設(shè)計(jì)方式1、根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提出的控制要求選擇系統(tǒng)方案和控制方式2、合理選擇元器件型號(hào)，正確進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)和軟件調(diào)試。3、完成電路設(shè)計(jì)、編寫(xiě)完成實(shí)時(shí)控制程序或編寫(xiě)完仿真程

7、序。4、調(diào)試和完成控制系統(tǒng)，使之滿足控制要求。5、編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。四、電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).根據(jù)電梯控制要求以及現(xiàn)有設(shè)備，選取S7-200可編程控制器是德國(guó)西門(mén)子公司研制的 一種新型可編程控制器。它工作可靠，功能強(qiáng)，存儲(chǔ)容量大，編程方便，輸出端可直接驅(qū)動(dòng) 2A的繼電器或接觸器的線圈，抗干擾能力強(qiáng)。因此，能夠滿足電梯對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求。 S7-200系列小型PLC(Micro PLC)可應(yīng)用于各種自動(dòng)化系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu)。低廉的成本12. b 功能強(qiáng)大的指令集使得S7-200 PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。利用西門(mén)子 S7-200可編程序控制器編寫(xiě)一個(gè)四層電梯的控制系統(tǒng)。分別完成

8、轎內(nèi)指令、廳外召喚指令、 樓層位置指示、平層換速控制、開(kāi)門(mén)控制等控制任務(wù)。統(tǒng)計(jì)四層電梯的輸入輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)可知，輸入點(diǎn)有20個(gè)，輸出點(diǎn)有16個(gè)，根據(jù)現(xiàn)有條 件，選取cpu226即可滿足條件。五、分析電梯的要求及其工作過(guò)程：一、電梯的基本功能在進(jìn)行上位機(jī)程序以及下位機(jī)程序編寫(xiě)之前，首先要做的工作是確定電梯本身所具有的 功能和電梯在乘客進(jìn)行某種操作后應(yīng)具有的狀態(tài)。電梯內(nèi)部部件功能簡(jiǎn)介在電梯內(nèi)部，應(yīng)該有四個(gè)樓層(1-4層)按鈕、開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)按鈕以及樓層顯示器、上升 和下行顯示器。當(dāng)乘客進(jìn)入電梯后，電梯內(nèi)應(yīng)該有能讓乘客按下的代表其要去目的地的樓層 按鈕，稱為內(nèi)呼叫按鈕。電梯停下時(shí)，應(yīng)具有開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)的功能，即

9、電梯門(mén)可以自動(dòng)打開(kāi)，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)后， 又可自動(dòng)關(guān)閉。而且，在電梯內(nèi)部也應(yīng)有控制電梯開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)的按鈕，使乘客可以在電梯停 下時(shí)隨時(shí)地控制電梯的開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)。電梯內(nèi)部還應(yīng)配有指示燈，用來(lái)顯示電梯現(xiàn)在所處的狀態(tài)，即電梯是上升還是下降。電梯的外部部件功能簡(jiǎn)介電梯的外部共分四層，每層都應(yīng)該有呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降指示燈。呼叫按鈕是乘客用來(lái)發(fā)出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應(yīng)的呼叫請(qǐng)求之前應(yīng)一直保 持為亮，它和上升指示燈、下降指示燈、一樣，都是用來(lái)顯示電梯所處的狀態(tài)的。四層樓電梯中，一層只有上呼叫按鈕，四層只有下呼叫按鈕，其余三層都同時(shí)具有上呼 叫和下呼叫按鈕。而上升、下降指示燈以及樓層顯示器應(yīng)

10、相同。電梯的初始狀態(tài)、運(yùn)行中狀態(tài)和運(yùn)行后狀態(tài)分析1）電梯的初始狀態(tài)：設(shè)電梯位于一層待命，各層顯示器都被初始化，電梯處于以下?tīng)顟B(tài)：各層呼叫燈均不亮；電梯內(nèi)部及外部各層電梯門(mén)均關(guān)。2）電梯在運(yùn)行過(guò)程中：按下某層呼叫按鈕（1-4層）后，該層呼叫燈亮，電梯響應(yīng)該層呼叫；電梯上行或下行直至該層；運(yùn)行中電梯門(mén)始終關(guān)閉，至U達(dá)指定層時(shí)，門(mén)才打開(kāi)；在電梯運(yùn)行過(guò)程中，支持其它呼叫。3）電梯運(yùn)行后狀態(tài)：在到達(dá)指定樓層后，電梯會(huì)繼續(xù)待命，直至新命令產(chǎn)生。電梯在到達(dá)指定樓層后，電梯門(mén)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，經(jīng)一段延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，在此過(guò)程中，支持手 動(dòng)開(kāi)門(mén)或關(guān)門(mén)；到達(dá)目的樓層后，上行與下行指示燈均滅。根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，電梯實(shí)際控制過(guò)

