西门子PLC电梯控制毕业设计(2)

2019-04-22 14:51

邢台职业技术学院毕业论文

了不可磨灭的贡献。

PLC在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算,计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯控制过程中,各种逻辑开关控制与PLC很好的结合,很好的实现了对电梯的控制。

本文主要讨论研究利用西门子公司可编程控制器对四层电梯的控制,形成电梯控制系统。

电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点,正逐渐被淘汰。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC),要求功能变化灵活,编程简单,故障少,噪音低。维修保养方便,节能省工,抗干扰能力强,控制箱占地面积少。当乘员进入电梯,按下楼层按钮,电梯门自动关闭后.控制系统进行下列运作:根据轿厢所处位置及乘员所处层数.判定轿厢运行方向,保证轿厢平层时减速。将轿厢停在选定的楼层上;同时,根据楼层的呼叫,顺路停车,自动开关门。另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。

1.3电梯变频调速控制的特点

MM440 是西门子公司生产的通用型矢量变频器,它性能稳定,质量可靠,功能齐全,在电梯行业首次使用。

可编程序控制器PLC 和MM440 变频器之间的通讯可有两种方式,一种是串行通讯,采用串行通讯只需一根双芯屏蔽电缆西门子专用,它大大减少了布线的数量,无须重新布线即可更改控制功能,可以通过串行接口设置和修改变频器的参数,还可以连续对变频器的特性进行监视和控制另一种是并行通讯,图中所示为端子控制端子1_8 10 16 17 为输入控制端子19_25 为输出控制端子然后定义每个端子的功能并且通过操纵面板设定其参数如P701=2 为上行P702=1 为下行P1001=48 为正常运行频率P1002=2 为爬行频率等即PLC 通过逻辑分析后发出控制信号如正转反转高速中速点动爬行等信号给变频器变频器接受指令并且按照预先设定好的曲线拖动轿厢正常运行另外变频器还发出信息如零速变频器是否故障抱闸等信号给PLC 使其参加PLC 的逻辑运算以保证电梯的安全运行

另外变频器上还安装了编码器模板这使得这种通用型MM440 可以接成闭环速度反馈控制方式与无传感器矢量控制SLVC 和变压/变频V/F 相比这种控制方式具有以下优点:

1 零速时仍然具有额定转矩的负载能力 2 速度控制的精度

3 速度控制和转矩控制的动态性能得到改善

通过我们的现场试验这种变频器完全可以用到电梯控制系统中且运行良好而且它还有一个其它变频器所没有的优点就是进行电机参数自学习时电机的轴不转动这样曳引机可在带负载的情况下也能进行自学习而不必像其它变频器那样必须把轿厢吊起使曳引机脱离负载后才能自学习这样给电梯的安装改造带来很大方便。

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第2章PLC控制系统硬件设计

2.1 四层电梯主电路

2.1.1 四层电梯曳引电机及门电机电路图

根据设计要求,本次设计的电气控制系统主回路原理图如图所示。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。

2.1.2 plc外部接线图

本设计的PLC外部接线图如图所示.CPU226CN的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流,通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求,CPU226CN的输出继电器触点容量为2A,电压范围为5~30V(DC)或5~250V(AC)。

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SQ1一楼位置开关SQ2二楼位置开关SQ3三楼位置开关SQ4四楼位置开关K10一楼内呼指令K9二楼内呼指令K8三楼内呼指令K7四楼内呼指令K1一楼上行K2二楼上行K3三楼上行二楼下行四楼下行三楼下行手动开门手动关门K4K5K6I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5Q1.6Q1.7KM3KM4KM1KM2上行记忆下行记忆电机正转电机反转一楼内呼登记二楼内呼登记三楼内呼登记四楼内呼登记一楼上行登记二楼上行登记三楼上行登记二楼下行登记三楼下行登记四楼下行登记开门模拟关门模拟1M24V2MCPU 226 CNplc外部接线图

1L2L3L220V~FU2.2工/0点数的分配及机型的选择

2.2.1 I/O点数的估算

采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。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K1和指示灯H1,二层有上升呼叫按钮K2和指示灯H2以及下降呼叫按钮K4和指示灯H4,三层有上升呼叫按钮K3和指示灯H3以及下降呼叫按钮K5和指示灯H5,四层有下降呼叫按钮K6和指示灯H6。一至四层有到位行程开关SQ1~SQ4。电梯内有一至四层呼叫按钮K10~K7和指示灯H10~H7;电梯开门和关门按钮SB5和SB6,电梯开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制,关门到位由行程开关ST1检测,开门到位由

