基于PLC的五层楼的电梯控制系统优秀毕业论文知识分享.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。基于PLC的五层楼的电梯控制系统优秀毕业论文-摘要本设计研制了一套基于德国西门子S7200系列的可编程控制器CPU226作为控制核心,与扩充模板EN223来实现五层楼电梯的控制。主要介绍了电梯的硬件选择与软件编程。主要功能有:层楼信号的产生与消除、停层信号的登记与消除、电梯的定向、停车信号、起动、稳速运行、制动减速、开关门环节、智能控制。技术上的突破有:本设计大量的节约了PLC接口数量;采用了智能控制模板,提高了电梯的运行效率。关键词:电梯智能控制AbstractThisdesigndevelopesa
2、setoffive-storyelevatorcontrolsystembasedonS7200ProgrammableLogiccontrollerCPU226whichisachievedbyexpandingtemplateEN223.Itmainlyintroducestheelevatorshardwareselectionandsoftwareprogramming,itsmajorfunctionsareproductionandeliminationoffloorsignal、registrationandeliminationofstopping-layersignal、el
3、evatorsdirectional、parkingsignal、starting、steady-speedmovement,brakingdeceleration,switchdoorlinks,intelligentcontrol.Anditstechnologicalbreakthroughsinclude:savingalotofthenumberofProgrammableLogiccontrollerInterface;adoptingintelligentcontroltemplateandimprovingelevatorsoperatingefficiency.KeyWord
4、s:ELEVATOR,INTELLIGENT,CONTROL目录一、引言1二、可编程控制器控制电梯系统的设计方案1(一)可编程控制器用于控制电梯控制的特点1(二)系统设计内容与步骤2(三)可编程控制器控制电梯硬件系统的设计2(四)可编程控制器控制电梯软件的选择3三、电梯硬件选择7(一)主电路7(二)门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路7四、层楼信号的产生、消除及显示9(一)层楼信号的产生、消除梯形图9(二)轿厢位置显示10五、停层信号的登记与消除13六、外呼信号的登记与消除环节14七、电梯的定向17八、停车信号20九、起动、稳速运行、制动减速22十、开关门环节25十一、智能判断控制30验证3
5、0小结31参考文献32致谢33附录A34附录B35-一、引言随着经济的不断发展和科技的进步,世界各地高层建筑不断涌现,作为建筑中枢神经,电梯起着其它设备不可替代的作用。作为建筑物内部的主要运输工具,全社会使用电梯的数量正在迅速增加。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的更新。电梯的的种类也多种多样,如载货电梯、客货电梯、病床电梯、住宅电梯、杂物电梯、观光电梯等。自动平层、微机检测、图像显示、监控以及现代通信都在电梯中得到应用。电梯技术正向现代化、网络化,智能化发展,给人们提供了极其方便和舒适的生活条件。可编程控制系统(Prog
6、rammableLogicController))作为一种工业控制微型计算机,它采用易学易懂的梯形图语言、控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点,现在的电梯控制多采用可编程控制器来实现。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,超大型等各种规格的系列产品,应用于继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。PLC在电梯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。在电梯控制过程中,各种逻辑开关控制与PLC很好的结合,很好的实现了对电梯的控制。二、可编程控制器控制电梯系统的设计方
7、案可编程控制器用于电梯控制系统,既具备微机板控制的一系列优点,又可以克服单纯应用微机板存在的不足之处。(一)可编程控制器用于控制电梯控制的特点1.实时性强信号处理时间短,速度快。信号处理和程序运行的速度快。能满足各种型号电梯的控制目标。2.可靠性高所有的I/O输入输出信号均采用光电隔离,使工业现场的外电路与控制器内部电路之间电气上隔离。(1)为了消除信号噪声,在输入接口内设置了多种滤波电路。(2)为了PLC的信号处理,输入接口内有电平转换及信号锁存电路。(3)为了便于与现场信号的连接,在输入接口外部设有接线端子排。(4)良好的自诊断功能,一但电源或其他软、硬件发生异常情况,CPU立即采取有效措
