基于西门子plc群控电梯设计

基于西门子plc群控电梯设计内容摘要：

xx 理工学院毕业设计（论文） 6 第三章 群控电梯硬件配置与选型 群控电梯硬件配置主要包括：直流减速电机、曳引电动机、位置检测装置、变频器及PLC 的选型。 直流减速电机（如图 31 所示）俗称齿轮减速电机，主要是它在普通直流电机基础上添加了配套齿轮减速箱。 因为有齿轮减速箱的作用，所以拥有了更大的力矩、较低的转速。 在本设计中直流减速电机的输入电压和转速分别为 24V、 10 转每分钟。 直流减速电机的正反转控制主要由继电器互锁控制完成，然后达到轿厢的开门、关门目的。 图 31 直流减速电机 图 32 三相交流异步电动机 群控电梯系统的曳引系统的动力源来源于 三相交流异步电动机 （如图 32 所示）。 因三相交流异步电动机能将电能转换为机械能，因此，在工农生产中，它是非常见的电气设备。 三相交流异步电动机 具有工作状态稳定 、 结构简单易修理、体积小易安装 、 维修 方便等优点 ，因此，在很多工业场所都有着很重要的作用。 在本课题设 计中电梯的升降控制是通过三相交流异步电机及配套减速机构驱动来实现的。 位置检测装置在电梯系统的设计过程中是用来检测轿厢的运动位置以及楼层显示，以便完成电梯高低速转换过程及准确平层停靠，即有楼层呼叫信号时，电梯轿厢高速运行，第一次检测到指定楼层的定位传感器时，轿厢低速运行，第二次检测到信号后，轿厢停止xx 理工学院毕业设计（论文） 7 准确平层。 在本设计中用到的电感式接近开关（如图 33 所示） ,能够实现定位和减速功能 图 33 电感式接近开关 变频器 20 世纪末， 变频 器 在工业生产中成为了不可缺少的电气设备 ， 只要按照操作者要求，将变频器设定好参数，机器就能按照设定参数运转。 另外，变频器调速还具有静态稳定性好、运行效率高、调速范围广、经济效益高、性能强等优点，如今，变频器得到了更大的推广。 本次课题设计中控制电梯拖动部分是西门子 MM440 型变频器， MM440 变频器主要是为了应对更加广泛的功能和更高动态响应而专门设计出来的。 即使发生突然负载变化时 ， 这些高级矢量控制系统 仍然 可 以 确保高驱动性能。 另外，该 变频器 拥有一个 集成制动斩波器， 无论是在 制动 还是 短减速斜坡期间， 照样 能 以非常高的精度工作。 因其有诸多优点，已经被广泛应用于到电梯升降、食品生产工程、机械零配件生产等领域。 3. 变频器的接线 西门子 PLC 与两台 MM440 变频器面板接线图如下： 1 号变频器和 2 号变频器中 Din1 端分别与 PLC 的 、 端口连接，主要实现电机的正转控制； 1 号变频器和 2 号变频器Din2 端为分别与 PLC 的 、 端口，主要实现电机的反转控制连接； Din5 端分别与PLC 的 Q 端口连接，主要控制电机的速度，然后 L L L3 采用三相接线法，为电梯提供驱动电压。 具体接线如图 34 所示 xx 理工学院毕业设计（论文） 8 图 34 变频器与 PLC 接线 为使 电梯控制系统能实现电梯上、下运行，而且能实现到达指定楼层有个速度变换的过程，即当某楼层有呼叫信号时，电梯轿厢高速运行，第一次检测到指定楼层的定位传感器时，轿厢低速运行，第二次检测到信号后，轿厢停止。 为准确平层，需要对变频器的参数进行设置，变频器参数设置如 表 31 所示 表 31 通用变频器参数设定 xx 理工学院毕业设计（论文） 9 PLC 的概述及选型 PLC 的概述 可编程序逻辑控制器是一种数字运算操作的电子装置，专为工业应用而设计的。 因其有编程易学、 灵活方便 、 维修便利 、 通信功能强 、体积小、能耗低等优点，在工业生产中显得越来越重要。 PLC 的选型 根据实验要求，这个群控电梯系统需要输入点数共 22 个：厅外呼叫信号 6 个，内呼信号 8 个，定位传感器信号 8 个。 PLC 输出点数共 24 个：两台电动机正、反转共 4 个，两台电梯轿厢开门和关门共 4 个，共享外呼指示灯输出共 6 个，两台电梯內呼指示灯共 8 个，两台电梯速度运行 2 个。 另外，需要组态软件 WinCC 进行监控，故选择 S7300 即可。 