四层电梯PLC控制系统设计

原创 2020-05-28 04:20  阅读

  四层电梯PLC控制系统设计_计算机硬件及网络_IT/计算机_专业资料。四层电梯PLC控制系统设计

  仅供个人参考 目录 前言· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·2 第一章 系统设计要求及方案· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 1.1 系统设计要求· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 1.2 系统设计方案选择· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·4 1.2.3 PLC 控制电梯的优点· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5 第二章 PLC 简介· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 2.1 PLC 的产生· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 2.2 可编程控制器的定义· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·7 2.3 PLC 的特点· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·8 第三章 PLC 控制系统总体设计· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·8 3.1 电梯 PLC 控制的基本结构设计· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·8 3.2 系统结构框图· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·9 3.3 程序设计逻辑流程图· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·9 3.4 I/O 口分配· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·10 3.5 实际程序· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·10 设计总结· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·13 参考文献· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·14 不得用于商业用途 仅供个人参考 前言 电梯作为高层建筑不可缺少的运输工具,其使用越来越广泛,电梯控 制系统主要用以下三种控制方法:继电器控制系统,PLC 控制系统和微机控 制系统,继电器控制系统故障率高,控制方法不灵活及功率消耗大等缺点, 目前已经逐渐被淘汰。微机控制系统虽然在控制方面有比较强大的功能, 但也存在一定的不足之处,例如抗干扰性差,系统设计比较复杂,一般维 修人员难以掌握其维修技术,这些都限制了微机控制系统应用的广泛性。 而 PLC 控制系统由于运行可靠,使用维修方便,抗干扰性能强等优越性, 成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方法。尤其在 2008 年奥运会和 2010 年世博会以及亚运会在中国的举办,将有力的带动电梯革命的节能环 保化发展,电梯产业的前景和走势也随着社会的需求悄然发生着变化。市 场对新一代的绿色电梯,节能电梯和智能电梯的需求越来越旺盛。从而有 效的推动了 PLC 技术在电梯控制领域的应用。电梯需要运行平稳且舒适性 好,使用变频器进行变频控制电机的速度能达到很好的控制目的,现在的 电梯通常是 PLC+变频器组成的控制系统。在此次课程设计中,电梯的使用 功能都是通过控制软件来实现的,为了使控制软件和电梯的运行动作有较 好的对应关系,电梯的软件控制程序,我主要分为楼层的显示程序、呼叫 信号程序、上下行程序、开关门程序,各司其职,对电梯的运行进行控制。 不得用于商业用途 仅供个人参考 第一章 系统设计要求及方案 1.1 系统设计要求 1.1.1 课程题目 四层电梯 PLC 控制系统设计 1.1.2 设计内容 设计四层电梯控制系统的硬件电路(主电路硬件接线设计和 PLC 外部 连线图)和软件程序; PLC 程序编制与调试; 四层电梯 PLC 控制系统的综合调试,电梯模型如右图所示; 撰写课程设计报告; 完成课程设计答辩。 1.1.3 四层电梯控制系统的设计要求: 1)基本功能: 电梯应包括各楼层外呼梯开关,其中 1 层只有向上开关;4 层只有向下开关;中间层 (2、3 层)具有上、下各两个开关。 不论轿厢停在何处,均能根据召唤信号 自动判断电梯运行方向,然后延时 Ts 后开始 运行; 响应召唤信号后,召唤指示灯 F1-F4 亮, 直到电梯到达该层时熄灭; 当有多个召唤信号,能自动根据召唤楼 层停靠层站,经过 Ts 后,继续上升或下降运 行,直到所有的信号响应完毕; 电梯运行途中,任何反方向招呼均无效, 且召唤指示灯不亮; 轿厢位置要求用七段数码管显示,上行、下行用上下箭头指示灯显示。 