四層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

1、XXXX)X-p課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：四層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名：XXXXX專業(yè)班級： XXXXX學(xué) 號：XXXXX指導(dǎo)教師： XXXXX2012年12月08日內(nèi)容摘要本文介紹一種電梯PLC控制系統(tǒng)。電梯是垂直方向的運(yùn)輸設(shè)備，是高層建筑 中不可缺少的交通運(yùn)輸設(shè)備。它靠電力，拖動一個可以載人或物的轎廂，在建筑的井道內(nèi)導(dǎo)軌上做垂直升降運(yùn)動，在人們生活中起著舉足輕重的作用。而控制電梯運(yùn)行的PLC系統(tǒng)也要求越來越高，要求達(dá)到電梯運(yùn)行的“穩(wěn)、準(zhǔn)、快”的運(yùn)行 目的。該系統(tǒng)主要由PLG邏輯控制電路組成。其中包括交流異步電動機(jī)、繼電 器、接觸器、行程開關(guān)、按鈕、發(fā)光指示器組成為一體的控制系統(tǒng)。本機(jī)控

2、制系統(tǒng)通過PLC對電梯的升降，平層，起動、制動，開關(guān)門控制。要求其達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行效率高、平層精度高、使其能夠易于理解與掌握。最后再通過西門子PLC調(diào)試軟件進(jìn)行調(diào)試，滿足設(shè)計所需要的要求。關(guān)鍵詞：PLC控制；四層電梯;CPU226引言 錯誤 ! 未定義書簽。第 1 章系統(tǒng)的總體設(shè)計 錯誤! 未定義書簽。電梯的控制系統(tǒng)簡介 錯 誤 ! 未定義書簽。電梯控制系統(tǒng)的原理與要求 錯誤! 未定義書簽。電梯位置的確定（平層信號） 錯誤! 未定義書簽。轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門廳的召喚信號 錯誤! 未定義書簽。電梯運(yùn)行時的信號響應(yīng) 錯誤! 未定義書簽。電梯的啟動 錯誤! 未定義書簽。電梯的平層與停車 錯誤! 未

3、定義書簽。第 2 章plc 硬件設(shè)計 錯誤! 未定義書簽?？删幊炭刂破鳈C(jī)型的選擇 錯誤! 未定義書簽。輸入 /輸出點(diǎn)的估算： 錯誤! 未定義書簽。內(nèi)存容量的估算 錯誤! 未定義書簽。輸入/輸出點(diǎn)分配 錯誤! 未定義書簽。PLC外部接線圖 錯誤！未定義書簽第3 章plc 軟件設(shè)計 錯誤! 未定義書簽。STEP 7 編程軟件的編程語言 錯誤！ 未定義書簽。四層電梯控制的梯形圖 錯誤！ 未定義書簽。四層電梯控制的語句表 錯誤！ 未定義書簽。四層電梯程序的調(diào)試 錯誤！ 未定義書簽。結(jié) 論 錯誤 ！ 未定義書簽。設(shè)計總結(jié) 錯誤！ 未定義書簽。謝辭 錯誤！ 未定義書簽。參考文獻(xiàn) 錯誤！未定義書簽引言1 .

4、控制要求1）采用PLC勾成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。 電梯的上、下行由一臺電動機(jī) 拖動，電動機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕SB11和指示燈H11,二層有上升呼叫按鈕SB21和指示燈H21以及下降呼叫按鈕SB22和指示 燈H22,三層有上升呼叫按鈕SB31和指示燈H31以及下降呼叫按鈕SB32和指示 燈H32,四層有下P1呼叫按鈕SB41和指示燈H41。一至四層有到位行程開鈕 SB5 和SB6電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵 YA1和YA2控制，關(guān)門到位由行程開關(guān) ST5檢測。此外還有電梯載重超限檢測壓力繼電器KP以及故障報警電鈴HA控制信號說明如表1-1所示。表1-1四層電梯控制

