學(xué)位論文--基于plc控制的電梯

前言1.1plc控制系統(tǒng)電梯簡(jiǎn)介人類利用升降工具運(yùn)輸貨物、人員的歷史非常悠久。早在公元前2600年埃及人在建造金字塔時(shí)就使用了原始的升降系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的基本原理至今仍然沒有變化：即一個(gè)平衡物下降的同時(shí)，負(fù)載平臺(tái)上升。生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進(jìn)步。150年來(lái)，電梯的材質(zhì)由黑白道彩色，樣式由直式道斜式，在操縱控制方面更是步步出新—手柄開關(guān)操縱、按鈕控制、信號(hào)控制、集選控制、人機(jī)對(duì)話等等，多臺(tái)電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控。如今，在我國(guó)任何一個(gè)城市，電梯都在被廣泛的應(yīng)用著。電梯給人們的生活帶來(lái)了便利，也為我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)的加速發(fā)展提供了強(qiáng)大的保障。電梯控制系統(tǒng)分有繼電器控制系統(tǒng)電梯和plc控制系統(tǒng)電梯。生活中使用最多的是plc控制系統(tǒng)電梯。1.2電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行plc改造的目的及意義電梯作為現(xiàn)代智能建筑內(nèi)的代步工具，越來(lái)越顯示它的重要作用，為了適應(yīng)電梯的迅速發(fā)展，由plc控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制已成為發(fā)展的定局。Plc是集計(jì)算機(jī)控制、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)控制裝置。它的編程軟件采用易學(xué)易懂的梯形圖語(yǔ)言！控制靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。本次設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)電梯控制方式加以更新，運(yùn)用高性價(jià)比的現(xiàn)代plc控制方式，力求以人性化、智能化、置消防為一體。設(shè)計(jì)出一款高效、安全、價(jià)廉、能個(gè)性化組合且能在商業(yè)大樓、行政大樓、中小型賓館和具名公寓等各種建筑物種發(fā)揮顯著作用的普及型電梯控制系統(tǒng)。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)和自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制都不能滿足控制要求。2總體設(shè)計(jì)方案電梯控制系統(tǒng)的構(gòu)成電梯控制系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速主回路、輸入輸出單元以及plc單元構(gòu)成，由如圖1所示，用來(lái)完成對(duì)電梯曳引電機(jī)開關(guān)門及的啟動(dòng)，加減速，停止，運(yùn)行方向，樓層顯示，曾站召喚，轎廂內(nèi)操作，安全保護(hù)等指令信號(hào)進(jìn)行管理和控制功能。變頻調(diào)速主回路由三相交流輸入、變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)、曳引機(jī)和制動(dòng)單元構(gòu)成。三相電源R、S、T經(jīng)接線端子進(jìn)入變頻器為其主回路和控制回路供電，輸出端u、v、w接電動(dòng)機(jī)的快速繞組，外接制動(dòng)單元減少了制動(dòng)時(shí)間，加快制動(dòng)過(guò)程。旋轉(zhuǎn)編碼器用來(lái)檢測(cè)電梯的運(yùn)行速度和運(yùn)行方向，變頻器將實(shí)際速度與變頻器內(nèi)部給定速度相比較，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率計(jì)電壓，使電梯的實(shí)際速度跟隨變頻器內(nèi)部給定的速度，達(dá)到調(diào)節(jié)電梯速度的目的。變頻器輸入信號(hào)為：上、下行方向指令，零速、爬行、等各種速度編碼指令，復(fù)位和使能信號(hào)。變頻器輸出信號(hào)為：（1）變頻器準(zhǔn)備就緒信號(hào)。之外變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，通知控制系統(tǒng)，變頻器可以正常運(yùn)行；（2）運(yùn)行中信號(hào)，通知plc變頻器正在正常輸出；（3）零速信號(hào)，當(dāng)電梯運(yùn)行速度為零時(shí)，此信號(hào)有效并通知plc完成抱閘、停車等動(dòng)作。輸入輸出單元為plc的I/O接口部分，主要由廳外呼叫、轎廂內(nèi)選層、樓層及方向指示、開關(guān)門、井道內(nèi)的上下平層。門鎖、安全保護(hù)繼電器、消防、泊梯等單元構(gòu)成。輸入單元為：（1）廳外呼叫單元，用來(lái)對(duì)各層站的廳外召喚信號(hào)進(jìn)行登記、記憶和消除，而且兼有無(wú)司機(jī)狀態(tài)的“本層廳外開門”功能，全集選方式的呼梯信號(hào)為2n-2個(gè)（n為層數(shù)），下選集呼梯信號(hào)為n個(gè)；（2）轎廂內(nèi)選層單元，負(fù)責(zé)對(duì)預(yù)選樓層指令的登記、消除和指示，呼梯信號(hào)數(shù)為電梯停站層數(shù)n；（3）開關(guān)門按鈕，輸入plc控制轎門的開閉（廳門也同時(shí)動(dòng)作）；（4）上下平層裝置，用來(lái)保證電梯轎廂在各層?？繒r(shí)準(zhǔn)確平層，通常設(shè)置在椒頂，電梯轎廂上行接近預(yù)選層站時(shí)，上平曾感應(yīng)器限進(jìn)入遮磁板，電梯仍然繼續(xù)慢行，當(dāng)下平層感應(yīng)器在進(jìn)入遮磁板時(shí)，上行接觸線圈失電，制動(dòng)器抱閘停車；（5）門鎖裝置（或轎門和廳門聯(lián)鎖保護(hù)裝置），轎門閉合和各廳門閉合上鎖是電梯正常啟動(dòng)運(yùn)行的前提；（6）安全回路，通常包括轎內(nèi)急停開關(guān)，底坑急停開關(guān)，相序保護(hù)繼電器、上下極限限位開關(guān)。