不得用于商业用途 图 1 四层电梯模型示意图 仅供个人参考 其他电梯运行控制由设计同学自行规定,要求控制设置合理,控制功 能完善。 2)扩展功能: 电梯控制程序应具有优先响应判别功能,对楼道内和电梯内的电梯运 行请求信号进行综合判优后依次响应电梯请求响应信号。电梯运行应尽量 按照效率最高的原则设置其运行方式。 设置自动关门功能,即电梯响应某层请求信号后停于该层,电梯门自 动打开,当电梯门打开到位后,启动定时功能,在定时 10s 后电梯门自动 关闭。电梯开、关门动作控制应设置开门和关门到位检测装置进行开关门 状态检测。 在定时期间强制开关门信号具有高优先级,即如果按下强制开门信号 则关门定时器复位,当强制开门按钮松开后重新开始关门定时。强制关门 信号可以优先结束关门定时状态,提前启动关门动作。 1.2 系统设计方案选择 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。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律 等运行的,而呼叫是随机的,电梯实际上是一个人机交互式的控制系统, 单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的,因此,电梯控制系统 采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式,一是采用 微机作为信号控制单元,完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定, 实现电梯的自动调度和集选运行功能,拖动控制则由变频器来完成;第二 种控制方式用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。从控制方 式和性能上来说,这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二 种方式,其原因在于生产规模较小,自己设计和制造微机控制装置成本较 高;而 PLC 可靠性高,程序设计方便灵活,抗干扰能力强、运行稳定可靠 等特点,所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。 将两种系统相比,就会发现 PCL 控制系统与继电器控制系统输入,输 出部分基本相同,输入电路也是由按钮,开关,传感器所构成:输出电路 不得用于商业用途 仅供个人参考 也好似由接触器,执行器,电磁阀多构成的。不同的是继电器控制系统在 控制线路被 PLC 中的程序代替,这样一旦生产工艺发生变化,就只需要修 改程序就可以了。正是上述原因,PLC 控制系统除了可以完成传统继电器控 制系统所具有的全部功能外,还可以实现模拟量控制,开环或闭环过程控 制,甚至多级分布式控制。随着微电子技术的进一步发展,PLC 的成本在降 低,传统的继电器控制系统被 PLC 控制系统代替已是发展的必然趋势。下 面是对 2 种控制技术的具体比较。 (1)所有控制功能及信号处理均由硬件实现,线路直观,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。 (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)系统结构庞大,能耗较高,机械动作噪音大。 (5)由于线路复杂,易出现故障,因而保养维修工作量大,费用高 ;而 且检查故障困难,费时费工。 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。 1.2.3 PLC 控制电梯的优点 (1)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,可 靠性大大提高。 不得用于商业用途 仅供个人参考 (2)去掉了选层器及大部分继电器, 控制系统结构简单, 外部线)PLC 可实现各种复杂的控制系统,方便地增加或改变控制功能。 ( 4 ) 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。 (5)用于群控调配和管理,并提高电梯运行效率。 (6)更改控制方案时不需改动硬件接线。 不得用于商业用途 仅供个人参考 第二章 PLC 简介 2.1 PLC 的产生 在可编程控制器诞生之前,继电器控制系统已广泛的用于工业生产的 各个领域,继电器控制系统通常可以看承由输入电路,控制电路,输出电 路和生产现场这 4 个部分组成的。其中输入电路也是由按钮,行程开关, 限位开关,传感器等构成。用已向系统送入控制信号。输出电路部分是由 接触器,电磁阀等执行元件构成,用以控制各种被控制对象,如电动机, 电炉,阀门等。继电器控制电路部分是控制系统的核心部分。它通过导线 将各个分立的继电器,电子元器件连接起来对工业现场实施控制;生产现 场是指被控制的对象(如电动机等)或生产过程。 继电器控制系统在传统的工业生产中曾起着不可替代的重要作用,随 着生产规模的逐步扩大,市场经济竞争日趋激烈,继电器控制系统已越来 越难以适应,因为继电器控制电路通常是针对着某一固定的动作顺序或生 产工艺而设计的。