基于PLC四层楼电梯的自动控制设计.doc
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1、摘 要 电梯是现代化的产物,作为高层建筑的垂直交通工具,与人们的生活紧密相关,随着人们生活水平的提高,电梯得到了快速发展,而现在的电梯已不仅仅局限于单一的功用基础之上,各种各样的电梯应运而生,它不仅仅做到了实用而且还能做到美化城市的效果,已经成为各类城市一道美丽的风景线。电梯继电器控制系统故障率高,大大降低了电梯的可靠性和安全性,经常造成停梯,给乘用人员带来不便和惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底,不但会造成电梯机械部件损坏,还可能出现人身事故。在电梯控制中采用了PLC,用软件实现对电梯运行的自动控制,去掉了选层器及大部分继电器,控制系统结构简单,外部线路简化。PLC可实现各种复杂的控制系统,方便
2、地增加或改变控制功能,PLC可进行故障自动检测与报警显示,提高运行安全性,并便于检修。本设计是关于商用观光电梯控制系统的设计,其逻辑控制由PLC代替原来的继电器控制,通过合理的选择和设计,提高了电梯的控制水平,并改善了电梯运行的舒适感,使电梯达到了较为理想的控制效果。关键词:PLC;控制;电梯 PLC-based automatic design of four floors of the elevator Abstract The elevator was the modernized product, took the high-rise construction the vertical
3、 transportation vehicle, with peoples life close correlation, along with the people living standard enhancement, the elevator obtained the fast development, but the present elevator has limited not merely above the sole function foundation, various elevator arises at the historic moment, it achieved
4、 not merely practical moreover has also been able to achieve beautifies the city the effect, already became each kind of city beautiful scenery line.The elevator black-white control system failure rate is high, reduced the elevator reliability and the security greatly, creates frequently stops the l
5、adder, for while brings inconvenient and startled sorrow with the personnel.Once also the elevator occurs flushes goes against or squats the bottom, not only can create the elevator mechanical part damage, but also possibly appears the accident causing personal injury.has used PLC in the elevator co
6、ntrol, PLC may carry on the breakdown automatic detection with to report to the police the demonstration, enhances the safety in operation, and is advantageous for the overhaul.This design is about the commercial sightseeing elevator control system design, its logic controls by PLC replaces the orig
7、inal black-white control, through the reasonable choice and the design, raised the elevator control level, and improved the elevator movement comfort, enabled the elevator to achieve the more ideal control effect.Key words: PLC; relays; Elevator目 录1、绪论12、电梯设备与电梯发展动态22.1 电梯设备22.1.1 电梯的分类23.1.2 电梯的主要组
8、成部分22.1.3 电梯的安全保护装置22.2 电梯的发展动态32.2.1 电梯技术发展概况32.2.2 电梯发展展望43、PLC的选择54、电梯继电器控制与PLC控制的比较74.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题74.1.1 电梯继电器控制系统的优点74.1.2 电梯继电器控制系统存在的问题74.2 PLC及在电梯控制中的应用特点84.2.1 PLC的特点84.2.2 PLC 控制电梯的优点95、系统硬件设计105.1 PLC控制系统总体设计105.2 设计思路105.2.1 信号控制系统115.2.2 电梯控制系统实现的功能115.2.3 I/0地址的分配125.2.4 七段数码管显示
9、135.2.5 I/O接线图136、系统软件设计146.1 电路开关门运行回路146.2 电梯的外召唤信号登记消除及显示回路146.3 电梯上行156.4 电梯下行167、梯形图17结论26致谢27参考文献28291、绪论随着城市建设的不断发展,高层建筑不断增多,电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备,更是一种工作和生活中的必需设备,随着社会的发展,电梯在人们物质文化生活中的地位将日益提高成为重要的运输设备之一,继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是,进入九十年代,随着科学
10、技术的发展和计算机技术的广泛应用,人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高,继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的,是专门为工业环境应用而设计数字运算操作的电子装置,其控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。选择该课题作为毕业设计就是因为继电器控制的弱点越来越明显,而PLC控制的优点越来越突现。就发展看来PLC终究会代替继电器控制。2、电梯设备与电梯发展动态2.1 电梯设备2.1.1 电梯的分类(1)按用途分类:有客梯、货梯、医用梯等。(2)按速度分类:低速电梯 1m/s以下;中速电梯 1-2m/s;高速电梯 2m/
11、s以上;超高速电梯 4m/s以上。(3)按驱动电源分类:交流电梯速度一般小于2m/s;直流电梯速度一般大于2m/s。(4)按控制方式分类:有/无司机控制、群控、有层间控制、简易集选控制、集选控制。3.1.2 电梯的主要组成部分(1)曳引部分通常由曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。(2)轿厢和厅门轿厢由轿架、轿底、轿壁和轿门组成;厅门一般有封闭式、中分式、双折式、双折中分式和直分式等。(3)电器设备及控制装置有曳引机,选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅站指示器组成。(4)其它装置对重装置、补偿装置等。2.1.3 电梯的安全保护装置(1)电磁制动器,装于曳引机轴
