情境6电梯控制系统

情境6：电梯控制系统杜俊贤烟台汽车工程职业学院【工程名称】：电梯控制系统【教学目标】：能力目标：〔1〕能够进行PLC数码显示的硬件设计连接图和软件编程方法。〔2〕掌握PLC随机控制系统的设计方法。〔3〕能对交通灯控制系统进行外部接线。〔4〕能对电梯控制系统中触摸屏进行设计和参数设置。烟台汽车工程职业学院电梯控制系统教学设计〔5〕培养学生分析问题和解决问题的能力〔6〕培养学生团队协作能力、表达能力〔7〕培养学生查阅资料和自学能力，提高他们的可持续开展的能力。知识目标：〔1〕掌握PLC数码显示的硬件设计和软件编程。〔2〕掌握PLC随机控制系统的设计方法。〔3〕掌握电梯控制系统中触摸屏的设计方案和参数设置。烟台汽车工程职业学院【教学重点】：1、PLC数码显示的硬件设计连接图和软件编程方法。2、电梯控制系统中触摸屏的设计方案和参数设置。

【教学难点】：PLC数码显示的硬件设计连接图和软件编程方法。烟台汽车工程职业学院PLC实训台、数据线、导线、电脑上课课件、活页、程序、评价表【教学素材】：项目导入1通过演示实验引出工程【教学过程实施】：告知、资讯2☆电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的开展，对其静态和动态特性提出了更高的要求。☆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，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，拖动控制那么由变频器来完成；第二种控制方式用PLC取代微机实现信号集选控制。现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。电梯曳引机种类很多，传统的有齿轮曳引机由电动机、制动器、减速箱及底座等组成。减速箱通常采用蜗轮蜗杆传动，它具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、运动噪音小等优点。在电梯上大多采用交流异步电机，有交流双速〔常用于货梯〕、交流调速、变频调速三种。轿厢是运送乘客或货物的承载部件，也是唯一为乘客所看到的电梯部件，如图6-1。轿厢一般有轿架、轿顶、轿壁、轿底、操纵壁、门横梁等主要部件组成。主要作用有控制超载；对集选控制电梯，配合电气部件完成满载直行的功能；对于高速电梯，称重装置的信号作为曳引电动机的预负载控制用。对重作用主要是平衡轿厢自重和局部载荷的重量，减少电机功率的消耗。电梯的门分为轿门〔随轿厢上下运动〕和厅门〔安装在层站入口处〕两种。厅门是指每一楼层的电梯门，厅门平时应是关闭的。而且从外面不能翻开。当电梯轿厢到达一层楼时，由轿厢门上的拔叉插入厅门上的两个渡轮之间，带动厅门与轿厢一起开、关。在厅门的门框旁，装有两个按钮，用来发出呼唤电梯信号，一个是上呼唤按钮，一个是下呼唤按钮。(2)、电梯的电气控制系统

这里我们主要介绍交流单速电梯。交流单速电梯的电气控制系统主回路非常简单，如图6-4。图中M1，M2为曳引电机和门电机，交流接触器KM1~KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用。图6-4控制主回路原理图12LED结构及原理：数码管是常用的显示器件，一般由8段组成，其中7段用来显示数字或字母，另有1段用来在需要时显示小数点。2、七段数码管图6-5七段数码管外形和原理为了节省数码管占用的输出点，一般采用“动态扫描方式〞或通过使用译码芯片的方式。通过使用译码芯片的方式，如CD4513，它具有锁存、译码、驱动的功能，用来驱动共阴极LED七段数码管。本工程中采用的就是这种方式。图6-6译码芯片数字显示电路初步训练-随机控制3通过本次练习，掌握电动门手动、点动和停止三种模式控制的设计方法。【工程要求】【工程内容】某仓库电动门可以用钥匙选择三种控制方式，分别是手动、自动和停止。在手动位置时可以用按钮控制电动门的开和关。在自动位置时，用遥控器发出超声波编码，超声波开关接收到正确编码后，电动门开启；用光电开关检测车辆的进出，在检测到车辆通过时〔光电开关信号输出由1变0〕，大门关闭。在停止位置不能对大门进行控制。工程一：电动门控制【控制方案分析】1、手动控制方式钥匙开关SA的状态可用两个输入端口来表示如I0.6和I0.7，分别表示处于手动和自动两种状态，当钥匙开关处于手动位置时，I0.6置1，此时按下开门按钮，电动门开启，当电动门电动门完全翻开〔碰到开门限位开关〕，电动门停止。当按下关门按钮时，电动门关闭，当电动门完全闭合〔碰到关门限位开关〕，电动门停止。2、自动控制方式当钥匙开关处于自动位置时，I0.7置1，此时用遥控器发出超声波编码，超声波开关接收到正确编码后，超声波开关闭合，电动门翻开，当电动门电动门完全翻开〔碰到开门限位开关〕，电动门停止。当车辆进入大门，光电开关闭合，当车辆通过大门后，光电开关断开，此时〔光电开关状态由1变0〕，电动门关闭，当电动门完全闭合〔碰到关门限位开关〕，电动门停止。【控制方案设计】1、I/O地址分配2、硬件接线图6-7电动门控制线路图3、梯形图程序学生根据梯形图，分组讨论，读懂程序。然后翻开Step7-MicroWINV4.0，翻开程序块局部，编写梯形图。4、演示操作1〕按图6-7所示连接控制电路，注意线路连接及接触器等工作在额定电压，检查无误后接通220伏电源。2〕翻开计算机中的编程软件，将程序下载给PLC。3〕使用编程软件的运行和停止按钮或者是拨动PLC的运行开关运行或停止程序。4〕在运行状态下，翻开程序状态监控，观察结果，反复调试，直至满足控制要求。这局部以学生操作为主，按上述步骤进行操作，观察演示结果是否正确，教师要巡视指导。【工程内容】车库可放置50个车位，用PLC对进出车辆计数，并显示车库里汽车数量。当计数为50时，车位已满，警示灯亮。初步训练二3工程二：车辆入库控制【工程要求】通过本次练习，进一步掌握数据处理指令的使用和PLC数码显示的硬件设计和软件编程方法。要对车辆进行计数，需要在车库入口安装两个光电开关分别为门外光电开关A和门内光电开关B，判断车辆进出方向。如果光电开关A先动作，计数加1，同时锁定计数；当光电开关B再发生动作时，减计数失效；当车辆完全进入后，自锁解开。当车辆离开车库时，光电开关B先动作，计数减1，其动作原理与车辆入库相似。车辆计数显示采用变量VW0存储计数制，因为存储的是二进制，不能用十进制的数码管显示，这里采用I_BCD指令将二进制数转换成BCD数，如将VW0转换成的BCD数存在VW4中，VW4的低8位VB5存放的即为十位数和个位数。将VB5传送给输出继电器QB0，经译码电路将车辆计数显示出来。【控制方案分析】【控制方案设计】

