PLC四层电梯课程设计.docx
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PLC四层电梯课程设计.docx
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PLC四层电梯课程设计
摘要
随着我国经济的高速发展,微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展,交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代,其应用越来越广。
而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具,与人们的生活紧密相关,随着人们对其要求的提高,电梯得到了快速发展,其拖动技术已经发展到了调频调压调速,其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。
本文在已有的通变频器的基础上,采用西门子S7-PLC对电梯进行控制,通过合理的选择和设计,提高了电梯的控制水平,并改善了电梯运行的舒适感,使电梯达到了较为理想的控制效果。
关键词:
四层电梯控制S7-200可编程控制器
1概述
1.1可编程逻辑控制器(PLC)概述
PLC控制系统和其他工业控制系统的比较目前,电梯行业在我国迅速的发展,在一定程度上占有很大的市场。
而在今天选择控制电梯运动的设备已经从传统的继电器―接触器转变成可编程序控制器(PLC)。
个人计算机有很强的数据处理功能和图形显示功能,有丰富的软件支持,但是它们是为办公室自动化和家庭设计的,对环境要求很高,抗干扰能力不强,一般不适合在工业现场使用。
单片机只是一片集成电路,不能直接将它与外部I/O信号相连。
要将它用于工业控制,还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路,硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大,要求设计者具有很强的计算机领域的理论知识和实践经验。
继电器控制系统故障率高,大大降低了电梯的可靠性和安全性,经常造成停梯,给乘用人员带来不便和惊忧。
且电梯一旦发生冲顶或蹲底,不但会造成电梯机械部件损坏,还可能出现人身事故。
PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机,实质上属于计算机控制方式。
PLC与普通微机一样,以通用或专用CPU作为字处理器,实现通道(字)的运算和数据存储,另外还有位处理器,进行点(位)运算与控制。
PLC控制一般具有可靠性高易操作维修编程简单灵活性强等特点。
(1)在电梯控制中采用了PLC用软件实现对电梯运行的自动控制可靠性大大提高。
(2)去掉了选层器及大部分继电器,控制系统结构简单,外部线路简化。
(3)PLC可实现各种复杂的控制系统,方便地增加或改变控制功能
(4)PLC可进行故障自动检测与报警显示,提高运行安全性,并便于检修。
(5)用于群控调配和管理,并提高电梯运行效率。
(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。
1.2四层电梯设计概述
电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。
PLC作为新一代工业控制器,以其高可靠性和技术先进性,在电梯控制中得到广泛应用,从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向,成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。
高校中关于PLC教学实验的中等模型较少,为此,自行设计并制作了专用4层集选电梯。
此电梯模型所采用的类型为西门子S7-200。
PLC程序设计采用模块化编程思想,即根据各功能实现的条件及原则设计各个功能模块。
设计的程序要求完成电梯自动运行功能如:
