生产线上运输升降机的自动化设计PLC

1、无锡职业技术学院毕业设计说明书 PAGE 69第一章 引言在工厂中经常看看见一些升降降机械，这些些升降机械很很多由工频电电机直接带动动运行，电气气控制部分一一般都很简单单，多数采用用人工手动控控制或采用继继电器控制方方式。这些升升降机械存在在一些明显的的问题，如启启动停止和运运行不平稳，升升降运动过程程动作不可靠靠，自动化程程度不高，故故障率较高，设设备能耗高，无无法应急运行行，存在安全全隐患等等。基基于这些问题题使得这些升升降机械很难难在工厂生产产中发挥高效效率的作用，同同时也使得国国内这些生产产的升降机械械无法与进口口的自动化生生产线配套使使用，也无法法根据实际的的生产需要转转换和调整升升

2、降机械的动动作方式和工工作顺序。随随着变频技术术和PLC控制技技术的发展，工工厂中的自动动化生产线也也越来越多，由由于一些行业业的生产工艺艺的要求或是是由于生产车车间和场地的的特殊情况，要要求一些生产产线需要配置置相应的物件件提升装置。通过本次简单设设计过程，可可以了解到在在现实生产中中的基本控制制思想。认识识到若要达到到所设计的目目的，不仅要要做到知识的的严谨，还要要综合考虑所所可能遇到的的各种情况以以及所处的环环境。在运行行的过程中，由由于环境的不不同可能得到到不同的结果果。因此，在在现实生产过过程中，要全全面考虑设计计所要达到的的目的，最重重要的还要将将环境与所设设计结合起来来，才能可能

3、能达到设计的的目的。11 HYPERLINK l m122 可编编程序控制器器的特点及应用1. PLC的的应用早期的可编程序序控制器(PPrograammablle Loggic Coontrolller，PPLC)，主主要用来代替替继电器实现现逻辑控制。随随着计算机技技术、通信技技术和自动控控制技术的迅迅速发展，可可编程序控制制器将传统的的继电器控制制技术与新兴兴的计算机技技术和通信技技术融为一体体，具有可靠靠性高、功能能强、应用灵灵活、编程简简单、使用方方便等一系列列优点，以及及良好的工业业环境工作性性能和自动控控制目标实现现性能，在工工业生产中得得到了广泛的的应用。1969年，美美国数字

4、设备备公司(DEEC)研制出出世界上第一一台可编程控控制器。早期期的可编程控控制器由分离离元件和中小小规模集成电电路组成，主主要功能是执执行原先由继继电器完成的的顺序控制、定定时等。700年代初期，体体积小、功能能强和价格便便宜的微处理理器被用于PPLC，使得得PLC的功功能大大增强强。在机械系系统方面，除除了保持其原原有的开关模模块以外，还还增加了模拟拟量模块、远远程I/O模模块和各种特特殊功能模块块。在软件方方面，PLCC采用极易为为电气人员掌掌握的梯形图图编程语言，除除了保持原有有的逻辑运算算等功能以外外，还增加了了算术运算、数数据处理和传传送、通讯、自自诊断等功能能。进入800年代中、

5、后后期，由于超超大规模集成成电路技术的的迅速发展，微微处理器的市市场价格大幅幅度下跌，使使得PLC所所采用的微处处理器的档次次普遍提高。而而且，为了进进一步提高PPLC的处理理速度，各制制造厂商还研研制开发了专专用逻辑处理理芯片，大大大提高了PLLC软、机械械系统功能。2. PLC的的特点在发达工业国家家，PLC已已经广泛的应应用在所有的的工业部门。据据“美国市场场信息”的世世界PLC以以及软件市场场报告称，11995年全全球PLC及及其软件的市市场经济规模模约50亿美美元5。随随着电子技术术和计算机技技术的发展，PPLC的功能能得到大大的的增强，具有有以下特点：(1)可靠性高高。PLC的的高

6、可靠性得得益于软、机机械系统上一一系列的抗干干扰措施和它它特殊的周期期循环扫描工工作方式。(2)具有丰富富的I/O接接口模块。PPLC针对不不同的工业现现场信号，有有相应的I/O模块与工工业现场的器器件或设备直直接连接。另另外为了提高高操作性能，它它还有多种人人机对话的接接口模块；为为了组成工业业局部网络，它它还有多种通通讯联网的接接口模块。(3)采用模块块化结构。为为了适应各种种工业控制需需要，除了单单元式的小型型PLC以外外，绝大多数数PLC均采采用模块化结结构。PLCC的各个部件件，包括CPPU、电源、II/O等均采采用模块化设设计，由机架架及电缆将各各模块连接起起来，系统的的规模和功能

7、能可根据用户户的需要自行行组合。(4)编程简单单易学。PLLC的编程大大多采用类似似于继电器控控制线路的梯梯形图形式，对对使用者来说说，不需要具具备计算机的的专门知识，因因此很容易被被一般工程技技术人员所理理解和掌握。(5)安装简单单，维修方便便。PLC不不需要专门的的机房，可以以在各种工业业环境下直接接运行。各种种模块上均有有运行和故障障指示装置，便便于用户了解解运行情况和和查找故障。由由于采用模块块化结构，因因此一旦某模模块发生故障障，用户可以以通过更换模模块的方法，使使系统迅速恢恢复运行。在设计过程中要要注意的一些些细节：12 如何选选购PLC产产品1、系统规模首首先应确定系系统用PLC

8、C单机控制，还还是用PLCC形成网络，由由此计算PLLC输入、输输出点。数，并并且在选购PPLC时要在在实际需要点点数的基础上上留有一定余余量（10%）。2、确定负载类类型根据PLLC输出端所所带的负载是是直流型还是是交流型，是是大电流还是是小电流，以以及PLC输输出点动作的的频率等，从从而确定输出出端采用继电电器输出，还还是晶体管输输出，或品闸闸管输出。不不同的负载选选用不同的输输出方式，对对系统的稳定定运行是很重重要的。 3、存储容量与与速度尽管国国外各厂家的的PLC产品品大体相同，但但也有一定的的区别。目前前还未发现各各公司之间完完全兼容的产产品。各个公公司的开发软软件都不相同同，而用户

