毕业论文-单台电梯PLC控制系统的总体设计.doc

楚雄师范学院物电系毕业论文原创性声明本人郑重声明：呈交的毕业论文“基于SQL SERVER工资管理系统的设计与实现”，是本人在指导教师的指导下进行研究工作所取得的成果。除文中已经引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已发表或撰写过的研究成果。对本论文的研究所做出帮助的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明的法律责任由本人承担。 毕业论文作者签名： 日期： 年 月 日目 录摘要.I关键词.IAbstract.IIKeywords.II绪 论1第1章 绪论.11.1 电梯的概述 11.1.1 电梯的发展简史 .11.1.2 电梯的分类 .11.1.3 电梯的主要组成部分 .21.1.4 电梯变频调速控制的特点 .31.2 电梯控制系统的组成 4第2章 总体方案论证.52.1 PLC五层电梯模型.52.2 可编程序控制器的工作方式及编程语言.62.3 PLC单台电梯控制系统功能介绍.82.4可编程序控制器与继电器、微机在电梯控制中的应用比较.92.5 电梯控制系统实现的功能.10第3章 硬件系统的设计.113.1 曳引机构及传感器的选择.113.2可编程控制器的认识.123.3 变频器的选择及参数设定.143.4具体硬件电路的设计.193.5 PLC控制/供电系统的设计.22第4章 PLC扩展模块的选择及I/O口的分配.244.1 PLC扩展模块的选择.244.2 I/O口的分配.24 4.3 PLC I/O硬件连接.28第5章软件设计.305.1召唤信号响应及清除功能.305.2自动定向功能.325.3停站控制功能.335.4厅外开门功能.35第6章 结 论.41参考文献 42致 谢 .43附录 .44附录 .51附录 52单台电梯PLC控制系统的总体设计摘 要：电梯是标志现代物质文明的垂直运输工具、是机电一体化的复杂运输设备。它涉及电子技术、机械工程、电力电子技术、微机技术、电力拖动系统和土建工程等多个科学领域。目前电梯的生产情况和使用数量已成为一个国家现代化程度的标志之一。本次设计主要将可编程序控制器（PLC）和计算机应用到电梯的控制系统中去，以五层电梯为例来完成单台电梯PLC控制系统的总体设计方案、组成及模块化程序设计。通过三菱FX2N与计算机通信来实现对电梯系统运行的控制。首先确定电梯类型为客货两用梯，电梯载重量为1000千克，梯速为1.5米/秒，曳引电动机的转速为1000转/秒；再根据串联阻抗前后电动机的机械特性，选择合适的电梯速度控制曲线，实现电梯的交流调速；其次是电梯运行控制部分设计，包括轿厢门控制电路、平层控制电路、显示电路、集选控制电路、电梯消防运行回路；输入口计算点为58，输出口计算点数为35，选用三菱FX2-80MRPLC型的PLC，并进行了外围接线设计；最后进行软件编程。关键词：电梯；交流调速；PLCAbstract：Elevator is in close connection with the machinery of large-scale electrical machinery and electronic products. Mainly by the room, Wells Road, Car, door systems and electrical control system. Accompanied by the development of the construction industry, to provide for the construction of the elevator up and down traffic and transport industries are developing rapidly. Elevator is not only an important link in the production of equipment, but also a life of work and the necessary equipment, can be expected that, with the development of society, elevator products in peoples material and cultural life and the car will be has become one of the important transportation