基于PLC的四層電梯控制系統(tǒng)設計_圖文

1、電氣控制技術應用設計題目基于PLC的四層電梯控制系統(tǒng)設計二級學院電子信息與自動化學院專業(yè)電氣工程及其自動化班級學生姓名學號學生姓名學號學生姓名學號指導教師時間: 2014年11月24日-2014年12月5日 目錄摘要 (1引言 (1第一章概述 (21.1電梯設計的意義 (21.2組員所做的工作 (21.3系統(tǒng)主要功能 (2第二章硬件電路設計及描述 (32.1闡述方案選擇及設計思想 (32.2繪制原理框圖 (32.3簡述工作原理 (42.4元器件清單列表 (52. 5 PLC控制的電氣原理圖 (6第三章軟件設計流程及描述 (73.1程序流程圖 (73.2梯形圖控制分析 (73.3源程序代碼 (9

2、第四章測試 (10設計心得 (11參考文獻 (12摘要:隨著社會的不斷發(fā)展,樓房越來越高,電梯成為高層樓房的必備設備。目前電梯已從當初的手柄開關操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯,而這其中,PLC的作用為高層運輸做出了不可磨滅的貢獻。PLC具有邏輯運算、計數(shù)和定時以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能,其中主要體現(xiàn)在它的邏輯開關控制功能。在電梯升降過程中,各種邏輯開關控制均可以用PLC實現(xiàn)。本文基于歐姆龍公司的這一機型CP1E-N30DT-D,提出了電梯設計的流程。關鍵字:PLC 電梯控制功能引言在現(xiàn)代社會及經(jīng)濟活動中,電梯已成為城市物質文明的標志。尤其是在高層建筑中,電梯作為一種垂直運輸工具,承載

3、著大量人流、物流的輸送。隨著今天高層建筑的迅速發(fā)展,人們對電梯諸如可靠性、舒適度、低噪音、低能耗等的性能要求也愈來愈高。這一系列的要求促進了如今電梯行業(yè)的快速發(fā)展,其拖動技術發(fā)展到了調頻調壓調速階段,邏輯控制也由可編程控制代替了之前的繼電器控制。本設計針對目前我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀,采用PLC對電梯進行邏輯控制,考慮了電梯的可靠性、可維護性、靈活性、使用壽命以及電梯的開發(fā)周期等方面,設計的控制系統(tǒng)具備樓層指示、呼梯指令登記、選層選向、自動運行和檢修運行等功能,具有集選控制的特點。而所設計的電梯電動機交流變頻器的調速技術是如今節(jié)電、改善工藝流程、提高產(chǎn)品質量、推動技術進步、改善環(huán)境的一種重要手段。本文

4、在介紹了電梯基本結構的基礎上還深入分析了電梯的工作原理,闡述了PLC的特點及優(yōu)點,其中重點研究了電梯的軟、硬件設計并提出了基于PLC的四層電梯控制系統(tǒng)的設計方案,最后對本論文的研究進行了總結與展望。第一章概述1.1電梯設計的意義隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到了迅速發(fā)展,電梯也已成為人類現(xiàn)代生活中廣泛使用的運輸工具。隨著人們對電梯運行的安全性、舒適性等要求的提高,電梯得到了快速發(fā)展,其拖動技術已經(jīng)發(fā)展到了調頻調壓調速,其邏輯控制也由 PLC代替原來的繼電器控制?？删幊炭刂破?PLC因為穩(wěn)定可靠、結構簡單、成本低廉、簡單易學、功能強大和使用方便已經(jīng)成為應用最廣泛

5、的通用工業(yè)控制裝置,成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。電梯控制要求接入設備使用簡便,對應系統(tǒng)組態(tài)的編程簡單,具有人性化的人機界面,配備應用程序庫,加快編程和調試速度。通過 PLC對程序設計,提高了電梯的控制水平,并改善了電梯的電梯運行的舒適感。1.2 組員所做的工作我們組共3人,第一天我們對所設計的題目進行資料的查找、匯總、整理出相應有用的資料。接下來龔見同學進行軟件程序的編寫,我們相互探討,對程序進行修改,最后進行仿真,定下初步的程序設計,對電氣元件的焊接。周昌申同學對PLC的輸入輸出接口進行擴展,硬件與軟件的連接。吳開香同學進行元器件資料的查詢,論文的書寫。最后我們小組成員共同進行電路的調

6、試,找出相關問題,解決相應問題。1.3 系統(tǒng)主要功能歐姆龍PLC:系統(tǒng)工作符合一般電梯工作要求;用LED燈模擬電梯層數(shù)、平層操作,平層時,延時1s開門,4s后關門(紅色LED。擴展要求:電梯內設置開關門按鈕;電梯門防夾控制。第二章硬件電路設計及描述2.1闡述方案選擇及設計思想電梯控制方式主要分為三種,分別是繼電器控制方式、微機控制方式和可編程控制器(PLC控制方式,由于繼電器控制存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短的缺陷現(xiàn)在已逐漸被淘汰,微機控制可靠性差故也不多采用,而PLC 控制采用一種循環(huán)掃描的方式分時處理各項任務,而且依靠程序運行,這就保證只有正確的程序才能運行,否則電梯不會工作。又

