基于PLC的五層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

西門(mén)子200可編程控制器，針對(duì)5層5站的電梯控制系統(tǒng)功能介紹。1.1課題研究背景和意義電梯是多層賓館、住宅、商店、多層廠(chǎng)房和倉(cāng)庫(kù)等高層建筑的垂直方向的交通工具。隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物越來(lái)越大，樓層越多，對(duì)電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。電梯是集機(jī)電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機(jī)械傳動(dòng)、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，還要考慮舒適感、可靠性、等問(wèn)題。而對(duì)當(dāng)代電梯來(lái)說(shuō)，應(yīng)具有高度的安全性。事實(shí)上，在電梯上已經(jīng)采用了多項(xiàng)安全保護(hù)措施。在設(shè)計(jì)電梯的時(shí)候，對(duì)機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)。然而只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達(dá)到質(zhì)量要求才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量。在國(guó)外，已“法規(guī)”實(shí)行電承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗(yàn)，從而為電梯運(yùn)行的可靠性和安全性提供了保證。目前，由可編程序控制器(PLC)和電腦機(jī)組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護(hù)方便、開(kāi)發(fā)周期短，這種電梯運(yùn)行更加可編程序控制器，是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專(zhuān)用1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的今天，樓的高度已和經(jīng)濟(jì)發(fā)展同樣的速度成長(zhǎng)起來(lái)。作為建筑的中的及其重要的部分，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內(nèi)的主要運(yùn)輸工具，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€(gè)不可缺少的組成部分。2004年總產(chǎn)量超過(guò)了8萬(wàn)臺(tái)，而且目前還沒(méi)有減速的跡象。從1949年建國(guó)以來(lái)全國(guó)共生產(chǎn)安裝了61萬(wàn)多臺(tái)電梯。盡管如此，我國(guó)的電梯遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度。全世界平均1000人有1臺(tái)電梯，我國(guó)如果要達(dá)到這個(gè)水準(zhǔn)，還需要增加70萬(wàn)臺(tái)。到那時(shí)候，全國(guó)在用電梯將達(dá)到130萬(wàn)臺(tái)，每年僅報(bào)廢更新就需要6萬(wàn)臺(tái)。到2005年，中國(guó)電梯的年產(chǎn)量達(dá)到13.5萬(wàn)臺(tái)，與1980年相比，25年增長(zhǎng)了59倍，產(chǎn)量每年平均增長(zhǎng)17.8%。2005年安裝驗(yàn)收電梯124465臺(tái)，截至05年底，我國(guó)的在用電梯總數(shù)已達(dá)651794臺(tái)。如此龐大的市場(chǎng)需求為我國(guó)電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺(tái)!我國(guó)電梯行業(yè)已經(jīng)具備了很強(qiáng)的生產(chǎn)能力。興旺的電梯市場(chǎng)吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國(guó)奧的斯、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力、德國(guó)蒂森、日本三菱、東芝、富士達(dá)等13家大型外商投資公司在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)份額達(dá)到了74%先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理的引進(jìn)對(duì)國(guó)內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動(dòng)作用。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海華立、昌華、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批優(yōu)秀的電梯品牌看清了自己的定位與出路。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要的電梯產(chǎn)品，我國(guó)電梯行業(yè)幾乎全部可以生產(chǎn)，不但大量替代了進(jìn)口，而且有一定的出口。國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量正在穩(wěn)步提高。