电气控制技术设计报告

1、南通大学 电气控制综合实验设计报告 项 目： 三层电梯PLC控制系统 班 级： 自142 姓 名： 阿杨 学 号： 1412011033 学 期： 2016-2017-2 一实验目的及要求1.实验目的通过实验使同学了解PLC技术在工业控制领域的实际应用，基本掌握PLC控制系统的硬件电路设计及程序设计、调试方法，学会分析、解决生产实际过程中出现的问题，为毕业设计及今后从事相关的工作奠定一定的实践基础。培养同学能够运用现代工程工具和信息技术工具对复杂电气工程问题进行预测和模拟，并理解其局限性。2.实验要求按下按钮，点亮相应的灯，完成动作后灯熄灭，如在三层按下2层信号，则2层信号灯亮，到达2层熄灭，

2、如果电梯停在本层，则按住按钮灯亮，松开灯灭。向上时，在所有召唤信号和有二楼上认址信号或三楼认址信号后，停在二楼或三楼，向下时，在所有召唤信号和二楼或一楼认址信号后，停在二楼或一楼，仅有认址信号而没有召唤信号时不停，有极限信号必停。有轿厢和门厅召唤时，运行到召唤楼层后停1S，开门延时到或有手动关门信号关门有运行方向信号，则向该方向运动，无信号，则停止。当有多个召唤信号时，电梯执行方式是：优先响应与目前运动方向一致的信号，保留反方向的信号。电梯停在2，3楼，若10S内没有召唤信号，电梯自动停在一楼，且不自动开门。电梯上行中Y00、Y02、Y04闪烁，下行中Y01、Y03、Y05闪烁；电梯停在某一楼

3、层时，该层上、下行指示灯熄灭，其他楼层指示灯停止闪烁。电梯再次运动后，恢复闪烁。电梯停止运行后，所有指示灯熄灭。3.PLC控制系统的方法及其关键点：（1）选择合适的网络首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求来选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。一个实时系统的性能可从时间、可靠性和应用对象三个方面来衡量。（2）掌握PLC扫描原理与其它控制设备比较，PLC最重要的特征是“扫描”。PLC上电后，自动重复执行程序

4、扫描和I/O扫描，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中相应的单元内，输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。（3） 重视抗干扰问题可编程控制器（PLC）既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用。4.电梯控制系统组成：电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气

5、控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无极调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED数码管和控制部分的核心器件（PLD）等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。1.轿厢电力拖动系统：由电机拖动轿厢带配重上下起降，原理图如下。1电动机 2制动器 3曳引轮 4减速器 5钢丝绳 6导向轮2.门机拖动系统：打开及关闭门。3.电梯的电气控制系统电梯

6、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电力拖动控制系统两部分组成。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、轿厢内操作系统、门厅召唤电梯系统、指示楼层器、楼层认址系统、开关门系统、调速装置与主拖动系统等等。系统控制核心为PLC主机，轿厢内操作系统、门厅召唤电梯系统、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯。5.电梯的工作原理：电梯根据驱动技术分为曳引驱动、强制驱动及液压驱动等多种驱动类型，基于安全性与节能效率，目前应用最为普遍的是曳引驱动电梯。电梯的工作原理跟我们通过辘轳的转动从水井里打水类似，水井相当于电梯

7、井道，辘轳相当于电梯驱动主机，井绳相当于悬挂钢丝绳，水桶相当于电梯的轿厢，水桶里的水就相当于我们乘客。辘轳是通过井绳在轴上卷绕向上提水的，如出于省力的考虑，在悬吊水桶的另一侧井绳上悬吊一个平衡水桶和水重量的石块，在向上提水的过程中，水桶上升，石块相应下降，井绳不再在轴上卷绕，由井绳与轴之间的摩擦力平衡井绳所受两侧的重量差，这就是摩擦曳引驱动式电梯的运行原理。目前在用的电梯基本上都是曳引驱动式电梯，悬挂钢丝绳一侧悬吊轿厢，另一侧悬吊平衡用的对重装置，基于安全和经济节能的考虑，平衡重量通常6典型电梯拖动控制系统：系统框图如图所示典型电梯拖动控制系统如图所示二、实验仪器设备与器件计算机，虚拟对象软件

8、。1.硬件部分介绍：该设计要求可编程控制器具有高数计数器，综合考虑后，系统选择了日本三菱公司生产的FX2N系统PLC。FX2N系统PLC具有以下几个方面的优点：（1）FX2N配置灵活，除主机单元外，还可扩展IO模块，AD模块，DA模块和其他特殊功能模块。（2）FX2N指令功能丰富，有各种指令107条，且指令执行速度快。（3）FX2N可用内部辅助继电器M，状态继电器S，定时器T，寄存器D，计数器C的功能和数量满足了系统控制要求的需要，尤其是高速计数器（C251等）能接受脉冲编码器脉冲。（4）FX2N的编程可用编程器，也可以在PC机上使用三菱公司的专用编程软件包MELSEMEDOC来进行。编程语言