9、程程序的存储容容量和指令的的执行速度是是两个重要指指标。一般存存储容量越大大、速度越快快的PLC价价格就越高，但但应该根据系系统的大小合合理选用PLLC产品。 4、编程器的选选购PLC编编程可采用三三种方式：（1）是用一般般的手持编程程器编程，它它只能用商家家规定语句表表中的语句编编程。这种方方式效率低，但但对于系统容容量小，用量量小的产品比比较适宜，并并且体积小，易易于现场调试试，造价也较较低。（2）是用图形形编程器编程程，该编程器器采用梯形图图编程，方便便直观，一般般的电气人员员短期内就可可应用自如，但但该编程器价价格较高。（3）是用IBBM个人计算算机加PLCC软件包编程程，这种方式式是

10、效率最高高的一种方式式，但大部分分公司的PLLC开发软件件包价格昂贵贵，并且该方方式不易于现现场调试。因此，应根据系系统的大小与与难易，开发发周期的长短短以及资金的的情况合理选选购PLC产产品。5、尽量选用大大公司的产品品其质量有保保障，且技术术支持好，一一般售后服务务也较好，还还有利于你的的产品扩展与与软件升级13 输入回回路的选择特特点1、电源回路 PLC供电电电源一般为为 AC855240V（也也有DC244V），适应应电源范围较较宽，但为了了抗干扰，应应加装电源净净化元件（如如电源滤波器器、1：1隔隔离变压器等等）。2、PLC上DDC24V电电源的使用各各公司 PLLC产品上一一般都有

11、DCC24V电源源，但该电源源容量小，为为几十毫安至至几百毫安，用用其带负载时时要注意容量量，同时作好好防短路措施施（因为该电电源的过载或或短路都将影影响PLC的的运行）。3、外部DC224V电源 若输入回路路有 DC224V供电的的接近开关、光光电开关等，而而PLC上DDC24V电电源容量不够够时，要从外外部提供DCC24V电源源；但该电源源的“”端不要要与 PLCC的 DC224V的“”端以及“COM”端相连，否否则会影响PPLC的运行行。4、输入的灵敏敏度各厂家对对PLC的输输人端电压和和电流都有规规定，如日本本三菱公司FF7n系列PPLC的输入入值为：DCC24V、77mA，启动动电流

12、为45mA，关关断电流小于于15mAA，因此，当当输入回路串串有二极管或或电阻（不能能完全启动），或或者有并联电电阻或有漏电电流时（不能能完全切断），就就会有误动作作，灵敏度下下降，对此应应采取措施。另另一方面，当当输入器件的的输入电流大大于PLC的的最大输入电电流时，也会会引起误动作作，应采用弱弱电流的输入入器件，并且且选用输人为为共漏型输入入的 PLCC，Bp输入入元件的公共共点电位相对对为负，电流流是流出 PPLC的输入入端。 14 输出回回路的选择特特点1、各种输出方方式之间的的的比较 （1）继电器输输出： 优点是不同公共共点之间可带带不同的交、直直流负载，且且电压也可不不同，带负载载

13、电流可达22A点；但但继电器输出出方式不适用用于高频动作作的负载，这这是由继电器器的寿命决定定的。其寿命命随带负载电电流的增加而而减少，一般般在几十万次次至Jl百万万次之间，有有的公司产品品可达10000万次以上上，响应时间间为10mss。 （2）晶闸管输输出： 带负载能力为00.2A/点点，只能带交交交流负载，可可适应高频动动作，响应时时间为1mss。 （3）晶体管输输出： 最大优点是适应应于高频动作作，响应时间间短，一般为为0.2mss左右，但它它只能带 DDC 530V的负负载，最大输输出负载电流流为05AA/点，但每每4点不得大大于0.8AA。 当你的系统输出出频率为每分分钟6次以下下

14、时，应首选选继电器输出出，因其电路路设计简单，抗抗干扰和带负负载能力强。当当频率为100次minn以下时，既既可采用继电电器输出方式式；也可采用用PLC输出出驱动达林顿顿三极管（5510A），再再驱动负载，可可大大减小。 2、抗干扰与外外部互锁当 PLC输出出带感性负载载，负载断电电时会对PLLC的输出造造成浪涌电流流的冲击，为为此，对直流流感性负载应应在其旁边并并接续流二极极管，对交流流感性负载应应并接浪涌吸吸收电路，可可有效保护PPLC。当两两个物理量的的输出在PLLC内部已进进行软件互锁锁后，在PLLC的外部也也应进行互锁锁，以加强系系统的可靠性性。3、“GOM“点的选择不不同的 PLL

15、C产品，其其“COM”点的数量是是不一样的，有有的一个“COM”点带8个输输出点，有的的带4个输出出点，也有带带2个或1个个输出点的。当当负载的种类类多，且电流流大时，采用用一个“COM”点带12个输出点点的 PLCC产品；当负负载数量多而而种类少时，采采用一个“COM”点带48个输出点点的PLC产产品。这样会会对电路设计计带来很多方方便，每个“COM”点处加一熔熔丝，12个输出时时加2A的熔熔丝，48点输出的的加510A的熔熔丝，因 PPLC内部一一般没有熔丝丝。 4、PLC外部部驱动电路对对于 PLCC输出不能直直接带动负载载的情况下，必必须在外部采采用驱动电路路：可以用三三极管驱，也也可

