基于plc的五层电梯控制系统设计_毕业论文(编辑修改稿)

基于plc的五层电梯控制系统设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

要阶段，如图 2 所示 : 图 2 PLC 的程序执行过程 的扫描周期 在 PLC 的实际工作过程中，每个扫描周期除了前面所讲的输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段外，还要进行自诊断、与外设（如编程器、上位计算机）通信等处理。 即一个扫描周期还应包含自诊断及与外设通信等时间。 的 I／ O 响应时间 PLC 采用集中 I／ O 刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映像寄存器区的内容也不会改变，还会影响本次循环的扫描结果。 输出信号的变化 滞后于输入信号的变化，这产生了 PLC 的输入输出响应滞后现象，最大滞后时间为 23 个扫描周期。 可编程序控制器的编程语言 PLC 共有 5 种标准编程语言，其中有三种图形语言，即梯形图（ LD， Ladder 基于 PLC 的五层电梯控制系统设计 6 Diagram）、功能块图（ FBD， Function Block Diagram），和顺序功能图（ SFC，Sequential Function Chart），两种文本语言，即结构化文本（ ST， Structured Text）和指令表 (IL， Instruction List)。 其中梯形图是最早使用的一种 PLC 语言，也是现在最常用的编程语言。 它是由继电气控制系统原理图的基础上演变而来的，它继承了继电气控制系统中的基本工作原理和电器逻辑关系的表达方法，梯形图预计电气控制系统梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有一定区别，所以在逻辑控制系统中得到了广泛的使用。 它的最大特点就是直观、清晰。 3 电梯控制系统的硬件设计 电梯硬件框图及控制要求分析 根据论文设计的要求和依据论文要求选择的电气元件，如图 3 所示： 图 3 电梯系统硬件框图 所涉及 的电梯模型共有五层，电梯的每一层面均有升降及轿厢所在楼层的指示灯显示； 15 所对应的指示灯表示楼层号，每层的楼厅均有输入（分上行和下行）按钮召唤电梯。 工作中的电梯主要对各种呼梯信号和当时的运行状态进行综合分析，再确定下一个工作状态，为此它要求具有自动选向、顺向截梯、反向保号，外呼记忆，自动开 /关门状态，停梯消号，自动达层等功能。 分析以上控制要求，将电梯控制要实现的功能罗列如下： 开始时，电梯处于任意一层。 当有外呼梯信号到来时电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时三秒后自动关门。 电梯模型 交流电机 变频器 S7200PLC 楼层显示 通讯电缆 PLC 编程软 件 基于 PLC 的五层电梯控制系统设计 7 当有内呼梯信号到来时，电梯应该响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时三秒后自动关门。 在电梯运行过程中电梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的呼梯信号均不响应，但如果反向呼梯信号前方无其它内、外呼梯信号时，则电梯相应该外呼信号，但不响应三层向下外呼梯信号。 同时，如果电梯达到四层，五层没有任何呼梯信号，测电梯可以响应四层向下外呼梯信号。 电梯应具有最远反向外呼梯响应功能。 例如电梯在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯先去四楼响应四层向下外呼梯信 号。 电梯具有同向截车功能。 电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。 平层且电梯停止运行后，按开门按钮可使门打开，按关门按钮可使门关闭。 可编程控制器的选型 目前，国内外 PLC 生产厂家生产的 PLC 品种已达到数百个，其性能各有特点，价格也不尽相同。 在设计 PLC 控制系统时，要选择最适宜的 PLC 机型，对于系统的控制目标。 设计 PLC 控制系统时，首要的控制目标就是：确保生产的安全可靠，能长期稳定运行，保证产品高质量，提高生产效率，改善信息管理等。 如果要求以极高的可靠性为控制目标，构成 PLC 冗余控制系 统，这时要从能够完成冗余控制的 PLC 型号中进行选择；如果以改善信息管理为控制目标，要首先考虑通信能力。 另一个方面就是要对 PLC 的硬件配置的考虑，可以从 CPU 的能力、 I/O 系统、指令系统、响应速度或其它考虑。 