第2章西門(mén)子S72.1可編程控制器的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)輸出256點(diǎn)。(1)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)(I/0點(diǎn)數(shù))通常，PLC產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進(jìn)行分類(lèi)。按結(jié)構(gòu)形式不同，可以分整體式和模塊式兩類(lèi)。按控制規(guī)模大小、則可以分為小型、中型和大型PLC三種類(lèi)型。PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似。PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。1)PLC的硬件結(jié)構(gòu)一套PLC系統(tǒng)在硬件上由基本單元(包含中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、內(nèi)部電源)、I/0擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。PLC的軟件系統(tǒng)指PLC所使用的各種程序的集合，它由系統(tǒng)程序(系統(tǒng)軟件)和用戶(hù)程序(應(yīng)用軟件)組成。系統(tǒng)程序：包括監(jiān)控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶(hù)程序是用戶(hù)根據(jù)控制要求，用PLC的編程語(yǔ)言(如梯形圖)編制的應(yīng)用程序。2.2可編程序控制器的工作方式NY2.PLC的程序執(zhí)行過(guò)程圖2所示：②⑤讀讀輸出鎖存器④輸出映像寄存器輸入映象寄存器①輸出端子輸入端子輸出③3.PLC的掃描周期刷新三個(gè)階段外，還要進(jìn)行自診斷、與外設(shè)(如編程器、上位計(jì)算機(jī))通信等處理。即一4.PLC的I/0響應(yīng)時(shí)間化滯后于輸入信號(hào)的變化，這產(chǎn)生了PLC的輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象，最大滯后時(shí)間為2-32.3可編程序控制器的編程語(yǔ)言PLC共有5種標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言，其中有三種圖形語(yǔ)言，即梯形圖(L功能塊圖(FBD,FunctionBlockDiagram),和順序功能圖(SFC,SequentialFunction第3章電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)交流電機(jī)變頻器通訊電纜PLC編程軟件圖3電梯系統(tǒng)硬件框圖所涉及的電梯模型共有五層，電梯的每一層面均有升降及轎廂所在樓層的指示燈顯示；1-5所對(duì)應(yīng)的指示燈表示樓層號(hào)，每層的樓廳均有輸入(分上行和下行)按鈕召喚電在電梯運(yùn)行過(guò)程中電梯上升(或下降)途中，任何反方向下降(或上升)的呼梯信號(hào)3.2可編程控制器的選型圖4西門(mén)子S7-2003.3交流雙速電梯的主電路3~圖5電梯拖動(dòng)電路電路圖3.4門(mén)機(jī)電路、抱閘電路、門(mén)鎖及安全運(yùn)行電路線(xiàn)圈應(yīng)斷電。將所有廳、轎門(mén)開(kāi)關(guān)串聯(lián)在一起，控制門(mén)鎖繼電器KA1,實(shí)現(xiàn)全部門(mén)關(guān)閉后停車(chē)。如圖6所示：3.5電梯的主要電氣設(shè)備(1)牽引電動(dòng)機(jī)(2)自動(dòng)門(mén)機(jī)(3)層樓指示燈(4)呼梯盒(5)操縱箱(6)平層及開(kāi)門(mén)裝置(7)轎廂位置檢測(cè)裝置俗稱(chēng)選層器，它檢測(cè)電梯轎廂運(yùn)行狀態(tài)，所處位置，及時(shí)向(1)用干簧管磁感應(yīng)器或其它位置開(kāi)關(guān)。這種方法直觀、簡(jiǎn)單，但由于每層需使用(2)利用穩(wěn)態(tài)磁保開(kāi)關(guān)。這種方法需對(duì)磁保開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼，在各種編碼引導(dǎo)輪Eu上磁鐵板廳門(mén)下磁鐵板轎門(mén)圖7電梯的平層、停層裝置示意圖為了便于對(duì)電梯的工作原理及PLC系統(tǒng)進(jìn)行分析，現(xiàn)列出電梯所用電器元件表，電梯的電器元件表如表1所示：元件符號(hào)名稱(chēng)及作用元件符號(hào)名稱(chēng)及作用上行接觸器下行接觸器高速接觸器低速接觸器啟動(dòng)接觸器制動(dòng)接觸器開(kāi)門(mén)接觸器關(guān)門(mén)接觸器下限位開(kāi)關(guān)上行強(qiáng)迫停止開(kāi)關(guān)下行強(qiáng)迫停止開(kāi)關(guān)開(kāi)門(mén)按鈕關(guān)門(mén)按鈕上行啟動(dòng)按鈕下行啟動(dòng)按鈕1-5樓轎廂內(nèi)選按鈕1-4樓上行外呼按鈕2-5樓下行外呼按鈕1-5層層樓指示燈上行、下行指示燈操縱箱上下行指示記憶燈1樓上呼記憶燈2樓上呼記憶燈2樓下呼記憶燈3樓上呼記憶燈3樓下呼記憶燈元件符號(hào)名稱(chēng)及作用基站開(kāi)關(guān)開(kāi)門(mén)到位開(kāi)關(guān)關(guān)門(mén)到位開(kāi)關(guān)開(kāi)門(mén)調(diào)整開(kāi)關(guān)關(guān)門(mén)調(diào)整開(kāi)關(guān)1-5樓廳門(mén)鎖開(kāi)關(guān)轎門(mén)關(guān)閉到位開(kāi)關