16、以用固态态继电器或晶晶闸管电路驱驱动，同时应应采用保护电电路和浪涌吸吸收电路，且且每路有显示示二极管（LLED）指示示。印制板应应做成插拔式式，易于维修修。 5、PLC的输输入输出布线线也有一定的的要求，请看看各公司的使使用说明书。15 软件编编制 在编制软件前，应应首先熟悉所所选用的 PPLC产品的的软件说明书书，待熟练后后再编程。若若用图形编程程器或软件包包编程，则可可直接编程，若若用手持编程程器编程，应应先画出梯形形图，然后编编程，这样可可少出错，速速度也快。编编程结束后先先空调程序，待待各个动作正正常后，再在在设备上调试试。16 优化选选择在现代化的工业业生产设备中中，有大量的的数字量

17、及模模拟量的控制制装置，例如如电机的起停停，电磁阀的的开闭，产品品的计数，温温度、压力、流流量的设定与与控制等，工工业现场中的的这些自动控控制问题，若若采用可编程程序控制器（PPLC）来解解决自动控制制问题已成为为最有效的工工具之一，目目前市场上的的PLC产品品众多，除国国产品牌外，国国外有：日本本的 OMRRON、MIITSUBIISHI、FFUJJ、aanasonnic,德国国的SIEMMENS，韩韩国的LG等等。近几年，PPLC产品的的价格有较大大的下降，其其性价比越来来越高，这是是众多技术人人员选用PLLC的重要原原因，所以在在一些小型简简单的自动化化生产线上，厂厂家考虑其性性价比还是

18、选选用PLC改改造传统电气气回路。同时西门子PLLC可以根据据要求选用不不同的模块，在在此基础上设设计程序以达达到所设计的的功能，这种种形式目前在在工业现场应应用最为广泛泛。另外它的的电源模块也也是集各大公公司工业控制制的经验而特特别设计的，抗抗干扰性特别别是抗电源干干扰能力有很很大提高，即即使在电源很很差和变频调调速的干扰下下仍能正常工工作。还有要要增加一个功功能只要增加加相应的模块块和修正对应应的程序，而而PLC的编编程相对比较较简单，这样样对于开发周周期会缩短。除除此以外它本本身有很强的的自诊断功能能，一旦系统统出现故障，根根据自诊断很很容易诊断出出故障元件，即即使非专业人人员也能维修修

19、，如果故障障由于程序设设计不合理引引起，由于它它提供完善的的调试工具，要要找出故障也也较为简单。所以应用西门子子S7-2000 PLCC和西门子MMM420变变频器组成的的升降机控制制和驱动系统统，可以完成成对升降机自自动运行的智智能化控制和和管理，可以以根据生产线线的实际生产产需要和具体体工艺要求自自动调整升降降方向和速度度快慢。也可可以在变频器器发生故障时时自动将发生生故障的电机机切换到工频频状态应急工工作，系统设设有西门子TTP170AA触摸屏，可可以向工作人人员提示设备备的状态和故故障信息。整整个系统自动动化程度高，应应用范围广，可可以在多个行行业与国内外外各型生产线线配套使用。第二章

20、 运输升升降机系统概概述2.1 运输升升降机机械系系统的组成运输升降机的机机械系统由升升降机入口和和出口传输机机构，轿箱内内部吊篮传输输机构，轿箱箱升降机构，升升降机厅门安安全机构和升升降电机安全全抱闸机构组组成。升降机入口和出出口传输机构构用于将生产产线上的产品品向升降机内内或升降机外外传送。轿箱箱内部吊篮传传送机构用于于将产品传入入或传出轿箱箱。轿箱升降降机构用于提提升升降机轿轿箱或下降升升降机轿箱。升升降机厅门安安全机构用于于在升降机轿轿箱升降过程程中关闭升降降机井厅门入入口，防止安安全事故发生生。升降电机机安全抱闸机机构用于在升升降机轿箱停停止运动时抱抱住升降电机机主轴，防止止升降机轿

21、箱箱在停止运动动时发生上下下滑动，避免免由此而产生生的安全事故故。2.2 运输升升降机的自动动控制系统的的组成运输升降机的自自动控制系统统由程序逻辑辑控制器PLLC，外部光光电传感器，触触摸屏，变频频驱动器，声声光报警灯和和检修手动盒盒等元气件组组成。程序逻辑控制器器PLC采集集外部输入点点的输入信号号，如启动停停止信号，各各个光电传感感器的状态信信号，各限位位开关的输入入信号，人机机界面上的输输入信号，经经过逻辑判断断和运算后输输出相应输出出信号，控制制电气系统中中的相应交流流接触器和变变频器动作。来来完成将一层层楼的产品自自动的转移到到另外一层楼楼的生产线上上。2.3 运输升升降机的工作作

22、原理和控制制要求运输升降机的工工作状态分为为自动运行状状态和检修操操作状态，两两个工作状态态相互独立彼彼此分开。当当升降升降机机处于自动运运行状态下时时，要求检修修操作盒的所所有按钮无效效，同样当设设备处于检修修状态下时要要求来自系统统外部的控制制信号无效，此此时系统只能能通过检修手手动盒点动检检修。在自动运行时要要求升降机能能够将一层楼楼的产品自动动的传送到另另外一层楼的的生产输送带带上，并自动动返回到出发发点进行下一一个工作周期期。这个过程程当中要求PPLC能根据据外部生产线线的速度自动动调节升降机机的运转速度度。要求升降降机的轿箱能能够准确平层层，能够判断断进出口堵塞塞情况的发生生，能够

23、自动动的连续点动动正反转，以以自动消除进进出口的堵塞塞现象，减少少不必要的停停机发生。同同时要求升降降系统能够多多楼层多顺序序的传送运行行，能根据生生产需求调整整传送方向。要要求系统有可可靠的安全保保护，能避免免设备安全事事故的发生。要要求设备具有有应急运行功功能，减少因因设备故障造造成的生产线线停机。在操作上要求通通过人机界面面能够方便地地修改参数，记记录生产情况况和报警信息息，要求在触触摸屏上复位位报警和点动动功能。能够够设置管理人人员密码，能能够记录生产产批次和生产产数量，具有有历史数据查查询功能。第三章 运输升升降机自动控控制系统设计计3.1 运输升升降机的机械械系统的组成成运输升降机

