基于plc的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要 隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，自動控制技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展，而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，在工業(yè)、商業(yè)和民用方面應(yīng)用已十分廣泛，與人們的生活緊密相關(guān)。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠。本論文通過討論電梯控制系統(tǒng)的組成，闡述可編程控制器（PLC）在電梯控制中的應(yīng)用，采用三菱PLC編程的程序控制方式，提出了四層電梯的PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過程、組成，列出了具體的主要硬件電路、電梯的控制梯形圖及指令表。并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖，在分析、處理隨機(jī)信號邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了PLC的編程方法，設(shè)計(jì)了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案。采用本方案實(shí)現(xiàn)電梯控制，能夠解決繼電器接觸器觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、安裝調(diào)試周期長、維修工作量大、接線復(fù)雜等缺點(diǎn)。使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。 關(guān)鍵詞：電梯、PLC、梯形圖 目錄 1 緒 論 1 1.1 概述 1 1.2 課題的提出 1 1.3 課題的主要討論內(nèi)容 2 2 狀態(tài)設(shè)定、運(yùn)行分析及控制要求 3 2.1　電梯狀態(tài)設(shè)定 3 2.2　運(yùn)行中的情況分析 3 2.3　電梯的控制要求 4 3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6 3.1 PLC類型的選擇 6 3.2 電梯內(nèi)部控制硬件設(shè)計(jì) 6 3.3 電梯外部控制硬件設(shè)計(jì) 7 3.4 數(shù)碼管的顯示原理 7 3.5 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖 8 3.6 門機(jī)電路、抱閘電路、門鎖及安全運(yùn)行電路 8 3.7 PLC信號控制系統(tǒng)框圖 9 3.8 I/O分配表 10 3.9 PLC硬件接線圖 10 4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 13 4.1 系統(tǒng)流程圖 13 4.2 PLC程序梯形圖 14 5 電梯PLC的調(diào)試與安裝 22 5.1 模擬調(diào)試 22 5.2 安裝調(diào)試 22 5.2.1 單指令運(yùn)行調(diào)試 22 5.2.2 復(fù)雜運(yùn)行調(diào)試 23 結(jié)束語 24 致謝 25 參考文獻(xiàn) 26 1 緒 論 1.1 概述 隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，自動控制技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展，而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，在工業(yè)、商業(yè)和民用方面應(yīng)用已十分廣泛，與人們的生活緊密相關(guān)。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠。傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制電路，這種控制易出故障，維護(hù)不便，運(yùn)行壽命短，占地空間大，正逐步被淘汰。