基于PLC六层电梯控制系统的设计

基于PLC六层电梯控制系统的设计Six-layerElevatorControlSystemBasedonPLC学院：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：毕业设计（论文）中文摘要基于PLC六层电梯控制系统的设计摘要：随着城市的发展，人们的住房也越来越趋向于高层建筑，电梯的控制尤为重要。本课题是以PLC为核心的六层电梯控制系统的设计，选用了西门子S7-200型的PLC。本文将电梯控制系统分为逻辑控制和速度控制系统两个部分来完成，通过PLC处理旋转编码器输出的脉冲信号来控制变频器以实现电梯的上下行和变速自动控制。用西门子编程软件来进行编程并通过仿真调试来达到控制要求，从而使电梯的运行舒适并且安全。关键词：电梯；PLC；变频器毕业设计（论文）外文摘要Thedesignofsix-layerelevatorcontrolsystembasedonPLCAbstract:Withthedevelopmentofthecity,moreandmorepeopletendtobehigh-risehousingconstruction.Sotheelevatorisparticularlyimportantnow.Thisissueisthedesignofsix-layerelevatorcontrolsystembasedonPLCandhereisaselectionofSiemensS7-200.Tocompletethedesign,thispaperhasbeendividedintotheelevatorcontrolsystemlogicandspeedcontrolsystem.ThiselevatorcontrolsystemusePLCtodealwithpulsesignalcomefromrotaryencoder,andthenthefrequencyconverterhasbeencontrolledtorealizeuplinkordownlinkandspeedchanging.ProgrammingwiththeSiemensprogrammingsoftwareandreachingtherequirementsbysimulationanddebugging.Thusitcanmaketheoperationoftheelevatorcomfortableandsafe.Keywords:elevator；PLC；frequencyconverter目录1绪论..........................................................................................................................11.1电梯的发展...........................................................................................................11.2课题的主要内容...................................................................................................11.3电梯的控制要求...................................................................................................12电梯控制系统的硬件设计......................................................................................22.1电梯控制系统主电路和控制电路设计...............................................................32.2I/O端口设计和PLC的选型...............................................................................42.3旋转编码器的选型...............................................................................................82.4变频器的选型.......................................................................................................83电梯控制系统的软件设计......................................................................................93.1电梯的工作流程图...............................................................................................93.2梯形图.................................................................................................................104电梯的模拟调试....................................................................................................27结论..........................................................................................................................32致谢............................................................................................