发布时间 : 星期二 文章两层货运电梯控制系统PLC课程设计更新完毕开始阅读
菏泽学院本科课程设计
1.5 系统组成总体结构
通过利用PLC控制两层电梯的设计方案总体框图如图1所示
门电机 传感器：行程 开关 PLC 西门子 S7-200 电梯指令按 钮
曳引电机 楼层运行指示灯 报警指示灯
图1 设计方案总体框图
各部分功能：
（1）以PLC为主控制器，接收电梯的楼层呼叫信号与霍尔元件产生的楼层感应信号（即行程开关），经程序判断使曳引电机和门电机启动，并通过楼层指示灯和上下行指示灯显示电梯的行程，如有故障则故障灯亮。
（2）楼层位置感应，用霍尔元件实现，用霍尔元件输出的开关量表示感应到的电梯当前位置，用三个开关量SQ4，SQ5表示。当SQ4接通时，表示电梯当前位置为一楼；当SQ5接通时，表示电梯当前位置为二楼。SQ4，SQ5即行程开关。 （3）电梯指令按钮按下，表示要到达的楼层。 （4）门电机通过正转反转控制电梯的开门关门。 （5）曳引电机控制电梯的上升与下降。
（6）楼层指示灯显示楼层的位置，上下行指示灯显示轿厢的运行方向，故障报警灯是当断电时产生故障显示的装置。
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两层货运电梯控制系统
2 硬件设计
2.1 PLC的选定与基本结构
完成所设定的控制任务所需要的PLC规模主要取决于控制系统对输入输出点的需求量和控制过程的难易程度。
2.1.1 CPU的构成及功能
与一般计算机一样，CPU是PLC的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊的工作。CPU芯片的性能关系到PLC处理控制信号的能力与速度，CPU位数越高，系统处理信息量越大，运算速度越快。随着芯片技术的不断发展，PLC所用的CPU芯片也越来越高档。CPU在PLC中主要的任务有五个：控制用户程序和数据的接收与存储；通过I/O接口接收现场信号状态或数据，存在输入映像寄存器或数据存储器里面；诊断内部故障和语法错误；传送数据、逻辑或算术运算等；更新结果，经输出部件输出控制[1]。
2.1.2 储存器
PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在RAM内，用户不能直接更改。用户存储器包括用户程序存储器和功能存储器两部分[3]。 2.1.3 I/O点的统计与CPU选型
输入、输出 接口是PLC与外界连接的接口。输入接口用来采集和接受两种类型的输入信号：一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关数字拨码开关等的开关量输入信号[2]；另一类是由电位器、测速发电机和各种变换器传来得各种模拟信号。输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀、调速装置等。
系统的输入点有：楼层感应2个，开关门感应3个，指令按钮4个，共计输入9个。输出点有：电梯上行下行指示灯2个，开关门运行指示灯2个，共计输出4个。总计I/O点数为9/4。
综上所述，根据具体情况，选择西门子S7-200系列PLC，因为CPU224的输入/输出点数为14/10，所以所选CPU型号为224。 2.1.4 PLC的选取
内存估计：用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：内存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数；用户的编程水平[5]。
程序编写质量：用户编写的程序优劣对程序长短和运行时间都有较大影响。对于同样系统不同用户编写程序可能会使程序长度和执行时间差距很大。一般来说对初编者应为内存多留一些余量，而有经验的编程者可少留一些余量。
响应时间：对过程控制，扫描周期和响应时间必须认真考虑。可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠地接收持续时间小于扫描周期的输入信号[4]。
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2.1.5 PLC基本结构
可编程控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般控制系统相似，可编程控制器主要有CPU（中央处理单元）、存储器（RAM和EPROM）、输入/输出模块）简称I/O模块）、编程器和电源五大部分组成[6]。
PLC的基本结构如图2所示
编程器 电源 中央处理单元 （CPU） 输出电路 输入电路 系统程序储存区 用户程序储存区 图2 PLC基本结构框图 2.2 PLC输入/输出接口分配
设计的要求，输入信号有：楼层感应2个，开关门感应3个，指令按钮4个，共计输入9个。输出点有：电梯上行下行指示灯2个，开关门运行指示灯2个，共计输出4个。总计I/O点数为9/4。
表1 控制信号 输入 文字符号 SB5 SB6 SB1 SB2 SB11 SB22 SB7 说明 开门 关门 电梯内一层按钮 电梯内二层按钮 一层上升呼叫按钮 二层下降呼叫按钮 检修开关 6
输出 文字符号 H1 H2 H11 H22 KM1 KM2 YA1 说明 电梯内一层按钮指示灯 电梯内二层按钮指示灯 一层上升呼叫按钮指示灯 二层下降呼叫按钮指示灯 电动机正转 电动机反转 电梯开门 两层货运电梯控制系统
ST1 ST2 ST5 SP FR 电梯一层到位限位 电梯二层到位限位 电梯关门到位限位 电梯载重超限检测 电动机过载保护电热器 YA2 HA 电梯关门 电梯故障警报
表2 输入输出分配表
输入 输入点编号 I1.2. I1.3 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 说明 开门 关门 电梯内一层按钮 电梯内二层按钮 一层上升呼叫按钮 二层上升呼叫按钮 检修开关 电梯一层到位限位 电梯二层到位限位 电梯关门到位限位 电梯载重超限检测 电动机过载保护电热器 输出点编号 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 输出 说明 电梯内一层按钮指示灯 电梯内二层按钮指示灯 一层上升呼叫按钮指示灯 二层下降呼叫按钮指示灯 电动机正转 电动机反转 电梯开门 电梯关门 电梯故障报警
2.3 电机控制部分电路 2.3.1 曳引电机
电梯的种类多种多样，按拖动系统来分有交流单速/交流双速拖动电梯、交流调压调速电梯等等。在此次设计中，将采用交流单速电机作为曳引电机，它的优点是简单，经济，舒适感好。
曳引电机主电路的控制过程：曳引电机正转时，KM1闭合，电梯向上运动；曳引电机反转时，KM2闭合，电梯向下运动。 2.3.2 门电机
门电机主电路的控制过程：当KM3触点闭合，电机正转，轿厢门打开；当KM4闭合，电机反转，轿厢门关闭。
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