equipment. The design mainly PLC (PLC) and computer application to the elevator control system, and to five-story elevator as an example to complete a single lift PLC program control system design, composition and modular program design . Mitsubishi FX2N through computer communications and to achieve operation of the elevator control system. Selection of Mitsubishi FX2N PLC, the use of 220V AC power for the pressure. PLC in the I / O interface distribution, code-named after the combination with and to determine a variety of soft-in relays, data areas, access code, commonly used commands, such as the preparation of rules and code. Choose the exchange of two-speed motor to achieve the lift and drag, the use of floor sensors to achieve inter-floor flip; display driver circuit using light emitting diode LED display screen body composition. Focus on the safety of PLC control circuitry, level control circuit, the design of gate switch and door switch to start the procedure, uplink downlink procedures, floor control procedures, automatic procedures for the preparation of orientation. PLC elevator control system only needs a little improvement can be applied to more high-performance requirements of the elevator. All this indicates that the series PLC is not only high reliability to meet the elevator on the actual needs, but also in the control and performance can replace similar imported products, and application of breakthroughs in the field of elevator to a wider range of industries, the future will be more for the broad.Key words：PLC; Elevator; Logical control; Programming第1章 概述11.1.1 电梯的发展简史在经由几百名科学家、结构工程师、电子工程师和科普作家的联合攻关下，人类终于发明了电力驱动的电梯样机，它的工作原理请参阅水管工 技术手册。简单来说，就是用电驱动水泵，水泵连通液压机，液压机驱动发电机转子，发出来的电被用来点亮日光灯，日光灯周围密密麻麻布满了太阳能电池，通过光电效应产生的电子被输入一支警棍，警棍悬在猩猩头顶，如果猩猩拉拽电梯时表现出丝毫不敬业，警棍就会放电，把猩猩电得吱呀乱叫，再也不敢怠慢这项工作。这一发明终于把人类带入了电力时代，从此人们无需担心电梯卡在半号楼层。而更感欣慰的是那些数学家们，他们花了20万美元研究出来的“奇偶数判定规则”因为已经失去了现实的使用价值，从而显得更接近于数学的本质。