5、信號說明輸入輸出文字符號說明文字符號說明SB1電梯內(nèi)一層按鈕H1電梯內(nèi)一層按鈕指示燈SB2電梯內(nèi)二層按鈕H2電梯內(nèi)二層按鈕指示燈SB3電梯內(nèi)三層按鈕H3電梯內(nèi)三層按鈕指示燈SB4電梯內(nèi)四層按鈕H4電梯內(nèi)四層按鈕指示燈SB11一層上升呼叫按鈕H11一層上升呼叫按鈕指示燈SB21二層上升呼叫按鈕H21二層上升呼叫按鈕指示燈SB22二層卜.降呼叫按鈕H22二層卜.降呼叫按鈕才旨水燈SB31三層上升呼叫按鈕H31三層上升呼叫按鈕指示燈SB32二層卜.降呼叫按鈕H32二層卜.降呼叫按鈕才旨水燈SB41四層卜.降呼叫按鈕H41四層卜.降呼叫按鈕才旨水燈SB5電梯開門按鈕KM1電動機(jī)止轉(zhuǎn)接觸器SB6電梯關(guān)門

6、按鈕KM2電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器SB7檢修開關(guān)YA1電梯開門電磁鐵ST1電層到位限位開關(guān)YA2電梯關(guān)門電磁鐵ST2電梯二層到位限位開關(guān)HA電梯故障報警電鈴ST3電梯三層到位限位開關(guān)ST4電梯四層到位限位開關(guān)ST5電梯關(guān)門到位限位開關(guān)SP電梯載重超限檢測FR電動機(jī)過載保護(hù)熱繼電器2).樓層呼叫按鈕及電梯內(nèi)按鈕按下， 電梯未達(dá)到相應(yīng)樓層或未得到相應(yīng)的響應(yīng)時，相應(yīng)指示燈一直接通指示。3) .電梯運(yùn)行時，電梯開門與關(guān)門按鈕不起作用，電梯到達(dá)停在各樓層時， 電梯開門與關(guān)門動作可由電梯開門與關(guān)門按鈕控制，也可延時控制，但檢測到電梯超重時，電梯門不能關(guān)閉，并由報警電鈴發(fā)出報警信號。4) .電梯最大運(yùn)行區(qū)間為三層距

7、離，若一次運(yùn)行時間超過30s,則電動機(jī)停轉(zhuǎn)，并由HA報警。5) .檢修開關(guān)SB7接通時，電梯下行停在一層位置，進(jìn)行檢修，其他所有 動作均不相應(yīng)6) .電梯拖動電動機(jī)控制電路有各種常規(guī)電氣保護(hù)，如短路保護(hù)、過載保 護(hù)、正反轉(zhuǎn)互鎖等。7) .相關(guān)參數(shù)：拖動電動機(jī) M , AC380V , 1440r/min。指示燈H: , DC24V電鈴 HA 8VV AC220V電磁鐵YA： 100mA， AC220V。2、設(shè)計內(nèi)容及步驟1) . 總體方案的確定根據(jù)控制要求，確定總體方案。2) . 正確選用電氣控制元件和PLC根據(jù)選用的輸入輸出設(shè)備的數(shù)目和電氣特性，選擇合適的PLG要求進(jìn)行電氣元件的選用說明。3

8、) . 分配 I/O 點(diǎn)，畫出I/O 連線圖根據(jù)選用的輸入輸出設(shè)備，確定I/O 端口。依據(jù)輸入輸出設(shè)備和PLC 的I/O 端口分配關(guān)系，畫出I/O 連線圖。4) . 程序設(shè)計說明及過程分析要求繪制控制系統(tǒng)流程圖，詳細(xì)進(jìn)行程序設(shè)計過程的分析說明，設(shè)計簡單、可靠的控制程序。5) . 對系統(tǒng)工作原理進(jìn)行分析，最后審查控制實(shí)現(xiàn)的可靠性檢查系統(tǒng)功能，完善控制程序。6) . 編寫設(shè)計說明書第1章系統(tǒng)的總體設(shè)計電梯的控制系統(tǒng)簡介通過對電梯工作原理分析得出流程圖1-1 ,主電路圖2-1電梯的控制系統(tǒng)大致有以下幾部分組成：（1）運(yùn)行（2）停機(jī)、開門。為實(shí)現(xiàn)運(yùn)行須有上升，下降信號，進(jìn)而相匹配的上升下降信號的保持及

