五层电梯自动PLC控制可编程控制器原理与应用课程设计

1、可编程控制器原理与应阳j果程设计题目五层电梯自动PLC控制系（部）机电工程系班级电气074姓名学号11指导教师2010年一6月2日至6月23日共3周2010年01月15日可编程控制器原理与应用课稈设计任务书一、设计题目、内容及要求1、设计题目：五层电梯的PiC自动控制2、设计内容：1）电梯轿箱的控制要求：a：选向：根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼曾位置决定 电梯的运行 方向。b:选层换速：指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向上，或一直 向下的原则。并且在每次平层的时候都能够换速。c ：楼层位置的指示：选用了数码管显示的方法。由于FX2N系列已有内部计数译码

2、驱动模块，所以只要外部加上LED七段显示管和电源就可以显示楼层了。2 ）电梯门的控制要求：要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过5秒钟后电梯门自动关上。如果遇到有人在 门中间的情况，电梯会因为光电开关的作用而自动开门。IJiI3、设计要求:D根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作顺序、动作条件及必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期及单步等）；2）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数；3）选择PLC分配PLC的I/O点，设计I/O电气接口连接图（这一步也可结合第2步进 行）；4）进行PLC程序设计。Il二、设计原始资料三、要

3、求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）1 根据设计内容撰写可编程序控制器原理与应用课程设计报告,要求不低于3000字。2. 绘制接线图、顺序功能图、梯形图，提交电子版；3. 提交接线图、主电路一张，用A3纸打印。四、进程安排从2009年1月11日到2010年1月15日序号项目具体内容时间（天）1明确任务1）了解设计任务书2）借阅图书资料0.52总体方案设计及PiC选型1）熟悉设计题目2）查阅相关资料，进行PiC选型、 电器元件选型13接线图设计分配PLC的I/O点，设计I/O电 气接口连接图0.54梯形图设计用编程软件绘制梯形图1.55撰写设计报告撰写不少于3000字的可编程序 控制

4、器原理与应用课程设计报告1.5五、主要参考资料1 邓星钟机电传动控制武汉：华中科技大学出版社，2001.2 静 康实用电工典型线路图例北京：中国水利水电出版社，1998.3 全国电气文件编制和图形符号标准化技术委员会电气电工及相关标准汇编.北京：中国电力出版社,2001.4 朱英韬工厂电气控制技术北京：工业大学出版社，1991.5 杨长能,张兴毅可编程程序控制器基础及应用重庆：:重庆大学出版社,2001.指导教师（签名）:教研室主任（签名）：课程设计成绩评定表出勤出勤天数情况缺勤天数成绩评疋出勤情况及设计过程表现（20分）课设答辩（20分）设计成果（60分）总成绩（IOO分）提问（答辩）问题情

5、况综合评疋指导教师签名：年月日目录1概述2总体方案设计22.1电梯控制系统构成 22.2电梯的工作原理及功能要求22.2.1输入输出回路22.2.2变频调速回路33硬件设计43.1控制系统硬件设计 43.2输入输出点分配54软件设计64.1控制系统程序工艺流程分析64.2控制系统程序设计 115总结17参考文献18V应用科学学院1概述在本次设计中，我将利用PLC来实现对电梯的控制。在当今时代由于工业 自动化程度的不断提高对自动化控制的要求也日趋增加，PLC则 能在很大程度上很广的范围内实现自动化控制。20世纪60年代末，为了克服传统继电器的种种应用上的缺点，人们研制出了一种先进的自动 控制 设

6、备PLC,由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应 用。现在PLC作为用于工业生产过程控制的专用计算机，与商家' 家用的微 机不同，由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和工作运行的连续性，使 其在设计上有许多特点。(1) 可靠性高，抗干扰能力强；(2) 编程方法简单、直观；(3) 体积小、耗能低、重量轻；(4) 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；(5) 系统的设计/安装、调试工作量少；(6) 维修工作量小、维护方便；(7) 接口模块功能强、品种多。因此，PLC行业已经在工业市场上占有一大片领地。目前，PLC在 国 内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力'

7、; 建材、机械制造' 汽车' 轻纺、 交通运输' 环保及文化娱乐等各个行业。本次设计包括对PLC硬件的设计，软件设计，驻点路的设计，控制柜的设 计，以及电梯惦记和其他设备的选择，还有原理分析等。相信此次设计后，我对电梯的实际运行以及PLC的基本原理和控制过程能有初步的掌握。2总体方案设计2. 1电梯控制系统构成电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及PLC单元构成，由如图2所示，PLC用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，加减 速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，安全保护等指令信号进行管理和控制功能。2. 2电梯的工作原理及功能要求2. 2.

