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电气控制与PLC课程设计

班级:

姓名:牛X

指导老师:

日期:2000年12月23日

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摘 要1

第1章电梯概述1.1引言1.2电梯的发展简史1.3电梯的基本结构第2章可编程控制器简介2.1PLC基本指令2.2梯形图设计规则第3章三层电梯PLC控制系统设计3.1电梯的控制要求3.2三层电梯主电路3.3输入输出点数分配3.4PLC接线图3.5功能指令表概述3.6程序分析3.7三层电梯梯形图程序结束语 摘 要

电梯是高层建筑不可缺少的运输工具,用于垂直运送乘客和货物,传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制,其缺点是触点多,故障率高,可靠性差,维修工作量大等,而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题.

本论文通过讨论电梯控制系统的组成,阐述可编程控制器(PLC)在电梯控制中的应用,采用三菱PLC编程的程序控制方式,提出了三层电梯的PLC控制系统总体设计方案,设计过程,组成,列出了具体的主要硬件电路,电梯的控制梯形图及指令表.并给出了系统组成框图和程序流程图,在分析,处理随机信号逻辑关系的基础上,提出了PLC的编程方法,设计了一套完整的电梯控制系统方案.采用本方案实现电梯控制,能够解决继电器——接触器触点多,故障率高,可靠性差,安装调试周期长,维修工作量大,接线复杂等缺点.使电梯运行更加安全,方便,舒适.

第1章电梯概述

1.1引言随着城市建设的不断发展,城市迅速的崛起,高层建筑的不断增多,电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分.它是采用电力拖动方式,将载有乘客或货物的轿厢,运行于垂直方向的两根刚性导轨之间,运送乘客和货物的固定式提升设备.所以,电梯是为高层建筑运输怎么写作的设备,它具有运送速度快,安全可靠,操作简便的优点.但传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制,其缺点是触点多,故障率高,可靠性差,维修工作量大等,而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题,使电梯运行更加安全,方便,舒适. 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,拖动控制则由变频器来完成,第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制.从控制方式和性能上来说,这两种方法并没有太大的区别.PLC可靠性高,程序设计方便灵活. 1.2电梯的发展简史 据国外有关资料介绍,公元前2800年在古代埃及,为了建筑当时的金字塔,曾使用过由人力驱动的升降机械.公元1765年瓦特发明了蒸气机之后,1858年美国研制以蒸气为动力,并通过皮带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯,1878年英国的阿姆斯特发明了水压梯,并随着水压梯的发展淘汰了蒸气梯,后来又出现了采用液压泵的控制阀以及直接柱塞式和侧柱塞式结构的液压梯,这种液压梯至今仍为人们所采用.18世纪末发明了电机,特别是交流双速电动机的出现,显着改善了电梯的工作性能.在20世纪初,美国OTIS电梯公司首先使用直流电动机作为动力,生产出以槽轮式驱动的直流电梯.从此以后,电梯这个产品,一直在日新月异的发展着.目前的电梯产品,不但规格品种多,自动化程度高,而且安全可靠,乘坐舒适.

1.3电梯是机电合一的大型复杂产品,机械部分相当于人的躯体,电器部分相当于人的神经.机与电的高度合一,使电梯成了现代科学技术的综和产品.对于电梯的结构而言,传统的方法是分为机械部分和电气部分,但以功能系统来描述,则更能反映电梯的特点.下面简单介绍电梯机械部分的结构,而我们的主要目的是怎样来控制它2.1PLC基本指令(1)LD(取),LDI取反),OUT(输出)指令,LD(取),LDI(取反)以电工的说法前者是常开,后者为常闭.这二条指令最常用于每条电路的第一个触点(即左母线第一个触点),当然它也可能在电路块与其它并联中的第一个触点中出现.