7、由于PLC中的內部輔助繼電器及保持繼電器等是它本身系統(tǒng)內存工作單元,即無線圈又無觸點,使用次數(shù)不受限制,因此,它比繼電器控制有明顯的優(yōu)越性,比微機控制有明顯的可靠性,自動化水平更高。綜上所述PLC控制是三種控制方式中最具有可靠性、優(yōu)越性和實用性的控制方式,它更適合用在電梯的技術改造和控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代,是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術,所以本次課程設計采用可編程控制器(PLC作為控制方式。2.2繪制原理框圖,描述各功能單元之間的邏輯關系 圖1 電梯采用PLC控制的原理框圖2.3簡述工作原理對設計要求深入理解后,確定了本次設計的方案,并選定OMRONCP1E-N30DT-D型PLC;按照設計方案

8、編寫程序,并寫錄到PLC;設計電氣接線圖。設置數(shù)據(jù)通道。根據(jù)電梯控制要求首先設置兩個獨立的數(shù)據(jù)通道200,和201,存儲電梯當前層位置信號與當前樓層相應的樓層號并以十進制立即數(shù)的形式作為內容被保存到通道中,其中201儲存最大立即數(shù)。PLC上電后處于待機狀態(tài),等待呼梯信號一旦有呼梯信號到來,立即存入201通道中并和200通道中的數(shù)據(jù)進行比較作出電梯運行方向的判斷并響應運行指令;到達呼梯層進行自動開門在防止夾手開關沒有動作的情況下自動關門,再次進行201通道和200通道的數(shù)據(jù)比較,作出電梯運行判斷,和發(fā)出相應指令;在電梯在同方向上運行時,有人在運行方向上的樓層進行同方向呼梯可以截停電梯,并自動完成

9、自動開門和關門動作。為利用PLC有限的輸出口,在硬件電路的共陽極數(shù)碼管顯示上利用了74LS47進行譯碼。74LS47是共陽極BCD-7段數(shù)碼管譯碼器/驅動器,74LS47的功能用于將BCD碼轉化成數(shù)碼塊中的數(shù)字,通過它解碼,可以直接把數(shù)字轉換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字,從而節(jié)約了PLC的IO使用。74LS47的管腳圖及功能表如下: 圖2 74LS47管腳圖表1 74LS47真值表 2.4元器件清單列表1、按鈕開關17個2、電阻500歐7個電阻2.2千歐8個3、排阻A103G 1個4、LED燈8個5、數(shù)碼管MY501 1BH-1 1個6、芯片74LS47N 1個7、歐姆龍PLC 型號CP1E-N30DT

10、-D8、24V、5V電源各一個9、導線若干電路板一塊2. 5 PLC控制的電氣原理圖如下: 圖3 PLC控制的電氣原理圖第三章軟件設計流程及調試3.1 PLC程序流程圖如下 圖4 PLC程序流程圖3.2梯形圖控制分析對于電梯的設計主要涉及一下環(huán)節(jié),判斷運行方向環(huán)節(jié)、指層顯示環(huán)節(jié)、外呼梯信號登記環(huán)節(jié)、內呼梯信號登記環(huán)節(jié)、呼梯信號綜合環(huán)節(jié)、上行呼梯信號選中環(huán)節(jié)、下行呼梯信號選中環(huán)節(jié)、自動及手動延時開關門環(huán)節(jié)、數(shù)碼管顯示控制環(huán)節(jié)等。下面我們以外呼梯信號登記環(huán)節(jié)、自動及手動延時開關門環(huán)節(jié)進行控制設計分析。外呼梯信號登記程序與內呼梯信號登記程序相似,在程序中,每個外呼梯信號都分別對應一個“啟保?！彪娐?

11、用以登記外呼梯信號,只有在外呼梯信號所對應的動作被執(zhí)行了以后,才能解除外呼梯信號的登記。需要注意的是,所有中間層站的外呼梯信號必須用電梯的“反方向”運行標志位加以保護,以防止轎廂反方向運行到該層站時,誤將“正方向”外呼梯登記信號解除。 圖5 外呼梯信號登記環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)實現(xiàn)的功能是電梯停靠在對應樓層時,在無手動開關門動作時,實現(xiàn)1秒后自動開門,對應的開門綠燈點亮,再過4秒后自動關門,對應的關門紅燈亮,關門啟動1秒后電梯運行繼電器啟動,按照指定運行方式運行;在手動按下關門按鈕時,開門繼電器立即斷開即綠燈熄滅,相對應的關門繼電器動作即紅燈點亮,在手動按下開門按鈕時,開門繼電器立即得電,關門繼電器瞬間都

12、被斷電,隨即順序開關門。圖6 自動及手動開關門環(huán)節(jié) 3.3 源程序代碼 見附錄 1 - 11 - 第四章 測試 將調試好的四層電梯 PLC 控制程序下載到 PLC，并將設計好的硬件與此連接 實現(xiàn)四層電梯的運行。得到運行結果如下圖： - 12 - 圖7 四樓電梯硬件運行圖 設計心得 本次課程設計的是基于 PLC 四層電梯的設計，通過設計由最初對電梯工作過 程的陌生到慢慢熟悉過程，明白怎樣利用 PLC 就可以實現(xiàn)控制電梯復雜的運行。 同時也能對歐姆龍 PLC 的應用更加熟悉，能夠對其輸入輸出接口進行擴展。本次 設計中學到很多電梯的控制過程的知識，比如說當有多個呼層指令發(fā)出時，電梯 會根據(jù)自己的位置最先響應距離自己最近的信號，當運行時再有呼梯信號進來， 就先完成當前任務，如果這個呼梯信號在運行方向前方，則到達呼叫層停止，然 后再繼續(xù)運行，實現(xiàn)了控制過程的智能化。 本次設計