它的控制功能也仅仅只局限于逻辑控制,定时,计数等 这样一些简单的控制,一旦动作顺序或生产工艺发生变化,就必须进行重 新设计,布线,装配,和调试。显然,这样的控制系统完全无法满足日新 月异且竞争激烈的市场经济发展的需要。这就迫使人们要放弃原来已占统 治地位的继电器控制系统,研制可以替代继电器控制系统的新型的工业控 制系统。 出于上述考虑,美国通用汽车公司(GM)于 1968 年提出了公开招 标研制新型的工业控制器的设想,第二年,即 1969 年美国数字设备公司 (DEC)就研制出了世界上第一台可编程序控制器。在这一时期,可编程序 控制器虽然采用了计算机的设计思想,但实际上只能完成顺序控制,仅有 逻辑运算,定时,计数等顺序控制功能。所以人们将可遍程序控制器称之 为 PCL(Programmable Logical Controller) ,即可编程序逻辑控制器。 2.2 可编程控制器的定义 20 世纪 70 年代末 80 年代初,微处理器技术日趋成熟,使可编程序控 不得用于商业用途 仅供个人参考 制器的处理速度大大提高,增加了许多特殊,如浮点运算,函数运算,查 表等。这样可编程序控制器不仅可以进行逻辑控制,还可以对模拟量进行 控制。 因此, 美国电气制造协会 NEMA (National Electrical Manufacturers Association)将之正式命名为 PC(Programmable Controller) 。值得注意 的是,因为个人计算机的简称也是 PC(Personal Computer) ,有时为了避 免混淆,人们习惯上仍将可编程序控制器简称 PLC(尽管这是早期的名称) 。 本书采用 PLC 的称呼。20 世纪 80 年代后,随着大规模和超大规模集成电路 的迅猛发展,以 16 位和 32 位微处理器够成的微机化可编程序控制器得到 了惊人的发展,使之在概念上,设计上,性能价格比等方面有了重大突破。 可编程序具有了高速计数,中断技术,PID 控制等功能,同时联网通信功能 也得到了加强,这些都使得可编程序控制器的应用范围和领域不断扩大。 为了使这一新型的工业控制装置的生产和发展规范化。国际电工委员会 (IEC)制定了 PLC 的标准,并给出了它的定义。 “可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境下 应用而设计,它采用可编程序的存储器,用来在其内部储存执行逻辑运算, 顺序控制,定时,计数和算术运算等才操作,并通过数字式,模拟式的输 入与输出,控制各类的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备, 都应按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充功能的原则设计。” 综上所述,PLC 是以微处理器为基础,综合了计算机技术,自动控制技 术和通信技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。这种装置具有体积 小,功能强,程序设计简单,灵活通用,维护方便等优点,特别是它的高 可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力,得到了用户的公认和好评。他 经过短短的几十年发展后,现在已成为现代工业控制的三大支柱(PLC,机 器人和 CAD/CAM)之一,被广泛地应用于机械,冶金,化工交通,电力等领 域中。 以 PLC 作为控制器的 PLC 控制系统是从根本上改变了传统的继电器控 制系统的工业原理和方式。继电器控制系统是控制功能是通过采用硬件接 线的方式来实现的,而 PLC 控制系统的控制功能是通过存储程序来实现的, 不仅可以实现开关量控制,还可以进行模拟量控制,顺序控制。另外,它 的定时和计数功能也远比继电器控制系统强很多,一般可以为用户提供几 不得用于商业用途 仅供个人参考 十个甚至上百个定时器,计数器。随着计算机和通信几刷的发展,现代 PLC 控制系统已远不是几十年前的哪个样子, PLC 的控制从早期的单机控制发展 到多机控制,实现了工厂自动化。尽管现在的 PLC 控制系统已发生了很大 的变化,但是从自动控制的角度来看,PLC 控制系统与传统的继电器系统在 结构上仍有相似之处。 2.3 PLC 的特点 PLC 是一种用于工业自动化控制的专用计算机, 实质上属于计算机控制 方式。PLC 与普通微机一样。以通用或专用 CPU 作为字处理器,实现字运算 和数据存储,另外还有位处理器,进行点运算与控制。PLC 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。 PLC 控制系统的硬件是由 CPU,输入/输出(I/O)电路及外围设备等组 成的。 不得用于商业用途 仅供个人参考 第三章 PLC 控制系统总体设计 3.1 电梯 PLC 控制的基本结构设计 电梯 PLC 的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制 系统和拖动控制系统两部分组成。