24、的传传输机构分为为入口输送带带，出口输送送带和升降机机轿箱吊篮传传送带。分别别与各楼层的的生产线输送送带连接。见见图11。图11运输升升降机入口输输送带与吊篮篮输送带和生生产线输送带带的组合其中升降机入口口输送带采用用工业输送带带，生产线输输送带采用皮皮带式输送带带，加置皮带带张紧装置，入入口输送带可可以根据需要要正反转。升升降机轿箱吊吊篮传送带采采用链条传动动多个金属输输送辊组成的的辊道式传送送带，机械结结构牢靠，抗抗撞击能力强强，正反转动动作可靠，其其作用是连接接升降机入口口传送带或出出口传送带。见见图12。图12升降机机轿箱吊篮内内送辊道式输输送带示意图图 图图13运输输升降机出口口输送

25、带与吊吊篮输送带和和生产线输送送带的组合图13其中升升降机出口输输送带采用工工业输送带，生生产线输送带带采用皮带式式输送带，加加置皮带张紧紧装置，出口口输送带可以以根据需要正正反转。而升升降机轿箱吊吊篮内送辊道道式输送带则则与升降机升升降机构组合合，在各楼层层之间上下运运动，输送货货物，见图114。对重装置未画出对重装置未画出图14升降机机的机械升降降机构升降机的机械升升降机构由升升降电机，电电动抱闸，链链条和升降部部分组成，见见图15。对重装置未画出对重装置未画出图15是升降降机升降机构构与升降机井井架的组合在运输升降机吊吊篮内，吊篮篮输送机构与与升降机升降降机构的组合合如下图16所示。对重

26、装置未画出对重装置未画出图16自动升降机吊篮篮输送机构和和1F入口传传送带的组合合如下图17所示。对重装置未画出对重装置未画出图17对重装置未画出自动升降机吊篮篮输送机构和和2F出口传传送带的组合合如下图18所示。对重装置未画出图183.2 运输升升降机的电机机驱动系统的的组成本系统硬件由三三相交流鼠笼笼式电机、西西门子MM4420系列通通用型变频器器、西门子SS7-2000 226CCPU的PLLC、交流接接触器组成。设计要求：可以以根据生产线线的实际情况况，来设计上上述各输送带带和升降机升升降机构驱动动电机的功率率大小。本设设计中采用升升降机输入口口，升降机输输出口和吊篮篮电机都为00.7

27、5KWW的三相交流流鼠笼式电机机，设计升降降机升降机构构电机为1.5KW三相相交流鼠笼式式电机。各个个电机功率可可以根据实际际的情况来设设计，但在设设计升降机入入口，升降机机出口和吊篮篮内输送带电电机时，要求求将这三处的的输送带驱动动电机功率设设计为一样大大小。这样设设计的目的在在于，因为升升降机在一二二楼之间来回回运动运送产产品，但一二二楼的入口传传送带和出口口传送带的工工作状态为二二选一。即当当其中一个输输送带的电机机处于工作状状态下，另外外一台电机则则处于停止的的状态。这样样就可以使用用一台变频器器来驱动多个个楼层升降机机入口或出口口的输送电机机，以达到减减少机械系统统设备的投入入。吊篮

28、内输输送带的驱动动电机和变频频器的功率尽尽量选择和升升降机出入口口输送带驱动动电机同等功功率，这样做做的目的在于于减少变频器器和输送带驱驱动电机的型型号差别，方方便设计，同同时也方便安安装、调试和和以后的设备备检修与维护护。升降机升升降机构的驱驱动电机和变变频器的功率率容量根据产产品的实际质质量、升降机机构的机械效效率和安全系系数来确定。所所有升降机上上使用的变频频器选用西门门子MM4220系列通用用型变频器。方案选择：电机机变频驱动系系统和工频驱驱动系统结构示意图如图图21所示示。PLC3#2#1#PLC3#2#1#图21系统结结构示意图说明：图211中1、22和3为为西门子MMM420系列

29、列变频器，、和分别为运输输升降机1楼楼入口输送带带电机、二楼楼出口输送带带电机、轿箱箱吊篮输送带带电机和升降降机构电机。PPLC为西门门子S7-2200 2226CPU，1112为交交流接触器。所所有的变频器器和交流接触触器工作状态态都由PLCC集中控制完完成。设计改进：为了了避免工频正正反转输出时时发生短路事事故，在工频频正反转输出出的交流接触触器上实施电电气和机械互互锁的安全措措施。为了避避免变频器输输出时和工频频输出短接，或或者为了避免免1变频器器输出时和电机同时的的电，在各个个交流接触器器之间加设电电气互锁和必必要的机械互互锁。当升降降机处于自动动运行状态下下时，当升降降机在1楼时时由

30、1变频频器向电机提供动力驱驱动，可以是是正转也可以以是反转。当当升降机在二二楼时由1变频器向电电机提供动力驱驱动，可以是是正转也可以以是反转。22变频器向向电机提供动动力驱动，当当升降机在一一楼时正转，在在二楼时反转转。3变频频器向电机提供动动力驱动，当当升降机上升升时正转，下下降时反转。交流接触器的的的互锁状态如如下：交流接触器1、22机械电气气互锁，交流流接触器3、44机械电气气互锁，交流流接触器5、66机械电气气互锁，交流流接触器8、99机械电气气互锁，交流流接触器111、12机械械电气互锁锁。同时交流流接触器组11、2和交流流接触器组33、6电气互互锁，交流接接触器3、66电气互锁，交

