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西门子PLC四层电梯控制(全套图纸+论文)

时间:2009-4-30来源:http://myeducs.cn 作者: 网学

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  目    录

  0 概    述. 1

  1 可编程序控制器选用和概述. 3

  1.1 S7-200系列可编程序控制器简介. 3

  1.1.1 S7-200可编程控制器的系统配置. 4

  1.1.2 S7-200系列PLC软件. 6

  1.1.3 S7-200系列PLC的主要特点. 8

  1.2 PLC控制的硬件电路的设计. 10

  1.2.1 PLC的输入输出接线设计. 10

  1.2.2 电动机控制电路设计. 12

  2 控制梯形图的设计. 12

  2.1 楼层信号控制程序设计. 12

  2.1.1 门厅上行呼唤信号. 12

  2.1.2 门厅下行呼唤信号. 13

  2.1.3 厢内按钮选层信号. 14

  2.1.4 轿厢内选层指示灯的控制. 14

  2.1.5 楼层位置信号. 15

  2.2 七段数码显示管程序设计. 16

  2.3 开门、关门上行、下行上判、下判及停止程序的设计. 18

  2.3.1 开门控制. 18

  3.3.2 关门控制. 18

  2.3.3 电梯上行判断控制. 19

  2.3.4 电梯下行判断控制. 19

  2.3.5 电梯停止判断. 20

  2.3.6 上行控制. 20

  2.3.7 下行控制. 21

  2.3.8 电梯的低速及停止控制. 21

  2.4 手动检修控制程序设计. 22

  2.5 到达楼层消除信号. 23

  3 电梯控制总梯形图和总程序. 23

  4 结束语. 23

  参考文献. 25

  致    谢. 26

  附    录. 27

  附录1程序清单. 28

  附录1.1四层电梯设计总指令表. 28

  附录1.2电梯控制总梯形图. 30

  附录2设计图纸. 32

  附录2.1电梯控制的PLC接线图. 32

  附录2.2电梯模型外部尺寸图. 33

  附录2.3轿厢内控制面板布置及PLC接线端子图. 34

  附录2.4面板尺寸图. 35

  附录2.5直流电源及电动机控制线路板图. 36

  附录2.6四层电梯点数分配图. 37

  附录2.7井道内电气接线图. 38

  附录2.8电梯门厅面板端子接线图. 39

  西门子PLC电梯控制

  0概    述

  本次设计内容为用可编程序控制器(PLC)控制一个四层乘客电梯,主要是其电气控制部分。主要目的是解决目前电梯控制中存在的一些问题,合理地利用PLC的硬件资源和软件资源,提高电梯的安全可靠性和操作的灵活性,减少PLC的输入输出端口,充分利用各种指令的简化控制程序,做到控制程序应尽量简单,便于理解,并有一定的规律性以便能适合于不同控制楼层的要求。

  对于外部控制电路尽可能可靠简单,控制性能好。

  本次电梯设计采用可3种控制方式:乘客操作方式,司机操作方式和手动检修方式。与以前的电梯相比,本设计的电梯具有可靠性高,控制程序简练,输入输出端子使用较少,解决了突然停电时产生的异常现象等问题。

  在高层建筑不断兴起的今天,电梯已成为人类不可缺少的运输工具。目前,我国住宅楼电梯大部分是采用继电器控制的,由于控制线路复杂、体积大、故障率高而且难于维护,使电梯难以达到安全、稳定、可靠的基本要求,事故时有发生。鉴于继电器控制存在着上述的种种弊端,进行将PLC应用于电梯控制,收到了良好效果。可编程控制器应用于电梯控制,用软件编程替代原有继电器硬件布线控制,使控制系统具有了极大的柔性和通用性。同时,由于PLC功能齐全、应用灵活,能够满足电梯控制的要求而且具有抗干扰性能强、操作方便、维护简单等特点,使得系统可靠性大大提高。