11、程如下：1、開(kāi)關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)電梯的天關(guān)門(mén)存在以下幾種情況：（1）電梯自動(dòng)運(yùn)行停層時(shí)的開(kāi)門(mén)。電梯在停層時(shí)，至平層位置，Q 1.4接通，電梯應(yīng)開(kāi)始 開(kāi)門(mén)。（2）開(kāi)關(guān)門(mén)均為手動(dòng)狀態(tài)，由開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕分別控制I1.4和I1.5實(shí)施開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)。（5）呼梯開(kāi)門(mén)。電梯到達(dá)某層站后，如果沒(méi)有人繼續(xù)使用電梯，電梯將停靠在該層站 待命，若有人在該層站呼梯，電梯將首先開(kāi)門(mén)，以滿足用梯的要求。若其他層站有人呼梯， 電梯將首先定向，并起動(dòng)運(yùn)行，到達(dá)呼梯層時(shí)再開(kāi)門(mén)，此時(shí)的開(kāi)門(mén)按停層開(kāi)門(mén)處理。（6）電梯停用后的關(guān)門(mén)。此時(shí)電梯到達(dá)基站，人員離開(kāi)轎廂，電梯自動(dòng)延遲3秒關(guān)門(mén)， 電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的關(guān)門(mén)。停站時(shí)間繼電器T101延時(shí)結(jié)束后，電梯自

12、動(dòng)關(guān)門(mén)。停站時(shí)間 未到，可通過(guò)關(guān)門(mén)按鈕實(shí)現(xiàn)提前關(guān)門(mén)。2、電梯初始化環(huán)節(jié)當(dāng)PLC首次運(yùn)行程序時(shí)，通過(guò)SM0.1控制電梯，使電梯門(mén)關(guān)閉，并且保證電梯處于 平層狀態(tài)，3、停層信號(hào)的登記與消除環(huán)節(jié)人員通過(guò)對(duì)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上1-4層選層按鈕的操作，可以選擇欲去的樓層。選層信號(hào) 被登記后，選層按鈕下的指示燈亮。當(dāng)電梯到達(dá)所選的樓層后，停層信號(hào)即被消除，指示 燈也應(yīng)熄滅。4、外呼信號(hào)的登記與消除環(huán)節(jié)人員在廳門(mén)外呼梯時(shí)，呼梯信號(hào)應(yīng)被接收和記憶。當(dāng)電梯到達(dá)該樓層，且定向方向與 目的地方向一致時(shí)（基層與頂層除外），呼梯要求已滿足，呼梯信號(hào)應(yīng)被消除。按下外呼按鈕時(shí)，相對(duì)應(yīng)的外呼輔助繼電器接通，外呼鈕下的指示燈亮，表示

13、呼梯要 求已被電梯接收并記憶。而該信號(hào)的消除環(huán)節(jié)是由當(dāng)層信號(hào)的動(dòng)斷觸點(diǎn)與運(yùn)行方向信號(hào)的 動(dòng)斷并聯(lián)構(gòu)成。這樣安排是前邊提到過(guò)的電梯運(yùn)行中只響應(yīng)同時(shí)呼梯的原則決定的。即電 梯運(yùn)行方向與呼梯目的的地方向一致且到達(dá)呼梯樓層時(shí)，電梯將停止，呼梯要求已滿足， 呼梯信號(hào)被消除。電梯運(yùn)行方向與呼梯目的地方向相反時(shí)，如電梯從一樓向上運(yùn)行上行） 而呼梯要求從二樓向下，若有去三樓以上的內(nèi)選層要求及外呼梯要求，電梯到達(dá)二樓時(shí)（無(wú) 二樓上行要求）不停梯，呼梯要求沒(méi)有滿足，呼梯信號(hào)不能消除；若三樓以上無(wú)用梯要求， 電梯將停在二樓，但呼梯信號(hào)（二下），不能立即消除，待人員進(jìn)入轎廂，選層（去一樓）后， 電梯定向下，則二下呼梯

14、信號(hào)已滿足，呼梯信號(hào)被消除。5、電梯的定向環(huán)節(jié)在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，電梯首先應(yīng)確定方向，也即定向。電梯的定向只有兩種情況，即 上行和下行。電梯處于待命狀態(tài)，接收到內(nèi)選和外呼信號(hào)時(shí)，應(yīng)將電梯所處的位置與內(nèi)選 和外呼信號(hào)進(jìn)行比較，確定是上行還是下行。一旦電梯定向后，內(nèi)選與外呼對(duì)電梯進(jìn)行順 向運(yùn)行的要求沒(méi)有滿足的情況下，定向信號(hào)不能消除。檢修狀態(tài)下運(yùn)行方向直接由上行和下行起動(dòng)按鈕確定，不需定向。梯形圖中M0.4及M0.5分別為定上行及定下行輔助繼電器， 它們線圈的工作條件觸點(diǎn)塊由內(nèi)外呼信號(hào)及電梯位置信號(hào)組成，前文中所說(shuō)的比較”是通 過(guò)電梯位置信號(hào)對(duì)呼梯信號(hào)的“屏蔽”實(shí)現(xiàn)的。6、電梯的上升與下降有邏輯關(guān)系

