基于s7-200系列plc自动扶梯的设计

基于s7-200系列plc自动扶梯的设计内容摘要：

扶手带速度、梯级或踏板的缺失、非操纵逆转等。 一旦检测 到被监测事件的出现应立即使扶梯停止运行，并防止再起动。 检测的方法常用三对接近传感器分别测量扶手带速度、梯级或踏板速度，以及主轴曳引链链轮速度，从而监视扶手带速度、梯级或踏板速度， 以及主轴曳引链链轮速度，从而监视扶手带速度、梯级速度和梯级的运行方向， 一旦出现扶手带速度偏离梯级、踏板的速度大于 15%且持续时间大于 15s，梯级缺失，和非操纵逆转，便立即停止运行并防止再起动。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 第三章 硬件系统设计 本次设计的电机是用于商场中自动扶梯的驱动电机。 工作环境相对比较安全，故可选用 Y280S2 型三相异步电动机动机 ，正反转原理图如图 31 所示。 图 31 电动机正反转原理图 Y280S2 型三相异步电动机功率： 75KW 电压： 380V 电流： 140A 绝缘： B 噪音： 99 dB(A) 转速 2970 r/min。 广泛适用于不含易燃 、易爆或腐蚀性气体的一般场合和无特殊要求的机械设备上，如金属切削机床、泵、风机、运输机械、搅拌机、农业机械和食品机械等。 Y280S2 型三相异步电动机是全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机，电动机基本系列，符合 IEC 标准的有关规定。 Y280S2 型三相异步电动机具有高效、节能、起动转矩大、噪声低、震动小、可靠性高、使用维护方便等特点。 Y280S2 型三相异步电动机使用条件： 环境温度： 15℃＜θ＜ 40℃ 海拔：不超过 1000m 额定电压： 380V，可选 220760V之间任何电压值 额定频率： 50Hz、 60Hz 防护等级： IP4 IP5 IP55 绝缘等级： B 级、 F 级、 H 级 冷却方式： ICO141 工作方式： S1 连接方式： 3KW 及以下 Y 接法、 4KW 及以上为△接法 第三章 硬件系统设计 7 变频器的 选型 在变频器领域，也存在着一些难以控制的东西。 直到西门子功能强大的变频器问世之后，情况才有了改观。 简介 MICROMASTER 440 是专门针对与通常相比需要更加广泛的功能和更高动态响应的应用而设计的。 这些高级矢量控制系统可确保一致的高驱动性能，即使发生突然负载变化时也是如此。 由于具有快速响应输入和定位减速 斜坡，因此，甚至在不使用编码器的情况下也可以移动至目标位置。 该变频器带有一个集成制动斩波器，即使在制动和短减速斜坡期间，也能以突出的精度工作。 所有这些均可在 kW ( HP) 直至 250 kW (350 HP) 的功率范围内实现 ， MM440 控制电机 原理如图 32 所示。 图 32 MM440 控制电机原理图 变频器的优点  HMI 纯文本面板简化了操作，并支持使用多种外国语言  动态驱动和制动  具有各种控制和制动类型  具有通讯功能  各种通讯接口可确保能够用于最常见的网络应用 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 的 选型 S7200（ CPU 226） 是一种小型的 可编程序控制器 ，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。 S7200 的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。 因此 S7200 具有极高的性能 /价格比。 PLC的基本结构如图 23 所示。 S7200 系列出色表现在以下几个方面： 1. 极高的 可靠性。 2. 极丰富的指令集。 3. 易于掌握。 4. 便 捷的操作。 5. 丰富的内置集成功能。 6. 实时特性。 7. 强劲的通讯能力。 8. 丰富的扩展模块。 图 33 PLC 的基本结构 CPU模块 I/O模块 编程器 电源 接口 第四章 自动扶梯的软件设计 9 第四章 自动扶梯的 软件设计 软件设计要求 自动扶梯曳引机的拖动虽然比较简单，不是 Y— △切换，就是变频器驱动。 但是由于它用来输送人员的运输机械，为此对使用人员和维护人员的安全是非常重要的。 因此除了传统的做法外，还提出了特殊的要求。 自动扶梯由使用者经过某一点的自动起动或投入自动运行状态，应只能由被授权的人员通过操作一个或数个开关来实现。 一台驱动主机不应驱动一台以上的自动扶梯。 电源应由两个独立的接触器切断，这些接触器的触点应串接在供电回路中。 当自动扶梯停止时，如果其中任一接触器的主触点未打开，则自动扶梯不能重新起动。 自动扶梯应设置一个制动系统，该系统使自动扶梯有一个接近匀减速的制停过程直至停机，并使其保持停止状态。 