9、消除須考慮。為實(shí) 現(xiàn)停機(jī)開關(guān)門控制，須有平層信號，停車信號及停車后停車信號的消除。主要程序設(shè)計完后，需考慮手動自動開關(guān)門，過載保護(hù)，檢修信號，開門 與運(yùn)行互鎖等。因此本系統(tǒng)有開關(guān)門控制、轎內(nèi)指令登記與消號、廳外召 喚登記與消號、定向選層線路等模塊組成。這幾部分共同構(gòu)成電梯的控制 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電梯的登記、開關(guān)門、啟動、運(yùn)行、平層等各種功能。圖1-1工作流程圖電梯控制系統(tǒng)的原理與要求1.2.1 電梯位置的確定（平層信號）電梯的運(yùn)行需要準(zhǔn)確的電梯位置信號，以滿足制動停車等控制的需要。傳統(tǒng)電梯的位置信號一般由設(shè)在井道中的位置開關(guān)，如限位開關(guān)，當(dāng)轎廂上裝置碰到限位開關(guān)時，發(fā)出位置信號，指示電梯停于哪層。1

10、.2.2 轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門廳的召喚信號司機(jī)及乘客可按下轎廂內(nèi)操作盤上的選層按鈕選定電梯運(yùn)行的目的樓層，此為內(nèi)選信號。按鈕按下后，該信號應(yīng)被記憶并使相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。在門廳等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號，此為外喚信號。該信號也需記憶并點(diǎn)亮門廳的上行或下行指示燈，按電梯集選控制原則，電梯上行時，應(yīng)響應(yīng)層站的上呼叫信號，下行時，響應(yīng)下呼叫信號。在上行時應(yīng)保留層站的下呼信號，在下行時應(yīng)保留層站的上呼信號這些保持信號在要求得到滿足時應(yīng)能自動消號。例如電梯從三層執(zhí)行下行信號到一層，同時有二層上行的外喚信號，則電梯下行至二層時不停車即不響應(yīng)該外喚信號，等到電梯上行時才響應(yīng)，因此該外喚信號須

11、保持，直到響應(yīng)為止。1.2.3 電梯運(yùn)行時的信號響應(yīng)電梯自動運(yùn)行時應(yīng)根據(jù)內(nèi)選及外喚信號，決定電梯運(yùn)行的運(yùn)行方向。在定向時，根據(jù)電梯轎廂內(nèi)乘客欲往層樓的位置信號或各層樓大廳乘客的召喚信號位置與電梯所處層樓的位置信號進(jìn)行比較，門廳信號和內(nèi)選信號都做為輸入信號與電梯位置信號進(jìn)行比較，凡是在電梯位置信號上方向的轎內(nèi)或?qū)訕菑d外召喚信號，則電梯屬上行狀態(tài)；凡在其下方向的，則定下行狀態(tài)。而且規(guī)定在運(yùn)行方向確定之后只有同方向的才能截梯，反向不能截梯，不響應(yīng)中途的方向呼喚要求，直到到達(dá)本反方向的最遠(yuǎn)戰(zhàn)點(diǎn)才開始返程。要保持最遠(yuǎn)層樓召喚信號所要求的電梯運(yùn)行方向，而不能輕易地更改，這樣以保證最高層樓（ 或最低層樓）