8、 1输入输出回路输入输出单元为PLC的I/O接口部分，主要由轿箱内选层、楼层及方向指 示、厅外呼叫、开关门、上下强迫换速开关' 井道内的上下平层' 门锁、消 防、安全保护继电器、检修' 称重、泊梯等单元构成。(1) 输入单元为：开关门按钮，输入PLC控制轿门的开闭(厅门也同时动 作)；上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层；厅外呼叫单 元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记' 记忆和消除；轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、消除和指示；上下限强迫换速 开关，用于保护电梯的高速运行安全，避免电梯出现冲顶或蹲底 事故，当电梯 到达上下端站时，装在轿

9、厢边的上下限强迫换速开关打板，信号输入PLC1 PLC发出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置；门锁装置(或轿门和厅门联 锁保护装置)，轿门闭合和各厅门闭合上锁是电梯正常起动运行的前提；安全 回路，通常包括轿顶内急停开关' 轿内急停开关' 限速器断绳开关' 安全钳开 关、限速器超速开关、相序保护继电器、底坑急停开关、上下限极限开关等； 检修' 消防和泊梯，检修' 消防和泊梯为电梯的三种运行方式，检修运行为 电梯检修时的慢速运行方式，消防运行有消防返回基站和消防员专用两种运行 状态，泊梯状态，消除内选和外呼信号，自动返回泊梯层、关门并断电；称重 单元，用来检

10、测轿厢负荷，判断电梯处于欠载、满载或超载状态，然后输出数 字信号给PLCI根据负载情况进行起动力矩补偿，使电梯运行平稳。(2) 输出单元为：层楼指示灯、楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向 指示灯以及报站钟等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显应用科学学院示方式和点阵显示方式，本系统为七段码显示方式；开关门单元，用于 控制电 梯的厅门和轿门的打开和关闭，在自动定向完成或电梯平稳停靠后，PLC给 出相关指令，完成开关门动作。2. 2. 2变频调速回路变频调速主回路由变频调速驱动、三相交流输入、曳引机和制动单元构成三相电源R、S、T经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输 出端为两相电

11、接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制 动过程。变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器 的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节 电梯速度，旋转编码器用来检测电梯的运行速度和运行方向的目的。变频器输 入信号为：上、下行方向指令，低速、高速、检修速度编码指令。3硬件设计3. 1输入输出点分配表3- 1 I/O分配表输入信号输出信号名称代号编号名称代号编号安全回路K6XOOO电梯上行UPYOOO零速输入KOXO01电梯下行DOWNYOOI脉冲输入KlX002电梯快行FASTY002轿内电锁K2X003电梯慢行SLOWY003红外传感

12、器K3X004检修速度JXY004关门力限开关K4X005七段码AY005K5X006BY006上限强制减速SQOX007CY007一楼指令SBlX010DYOIO二楼指令SB2X011EYOll三楼指令SB3X012FY012四楼指令SB4X013GY013五楼指令SB5X014关门催促铃声KElY014基站到位开关SQ4X015厅门关KM2Y015一楼上呼SB6X016厅门开KM3Y016一楼下呼SB7X017厅内指示灯1ElY017二楼上呼SB8X020厅内指示灯2E2Y020二楼下呼SB9X021厅内指示灯3E3Y021三楼上呼SBlOX022厅内指示灯4E4Y022三楼下呼SBIlX