為了提高自動控制系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的工作效率，設(shè)計(jì)了一套以PLC為核心控制器的電梯自動控制系統(tǒng)，用來取代以往的較復(fù)雜的繼電器—接觸器控制。因?yàn)樵诤诵目刂撇糠植捎昧薋X2N型PLC，使用是軟件程序控制，從而在保證電梯正常運(yùn)行這個(gè)要求的情況下，大大的提高了電梯故障檢查與維修的方便性和容易性，同時(shí)還克服了手動操作所帶來的一些人為干擾因素，取得了良好的預(yù)期效果。此電梯模型所采用的類型為三菱FX2N。PLC程序設(shè)計(jì)采用模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實(shí)現(xiàn)的條件及原則設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊。設(shè)計(jì)的程序要求完成電梯自動運(yùn)行功能如：內(nèi)選外召喚信號的登記、消號、到層自動開門、延時(shí)自動運(yùn)行等。合理分配轎廂內(nèi)指令的執(zhí)行和廳外召喚的應(yīng)答。關(guān)于PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及電梯控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試重點(diǎn)介紹如下。 1.2 課題的提出 當(dāng)今社會電梯產(chǎn)品繁多，選擇何種器件來控制電梯的穩(wěn)定 、安全、高效運(yùn)行顯得尤為重要。PLC以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目前國內(nèi) 70～80 年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)接線多，故障率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動作噪音大，嚴(yán)重地影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。應(yīng)對這些電梯進(jìn)行更新和改造。但是更新需要大量資金，對使用單位來說有一定困難，所以對電梯進(jìn)行局部改造是經(jīng)濟(jì)的、實(shí)際的。近年來，采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯，取得了良好效果。利用 PLC 和變頻器對舊電梯進(jìn)行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減少運(yùn)行費(fèi)用。為此提出了本課題加以研究。 1.3 課題的主要討論內(nèi)容 由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對電梯的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，以節(jié)約資金。因此，對電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，找出一條適合國產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進(jìn)而提高國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。 針對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯。課題所研究的任務(wù)主要是用可編程控制器（PLC）作為核心器件對電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)控制，從而實(shí)現(xiàn)電梯穩(wěn)定、安全、高效運(yùn)行。 論文的主要內(nèi)容如下： 電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號控制兩大部分，這就確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由 PLC 來實(shí)現(xiàn)電梯信號控制，有雙速電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，完成了電機(jī)和可編程控制器（PLC）的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了 PLC 的選型、I/O 點(diǎn)數(shù)分配與 PLC 的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)。