电梯PLC 控制方案.docx

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1、电梯PLC 控制方案第1章 电梯PLC 控制系统结构方案 系统控制核心为plc主机，通过plc输入接口送入plc. 由存储器的plc 软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指示灯等发出显示信号，向主拖动系统发出控制信号。具体的电梯控制信号原理如图2-1所示。 图2-1电梯PLC信号控制系统框图 1.1 楼层状态指示设计 当电梯运行至某层有指令发出指示位置及指令，以二层为例如表2-1所示： 表2-1 指示位置及指令表 LD twoselet 二层内选掸 S twoseletq，1 二层内选择指示 LD twoup 二层上呼 S twoupq，1 二层上呼指示 LJ twodown 二层下

2、呼 S twodownq，1 二层下呼指示 LD twoseat 二层位置 = twoeeatq 二层位置指示 1.2 电梯下行程序设计 以电梯在三层下行情况为例。当电梯的一或二层有指令时，将三层下行位置1，同时无上行，驱动电梯下行。程序说明如下表2-2所示： 表2-2 程序说明表 电棒在三晨时下行情况 LDoneseletq 0 twmeletq Ooneupq 0 twodownq O tWoup_q Aeseatq SV0.1.1 电梯下行 LDV0.0 OV0.1 OV0.2 AN up =down 有四层下行位 或有三层下行位 或有二层下行位 同时无上行 电梯下行 一层内选择 或二层

3、内选择 或一层上呼 或二层下呼 或二层上呼 在三层位置时 置三层下行位 1.3 电梯上行程序设计 以电梯在二层上行情况为例。程序说明如表2-3所示。 1.4 电梯到达时程序设计 电梯到达某层时。将已完成的指令信号复位。以电梯到达三层为例。程序说明如表2-4所示。 表2-3 程序说明表 电梯在二层时上行情况 LD fourseletq O threeseletq O fourdownq O hreedownq O threeupq A twoseatq S V0.4.1 电梯上行 LD V0.3 O V0.4 O V0.5 AN down = UP 有一层上行位 或有二层上行位 或有三层上行位

4、同时电梯无下行 电梯上行 四层选择 或三层选择 或四层下呼 或三层下呼 或三层上呼 在二层位置时 置二层上行位 MCGsm态软件具有全中文、面向窗口的可视化操作界面。实时性强，有良好的并行处理性能和丰富生动的多媒体画面。MCGSm态软件的开放式结构拥有广泛的数据获取和强大的数据处理功能。同时。提供良好的安全机制，为多个不同级别用户设定不同的操作权限。MCGS组态软件支持多种硬件设备，实现“设备无关”，用户不必因外部设备的局部改动，而影响整个系统。MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立。又紧密相关。本文利用MCGS组态软件设计。在设备组态窗口中选

5、择适当的串口通讯设备添加FX2C-64MR。正确设置其属性。正确设置组态软件中数据变量设备通道的连接，即可实现PLC与组态软件的通讯。将PLC中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合，使电脑对PLC发出的信号有响应。在MCGS组态软件的用户窗口中，制作一个动画界面。在界面上设置各个控件的属性，使设置的控件按照真实的情况动作，检验和测试电梯PLC控制系统对电梯的运行状态的控制效果。MCGS用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面组态配置各种不同类型和功能的对象或构构。可以对实时数据进行可视化处理。 表2-4 程序说明表 电梯到达三层 LD threesearq R t

6、hreeseletq.1 R V0.0.1 R V0.3.1 R V0.4.1 LD threesceatq AN down R threeupq.1 LD threeseatq AN up 电梯到达三层 复位三层内选择 复位四层下行 复位一层上行 复位二层上行 电梯到达三层 同时无下行 复位三层上行 电梯到达三层 同时无上行 R hreedownq.1 复位三层下行 1.5 PLC输入信号的确定方法 PC输入信号的确定方法 在保证电梯运行安全的前提下，各种控制信号尽量直接输入PLC，如图：内外呼信号及层楼感应信号、急停按钮及开关门信号等。 本模块输入信号主要由楼层呼叫信号和平层号组成#楼层呼

7、叫信号用带指示灯的按钮直接控制plc的输入端子就可实现。 平层信号需提供的是开关信号，由于霍尔元件具有结构牢固、体积小、重量轻、安装方便、功率小、耐震动、不怕灰尘等优点，我选择了桥厢下安装磁铁，通过非接触的霍尔元件产生开关信号的方法。 开关霍尔集成传感器与plc的输入端子连接示意图如图3-1所示 图3-1霍尔集成与plc连接示意图 可用梯形图或顺序功能图SFC来编程#梯形图编出的程序简短，但可读性差，而且需要长期的编程技巧积累才能完成。建议学生用SFC来编，根据呼叫信号和平层信号的变化控制PLC的输出端Y13，Y14，Y15产生升、降、停信号来进一步控制单片机的工作。要求学生编程时，Y13、Y