1.1.2 电梯的分类目前电梯的基本分类方法大致如下：1、按用途分类 ：乘客电梯、载货电梯、医用电梯、杂物电梯、观光电梯、车辆电梯、船舶电梯船舶上使用的电梯、建筑施工电梯建筑施工与维修用的电梯。2、按驱动方式分类：交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、螺杆式电梯、直线电机驱动的电梯。3、按速度分类 ： 低速梯、中速梯、高速梯超高速。4、按电梯有无司机分类 ：有司机电梯、无司机电梯、有/无司机电梯。5、按操纵控制方式分类：手柄开关操纵、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯、群控电梯。6、其它分类方式 ：按机房位置分类、按轿厢尺寸分类、7、特殊电梯：斜行电梯、立体停车场用电梯、建筑施工电梯。1.1.3 电梯的主要组成部分曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统。1.1.4 电梯变频调速控制的特点变频调速电梯的特点:（1）变频调速电梯使用的是异步电动机，比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小，结构简单，维护方便、可靠性高、价格低等优点。（2）变频调速电源使用了先进的SPWM技术SVPWM技术，明显改善了电梯运行质量和性能;调速范围宽、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，己逐渐取代直流电机调速。（3）变频调速电梯使用先进的SPWM和SVPWM技术，明显改善了电动机供电电源的质量，减少了谐波，提高了效率和功率因数，节能明显。1.2 电梯控制系统的组成电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。电梯的电力拖动部分、电梯的电气控制部分、1.2 电梯控制系统的组成电梯控制系统的机构框图自动扶梯控制系统结构框图曳引机（发动机），钢丝绳，导轨，轿厢，配重，控制系统（相当于电脑主板）。轿厢和配重通过钢丝绳等部件，连接到曳引机上，通电后由控制系统的控制使轿厢和配重在井道内导轨上做上下运动。第2章 总体方案论证2.1 PLC五层电梯模型 电梯控制系统结构图第3章 硬件系统的设计3.1.3 电梯控制系统实现的功能3.1.4 电梯操作方式3.1.5 系统的调试与操作电梯各种呼叫系统状态转移流程图第4章 PLC扩展模块的选择及I/O口的分配4.1 PLC扩展模块的选择三菱A/DD/A转换模块,最小1通道,最大8通道定位控制模块:电源型三菱扩展单元:FX2N-32ERFX2N-48ETFX2N-48ERFX0N-40ET连接的可编程控制器FX1NFX2NFX3U三菱输入扩展模块:FX2N-8ERFX2N-8EXFX2N-16EX三菱输出扩展模块电源型三菱扩展单元:FX0N-40ER-DFX2N-48ER-DFX2N-48ET-D三菱温度模块:通讯/网络模块:FX2N-232IFFX2N-16CCL-MFX2N-32CCLFX2N-32AS1-M扩展小点数功能扩展板:在FX1S或者FX1NPLC上扩展小点数的输入输出时.使用功能扩展.功能扩展析可内置于PLC中型号:FX1N-4EX-BDFX1N-2EYT-BD模拟量输入输出混合模块（A/D转换,D/A转换）:FX0N-3AFX2N-5A模拟量输入/输出适配器板:FX2N-485-BDFX2N-232-BDFX1N-422-BDFX1N-485-BDFX2N-232-BD配件:三菱电缆,电池:FX3U-32BSF2-40BLSC09USB-SC09FX232-CAB-1 4.2 I/O口的分配51单片机的4 个口都 可作为IO口使用，并不是说只有P1口能作为IO口。应该是P0、P2和P3除了IO口外还有第二功能 。而P1口只有IO口功能。P0口可作为数据总线口，它可以对外部存储器低8 位读写。P2口也可以作为系统 扩展时的高8 位地址。P3口除了IO口功能 外，还有第二功能，即P3.0（串行输入口RXD）、P3.1(串行输TXD）、P3.2（外部中断/0INT0）、P3.3(外部中断1)、P3.4(定时器0外部 中断T0）、P3.5（定时器1外部中断T1）、P3.6（外部存储器写/WR)、P3.7(外部存储器读/RD）4.3 PLC I/O硬件连接第5章软件设计4.3 电梯梯形图程序 3.1）电梯内部的PLC编程（1）五层楼的内呼叫灯PLC程序 电梯内部的五个呼叫按钮，指定的是电梯的运行目标。因此在电梯未达到制定目标时，该层呼叫灯应一直有显示（为绿），因此输出时就应该使用保持继电器。另外，当电梯达到指定楼层时，呼叫灯应该灭掉，即使持续电器断开。 