基于PLC六层电梯系统设计毕业设计论文.doc

基于PLC六层电梯系统设计_毕业设计论文 北方工业大学本科毕业设计论文报告书题 目 基于PLC六层电梯系统设计专业班级 电气09A1日 期 7>2013年 6 月 18 日 基于PLC六层电梯系统设计摘要本文主要根据现有电梯功能情况详细列出PLC的资源配置分为速度控制系统与逻辑控制系统共同完成6层电梯的PLC控制系统总体设计方案课程设计采用TVT2000E组合式多层电梯模型由曳引系统导向系统门系统轿厢系统重量平衡系统电力拖动系统电气控制系统安全保护系统等组成实现电梯的外呼内呼手动设置通过S7-200控制变频器再由变频器控制电机转动达到预期目的 关键词 PLC控制变频器旋转编码器电梯模型 SIX-STORY ELEVSTOR SYSTRM BASED ON PLC IS DESIGNED AbstractThis article main according to the existing elevator functions detailed list PLC resource allocation divided into speed control system and logic control system with six floors of the elevator PLC control system of the overall design scheme Course design of the TVT - 2000 e composite multilayer elevator model by the traction system guiding system door systems capsules weight balance system electric drive system electric control system realization of elevator safety protection system of outside call call manually By S7-200 control inverter the inverter to control motor rotation to achieve expected purposeKey words PLC control Frequency converter Rotary encoder elevator model目录第一章绪论511课题的研究背景及意义512课题研究的内容613PLC在电梯控制中的应用以及发展前景7第二章 电梯的工作原理921 电梯的结构及组成部件922电梯控制系统结构图1323电梯控制系统实现的功能14第三章 硬件的选型1431 PLC的选择14com PLC的定义和特点14com PLC的主要功能和应用17com PLC与其他工业控制系统的比较1832 变频器的选择20第四章 PLC的系统硬件设计2441 PLC控制系统设计的基本原则2442输入输出点分配2543 PLC外部接线图2744 PLC的编程语言2745STEP 7概述2846PLC流程图3047PLC梯形图39第五章 组态王5151组态王的概述5152组态王截图51第六章 触摸屏5361触摸屏概述5362本课程设计用的三菱GT1054致谢57主要参考文献58附录61外文翻译111第一章绪论11课题的研究背景及意义电梯是高层宾馆商店住宅多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具随着社会的发展建筑物规模越来越大楼层越来越多对电梯的调速精度调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求电梯是集机电一体的复杂系统不仅涉及机械传动电气控制和土建等工程领域还要考虑可靠性舒适感和美学等问题目前由可编程序控制器 PLC 和微机组成的电梯运行逻辑控制系统正以很快的速度发展着采用PLC控制的电梯可靠性高维护方便开发周期短这种电梯运行更加可靠并具有很大的灵活性可以完成更为复杂的控制任务己成为电梯控制的发展方向 可编程序控制器是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机自1969年针对工业自动控制的特点和需要而丌发的第一台PLC问世以来迄今己30多年它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构使用户程序的编制清晰直观方便易学调试和查错都很容易PLC现已成为现代工业控制三大支柱 PLCCADCAMROBOT 