(guān)上限位開(kāi)關(guān)4樓上呼記憶燈4樓下呼記憶燈5樓下呼記憶燈運(yùn)行狀態(tài)選擇鑰匙開(kāi)關(guān)基站開(kāi)關(guān)梯鑰匙開(kāi)關(guān)安全窗開(kāi)關(guān)安全鉗開(kāi)關(guān)限速器開(kāi)關(guān)轎內(nèi)急停開(kāi)關(guān)1樓感應(yīng)器2樓感應(yīng)器3樓感應(yīng)器4樓感應(yīng)器5樓感應(yīng)器上平層感應(yīng)器下平層感應(yīng)器電源開(kāi)關(guān)極限開(kāi)關(guān)3.7樓層位置顯示功能圖8轎廂內(nèi)控制屏示意圖B段C段D段E段一樓0110000二樓1101101三樓1111001四樓1110001五樓1011011圖9LED數(shù)碼管顯示層樓示意圖3.8設(shè)計(jì)流程圖Y確認(rèn)本層與目標(biāo)層YNNYNY開(kāi)門(mén)延時(shí)關(guān)門(mén)圖10PLC系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖第4章電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)若電梯未平層，則通過(guò)置位使中間繼電器置1,進(jìn)而使電梯下行直至平層是中間繼電器復(fù)4.2電梯的正常工作狀態(tài)4.3電梯開(kāi)關(guān)門(mén)控制1)電梯的開(kāi)門(mén)控制(5)呼梯開(kāi)門(mén)：當(dāng)電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，KM9不能得電，禁止開(kāi)門(mén)。具體開(kāi)門(mén)程序如圖11所示：網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題))圖11開(kāi)門(mén)程序2)電梯的關(guān)門(mén)控制(2)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的關(guān)門(mén)：停站時(shí)間繼電器T動(dòng)運(yùn)行。具體電梯關(guān)門(mén)程序如圖12所示：)1圖12關(guān)門(mén)程序4.4層樓信號(hào)產(chǎn)生與消除離開(kāi)該層時(shí)，該樓層信號(hào)應(yīng)被新的樓層信號(hào)(上一層或下一層)所取代。當(dāng)層的層樓繼電器是用上層或下層的層樓信號(hào)關(guān)斷的。例如當(dāng)電梯由4層下降到3層，3樓感應(yīng)器3KR閉得電，指示3層層樓，同時(shí)4HL失電，4層層樓指示關(guān)斷，如圖13所示：)網(wǎng)絡(luò)11圖13樓信號(hào)的產(chǎn)生與消除4.5內(nèi)選指令的登記與消除轎廂的操縱盤(pán)上1-5層的選層按鈕SB5-SB9,可以選擇欲去的樓層。選層信號(hào)被登記后，圖14內(nèi)選指令的登記與消除4.6外呼信號(hào)的登記與消除))/)7//)/)/2))))(HL13)4樓上呼記憶))網(wǎng)絡(luò)41(HL15)5樓下呼記憶)圖15外呼信號(hào)的登記與消除圖16電梯的上、下行定向第5章程序的仿真及調(diào)試5.1創(chuàng)建項(xiàng)目新建文件，設(shè)定PLC類(lèi)型，如圖17所示：STEP7-cro/I月三畢業(yè)論文程序=[STTATICIan1程序塊統(tǒng)塊工具PLC類(lèi)型PU224CCPU版本02.01土遷團(tuán)團(tuán)田比較轉(zhuǎn)換浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算由畢6讀取PLC取消與呼梯開(kāi)門(mén)于圖17項(xiàng)目的創(chuàng)建5.2程序的編寫(xiě)中輸入編寫(xiě)的電梯程序，如圖18所示：STEP7-Iicro/TIH一畢業(yè)論文程序-[SIIAIICLAD]?查著符號(hào)表工具INT_0(NT0)回符號(hào)表工具時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)2圖18程序的輸入5.3程序的編譯及調(diào)試當(dāng)程序編寫(xiě)完成后，要進(jìn)行驗(yàn)證編寫(xiě)的程序是否有錯(cuò)誤，當(dāng)然最好是分開(kāi)進(jìn)行，減少錯(cuò)誤量，例如先編寫(xiě)LED顯示模塊，進(jìn)行調(diào)試，再編寫(xiě)開(kāi)關(guān)門(mén)程序，再調(diào)試等。所有的程序編寫(xiě)完成后再統(tǒng)一調(diào)試，并下載到模型機(jī)里面進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。如圖19所示：STEP7-Ticro/IH一畢業(yè)論文程序一[SIIATICIAD]文件(F)編輯E)查看VIC正調(diào)試D)工具(T)窗口)幫助H0RUN(運(yùn)行)(R)STOP(停止)S)編譯(C)查看畢業(yè)論 清除L)上電復(fù)位Qg絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題動(dòng)運(yùn)行時(shí)開(kāi)門(mén)禁止)絡(luò)2站開(kāi)門(mén)、檢修開(kāi)門(mén)停層開(kāi)門(mén)重新開(kāi)門(mén)呼梯開(kāi)門(mén)開(kāi)門(mén)自鎖主程序SBR_0人INT_0具信息江)存儲(chǔ)卡編程F)存儲(chǔ)卡擦除E)從RAM建立數(shù)據(jù)塊B)實(shí)時(shí)時(shí)鐘①)比較M)類(lèi)型T).土數(shù)通信向工向工令時(shí)鐘通信比+十十G地址