Wincc六层电梯实验仿真系统.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateWincc六层电梯实验仿真系统大连理工大学专业学位硕士学位论文毕业设计说明书基于WinCC的PLC六层电梯实验仿真系统摘 要PLC(可编程控制器)作为一种工业控制微型计算机,它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可控性等优点,在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路,微型机技术和通讯技术的发展成果,逐步形成了具有多种优点和微型,中型,大型,超大型等各种规格
2、的系列产品,应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。随着社会的不断发展,楼房越来越高,而电梯成为了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯,为高层运输做出了不可磨灭的贡献。PLC在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算,计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中,各种逻辑开关控制与PLC很好的结合,很好的实现了对的控制。关键词:PLC;电梯控制;升降-ABSTRACTPLC (programmable controller) takes one industrial control microcom
3、puter, it is convenient by its programming, simplicity of operator its merits and so on high controllability, obtained the widespread application particularly in the industrial production process. It applies the large scale integrated circuit, the miniature machine technology and the mechanics of co
4、mmunication development achievement, formed gradually had many kinds of merits and miniature, medium, large-scale, the ultra-large type and so on each kind of specifications serial products, applied to monitors between computers many control domain from the black-white control system. Along with soc
5、ietys unceasing development, the building is getting higher and higher, but the elevator became the high-level building to the equipment. The elevator from the handle switch operation elevator, the push-button control elevator develops to presents group control elevator, has made the indelible contr
6、ibution for the high-level transportation. PLC mainly manifests in the elevator cuing controls application in its logical switch control function. Because PLC has the logic operation, counting and fixed time as well as data feeds output function. In the elevator rises and falls in the process, each
7、logical switch control and the PLC very good union, very good have realized to the fluctuation the control.Keywords:Programmable Logic Controller;Lift control ;Fluctuation目 录摘 要IABSTRACTII第1章绪论11.1电梯的基本结构11.2电梯的控制方式11.3电梯的主要功能2第2章工艺及控制方案设计42.1系统结构框图42.2设计方案与要求42.3设计分析5第3章选型及仪表柜的设计93.1硬件系统配置93.1.1硬件组
8、态93.1.2PLC的I/O资源配置103.2仪表柜的设计113.2.1仪表柜内部11第4章WinCC软件介绍与设计144.1工控组态软件WinCC144.2WinCC上的界面组态15第5章STEP7软件介绍及程序设计215.1 STEP7概述215.2仿真软件S7-PLCSIM225.3程序设计225.3.1编程涉及的部分指令225.4.2创建项目并编程:23第6章上下位机的通讯286.1WinCC站和s7300通讯方式286.1.1MPI通讯方式286.1.2工业以太网方式286.1.3TCP/IP以太网方式296.1.4PROFIBUS总线方式296.2WinCC和plc之的软件链接29