9、可用梯形图或指令表，尤其是可用PC机对系统实时进行监控，为调试和维护提供了极大的方便。2.软件部分介绍：软件部分用到了Gx Developer 、组态王GX Developer是三菱PLC的编程软件。适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。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。3.PLC I/O与信号对照表：信号名称信号用途X00下限位轿厢到

10、达下限位X01一层认址轿厢到达一层X02二层下认址轿厢向下到达二层X03二层上认址轿厢向上到达二层X04三层认址轿厢到达三层X05上限位轿厢到达上限位X06一楼门厅按钮一楼门厅召唤按钮X07二楼门厅向下按钮二楼门厅向下召唤按钮X10二楼门厅向上按钮二楼门厅向上召唤按钮X11三楼门厅按钮三楼门厅召唤按钮X12开门按钮厢内开门按钮X13关门按钮厢内关门按钮X14厢内一层按钮厢内要求去一层按钮X15厢内二层按钮厢内要求去二层按钮X16厢内三层按钮厢内要求去三层按钮Y10一层灯一层门厅按钮灯Y11二层向下灯二层门厅向下按钮灯Y12二层向上灯二层门厅向上按钮灯Y13三层灯三层门厅按钮灯Y14开门开门电机

11、驱动信号Y15关门关门电机驱动信号Y16上升上升电机驱动信号Y17下降下降电机驱动信号Y20一层灯厢内一层按钮灯Y21二层灯厢内二层按钮灯Y22三层灯厢内三层按钮灯4.电梯虚拟对象软件界面：三、实验原理分析1.电梯控制要求7大原则： 自动定向原则停车状态下，电梯采集所有呼梯信号，按先来先到原则自动定向。顺向截车原则电梯一旦按确定方向运行，只响应同向呼梯信号停车，记忆反向呼梯信号等换向后响应它。最远程反向截车原则电梯如果向上运行时，对于有向下方向的呼梯信号，电梯先响应最远的，换向后再按顺向截车原则响应向下方向的其他信号。顺向消号，反向保号原则电梯满足某层呼梯信号要求后，必须消掉同方向的呼梯信号，

12、记忆反方向的呼梯信号。自动开关门原则电梯到达某层后，自动开门，延时一段时间后自动关门。但人为关门优先于自动关门，而人为开门优先于人为关门和自动关门，即人为开门的优先级最高。本层呼叫重开门原则电梯在关门过程中，如果本层有同方向呼梯信号，电梯重新将门打开，响应乘客要求。重按消号原则内外呼梯按钮，按一次产生呼梯信号，在电梯关门尚未结束之前，再按一次消除该呼梯信号。2. PLC的系统线路原理图：3.软件设计过程：（1）工作状态电梯应具有三种工作状态，即上升、下降和停车。三种工作状态的达成条件如下：（1）电梯停车的条件：到达某楼层或在某楼层有召唤信号。（2）电梯上升的条件：在上楼层有召唤信号。由当前位置

13、和召唤信号决定。（3）电梯下降的条件：在下楼层有召唤信号。由当前位置和召唤信号决定。（2）系统流程图（3）梯形图分析题目，可将其分为下面几个部分：楼层感应电路作用：感应楼层信号，用于指示电梯楼层，指示电梯运行方向。轿厢内指令锁存电路作用：对按钮信号进行锁存门厅指令锁存电路作用：对门厅指令进行锁存，并在上行时保留下行信号，下行时保留上行信号。选向电路召唤信号电梯位置结论召唤信号电梯位置结论X16不在三楼上升X15不在一、二楼下降X15不在二、三楼上升X14不在一楼下降X11不在三楼上升X10不在一、二楼下降X10不在二、三楼上升X7不在一、二楼下降X7不在二、三楼上升X6不在一楼下降停止开关门电路自动回一楼电路上下行灯控制电路保护用延时电路作用：在电梯刚刚离开停止位置是，产生一延时时间对门厅按钮信号进行屏蔽。总体设计梯形图如下：四、实验步骤设计1.新建Gx Developer工程，选择FX2N系列PLC。2. 写入设计好的梯形图，点击对梯形图的逻辑进行测试。调试仿真如下： 在电梯停在一楼，按下门厅二楼向上按钮，电梯运行到达二楼时，电梯停止并自动进行开关门。 在电梯停在三楼，按下门厅一楼按钮，电梯