之一以其可靠性逻辑功能强体积小可在线修改控制程序具有远程通信联网功能易与计算机接口能对模拟量进行控制具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能同益取代由大量中间继电器时间继电器记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系LC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一总之电梯的控制是比较复杂的可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备随着PLC应用技术的不断发展将使得它的体积大大减小功能不断完善过程的控制更平稳可靠抗干扰性能增强机械与电气部件有机地结合在一个设备内把仪表电子和计算机的功能综合在一起因此它已经成为电梯运行中的关键技术课题所研究的内容主要是用可编程控制器PLC改造在用电梯自动控制系统由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳用户寻求对电梯的电控系统进行改造以节约资金因此对电梯控制技术进行研究找出一条适合国产老式电梯的改造之路并进而提高国产电梯的技术水平和质量具有十分重要的意义 针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱故障多可靠性差和工作寿命短等缺陷提出采用功能强故障率低可靠性高的可编程控制器PLC来控制电梯论文的主要内容如下首先对电梯系统及可编程控制器PLC作了比较全面的总结和介绍接着阐述了电梯控制系统的分类及特点电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分确定了系统的总体结构由 PLC 来实现电梯信号控制有双速电机实现调速完成了电机和可编程控制器PLC的选择然后是系统硬件开发完成了 PLC 的选型IO 点数分配与 PLC 的连接在分析了电梯系统的软件设计方法基础上设计出了软件流程图提出了模块化编程思想介绍了系统的软件开发最后对改造后的电梯系统进行模拟调试 目前在电梯的控制方式上主要有继电器控制PLC控制和微型计算机控制三种而PlC实际上是一种专用计算机它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务而且依靠程序运行这就保证只有正确的程序才能运行否则电梯不会工作又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元即无线圈又无触点使用次数不受限制属无触点运行因此它比继电器控制有着明显的优越性运行寿命更长工作更加可靠安全自动化水平更高PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性实用性和灵活性的控制方式它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代是电梯控制系统中理想的控制新技术目前意义上的绿色一般是强调天然的一面强调与环境的协调与和谐电梯属于纯粹的工业产品其天然性应表现为对环境影响的尽可能小与环境的协调与平衡以及电梯本身的人性化这也应是绿色电梯的发展方向 1 智能化我们这罩所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的传统的智能控制是一种技术的事先安排说到底是一种程序控制是一种周期性的系统自动控制实际上还算不上智能智能化要求电梯有自动安全检测功能让电梯自己能够检测到电梯的故障所在并及时报警予以排除 2 安全运行安全是电梯的根本和关键可以说电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的使电梯安全运行更有保障运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射使用安全材料和运行稳定而且要有一种良好的视觉效果让每一位乘客在宽敞明亮轿厢内有安全舒适的好心情同时电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时不但要使乘客容易与外界沟通联系而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐彻底消除产生紧张不安的情绪当小孩和老人乘坐时电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾不但让老人和孩子感到方便和舒适而且更让其家人感到放心电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能使电梯在保证运行效率最高的同时使电梯能最大限度地得到休眠 3 与环境的协调和平衡包括以下几个方面视觉协调有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究该研究发展视觉不协调的环境色彩对人的情绪精神影响非常大色彩宜人格调高雅制作精良的电梯乘客自然会有一种安全的感觉有一种视觉上的舒适消除电磁辐射如前所述由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备舒适感通过采用高载频波矢量静音变频器可降低噪声变换频率及电压以CPU控制电压及频率的连续变换方式按人体生理适应要求电梯是机电一体化产品其机械部分好比是人的躯体电气部分相当于人的神经控制部分相当于人的大脑各部分通过控制部分调度密切协同使电梯可靠运行尽管电梯的品种繁多但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动钢丝绳拽引式结构其机械部分由拽引系统轿厢和门系统平衡系统导向系统以及机械安全保护装置组成而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电梯的基本结构 