最后對改造后的電梯系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。 2 狀態(tài)設(shè)定、運(yùn)行分析及控制要求 2.1　電梯狀態(tài)設(shè)定 1.電梯的待命狀態(tài)。 假設(shè)電梯位于1層待命，各層顯示器處于以下狀態(tài)：各層呼叫燈均不亮。電梯內(nèi)部及外部各樓層顯示器顯示均為“1”。電梯內(nèi)部及外部各層電梯門均關(guān)。 2.電梯的運(yùn)行狀態(tài)。 按下某層呼叫按鈕（1-4層）后，該層呼叫燈亮，電梯響應(yīng)該層呼叫。電梯上行 或下行直至該層。各樓層顯示隨電梯移動而改變，各層指示燈也隨之而變。運(yùn)行中電梯門始終關(guān)閉，到達(dá)指定層時(shí)，門才打開。在電梯運(yùn)行過程中，支持其他呼叫。 3.電梯到達(dá)指定樓層狀態(tài)。 電梯門會自動打開，經(jīng)一段延時(shí)自動關(guān)閉，在此過程中，支持手動關(guān)門。各樓層 顯示值為該層所在位置，且上行與下行指示燈均滅。 2.2　運(yùn)行中的情況分析 實(shí)際中，電梯服務(wù)的對象是許多乘客，乘客乘坐電梯的目的地是不完全一樣的，而且，每一個(gè)乘客呼叫電梯的時(shí)間有前有后，因此，將電梯在實(shí)際中的各種具體情況加以分類，做出分析，以便于編制程序。 1．電梯上行分析。 若電梯在上行過程中，某樓層有呼叫產(chǎn)生時(shí)，可分以下兩種情況： 若呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之上目標(biāo)運(yùn)行層之下，則電梯應(yīng)在完成前一指令之前先上行至該層，完成該層呼叫后再由近至遠(yuǎn)的完成其他各個(gè)呼叫動作。 呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之下，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令。前一指令執(zhí)行完畢再響應(yīng) 2.　電梯下行分析。 若電梯在下行過程中，樓層有呼叫產(chǎn)生時(shí)，可分以下兩種情況： 若呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之下目標(biāo)運(yùn)行層之上，則電梯應(yīng)在完成前一指令之前先下行至該層，完成該層呼叫后再由近至遠(yuǎn)地完成其他各個(gè)呼叫動作。 若呼叫層處于電梯運(yùn)行層之上，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。 3．綜合分析 由以上各種分析可以看出，電梯在接受指令后，總是由近至遠(yuǎn)地完成各個(gè)呼叫任務(wù)。電梯機(jī)制只要依此原則進(jìn)行設(shè)計(jì)動作，就不會在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)電梯上下亂跑的情況了。在分析的同時(shí)，我們也知道了電梯系統(tǒng)中哪些是可人工操作的設(shè)備。根據(jù)以上分析，下圖2-1給出了4層樓電梯控制組態(tài)仿真界面。 下圖的左半部分是電梯的內(nèi)視圖，其中包括1個(gè)樓層顯示燈、開門按鈕、關(guān)門按鈕、1層到4層的呼叫按鈕以及電梯的上升和下降狀態(tài)指示燈等。兩扇電梯門打開后可以看到樓道的景象。下圖的右半部分是4層樓宇電梯的外觀圖，表示4層樓宇和1個(gè)電梯的轎箱。在電梯的外視圖中，1層有1個(gè)是呼叫按鈕，4層有1個(gè)下呼叫按鈕，2、3有上、下呼叫按鈕各1個(gè)，每個(gè)呼叫按鈕內(nèi)有1個(gè)相應(yīng)的指示燈，用來表示該呼叫是否得到響應(yīng)。轎箱的箱門和每層的電梯門都可以打開。 圖2-1　轎廂內(nèi)外按鈕、顯示布局示意圖 2.3　電梯的控制要求 1.接受每個(gè)呼叫按鈕（包括內(nèi)部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相應(yīng)的響應(yīng)。 