西门子S7300 PLC在双电梯联动控制中的应用.doc
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1、西门子S7-300 PLC在双电梯联动控制中的应用哈哈大学 第 I 页西门子S7-300 PLC在双电梯联动控制中的应用摘 要目 录摘要 . I ABSTRACT. 错误!未定义书签。 1 绪论 . 11.1 课题研究的背景 . 11.2 课题研究的意义 . 11.3 课题的研究方法及内容 . 11.3.1 PLC的现状与发展趋势 . 错误!未定义书签。1.3.2 课题的提出 . 1 2 西门子S7-300 PLC产品介绍 . 42.1 西门子PLC系列产品介绍 . 42.1.1 可编程控制器的基本结构 . 42.1.2 可编程控制器的特点 . 42.1.3 西门子PLC产品分类 . 42.2
2、 SIMATIC S7-300 PLC的结构体系. 52.2.1 S7-300的结构体系 . 52.2.2 功能 . 6 3 电梯的群控制 . 73.1 电梯简介 . 73.1.1 电梯的基本结构 . 73.1.2 电梯的分类 . 73.2 群控电梯的控制功能. 7哈哈大学 第 II 页3.2.1 电梯群控简述 . 73.2.2 群控电梯的控制功能 . 8 4 控制系统的主要硬件选型及实现 . 104.1 系统结构 . 104.2 可编程序控制器的分析和选择 . 114.2.1 PLC选择原则 . 114.3 变频调速系统的分析及选择 . 13 5 系统软件设计 . 155.1 控制系统的软件
3、设计. 155.2 程序框图 . 165.3 PLC编程 . 175.3.1 电梯升降模块 . 185.3.2 二楼上升、下降梯形图 . 185.3.3 二楼向下指示灯 . 195.3.4 一楼、五楼指示灯梯形图 . 195.3.5 一楼内呼灯 . 195.3.6 轿内指令控制梯形图 . 205.3.7 门厅召唤控制梯形图 . 20 结论 . 22 致谢 . 22 参考文献 . 23辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页1 绪论1.1 课题研究的背景 1.2 课题研究的意义。1.3 课题的研究方法及内容1.3.2 课题的提出可编程控制器(PLC)是面向用户的专用工业控制计算机,具有许多明显的特
4、点,使用PLC进行电梯的电气控制是必然的趋势。电梯质量的好坏,在很大程度上取决于控制系统的质量。电梯控制系统主要采用以下三种控制方式:一是继电器控制系统;二是PLC控制系统;三是微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高,控制方式不灵活及功率消耗大等缺点,目前已逐渐被人们所淘汰。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能,但也存在一定的不足之处,即抗干扰性差,系统设计较复杂,一般维修人员难以掌握其维修技术,这些都限制了微机控制系统应用的广泛性。而PLC控制系统由于运行可靠、使用维修方便、抗干扰性强等优越性,成为目前在电梯控制系中使用最多的控制方式1。1.PLC在电梯中的应用已很成熟,图1.1是
5、PLC应用于电梯控制的控制框图。PLC作为主控制器,一方面通过采集电梯的各种输入信号,包括电梯的位置、状态、内外指令的按钮信号、门锁信号、门区信号、井道内的强迫减速信号、防冲信号以及消防信号等。另一方面把采集到的信号进行计算和处理给出电梯的楼层信号和速度信号,并驱动相应的开关门信号、方向继电器和抱闸继电器,以控制电梯的运行。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页 图1.1 控制方框图2.我们利用PLC内的条件跳转和主控制指令,把对电梯的控制程序划分为几个程序段:检修控制、正常加速和稳速段、减速爬行段、以及开关门阶段(如图1.2)。当给电梯送电时,PLC就开始扫描电梯的所有输入、输出信号,检测
6、电梯的安全回路是否接通、厅门轿门是否关闭、电梯处在何种状态。正常自动状态时,PLC检测门锁是否接通,若门锁不通则给出关门信号,控制电梯关门;当门锁接通时,进入待机状态,此时收到指令信号电梯即起动。当电梯到达减速楼层时,通过比较楼层的基数脉冲和换速点脉冲是否相等,相等时给出电梯减速信号,电梯减 速运行;判断电梯是否到达平层区,若到达平层区,则给出平层、开门信号;否则电梯继续减速。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页 图1.2 运行流程图3.我们乘坐电梯除要操作开关门按钮外,还要给出要去的目的层指令,PLC根据电梯现在所在的楼层判断运行方向,然后起动运行。根据当今电梯控制系统和电梯拖动系统的发
7、展趋势,本设计采用西门子S7-300 PLC,结合安川VS-616G5通用变频器,实现了两台电梯的联动控制系统。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页2 西门子S7-300 PLC产品介绍2.1 西门子PLC系列产品介绍2.1.1 可编程控制器的基本结构可编程控制器是一种以微型计算机为主体、具有强大控制功能和抗干扰能力的工业控制装置。所以它的组成与一般计算机系统基本一致,有中央处理器(CPU)、存储器、I/O接口部分、电源、通信接口、编程工具等。可编程控制器的基本结构框图如图2.1所示。 图2.1 PLC结构框图2.1.2 可编程控制器的特点2.1.3 西门子PLC产品分类SIMATIC PL
8、C是德国西门子公司在1995年推出的性能价格比较高的PLC系统。其中,微型的有SIMATIC S7-200系列,中小型的有SIMATIC S7-300,中高档性能的有S7-400系列。SIMATIC S7系列PLC都具有模块化、无排风扇结构和易于用户掌握等特点,使得S7系列PLC成为各种从小规模到中大规模应用的首选产品。1.SIMATIC S7-200系列可编程控制器SIMATIC系列PLC S7-200体积小巧,功能全面,适应中小型机器设备的控制。适用于各种场合中的检测、监测及控制的自动化,应用领域极为广泛,具有较高性价比,在可靠性、操作便捷性、实时特性、通讯联网能力、功能低成本扩展、内置集