13、023厅内指示灯5E5Y023四楼上呼SB12X024上呼灯1E6Y024四楼下呼SB13X025上呼灯2E7Y025五楼上呼SB14X026上呼灯3E8Y026五楼下呼SB15X027上呼灯4E9Y027厅门开SB16X030下呼灯2ElOY030厅门关SB17X031下呼灯3EIIY031厅门开到位SQIX032下呼灯4E12Y032厅门关到位SQ2X033下呼灯5E13Y033检修开关SB18X034超重铃声KM4Y034检修上SB19X035抱闸信号KM5Y035检修下SB20X036上行指示灯E14Y036下限强制减速SQ3X037下行指示灯E15Y037113. 2控制系统硬件设计

14、本实验有32个输入信号，32个输出信号及现有设备，所以选用FX2- 64MR的PLC由于现有材料所以选OMRoNN 3G2JV变频器和两相交流电 机。来完成实验。PLC控制器、变频器和电动机的接线及原理图下如图所<lt8KrUMMR1Mfit*圳内“醱地粉溜佶号DAIiiawr JAttIk¾图3.1MEK6H IrIMIrIMfllKMIk4软件设计4. 1控制系统程序工艺流程分析根据电梯的功能要求与工作原理以及输入/输出点的地址分配表，来绘制电梯的程序流 程，和设计电梯的程序梯形图。电梯程序流程图为图4.1。梯形图分成：初始化、指层控 制、开关门控制、轿内呼叫与标记控制、厅

15、外呼叫与标记控制、电梯 上下行选择与指示控制、电梯的运行控制来编写与调试。最后再组合调试。楼尼检测，LL村。成辿 | J楼层T佥测送入匕股码証示信号f呆持图4.1电梯程序流程图4. 1. 1电梯初始化电梯复位' 装入数据' 安全回路等。4. 1. 2指层控制指层控制梯形图如图4.3所示。本程序以1楼为基站，脉冲数为0。D2O0 D202 D204 D206 D208 分别存放 1/F 5/F 的脉冲数 0、600、1200、1800、2400 (实验用实际具体而定)。C242为内部高速计数器，D250 存放减速脉冲数50, M- M5为楼层继电器。当轿箱位于某一层时，应产生 位

16、于该层的楼层信号，以控制楼层显示器显示楼层处的位置，离开该层时，该信号应被新的楼层信号(上层或下层)取代。4. 1. 3开关门控制(1) 开门控制手动开关门时，当电梯运行到位后，按下SB16X030闭合，M50置位，丫016得电，电动机正转，开门。开门到位，开门到位行程开关SQI动作， X032闭合，M50复位，Y016失电，开门过程结束。当在关门过程中，按 下 SB16停止关门，并开门。自动开关门时，当电梯运行到位后，电梯停止，To开始定时，延时2S后，TO触电闭合，M50置位，开门。(2) 关门控制手动关门时，当按下SB17X031闭合，M51置位，Y015得电，电动机反转，关门。关门到位

17、，关门到位行程开关SQ2动作，X033闭合，M51复位，Y015失电，关门过程结束。在开门过程中，按下SB17停止开门，并关门。自动关门时，定时器Tl控制。当电梯开门到位后，X031闭合，Tl定时5S 后，M51置位，关门。但在关门时，有客人经过红外线遮蔽，停止关门，遮蔽 结束，继续关门。当关门过程受到压力，关门力限K4闭合，M50置位，开门。4. 1. 4轿内指令控制当轿内按下SBl SB2 SB3 SB4 SB5后，按键标记，对应指示灯E8-E12亮。到电梯到达指定层后，动作取消，指示灯灭。在检修时，按键不标 记。安全回路在整个工作过程中为常开（XOoo）,只有出现不安全情况时才导 通，则

18、电梯停止工作。4. 1. 5厅外呼叫控制当按下对应的呼叫键SB6-SB17时，按键标记，对应指示灯E13- E20亮。到电梯到达标记层时，动作取消，指示等灭。在检修时，按键不标记。4. 1. 6电梯的选层上' 下行控制当电梯得到轿内指令或厅外呼叫指令时，分析对应层与电 梯所在位置，判断是上行（MIoO置位）还是下行（MIol置位）。 舶00置位时，丫 000接通，电梯上行；MloI置位时，YOOI接通， 电梯下行。4. 1. 7电梯的运行控制电梯的运行由变频器控制，一次完整的运行过程，就是曳引电动机从起动、匀速运行到减速停车的过程。为使乘客拥有良好的舒适感，电梯采用S型 速度曲线，转换

