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1、-课程设计说明书2014/2015学年第二学期课程名称：可编程控制器课程设计题目：6层电梯控制系统程序设计2专业班级：电气工程及其自动化班学生：*：指导教师：增环、岑毅南、兵等设计周数：两周设计成绩：2015年 6月 26日一、设计目的1、对PLC和变频器等硬件局部进展比拟简单项选择型设计；2、编写I/O地址分配表；3、编写PLC的程序，并利用实验室设备进展系统的模拟实验；4、对课程设计进展总结，撰写课程设计说明书。二、设计容1、技术要求（1） 设计应符合国家相应标准；（2） 设计控制系统应符合故障平安原则；（3） 电梯具有维修控制功能；（4） 应有楼层和方向数码显示；（5） 电梯的运行应符合
2、方向优先等原则；（6） 应具有自动调整功能； 2、电梯程序设计2.1、控制要求开场时，电梯处于任意一层。六层电梯为-15层当有外呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到达该楼层时，轿厢停顿运行，轿厢门翻开，无人操作时，延时一定时间后自动关门。当有呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到达该层时，轿厢停顿运行，轿厢门翻开，无人操作时，延时一定时间后自动关门。在电梯轿厢运行过程中，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，但如果反向外呼梯信号前方无其他、外呼梯信号时，则电梯响应该呼梯信号。例如：电梯轿厢在一楼，将要运行到五楼，在此过程中可以响应二层、三层、四层的向上呼梯信号，但不响应
3、二层、三层、四层的向下呼梯信号。同时，如果电梯到达五层，如果六层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应五层向下的信号。否则，电梯轿厢将继续运行至六楼，然后向下运行响应五层的向下呼梯信号。电梯应具有最远反向外呼梯响应功能。例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，五层向下外呼梯，六层向下外呼梯，则轿厢先去六楼响应六层向下外呼梯信号电梯未平层即运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢响应停顿后，按开门按钮轿厢门翻开，按关门按钮轿厢门关闭。2.2 PLC输入输出I/O口分布TVT-2000E电梯模型S7-200主机的I/O表PLC输入PLC输出高速计数器输入
4、AI0.6底层呼指示灯Q3.0高速计数器输入BI0.7一层呼指示Q3.1底层呼按钮I3.0二层呼指示Q3.2一层呼按钮I3.1三层呼指示Q3.3二层呼按钮I3.2四层呼指示Q3.4三层呼按钮I3.3五层呼指示Q3.5四层呼按钮I3.4PWM输出Q0.1五层呼按钮I3.5开门驱动Q0.4轿厢开门按钮I3.6关门驱动Q0.3轿厢关门按钮I3.7底层向上指示Q1.6底层外呼上I1.5一层下指示Q1.5一层外呼下I1.4一层上指示Q1.4一层外呼上I1.3二层下指示Q1.3二层外呼下I1.2二层上指示Q1.2二层外呼上I1.1三层下指示Q1.1三层外呼下I1.0三层上指示Q1.0三层外呼上I0.5四层
5、下指示Q0.7四层外呼下I0.4四层上指示Q0.6四层外呼上I0.3五层下指示Q0.5五层外呼下I0.2电梯上行驱动Q0.2下基准位限位I1.6电梯下行驱动Q0.0下极限位限位I1.7电梯上行指示Q2.5上基准位限位I0.1电梯下行指示Q2.4上极限位限位I3.7显示驱动AQ2.0开门限位开关I2.7显示驱动BQ2.1关门限位开关I2.6显示驱动CQ2.2轿厢平安开关I0.0显示驱动DQ2.3手动控制开关I2.0手动开门按钮I2.1手动关门按钮I2.2手动上行按钮I2.3手动下行按钮I2.4紧急停车按钮I2.5符号表补充高速计数器初始化标志位M0.0楼层显示标志 MB20 楼层显示标志位1M2
6、0.0 楼层显示标志位2M20.1楼层显示标志位3M20.2 楼层显示标志位4M20.3 PWM标志位1M1.0 PWM标志位2M1.1 所处楼层数VW306上电复位M0.2 楼层定位M0.3 方向M0.4 要到达楼层 VW308允许开门标志 M0.5 方向取反标志M0.6 自动开关门 M0.7开关门定时 M1.3 到了开门M1.4 屏蔽方向检测 M1.53.3 梯形图程序PWM设置局部楼层显示局部高速计数器初始化PWM调速局部楼层局部3 电梯模型PLC控制系统构成，运行原理及设置3.1六层电梯实际模型控制系统的硬件是由三相异步电动机、变频器、传感器、旋转编码器、触摸屏、FP2台等组成。采用P