当电气安全装置动作时，应能防止驱动主机起动或立即使其停止。 工作制动器应起作用。 自动扶梯在起动过程中，若存在主要接触器有触点黏连现象，则应不能起动。 自动扶梯完成起动后，若制动器未释放，应终止起动并防止再起动。 在运行过程中，自动扶 梯的运行速度超过名义速度的 倍之前应自动停止运行；若出现梯级、踏板或胶带的运行方向与规定的运行方向不一致时应自动停止运行；若出现梯级或踏板的缺失，则应在由梯级或踏板缺失而导致的缺口从梳齿板位置出现之前停止运行；当扶手带速度偏离梯级、踏板实际速度大于 15%且持续时间大于 15s时，应使自动扶梯停止运行；打开或移去桁架区域的检修盖板或打开楼层板时，在重新起动之前，驱动主机不能起动或立即停止；如果制停距离超过所规定最大值的 倍，自动扶梯应在故障锁定被复位之后才能重新起动等。 从上面自动扶梯控制要求知道，对 于采用变频器拖动的自动扶梯控制，除了要对变频器进行正转（上行）或反转（下行）控制外，还需要根据不同的工作方式或状态给定不同的运行速度。 自动扶梯在“检修”工作方式运行时，需要给定低于正常运行速度的检修速度运行。 在“自动”方式运行时，有乘客需要输送时需要以正常运行；当没有乘客输送时自动扶梯以一个合适的低速度保持运行，以减少电能的消耗。 也就是说，变频器是处于多端速运行。 自动扶梯在起动过程中。 需要对有关接触器或继电器的状态进行检 测。 当有接触器或继电器的触点发生黏连时，应防止起动。 当出现某只接触器或继电器不动作时， 应停止起动。 自动扶梯在运行过程中，需要对扶手带速度、梯级或踏板的速度、梯级或踏板的缺失、扶梯的非操纵逆转等进行监测，一旦出现异常立即停止扶梯的运行，并防止再起动。 自动扶梯在停止过程中，需要对制动距离进行监测，制动距离应在规定的范围内。 淮安信息职业技术学 院毕业设计论文 10 PLC 输入输出点分配 PLC 的输入输出 点 的配置 如表 41 所示。 表 41 输入输出点分配 输入点 功能表述 输出点 功能表述 左扶手带速度监测 运行允许继电器 右扶手带速度监测 安全供电继电器 上部乘客检测 工作制动器控制继电器 下部乘客检测 上行控制继电器 工作制动器行程反馈 下行控制继电器 安全和工作制动器接触器动作监测 快速运行继电器 检修或自动运行选择 慢速运行继电器 上行运行信号 下行运行信号 接触器触点黏连检测 上部梯级速度监测 下部梯级速度监测 变频器正常信号 安全回路正常信号 任务初始化 只在第一个扫描周期有效， 从第二个扫描周期开始一直到掉电都 为低电平。 因此， 通常作为初 始化程序的使能条件 ，如图 41 所示。 图 41 初始化 第四章 自动扶梯的软件设计 11 起动 /停止控制任务 因为扶梯只能向上或向下运行，所以必须要有一个互锁程序，防止扶梯工作中出错 ，如图 42 所示。 图 42 上行下行 控制继电器 互锁 若变频器正常运行，运行允许继电器、安全供电继电器、工作制动器控制继电器得电 ，输入上行或下行信号，扶梯自动运行。 还可以“自动”与“检修”两个工作方式切换 ，如图 43 所示。 图 43 扶梯上行下行程序 淮安信息职业技术学 院毕业设计论文 12 输入上行或下行信号， 若回路安全正常，安全工作继电器得电工作，运行允许继电器与工作制动器控制继电器也得电工作运行 ，如图 44，图 45 所示。 图 44 运行允许、工作制动继电器正常工作 图 45 快慢速运行 第四章 自动扶梯的软件设计 13 图 46 安全供电 在自动扶梯起动过程中， 若回路安全， 需要对接触器触点黏连、安全和工作制动器接触器动作和工作制动器行程反馈进行检测，当出现异常时应停止起动。 如图 46，图 47 所示。 图 47 检测接触器与继电器的状态 扶手带速度监测控制任务 图 48 左扶手带监测 淮安信息职业技术学 院毕业设计论文 14 自动运行状态，快速上行或下行，左扶手带速度或右扶手带速度监测打开，速度出现异常时停止运行 ，如图 48，图 49 所示。 图 49 右扶手带监测 第五章 系统调试 15 第五章 系统调试 将 PLC 梯形图导出保存为 文件，打开西门子 S7－ 200 的仿真软件Simulation， 点“配置” “ CPU 型号” (或在已有的 CPU图案上双击 ) ，选择 CPU型号“ CPU 226”，点击“程序” “载入程序” (或工具条中的第 2 个按钮 )，会有个对话框，只选择“逻辑块（ L）”并选择 Step 7 MicroWin 的版本，点击“确定”。 将先前导出的 文件打开 ,。 点击“查看（ E）”－“内存监视（ M）”(或工具条中的第 12 个按钮 )输入想要监视的地址，点“ PLC” “运行” (或工具栏上的绿色三角按钮 )，程序已经开始模拟运行。 如果调试结果符合控制要求，说明这个程序是正确合理的 ，如图 51，图 52图 53 所示。 图 51 安全回路正常信号 图 52 运行允许、安全供电 、工作制 动继电器 正常运行 淮安信息职业技术学。