2.電梯停在某一層（例如3層），此時(shí)按動該該層（3層）的呼叫按鈕（上呼叫或下呼叫），則相當(dāng)于發(fā)出打開電梯門命令，進(jìn)行開門的運(yùn)作過程；若此時(shí)電梯的轎箱不在該層（在1、2、4、5層），則等到電梯關(guān)門后，按照不換向原則控制電梯向上或向下運(yùn)行。 3.電梯運(yùn)行的不換向原則是指電梯優(yōu)先響應(yīng)不改變觀在電梯運(yùn)行方向的呼叫，直到有些命令全部響應(yīng)完畢后才響應(yīng)使電梯反向運(yùn)行的呼叫。例如現(xiàn)在電梯的位置在1層和2層之間上行，此時(shí)出現(xiàn)了1層上呼叫、2層下呼叫和3層上呼叫，則電梯首先響應(yīng)三層上呼叫，然后再依次響應(yīng)2層下呼叫和1層上呼叫。 4.電梯在每一層都有1個(gè)行程開關(guān)，當(dāng)電梯碰到某層的行程開關(guān)時(shí)，表示電梯已經(jīng)到達(dá)該層。 5.當(dāng)按動某個(gè)呼叫按鈕后，相應(yīng)的呼叫指示燈亮并保持，直到電梯響應(yīng)該呼叫為止。 6.當(dāng)電梯停在某層時(shí)，在電梯內(nèi)部按動開門按鈕，則電梯門打開，按動電梯內(nèi)部的關(guān)門按鈕，則電梯門閉閉。但在電梯行進(jìn)期間電梯門是不能被打開的。 7.當(dāng)電梯運(yùn)行到某層后，相應(yīng)的樓層指示燈亮，直到電梯運(yùn)行到前方一層時(shí)樓層指示燈改變。 3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3.1 PLC類型的選擇 FX2N型可編程控制器是日本公司研制的一種新型可編程控制器。較其他控制它工作可靠，功能強(qiáng)，存儲容量大，編程方便，抗干擾能力強(qiáng)。因此，能夠滿足電梯對電氣控制系統(tǒng)的要求。緊湊的結(jié)構(gòu),低廉的成本及功能強(qiáng)大的指令集使得FX2N成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。利用三菱FX2N可編程序控制器編寫一個(gè)四層電梯的控制系統(tǒng)。分別完成轎內(nèi)指令、廳外召喚指令、樓層位置指示、平層換速控制、開門控制等控制任務(wù)。FX2N型PLC在電梯中的應(yīng)用也已很成熟。PLC作為主控制器，一方面要采集電梯的各種輸入信號，包括電梯的位置、狀態(tài)、內(nèi)外指令的按鈕信號、門鎖信號、門區(qū)信號、井道內(nèi)的強(qiáng)迫減速信號、防沖信號以及消防信號等。另一方面要把采集到的信號進(jìn)行計(jì)算和處理給出電梯的樓層信號和速度信號，并驅(qū)動相應(yīng)的開關(guān)門信號、方向繼電器和抱閘繼電器，以控制電梯的運(yùn)行。電梯的電力拖動系統(tǒng)對電梯的起動加速、穩(wěn)速運(yùn)行、制動減速起著決定性作用。驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響電梯的起動、制動、加減速度、平層精度、乘座的舒適感等指標(biāo)。所以我們的PLC選用日本三菱公司的FX2N型PLC以其可靠性高、運(yùn)算速度快、產(chǎn)品成本低和電梯專用客制化服務(wù)等優(yōu)點(diǎn)，PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)可根據(jù)需要配置，并可根據(jù)用戶的要求增加并聯(lián)功能。因高層電梯系統(tǒng)程序冗長本課題以編制一臺4層4站的電梯為例，先根據(jù)控制要求計(jì)算所需要的I/O接口點(diǎn)數(shù)，其中輸入點(diǎn)數(shù)為32，輸出點(diǎn)數(shù)為24。 3.2 電梯內(nèi)部控制硬件設(shè)計(jì) 在電梯內(nèi)部，有4個(gè)樓層（1-4層）按鈕、開門和關(guān)門按鈕以及樓層顯示器、上升和下行顯示器。當(dāng)乘客進(jìn)入電梯后，電梯內(nèi)有能讓乘客按下的代表其要去目的地的樓層按鈕，稱為內(nèi)呼叫按鈕。電梯停下時(shí)，具有開門、關(guān)門的功能，即電梯門可以自動打開，經(jīng)過一定的延時(shí)后，又可自動關(guān)閉。而且，在電梯內(nèi)部也有控制電梯開門、關(guān)門的按鈕，使乘客可以在電梯停下時(shí)隨時(shí)地控制電梯的開門與關(guān)門。