7、CLINK网络实现了PLC的远程控制，其PLC控制系统构造框图如图1所示 楼层显示电机变频器西门子PLC35层呼叫装置速度反应CPU-226轿厢内选按键-1 1 2 开3 4 5 关-12层呼叫装置轿厢内部控制器维修操纵盒图1 PLC控制系统框图3.2、变频调速系统原理、接线及设置.变频器的接线及设置 交流变频调速电梯，采用速度反应构成闭环系统，实现电梯的 无级调速及准确定位。其变频器接线如图5所示。 aVFO变频器主接线图 b 变频器控制电路接线图图 5 变频器的接线图注：Y1所接的变频器功能为：正转/停由P08参数设置Y2所接的变频器功能为：反转/停由P08参数设置Y0所接的变频器功能为：
8、PWM切换由P1921、P2224参数设置Y3所接的变频器功能为：PWM输入由P1921、P2224参数设置变频器的设置如表1所示。表1变频器设置名称参数名称参数P0100.5P13000P0200.5P1400P03FFP1575.0P040P1650.0P0505P171P062P181P072.4P190P083P200P090P210P100P221P110P2301P1200.5P2401.0 设置以上参数的方法，详见变频器使用手册。其它参数为默认值，用户也可参照手册进展设置。PWM变频调速方式方法及反应系统的设计 一PWM变频调速方法和调速方式六层电梯模型的变频调速局部，采用松下F
9、P、VF0小型变频器和欧姆龙的旋转码盘组成高速计数单元。变频器通过编程控制电梯，变频电机按图6所示的理想曲线运行，而电机何时启动换速以及电机的转向是由PLC根据电梯呼梯、减速等信号做出决定，发出控制信号给变频器，变频器按理想速度曲线控制电梯运行 v 0 停车 加 速 匀 速 减 速 平 层 t 图6理想速度曲线 传统变频器控制频率一般采用模拟信号控制，这样控制系统需要D/A转换而增加本钱，VF0变频器保存原有的模拟控制还增加PWM信号进展控制。PLC的输出端可以直接控制变频器的启动、停顿、多段速度运行等，它可以将变频器的运行状况从PLC输送上位计算机，以便对生产过程进展集中控制。TVT2000
10、E六层电梯模型中PLC的PWM信号脉宽调制波输出端子直接接于变频器的端子8、9、3组成输入回路，如图5 b)所示。松下VF0超小型变频器可容许的PWM信号周期为0.9ms1100ms以。需要设置的参数P22：PWM频率信号选择，参数P23：PWM信号平均次数、参数P24：PWM 信号周期具体设置请参阅VF0超小型变频器的使用手册。 变频器根据各类生产机械对升速过程的不同要求，为用户提供了多种升速方式供用户自行设定。加速方式的种类有如下三种：线性方式：在起动或升速过程中，频率与时间成线性关系，如图7，a)中曲线a 所示。一般来说，在没有什么特殊考虑的情况下大都选用线性方式。图7 升速方式a) 线
11、性和S型 b)半S型S型方式：对于如图8所示的带式输送机一类的负载，因被输送物体M的惯性力与加速度成正比惯性力F=ma, m 是物体的质量，a是加速度加速度变化过大，会使被输送物体滑动或跌倒。因此，在起动的初始阶段OP段加速过程比拟缓慢；中间的PQ段，为线性加速，加速度不变；Q点以后，加速度又逐渐下降为0。整个过程中，速度和时间的关系呈S形，如图7，a)中曲线b所示。 同样，人们在乘坐电梯的时候，会由于重力的作用有超重和失重的感觉，严重时会感觉不舒服。因此，在电梯的设计时，就尽量使电梯按照图6的理想速度曲线运行，即S型曲线。图 8 带式输送机半S型方式：即升速曲线的一半为S形，另一半为线性方式
12、。这又有两种情况：第一、对于鼓风机和泵类负载，低速时负载较轻，升速过程可以快一些：但随着转速的升高，其阻转矩迅速增加，应逐渐减缓加速过程而成半S形升速方式，如图7 b)中曲线a所示。第二、对于一些惯性较大的负载，在初始起动时加速过程应适当减缓，运行到一定转速后再线性加速，成为另一种半S形，如图7，b)中曲线b所示。另外各类变频器设定加速方式的功能很不一致，大体有以下几种：第一，只设定加速的方式 S形和半S形的具体形状由变频器定，用户不能设定。第二、变频器为用户提供了假设干种S区非线形区的大小如0.2s、0.5s、1.0s供用户设定，如图9 a所示。第三，用户可以在一定围如05s，任意设定非线性
13、时间ts 的大小，如图9 b)所示。图 9 S形的设定a)设定S区 b) 设定非线性时间电梯的降速方式、应用场合及设定方法与上述的电梯升速一样，这里不再赘述。二速度反应系统设计在具有速度反应环节的闭环控制系统中，实现闭环控制可以有两种方法。一种是采用置PID的变频器，可以用变频器部PID的功能形成闭环。另一种是采用没有置PID的变频器，则可以使变频器外部闭环，闭环接点放在变频器的外部。在有上位机计算机或PLC存在的系统中，闭环算法由上位机实现，然后将运算信号传给变频器。设计构造如图10。六层电梯TVT2000E 中采用上位机作总闭环计算的控制，其优点是采用上位机作各种PID的算法计算速度快，实现简单在FP0及FP PLC 就具备PID的专用指令。其特点是所有的反应信号都接到上位机，由上位机分别给出控制变频器运行的信号。PID调节时比例、积分、微分运算的组合，PID过程可选择微分、比例/微分