31、交流接触器44、5电气互互锁，交流接接触器7和交交流接触器组组8、9电气气互锁，交流流接触器100和交流接触触器组11、112电气互锁锁。详细的互互锁组合和互互锁意义如表表21所示示。第一组交流接触器第二组交流接触器互锁状态注释含义12机械电气互锁锁防止工频正反转转短路二选一34机械电气互锁锁防止工频变频同同时接通二选一56机械电气互锁锁防止工频变频同同时接通二选一89机械电气互锁锁防止工频正反转转短路二选一1112机械电气互锁锁防止工频正反转转短路二选一1、23、6电气互锁防止工频变频同同时接通四选一78、9电气互锁防止工频变频同同时接通三选一1011、12电气互锁防止工频变频同同时接通三选

32、一36电气互锁防止变频同时接接通二选一45电气互锁防止工频同时接接通二选一表21图21中交流流接触器1、22、4的组合合目的为了当当1变频器器发生故障时时或者设备处处于检修状态态时，可以通通过工频驱动动的方式应急急运行电动机机，而且保留留了电机的正反转功功能。同理交交流接触器11、2、6的的组合，交流流接触器8、99的组合，交交流接触器111、12的的组合目的是是为了能够实实现工频驱动动电机、和正反转。本电机驱动系统统设计的自动动控制原理图图请参照附录录13.3 运输升升降机自动化化控制系统的的组成运输升降机的工工作状态：自自动状态和维维修工作状态态。这两种工工作状态互相相独立、彼此此分开，目

33、的的在于确保控控制回路的输输出的唯一性性，避免发生生类似双线圈圈输出的情况况，杜绝事故故的发生。升降机自动化控控制系统的组组成：整个升升降机自动化化控制系统的的组成由核心心控制元件PPLC、空气气开关、电机机马达开关、交交流接触器、触触摸屏、开关关、按钮、指指示灯、报警警器和外部光光电传感器等等元部件组成成。其中由面面板旋钮开关关或带锁的钥钥匙旋钮开关关选择整个系系统的工作状状态，通过状状态安全继电电器的得电或或失电来区分分自动运行和和手动运行的的输出电源的的通和断。这这样就使得系系统只有在自自动运行状态态下时PLCC的输出端子子才有输出电电压，当系统统在手动运行行状态下时，PPLC输出端端子

34、上无输出出电压。马达达开关作用为为当系统指令令电机以工频频方式工作时时，起到保护护电机的作用用。人机界面面能够方便操操作人员对设设备进行操作作和监控，同同时实时显示示设备工作状状态，记录生生产产量和班班产批次等历历史数据。报报警灯由多级级柱装灯塔组组成，不同颜颜色代表不同同意义。设备备外部设有多多个光电传感感器，向PLLC传输外部部状态信号，指指示自动升降降机的工作状状态。自动化化控制系统中中的安全部分分的紧急停止止按钮拥有最最高的设备输输出中止权，即即无论在手动动还是自动状状态下，只要要紧停按钮被被按下，设备备都会立即停停止任何动作作。升降机井井除了在高处处和低处安装装了感应升降降机吊篮位置

35、置的光电传感感器，还在井井架极限高位位和极限低位位安装了机械械式的行程限限位开关，确确保升降机轿轿箱不发生冲冲顶和撞底的的事故。在11楼升降机进进口输送带和和2楼升降机机出口输送带带上分别安装装有1个光电电传感器，用用来检测运输输的产品。在在轿箱吊篮内内输送带上安安装有2个光光电传感器，用用来检测运输输产品的进出出情况。控制柜设计方案案：由于生产产线的情况决决定了在运输输升降机的自自动化控制系系统中需要设设立主控制柜柜和现场分控控制箱。在主主控制柜内安安装所有空气气开关，马达达开关，PLLC，触摸屏屏，塔式报警警灯等元气件件，在现场分分控制箱上安安装自动状态态系统停止旋旋钮开关。手手动检修操作

36、作盒采用移动动式手持盒，所所有手动按钮钮相互连锁，并并且都为点动动按钮。具体体见如下示意意图。 钥匙旋钮开关钥匙旋钮开关图31主控制制柜面板布置置图32现场控控制箱面板布布置图33检修点点动盒外观图图检修控制盒插座检修控制盒插座图34主控制制柜外观图检修控制盒插座检修控制盒插座图35为2楼楼现场分控制制箱外观第四章 运输升升降机自动运运行工艺流程程的设计4.1 运输升升降机的外部部传感器设置置外部传感器选择择：光电传感感器光电传感器原理理：光电传感器光电传感器电路本传感器是通过过把光强度的的变化转换成成电信号的变变化来实现控控制的。 它是利用被检测测物体对红外外光束（区分分点）的遮光光或反射，

37、由由同步回路选选通而检测物物体的有无，其其物体不限于于金属，对所所有能反射光光线的物体均均可检测。从从而对位置进进行控制.光电开关在一般般情况下，有有三部分构成成，它们分为为：发送器、接接收器和检测测电路。外部传感器布置置设计：如图图11和113所示，在在升降机1楼楼入口传送带带和升降机22楼出口传送送带上，分别别安装有检测测产品的光电电传感器PSS1、PS44。如图12所示示，在升降机机轿箱内吊篮篮输送带上安安装有两个光光电传感器PPS2、PSS3。如图17所示示，在升降机机井架机构内内安装有高位位和低位光电电传感器PSS5、PS66。4.2运输升降降机的停止状状态位安装设设计两层式运输升降