内选外召唤信号的登记、到层自动开门、延时自动运行等。
合理分配轿厢内指令的执行和厅外召唤的应答。
2硬件设计
2.1控制要求
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,其操纵内容为电梯运行方向。
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,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,若电梯停在四层,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,依此类推。
图2.1.1四层电梯控制系统的模拟实验面板图
2.2PLC型号选则
本次设计采用系统主机为西门子的S7-200。
SIMATICS7-200系列PLC是德国西门子(Siemens)公司生产的具有很高性能价格比的微型可编程控制器。
西门子是世界上最大的电气和电子公司之一。
西门子的中国业务是其亚太地区业务的主要支柱,活跃在中国的信息与通讯、自动化与控制、电力、交通、医疗、照明以及家用电器等各个行业中,其核心业务领域是基础设施建设和工业解决方案。
S7-200作为西门子SIMATICPLC家族中的最小成员,以其超小体积,灵活的配置,强大的内置功能,多年来一直广泛服务于国内的各行各业。
由于它具有结构小巧,运行速度快,价格低廉及多功能多用途等特点,因此在工业企业中得到了广泛的应用。
S7-200丰富的种类:
·CPU221:
内置10个数字量I/O点,不可扩充;
·CPU222:
内置14个数字量I/O点,可扩充到78路数字量I/O或10路模拟量I/O;
·CPU224:
内置24个数字量I/O点,可扩充到168路数字量I/O或35路模拟量I/O;
·CPU226:
内置40个数字量I/O点,可扩充到248路数字量I/O或35路模拟量I/O;
主机为S7-200中的CPU226,因为他能扩展七个模块。
模块1-模块4为EM232,它是模拟量输出模块,每个模块有两个输出通道。
电源为220V交流电。
2.3程序流程图
开始
一层
二层
三层
四层
本层呼叫
本层呼叫
本层呼叫
开关门
Y
上呼叫
电梯上升
清除呼叫
Y
N
Y
Y
开关门
上升状态
下降状态
停止状态
上呼叫
电梯上升
清除呼叫
电梯下降
清除呼叫
Y
下呼叫
Y
N
Y
下呼叫
电梯上升
清除呼叫
电梯下降
清除呼叫
Y
开关门
上升状态
下降状态
停止状态
电梯上升
清除呼叫
电梯下降
清除呼叫
Y
下呼叫
上呼叫
下呼叫
电梯上升
清除呼叫
Y
Y
N
N
上呼叫
电梯下降
清除呼叫
Y
本层呼叫
开关门
Y
上呼叫
电梯上升
清除呼叫
Y
N
N
上呼叫
图2.3.1流程图
2.4输入/输出接线列表
(一)输入:
序号
名称
输入点
序号
名称
输出点
0
四层内选按钮S4
I0.0
7
一层上呼按钮U1
I0.7
1
三层内选按钮S3
I0.1
8
二层上呼按钮U2
I1.0
2
二层内选按钮S2
I0.2
9
三层上呼按钮U3
I1.1
3
一层内选按钮S1
I0.3
10
一层行程开关SQ1
I1.2
4
四层下呼按钮D4
I0.4
11
二层行程开关SQ2
I1.3
5
三层下呼按钮D3
I0.5
12
三层行程开关SQ3
I1.4
6
二层下呼按钮D2
I0.6
13
四层行程开关SQ4
I1.5
(二)输出:
序号
名称
输入点
序号
名称
输出点
0
四层指示L4
Q0.0
8
二层内选指示SL2
Q1.0
1
三层指示L3
Q0.1
9
一层内选指示SL1
Q1.1
2
二层指示L2
YQ0.2
10
一层上呼指示UP1
Q2.0
3
一层指示L1
Q0.3
11
二层上呼指示UP2
Q2.1
4
轿厢下降指示DOWN
Q0.4
12
三层上呼指示UP3
Q2.2
5
轿厢上升指示UP
Q0.5
13
二层下呼指示DN2
Q2.3
6
四层内选指示SL4
Q0.6
14
三层下呼指示DN3
Q2.4
7
三层内选指示SL3
Q0.7
15
四层下呼指示DN4