9、成等方面辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页均有出色表现。2.SIMATIC S7-300系列可编程控制器S7-300是一种模块化的小型PLC系统,其优越的性能价格比,使之成为中小规模控制系统理想的选择。SIMATIC系列PLC S7-300自动化工程领域通用型PLC,分布式配置、处理速度高、指令集功能强大、模块化结构、完善的网络通讯能力、100免维护、易于掌握。S7-300由于其系统的优良特性,近年来,被广泛应用于专用机床、纺织机械、包装机械、通用机械工程应用、控制系统、机床、楼宇自动化、电器制造工业及相关产业等诸多领域。S7-300提供了多种性能递增的CPU和丰富且带有许多方便功能的I/
10、O扩展模块,各种功能模块可以非常好地满足和适应自动控制任务,使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块,而且当控制任务增加并且复杂时,可随时附加模块对PLC进行扩展,系统扩展灵活2。3.SIMATIC S7-400系列可编程控制器SIMATIC S7-400是匣式封装模块,可卡在导轨上安装,由I/O总线和通信总线建立电气连接,模块可在工作或加电时替换或插、拔,可快速安装维护,修改方便。 S7-400是为大中型自动化任务而设计的可编程序控制器系统,是各种复杂控制的理想解决方案。SIMATIC系列PLC S7-400是自动化生产和过程控制中,执行高端应用功能最强大的PLC。既可作为标准PLC,又可作
11、为容错型或安全型PLC使用,为所有应用提供高可靠性的应用平台,模板化结构和易于扩展的网络接口,可用于任何场合2。2.2 SIMATIC S7-300 PLC的结构体系S7-300是模块化小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用。其模块化结构设计使得各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。2.2.1 S7-300的结构体系中央处理单元(CPU):各种CPU有不同的性能,例如,有的CPU上集成有PROFIBUS-DP通讯接口等。信号模块(SM):用于数字量和模拟量输入输出。通讯处理器(CP):用于连接网络和点对点连接。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6 页功能模块(FM):用于高速计数,定位
12、操作(开环或闭环定位)和闭环控制。负载电源模块(PS):用于将SIMATIC S7-300连接到120230V交流电源,或244860110V直流电源。接口模块(1M):用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7-300通过分布式的主机架(CR)和3个扩展机架(ER),可以操作多达32个模块。运行时无需风扇。 SIMATIC S7-300适用于通用领域:高电磁兼容性和强抗振动冲击性,使其具有最高的工业环境适应性。2.2.2 功能SIMATIC S7-300的大量功能能够支持和帮助用户进行编程、启动和维护,其主要功能如下:高速的指令处理:0.1-0.6us的指令处理时间在中等到较
13、低的性能要求范围 人机界面(HMl):方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内,因此人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面(HMl)从S7-300中取得数据,S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据,S7-300操作系统自动地处理数据的传送;诊断功能:CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件(例如:超时、模块更换等);口令保护:多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密,防止未经允许的复制和修改;操作方式选择开关:操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出,当钥匙拔出时,就不能改变操作方式。这样就防止非法删除或改写用户程序。 辽宁科技大
14、学本科生毕业设计 第 7 页 3 电梯的群控制3.1 电梯简介3.1.1 电梯的基本结构电梯主要包括以下四部分:机房部分:包括曳引机、限速器、极限开关、控制柜与信号柜、机械选层器以及电源接线板等设备。井道部分:包括导轨、对重装置、缓冲器、限速器钢丝绳张紧装置、随行电缆等。厅门部分:包括厅门、召唤按钮厢、楼层显示装置等。轿厢部分:包括轿厢、安全钳、导靴、自动开门机、平层装置、操纵厢、轿厢内指层灯、轿厢照明等。3.1.2 电梯的分类按控制方式可分为:手柄操纵控制电梯 、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、下集选控制电梯、并联控制电梯、梯群程序控制电梯、梯群智能控制电梯。3.2 群控电梯的控制
15、功能3.2.1 电梯群控简述当在建筑物内设置多台并列的独自操作的电梯时,由于人们往往会同时按下几台电梯的层站呼梯按钮,使得几台电梯的轿厢去应答同一呼梯信号,降低电梯工作效率。而且在频繁的需求下会造成轿厢聚集现象。因此,安装在一起的多台电梯要求单台电梯的辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8 页控制系统相互联动,且有自动监控系统。于是出现了用集选控制方式控制的并列两台电梯的联动控制方式。电梯的群控制系统的结构框图如图3.1。图3.1中,交通数据管理主要完成多种交通数据的采集,如外部呼梯信号,内部指令信号等;层站召唤分配则根据一定的评价函数完成对外部呼梯申请信号的电梯调度选择;任务处理及通信、数据管理
16、部分主要完成上层模块与下层电梯之间的信息交换。整个系统检验每部电梯响应外部呼梯申请信号的可信度,然后选派可信度最大的电梯来响应该外部呼梯信号。 图3.1 电梯的群控制系统的结构框图3.2.2 群控电梯的控制功能群控电梯就是多台电梯集中排列,共有厅外召唤按钮,按规定程序集中调度和控制的电梯。群控电梯除了具有单梯控制功能外,还具有下列功能:最大最小功能:指定1台电梯应召时,使待梯时间最小,并预测可能的最大等候时间,可均衡待梯时间,防止长时间等候。优先调度:在待梯时间不超过规定值时,对某楼层的厅召唤,由已接受该层内指令的电梯应召。区域优先控制:当出现一连串召唤时,区域优先控制系统首先检出“长时间等候
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