错误!未定义书签。参考文献................................................................................................................33第1页共37页1绪论1.1电梯的发展现代电梯的发展要从1889年美国奥梯斯公司以电动机作为动力而设计制造出了一个实实在在的升降电梯开始。其中第一台自动扶梯出现在1900年。而到了1949年，群控电梯开始出现并得到应用。到了1955年出现了开始出现了小型计算机(真空管)控制电梯。1967年可控硅应用于电梯，使电梯的性能得到很大的提高，使得电梯的拖动系统得到很大的简化。从1976年开始微处理机开始用于电梯的控制，使电梯的电气控制更加方便更加能满足人们不断变化的需求。电梯从此进入了一个新的发展时期。由于早期的电梯在进行电气控制时存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、以及程序不易更改等缺点，这就要求我们能够开发出一款安全、高效的控制系统。由于可编程控制器(PLC)不但操作简单且易懂，并且可靠性高、控制精度高、控制程序也易于改变，在维修和保养方面也比较方便。1.2课题的主要内容PLC以其性能的优势在电梯业得到广泛运用。本课题的主要内容是研究基于PLC的电梯自动控制系统。课题的内容主要分为：(1)对电梯系统及可编程控制器(PLC)进行比较全面的介绍，进而对电梯控制系统的特点和电梯的分类进行简要的介绍。(2)确定了系统的总体结构，而电梯的信号控制由PLC来实现。(3)对可编程控制器(PLC)和其他电气元件进行型号的选择。然后完成I/O点数分配与PLC的连接。(4)在分析了电梯系统的工作过程，设计出了流程图，并进行系统的软件开发。设计电梯控制系统的程序（梯形图），对程序进行模拟调试。1.3电梯的控制要求本控制系统中电梯每一层都有楼层显示灯，且每一个楼厅都有输入召唤按钮。电梯控制系统需要对外界的呼叫信号和当时电梯的运行状态进行综合分析，然后再确定电梯的下一个工作状态。在这里，基于PLC的电梯控制系统需要达到的控制要求有：(1)电梯通电后，对电梯进行初始化，电梯下行直至到一层。(2)当有外呼信号时，电梯响应该呼叫信号，等到达该楼层时，电梯停止并打开电梯门，之后延时2秒后再自动关门。(3)当有内呼信号时，电梯响呼叫信号，等到达该楼层时，电梯停止并打开电梯门，同样要延时2秒后再自动关门。(4)可以通过指示灯来显示电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号以及电梯轿厢外的呼唤信号。(5)电梯可以正确判断电梯的行使方向，并通过发出响应的指示信号来提示第2页共37页乘客。(6)电梯应具有最远反向外呼响应功能。例如当电梯在一楼，而在三层有向下外呼请求，且同时在四楼层和六层有向下外呼请求时，则电梯会先去六楼响应四层的向下外呼请求信号再返回到一楼。(7)在电梯不在平层时，轿厢门和厅门不能打开，同样在电梯处于开门状态时是不能行走的。在电梯平层或电梯停止运行后，按开门按钮可使门打开，开门完全后延迟2秒关门。(8)电梯在正常运行时对呼叫信号进具有记忆功能。(9)在电梯的运行过程中完成电梯的加速和减速过程。2电梯控制系统的硬件设计PLC是电梯构成的核心，其输入端包括旋转编码器带来的变速信号、外呼电梯输入信号、内呼电梯输入信号、开关门输入。而PLC的输出端包括内呼信号指示、外乎信号指示、运行方向指示、楼层指示、开关门控制以及通过控制变频器来控制电机运转。在系统的控制过程中通过对PLC输入内呼信号、外呼信号、开关门信号、加减速信号，PLC在处理过这些输入信号后会相应的发出内呼信号指示信号、外呼信号指示信号、运行方向指示信号、楼层指示信号、开关门控制信号以及控制变频器的加、减速信号和稳速信号。比如旋转编码器将减速点信号传递给PLC后，PLC会在减速点处控制变频器进行减速处理。具体的系统控制结构图如图2.1。图2.1系统控制结构图旋转编码器外呼电梯输入信号内呼电梯输入信号开关门输入输入端口输出端口PLC内呼信号指示外呼信号指示运行方向指示楼层指示开关门控制变速信号变频器控制拽引电机和门电机第3页共37页2.1电梯控制系统主电路和控制电路设计为了完成电梯的控制要求，实现拽引电机的正反转和门电机的正反转，需要设计好电梯控制系统的主电路和控制电路。在电梯控制系统的主电路中当拽引电机正转时电梯下降，当拽引电机反转时电梯上升。而当门电机正转时电梯开门，当门电机反转时电梯关门。具体的电气控制系统主电路图如图2.2。图2.2电气控制系统主电路图电梯的控制过程中，电梯的运行需要做到以下几点(1)电梯下降时必须做到电梯没有开门且电梯也没有达到下限位。且在一层到位时，电梯不再能继续下降。当电梯进行复位动作时，在关门到位的前提下电梯才能下降。(2)在电梯上升的过程中必须要做到电梯不能处于下降状态且不能到达上限位。在电梯的上升过程中电梯六层到位时电梯不能继续上升。除此之外在电梯进行复位动作和电梯处于开门状态时电梯不能进行下降动作。(3)在电梯内、外呼到层的情况下或者内呼开门时电梯进行开门动作，且在电梯进行复位动作或者出于关门状态时电梯停止开门动作。(4)电梯进行关门动作是在电梯开门后由定时器定时两秒自动关门。除此之外，手动复位或者有内呼关门指令情况下同样进行关门动作。当然在电梯关门到位或者电梯处于开门状态时电梯不能进行关门动作。系统的控制电路图如图2.3。第4页共37页图2.3电气控制系统控制电路图2.2I/O端口设计和PLC的选型电梯控制程序的设计需要先确定电梯控制系统的I/O端口分配。经过计