12、上,一般采用直流电磁制动器,启动时通电松闸,停层后断电制动。(2)强迫减速开关,其分别装于井道的顶部和底部,当轿厢驶过端站换速未减速时,轿厢上的撞块就触动此开关,通过电器传动控制装置,使电动机强迫减速。(3)限位开关,当轿厢经过端站平层位置后仍未停车,此限位开关立即动作,切断电源并制动,强迫停车。(4)行程极限保护开关,当限位开关不起作用,轿厢经过端站时,此开关动作。(5)急停按钮,装于轿厢司机操纵盘上,发生异常情况时,按此按钮切断电源,电磁制动器制动,电梯紧急停车。(6)厅门开关,每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动;在运行中如出现厅门开关断开,电梯立即停车。(7)关门安全开关
13、,常见的是装于轿厢门边的安全触板,在关门过程中如安全触板碰到乘客时,发出信号,门电机停止关门,反向开门,延时重新开门,此外还有红外线开关等。(8)超载开关,当超载时轿底下降开关动作,电梯不能关门和运行。(9)其它的开关,安全窗开关,钢带轮的断带开关等。2.2 电梯的发展动态随着现代建筑的发展,日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要标志,作为高层建筑的垂直运载工具电梯得到了快速发展。电梯也从层次化多样性发展,各种电梯应运而生。2.2.1 电梯技术发展概况(1)电梯的速度要求越来越快,高速、超高速电梯的数量愈来愈多。(2)电梯的拖动技术有了较大的发展,直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。逐步被交流
14、电梯所替代,液压电梯由于运行平稳,机房位置灵活等特点,使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展,己由以前的变级调速(AC-VP)发展成为调压调速(AC-VV)及调频调压调速(AC-VVV F),使得电梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人们的生理要求,电梯的舒适感大为改善。(3)电梯的逻辑控制己从过去简单的继电器接触器控制发展为可编程序控制(PLC)和微机控制,控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等,电梯可靠性得到很大提高。(4)电梯的管理功能不断加强,电梯广泛采用微机控制技术,不断满足用户的使用功能要求。如紧急停车操作、消防员专用、防捣乱
15、系统等。(5)智能群控管理得到广泛应用。(6)机械传动方面,由于国际上机械加工水平的不断提高,使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛,已使电梯的传动形式多样化。2.2.2 电梯发展展望(1)技术含量更高,性能更好。电梯行业技术发展非常迅速,几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VVVF电梯,如今已成为电梯行业的标准配置,因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁挣、更安全、更安静、更经济的特点,所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流,由于永磁技术的先进性,将来很有可能取代VVVF技术。另外,网络控制和智能群控系统.以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。(2)安装更
16、方便、更快捷高效、安全、可重复使用的无脚手架安装,将是高层电梯安装的主要方式;随着新技术的开发、应用,电梯的硬件系统给安装带来更大的方便,使电梯安装更快、效率更高。此外,电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保安全、环保、节能、舒适,也将是未来电梯的重要发展方向。3、PLC的选择PLC的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性价比。电梯PLC控制系统不再使用继电器控制系统中模拟轿厢运动的机械选层器。电梯运行过程中,轿厢所处楼层位置如何检测,PLC软件如何根据给定输入信号及运行条件判断或计算楼层数,是电梯正常运行的首要问题,是正确定向和选层换速的必要前提。PLC是
17、种算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。综合所述PLC具有以下特点:(1)可靠性高,抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。(2) 配套齐全,功能完善,适用性强。PLC发展到今天,已经形成了大、
18、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。(3)易学易用,深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。(4)系统的设计、建造
19、工作量小,维护方便,容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。PLC是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时,CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束。然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。(1)FX系列是
20、新一代微型程序控制器具有以下特点:程序模块化和标准化,使得编程更加快速和灵活,提供了最先进的软件开发环境,指令系统为同等类型PLC中最丰富、功能最强大。每毫秒29K步处理速度确保完成高性能、高精度的控制;最大I/O控制 8192点。可以构成多CPU系统,提供PC-CPU模块。体积小,价格低廉,性能价格比最高。先进美观的外部结构。提供多种子系列供用户选用。灵活多变的系统配置。功能强、使用方便。(2)除此之外,FX还具有以下优点:配置灵活,除主机单元外,还可扩展I/O模块、A/D模块、D/A模块和其他特殊功能模块。指令功能丰富,指令执行速度快。可用于内部辅助继电器M,状态继电器S,定时器T,寄存器
21、D,计数器C,其功能和数量满足了系统控制要求的需要,尤其是高速计数器(C251等)能接受脉冲编码器脉冲。编程可用编程器,也可以在PC机上使用三菱公司的专用编程软件包MELSE MEDOC 来进行。编程语言可以梯形图或指令表。可用PC机对系统进行监控,为调试和维护提供了极大的方便。根据以上特点以及要求可编程控制器必须具有高数计数器。又因为电梯是双向运行的,所以PLC还需具有可逆计数器。综合考虑后,本设计选择了日本三菱公司生产的FX系列机。4、电梯继电器控制与PLC控制的比较4.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题4.1.1 电梯继电器控制系统的优点(1)所有控制功能及信号处理均由硬件实现,线路
22、直观,易于理解和掌握,适合于一般技术人员和技术工人所掌握。(2)系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。(3)大部分电器均为常用控制电器,更换方便,价格较便宜。(4)多年来我国一直生产这类电梯,技术成熟,已形成系列化产品,技术资料图纸齐全,熟悉、掌握的人员较多。4.1.2 电梯继电器控制系统存在的问题(1)系统触点繁多、接线线路复杂,且触点容易烧坏磨损,造成接触不良,因而故障率较高。(2)普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能,使系统的控制功能不易增加,技术水平难以提高。(3)电磁机构及触点动作速度比较慢,机械和电磁惯性大,系统控制精度难以提高。(4)系统结构庞
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- 基于 PLC 四层楼 电梯 自动控制 设计