图2-11控制柜 屏 2一拽引机3拽引钢丝绳4限速器5限速器钢绳6限速器张紧装置7轿厢8安全钳9轿厢门安全触板10导轨11对重12厅门13缓冲器图2-1 电梯的基本结构一拽引系统电梯拽系统的功能是输出动力和传递动力驱动电梯运行主要由拽引机拽引钢丝绳导向轮和反绳轮组成拽引机为电梯的运行提供动力由电动机拽引轮连轴器减速箱和电磁制动器组成拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距采用复绕型还可以增加拽引力二导向系统导向系统由导轨导靴和导轨架组成它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动三门系统门系统有轿厢门层门开门连动机构等组成轿厢门设在轿厢入口由门扇门导轨架等组成层门设在层站入口处开门机设在轿厢上是轿厢和层门的动力源四轿厢轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件它是有轿厢架和轿厢体组成的轿厢架是轿厢体的承重机构由横梁立柱底梁和斜拉杆等组成轿厢体由厢底轿厢壁轿厢顶以及照明通风装置轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定五重量平衡系统重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成对重由对重架和对重块组成对重将平衡轿厢自重和部分额定载重重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置六电力拖动系统电力拖动系统由拽引电机供电系统速度反馈装置调速装置等组成它的作用是对电梯进行速度控制拽引电机是电梯的动力源根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机供电系统是为电机提供电源的装置速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连调速装置对拽引电机进行速度控制七电气控制系统电梯的电气控制系统由控制装置操纵装置平层装置和位置显示装置等部分组成其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求控制电梯的运行设置在机房中的控制柜上操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的平层装置是发出平层控制信号使电梯轿厢准确平层的控制装置所谓平层是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向 八安全保护系统安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统可保护电梯安全的使用机械方面的有限速器和安全钳起超速保护作用缓冲器起冲顶和撞底保护作用还有切断总电源的极限保护装置电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现1 行车方向由内选信号决定顺向优先执行 2 行车途中如遇呼梯信号时顺向截车反向不截车 3 内选信号呼梯信号具有记忆功能执行后解除 4 内选信号呼梯信号行车方向行车楼层位置均由信号灯指示5 停层时可延时自动开门手动开门 关门过程中 本层顺向呼梯开门 6 有内选信号时延时自动关门关门后延时自动行车 7 无内选时延时5s自动关门但不能自动行车 8 行车时不能手动开门或本层呼梯开门开门不能行车PLC的定义由于PLC在不断发展因此对它下一个确切的定义是困难的1980年PLC问世后由美国电气制造商协会对PLC下过如下的定义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上述的定义表明PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置它与其他顺序控制装置不同的特点PLC的特点PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的一些下列特点一可靠性可靠性包括产品的有效性和可维修性PLC的可靠性高表现在下列几方面1与继电器逻辑控制系统比较PLC可靠性提高的主要原因1 PLC不需要大量的活动部件和电子元器件它的接线也大大减少与此同时系统的维修简单维修时间缩短因此可靠性得到提高2 PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计例如冗余设计掉电保护故障诊断和信息保护及恢复等使可靠性得到提高3 