38、降机的工作停停止状态位有有两个，分别别为一楼停止止位和二楼停停止位。如上上面图177和图188所示。下面面图41为为自动升降机机一楼停止位位的局部放大大图。图41自动升升降机一楼停停止位局部放放大图图42为自动动升降机2楼楼停止位的局局部放大图。图424.3 运输升升降机自动运运行步骤设计计运输升降机将产产品从一楼向向二楼输送，再再返回一楼。为为了有效的运运用PLC的的内部空间和和程序设计的的简单全面，整整个控制程序序采用西门子子专用的步进进控制程序语语言编写。具具体步骤如下下。第一步：1楼生生产线使能，系系统判断吊篮篮位置（PSS5/PS66），传送第一一件货物进入入吊篮。同时时传送第二件件

39、货物到1楼楼进口输送带带上等待下一一传送周期(PS1被第第二件货物挡挡住后停止前前行)（吊篮篮电机正转）。第二步：判断升升降机构是否否可以升降（吊吊篮入口光电电传感器PSS2是否由货货物挡住），向向上举升货物物至二楼。（升升降电机正转转）第三步：判断二二楼出口输送送带是否堵塞塞（PS4是是否被挡住）,向升降机外外输送货物。（吊吊篮电机反转转）第四步：判断升升降机构是否否可以升降（吊吊篮入口光电电传感器PSS2是否由货货物挡住），向向下返回1楼楼。（升降电电机反转）下一周期开始！根据以上四步步步进控制顺序序设计PLCC主要输入输输出点如表331和表332所示。输入点编号注释I0.4自动运行I0.

40、6检修运行I1.1系统启动I1.2系统停止I0.5停止I2.01楼入口光电传传感器PS11I2.1轿箱内吊篮入口口传感器PSS2I2.2轿箱内吊篮内部部传感器PSS3I2.32楼出口光电传传感器PS44I2.4升降机井高位传传感器PS55I2.5升降机井低位传传感器PS66I0.7外部生产线使能能PS0表31注：表中主要输输入点元器件件在图111、图133和图211中查找对应应。输出点编号注释Q0.01变频器正转转输出Q0.11变频器反转转输出Q0.32变频器正转转输出Q0.42变频器反转转输出Q0.63变频器正转转输出Q0.73变频器反转转输出Q1.1交流接触器3工工作Q1.2交流接触器6工

41、工作Q1.3交流接触器7工工作Q1.4交流接触器100工作Q1.5抱闸电磁铁机构构松闸表32注：表中主要输输出点元器件件在图211中查找对应应。1、2、33变频器输输出方式与交交流接触器33、6、7、110的组合对对应电机、的运动状态态如表333所示。输出点组合注释Q0.0、Q11.11楼输送带电机机正转（电机）Q0.3 、QQ1.3吊篮电机正转（电机）Q0.6 、QQ1.4升降电机正转（电机）Q0.1、Q11.22楼输送带电机机反转（电机）Q0.4 、QQ1.3吊篮电机反转（电机）Q0.7、Q11.4升降电机反转（电机）表33 在步进顺序的设设计上，为了了避免因为误误挡光电传感感器而发生设设

42、备误动作，应应该选择西门门子S7-2200 PLLC中专门的的顺控继电器器S来编写升升降机的步进进程序。步进进程序主要步步骤如下图443所示。图43自动运运行流程图步进程序主要步步骤程序编写写如下图44所示。图44自动运运行梯形图注：这里为了能能使表达更为为清楚，步进进顺序间的转转换没有加时时间延时。在在实际程序编编写中为了使使设备在转换换动作时更加加平稳，应该该注意步进转转换之间的时时间延时。在第一步步进程程序里，一楼楼入口输送带带电机正转输输出由于第一一步的结束而而停止，这时时入口输送带带上的产品不不一定正好挡挡住入口传送送带光电传感感器PS1。这这样会造成在在升降机吊篮篮上升后，一一楼入

43、口输送送带上的产品品不一定能够够排成队列等等待输送。为为了解决这个个问题，需要要在上述步进进程序外编写写一条关于一一楼入口输送送带输出的语语句，这里是是关于输出点点Q0.0和和Q0.1的的双线圈输出出。在步进程程序中，可以以考虑使用双双线圈，但要要慎重使用。其语句为：LDD M1.00 A M2.00 A I0.77 AN I2.00 OUTT Q00.0 OUTT Q00.14.4 升降机机精确平层的的电气控制设设计如图41和图图42所示示，升降升降降机吊篮和一一楼传送带和和二楼传送带带的平层控制制上，采用了了升降机井高高位传感器PPS5和低位位传感器PSS6来控制轿轿箱的停止（参参见图44

44、4升降电机正正转/升降电电机反转）。这这里存在一个个问题，如果果升降机井高高位传感器PPS5和升降降机井低位传传感器PS66在升降电机机运行时发生生误动作。或或者由于光电电传感器的老老化、输出滞滞后或是由于于PLC输入入响应滞后等等问题会造成成升降机轿箱箱吊篮停止位位置的偏差积积累。即吊篮篮在升降机运运行一段时间间后其停止位位置会越来越越高或者越来来越低，甚至至有可能发生生升降机轿箱箱冲顶或者撞撞底事故的发发生。为了解解决这个问题题应当在程序序中加入高速速脉冲计数，使使用计数器来来准确判断升升降机轿箱的的停止位。在机械系统配置置上需要在升升降电机的转转子轴上加配配旋转编码器器，如图45和图46

45、所示。图45SIEMENS电机SIEMENS电机OMRON旋转编码器OMRON旋转编码器图46对编码器的信号号处理：运用S7-2000 DCC/DC/DDC的高速记记数器HSCC的功能来构构成一个反馈馈回路。HSSC计数速度度比PLC扫扫描时间快的的多，采用集集成在CPUU226中的的20K硬件件计数器进行行比较，总的的来说，每个个高速计数器器需要10个个字节内存用用来存控制位位，当前值，设设定值，状态态位。 外部接线示意图图如下：在PLC输入点点的设计上：注意预留输输入点I0.0I0.7作为编码码器高速计数数输入，具体体用法参见西西门子S7-200编程程手册。旋旋转编码器的的选择可以是是双相