電梯內(nèi)部還配有指示燈，用來顯示電梯現(xiàn)在所處的狀態(tài)，即電梯是上升還是下降以及電梯處在樓層的第幾層，這樣可以使電梯里的乘客清楚地知道自己所處的位置，離自己要到的樓層還有多遠(yuǎn)，電梯是上升還是下降等。 3.3 電梯外部控制硬件設(shè)計(jì) 電梯的外部共分4層，每層都應(yīng)該有呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降指示燈及樓層LED顯示器。呼叫按鈕是乘客用來發(fā)出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應(yīng)的呼叫請求之前應(yīng)一直保持為亮，它和上升指示燈、下降指示燈、樓層LED顯示器一樣，都是用來顯示電梯所處的狀態(tài)的。4層樓電梯中，1層只有上呼叫按鈕，4層只有下呼叫按鈕，其余2層同時(shí)具有上呼叫和下呼叫按鈕。而上升、下降指示燈以及樓層顯示 器4層電梯均相同。 3.4 數(shù)碼管的顯示原理 數(shù)碼管的顯示是根據(jù)點(diǎn)亮不同的二極管而顯示不同的數(shù)字。一般單位二極管有10個(gè)引腳，二位二極管也是10個(gè)引腳，四位數(shù)碼管是12個(gè)引腳。關(guān)于具體的引腳及段，可根據(jù)其資料進(jìn)行查詢。 數(shù)碼管根據(jù)其連接的不同可分為共陰極連接，如下圖3-1所示其中圖a，共陽極連接如圖b。 單位數(shù)碼管的引腳分布如圖C。其中，公共端叫做位選線，連接在一起的段線叫段選線。 數(shù)碼管的顯示分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。當(dāng)多位數(shù)碼管應(yīng)用于某一系統(tǒng)是，他們的位選是可以獨(dú)立控制的，而段選是連接在一起的，我們可以通過位選信號控制那個(gè)數(shù)碼管亮，在同一時(shí)刻，位選選通的的所有數(shù)碼管顯示相同的數(shù)字。因?yàn)樗麄兊氖沁B在一起的，所以這種顯示叫做靜態(tài)顯示。數(shù)碼管的動態(tài)顯示又叫動態(tài)掃描，它是在根據(jù)人的視覺效果（至少25次/秒），來讓數(shù)碼管進(jìn)行動態(tài)顯示。 圖3-1　數(shù)碼管顯示原理圖 3.5 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖3-2所示。圖中M1，M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器KM1~KM4通過控制兩臺電動機(jī)的運(yùn)行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過載時(shí)斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護(hù)作用。 圖3-2 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖 3.6 門機(jī)電路、抱閘電路、門鎖及安全運(yùn)行電路 圖3-3為電梯的門機(jī)、抱閘、門鎖及安全運(yùn)行電路。門電動機(jī)為他勵(lì)直流電動機(jī)，可由KM9、KM10控制其正反轉(zhuǎn)。KM9接通時(shí)，電阻R2與電動機(jī)電樞并聯(lián)，電流由電樞左端流向右端，電動機(jī)正轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)開門，壓下SQ8時(shí)，R2部分被短接，實(shí)現(xiàn)開門調(diào)速。KM10接通時(shí)，電動機(jī)將反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)關(guān)門，并由SQ9、SQ10與R3一起實(shí)現(xiàn)關(guān)門調(diào)速。 當(dāng)電梯上下運(yùn)行時(shí)，抱閘應(yīng)打開，其線圈應(yīng)通電。電梯停止運(yùn)行時(shí)，抱閘應(yīng)抱死，其線圈應(yīng)斷電。將所有廳、轎門開關(guān)串聯(lián)在一起，控制門鎖繼電器KA1，實(shí)現(xiàn)全部門關(guān)閉后電梯才能運(yùn)行的控制。