图2.PLC基本指令

这是一张梯形图(不会运行).左边的纵线称为左母线,右母线可以不表示.该图有三个梯级,第1梯级,左边第一个触点为常开,上标为X000,X表示为输入继电器,其后的000数据,可以这样认为它使用的是输入继电器中的编号为第000的触点(下同).其指令的正确表示应为(如右图程序所示):0,LDX000(前头的0即为从第0步开始,指令输入时无须理会,它会自动按顺序显示出).第2梯级,左边的第一个触点为常闭触点,上标为T0,T表示定时器(有时间长短不同,应注意),0则表示定时器中的编号为0的触点.其指令的正确表示应为:2,LDIT0(如程序所示).第3梯级,左边第一个触点为常闭,上标为M0,M为辅助继电器(该继电器有多种,注意类别),其指令的正确表示应为:4,LDIM0(如程序所示).本梯级的第2行第一个触点为常开,上标为Y000,Y表示输出继电器,由于该触点与后面Y001触点呈串联关系,形成了所谓的电路"块",故而其触点的指令应为5,LDY000.总之LD与LDI指令从上面可以看出,它们均是左母线每一梯级第一触点所使用的指令.而梯级中的支路(即第3梯级的第2行)有二个或二个以上触点呈串联关系,其第一触点同样按LD或LDI指令.可使用LD,LDI指令的元件有:输入继电器X,输出继电器Y,辅助继电器M,定时器T,计数器C,状态继电器S.OUT为线圈驱动指令,该指令不能出现在左母线第一位.驱动线圈与驱动线圈不能串联,但可并联.同一驱动线圈只能出现一次,并安排在每一梯级的最后一位.如上图中的1,OUTY000,3,OUTY001,Y为输出继电器,其线圈一旦接获输出信号,可以这样认为,线圈将驱动其相应的触点而接通外部负载(外部负载多为接触器,中间继电器等).而上图8,OUTT0K40为定时器驱动线圈指令,其中的K为常数40为设定值(类似电工对时间继电器的整定).可使用OUT指令元件有:输出继电器Y,辅助继电器M,定时器T,计数器C,状态继电器S.

(2)触点的串联指令AND(与)ANI(与非),前者为常开,后者为常闭.二者均用于单个触点的串联.二指令可重复出现,不受限制.如下图所示.

图2..2触点的串联指令AND(与)ANI(与非)

由第1梯级来看,X000,T0,Y001三触点成串联关系,即T0的常闭串接于X000的后端,而Y001的常闭则串接于T0常闭的后端.由于都是常闭故用ANI指令.现来看第2梯级,X000,M0,Y001,同样三触点也是串联关系,M0的常闭接点串接于X001的后端,而Y000的常开接点则串接于M0的后端.故M0的指令用ANI,而Y000的指令则用AND(具体编程详上图),一句话只要是串联后面是常开的用AND,是常闭的则用ANI.可使用AND,ANI指令元件有:输入继电器X,输出继电器Y,辅助继电器M,定时器T,计数器C,状态继电器S.

(3)触点并联指令OR(或),ORI(或反),触点并联时,不管梯级中有几条支路,只要是单个触点与上一支路并联,是常开的用OR,是常闭的则用ORI.如下图所示.

图2..3触点并联指令OR

可以看出上图的X000,X001,M0三者处于并联关系.由于X000下面二条支路均为单个触点,因X001是常开触点,故用OR指令.而M0是常闭触点,则用ORI指令.三接点并联后又与M1串联,串联后又与Y000并联,而Y000也是单个触点,所以仍采用OR指令.可使用OR,ORI指令元件有:输入继电器X,输出继电器Y,辅助继电器M,定时器T,计数器C,状态继电器S.

(4)串联电路块的并联指令ORB(或),任一梯级中有多(或单支路)支路与上一级并联,只要是本支路中是二个以上的触点成串联关系(即所谓的:串联电路块),则应使用ORB指令.如下图所示.