图 3.1 为电梯 PLC 控制系统的基本结构 图,主要硬件包括 PLC 主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、 指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。系统控制核心为 PLC 主机,操 纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过 PLC 输入接口送入 PLC,存储在存 储器并由 PLC 软件运算处理,然后经输出接口分别向指层器及召唤指示灯 等发出显示信号,向拖动和门机控制系统发出控制信号。 不得用于商业用途 仅供个人参考 3.2 系统结构框图 不得用于商业用途 仅供个人参考 3.3 程序设计逻辑流程图 呼叫信号条件及记忆 电梯轿厢位置计数与显示 呼叫信号与轿厢位置比较 确定运行方向 两层同时呼叫处理 电梯启动延时与起动 轿厢的位置确定 呼叫信号复位 高速计数器的处理 不得用于商业用途 仅供个人参考 3.4 I/O 口分配 X0-X3 楼层呼叫信号 X10-X13 楼层位置信号 Y6 上行指示 Y7 下行指示 Y0 上行驱动 Y1 下行驱动 3.5 实际程序 1.楼层位置取样 2.楼层呼叫信号取样 3.呼叫信号与楼层位置信号相或 3.有呼叫时,将呼叫和位置进行比较 4.上行指示、下行指示、指示复位 呼叫与位置信号比较,若大于且有呼叫存在时上行 呼叫与位置信号比较,若小于且有呼叫存在时下行 不得用于商业用途 仅供个人参考 5.上行驱动与下行驱动 6.呼叫信号与位置信号相与,判断停车 D0 里数据只有 1 和 0,为 1 时停 7.复位呼叫指示 当电梯到达该层时,位置信号接通复位呼叫指示灯 8.楼层编码与解码显示 不得用于商业用途 仅供个人参考 不得用于商业用途 仅供个人参考 设计总结 此次课程设计的题目是四层电梯 PLC 控制系统设计。首先,关于电梯 我们都很熟悉,随着高层建筑越来越多,电梯的应用也是越来越普遍;PLC 为可编程控制器,它控制系统的硬件是由 CPU,输入/输出(I/O)电路及外 围设备等组成的,它控制的可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强 等特点。比传统的继电器控制好很多,因而 PLC 在电梯控制中得到了更广 泛的应用。 此次设计的过程中遇到了很多的困难,电梯的控制过程比较多,包括 轿厢内外都有呼叫信号,楼层还得有检测信号,关于电梯门的开合以及紧 急按钮,楼层需要相应的数码管显示及指示灯显示灯等。过程虽然比较复 杂,但经过一定时间的资料查询和同学之间的相互帮助,再加上老师的认 真指导,对于完成此次课程设计都付出了很大的努力。过程虽然是复杂的, 但是还是得到了比较满意的结果。 通过此次课程设计,我对 PLC 有了更加深刻的认识,对于 PLC 编程也 更为熟悉。不仅如此,在查询资料的过程中,关于继电器控制电梯的方法 也有所涉猎,从而获得了更广泛的知识。我的知识领域得到进一步扩展, 专业技能得到进一步提高,同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。 另外,也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。 此次课程设计虽然完成了电梯控制的一些基本的要求,但还是有一些 的不足之处,关于电梯功能的设计也不是很完美,应该还有一些扩展项目 可以做,但由于能力有限没有完成,以后一定要努力的学习,尽可能的使 其获得较好的完成。课程设计中暴露出的一些问题,提醒我以后要认真对 待工作,要严谨求实,更加努力的学习,拥有更多的知识后才能有更大的 能力为社会做贡献。 不得用于商业用途 仅供个人参考 参考文献: [1] [2] [3] [4] [5] 史国生主编. 电气控制与可编程控制器技术.北京:化学工业出版社.2004 王永华.现代电气及可编程控制技术. 北京:北京航空航天大学出版社.2002 邓则名.电器与可编程控制器应用技术.北京:机械工业出版社.1997 徐世许.可编程序控制器原理应用网络.合肥:中国科学技术大学出版社.2001 王泽元.可编程序控制器实验指导书.长春:自编实验指导书.2010 不得用于商业用途 仅供个人参考 仅供个人用于学习、研究;不得用于商业用途。 For personal use only in study and research; not for commercial use. Nur für den pers?nlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden. Pour l étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales. только для людей, которые используются для обучения, исследований и не должны использоваться в коммерческих целях. 以下无正文 不得用于商业用途

版权声明:本文为原创文章,版权归 凯发游戏娱乐官网 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!
上一篇:自动售货机的PLC控制
下一篇:凯发游戏娱乐官网基于PLC的全自动洗衣机的设计