46、脉冲编编码器，也可可以是单相脉脉冲编码器，在在程序中可以以选择带有增增减计数脉冲冲的双相计数数器，也可以以选择带有内内部方向或带带有外部方向向控制的单相相计数器。旋旋转编码器可可以是增量型型编码器也可可以是绝对值值编码器，选选择上面很灵灵活，具体的的编码器选择择应和程序中中高速计数器器、运行模式式和系统控制制字相结合。下下面表344是本设计给给出旋转编码码器和高速计计数器及系统统控制字的一一种组合。内容说明特征旋转编码器增量型单相高速计数器HSSC0内部方向控制单单相计数/运运行模式0I0.0脉冲计计数控制字SMB37111110000或16F8初始值SMD380预制值SMD421000表34

47、如附录2中的精精确平层控制制指令表所示示：在程序中中通过调用中中断号为122的中断子程程序来使升降降电机停止正正转或反转，以以达到轿箱精精确平层的目目的。在高速速计数器和旋旋转编码器的的选择和配置置上可以灵活活掌握，在外外部输入点数数量紧张的情情况下，可以以采用高速计计数器内部方方向控制来完完成增减计数数。也可以不不用增减计数数，直接在程程序中步进转转换时复位高高速计数器来来完成升降电电机的正反转转控制。4.5 对升降降机构电磁机机械安全抱闸闸的控制设计计升降机构的电磁磁安全抱闸机机构如图45所示，其其工作原理为为当升降电机机开始正转或或者反转时电电磁抱闸电磁磁铁得电松开开抱闸，使得得升降机轿

48、箱箱可以上下运运动。当升降降升降机轿箱箱停止升降时时，抱闸电磁磁铁失电抱住住升降机构的的转轴，固定定轿箱防止轿轿箱向下滑落落。电磁铁设计为失失电抱住转轴轴，防止因为为停电或急停停按下时轿箱箱向下滑落。在在抱闸机构的的设计上应注注意足够的机机械强度和较较大的安全系系数。第五章 运输升升降机安全运运行的设计为了使升降机安安全运行，在在设计上必须须注意，紧急急停止按钮具具有最高级别别的中止功能能，通过安全全继电器的失失电态来强制制断开PLCC的所有输出出电源和手动动检修盒的控控制电源。图51通过图51可可以了解到使使用安全继电电器ZJ1的的失电态常开开触点，可以以使得PLCC及所有控制制输出电源失失

49、去电能。在在程序编写上上，通过紧停停按钮输入II0.3调用用该点的中断断事件6，快快速断开程序序中的所有输输出。这样的的双重保护确确保万无一失失。在安全设计上要要增加升降机机厅门保护，即即如果厅门未未关好，升降降机构不动作作，如果厅门门未打开，吊吊篮输送装置置不动作。这这些保护在程程序中添加到到每个步骤中中即可，在机机械系统上可可以增加行程程限位开关，包包括升降机构构的上下限位位行程开关。在自动和检修状状态中只可以以二选一，即即两者的控制制电源互相独独立分开。手手动检修按钮钮间互相互锁锁，以保证检检修运行时设设备动作的唯唯一性。如图图52所示示为手动检修修按钮间的互互锁。图52第六章 运输升升

50、降机的总体体整合设计61 系统选选型（1）I/O点点数统计：I/O点数是PPLC的一项项重要指标。合合理选择I/O点数既可可使系统满足足控制要求，又又可使系统总总投资最低。PPLC的输入入输出总点数数和种类应根根据被控对象象所需控制的的模拟量、开开关量、输入入输出设备情情况来确定，一一般一个输入入输出元件要要占用一个输输入输出点。考考虑到今后的的调整和扩充充，一般应在在估计的总点点数上再加上上20%30%的备备用量。该系系统有19个个数字输入点点19个数字字输出点，考考虑余量后需需要22个数数字输入点222个输出点点。（2）用户存储储器容量的估估算PLC常用的内内存有EPRROM、EEEPRO

51、M和和带锂电池供供电的RAMM。一般微型型和小型PLLC的存储容容量是固定的的，介于12KB之间间。用户应用用程序占用多多少内存与许许多因素有关关，如I/OO点数、控制制要求、运算算处理量、程程序结构等。因因此在程序设设计之前只能能粗略地估算算。根据经验验，每个I/O点及有关关功能元件占占用的内存量量大致如下：开关量输入元件件：1020B/点点开关量输出元件件：510B/点点定时器/计数器器：2B/个个模拟量：1000150B/个通信接口：一个个接口一般需需要300BB以上根据上面算出的的总字节数再再考虑增加225%左右的的备用量，就就可估算出用用户程序所需需的内存容量量，从而选择择合适的PL

52、LC内存。该该系统有199个数字输入入点19个数数字输出点，需需内存3400B，有高速速计数器1个个，需内存116B，考虑虑余量后需要要内存3800B。（3）CPU功功能与结构的的选择PLC的功能日日益强大，一一般PLC都都具有开关量量逻辑运算、定定时、计数、数数据处理等基基本功能，有有些PLC还还可扩展各种种特殊功能模模块，如通信信模块、位置置控制模块等等，选型时可可考虑以下几几点：功能与与任务相适应应，PLC的的处理速度应应满足实时控控制的要求、PPLC结构合合理、机型统统一、在线编编程和离线编编程的选择。运运输升降机控控制所要求的的控制功能简简单，小型PPLC就能满满足要求了。综上所述，