Q2.5
2.5I/O接线图
图2.5.1PLC输入/输出接线图
P
L
C
I0.3
I0.2
I0.1
I0.0
I0.7
I1.0
I0.6
I1.1
I0.5
I0.4
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
COM0
Q1.1
Q1.0
Q0.7
Q0.6
Q2.0
Q2.1
Q2.3
Q2.2
Q2.4
Q2.5
Y012
Y013
Y014
Y015
COM
S1
S2
S3
S4
U1
U2
D2
U3
D3
D4
SQ1
SQ2
SQ3
SQ4
SL1
SL2
SL3
SL4
UP1
UP2
DN2
UP3
DN3
DN4
KM1
KM2
YA1
YA2
电梯内一层按钮
电梯内二层按钮
电梯内三层按钮
电梯内四层按钮
一层上升呼叫按钮
二层上升呼叫按钮
二层下降呼叫按钮
三层上升呼叫按钮
三层下降呼叫按钮
四层下降呼叫按钮
电梯一层到位限位开关
电梯二层到位限位开关
电梯三层到位限位开关
电梯四层到位限位开关
电梯内一层按钮指示灯
电梯内二层按钮指示灯
电梯内三层按钮指示灯
电梯内四层按钮指示灯
一层上升呼叫按钮指示灯
二层上升呼叫按钮指示灯
二层下降呼叫按钮指示灯
三层上升呼叫按钮指示灯
三层下降呼叫按钮指示灯
四层下降呼叫按钮指示灯
电动机正转接触器
电动机反转接触器
电梯开门电磁铁
电梯关门电磁铁
DC24V
FX-2N-48
3软件设计
3.1梯形图设计
3.2程序指令表
Network1
LDSM0.7
=M0.0
Network2//四层内呼I0.0三层内呼I0.1二层内呼I0.2一层内呼I0.3四层下呼I0.4三层下呼I0.5二层下呼I0.6三层上呼I0.7二层上呼I1.0一层上呼I1.1一层行程I1.5二层行程I1.4三层行程I1.3四层行程I1.2四层指示Q0.0三层指示Q0.1二层指示Q0.2一层指示Q0.3下降指示Q0.4上升指示Q0.5四内指示Q0.6三内指示Q0.7二内指示Q1.0一内指示Q1.1一上指示Q2.0二上指示Q2.1三上指示Q2.2二下指示Q2.5三下指示Q2.4四下指示Q2.3开门信号M3.0关门信号M3.1开门限位M4.0关门限位M4.1门开M4.4门关M4.5箱上升M3.2箱下降M3.3
LDSM0.1
ANM4.0
ANM4.1
SM4.5,1
Network3//有开门信号才开门
LDM4.1
RM4.5,1
Network4//初始复位
LDSM0.1
ANI1.5
ANI1.3
ANI1.4
ANI1.2
SM1.1,1
Network5
LDI2.4
=M3.0
Network6
LDI2.5
=M3.1
Network7//置位
LDI1.5
OI1.3
OI1.4
OI1.2
RM1.1,1
Network8//四层指示灯
LDI0.0
LDI1.2
AM4.4
NOT
LPS
AQ0.6
=Q0.6
LPP
ALD
OQ0.6
=Q0.6
Network9//三层指示灯
LDI0.1
LDI1.3
AM4.4
NOT
LPS
AQ0.7
=Q0.7
LPP
ALD
OQ0.7
=Q0.7
Network10//二层指示灯
LDI0.2
LDI1.4
AM4.4
NOT
LPS
AQ1.0
=Q1.0
LPP
ALD
OQ1.0
=Q1.0
Network11//一层指示灯
LDI0.3
LDI1.5
AM4.4
NOT
LPS
AQ1.1
=Q1.1
LPP
ALD
OQ1.1
=Q1.1
Network12//下降、一到二的上升
LDQ0.5
ANQ0.7
ANQ0.6
ANQ2.2
ANQ2.1
ANQ2.4
ANQ2.3
OQ0.4
=M0.6
Network13//上升、四到一的下降
LDQ0.4
ANQ1.1
ANQ2.0
ANQ2.3
OQ0.5
=M0.1
Network14//下降、一到三的上升
LDQ0.5
ANQ0.6
ANQ2.2
ANQ2.3
OQ0.4
=M0.2
Network15//上升、四到三的下降
LDQ0.4
ANQ1.0
ANQ1.1
ANQ2.0
ANQ2.1