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行程开关ST2检测。轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制,并有上行记忆和下行记忆两路指示灯。

综上所述,输入点共有14个,输出点共有16个。

可编程控制器S7—200的CPU226输入,输出点数为24/16。足以满足要求 2.2.2输入/输出的分配如下:

该系统占用PLC的30个I/O口,14个输入点,16个输出点,具体的I/O分配如下图所示: 序号 名称 输入点 序号 名称 输出点 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 一层平层 二层平层 三层平层 四层平层 内呼一楼 内呼二楼 内呼三楼 内呼四楼 一层外呼上行 二层外呼上行 三楼外呼上行 二楼外呼下行 三楼外呼下行 四楼外呼下行 手动开门 手动关门 开门限位 关门限位 电梯上升极限位 I0.0 0 I0.1 1 I0.2 2 I0.3 3 I0.4 4 I0.5 5 I0.6 6 I0.7 7 I1.0 8 I1.1 9 I1.2 10 I1.3 11 I1.4 12 I1.5 13 I2.0 14 I2.1 15 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 电梯上行记忆 电梯下行记忆 电机正转 电机反转 内呼一楼指示 内呼二楼指示 内呼三楼指示 内呼四楼指示 一层外呼上行指示 二层外呼上行指示 三楼外呼上行指示 二楼外呼下行指示 三楼外呼下行指示 四楼外呼下行指示 门电机正转 门电机反转 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 Q1.7 19 电梯下降极限位 2.2.3 机型的选择

SIMATIC S7-200系列PLC及其编程软件STEP 7-Micro/WIN 32

SIMATIC 小型S7-200系列PLC适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

S7-200系列出色表现在以下几个方面:极高的可靠性;极丰富的指令集;易于掌握;便捷的操作;丰富的内置集成功能;实时特性;强劲的通讯能力;丰富

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的扩展模块等。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛,覆盖所有与自动检测,自动化控制有关的工业及民用领域,包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

STEP 7-Micro/WIN 32是西门子公司专门为S7-200系列PLC设计在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件,它的功能强大,使用方便,简单易学,可用梯形图(LAD)、语句表(STL)和功能块图三种编程语言编制程序,不同的编程语言编制的程序可以相互转换。STEP 7-Micro/WIN 32提供两套指令集,即SIMATIC指令集(S7-200方式)和国际标准指令集(IEC1131-3方式)。程序编制完成之后,利用PLC与计算机专用的PC/PPI电缆传送程序至PLC。

第三章系统软件设计

3.1 四层电梯梯形图

PLC的编程语言

PLC程序是PLC指令的有序集合,PLC运行程序就是按一定的顺序,执行这集合中的一条条指令。指令是指示PLC动作的文字代码或图形符号。使用的编程语言不同,这些文字代码和图形符号就不相同。但从本质上来讲,指令的实质都是二进制机器码。同普通的计算机一样,PLC的编程软件通过编译系统把PLC程序编译成机器代码。

PLC提供了功能较为完整的编程语言,以适应PLC在工业环境中的应用。利用PLC的编程语言,按照不同的控制要求编制不同的控制程序,这相当于设计和改变继电器控制的硬件接线,也就是所谓的“可编程序”。

PLC的编程语言一般有五种:顺序功能图(Sequential Function Chart)、梯形图(Ladder Diagram)、功能块图(Function Block Diagram)、指令表(Instruction List)和结构文本(Structured Text)。其中,顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能块图(FBD)是图形编程语言,指令表(IL)和结构文本(ST)是文字语言。梯形图(LD)是目前使用最广泛的PLC图形编程语言,梯形图与继电器控制系统的电路图相似,比较易于掌握、程序表达清楚。

本系统PLC程序的编制采用梯形图语言,编程软件为STEP 7。该软件能够完成制作程序、对可编程控制器CPU的写入/读出、监控程序运行、调试程序、PLC错误诊断等一系列功能。

STEP 7概述

STEP 7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包。它是SIMATIC工业软件的组成部分。有下列版本的STEP 7标准软件包:

·用于SIMATIC S7-200上简单单站应用的STEP 7 Micro/DOS和STEP 7 Micro/WIN。

·用于使用带有各种功能的SIMATIC S7-300/ST-400、SIMATIC M7-300/M7-400和

SIMATIC C 7的STEP 7:

- 可通过选择SIMATIC工业软件中的软件产品进行扩展 - 为功能模板和通讯处理器赋值参数 - 强制和多处理器模式

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