毕业设计（论文）-基于PLC的冶炼厂货运电梯控制系统设计-货梯.docx

毕业设计作品（产品）课题：冶炼厂货运电梯控制系统设计专业：机电一体化班级：机电班学生姓名：_所属院系：机电工程系指导教师：202X年3月12日摘要11.1 课题背景21.2 课题目的和意义2第2章总体设计3第3章硬件设计53. 1PLC选择53.2 主电路设计53.3 控制电路设计63. 4PLC输入和输出分配83.5 PLC外部端子接线图83.6 器件选择93. 6.1电机选型104. 6.2断路器选择105. 6.3交流接触器选择105.4.4 热继电器选择105.4.5 按钮选择115.4.6 器件清单11第4章软件设计136. 1PLC内部使用地址136.4 控制程序流程图136.5 PLC梯形图程序166.6 语句表程序39结论55参考文献56致谢57摘要货运电梯在工厂生产中起到运行货物，物质，进行生产周转，货运电梯的正常运行,为工厂生产提供极大的便利。本设计是基于某冶炼厂新设一部货运电梯,该货运电梯共有四层，主电机是7.5k肌有二套制动系统，一套是机械抱闸制动一套是制动加反接制动进行。设计了一套基于PLC的货梯控制系统，使用西门子S7200小型可编程控制器为控制核心，通过各呼叫按钮进行呼叫，通过驱动电机正反转拖动轿厢上行和下行，通过检测楼层平层检测到达目的地，进行抱闸，反接制动停止，开门进行货物周转。通过分析控制要求，进行了总体设计；进行了硬件设计，选择了PLC和其他的硬件，设计了主电路图，控制电路图，PLC输入和输出接线图；进行了软件设计，设计了控制流程图，使用编程软件编写了梯形图和语句表程序；最后进行了调试和仿真测试，符合设计要求，达到了预期的设计目的。关键词：货运电梯；梯形图；可编程控制器第1章绪论随着科技的日益腾飞，计算机技术也是随之日新月异的变化，带动自动控制技术和电力电子技术飞迅发展。当今城市中，电梯作为一种物质文明的标志已经得到普及。尤其是在高层建筑中，电梯是必不可缺的垂直运输设备。城市高层建筑飞速发展的今天，电梯行业的应用也是不断扩大，电梯控制技术已经发展到了调频调压调速的时期。电梯的逻辑控制也由现在的PLC代替以往的继电器控制。传统的继电器控制是远不及PLC电梯控制方便快捷的。1.2课题目的和意义随着全球科技的高速发展。中国经济也在高速发展，微电子技术以及计算机技术和自动控制技术同样也是与时俱进。自动化技术应用越来越广。电梯作为一种运输设备，运行是垂直方向上运行的。随这时代的进步人们的物质文化生活水平也在逐步提高，慢慢地电梯产品在人们的生产生活中的地位，将会变得和汽车一样重要，成为人们重要的运输设备之一。因此，研究开发以PLC为核心的电梯自动化控制系统，是当下电梯行业的重中之重。第2章总体设计某冶炼厂新设一部货运电梯，该厂一层为±0.OO平面；二层为+5.00平台；三层为+10.00平台；屋石（顶层）为+15.00平台。据机械设计提供，该货运电梯要求有二套制动系统，其中一套是机械抱闸制动（抱闸制动线圈由电气设计），主机7.5kW;抱闸制动加反接制动，PLC系统控制。控制系统方框图如图2T所示。图2-1控制系统方框图PLC实时监测来自电梯轿厢外的呼叫信号（例如各层除四层以外的上行呼叫信号，各层除一层外的下行呼叫信号），监测轿厢内的选层信号，监测轿厢到楼层到位信号,监测轿厢内开门按钮和关门按钮信号，开门到位和关门到位信号等,以及过载保护等。通过在PLC内部编写程序，输出指示灯用于显示轿厢的状态，驱动轿厢电动机按照设定的程序实现升降、顺向截梯、反向不停，平层检测、开关门等功能。到达目标楼层，升降电机停止，执行电磁抱闸，执行反接制动，执行开门，取放货物，执行关门，关门到位，继续执行其他的升降。第3章硬件设计3.1PLC选择经分析，系统共使用了24路数字量输入，23路数字量输出，没有使用模拟量输入和输出，系统为小规模应用。因为西门子S7-200PLC为高性能小型PLC,使用简单，编程容易，接线方便，价格合适，有多种规格可以选择，有多种扩展模块可以选择，因此选择S7-200小型PLC。西门子S7-200PLC有以下规格可以选择，1)CPU221,含6路数字量输入4路数字量输出；2)CPU222,含8路数字量输入6路数字量输出；3)CPU224含14路数字量输入10路数字量输出；4)CPU224XP,含14路数字量输入10路数字量输出，2路模拟量输入1路模拟量输出；5)CPU226,含24路数字量输入16路数字量输出。西门子的扩展模块有EM221,8路数字量输入;EM222,8路数字量输出；EM223,4路数字量输入,4路数字量输出；EM223,8路数字量输入,8路数字量输出；EM223,16路数字量输入，16路数字量输出。故可以选择一块CPU226含24路数字量输入，16路数字量输出，外加一块EM223,含8路数字量输入，8路数字量输出，共24+8=32路数字量输出可以使用，16+8=24路数字量输出可以使用，故可以满足设备使用需要，并有一定的备用输入和输出。