19、成频率曲线如图4所示。F=50HZ应用科学学院图4.2电梯的运行曲线当PLC发出正转MlOO置位（或反转MI01置位）即M120置位，丫 002导 通，高速运行，变频器从OHZ到50hz开始启动，启动时间为3S,然后维持 50HZ运行。当换速信号到时，PLC撤消高速信号丫002断开，同时输出爬行 信号丫003导通，爬行频率为6HN从50HZ下降到6Hz在3S内完成。当到达 6Hz速度时，就以此速度爬行。当平层信号（M30 M341到时，撤消正转（或反转）及爬行信号，变频器从6Hz减速到0。在整个运行过程中，变频器 的零速输入点XOOI及异常输出点X003都是断开的，运行速度减为0时，； 零速输

20、入点闭合，通过PLC发出电动机抱闸和自动开门信号。当变频器出现 异常时，X003导通，电梯无法运行。按下检修键SB19后,只能以检修速度运行。按下检修上行SB22时Y002 Yoo闭合，以检修速度（IOHZ）上行，松开按键，立即停止。同理，按下检 修下行SB20时，YOO2、YoO3闭合，以检修速度（IOHZ）下行，松开按键，立即停止。由于材料限制，本实验用OMRQN3G3JV小型变频器，两相交流电动机。实际根据需要所定。变频器的参数设置为表2o表4-1变频器参数设置n021控制电路的端口区控制运行O50可以反转n0950电机运行的最高频率（HZ）n140电机运行的最低频率（HZ）n163斜坡

21、上升时间（S）n173斜坡下降时间（S）n202S形加减时间为0.5S2250设置固有频率f=50Hz （高速运行）端口 S31应用科学学院236设置固有频率f=6Hz （爬仃运仃）端口 S4n2410设置固有频率f=10Hz （检修运行）端口S5n362反转与停止 输入端口为S2N376多段速指令1输入端口为S3n387多段速指令2输入端口为S4n398多段速指令3输入端口为S5N403零速输出ON：零速中S0：为正转与停止端口4. 1. 8抱闸、泊梯、超重控制当变频器输入零速信号后，X001常开闭合，输出丫 035常开闭合，抱闸闭合。电梯运行时，零速输入停止，X001断开，则丫 035常开

22、断开轿箱运行。消防与泊梯，按下SB14X026导通，电梯返回基站。基站到，X015常闭断开，电梯停止。超重时，X006常闭闭合，电梯不能启动，并鸣锚（Y034常开闭合）。11应用科学学院14.2控制系统程序设计YOOOmD1KVKtyijQ KlZOO>mvKlAOCiPMOVK24-XIMOOaX*K134 ioiYD 37D2HM>DWZD2O4D2ciEtnaoMD34¥WISOPM9242IC39000<C24Zasn2fi3M>D»200l>25OD300W :ioSrt. n TOOD2O2D2O2H3CMPSDBD2i： i4&#

23、187;ZU4JSaUaD2O6& 206I: IJI2iB-rijbIiZrtgC2«MZOQ1gpD3O2D25OD3O4C242W31OD25Oi30Sl>Z50D3WiCZ4-ZH.2Z0D35OD31Opz&nD3121C24ZVlZ AO&曲UD3L4C242it龙祕1£RSTWltrrV2KUTH24221>211M231-I卜M22L 门M24LM241M291HL4SETXSTK2KO 30丨匚N12OSETTOXD32K334W301XO31 130T卜Tl<TO05<vooe<VOIO<YO1

24、1<Y012<TOI3fro祐2662682712T32762T82802832S5287290235330130631131533()应用科学学院1324XD33RSTV51X30»34XrrH«027XO33XDo4 卄)00103X 1 卜MI386 I hMLwXOlI3» I UM2361MIHOXOI2YO1&15(SBT152K55O(T3SBTYobtT52KaO<T13ft9IDBl»013371 I WieoXOI4374 I I-M537 I I-K2TYOW-RST53SBT114 RST11-SKTU-

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