PLC有较强的易操作性它具有编程简单操作方便维修容易等特点因对操作和维修人员的技能要求降低容易学习和掌握不容易发生操作的失误可靠性高2与通用的计算机控制系统比较PLC可靠性提高的主要原因1 PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置它具有比通用计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件采用了经简化的编程语言编程的出错率大大降低而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高因此PLC的可靠性较通用计算机控制系统的可靠性有较大提高2 在PLC的硬件设计方面采用了一系列提高可靠性的措施3 在PLC的软件设计方面也采取了一系列提高系统可靠性的措施二易操作性PLC的易操作性表现在下列三个方面 1 操作方便对PLC的操作包括程序输人的操作和程序更改的操作大多数PLC采用编程器进行程序输人和更改的操作编程器至少提供了输人信息的显示对大中型的PLC编程器采用CRT屏幕显示因此程序的输人直接可以显示更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号继电器编号或触点号进行搜索或顺序寻找然后进行更改更改的信息可在液晶屏或CRT屏幕上显示所以PLC具有操作方便的特点 2 编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用对电气技术人员来说梯形图由于与电气原理图较为接近容易掌握和理解所以有利于程序的编写和学习采用布尔助记符编程语言时由于符号是功能的简单缩写十分有利于编程人员的编程虽然功能表图功能模块图和高级描述语句的编程方法应用尚未普及但是由于它们具有功能清晰易于理解等优点正为广大技术人员所接纳和采用并发挥出更有效的功能特点 3 维修方便PLC所具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低了当系统发生故障时通过硬件和软件的自诊断维修人员可根据有关故障信号灯的提示和故障代码的显示或通过编程器和CRT屏幕的显示很快地找到故障所在的部位为迅速排除故障和修复节省了时间为便于维修工作的开展有些PLC的制造企业提供了维修用的专用仪表或设备提供了故障树等维修用的资料有些厂商还提供维修用的智能卡件或插件板使维修工作变得十分方便PLC的面板和结构的设计也考虑了维修的方便性例如对需维修的部件设置在便于维修的位置信号灯设置在易于观察的部位接线端子采用便于接线与更换的类型等这些设计使维修工作能方便地进行从而大大节省维修时间采用标准化元件和标准化工艺生产流水线作业使维修用的备品备件简化也使维修变得方便三灵活性PLC的灵活性表现在下列三方面 1 编程的灵活性PLC采用的编程语言有梯形图布尔助记符功能表图功能模块图和语句描述编程语言只要掌握其中一种语言就可以进行编程 2 扩展的灵活性PLC的扩展灵活性是它的一个重要的特点它可根据应用的规模不断扩展即可进行容量的扩展功能的扩展应用和控制范围的扩展 3 操作的灵活性操作的灵活性是指设计的工作量大大减少编程的工作量和安装施工的工作量大大减少操作十分灵活方便监视和控制变得容易在继电器顺序控制系统中所需的一些操作可以简化不同的生产过程可采用相同的控制台或控制屏等PLC的主要功能和应用如下 1 开关逻辑和顺序控制这是PLC应用最广泛最基本的场合它的主要功能是完成开关逻辑运算和进行顺序逻辑控制从而可以实现各种简单或十分复杂的控制要求 2 模拟控制在工业生产过程中由许多连续变化的物理量需要进行控制目前大部分PLC产品都具备处理这类模拟量的功能特别是在系统中模拟量控制点数不多同时混有较多的开关量时PLC具有其他控制装置所无法比拟的优势另外某些PLC产品还提供了典型控制策略模块如PID模块从而可实现对系统的PID等反馈或其他模拟量的控制运算 3 定时控制PLC具有很强的定时计数功能它可以为用户提供数十甚至上百个定时与计数器其定时时间间隔可以由用户加以设定对于计数器如果需要对于频率较高的信号进行计数可以选择高速计数器 4 数据处理新型PLC都具有数据处理的能力它不仅能进行算术运算数据传送而且还能进行数据比较数据转换数据显示等功能 5 信号连锁系统信号连锁是安全生产所需的在信号连锁系统中采用高可靠性的PLC是安全生产的要求对安全要求高的系统还可采用多重的检出元件和连锁系统而对其中的逻辑运算等可采用冗余的PLC实现 6 通信把PLC作为下位机与上位机或同级的可编程序控制器进行通信成数据的处理和信息的交换实现对整个生产过程的信息控制和管理因此PLC是实现工厂自动化的理想工业控制器从某种意义上说PLC是从继电接触控制发展而来的两者既有相似性又有不同之处1 继电接触控制全部用硬器件硬触点和硬线连接为全硬件控制PLC内部大部分采用软电器软接点和软线连接为软件控制2 继电接触控制系统体积大PLC控制系统结构紧凑体积小3 继电接触控制全为机械式触点动作慢PLC内部全为软接点动作快4 继电接触控制功能改变须拆线接线乃至更换元器件比较麻烦PLC控制功能改变一般仅需修改程序即可极其方便5 