8、施,以防止故障扩大。大型控制器还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,以及实现电源模块冗余、IO模块冗余,使可靠性更进一步提高。(5)采用性能优良的开关电源。3.编程方便PLC的设计是面向工业企业中一般电气工程技术人员的,它采用易于理解和掌握的梯形图语言,以及面向工业控制的简单指令。这种梯形图语言继承了传统继电器控制线路的表达式,又考虑到工业企业电气技术人员的看图习惯和微机应用水平,因此得到了广大电气技术人员的欢迎。4使用方便由于产品的系列化和模块化,并且配有品种齐全的各种软件,用户灵活组成各种规模和要求不同的控制系统,用户在硬件设计方面,只是确定PLC的硬件配置和I/O通道
9、的外部接线。在PLC构成的控制系统中,只需在PLC的端子上接入相应的输入,输出信号即可,不需要诸如继电器之类的固体电子器件和大量繁杂的硬接线电路。在生产工艺流程改变,或生产线设备更新,或系统控制要求改变,需要变更控制系统的功能时,一般不必改变或很少改变I/O通道的外部接线,只要改变存储器中的控制程序即可,这在传统的继电器控制时是很难想象的。5质优价廉,性价比高6安装简单,维修方便可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接,即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置,便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构,因此一旦某模块发生故障,用户可以
10、通过更换模块的方法,使系统迅速恢复运行。7.设计、施工、调试周期短PLC完成一项控制工程中,由于其硬软件齐全,设计和施工可同时进行。由于用软件编程取代了继电器硬接线实现控制功能,使得控制柜的设计及安装接线工作量大为减少,缩短了施工周期。同时,由于用户程序大都可以在实验室模拟调试好后,再将PLC控制系统在生产现场进行联机统调,因此大大缩短了设计和投入运行的周期。综上所述,可编程控制器非常适用于交流电梯控制系统。(二)系统设计内容与步骤1分析电梯的使用环境及客户要求,确定控制系统的硬件配置。2根据电梯的软件控制系统,我们对可编程控制器控制电梯的核心控制部件可编程控制器的软件资源进行资源分配。(三)
11、可编程控制器控制电梯硬件系统的设计1电梯电动机与配重的选择电梯是垂直运输工具,属于位能负载。动力来自于电动机,本系统选用YTD系列专用双速笼型异步15KW的电动机。曳引机的作用有三点:其一是调速;其二是驱动曳引钢丝绳,其三是在电梯停车时实施制动。为了加大载重能力,钢丝绳的一端是轿厢,另一端加装了配重装置,配重的重量随电梯载重量的大小而变化。计算公式如:配重的重量=(载重量/2+轿厢自重)*45%图2.31拖动机构原理这种拖动机构可使电梯的载重能力大为提高。电动机参数的选择见附录A表A1。2曳引机功率的选择曳引机功率的选择公式:NQV(1-Y)/102W其中:W为电梯机械传动效率;Y为电梯平衡系
12、数:Q为电梯的额定载重量;V为电梯的额定速度。在计算电梯曳引机功率后再预留20%30%的功率。曳引机参数的选择见附录A表A2。3传感器的选择本设计中选用红外线传感器作为智能判断控制输入信号的采集设备,它安装在电梯厅门的上方,若有人按下外呼按钮,并传感器采集到了人体信号的存在,则就在此层楼停车。传感器的选择参数见附录B。4.电源的选择本系统采用的是S7-200PU226继电器输出,其电源电压为85264VAC,输出电压24VDC,24VAC230VAC,输出电流2A。由于S7-200CPU226最大扩展电流为1000mA,扩展模板EM223,DI16/DO16晶体管/晶体管模板,消耗电流为160
13、mA,所以S7-200CPU226可以带上一个扩展模板EM223。(1)电源部份根据电压的种类,等级的不同进行严格的分类,不同种类、等级的电压应该严格隔离,使用可编程控制器的不同公共点。(2)使用同一等级和种类电压的输出点的公共点可以直接短路。(3)进行输出端子分配时,通常将高压部份放在前,低压部分放在后。(四)可编程控制器控制电梯软件的选择本设计系统为五层楼电梯控制系统,采用S7200CPU226加上一个扩展模块EM223的24VDC输入法16点/输出16点类型。它是24点输入和16点输出点加上16点扩展输入和16点扩展输出。基本上可以满足五层楼的电梯控制系统。可编程控制器S7200CPU2
14、26参数的选择见附录A表A3。图2.51S7-200CPU226PLC外型图2.52S7-200CPU226DC/DC/DC端子连接图1I/O接口分配数输入接口名称与作用输出接口名称与作用I0.0门锁Q0.0上行I0.1自动Q0.1下行I0.2检修Q0.2高速I0.3开门Q0.3低速I0.4关门Q0.4上行指示I0.5上行启动Q0.5下行指示I0.6下行启动Q0.6一层层楼指示I0.7基站Q0.7二层层楼指示I1.0开门到位Q1.0三层层楼指示I1.1关门到位Q1.1关门I1.2上行限位Q1.2启动加速2I1.3下行限位Q1.3制动减速1I1.4一楼内选Q1.4制动减速2I1.5二楼内选Q1.