9、第7章变频器的控制337.1变频器简介337.1.1变频器的基本原理337.1.2变频器的基本构成347.1.3变频器的接线、功能及参数设置347.1.4变频器的应用36结 论39参考文献40附 录A41致 谢55第1章绪论随着社会的不断发展,楼房越来越高,而电梯成为了高层楼房的必须设备。它方便了人们的生活,节省了时间和体力。电梯是自动化程度和安全可靠性要求很高的设备,其电气构成比较复杂。电梯质量的好坏在很大程度上取决于它的控制系统。PLC控制系统运行可靠、编程简单、维修方便、抗干扰性强,已成为目前电梯系统中使用最多的控制方式。1.1电梯的基本结构电梯的基本结构有:1.曳引系统:由曳引机、曳引
10、钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成。2.导向系统:由导轨、导靴和导轨架等组成。作用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。3.门系统:由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。4.桥厢:轿厢是用以运送乘客或货物的电梯组件。它是由轿厢架和轿厢体组成。5.重量平衡系统:由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。6.电力拖动系统:由曳引电机、供电系统、速度反馈装置、速度装置等组成。它的作用是对电梯实行速度控制。7.电气控制系统:由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成。它的作用是对电梯的运行实行操纵和控制。8.安全保护系统:包括机械和电气的各类保护系
11、统,可保护电梯安全使用。1.2电梯的控制方式按操纵控制方式分,电梯可以分为以下几种:1.手柄开关操纵电梯:电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关,实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。它要求轿厢门上装有透明玻璃窗口或使用栅栏轿门,井道壁上有层楼标记和平层标记,电梯司机根据这些标记判断楼层数以及控制电梯平层。2.信号控制电梯:这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层,自动开门功能外,还具有轿厢命令等级、层站召唤等级、自动停层、顺向截停和自动换向等功能。司机只要将需要停站的层楼按钮逐一按下,再按下启动按钮,电梯就自动关门运行。在这中间,司机只需要操纵启动按钮,一直到预先登记的指
12、令全部执行完毕。在运行中,电梯能被符合运动方向的层站召唤信号截停。采用这种控制方式的常为司机客梯。3.集选控制电梯:集选控制是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制电梯,它与信号控制的主要区别主要在于能实现无司机操纵。其主要特点是:把轿内选层信号和各层外呼信号集合起来,自动决定上、下运行方向、顺向应答。这类电梯需要在轿厢上设置称重装置,以免电梯超载。轿门上需设有保护装置,防止乘客出、入轿厢时被轧伤。4.并联控制电梯:2-3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制,共用层外召唤按钮,电梯本身都具有集选功能。群控电梯是用微机来统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群程序控制、梯群智能控制等形式。1.3
13、电梯的主要功能电梯要实现的主要功能有:1.司机操作:由司机关门启动电梯运行,由轿内指令按钮选向,厅外召唤只能顺向截梯,自动平层。2.集选控制:集选控制是将轿厢内指令和厅外召唤的各种功能信号集中进行综合分析处理的高度自动控制功能。它能对轿厢指令、厅外召唤登记,停站延时自动关门启动运行,同向逐一应答,自动平层,自动开门,顺向截梯,自动换反向应答,能自动应召服务。3.独立操作:指通过轿内指令驶往特定楼层,专为特定楼层乘客提供服务,不应答其他层站和厅外召唤。4.特别楼层优先控制:特别楼层有呼唤时,电梯以最短的时间应答。应答前往时,不理会轿内指令和其他召唤。到达该特别楼层后,该功能自动取消。5.停梯操作
14、:在夜间、周末或假日,通过停梯开关使电梯停在指定楼层。停梯时,轿门关闭,照明、风扇断电,以利节电、安全。6.满载控制:当轿厢内满载时,不响应厅外召唤。7.防止恶作剧功能:本功能防止因恶作剧而按下过多轿内指令按钮导致异常情况。8.清除无效指令:清除所有与电梯运行方向不符的轿内指令。9.开门时间自动控制:根据厅外召唤、轿内指令的种类以及轿内情况,自动调整开门时间。10.故障重开门:因故障使电梯门不能关闭时,使门重新打开再试关门。11.低速自救:当电梯在层间停止时,自动以低速驶向最近楼层停梯开门。12.停电时紧急操作:当市电电网停电时,用备用电源将电梯运行到指定楼层待机。13.故障检测:将故障记录在
15、微机内存,并以数码显示故障性质。当故障超过一定数值时,电梯便停止运行。只有排除故障,清除内存记录后,电梯才能运行。大多数微机控制电梯都具有这种功能。第2章工艺及控制方案设计2.1系统结构框图电梯控制系统的电气控制系统总体框图如图2-1所示,PLC为核心控制器,通过检测及各类输入信号,经过CPU的处理,输出给设备,完成相关设备的运行、停止、报警及调速控制。系统中的输入信号包括操作面板按钮的输入(只要是WinCC的按钮输入)、传感器的输入,以及相关数字量的输入,CPU对信号的处理主要为相应的逻辑关系的运算,PID调节等,调速主要是对变频器的控制。完成上述过程将全部的参数显示在上位机的WinCC画面