综合考虑后，本设计选择了西门子公司生产的 S7200 型机。 如图 4 所示： 图 4 西门子 S7200 交流双速电梯的主电路 图中 M1 为电梯专用型双速笼型异步电动机； KM KM2 为电动机正、反转接触器，用以实现电梯上、下行控制； KM KM4 为电梯高低速运行接触器，用以实现电梯的高速或者低速运行； KM5 为启动加速接触器； KM KM KM8 为减速制动接触器，用以调基于 PLC 的五层电梯控制系统设计 8 整电梯制动时的加速度； L L2与 R R2为串入电动机定子电路中的电抗和电阻，当KM1 或者 KM2 与 KM3 通电吸合时，电梯将进行上行或下行启动，延时后 KM5 通电吸合，切除 R L1，电梯将转为上行或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令后， KM3 断电释放， KM4 通电吸合，电机转为低速接法，接入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且 KM6KM8 依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高停车制动时的舒适感；至平层位置时，接触全部断电释放，抱闸 抱死，电梯停止运行。 如图 5 所示： 图 5 电梯拖动电路电路图 基于 PLC 的五层电梯控制系统设计 9 门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路 图 6 为电梯的门机、抱闸、门锁及安全运行电路。 门电动机为他励直流电动机，可由 KM KM10 控制其正反转。 KM9 接通时，电阻 R2 与电动机电枢并联，电流由电枢左端流向右端，电动机正转实现开门，压下 SQ8 时， R2 部分被短接，实现开门调速。 KM10 接通时，电动机将反转，实现关门，并由 SQ SQ10 与 R3 一起实现关门调速。 当电梯上下运行时，抱闸应打开，其线圈应通电。 电梯停止运行时，抱闸应抱死，其线圈应断 电。 将所有厅、轿门开关串联在一起，控制门锁继电器 KA1，实现全部门关闭后电梯才能运行的控制。 将安全窗开关、安全钳开关、限速器开关、轿内急停开关、上下强迫停止开关、基站开关梯开关以及热继电器触点 FR FR2 串联在一起，构成安全回路，控制安全运行继电器 KA2，用 KA2 的触点控制 PLC 的 RUN 口，只有当该KA2 吸合时，才允许 PLC 处于运行状态。 这样可以节省 PLC 的输入口，又可以实现在多种紧急情况下的立即停车。 如图 6 所示： 图 6 门机、抱闸、门锁及安全运行电路 电梯的主要电气设备 （ 1）牵引电动机 齿 轮牵引机为电梯的提升机构。 主要由驱动电动机，电磁制动器（也称电器包基于 PLC 的五层电梯控制系统设计 10 闸），减速器牵引轮组成。 （ 2）自动门机 用来完成电梯的开门与关门。 电梯的门分为厅门（每层站一个）与轿门（只有一个）。 只有当电梯停靠在某层站时，此层厅门才允许开启（由门机拖动轿门，轿门带动厅门完成）；也只有当厅门，轿门全部关闭后才允许启动运行。 （ 3）层楼指示灯 层楼指示灯也叫层显，安装在每层站厅门的上方和轿厢内轿门的上方，用以指示电梯的运行方向及电梯所处的位置。 过去常由低压灯泡构成，现多由 LED 组成，且与呼梯盒做成一体结构。 （ 4）呼梯盒 用以产生呼叫信号。 常安装在厅门外，离地面一米左右的墙壁上。 基站与底站只有一只按钮，中间层站由上呼叫与下呼叫两个按钮组成。 （ 5）操纵箱 操纵箱安装在轿箱内，供乘客对电梯发布动作命令。 其上面设有与电梯层站数相同的内选层按钮。 （ 6）平层及开门装置 该装置由平层感应器及楼层感应器组成。 上行时，上磁铁板先触发楼层感应器，发出减速停车信号，电梯开始减速，至平层感应器触发时，发出开门及停车信号，电动机停转，抱闸抱死。 下行时，下磁铁板出发楼层感应器，发出减速停车信号，电梯开始减速，至平层感应器触发时，发出开门及停车信号。 （ 7）轿厢位置检测装置俗称选层器，它检测电梯轿厢运行状态，所处位置，及时向控制系统发出所需要的信号。 其主要功能是：根据登记的内选与外呼信号和轿厢的位置关系，确定运行方向；当电梯将要到达所需停站的楼层时，给曳引电动机减速信号，使其换速；当平层停车后，发出信号以消去已应答的选层、呼梯信号，并指示轿厢当前位置，选层器种类较多，通常分三大类，即机械选层器、继电器选层器和微机选层器。 其中机械选层器与继电器选层器将随着继电器控制电梯的逐步淘汰而淘汰。 位置检测方法主要有如下几种： （ 1）用干簧管磁感应器或其它位置开 关。 这种方法直观、简单，但由于每层需使用一个磁感应器，当楼层较高。