图2..4串联电路块的并联指令

由上图可以看出,第一支路X003的常开触点与M1的常开触点成串联关系(在这样的情况下,形成了块的关系),它是与上一行的X000与M0串联后相并联,此时程序的编写,如步序号0,1,2,3,4所示.4所出现的第一个ORB指的是与上一行并.而第二支路,常闭Y001与M2同样是串联关系.也是一个块结构,其串联后再与第一支路并.故步序7再次出现ORB.ORB指令并无梯形图与数据的显示.可以这样认为,它是下一行形成电路块的情况下与上一行并联的一条垂直直线(如图中所示的二条粗线).

(5)并联电路块与块之间的串联指令ANB,如左下图虚线框内所示的二电路块相串,各电路块先并好后再用ANB指令进行相串.左图的梯形图可以用右图进行简化.程序的编写如下图所示.ANB指令并无梯形图与数据的显示.可以这样认为,它是形成电路块与电路块之间的串联联接关系,是一条横直线.

图2.5并联电路块与块之间的串联指令ANB

(6)进栈指令MPS,读栈指令MRD,出栈指令MPP和程序结束指令END,MPS,MRD,MPP这是一组堆栈指令.如下图使用的二种堆栈形式,在堆栈形式下MPS应与MPP成对出现使用.如在第一堆栈形式下,则采用MPS,MPP指令.若在MPS,MPP指令中间还有支路出现,则增加MRD指令,如下图的第二堆栈所示.应知道MPS,MPP成对出现的次数应少于11次,而MRD的指令则可重复使用,但不得超过24次.要知道这一组指令,同样并无梯形图与数据的显示.可以这样认为,MPS是堆栈的起始点,它起到承上启下的联接点作用,而支路的MRD,MPP则与之依次联接而已.而END指令则是结束指令,它在每一程序的结束的末端出现.

2.梯形图设计规则

1.触点的安排 梯形图的触点应画在水平线上,不能画在垂直分支上. 2.串,并联的处理 在有几个串联回路相并联时,应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面.在有几个并联回路相串联时,应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面. 3.线圈的安排 不能将触点画在线圈右边,只能在触点的右边接线圈. 4.不准双线圈输出 如果在同一程序中同一元件的线圈使用两次或多次,则称为双线圈输出.这时前面的输出无效,只有最后一次才有效,所以不应出现双线圈输出. 5.重新编排电路 如果电路结构比较复杂,可重复使用一些触点画出它的等效电路,然后再进行编程就比较容易. 6.编程顺序 对复杂的程序可先将程序分成几个简单的程序段,每一段从最左边触点开始,由上之下向右进行编程,再把程序逐段连接起来.

第3章三层电梯PLC控制系统设计

3.1控制要求(1)开始时,电梯处于任意一层.(2)当有外呼电梯信号到来是,轿厢响应该呼梯信号,达到该楼层时,轿厢停止运行,(轿厢门打开,延时3秒后自动关门) (3)当有内呼电梯信号到来是,轿厢响应该呼梯信号,达到该楼层时,轿厢停止运行,(轿厢门打开,延时3秒后自动关门)(4在电梯轿厢运行过程中,即轿厢上升(或下降)途中,任何反方向下降(或上升)的外呼信号均不响应,但如果反方向外呼梯信号前方再无其他内,外呼梯信号时,则电梯响应该外呼梯信号.例如,电梯轿厢在一楼,将要运行到三楼,在次过程中可以响应二层向上的外呼梯信号,但不响应二层向下的外呼梯信号.当到达二层,如果三层没有任何呼梯信号,则电梯可以响应二层向下外呼梯信号.否则,电梯将继续运行至三楼,然后向下运行响应二层向下外呼梯信号.(5)电梯具有最远反向外呼梯功能.例如,电梯轿厢在一楼,而同时有二层向下呼梯,三层向下呼梯则电梯轿厢先去三楼响应三层向下外呼梯信号.(6)电梯未平层或运行时,开门按钮和关门按钮均不起作用.平层且电梯轿厢停止运行后,按开门按钮轿厢开门,按关门按钮轿厢关门.3.2三层电梯主电路