12、乘客的乘用電梯，而只有在電梯完成最遠(yuǎn)層樓乘客的要求后，方能改變電梯運(yùn)行方向。同時轎內(nèi)指令信號優(yōu)先于各層樓廳外召喚信號而定向，即當(dāng)空轎廂電梯被某層廳外乘客召喚到達(dá)該層后，某層的乘客即可進(jìn)入電梯轎廂內(nèi)而先按指令按鈕令電梯定上行方向 （ 或下行方向） ，如果召喚信號指令電梯的運(yùn)行方向有別于已進(jìn)入轎廂內(nèi)的乘客要求指令電梯的運(yùn)行方向，則電梯的運(yùn)行方向應(yīng)由已進(jìn)入轎廂內(nèi)的乘客要求而定向，而不是根據(jù)其他層樓廳外乘客的要求而定向。因此需要電梯的正反轉(zhuǎn)記憶信號，即記憶電梯是在上行方向還是下行方向，直到上行方向（ 或下行方向） 信號執(zhí)行完之后才執(zhí)行下行方向 （ 或 正行方向） 信號。1.2.4 電梯的啟動轎廂的運(yùn)行

13、方向確定，轎廂已關(guān)好門時才啟動運(yùn)行。1.2.5 電梯的平層與停車停車需平層信號和停車信號同時有效才執(zhí)行。第 2 章 plc 硬件設(shè)計可編程控制器機(jī)型的選擇為了完成設(shè)定的控制任務(wù), 主要根據(jù)電梯控制方式與輸入/ 輸出點(diǎn)數(shù)和占用內(nèi)存的多少來確定PLC的機(jī)型。本系統(tǒng)為四層樓的電梯，采用集選控制方式。所 需輸入 / 輸出點(diǎn)數(shù)與內(nèi)存容量估算如下:2.1.1 輸入/輸出點(diǎn)的估算：采用PLC構(gòu)成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機(jī)拖 動，電動機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕SB11和指示燈H11,二層有上升呼叫按鈕SB21和指示燈H21以及下降呼叫按鈕SB22和指示燈 H22

14、,三層有上升呼叫按鈕SB31和指示燈H31以及下降呼叫按鈕SB32和指示燈 H31,四層有下P1呼叫按鈕SB41和指示燈H41。一至四層有到位行程開關(guān) SQb SQ4電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕 SB1SB4和指示燈H1H4;電梯開門和關(guān)門 按鈕SB5和SB6電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵 YA1和YA2控制，關(guān)門到位由 行程開關(guān)SQ5檢測，開門到位由行程開關(guān) SQ6檢測。轎廂上行和下行由接觸器 KM1和KM2控制，并有電動機(jī)過載保護(hù)熱繼電器 FR,電梯載重超限檢測SP,檢 修開關(guān)SB7,電梯故障報警電鈴HA輸入點(diǎn)共有21個，輸出點(diǎn)共有15個，總共 36 個。2.1.2 內(nèi)存容量的估算用戶控制程序所

15、需內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、用戶的程序編寫水平等因素有關(guān)。因此 , 在用戶程序編寫前只能根據(jù)輸入/ 輸出點(diǎn)數(shù)、控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度進(jìn)行估算。本系統(tǒng)有開關(guān)量I/O 總點(diǎn)數(shù)有36個，模擬量I/O 數(shù)為 0個。利用估算PLC內(nèi)存總?cè)萘康挠嬎愎剑捍孀謹(jǐn)?shù)=開關(guān)量I/O總點(diǎn)數(shù)X (1015)+模擬量I/O總點(diǎn)數(shù)X (150250)再按 30%fc右預(yù)留余量。估算本系統(tǒng)需要約 1K字節(jié)的內(nèi)存容量。綜合I/O點(diǎn)數(shù)以及內(nèi)存容量，S7200的CPU226俞入，輸出點(diǎn)數(shù)為24/16, 足以滿足要求。輸入 /輸出點(diǎn)分配該系統(tǒng)占用PLC的36個I/O 口，21個輸入點(diǎn)，15個輸出點(diǎn)，具體的I/O分配如表2-