  目前,PLC在电梯控制中主要解决以下几个问题。

  A、合理利用PLC的硬件资源和软件资源,在保证电梯安全、可靠的运行条件下,减少PLC的输入输出端口,充分利用各种指令简化控制程序。

  B、PLC的控制程序应具有最优化的逻辑判断能力,使电梯最合理地运行。

  C、设计程序应尽量简单,便于理解,并且有一定的规律以便适合于不同控制楼层的需要。

  D、PLC具有完善的停电记忆功能,保证在任何情况下都有可靠的工作状态。

  E、处理控制电路尽可能可靠简单。

  F、满足PLC控制的先进性,同时兼顾满足教学的需要。

  用可编程序控制器(PLC)控制一个四层直升乘客电梯。本设计主要完成电梯的电气控制部分,电梯控制应具有灵活的控制方式,合理的运行方式以及信号显示装置。并且设计一个电梯模型用于物理仿真系统,用于调试电路参数,控制电路和控制程序。

  在每层电梯门厅都要装一个上行和下行呼唤按钮,分别或同时按动上行、下行按钮,该信号被记忆,对应的信号灯亮(表示该层有人要上行,有人要下行)。

  当电梯上行时,如遇到某层有上行呼唤信号时,则在该层停止,同时消除该层上行信号,对应的信号灯灭,门自动打开。而在上行的过程中,下行的呼唤信号不起作用。电梯下行时同理。

  在轿厢里按下关门按钮,门自动关闭,关门到位后电梯才能升降。

  电梯在升降过程中经过无呼唤信号的楼层时,不停止也不能开门。

  在上升过程中,如上行和下行都有呼唤信号,应优先服务于上行的呼唤信号,在上层无呼唤信号时而下层有呼唤信号则服务于下层信号。

  在下降过程中的原理同上行时的原理。

  电梯在停止时,可用按钮直接控制开门、关门。开门5秒后无人关门时,门将自动关闭。电梯停在某一层时,在门厅按下该层呼唤按钮也能开门。

  电梯在开门时不能上升、下降。

  电梯在升降过程中不能开门。

  电梯采用高速启动运行、停止时,电梯先低速运行后到对应的楼层时准确停止。

  在每层楼电梯门的旁边和轿厢里都装有电梯上行、下行的方向显示和电梯运行在某一层的数字显示。

  在轿厢里设置有选层按钮和对应的信号灯,在上行时优先服务于上行选层按钮;在下层时,优先服务于下行信号,当电梯停在某层时,消除该层的选层信号。

  电梯的控制采取三种方式∶乘客操作控制方式、司机操作控制方式和手动检修方式。

  A、客操作方式

  在乘客操作方式下,乘客在某层电梯门厅按一下上行或下行呼唤按钮,同时对应的信号灯亮。电梯根据乘客的呼唤信号,按最优运行方式运行到有呼唤信号楼层停止、自动开门。乘客进入轿厢后可人工关门(按关门按钮)或自动关门(规定5秒钟后)。再按一下选层按钮,对应的信号灯亮,当到达该层后停止,自动开门,同时对应的选层信号灯灭。

  B、司机操作方式

  在司机操作方式下,乘客不能控制电梯的升降和停止,电梯的运行状态完全由轿厢内的司机控制。司机按下某层的选层按钮时,对应的指示灯亮,电梯行至该层时,对应的指示灯灭,显示该层的楼层号,门自动打开,当门关好后,自动行至下一个楼层。

  当乘客按下某层呼唤按钮时,轿厢内对应的楼层指示灯亮以告诉司机,司机可根据情况到该层停止或不停止。

  C、手动检修方式

  在手动检修方式下,检修人员可根据情况选择高速或低速运行方式。电梯开门、关门、上升、下降分别有点动控制和连动控制两种方式,以方便检修工作,并可以不受楼层限位开关的控制,轿厢可以停在井道中的任何位置。但是当门开启或关闭到极限位置,轿厢上升到最上层或下降到最下层必须自动停止。在手动检修方式下,轿厢内和厅门上的各种显示信号仍应正常显示。

  1  可编程序控制器选用和概述

  可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、 顺序控制、 定时、 计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式模拟式的输入和输出, 控制各种机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备都按易于工业控制系统连成一个整体、 易于扩充其功能的原则设计。