1、I/O地址分配

I/O分配由同学们自己填写，教师再给出正确答案。表6-2I/O地址分配2、硬件接线图6-9车辆入库控制线路图3、梯形图程序学生根据课本给出的梯形图，分组讨论，读懂程序。然后翻开Step7-MicroWINV4.0，翻开程序块局部，编写梯形图。1〕按图6-9所示连接控制电路，注意线路连接及电阻选择保证数码管工作在额定电压，检查无误后接通220伏电源。2〕翻开计算机中的编程软件，将程序下载给PLC。3〕使用编程软件的运行和停止按钮或者是拨动PLC的运行开关运行或停止程序。4〕在运行状态下，翻开程序状态监控，观察结果，反复调试，直至满足控制要求。4、演示操作这局部以学生操作为主，按上述步骤进行操作，观察演示结果是否正确，教师要巡视指导。1、电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵。2、电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1～S4，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示、L4为四层指示，3、SQ1～SQ4为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在一层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫〔从一层运行到三层〕，按三层下降呼叫按钮无效；反之，假设电梯停在四层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫〔从四层运行到三层〕，按三层上升呼叫按钮无效。工程：电梯控制系统的设计通过学生在初步训练中所掌握的知识，以小组的形式，独立完成电梯控制系统的训练，教师负责指导、检查和评价。强化训练4【工程内容】【任务分析】电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮和指示灯，二层、三层有上升呼叫按钮和指示灯以及下降呼叫按钮和指示灯，四层有下降呼叫按钮和指示灯，每个楼层均由楼层限位开关检测控制；电梯开门和关门按钮，关门限位由行程开关检测。1、开始时，电梯处于任意一层；2、当有外呼电梯信号到来时，电梯响应该呼电梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门翻开，延时2S后自动关门；3、当有内呼电梯信号到来时，电梯响应该呼电梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门翻开，延时2S后自动关门；4、在电梯运行过程中，响应的呼叫信号为：电梯在上升〔下降〕过程中，相应处于电梯所处位置以上〔下〕的所有內选和外选上升〔下降〕呼叫；其他呼叫均不响应，记录该呼叫，等待条件符合时响应；【任务分析】5、电梯开门关门条件：电梯运行到某一楼层停止后自动开门，电梯门压下开门门限开关后开始启动关门计时，当计时时间到或者有关门按钮按下时，电梯开始关门，在电梯关门过程中如果开门按钮按下，停止关门，转换为开门；只有在满足楼层限位开关被压下切电梯停止的前提下，电梯门才进行开关动作；不响应二层向下外呼电梯信号。同时，如果电梯到达三层，如果四层没有任何呼电梯信号，那么电梯可以响应三层向下外呼电梯信号。6、电梯应具有最远反向外电梯响应功能。例如：电梯在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，那么电梯先去四楼响应四层向下外呼电梯信号。7、电梯未到达平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯停止运行后，按开门按钮电梯门翻开，按关门电梯门关闭。电梯未到达平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。到达平层且电梯停止运行后，按开门按钮电梯门翻开，按关门按钮电梯门关闭。【控制方案设计】1、I/O地址分配I/O分配由同学们自己操作，教师指导。【控制方案设计】

2、硬件接线图6-11电梯控制设计线路图【控制方案设计】3、软件设计1〕软件流程图图6-12电梯上下行流程图【控制方案设计】图6-12电梯响应流程图【控制方案设计】图6-14电梯开关门流程图2〕梯形图程序学生根据课本上梯形图，分组讨论，读懂电梯控制的方法，然后翻开Step7-MicroWINV4.0，翻开程序块局部，编写梯形图。这局部以学生讨论为主，教师要巡视指导，学生遇到问题及时指出，给予提示1〕按图6-11所示连接控制电路，检查无误后接通220伏电源。2〕翻开计算机中的编程软件，将图6-15所示程序下载给PLC。3〕使用编程软件的运行和停止按钮或者是拨动PLC的运行开关运行或停止程序。4〕能按控制要求进行演示。4、演示操作这局部以学生操作为主，按上述步骤进行操作，观察演示结果是否正确，教师巡视指导。任务验收：按下表所示，验收与评价任务完成情况。检查评价5项目总结6做出来的，让学生演示讲解未做出来的，分析原因给予适当评价，对于做的好的组给予鼓励。拓展训练以MC