PLC控制系统的设计施工与调试比继电接触控制系统周期短6 PLC控制的自检和监控功能比继电接触控制的强7 PLC的应用范围比继电接触控制的要广泛 8 PLC可靠性比继电接触控制的高此外可编程序控制器与继电接触器控制的重要区别之一就是工作方式不同可编程序控制器是以反复扫描的方式工作是循环地连续逐条执行程序任一时刻它只能执行一条指令也就是说可编程序控制器是以串行方式工作的而继电-接触器是按并行方式工作的或者说是按同时执行方式工作的只要形成电流通路就可能有几个电器同时动作继电-接触器控制的并行工作方式因触点动作的延误易产生竞争和时序失配等问题这些在串行工作方式的可编程序控制器中不会发生PLC也是随着微型计算机的发展而发展PLC实质上就是一台专为工业生产控制设计的专用计算机两者既有相似处有差别主要差别表现在以下几个方面1 PLC输出输入接口较多中大型PLC输出输入接口更多便于多路多点控制2 PLC编程简便因为PLC是采用易于用户理解接收和使用的梯形图编程语言指令又不太多而计算机使用汇编语言或其他高级语言编程比PLC编程复杂3 PLC可靠性高因为PLC是为工作环境条件比较恶劣的工业控制设计的设计与制造PLC时已采取了多种有效的抗干扰和提高可靠性措施4 PLC技术较容易掌握使用维护方便对使用者的技术水平要求比使用计算机时低5 PLC采用扫描方式进行工作加之其他一些原因所以PLC输入输出响应比计算机慢6 此外PLC体积较小调试周期短从上边的论述和比较可以看出由PLC的硬件决定了它的可靠性和控制功能比继电器控制系统高的多它是专门为工业控制场合设计的所以他的稳定性也比一般通用计算机要好的多而且它操作简单灵活易于实现系统升级和功能扩展所以在本设计中采用PLC来进行逻辑控制随着变频器性能价格比的提高交流变频调速己应用到许多领域由于变频调速的诸多优点使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用目前有为电梯控制而设计的专用变频器早已问世其功能较强使用灵活但价格相对较贵因此本设计没有采用专用变频器而是选用了通用变频器通过合理的配置设计和编程同样可以达到专用变频器的控制效果这是本设计的特点之一目前市场流行的通用变频器的种类繁多而电梯行业中使用的变频器的品牌也不少其控制系统的结构也不尽相同但其总的控制思想却是大同小异通用变频器概况通用变频器的发展A容量不断扩大80年代初采用的BJ T的PWM变频器实现了通用化到了90年代初BJT通用变频器的容量达到了600KVA400KVA以下的已经系列化前几年主开关器件开始采用IGBT仅三四年的时一间IGBT变频器的单机容量已达1800KVA随着IGBT容量的扩大通用变频器的容量也将随之扩大B结构的小型化变频器主电路中功率电路的模块化控制电路采用大规模集成电路 LSI 和全数字控制技术结构设计上采用平面安装技术等一系列措施促进了变频电源装置的小型化另外一种混合式功率集成器件采用厚薄膜棍合集成技术把功率电桥驱动电路检测电路保护电路等封装在一起构成了一种智能电力模块 Intelligent Module 这种器件属于绝缘金属基底结构所以防电磁干扰能力强保护电路和检测电路与功率开关间的距离尽可能的小因而保护迅速且可靠传感信号也十分迅速C多功能和智能化电力电子器件和控制技术的不断进步使变频器向多功能化和高性能化方向发展特别是微机的应用为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证人们总结了交流调速电气传动控制的大量实践经验并不断融入软件功能日益丰富的软件功能使通用变频器的多功能化和高性能化为用户提供了一种可能即可以把原有生产机械的工艺水平升级达到以往无法达到的境界使其变成一种具有高度软件控制功能的新机种通过控制面板可以控制上述四种控制方式中的一种以满足用户的需要D应用领域不断扩大通用变频器经历了模拟控制数字控制数模混合控制直到全数字控制的演变逐步地实现了多功能化和高性能化进而使之对各类生产机械各类生产工艺的适应性不断增强最初通用变频器仅用于风机泵类负载的节能调速和化纤工业中高速缠绕的多机协调运行等到目前为止其应用领域得到了相当的扩展通用变频器的功率输出驱动技术动向采用变频器的调速传动技术近年来取得惊人的进步从技术发展动向来看大致有如下几个方面二网侧变流器的PWM控制的变频器目前上市的绝大多数通用变频器其网侧变流器采用不可控的二极管整流器虽然控制简单成本较低但也有它的缺点比如网侧电流波形严重畸变影响电网的功率因数谐波损耗大电动机制动时的再生能量无法回馈给电网等 现已开发出一种新型的采用PWM控制方式的自换相交流器并己经成功地用作变流器中的网侧变流器电器结构形式与逆变器完全相同每个桥臂均由一个自关断器件和一个二极管反并联组成其特点是直流输出电压连续可调输入电流 网侧电流 