基于PLC的四层电梯设计和基于组态王的行车方向的控制.docx

1、燕山大学电院PLC课程设计 目录引 言3第1章 四层电梯控制要求4第2章 理论知识基础 52、1 自动电梯相关原理知识 52、2 PLC相关知识6 2、3变频器相关知识7第3章 电梯控制具体设计 9 3、1 输入输出分配表 9 3、2 主体流程11 3、3 总梯形图 12第4章 组态王软件相关知识 12 4、1 组态王简介 12 4、2 组态王实现步骤12第5章 用组态王实现行车方向的控制 14 5、1行车 动作要求 14 5、2 组态王设计行车方向控制的主画面15 5、3 定义变量（数据词典）15 5、4 斗车初始位置16 5、5 斗车行进16 5、6 斗车后退 16 5.、7 组态王实现行

2、车方向控制的命令语言 17课设总结 17参考文献 18附录一 18附录二 21引言PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适用性强；易学易用，深受工程技术人员欢迎，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改，体积小，重量轻，能耗低。而组态王是一款开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的

3、集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构在这次为期一周的课设中，我利用三菱系列PLC设计了四层电梯自动控制程序并且进行了仿真实验，利用组态王软件设计了行车方向的控制人机界面，配合组态王的编程语言实现了组态王的仿真运行。关键字： 四层电梯 变频器 组态王 行车方向的控制 心得体会第一章 四层电梯控制要求如电梯模拟实验台结构所示，其动作要求如下：1 电梯上行： 当电梯停于1楼(1F)或2F、3F时，4楼呼叫则上行到4楼碰行程开关后停止； 电梯停于1F或2F，3F呼叫、则上行，到3F行程开关

4、控制停止； 电梯停于1F，2F呼叫，则上行，到2F行程开关控制停止； 电梯停于lF，2F、3F同时呼叫，则电梯上行到2F后，停3秒种，继续上行到3F停止； 电梯停于1F，3F、4F同时呼叫，电梯上行到3F，停3秒，继续上行到4F停止； 电梯停于1F，2F、4P同时呼叫，电梯上行到2F，停3秒，继续上行到4F停止； 电梯停于1F，2F、3F、4F同时呼叫，电梯上行到2F，停3秒，继续上行到3F，停5秒，继续上行到4F停止； 电梯停于2F、3F，4F同时呼叫，电梯上行到3F停3秒，继续上行到4F停止。2 电梯下行： 电梯停于4F或3F或2F，1F呼叫，电梯下行到1F停止； 电梯停于4F或3F，2F

5、呼叫，电梯下行到2F停止； 电梯停于4F，3F呼叫，电梯下行到3F停止； 电梯停于4F，3F、2F同时呼叫，电梯下行到3F，停3秒，继续下行到2F停止； 电锑停于4F，3F、1F同时呼叫，电梯下行到3F，停3秒，继续下行到1F停止； 电梯停于4F，2F、1F同时呼叫，电梯下行到2F，停3秒，继续下行到1F停止； 电梯停于4F，3F、2F、1F同时呼叫，电梯下行到3F，停3秒，继续下行到2F停3秒，继续下行到lF停止。3 各楼层运行时间应在15秒以内，否则认为有故障。4 电梯停于某一层，数码管应显示该层的楼层数。5 设计电梯停于2F,3F时，电梯运行状态。（上下同时呼叫时，采取先上后下的原则）第

6、二章 理论知识基础2、1 自动电梯相关原理知识电梯以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。电梯是机电一体化产品。其机械部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。2、2 PLC相关知识2、2、1 PLC基本概念PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输人和输出，控制各种类型的机械或生产过

7、程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。2、2、2 PLC基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： 1.电源：为PLC提供电能的设备。2. 中央处理单元(CPU)：PLC的控制中枢。3.存储器：存放系统软件的存储器称为系统程序存储器，存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 4.输入输出接口电路 现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场

8、的执行部件输出相应的控制信号。 5.功能模块：如计数、定位等功能模块。 PLC功能强大，在本次课设中主要应用PLC的开关逻辑、顺序控制和定时控制等功能。采用三菱FX1S系列的单片机，编程简单，使用方便。2、3变频器相关知识为了控制交流电梯，提高电能利用率，使自动电梯的运行更加安全稳定，须配合变频器对自动电梯进行控制。变频器是通过轻负载降压实现节能的，安装变频器的电动机所带的机械负载，如风机、水泵并不是经常工作在满载情况下，当系统要求机械负载不在额定负载运行时，可以通过变频调节电动机的转速，使得电动机输出的功率能满足系统的要求，而不必通过风机的动叶、水泵出口的调节门的节流进行调节，降低了系统的节

9、流损失。另外，变频器可以改变电动机的无功损耗，改善启动条件，提高功率因素，可以降低无功功率传递而引起的有功损耗，这对节能也是存在一定意义的。2、3、1变频器的工作原理主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。2、3、2 变频器的控制方式 低压通用变频输出电压为380650V，输出功

10、率为0.75400kW，工作频率为0400Hz，它的主电路都采用交直交电路。其控制方式经历了以下四代：1、1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式： 其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。因此人们又研究出矢量控制变频调速。 2、电压空间矢量(SVPWM)控制方式： 它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用

11、后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。 3、矢量控制(VC)方式：矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic通过三相二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应

12、的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。4、直接转矩控制(DTC)方式： 直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。 5、矩阵式交交控制方式： 矩阵式交交控制方式能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。矩阵式交交变频具有快速的转矩响应(2ms)，很高的速度精度(

13、2%，无PG反馈)，高转矩精度(0) 水平移动=水平移动-1; 后退=后退+1; if(前进=2) 前进=0; if(水平移动=0) S1=0; 现在位置=0; if(S6=1 & 现在位置=50) 前进=0; if(水平移动=50) S6=0; 现在位置=5; if(S2=1 & 现在位置=距离) S2=0; 现在位置=水平移动/10; if(S2=1 & 现在位置1) 水平移动=水平移动-1; 距离=(现在位置-1)*10; if(水平移动=距离) S2=0; 现在位置=水平移动/10; if(S3=1 & 现在位置=距离) S3=0; 现在位置=水平移动/10; if(S3=1 & 现在位置2) 水平移动=水平移动-1; if(水平移动=20) S3=0; 现在位置=水平移动/10; if(S4=1 & 现在位置=30) S4=0; 现在位置=水平移动/10; if(S4=1 & 现在位置3) 水平移动=水平移动-1; if(水平移动=30) S4=0; 现在位置=水平移动/10; if(S5=1 & 现在位置=40) S5=0; 现在位置=水平移动/10; if(S5=1 & 现在位置4) 水平移动=水平移动-1; if(水平移动=40) S5=0; 现在位置=水平移动/10;