ANQ2.5
ANQ2.4
OQ0.5
=M0.3
Network16//一层上呼指示灯1
LDI1.1
ANI1.5
LDI1.5
AM4.4
NOT
LPS
AQ2.0
=Q2.0
LPP
ALD
OQ2.0
=Q2.0
Network17//二层上呼指示灯1
LDI1.0
ANI1.4
LDM0.1
AI1.4
AM4.4
NOT
LPS
AQ2.1
=Q2.1
LPP
ALD
OQ2.1
=Q2.1
Network18//三层上呼指示灯1
LDI0.7
ANI1.3
LDM0.3
AI1.3
AM4.4
NOT
LPS
AQ2.2
=Q2.2
LPP
ALD
OQ2.2
=Q2.2
Network19//二层下呼指示灯1
LDI0.6
ANI1.4
LDM0.6
AI1.4
AM4.4
NOT
LPS
AQ2.5
=Q2.5
LPP
ALD
OQ2.5
=Q2.5
Network20//三层下呼指示灯1
LDI0.5
ANI1.3
LDM0.2
AI1.3
AM4.4
NOT
LPS
AQ2.4
=Q2.4
LPP
ALD
OQ2.4
=Q2.4
Network21//四层下呼指示灯1
LDI0.4
ANI1.2
LDI1.2
AM4.4
NOT
LPS
AQ2.3
=Q2.3
LPP
ALD
OQ2.3
=Q2.3
Network22//开门情况(其中X为开门输入信号,Y为关门输入信号)
LDQ1.1
OQ2.0
AI1.5
LDM0.6
AQ2.5
LDM0.1
AQ2.1
OLD
OQ1.0
AI1.4
OLD
LDM0.3
AQ2.2
LDM0.2
AQ2.4
OLD
OQ0.7
AI1.3
OLD
LDQ0.6
OQ2.3
AI1.2
OLD
LDM3.0
ANM3.2
ANM3.3
OLD
ANM4.5
LDM3.1
OM4.5
ANM3.0
EU
OM4.0
NOT
LPS
AM4.4
=M4.4
LPP
ALD
OM4.4
=M4.4
Network23//门开后定时三秒
LDM4.4
TONT35,+300
Network24//模拟到开门限位开关
LDT35
=M4.0
Network25//门关后定时三秒
LDM4.5
TONT34,+300
Network26//模拟到关门限位开关
LDT34
=M4.1
Network27//门开限位后定时2秒关门
LDM4.0
TONT33,+300
Network28//关门情况
LDM3.1
EU
OT33
ANM4.4
LDM4.4
EU
OM3.0
OM4.1
NOT
LPS
AM4.5
=M4.5
LPP
ALD
OM4.5
=M4.5
Network29//判断是否上行
LDQ2.2
OQ2.3
OQ0.6
AI1.3
LDQ0.6
OQ0.7
OQ2.3
OQ2.2
OQ2.4
OQ2.1
AI1.4
OLD
OI1.5
ANM1.5
LDI1.4
AM0.6
LDI1.3
AM0.2
OLD
OI1.2
NOT
LPS
AM1.4
=M1.4
LPP
ALD
OM1.4
=M1.4
Network30//判断是否下行
LDQ1.0
OQ1.1
OQ2.0
OQ2.1
OQ2.5
OQ2.4
AI1.3
LDQ1.1
OQ2.0
OQ2.5
AI1.4
OLD
OI1.2
ANM1.4
LDI1.3
AM0.3
LDI1.4
AM0.1
OLD
OI1.5
NOT
LPS
AM1.5
=M1.5
LPP
ALD
OM1.5
=M1.5
Network31//上升指示和下降指示
LDQ0.7
OQ0.6
OQ1.0
OQ1.1
OQ2.0
OQ2.1
OQ2.2
OQ2.5
OQ2.4
OQ2.3
LPS
AM1.4
=Q0.5
LPP
LDM1.5
OM1.1
ALD
=Q0.4
Network32//箱体上升
LDQ0.7
OQ1.0
OQ0.6
OQ2.1
OQ2.2
OQ2.5
OQ2.4
OQ2.3
AI1.5
LDQ0.7
OQ0.6
OQ2.4
OQ2.3
OQ2.2
AI1.4
OLD
LDQ2.3
OQ0.6
AI1.3
OLD
ANM4.4
