基于PLC的四層電梯的控制

ID:781168 · 發(fā)表于 2021-1-21 22:13

（即系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能描述）

1.根據(jù)控制任務(wù)選擇PLC型號(hào)，確定主電路開(kāi)關(guān)器件的型號(hào)容量。

2.繪制系統(tǒng)啟動(dòng)控制線路與PLC的接線圖

3.要通過(guò)PLC實(shí)驗(yàn)裝置模擬實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)試運(yùn)行。

4.電梯拖動(dòng)電機(jī)選擇交流異步電動(dòng)機(jī)，實(shí)施正、反轉(zhuǎn)控制表示電梯的上升、下降工況。

二.硬件選擇

2.1PLC的選擇

目前市場(chǎng)是可編程控制器種類(lèi)繁多，有西門(mén)子的、三菱的、歐姆龍的等。同一品牌的可編程控制也有很多類(lèi)型，僅西門(mén)子就S7-200/S7-300/S7-400這三個(gè)系列。

結(jié)合自身學(xué)習(xí)特點(diǎn)，在學(xué)習(xí)期間接觸西門(mén)子s7-200的時(shí)間比較長(zhǎng)，熟悉s7-200的各種功能指令，可以熟練利用s7-200各種功能指令編程。結(jié)合PLCs7-200本身具有的：模塊結(jié)構(gòu)、可靠性好、多功能性、易編程性等特點(diǎn)，本次課題設(shè)計(jì)需要輸入端口26個(gè)，輸出端口11個(gè)。故設(shè)計(jì)中選用西門(mén)子PLCS7-200CPU224。

S7-200系列是一類(lèi)可編程邏輯控制器MicroPLC。這一系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣自動(dòng)化控制需要，如圖展示一臺(tái)S7-200MicroPLC。由于具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格以及強(qiáng)大的指令，使得S7-200可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的CPU類(lèi)型和電壓等級(jí)使其在解決用戶(hù)的工業(yè)自動(dòng)化問(wèn)題時(shí)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

2-1西門(mén)子PLCS7-200外部結(jié)構(gòu)

(1)CPU的能力
CPU224集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O點(diǎn)，13KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。CPU224輸入電路采用了雙向光電耦合器，24V直流極性可任意選擇，系統(tǒng)設(shè)置1M為I0.X輸入端子的公共端，2M為I1.X輸入端子的公共端。在晶體管輸出電路中采用了MOSFET功率驅(qū)動(dòng)器件，并將數(shù)字量輸出分為兩組，每組有一個(gè)公共端，共有1L、2L兩個(gè)公共端，可接入不同的負(fù)載。
(2).I/O點(diǎn)數(shù)的確定
CPU224主機(jī)共有I0.0至I0.7、I1.0至I1.514個(gè)輸入點(diǎn)和Q0.0至Q0.7、Q1.0至Q1.110個(gè)輸出點(diǎn)。
(3).存儲(chǔ)器容量的選擇
由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用工程的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲(chǔ)器容量，CPU224的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選13K存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器
(4).PLC電源的選擇
PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)要求設(shè)計(jì)和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。我們做實(shí)驗(yàn)用的是220V的電源。dvzfvkwMI1
2.2變頻器的選擇
變頻器（如圖2.1）是利用電力半導(dǎo)體期間的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能。
電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行以改善電梯運(yùn)行的舒適度。

由于西門(mén)子MM440變頻器具有：(1)調(diào)試簡(jiǎn)單；（2）模塊化的結(jié)構(gòu)，配置靈活性最大；（3）6個(gè)可編程，帶隔離的數(shù)字輸入；（4）2個(gè)可表定的模擬輸入（0V至10V，0mA至20mA），它們也可作為第7和第8個(gè)數(shù)字輸入；（5）2個(gè)可編程的模擬輸出（0mA至20mA）；（6）3個(gè)完全可編程的繼電器輸出（30V直流/5A，阻性負(fù)載；250V交流/2A，感性負(fù)載）；（7）當(dāng)使用較高的開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，電機(jī)可以低噪音運(yùn)行（在開(kāi)關(guān)頻率較高情況下，要降格使用）（8）完善的變頻器和電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能。所以本次課題設(shè)計(jì)采用西門(mén)子MM440變頻器。

2-2西門(mén)子MM440變頻器示意圖

2.3設(shè)備選型
1.拽引電機(jī)型號(hào)選擇
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，已知要求設(shè)計(jì)四層電梯，載重量為2000KG（20人）
現(xiàn)假設(shè)電梯自重1t，電梯運(yùn)行時(shí)勻速，速度為0.5m/s，電機(jī)效率為a=80%（機(jī)械能電能轉(zhuǎn)化效率）由公式:P=mgv=2000*10*0.5=10KWP總=P/a=10/0.8=12.5KW綜合考慮選擇一個(gè)功率為15KW的曳引電機(jī)。（留有一定的裕量）我所選擇電機(jī)型號(hào)為許昌博瑪WA-2-2.00/1200型曳引電機(jī)。相關(guān)參數(shù)為：
額定轉(zhuǎn)矩：750N/m
額定電壓：380V
額定功率：15KW
額定轉(zhuǎn)速：1440r/mincosΦ=75%