图3.2三层电梯主电路

3.3I/O点数分配 电梯逻辑控制系统的控制核心是PLC,哪些信号需要输入至PLC,PLC需要驱动哪些负载,以及采用何种编程方式,都是需要认真考虑的问题,都会影响到其内部I/O点数的分配.因此,I/O点数的确定,是设计整个PLC电梯控制系统首先需要解决的问题,决定着系统硬件部分的设计,也是系统软件编写的前提.在I/O口的分配确定了之后就可以根据实验需要和设备结构与试验台进行连接.I/O分配输入输出内呼一层SB1:X0001一层指示灯E1:Y0001内呼二层SB2:X0002二层指示灯E2:Y0002内呼三层SB3:X0003三层指示灯E3:Y0003一层上呼SB5:X0005一层呼叫灯E5:Y0005二层下呼SB6:X0006二层下灯E6:Y0006二层上呼SB7:X0007二层上灯E7:Y0007三层下呼SB8:X0010三层下呼灯E8:Y0010三层上呼SB9:X0011三层上呼灯E9:Y0011一层到位开关SQ1:X0013二层到位开关SQ2:X0014三层到位开关SQ3:X0015


3.4PLC接线图

主回路

图3.4PLC接线图主回路PLC接线图(输入回路)

图3.4.2PLC接线图(输入回路)PLC接线图(输出回路)

图3.4.LC接线图(输出回路)3.5功能指令表概述

LDX20上限位

ANDX21下限位

OUTM10平层

LDX03一层感应开关

SETM500一层显示

RSTM501

RSTM502

RSTM503

LDX04二层开关

SETM501二层显示

RSTM500

RSTM502

RSTM503

LDX05三层开关

SETM502三层显示

RSTM500

RSTM501

RSTM503

LDM500

ANIT0

OUTY10一层显示输出

LDM501

ANIT0

OUTY11二层显示输出

LDM502

ANITO

OUTY12三层显示输出

LDM503

ANIT0

LDX00急停

ANIT1

OUTT0K090

LDTO

OUTT1K0110

LDX00

ANIX01检修

MCN0

SPM000

LDX22轿内指令:X22-X25

ORM12

LDIM500

ORIM10

ANB

OUTM12

LDX23

ORM13

LDIM501

ORIM10

ANB

OUTM13

LDX24

ORM14

LDIM502

ORIM10

ANB

OUTM14

LDX25

ORM15

LDIM503

ORIM10

ANB

OUTM15

LDX11外呼按钮:X11-X16

ORM21

LDIM500

ORIM10

ANB

OUTM21

LDIM501

ORIM10

ORIM32

LDX12

ORM22

ANB

OUTM22

LDIM501

ORIM10

ORIM31

LDX13

ORM23

ANB

OUTM23

LDIM502

ORIM10

ORIM32

LDX14

ORM24

ANB

OUTM24

LDIM502

ORIM10

ORIM31

LDX15

ORM25

ANB

OUTM25

LDX16

ORM26

LDIM503

ORIM10

ANB

OUTM26

MCRN0

LDM13

ORM14

ORM15

ANDM500

LDM14

ORM15

ANDM501

ORB

LDM15

ANDM502

ORB

ORM31

ANDX00

ANDX02

SETY0上行输出

RSTY1

LDM14

ORM13

ORM12

ANDM503

LDM13

ORM12

ANDM502

ORB

LDM12

ANDM501

ORB

ORM32

ANDX00

ANDX02

SETY1下行输出

RSTY0

LDM21

ORM22

ORM23

ORM24

ORM25

ANDM503

LDM21

ORM22

ORM23

ANDM502

ORB

LDM21

ANDM501

ORB

ANIM31

OUTM32外呼下行

LDM22

ORM23

ORM24

ORM25

ORM26

ANDM500

LDM24

ORM25

ORM26

ANDM501

ORB

LDM26

ANDM502

ORB

ANIM32

OUTM31外呼上行

3.6程序分析控制要求:

(1)开始时,电梯处于任意一层.