8、14要互锁，避免同时接通，损坏步进电机。 1.6 PLC输出信号的确定方法 PLC通过软件对输入控制信号进行处理后，由输出接口发出控制信号及各种指示信号3。 PLC梯形图软件的设计采用模块化设计。模块化程序结构清晰、便于调试。如分为开关门、内选、外召唤、层楼数指示、定向、换速、到层延时等模块。模块间不完全独立，它们之间存在着有机联系。且在编程时要注意各条指令间的逻辑关系，梯形图中的内部辅助继电器和定时器统一分配编号，除了列I/O分配表外，还应列出内辅功能分配表。充分利用PLC提供的指令。 输出部分 模拟电梯桥厢需根据呼叫和平层信号在短距离内不停上下移动和启停,尝试了用多种控制方法去控制直流和交

9、流电机都不能满足要求,最后选用步进电机满足了设计的要求.通过对PLC进行编程,能直接控制步进电机,但这样同一PLC完成两种任务,就会运行两种不同的程序和有两种接口,本模块的设计会很复杂,这也偏离了设计的原意,为此设计了通过单片机控制步进电机的方法实现. 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构. 当步进驱动器接收到一个脉冲信号, 他就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，他的旋转是以固定的角度一步一步运行的，步进电机具有瞬间起动与急速停止的优越性，速度可以控制得很慢，方便演示。 控制步进电机必须由环形脉冲、信号分配、功率放大等组成的控制系统，方框图如图3-2所示 图

10、3-2控制步进电机方框图 步进电机的驱动电路如图3-3所示 图3-3步进电机驱动电路 脉冲信号的产生 脉冲信号由程序控制单片机产生，如果给步进电机发一个控制脉冲，他就转一步，再发一个脉冲，他会再转一步，没有脉冲，就停止。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快，调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速12。为方便演示，速度要较慢，单片机程序设计电机转速为20ms对单片机进行编程,当PLC的Y13、Y14、Y15分别有信号时,使电机分别完成正转、反转、停止动作，程序如下： ORG STORP:ORL P2,#OFFH ; 步进电机停止 LOOP:JNB P1.0,FOR ;Y13是否有信

11、号,是则正转 JNB P1.1,REV ;Y14是否有信号,是则反转 JNB P1.2,STOP ;Y15是否有信号,是则停止 JM PLOOP FOR:MOV R0,#00H ; 正转至TABLE取码指针初值 FOR1:MOV A,R0 ; 至TABLE取码 MOV DPTR ,#TABLE MOVC A,A+DPTR JZ FOR ; 是否取到结束码(00H)? CPL A ; 将ACC反相 MOV P2.A ; 输出至P2,正转 JNB P1.2,STO P;Y15是否有信号,是则停止 JNB P1.1,REV ;Y14是否有信号,是则反转 CALL DELAY ; 步进电机转速 INC

12、 R0 ; 取下一个码 JM PFOR1 REV:MOV R0,#05H ; 反转至TABLE取码指针初值 REV1:MOV A,R0 ; 至TABLE取码 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,+DPTR JZ REV ; 是否取到结束码(00H)? CPL A ; 将ACC反相 MOV P2.A ; 输出至P2反转 JNB P1.2,STOP ;Y15是否有信号,是则停止 JNB P1.0,FOR ;Y13是否有信号,是则正转 CALL DELAY ; 步进电机转速 INC R0 ; 取下一个码 JM PREV1 STOP:JM PSTOP DELAY:MOV R1,#40H ;

13、步进电机转速20ms D1:MOV R2,#248 DJNZ R2,$ DJNZ R1,D1 RET TABLE:DB 03H,09H,0CH,06H, ; 正转 DB 00 ; 正转结束码 DB 03H,06H,0CH,09H ; 反转 DB 00 反转结束码 END (2)信号分配 本模块使用的是二相四拍感应子式步进电机，步距角为1.8；当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或时为正转，通电时序为DA-CA-BC-AB或时为反转。 功率放大 单片机的输出信号经74系列数字运放整形放大，再经达林顿管进一步放大推动电机转动。 4层电梯仿真模块的控制原理方框图如图3-4所示 图3-4 4层电梯仿真模块的控制原理方框图 由信号输入、控制电梯的PLC编程、步进电机控制3大部分组成。模块的面板如图3-5所示 图3-5 4层电梯模块面板 基本控制原理：编制PLC控制程序#对楼层的呼叫信号、平层信号作出停止、升/降判断，然后将信号传送到单片机，调用单片机的正反转、停止控制程序#再由单片机输出回路的励磁信号经放大驱动步进电机，带动皮带使桥厢上、下移动，完成电梯的模拟运行。