16、中进行现场监控,例如,报警画面的监控。可以及时了解现场情况MPIWinCCStationPS3075ACPU313cSM321SM321各种现场输入与输出信号SM322SM322图2-1系统结构框图2.2设计方案与要求设计方案的选择:对于电梯的控制,选用继电-接触系统或可编程控制器来完成,但是二者有各自的特点。(1)继电-接触系统:它的优点是线路直观,大部分电器均为常用电器,更换方便,价格较便宜。但是他触点繁多,线路复杂,电器的电磁机构及触点动作较慢,能耗高,机械动作噪音大,而且可靠性差。(2)PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施,使用方便,扩展容易。它使用了梯形图和可编程指令,易于掌握。
17、总之,PLC取代继电器-接触系统已经成为大的趋势。基于上述原因,我选择用可编程控制器来完成对电梯的控制。运动控制要求:(1)电梯轿箱的控制要求选向:根据电梯各层选择外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼层位置决定电梯的运行方向。选层换速:指电梯能够根据轿箱内所选层而决定运行方向,而且遵守或一直向上,或一直向下的原则。并且在每次平层的时候都能够换速。楼层位置的指示:选用了数码管显示的方法。由于FX2N系列已有内部计数-译码驱动模块,所以只要外部加上LED七段显示管和电源就可以显示楼层了。(2)电梯门的控制要求:要求当电梯平层的时候,电梯门自动打开,经过10秒钟后电梯门自动关上。如果遇到有人在门中间的
18、情况,电梯会因为光电开关的作用而自动开门。(3)补充要求:出了上述两个要求以外,还要注意的一点就是备用电梯电机的使用,但曳引电机出现故障,备用电机将手动控制转入运行状态,避免因曳引惦记出故障而引发的不必要的麻烦。主电路的设计(1)拖动电机主电路:主电路的设计,拖动电机的选择及原理:电梯的种类多种多样,按拖动系统来分有交流单速/交流双速拖动电梯,交流调压调速电梯等等。在此次设计中,我将采用交流双速电机作为曳引电机,它的优点是简单、经济、更重要的是舒适感好。备用电机的选择:备用电机只要选择和曳引电机一样的型号即可。(2)门电机主电路:门电机主电路的设计,门电机的选择及原理:只要满足功率要求,门电机
19、选用一般三相异步电动机即可。如图中所示电动机的正反转来实现门的开关,采用星角降压启动,KS为速度继电器,用来对开关门到头时制动,防止轿厅门的损坏。2.3设计分析根据任务书本课题要求设计一个多层的电梯系统,现在固定为设计6层楼电梯,首先估算需要的I/O点,该控制系统的输入点和输出点主要有。门厅呼叫按钮:位于电梯厅门旁,除了顶层只有向下呼叫按钮和底层只有向上呼叫按钮以外,其余每层均有向上和向下2个呼叫按钮,共10个输入点。厢体内呼叫按钮:位于电梯厢体内,是电梯的内选信号,每层电梯各对应一个按钮共6个输入点。平层检测信号的输入与输出:在每一楼层上均有平层信号检测,当电梯到达或者位于该层应被检测到,共
20、6个输入点,同时外部有6个输出点显示所在楼层。运行状况显示输出:电梯上行、下行以及所在楼层各有1个外部输出点对应。根据输入/输出点数选择S7-300系列的PLC,S7-300可编程序控制器是模块化结构设计各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。输出楼层显示用LED灯,如图2-2所示: 图2-2数码管段位示例由上面I/O的估算对I/O资源进行配置如表2-1所示表2-1I/O与O/I地址分配信号名称地址号信号名称地址号上行1楼呼入信号I0.0上行1楼信号灯Q0.0上行2楼呼入信号I0.1上行2楼信号灯Q0.1下行2楼呼入信号I0.2下行2楼信号灯Q0.2上行3楼呼入信号I0.3上行3楼信号灯Q
21、0.3下行3楼呼入信号I0.4下行3楼信号灯Q0.4上行4楼呼入信号I0.5上行4楼信号灯Q0.5下行4楼呼入信号I0.6下行4楼信号灯Q0.6上行5楼呼入信号I0.7上行5楼信号灯Q0.7下行5楼呼入信号I1.0下行5楼信号灯Q1.0下行6楼呼入信号I1.1下行6楼信号灯Q1.1厢内楼层选择1I1.2厢内楼层选择1指示灯Q1.2厢内楼层选择2I1.3厢内楼层选择2指示灯Q1.3厢内楼层选择3I1.4厢内楼层选择3指示灯Q1.4厢内楼层选择4I1.5厢内楼层选择4指示灯Q1.5厢内楼层选择5I1.6厢内楼层选择5指示灯Q1.6厢内楼层选择6I1.7厢内楼层选择6指示灯Q1.7开门按钮I2.0L
22、ED数字显示aQ2.0关门按钮I2.1LED数字显示bQ2.1报警I2.2LED数字显示cQ2.2楼层限位开关信号F1I2.3LED数字显示dQ2.3楼层限位开关信号F2I2.4LED数字显示eQ2.4楼层限位开关信号F3I2.5LED数字显示fQ2.5楼层限位开关信号F4I2.6LED数字显示eQ2.6楼层限位开关信号F5I2.7开门Q2.7楼层限位开关信号F6I3.0关门Q3.0梯门开限位I3.1电梯上行Q3.1梯门关限位I3.2电梯下行Q3.2开门条件M2.0电梯在1层显示灯Q3.3关门条件M2.1电梯在2层显示灯Q3.4电梯上行状态M2.2电梯在3层显示灯Q3.5电梯下行状态M2.3电
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