輸出單元為：（1）樓層及方向指示單元，包括電梯上下行方向指示燈、樓層指示燈以及報(bào)站鐘等，目前的方向機(jī)樓層指示燈主要有七段碼顯示方式和點(diǎn)陣顯示方式，本系統(tǒng)為七段碼顯示方式；（2）開關(guān)門單元，用于控制電梯的廳門和轎門的打開和關(guān)閉，在自動(dòng)定向完成或電梯平穩(wěn)?？亢螅琾lc給出相關(guān)指令，由變頻門機(jī)完成開關(guān)門動(dòng)作。Plc單元為電梯控制系統(tǒng)的核心部分，由plc提供變頻器的運(yùn)行方向和速度指令，時(shí)變頻器根據(jù)電梯所需要的速度曲線調(diào)節(jié)運(yùn)行方向和速度。通過(guò)plc的合理編程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平層，自動(dòng)開關(guān)門，自動(dòng)掌握停站時(shí)間，內(nèi)外呼信號(hào)的登記、消除，順向截梯及自動(dòng)換向等集選控制功能。電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：3.硬件設(shè)計(jì)及選型3.1硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路是系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備執(zhí)行工作的部分，分為主電路和輔助電路，這點(diǎn)路采用380V的三相電源，經(jīng)交流接觸器，熱繼電器等常用低壓電器直接驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。輔助電路以plc器件為主，結(jié)合開關(guān)按鈕等用于控制主電路中各接觸器、繼電器的通斷，從而控制主電路的運(yùn)行狀態(tài)。它采用交流220v和直流24v兩路電源供電，其中24v電源連接按鈕和開關(guān)，可以確保乘客的操作安全。3.2主電路的設(shè)計(jì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)有4種：開門和關(guān)門，上升和下降。開門和關(guān)門可由一臺(tái)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制實(shí)現(xiàn)。電機(jī)正傳時(shí)電梯開門，反轉(zhuǎn)電梯關(guān)門。門開到位或關(guān)緊時(shí)壓下行程開關(guān)以切斷電源，時(shí)開門電機(jī)停轉(zhuǎn)。電梯上升和下降也有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，正傳電梯上升，反轉(zhuǎn)電梯下降。并在每層樓中設(shè)有雙向行程開關(guān)，電梯每達(dá)到一個(gè)樓層時(shí)，壓下該樓層的平層開關(guān)，從而切斷升降電機(jī)的電源使電梯停車，為了防止電機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行或缺相運(yùn)行而發(fā)熱以至燒壞，在主電路中設(shè)有熱繼電器加以保護(hù)。同時(shí)設(shè)有熔斷器加以短路保護(hù)，一旦電機(jī)發(fā)生短路、過(guò)載或缺相運(yùn)行時(shí)，這些電器就會(huì)動(dòng)作，從而及時(shí)切斷電源。此外，在三項(xiàng)電源的輸入端設(shè)有組合開關(guān)，在主電路出現(xiàn)故障時(shí)，可以切斷并隔離電源給檢修帶來(lái)安全和方便。3.3確定輸入輸出電路電梯的運(yùn)行狀態(tài)由內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)、行車方向，行車樓層位置綜合plc內(nèi)部程序控制規(guī)律決定。其中內(nèi)旋信號(hào)即轎廂內(nèi)的召喚指示燈的狀態(tài)（由召喚按鈕是否按下或來(lái)決定），呼梯信號(hào)即各樓層的上、下行指示燈的狀態(tài)（由上下行按鈕是否按下過(guò)來(lái)決定），行車方向即升降電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的狀態(tài)（由交流接觸器KM1、KM2的通斷狀態(tài)來(lái)決定），行車樓層位置由各樓行程開關(guān)（SQ1~SQ5）是否壓下來(lái)決定。4.軟件設(shè)計(jì)4.1I/O點(diǎn)數(shù)分析和plc選型西門子S7-200系列plc的產(chǎn)品4.2I/O分配表在編程過(guò)程中，所用到的I/O地址分配表如下所示（一）輸入注：開門信號(hào)M3.0關(guān)門信號(hào)M3.1開門限位M4.0關(guān)門限位M4.1門開M4.4門關(guān)M4.5箱上升M3.2箱下降M3.34.3電梯梯形圖程序有開門信號(hào)才開門初始復(fù)位置位四層指示燈三層指示燈二層指示燈一層指示燈下降、一到二的上升上升、四到一的下降下降、一到三的上升上升、四到三的下降一層上呼指示燈二層上呼指示燈三層上呼指示燈二層下呼指示燈三層下呼指示燈四層下呼指示燈開門后定時(shí)3秒模擬到開門限位開關(guān)門關(guān)后定時(shí)3秒模擬到關(guān)門限位開關(guān)門開后定時(shí)3秒判斷是否上行判斷是否下行上升指示和下降指示1到21到31到42到32到42到13到13到23到44到14到24到31層指示燈的亮滅2層指示燈的亮滅3層指示燈的亮滅4層指示燈的亮滅系統(tǒng)流程圖：致謝畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我在XXX學(xué)院的X年的學(xué)習(xí)生活既將結(jié)束。在這年的時(shí)間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺。記得剛開始進(jìn)學(xué)校來(lái)的時(shí)候什么都不懂，對(duì)于專業(yè)知識(shí)也只是個(gè)門外漢，但是經(jīng)過(guò)老師的不斷指導(dǎo)和點(diǎn)撥，使我敲開了電子世界這個(gè)大門，并不斷地提高，這除了自身努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的在這里我要感謝我的電力電子