16、1所小。表2-1 I/O 分配表器件名稱說明輸入點(diǎn)器件名稱說明輸出點(diǎn)SQ1電梯一層到位限位開關(guān)YA1電梯開門SQ2電梯二層到位限位開關(guān)YA2電梯關(guān)門SQ3電梯三層到位限位開關(guān)KM1電機(jī)正轉(zhuǎn)SQ4電梯四層到位限位開關(guān)KM2電機(jī)反轉(zhuǎn)SB1電梯內(nèi)一層按鈕H1電梯內(nèi)一層按鈕指示燈SB2電梯內(nèi)二層按鈕H2電梯內(nèi)二層按鈕指示燈SB3電梯內(nèi)三層按鈕H3電梯內(nèi)三層按鈕指示燈SB4電梯內(nèi)四層按鈕H4電梯內(nèi)四層按鈕指示燈SB11一層上升呼叫按鈕H11一層上升呼叫按鈕指示燈SB21二層上升呼叫按鈕H21二層上升呼叫按鈕指示燈SB31三層上升呼叫按鈕H31三層上升呼叫按鈕指示燈SB22二層下降呼叫按鈕H22二層下降呼

17、叫按鈕指示燈SB32三層下降呼叫按鈕H32三層下降呼叫按鈕指示燈SB41四層下降呼叫按鈕H41四層下降呼叫按鈕指示燈SB11檢修開關(guān)HA電梯故障報警電鈴FR電動機(jī)過載保護(hù)熱繼電器SB5電梯開門按鈕SB6電梯開門按鈕SQ5開門限位開關(guān)SQ6關(guān)門限位開關(guān)SP電梯載重超限檢測PLC外部接線圖本設(shè)計的PLC外部接線圖如圖3-1所示.CPU226的傳感器電源24V(DC)可以輸出600mA電流，CPU226勺輸出繼電器觸點(diǎn)容量為2A,通過核算在本設(shè)計中PLC 容量完全滿足要求。圖3-1PLC I/O接線圖第 3 章 plc 軟件設(shè)計STEP 7 編程軟件的編程語言標(biāo)準(zhǔn)的 STEP7 軟件包配3種基本編程

18、語言，即梯形圖 （ LAD） 、 功能塊圖（ FBD） 、語言表（STD和順序功能圖編程語言，它們在 STEP7中可以相互轉(zhuǎn)換。本實(shí)驗 采用梯形圖這種編程語言。梯形圖結(jié)構(gòu)形式類似地傳統(tǒng)的繼電器控制電路，它是由圖形符號連接而成，這些符號分別代表常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、并聯(lián)接線、串聯(lián)接線及繼電器線圈等，每個觸點(diǎn)和線圈都有一個編碼。梯形圖具有如下特點(diǎn)：（ 1） 梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列，也是程序的執(zhí)行順序。通常每個繼電器線圈為一邏輯行，即一層階梯。每一邏輯起始于母線，然后是觸點(diǎn)的各種連接，最后經(jīng)過繼電器線圈終止于母線，整個梯形圖呈現(xiàn)梯形。（ 2）梯形圖中的繼電器不同于傳統(tǒng)繼電器控制線路中的物

19、理繼電器，它實(shí)質(zhì)上是內(nèi)部存儲中的位觸發(fā)器，因此稱為“軟繼電器”或“軟元件”。這些軟元件輸出繼電器，輔助繼電器，定時器，計數(shù)器及狀態(tài)器等，它們均有無限常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。在PLC內(nèi)部可以自由選取使用。如果某個位觸發(fā)為“1”，表示對應(yīng)的繼電器線圈接通，相應(yīng)的常開觸點(diǎn)都閉合，而常閉觸點(diǎn)都斷開。（ 3） 梯形圖是一種形象化的編程語言，其兩端的母線是沒有電源連接。因此核彈頭形圖中不存真實(shí)的物理電流，而具有“概念”電流，是用戶程序運(yùn)算過程中滿足輸出執(zhí)行條件的形象化表示方式。 “概念”電流只能從左到右流動，層 次的改變是從上到下。（ 4）輸入繼電器只能從外部輸入信號驅(qū)動，而不能由內(nèi)部其他觸點(diǎn)驅(qū)動。因此在梯形圖中只能出現(xiàn)輸入繼電器的觸點(diǎn)而不出現(xiàn)線圈，輸入繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)即表示相對應(yīng)的輸入信號的變化。（5）輸出繼電器用于PLC的輸出控制，它是通過外輸出觸點(diǎn)驅(qū)動外