  可编程序控制器问世以来,经过近30年的发展,产品现已发展到第四代。1969年由美国的数字设备(DEC)成功研制出世界上第一台可编程序控制器。此后,这项新技术就迅速发展起来,并推动了欧洲各国、日本以及我国对可编程序控制器的研制和发展。1971年日本从美国引进了这项新技术,很快就研制成了日本第一台可编程序控制器DSC-8。1973—1974年西德和法国也开始研制自己的可编程序控制器。我国是在1974年开始研制可编程序控制器的。

  总之, 可编程序控制器是一台计算机, 是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它既有丰富的输入、 输出接口, 并且具有较强的驱动能力。但可编程序控制器产品并不是针对某一具体工业应用, 在实际应用时, 其硬件需根据实际需要选用配置, 其软件则需根据控制要求进行设计。

  可编程序控制器为了适应在工业环境中使用,有如下的特点:

  A、可靠性高,抗干扰能力强;

  B、控制程序可变,具有很好的柔性;

  C、编程简单,使用方便;

  D、功能完善;

  E、扩充方便,组合灵活;

  F、减少控制系统设计及施工的工作量;

  G、体积小,重量轻,是“机电一体化”特有的产品。

  从PLC的发展趋势看,PLC控制技术将成为今后工业自动化的主要手段。在未来的工业生产中,PLC技术、机器人、CAD/CAM和数控技术将成为实现工业自动化的四大支柱技术。

  经过对本次设计的内容以及世界众多厂家生产的各型号PLC的对比,决定选用德国西门子生产的S7-200系列的PLC产品。

  1.1  S7-200系列可编程序控制器简介

  S7-200系列PLC是德国西门子公司近年推出的小型高性能叠装式PLC。它由基本单元、扩展单元、扩展模块、特殊模块和特殊单元组成。S7-200系列PLC的输出电路也有3种:继电器型、双向晶闸管型和晶体管型。基本单元、扩展单元和扩展模块均可选择不同的输出方式。

  1.1.1 S7-200可编程控制器的系统配置

  西门子公司的SIMATIC S7-200是一种叠装式结构的小型PLC。它指令丰富、功能强大、适应性好、结构紧凑、便于扩展、性能价格比高。

  SIMATIC S7-200 由基本单元(S7-200 CPU模块)、个人计算机(PC)或编程器、STEP7-Micro/WIN32 编程软件以及通信电缆等构成。

  基本单元(S7-200 CPU模块)也称为主机。由中央处理单元(CPU)、电源以及数字量输入输出单元组成。这些都被紧凑地安装在一个独立的装置中。基本单元可以构成一个独立的控制系统。

  在CPU模块的顶部端子盖内有电源及输出端子;在底部端子盖内有输入端子及传感器电源;在中部右侧前盖内有CPU工作模式开关(RUN/STOP)、模拟量调节电位器和扩展I/O连接接口;在模块的左侧分别有状态LED指示灯、存储卡、及通信口。输入端子、输出端子是PLC与外部输入信号、外部负载联系的窗口。状态指示灯指示CPU的工作模式、主机I/O的当前状态、系统错误状态。存储卡(EEPROM卡)可以存储CPU程序。两个RS-485的串行通信接口,通信接口的功能包括串行/并行数据的转换、通信格式的识别、数据传输的出错检验、信号电平的转换等。通信接口是PLC主机实现人-机对话、机-机对话的通道。通过它,PLC可以和编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备相连,也可以和其他PLC或上位计算机连接。输入输出扩展口是PLC主机为了扩展输入输出点数和类型的部件。输入输出扩展接口有并行接口、串行接口和双口存储器接口等多种形式。

  S7-200主机的型号规格种类较多,以适应不同需求的控制场合。近期西门子公司推出的S7-200 CPU22X系列产品有:CPU221模块、CPU222模块、CPU24模块、CPU226模块、 CPU226XM模块。CPU22X系列产品指令丰富、速度快、具有较强的通信能力。例如,CPU226模块的I/O总数为40点。其中输入点24点,输出点16点。可带7个扩展模块。用户程序存储器容量为6.6K字。内置高速计数器,具有PID控制器的功能。有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通信口。具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由方式通信能力。运行速度快、功能强,适用于要求较高的中小型控制系统。本设计是控制电梯,需要有较高处理能力以及可靠的通信能力,所以本设计选用S7-200系列的CPU226模块。


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