波形基本为正弦功率因数可保持为l并且能量可以双向流通三矢量控制变频器的通用化在造纸轧钢等应用领域要求精度高响应快一般性的通用变频器已经不能胜任往往要采用矢量控制方案但是矢量控制往往需要速度传感器运算复杂调整麻烦对电动机的参数依赖性较大目前国内正在努力使矢量控制变频器实现通用化因此对无速度传感器的矢量控制系统的理论研究和实用化的开发代表着另一个新的技术发展方向任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求以提高生产效率和产品质量因此在设计PLC控制系统时应遵循以下基本原则1 最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥PLC的功能最大限度地满足被控对象的控制要求是设计PLC控制系统的首要前提这也是设计中最重要的一条原则2 保证PLC控制系统安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全可靠稳定运行是设计控制系统的重要原则这就要求设计者在系统设计元器件选择软件编程上要全面考虑以确保控制系统安全可靠3 力求简单经济使用及维修方便这就要求设计者不仅应该使控制系统简单经济而且要使控制系统的使用和维护方便成本低不宜盲目追求自动化和高指标4 适应发展的需要由于技术的不断发展控制系统的要求也将会不断地提高设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要这就要求在选择PLC输入输出模块O点数和内存容量时要适当留有裕量以满足今后生产的发展和工艺的改进 TVT2000E电梯模型S7-200主机的IO表PLC输入PLC输出高速计数器输入AI06底层内呼指示灯M220高速计数器输入BI07一层内呼指示M221底层内呼按钮M200二层内呼指示M222一层内呼按钮M201三层内呼指示M223二层内呼按钮M202四层内呼指示M224三层内呼按钮M203五层内呼指示M225四层内呼按钮M204PWM输出Q01五层内呼按钮M205开门驱动Q04轿厢开门按钮M206关门驱动Q03轿厢关门按钮M207底层向上指示Q16底层外呼上I15一层下指示Q15一层外呼下I14一层上指示Q14一层外呼上I13二层下指示Q13二层外呼下I12二层上指示Q12二层外呼上I11三层下指示Q11三层外呼下I10三层上指示Q10三层外呼上I05四层下指示Q07四层外呼下I04四层上指示Q06四层外呼上I03五层下指示Q05五层外呼下I02电梯上行驱动Q02下基准位限位I16电梯下行驱动Q00下极限位限位I17电梯上行指示Q25上基准位限位I01电梯下行指示Q24上极限位限位I37显示驱动AQ20开门限位开关I27显示驱动BQ21关门限位开关I26显示驱动CQ22轿厢安全开关I00显示驱动DQ23手动控制开关I20手动开门按钮I21手动关门按钮I22手动上行按钮I23手动下行按钮I24紧急停车按钮I2543 PLC外部接线图本设计的PLC外部接线图如图5-2所示CPU226CN的传感器电源24V DC 可以输出600mA电流通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求CPU226CN的输出继电器触点容量为2A电压范围为530VDC或5250VACPLC程序是PLC指令的有序集合PLC运行程序就是按一定的顺序执行这集合中的一条条指令指令是指示PLC动作的文字代码或图形符号使用的编程语言不同这些文字代码和图形符号就不相同但从本质上来讲指令的实质都是二进制机器码同普通的计算机一样PLC的编程软件通过编译系统把PLC程序编译成机器代码PLC提供了功能较为完整的编程语言以适应PLC在工业环境中的应用利用PLC的编程语言按照不同的控制要求编制不同的控制程序这相当于设计和改变继电器控制的硬件接线也就是所谓的可编程序PLC的编程语言一般有五种顺序功能图梯形图功能块图指令表和结构文本其中顺序功能图梯形图功能块图是图形编程语言指令表和结构文本是文字语言梯形图是目前使用最广泛的PLC图形编程语言梯形图与继电器控制系统的电路图相似比较易于掌握程序表达清楚本系统PLC程序的编制采用梯形图语言编程软件为STEP 7该软件能够完成制作程序对可编程控制器CPU的写入读出监控程序运行调试程序PLC错误诊断等一系列功能STEP 7概述STEP 7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包它是SIMATIC工业软件的组成部分有下列版本的STEP 7标准软件包·用于SIMATIC S7-200上简单单站应用的STEP 7 MicroDOS和STEP 7 MicroWIN·用于使用带有各种功能的SIMATIC S7-300ST-400SIMATIC M7-300M7-400和SIMATIC C 7的STEP 7- 可通过选择SIMATIC工业软件中的软件产品进行扩展- 为功能模板和通讯处理器赋值参数- 强制和多处理器模式- 全局数据通讯- 使用通讯功能块的事件驱动数据传送- 组态连接STEP7编程软件允许结构化用户程序可以将程序分解为单个的自成体系的程序部分从而使大规模的程序更容易理解可以对单个的程序部分进行标准化程序组织简化修改更容易系统的调试也容易了许多在7s用户程序中可以使用如下几种不同类型的块组织块 OB 