將安全窗開關(guān)、安全鉗開關(guān)、限速器開關(guān)、轎內(nèi)急停開關(guān)、上下強(qiáng)迫停止開關(guān)、基站開關(guān)梯開關(guān)以及熱繼電器觸點(diǎn)FR1、FR2串聯(lián)在一起，構(gòu)成安全回路，控制安全運(yùn)行繼電器KA2，用KA2的觸點(diǎn)控制PLC的RUN口，只有當(dāng)該KA2吸合時(shí)，才允許PLC處于運(yùn)行狀態(tài)。這樣可以節(jié)省PLC的輸入口，又可以實(shí)現(xiàn)在多種緊急情況下的立即停車。 圖3-3電梯的門機(jī)、抱閘、門鎖及安全運(yùn)行電路 3.7 PLC信號控制系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)核心為PLC主機(jī)，通過PLC輸入接口送入PLC. 由存儲器的PLC 軟件運(yùn)算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指層器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向主拖動系統(tǒng)發(fā)出控制信號。具體的電梯控制信號原理如圖3-4所示。 圖3-4電梯PLC信號控制系統(tǒng)框圖 3.8 I/O分配表 在編程過程中，遇到的I/O地址分配如下表3-1所示。編程過程可能分為電梯內(nèi)部和電梯外部兩部分進(jìn)行。 表3-1 I/O分配表 輸入符號 功能 輸出符號 功能 XO 接上升按鈕 Y0 電梯上升接觸器線圈 X1 接下降按鈕 Y1 電梯下降接觸器線圈 X2 接開門按鈕（梯內(nèi)） Y2 開門接觸器線圈 X3 接關(guān)門按鈕（梯內(nèi)） Y3 關(guān)門接觸器線圈 X4 接于1樓指令按鈕 Y4 接于1樓指令按鈕燈 X5 接于2樓指令按鈕 Y5 接于2樓指令按鈕燈 X6 接于3樓指令按鈕 Y6 接于3樓指令按鈕燈 X7 接于4樓指令按鈕 Y7 接于4樓指令按鈕燈 X10 接鑰匙式按鈕（總開關(guān)） Y10--Y13 接七段譯碼顯示器的顯示數(shù)據(jù)輸入端（字形） X11 接1樓行程開關(guān) Y14--Y17 X12 接2樓行程開關(guān) Y20 接1樓門口上升呼喚按鈕燈 X13 接3樓行程開關(guān) Y21 接2樓門口上升呼喚按鈕燈 X14 接4樓行程開關(guān) Y22 接3樓門口上升呼喚按鈕燈 X15 接開門按鈕（梯外） Y23 接4樓門口下降呼喚按鈕燈 X16 接關(guān)門按鈕（梯外） Y24 接3樓門口下降呼喚按鈕燈 X20 接1樓門口上升呼喚按鈕 Y25 接2樓門口下降呼喚按鈕燈 X21 接2樓門口上升呼喚按鈕 Y26 上升顯示燈 X22 接3樓門口上升呼喚按鈕 Y27 下降顯示燈 X23 接4樓門口下降呼喚按鈕 X24 接3樓門口下降呼喚按鈕 X25 接2樓門口下降呼喚按鈕 3.9 PLC硬件接線圖 根據(jù)上小節(jié)的信號控制系統(tǒng)框圖可以進(jìn)行如下PLC的硬件連接，具體如下圖3-5所示。 圖3-5 PLC硬件接線圖 圖中Y20-Y26接數(shù)碼管進(jìn)行動態(tài)顯示，Y4-Y7接各樓層指令按鈕燈，Y12、Y10接兩主接觸器。 4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4.1 系統(tǒng)流程圖 根據(jù)硬件設(shè)計(jì)我們就可以進(jìn)行相應(yīng)的流程圖編輯，具體如下圖4-1所示。 圖4-1 程序流程圖 4.2 PLC程序梯形圖 1.預(yù)達(dá)樓層的程序 電梯內(nèi)部的4個(gè)預(yù)達(dá)樓層呼叫按鈕，指定的是電梯的運(yùn)行目標(biāo)。在電梯未達(dá)到指定目標(biāo)時(shí)，該層呼叫燈應(yīng)一直有顯示（為綠），因此驅(qū)動預(yù)達(dá)樓層呼叫按鈕指示燈的繼電器應(yīng)該使用保持繼電器。另外，當(dāng)電梯達(dá)到指定數(shù)層時(shí)，呼叫燈應(yīng)滅掉，即保持繼電器斷開。 由此可得預(yù)達(dá)樓層的PLC梯形圖程序 。 2.電梯運(yùn)行樓層的顯示程序。 電梯運(yùn)行到了哪一樓層，電梯內(nèi)及樓層門口都有需要顯示器顯示。運(yùn)行樓層的顯示是以電梯是否碰到行程開關(guān)來決定的。同一樓層內(nèi)顯示同一個(gè)運(yùn)行樓層數(shù)。電梯接觸到其上層或下層的行程開關(guān)時(shí)更換某一顯示器的值，顯示相應(yīng)運(yùn)行樓層數(shù)。 