53、结合合下表分析CPU221CPU222CPU224CPU226程序存储器2048字4096字用户数据存储器器1024字2560字用户存储器类型型EEPROM数据后备典型时时间50h190h本机IO6入/4出8入/6出14入/10出出24入/20出出扩展模块数量无2个7个数字量IO印象象区大小256（1288入/1288出）模拟量IO印象象区大小无16入/16出出32入/32出出33Hz布尔指指令执行速度度0.37/微妙妙/指令内部继电器256计数器/定时器器256/2566顺序控制继电器器256该控制系统CPPU模块采用用CPU-2226（ACC/DC/继继电器）模块块，它可控制制整个系统按按

54、照控制要求求有条不紊地地进行。同时时由于该模块块采用交流2220V供电电，并且自带带24数字量量输入点和220个数字量量输出点，完完全能满足运运输升降机控控制系统的要要求，所以不不再需要另外外的电源模块块、数字量和和输出模块。62 主要元元器件的介绍绍（1）数字量直直流输入模块块图3所示是直流流输入模块的的输入电路。光光耦合器隔离离了输入电路路与PLC内内部电路的电电气连接，使使外部信号通通过光耦合变变成内部电路路的电气连接接，使外部信信号通过光耦耦合变成内部部电路能接收收到的标准信信号。当现场场开关闭合后后，外部直流流电压经过电电阻R1和阻阻容滤波后加加到光耦合器器的发光二极极管上，经过过光

55、耦合，光光敏晶体管接接收光信号，并并能接受的信信号送入内部部电路。在输输入采样时送送入输入印象象寄存器。现现场开关通断断状态，对应应输入印象寄寄存器的1/0状态，当当输入端的发发光二极管点点亮，即指示示现场开关闭闭合。外部直直流电源用于于检测输入点点的状态，其其极性可以任任何接入。图3 直流输入入电路图3中，电阻RR2和电容CC构成滤波电电路，可滤掉掉输入信号的的高频抖动。双双向光耦合器器起整流和隔隔离的作用，双双向发光二极极管VL用作作指示。（2）交直流输输出模块交直流输出模块块是继电器输输出方式，其其输出电路如如图所示，当当PLC有信信号输出时，输输出接口电路路使继电器线线圈激励，继继电器

56、触点闭闭合使负载回回路接通，同同时状态指示示发光二极管管VL导通点点亮。根据负负载的性质来来选用负载回回路的电源电电压性质。图4 继电器输输出电路（3）电源模块块的选择PLC上DC224V电源的的使用各公司司 PLC产产品上一般都都有DC244V电源，该该电源容量小小，为几十毫毫安至几百毫毫安，用其带带负载时要注注意容量，同同时作好防短短路措施（因因为该电源的的过载或短路路都将影响PPLC的运行行）。但若输输入回路有 DC24VV供电的接近近开关、光电电开关等，而而PLC上DDC24V电电源容量不够够时，要从外外部提供DCC24V电源源，同时为了了抗干扰，提提高输入回路路的灵敏度，应应加装电源

57、净净化元件（如如电源滤波器器、1：1隔隔离变压器等等）。本设计计根据查看各各种资料，最最终选择了如如下的电源电电路图：63 外部硬硬件接线图设设计见附录1的系统统接线图64系统I/O分配输入点编号注释I0.0旋转编码器I0.4自动I0.5停止I0.6检修I0.7外部生产线使能能PS0I1.1系统启动I1.2系统停止I2.01楼入口光电传传感器PS11I2.1轿箱内吊篮入口口传感器PSS2I2.2轿箱内吊篮内部部传感器PSS3I2.32楼出口光电传传感器PS44I2.4升降机井高位传传感器PS55I2.5升降机井低位传传感器PS66I3.0入口/出口电机机正转开关SSA2I3.1入口/出口电机机

58、反转开关SSA3I3.2吊篮电机正转开开关SA4I3.3吊篮电机反转开开关SA5I3.4升降电机正转开开关SA6I3.5升降电机反转开开关SA7输出点编号注释Q0.01变频器正转转输出Q0.11变频器反转转输出Q0.32变频器正转转输出Q0.42变频器反转转输出Q0.63变频器正转转输出Q0.73变频器反转转输出Q1.1交流接触器3工工作Q1.2交流接触器6工工作Q1.3交流接触器7工工作Q1.4交流接触器100工作Q1.5抱闸电磁铁机构构松闸Q2.0交流接触器1工工作Q2.1交流接触器2工工作Q2.2交流接触器4工工作Q2.3交流接触器5工工作Q2.4交流接触器111工作Q2.5交流接触器1

59、22工作Q2.6交流接触器8工工作Q2.7交流接触器9工工作65 梯形图图设计见附录1的系统统梯形图66 源程序序设计见附录2的指令令表67 程序运运行过程分析析按下系统启动按按钮，I1.1常开触点点接通,M22.0接通,在此基础上上如果按下自自动运行状态态按钮,I00.4常开触触点接通,MM1.0接通通,此时系统统进入自动运运行程序；如如果按下检修修状态按钮,I0.6常常开触点接通通,M3.00接通,此时时系统进入手手动检修程序序；如果按下下停止按钮,I0.5常常闭触电断开开,M1.00,M3.00断开,系统统选择运行方方式停止。 1、当系统进进入自动运行行程序，程序序开始时入口口输送带上的

60、的第二件产品品正好挡住光光电传感器PPS1，I00.7常闭触触点断开,QQ0.0、QQ0.1断开开, 一楼入入口输送带电电机停转(在在升降机吊篮篮上升后，一一楼入口输送送带上的第二二件产品能够够排成队列等等待输送)；特殊继电器器SM0.11在系统通电电下瞬间得电电,状态继电电器S0.00上电置位初初始步。第零步开始, 外部生产线线使能PS00被第一件产产品挡住时,M1.0,M2.0,I0.7接接通,状态继继电器S0.1上电置位位,S0.00复位,第零零步结束。第一步开始, 当轿箱内吊吊篮内部传感感器PS3未未被挡住和升升降机井低位位传感器PSS6被挡住时时,I2.22常闭触电闭闭合与I2.5常