AM4.1
ANM3.3
AQ0.5
LDI1.2
EU
OQ0.4
OM3.3
OM4.4
NOT
LPS
AM3.2
=M3.2
LPP
ALD
OM3.2
=M3.2
Network33//箱体下降
LDQ0.7
OQ1.1
OQ1.0
OQ2.1
OQ2.2
OQ2.5
OQ2.4
OQ2.0
AI1.2
LDQ1.0
OQ1.1
OQ2.0
OQ2.5
OQ2.1
AI1.3
OLD
LDQ1.1
OQ2.0
AI1.4
OLD
OM1.1
ANM4.4
AM4.1
ANM3.2
AQ0.4
LDI1.5
EU
OQ0.5
OM4.4
OM3.2
NOT
LPS
AM3.3
=M3.3
LPP
ALD
OM3.3
=M3.3
Network34//1到2
LDQ1.0
OQ2.1
AI1.5
LDI1.4
NOT
LPS
AM5.0
=M5.0
LPP
ALD
OM5.0
=M5.0
Network35//1到3
LDQ0.7
OQ2.2
AI1.5
LDI1.3
NOT
LPS
AM5.1
=M5.1
LPP
ALD
OM5.1
=M5.1
Network36//1到4
LDQ0.6
OQ2.3
AI1.5
LDI1.2
NOT
LPS
AM5.2
=M5.2
LPP
ALD
OM5.2
=M5.2
Network37//2到3
LDQ0.7
OQ2.2
AI1.4
LDI1.3
NOT
LPS
AM5.4
=M5.4
LPP
ALD
OM5.4
=M5.4
Network38//2到4
LDQ0.6
OQ2.3
AI1.4
LDI1.2
NOT
LPS
AM5.5
=M5.5
LPP
ALD
OM5.5
=M5.5
Network39//2到1
LDQ1.1
OQ2.0
AI1.4
LDI1.5
NOT
LPS
AM5.3
=M5.3
LPP
ALD
OM5.3
=M5.3
Network40//3到1
LDQ2.0
OQ1.1
AI1.3
LDI1.5
NOT
LPS
AM5.6
=M5.6
LPP
ALD
OM5.6
=M5.6
Network41//3到2
LDQ1.0
OQ2.5
AI1.3
LDI1.4
NOT
LPS
AM5.7
=M5.7
LPP
ALD
OM5.7
=M5.7
Network42//3到4
LDQ0.6
OQ2.3
AI1.3
LDI1.2
NOT
LPS
AM6.0
=M6.0
LPP
ALD
OM6.0
=M6.0
Network43//4到1
LDQ1.1
OQ2.0
AI1.2
LDI1.5
NOT
LPS
AM6.1
=M6.1
LPP
ALD
OM6.1
=M6.1
Network44//4到2
LDQ1.0
OQ2.5
AI1.2
LDI1.4
NOT
LPS
AM6.2
=M6.2
LPP
ALD
OM6.2
=M6.2
Network45//4到3
LDQ0.7
OQ2.4
AI1.2
LDI1.3
NOT
LPS
AM6.3
=M6.3
LPP
ALD
OM6.3
=M6.3
Network46//一层指示灯的亮灭
LDM5.0
OM5.1
OM5.2
AQ0.5
EU
LDM5.3
OM5.6
OM6.1
AI1.4
ED
OLD
ANQ0.1
ANQ0.0
LDM5.3
ED
LDM5.6
ED
OLD
LDM6.1
ED
OLD
LDM5.0
OM5.2
OM5.1
AI1.5
ED
OLD
NOT
LPS
AQ0.3
=Q0.3
LPP
ALD
OQ0.3
=Q0.3
Network47//二层指示灯的亮灭
LDM5.3
AQ0.4
EU
LDM5.4
OM5.5
AQ0.5
EU
OLD
LDM5.0
OM5.1
OM5.2
AQ0.5
AI1.5
ED
OLD
LDM5.7
OM6.2
OM6.1
OM5.6
AQ0.4
AI1.3
ED
OLD
ANQ0.0
LDM5.3
OM5.4
OM5.5
AI1.4
ED
LDM5.1
OM5.2
OM6.1
OM6.2
A
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