七段顯示譯碼器采用Mc14495，其輸入為需要顯示數(shù)字的BCD碼，輸出為高電平有效的字形碼，驅(qū)動共陰極數(shù)碼管。 由于數(shù)碼管耗電小，樓層門口的4個(gè)七段顯示譯碼器采用Mc14495和電梯內(nèi)的1個(gè)七段顯示譯碼器采用Mc14495可并聯(lián)接在PLC的字形輸出點(diǎn)Y10—Y13上。 3.電梯內(nèi)、外的電梯升降顯示程序 Y0有輸出時(shí)，接通上升所有上升指示燈（樓層門口的4個(gè)和電梯內(nèi)的1個(gè)）。 Y1有輸出時(shí)，接通下降所有下降指示燈（樓層門口的4個(gè)和電梯內(nèi)的1個(gè)）。 4.電梯到達(dá)樓層后的停止程序 由于電梯有上升呼叫和下降呼叫，所以當(dāng)呼叫方向與電梯運(yùn)行方向相同時(shí)，電梯才能停止。 5.電梯的開、關(guān)門程序 電梯門的開、關(guān)門注意事項(xiàng)前面已介紹過。以電梯的開門Y2程序?yàn)槔f明。首先，只有當(dāng)電梯既不上升也不下降時(shí)才能進(jìn)行開門。即Y2才能有輸出。 6.電梯外部操作與顯示的PLC程序 電梯外部呼叫與內(nèi)部呼叫是類似的。一個(gè)呼叫燈的接通對應(yīng)于相應(yīng)的外部呼叫接通，其關(guān)閉條件為相應(yīng)行程開關(guān)閉合，相應(yīng)升降指示燈閉合。另外，外部呼叫同樣有保持特性，故也應(yīng)使用保持繼電器作為輸出。需要指出的是第一、第四層的呼叫是單向的，故其關(guān)閉條件也相應(yīng)變?yōu)樾谐涕_關(guān)閉合“AND”電梯升降斷開. 各部分功能梯形圖如下圖4-2所示： 圖4-4 程序梯形圖 5 電梯PLC的調(diào)試與安裝 5.1 模擬調(diào)試 模擬調(diào)試可以在輸入端接上手動按鈕，而在PLC的輸出指示燈上看輸出。這種調(diào)試比較抽象，輸入信號完全靠手動來控制。如按下X4是三層內(nèi)呼，如此時(shí)電梯不在三層，則對應(yīng)輸出指示燈亮，然后依次通過手動來控制接近開關(guān)按鈕，到第三層時(shí)電動機(jī)停轉(zhuǎn)，輸出指示燈滅。其它層的運(yùn)行模擬調(diào)試同理。 5.2 安裝調(diào)試 安裝調(diào)試過程是一個(gè)比較復(fù)雜且耗時(shí)間的過程，首先要確定器件型號。選擇器件型號除了要考慮機(jī)械設(shè)備、電壓、電流外，還要考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用及美觀問題。內(nèi)選、外召喚信號指示燈可統(tǒng)一使用24V，這樣可以用一個(gè)電源供電。不僅可以簡化布線的繁雜，而且可以減少器件的使用，節(jié)省開支。接近開關(guān)可用KCB—1型雙穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)，功率為100W，這種開關(guān)完全是靠磁性動作，不需電源。這樣不僅接線方便，而且可以節(jié)省一個(gè)電源。變壓器型號是 BK—50，主要用到24V和5V。5V用在層樓顯示上。在正反轉(zhuǎn)線路中，交流接觸器型號是 B—16型，此接觸器線圈電壓為220V，這是在購買接觸器時(shí)特別注意的問題。因?yàn)镻LC輸出外部電源不能超過250V ，所以選用接觸器線圈電壓為220V的型號。另外還有空氣開關(guān)、熱繼電器、電動機(jī)等等，這里不必一一詳述。所有的器件都備好后，接下來就是安裝。主電路及PLC都裝在控制柜內(nèi)，這就要考慮到互相干擾的問題，主要是接觸器、空氣開關(guān)和PLC之間的干擾，所以要相隔一定的距離，在安裝接近開關(guān)時(shí)還要考慮到一個(gè)動作范圍，要確保轎廂正好在每層中間停靠。按鈕、指示燈或數(shù)碼顯示也按照同樣原則接線。所有的元器件都按照一定的編號安裝好后，確保無誤后，就可以調(diào)試了。由于調(diào)試過程中，輸入輸出點(diǎn)比較多，且完成一個(gè)動作所涉及的開關(guān)、按鈕、輸出顯示也比較多。所以這里不一一說明。只對動作中一部分加以說明。 5.2.1 單指令運(yùn)行調(diào)試 這是一種最簡單的調(diào)試方法，檢查所設(shè)計(jì)的程序在完成其最簡單的控制功能時(shí)是否會發(fā)生錯(cuò)誤。若各種調(diào)試無錯(cuò)誤，則再用復(fù)雜的方法進(jìn)行調(diào)試。