(2)当有外呼电梯信号到来是,轿厢响应该呼梯信号,达到该楼层时,轿厢停止运行,(轿厢门打开,延时3秒后自动关门)

(3)当有内呼电梯信号到来是,轿厢响应该呼梯信号,达到该楼层时,轿厢停止运行,(轿厢门打开,延时3秒后自动关门)

(4)在电梯轿厢运行过程中,即轿厢上升(或下降)途中,任何反方向下降(或上升)的外呼信号均不响应,但如果反方向外呼梯信号前方再无其他内,外呼梯信号时,则电梯响应该外呼梯信号.例如,电梯轿厢在一楼,将要运行到三楼,在次过程中可以响应二层向上的外呼梯信号,但不响应二层向下的外呼梯信号.当到达二层,如果三层没有任何呼梯信号,则电梯可以响应二层向下外呼梯信号.否则,电梯将继续运行至三楼,然后向下运行响应二层向下外呼梯信号.

(5)电梯具有最远反向外呼梯功能.例如,电梯轿厢在一楼,而同时有二层向下呼梯,三层向下呼梯则电梯轿厢先去三楼响应三层向下外呼梯信号.

(6)电梯未平层或运行时,开门按钮和关门按钮均不起作用.平层且电梯轿厢停止运行后,按开门按钮轿厢开门,按关门按钮轿厢关门.3.7三层电梯梯形图程序

控制要求:1.系统应具备:有司机,无司机,消防三种工作模式.2.系统应具备下列几项控制功能自动响应层楼召唤信号(含上召唤和下召唤).自动响应轿厢怎么写作指令信号.自动完成轿厢层楼位置显示(二进制方式).自动显示电梯运行方向.具有电梯直达功能和反向最远停站功能.3.系统提供的输入控制信号AYS向上行驶按钮AYX向下行驶按钮YSJ有/无司机选择开关1YC一楼行程开关2YC二楼行程开关3YC三楼行程开关A1J一楼指令按钮A2J二楼指令按钮A3J三楼指令按钮AJ指令专用开关(直驶)ZXF置消防开关A1S一楼上召唤按钮A2S二楼上召唤按钮A2X二楼下召唤按钮A3S三楼上召唤按钮A3X三楼下召唤按钮4.系统需要输出的开关控制信号:KM开门显示GM关门显示MGB门关闭显示DCS上行显示DCX下行显示S上行继电器(控制电动机正转)X下行继电器(控制电动机反转)YX运行显示ALED七段显示器a段发光二极管BLED七段显示器b段发光二极管CLED七段显示器c段发光二极管DLED七段显示器d段发光二极管ELED七段显示器e段发光二极管FLED七段显示器f段发光二极管GLED七段显示器g段发光二极管1DJA一楼指令信号登记显示2DJA二楼指令信号登记显示3DJA三楼指令信号登记显示1DAS一楼上召唤信号登记显示2DAS二楼上召唤信号登记显示2DAX二楼下召唤信号登记显示3DAS三楼上召唤信号登记显示3DAX三楼下召唤信号登记显示针对这个层电梯的控制系统本文采用可编程控制器设-H-电梯的控制系统完成电梯的轿内指令,厅外召唤指令,楼层位置指示,平层换速控制,开门控制等控制任务.利用MCGS组态软减设计模拟电梯PLC控制系统的运行.将PLC中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合,加载驱动.使设置的控件能够按照真实的情况动作.将PLC可编程控制器和MCGS组态软件结合可以非常好地模拟电梯控制系统的测试运行有利于PLC控制系统的设-H-,检测,具有良好的应用价值

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