先以一层内呼叫灯为例，所得的程序如下图所示。五层内呼叫灯的PLC梯形图程序如下图：（2）电梯内的楼层显示器 楼层显示器是以电梯是否碰到行程开关来决定的。显示器同样有保持特性。另外要替换某一显示器的值，需要电梯接触到其上层或下层的行程开关。 综合以上因素可得程序如下图所示（以第二层显示器为例）。（3）电梯内的电梯升降显示器 升降显示器的状态共三种：显示上升、显示下降、或都不显示。另外，无论上升还是下降，都与电梯的呼叫有密切关系。上升包括了从第一层到第五层的上升运动，下降也同样如此。因此程序应从最基本、简单的过程入手。现以i电梯从第四层到第五层的上升为例。若五层有呼叫，包括两种情况：电梯内呼叫、电梯外呼叫。若电梯由第四层上行至第五层，此时Y10亮，Y11灭，下降触点YF断开，上升触点YE闭合。并列的条件还有四层外部上呼叫闭合、五层下呼叫闭合、五层呼叫按钮的闭合，这些条件同样使得四层显示器改变，因此在编程时都要考虑。 四层升至五层的升降显示器PLC程序如下图：由三层升至五层的升降显示器PLC程序如下图：由上面的分析可以看出，整个电梯上升显示程序即是对各层的上升程序取程序块并逻辑操作。电梯下降指示灯的程序编写方法与上升指示灯的编写方法是一样的。3.2）电梯到达楼层后的停止由于在电梯外部有上升呼叫和下降呼叫，所以当呼叫方向与电梯运行方向相同时，电梯才能停止。下面以向下呼叫停止R201为例说明。而上升呼叫停止R200的编程思路与下降呼叫停止R201相似。电梯到达呼叫楼层停止的PLC程序如下图所示当电梯一直显示向下运行，即Y11接通时，只有当每层楼的向下呼叫即Y3、Y5、Y7和该层的行程开关接通时，电梯到达各层后R201才接通，否则并不接通。另外，如果电梯一直停在某一层，不显示上升与下降，该层的上呼叫接通时R201也接通。3.3）电梯的开、关门程序以电梯的开门Y12程序为例说明。首先，只有当电梯既不上升也不下降时才能进行开门，即Y12才能输出。无论电梯的上升停止或下降停止，只要R200或R201有一个输出，电梯经过延时后都会自动开门，如果电梯停在某一层，按下该层的外部呼叫也会输出R200或R201，电梯门也会打开。当开门Y12输出时，关门Y13断开。如果关门Y13接通时，Y12也应立即断开。电梯开门的PLC梯形图程序如下图：3.4）电梯外部操作与现实的PLC程序（1）外部呼叫 电梯外部与内部呼叫是类似的。一个呼叫灯的接通对应于相应的外部呼叫接通，其关闭条件为相应行程开关闭合，相应升降指示灯闭合。另外，外部呼叫同样有保持特性，故也应使用保持继电器作为输出。需要指出的是第一、第五层呼叫是单向的，故其关闭条件也相应变为行程开关闭合“”电梯升降断开。层层以层为例：层电梯外部上呼叫梯形图层层以层为例： 层电梯外部呼叫梯形图下呼叫与上呼叫类似，不同之处在于关闭条件中（上升指示）应换为（下降指示）。（）楼层的电梯位置指示灯外部楼层的电梯位置指示灯与电梯内的位置指示灯相同。（）电梯的上升与下降设电梯从一层到五层上升。由于电梯在第一层，此时构成电梯上升的因素包括：二层上下呼叫、三层上/下呼叫、四层上/下呼叫、五层下呼叫、内二层呼叫灯、内三层呼叫灯、内四层呼叫灯、内五层呼叫灯，这11种条件对于电梯的上升是一种逻辑“OR”的关系，而这些条件的产生前提则是电梯此时在一层，即一层为灯Y9有输出。可见，Y9与前11个“OR”逻辑是“AND”的关系。电梯从一层到五层上升的梯形图如下图：4.4流程图5.1召唤信号响应及清除功能1系统应具备：有司机、无司机、消防三种工作模式。2系统应具备下列几项控制功能:1）自动响应层楼召唤信号(含上召唤和下召唤)。2）自动响应轿厢服务指令信号。3）自动完成轿厢层楼位置显示(二进制方式)。4）自动显示电梯运行方向。5）具有电梯直达功能和反向最远停站功能。3系统提供的输入控制信号:AYS 向上行驶按钮AYX 向下行驶按钮YSJ 有/无司机选择开关1YC 一楼行程开关2YC 二楼行程开关3YC 三楼行程开关4YC 四楼行程开关5YC 五楼行程开关A1J 一楼指令按钮A2J 二楼指令按钮A3J 三楼指令按钮A4J 四楼指令按钮A5J 五楼指令按钮AJ 指令专用开关(直驶)ZXF 置消防开关A1S 一楼上召唤按钮A2S 二楼上召唤按钮A2X 二楼下召唤按钮A3S 三楼上召唤按钮A3X 三楼下召唤按钮A4S 四楼上召唤按钮A4X 四楼下召唤按钮A5X 五楼下召唤按钮4系统需要输出的开关控制信号：KM 开门显示GM 关门显示MGB 门关闭显示DCS 上行显示DCX 下行显示S 上行继电器(控制电动机正转)X 下行继电器(控制电动机反转)YX 运行显示A LED