單指令運(yùn)行調(diào)試的具體內(nèi)容如下：假定電梯的轎廂在一樓，數(shù)碼管顯示為“1”，此時(shí)按下三樓的內(nèi)指令按鈕X5，三樓內(nèi)指令顯示Y35亮。電梯關(guān)門后，開始上行，當(dāng)轎廂上升到三樓后，數(shù)碼管顯示為“3”樓的內(nèi)指令顯示信號Y35消除。 5.2.2復(fù)雜運(yùn)行調(diào)試 首先必須弄清楚各種按鈕的常開與常閉觸點(diǎn)。布線時(shí)，一定要標(biāo)號，以備維修查找方便。線頭不能過長也不能過短。線頭過長會碰到一起，引起短路。線頭過短，過細(xì)，固定牢靠性又成問題。布線時(shí)還要考慮美觀性。一根線的布置不會有太多問題，但是成百上千根線就有美觀性可言。因此，接線槽、扎帶、套管就成為必不可少的輔件。交流輸入輸出信號與直流輸入輸出信號分別使用各自的電纜。為了防止轎廂沖頂和蹲底，當(dāng)電梯運(yùn)行到頂層或底層時(shí)，可采取雙重強(qiáng)迫停車。 結(jié)束語 此設(shè)計(jì)主要以PLC為核心，利用PLC的強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了對四層升降電梯的控制。 利用梯形圖可以很直觀的看出電梯運(yùn)行過程。利用可編程控制器控制升降電梯，具有接線簡單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。當(dāng)建筑物的層樓增加時(shí)，硬件接線上只需增加樓層相應(yīng)的輸入信號。原來的接線不需改變，軟件上只需增加相應(yīng)樓層的功能，要改動的地方也較少。調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面，到達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，表明該設(shè)計(jì)方案是可行的。 致謝 三年的大學(xué)生活已經(jīng)快結(jié)束，在本專業(yè)的學(xué)習(xí)中使我掌握了不少專業(yè)知識，鍛煉了自己。畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說是三年學(xué)習(xí)的總結(jié)和體現(xiàn)，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和幫助下，我完成了這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)通過本次設(shè)計(jì)，我受益匪淺，無論在學(xué)習(xí)還是生活中都保持認(rèn)真的態(tài)度。更重要的是，我更了解了有關(guān)可編程控制器的功能。我選擇這個(gè)設(shè)計(jì)，也是為了能更深刻的了解PLC。做設(shè)計(jì)就要到現(xiàn)場調(diào)查研究收集資料，閱讀文獻(xiàn)，分析對比，設(shè)計(jì)計(jì)算，對每一個(gè)數(shù)據(jù)都要細(xì)心琢磨，理論和實(shí)踐相結(jié)合，思考的越多，得到越多，不懂的問題也就解決了，獨(dú)立工作能力逐漸增強(qiáng)，業(yè)務(wù)技術(shù)能力逐漸增強(qiáng)。 能很好的完成這次設(shè)計(jì)與老師的辛勤勞動和耐心細(xì)致地循循誘導(dǎo)分不開的，他們學(xué)識淵博，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，為指導(dǎo)我們搞設(shè)計(jì)，不辭辛勞，其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)和兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)是我們學(xué)習(xí)榜樣，在此我表示深切的感謝。 謹(jǐn)向戰(zhàn)崇玉老師表示感謝。 謹(jǐn)向所有任課老師致以衷心的感謝！我們即將畢業(yè)，在此，再一次向三年中在學(xué)習(xí)和生活中給予過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)致謝。 參考文獻(xiàn) [1] 劉炬，電梯安裝維修工.中國勞動社會保障出版社，2000版. 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