15、確定電梯的運(yùn)動(dòng)方向，再加上內(nèi)呼和外呼等信號(hào)即可控制電梯的運(yùn)行，直 到到達(dá)目標(biāo)層為止。& 6 &片。 酉N 府）亡乃（4；1-2電梯模型圖1、實(shí)驗(yàn)步驟1）將PLC （選用40點(diǎn)主機(jī)）與TVT-99A電梯模型按I/O分配接好連接線。2）啟動(dòng)電源，通過(guò)計(jì)算機(jī)將演示程序輸入PLC下載到模型中去。3）調(diào)試并運(yùn)行程序，將PLC運(yùn)行在監(jiān)控狀態(tài)下，按動(dòng)電梯模型選層的內(nèi)呼或外呼按鍵，相 應(yīng)的PLC輸入狀態(tài)顯示燈亮，若接線正確，將PLC置于“RUN”狀態(tài)，電梯模型將按內(nèi)、 外呼按鍵指令正常運(yùn)行。六、I/O分配表見(jiàn)表1-1所示輸入輸出一層內(nèi)呼I0.0一層內(nèi)呼指示Q0.0二層內(nèi)呼I0.1二層內(nèi)呼指示Q0.1三層內(nèi)呼I

16、0.2三層內(nèi)呼指示Q0.2四層內(nèi)呼I0.3四層內(nèi)呼指示Q0.3一層外呼上I0.4一層外呼上指示Q0.4二層外呼下I0.5二層外呼下指示Q0.5二層外呼上I0.6二層外呼上指示Q0.6三層外呼下I0.7三層外呼下指示Q0.7三層外呼上I1.0三層外呼上指示Q1.0四層外呼下I1.1四層外呼下指示Q1.1開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān)I1.2電梯轎廂上行Q1.2關(guān)門(mén)開(kāi)關(guān)I1.3電梯轎廂下行Q1.3一層平層I1.4門(mén)電機(jī)開(kāi)Q1.4二層平層I1.5門(mén)電機(jī)關(guān)Q1.5三層平層I1.6電梯上行指示Q1.6四層平層I1.7電梯下行指示Q1.7開(kāi)門(mén)限位I2.0關(guān)門(mén)限位I2.1轎廂上升極限位I2.2轎廂下降極限位I2.3七、PLC程序

17、編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)1：網(wǎng)絡(luò)2：網(wǎng)絡(luò)3：網(wǎng)絡(luò)4：網(wǎng)絡(luò)5：網(wǎng)絡(luò)6：網(wǎng)絡(luò)7：網(wǎng)絡(luò)8：網(wǎng)絡(luò)9：網(wǎng)絡(luò)10：網(wǎng)絡(luò)11:網(wǎng)絡(luò)12：網(wǎng)絡(luò)13：M0.6T101INTONPT100 ms30-網(wǎng)絡(luò)14：八、設(shè)計(jì)總結(jié)兩周的PLC課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，從中受益頗多。很感激老師的辛勤指導(dǎo)，從開(kāi)始的興趣昂 然的查資料到設(shè)計(jì)中的茫然再到后來(lái)設(shè)計(jì)成功時(shí)的喜悅，這個(gè)中滋味只有真正投入到設(shè)計(jì)當(dāng) 中去才能深切的體會(huì)到。通過(guò)這兩個(gè)星期的學(xué)習(xí)，我學(xué)到了很多書(shū)上所學(xué)不到的，也體驗(yàn)到了許多以前未體會(huì)過(guò) 的辛苦?？偟膩?lái)說(shuō)，受益良多！在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了好多問(wèn)題，在此要感謝我的指導(dǎo)老師 們，他們淵博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，敏銳的思維，塌實(shí)的

18、實(shí)驗(yàn)作風(fēng)， 平易近人令我敬佩。他們?cè)谠O(shè)計(jì)工作中給我悉心的指導(dǎo)，啟迪和教誨，使我受益終生。他們 的創(chuàng)造性的思維方式引導(dǎo)我對(duì)事物進(jìn)行更為深入，全面的認(rèn)識(shí)，提高了認(rèn)識(shí)事物的深度。他 們以淵博的專業(yè)知識(shí)作為我們的堅(jiān)實(shí)后盾，我們的設(shè)計(jì)才順利完成。在設(shè)計(jì)過(guò)程中他們總是 孜孜不倦的指導(dǎo)，每當(dāng)我們帶著問(wèn)題滿臉迷惑去找他們答疑時(shí)，問(wèn)題總是很快迎刃而解，說(shuō) 到難以理解之處總是不厭其煩的講解，循循善誘直到我們完全明白為止。在各位老師的帶領(lǐng) 下，我們的課程設(shè)計(jì)按照計(jì)劃如期順利完成。再次向可親可敬的各位老師表示衷心的感謝！在本次課程設(shè)計(jì)中，感謝老師對(duì)我們的嚴(yán)格要求，使我們學(xué)到了很多實(shí)用的知識(shí)，增強(qiáng) 我們的自信心，同時(shí)也使自己明白自己存在著很大的不足，認(rèn)識(shí)到了自己的缺點(diǎn)。在以后的 學(xué)習(xí)中，我會(huì)加強(qiáng)理論和實(shí)踐的結(jié)合，不斷完善自己，成為一個(gè)