是操作系统和用户程序的接口它们由操作系统调用并控制循环和中断驱动程序的执行以及可编程控制器如何启动它们还处理对错误的响应组织块决定各个程序部分执行的顺序用于循环程序处理的组织块OB1的优先级最高操作系统循环调用OB1并用这个调用启动用户程序的循环执行功能FC属于用户自己编程的块功能是无存储区的逻辑块FC的临时变量存储在局域数据堆栈中当FC执行结束后这些数据就丢失了功能块FB属于用户自己编程的块功能块是具有存储功能的块用数据块作为功能块的存储器 背景数据块 传递给FB的参数和静态变量存在背景数据块中背景数据块 背景DB 在每次功能块调用时都要分配一块给这次调用用于传递参数 系统功能块 SFB 和系统功能 SFC 是STEP7为用户提供的己编程好的程序的块经过测试集成在CPU中的功能程序库SFB作为操作系统的一部分并不占用程序空间是具有存储能力的块它需要一个背景数据块并须将此块作为程序的一部分安装到CPU中PLC流程图主流程图 图4-1图4-1是六层电梯的主流程图介绍了设计电梯plc程序时的逻辑顺序它介绍了电梯从接收到指令到运行到指定楼层从中的大体逻辑思路以这个流程图为设计的主体思路进行plc程序编程具体的逻辑设计还有细化的流程图设计手动部分流程图 图4-2图4-2是六层电梯手动流程图它表示电梯手动部分的逻辑思路包括的内容有上行下行开关门紧急制动和呼叫功能报警流程图 图4-3图4-3是电梯的报警流程图它表示电梯遇到问题后报警逻辑思路包含的内容有报警的原因和处理的方式 开关门流程图 图4-4图4-4是六层电梯开关门流程图它表示电梯从到达指定楼层开门到关门的过程逻辑思路包括的内容有电梯开门关门的条件出现问题应对的方法初始化流程图 图4-5图4-5是电梯的初始化流程图它表示电梯在得电后到正常运行前电梯做的准备工作的逻辑思路包括的内容有给电梯赋值运行速度计算电梯每层的具体位置电梯各个减速带的具体位置让电梯运行至下基准位并清零特殊计数器保证电梯下基准位位置是距离零由于整个电梯的运行对位置的判断都是特殊计数器中的数值和计算后电梯各层位置进行比较从而确定电梯是否达到预定位置所以若电梯没有在下基准位清零就无法正确判断电梯是否达到指定楼层位置同向趋势判断 图4-6图4-6是电梯同向趋势流程图 当两个信号方向是同向时逻辑判断的过程主要内容是两信号的锁存并进行对比然后运行达到指定楼层的先后顺序防止逻辑混乱电梯不能正常运行异向方向 图4-7图4-7是六层电梯异向趋势判断流程图异向方向的判断和同向方向的判断在逻辑上是并列的但判断的方式不一样所以分开了流程图它的意义也是明确判断电梯上下行的顺序防止电梯逻辑顺序错误而导致电梯无法正常上下行47PLC梯形图设定运转速度 图4-7图4-7设定转速是plc通过变频器控制电机转速SMW78是控制周期时间值范围是2-65535SMW80是控制脉冲宽度值范围是0-65535SMB77是Q01的控制脉冲输出和脉冲宽度调试SMB77赋值16D3是PWM同步更新载入脉宽和周期赋值16DA是PWM同步更新载入脉宽由此可以看出本设计是通过调整脉宽改变电机转速的楼层判断图4-8图4-8含义是对底层下平层上平层和楼层高度分别赋值本课程设距计算是通过旋转编码器光电码盘每过固定距离输出一脉冲反馈给plc测定距离的从下基准位到五层的距离4050脉冲图中输入的赋值皆为脉冲数值 图4-9图4-9是是对各个层的位置进行计算赋值以便后续程序调用的部分梯形图截图平层判断 图4-10图4-10是计数器记录的脉冲和通过计算的楼层高度进行比较从而确定电梯是否达到相应楼层例如当计数器脉冲数介于一层下平层和一层上平层数值时电梯位置位于一层平层判断是后续楼层显示等功能的依据外呼锁存 图4-11图4-11是部分外呼锁存其意义就是让电梯获取外呼信息那层需要电梯是上行还是下行并把信息储存起来直到功能实现内呼锁定 图4-11图4-11 是电梯获得内呼信息的程序并把程序储存起来其效果和外呼一直减速判断 图4-12图4-12当电梯将要达到预定楼层前需要先行减速以便到达楼层后能立刻停止此图的内容就是距离相应楼层一定距离时产生减速信号此图为减速判断的部分梯形图电梯分段调速程序 图4-13图4-13 这是最开始进行的电梯分段调速用于验证电机减速运行的这是电梯调速的测试程序主要部分下行趋势判断 图4-14 图4-14 其意义就是判断电梯是否应该下行上行趋势判断 图4- 15 图4- 15其意义就是判断电梯是否应该上行楼层上下行 图4-16 图4-16 其意义是电梯是否上下行下行保护 图4-17 图4-17 其意义就是电梯在某层其上方没有任何内呼外呼信号轿厢就可以向下运行上行保护 图4-18图4-18 其意义就是电梯在某层其上方没有任何内呼外呼信号轿厢就可以向上运行开门程序 图4-19 图4-19 其意义就是当电梯到达某层时是否开门运行关门保护 图4-20 图4- 20当电梯运行时 电梯门一定要闭合第五章 组态王51组态王的概述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组态王kingview655是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势面向低端自动化市场及应用以实