15、5制动减速3I1.6三楼内选Q1.6开门I1.7四楼内选Q1.7启动加速1I2.0五楼内选Q2.0四层层楼指示I2.1一楼感应器Q2.1五层层楼指示I2.2二楼感应器Q2.2一层内选记忆灯I2.3三楼感应器Q2.3二层内选记忆灯I2.4四楼感应器Q2.4三层内选记忆灯I2.5五楼感应器Q2.5四层内选记忆灯I2.6上平层感应器Q2.6五层内选记忆灯I2.7下平层感应器Q2.7一楼上呼记忆I3.0一楼上行Q3.0二楼上呼记忆I3.1二楼上行Q3.1三楼上呼记忆I3.2三楼上行Q3.2四楼下呼记忆I3.3四楼上行Q3.3二楼下呼记忆I3.4二楼下行Q3.4三楼下呼记忆I3.5三楼下行Q3.5四楼下
16、呼记忆I3.6四楼下行Q3.6五楼下呼记忆I3.7五楼下行Q3.7报警I4.0一楼智能判断Q4.0AI4.1二楼智能判断Q4.1BI4.2三楼智能判断Q4.2CI4.3四楼智能判断Q4.3DI4.4五楼智能判断Q4.4EI4.5超重Q4.5FI4.6自动开门Q4.6G2内部继电器分配楼层信号产生与消除环节M1.0M1.7停层信号登记与消除环节M2.0M2.7外呼信号登记与消除环节M3.0M3.7定向环节M4.0M4.7停层信号环节M5.0M5.7起动、稳速运行、制动减速环节M6.0M6.7M7.0M7.7开关门环节继电器M0.0M0.7M8.0M8.7底文为浅色的接口需要再加扩展模板3五层电梯
17、PLC控制输入/输出口接线图图2.53/接口分配图三、电梯硬件选择(一)主电路图3.11是交流双速电梯的主电路图。图中M1为YTD系列专用双速笼型异步电动机(6/24极);KM1、KM2为电动机正反转接触器,用以实现电梯上、下行控制;KM3、KM4为电梯高低速运行接触器,用以实现电梯的高速与低速运行接触器;L1、L2与R0、R2为串入电动机定子电路中的电抗与电阻,与KM5KM8、KM11配合实现对电机的加减速控制。当KM1、KM2与KM3通电吸合时,电梯将进行上行或下行起动。延时后KM5、KM11依次通电吸合,切除R1、L1电梯将转为上行或下行的稳速运行;当电梯接收到停层指令后,KM3断电释放
18、,KM4通电吸合,电机转为低速接法,串入阻抗制动,实现上升与下降的低速运行,且KM6KM8依次通电吸合,用来控制制动过程的强度,提高停车制动的舒适度。至平层位置时,接触器全部释放,抱闸抱死,电梯停止运行。在检修状态时,电梯只能在低速接法下点动运行。4(二)门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路如图3.21,门电动机为他励直流电动机,可由KM9、KM10控制其正反转。KM9接通时,电阻R2与电动机电枢并联,电流由电枢左端向右端,电动机正转实现开门,压下SQ8时,R2部分被短接,实现开门调速(减速)。KM10接通时,电动机将反转,实现关门,并由SQ9、SQ10
19、与R3一起实现关门调速。在电梯上、下行运行时,抱闸应打开,其线圈应通电。电梯停止运行时,抱闸应抱死,其线圈应断电,故可用KM1、KM2控制抱闸线圈YB的通电与断电。将所有厅、轿门开关串联在一起(SQ11、SQ12、SQ13、SQ14、SQ15、SQ16),控制门锁继电器KA1,实现全部门关闭正常后电梯才能运行的控制。这样即既可以减少占用PLC的输入口,又便于检修。将安全窗开关(SQ1)、安全钳开关(SQ2)、限速器开关(SQ3)、轿内急停开关(SQ4)、上下行强迫停止开关(SW1、SW2)、基站开关梯钥匙开关(SA2)以及热继电器触点FR1、FR2串联在一起,构成安全回路,控制安全运行继电器K
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