系统 I/O 分配及硬件接线图 系统 I/O 分配 根据本课题要求，群控电梯系统 需要输入 信号 22 个 ,输出 信号 24 个 ,因此 西门 子S7300 PLC 满足 条件 ，其 中 CPU 选型 为 CPU315 ， 输入 信号 模 块的 型号为DI16xDC24VDI18xDC24V ，输出 信号 模 块 的 型 号 为 DO16xDC24V/ ，DO18xDC24V/。 具体 I/O 地址要求，如表 32 所示 表 32 PLC 输入 /输出信号分配表 序号 输入信号 I/O 地址 序号 输出信号 I/O 地址 1 门厅 1 楼上呼按钮 1 门厅 1 楼上呼灯 2 门厅 2 楼上呼按钮 2 门厅 2 楼上呼灯 3 门厅 2 楼下呼按钮 3 门厅 2 楼下呼灯 4 门厅 3 楼上呼按钮 4 门厅 3 楼上呼灯 5 门厅 3 楼下呼按钮 5 门厅 3 楼下呼灯 6 门厅 4 楼下呼按钮 6 门厅 4 楼下呼灯 7 11 楼内呼按钮 7 11 楼内呼灯 8 12 楼内呼按钮 8 12 楼内呼灯 9 13 楼内呼按钮 9 13 楼内呼灯 10 14 楼内呼按钮 10 14 楼内呼灯 11 11 楼感应器 11 1上行输出 12 12 楼感应器 12 1下行输出 xx 理工学院毕业设计（论文） 10 13 13 楼感应器 13 1开门输出 14 14 楼感应器 14 1关门输出 15 21 楼内呼按钮 15 1低速运行 16 22 楼内呼按钮 16 21 楼内呼灯 17 23 楼内呼按钮 17 22 楼内呼灯 18 24 楼内呼按钮 18 23 楼内呼灯 19 21 楼感应器 19 24 楼内呼灯 20 22 楼感应器 20 2上行输出 21 23 楼感应器 21 2下行输出 22 24 楼感应器 22 2开门输出 23 23 2关门输出 24 24 2低速运行 根据 I/O 分配表中的情况，利用软件画出 PLC 的外部接线图，如图 35 所示 图 35 系统硬件接线图 xx 理工学院毕业设计（论文） 11 第四章 电梯控制程序设计 STEP 7 编程软件（如图 41 所示）用于 SIMATIC S M C7 和基于 PC 的 WinAC,是供它们编程、监控和参数设置的标准软件包，是 SIMATIC 工业软件的一部分。 STEP 7 主要完成以下任务：工程管理、硬件配置与参数设置、网络配置、编程、测试、启动、维护、文件建档、运行和诊断等。 图 41 STEP 7 编程软件界面 电梯控制系统的主流程图 单台电梯控制流程图 单台电梯控制要求完成的动作： a 等待呼叫信号 b 判断是否在呼叫层 c 判断电梯的运行方向 d 起动运行 ,在运行途中实现 顺向截梯 f 到达指定楼层后 g 换速平层 h 开、关门操作等 .系统运行主要流程如图 42 所示。 xx 理工学院毕业设计（论文） 12 P L C 上 电状 态 位 清 除手 动 状 态。 手 动 控 制 程 序自 动 复 位。 自 动 调 整 信 号 为 1自 动 复 位 程 序自 动 调 整 信 号 为 0。 复 位 完 成电 梯 到 达 底 层开 始 按 钮是 否 门 厅 呼 叫确 认 本 层 与 目 标 层同 层 吗 ?电 梯 选 向 、 起 动电 梯 加 速电 梯 高 速 运 行楼 层 检 测是 否 目 标 层。 电 梯 减 速平 层 检 测电 梯 制 动开 门延 时关 门是 否 停 止 运 行。 停 止YNYNNYYNYNNY 图 42 单台电梯系统运行流程图 xx 理工学院毕业设计（论文） 13 群控电梯控制流程图 电梯群控是建立在单台电梯控制系统基础之上的，所以在设计电梯群控优先调度时，必须以单台电梯控制逻辑为基础。 所以群控优先调度不能与电梯单台运行相冲突，结合电梯运行逻辑，我们为群控电梯系统设计了如下的运行规则：（ 1） 遵守集选 原则 （ 2） 遵循优先 调度原则 （ 3）故障时，单台独立运行（ 4）全自动状态下，到站自动开、关门（ 5）开门按钮开门（ 7）顺向相应 ，反向截梯，群控系统运行主要流程如图 43 所示。 初 始 化有 人 呼 叫。 按 下 启 动 按 钮YN判 断 是 本 层 呼 叫。 YN开 门直 接 运 行 到 呼 叫 的楼 层一 号 电 梯 空 闲。 YN判 断 是 本 层 呼 叫。 YN开 门直 接 运 行 到 呼 叫。