3.2主电路设计主电路图如图3-1所示。外部三相380V交流电，经LI,L2,L3,N供设备使用，其中的LI,L2,L3为三相火线，N为零线。QFl是总断路器，起到通断整台电源作用，FUl是总熔断器，起到短路过流保护的作用。Ml是轿厢拖曳电机，驱动轿厢升降。QF2是拖曳电机断路器，FU2是拖曳电机熔断器，KMl电梯上升启动接触器，KM2是电梯下降启动接触器，FRl是拖曳电机过载热保护继电器，起到保护拖曳电机，仿真拖曳电机长时间过载运行，烧毁拖曳电机作用。YBl是拖曳电机电磁抱闸器，QF3是抱闸器断路器，FU3是抱闸器熔断器，KA5是抱闸器启动继电器，YCl是抱闸线圈。PLC通过控制KA5线圈得电，KA5常开触点闭合，进行抱闸。M2是开关门电机，驱动电梯开关轿厢门。QF4是开关门电机断路器，FU4是开关门电机熔断器。KM3是开门启动接触器，KM4是关门启动接触器。FR2是开关门电机过载保护热继电器，起到保护开关门电机作用，防止过载烧毁电机。L1DL2下口ly×kN3J8OV口WmU2111111U3DD口口3.3控制电路设计控制电路如图3-2所示。220V50HZ交流电经LI,N供控制电路使用，QF5是控制电路断路器，FU5是控制电路熔断器。Gl是直流开关电源，将220V50Hz交流电转换成24V直流电，供PLC的输入和输出使用。220V50Hz交流电经断路器QF5,熔断器FU5,为PLC提供220V交流工作电源。KMl是拖曳电机正转上升启动接触器，KAl是拖曳电机正转上升启动继电器,PLC通过控制KAl线圈得电，KAl常开触点闭合，通过KM2接触器辅助常闭触点，接触器KMI线圈得电，启动拖曳电机正转，执行轿厢上升。KM2是拖曳电机反转下降启动接触器，KA2是拖曳电机反转下降启动继电器,PLC通过控制KA2线圈得电，KA2常开触点闭合，通过KMl接触器辅助常闭触点，接触器KM2线圈得电，启动拖曳电机反转，执行轿厢下降。KM3是门电机正转启动接触器，KA3是门电机正转开门启动继电器，PLC通过控制KA3线圈得电，KA3常开触点闭合，通过接触器KM4辅助常闭触点，接触器KM3线圈得电，门电机得电正转，执行开门。KM4是门电机正转启动接触器，KA4是门电机正转开门启动继电器，PLC通过控制KA4线圈得电，KA4常开触点闭合，通过接触器KM3辅助常闭触点，接触器KM4线圈得电，门电机得电反转，执行关门。L1A：220VN6#U5Gl开关电源图3-2LN/02。V0PK3.4PLC输入和输出分配PLC输入和输出分配见表3-1,3-2所示。表3-1PLC输入分配表名称PLC地址外部编号名称PLC地址外部编号内选一层按钮10.0SBl二层下呼按钮11.3SB8内选二层按钮10.1SB2三层下呼按钮11.4SB9内选三层按钮10.2SB3四层下呼按钮11.5SBlO内选四层按钮10.3SB4开门限位行程11.6SQ5一层平层行程10.4SQl关门限位行程11.7SQ6二层平层行程10.5SQ2开门按钮12.0SBll三层平层行程10.6SQ3关门按钮12.1SB12四层平层行程10.7SQ4拖曳电机过载12.2FRl一层上呼按钮11.0SB5开关门电机过载12.3FR2二层上呼按钮11.1SB6上升极限行程12.4SQ7三层上呼按钮11.2SB7下降极限行程12.5SQ8表3-2PLC输出分配表名称PLC地址外部编号名称PLC地址外部编号一层楼层指示灯Q0.0HLl内选3层指示灯Ql.2HL7二层楼层指示灯Q0.1HL2内选4层指示灯Ql.3HL8三层楼层指示灯Q0.2HL3一层轿厢外上呼指示灯Ql.4HL9四层楼层指示灯Q0.3HL4二层轿厢外上呼指示灯Ql.5HLlO上升正转继电器Q0.4KAl三层轿厢外上呼指示灯Ql.6HLll下降反转继电器Q0.5KA2二层轿厢外下呼指示灯Ql.7HL12开门继电器Q0.6KA3三层轿厢外下呼指示灯Q2.0HL13关门继电器Q0.7KA4四层轿厢外下呼指示灯Q2.1HL14内选1层指示灯Ql.0HL5抱闸Q2.2KA5内选2层指示灯Ql.1HL63.5PLC外部端子接线图PLC外部端子接线图如图3-3所示。Al是CPU226PLC,A2是EM223扩展模2C2DO23/-5ro735ZZZ四CpuilDC2Q0.0Q0.1Q0.20l10l20l3QOJ2L0Q0/Q0.5Q0.6QOJ=<IA233LQkOQL1Q1.2QU0l50l60170184Q1/QL5Q1.6QU0190l1°0l110l12LNAC；加VNIL3.6器件选择A2M3/-)UUA5图3-2PLC外部端子接线图3.6.1电机选型主电机(电梯升降拖曳电机)功率均为7.5k肌电机选择ABB的电机，电机型号：M2BAX132MA,产品代码:3GBA132310CCN,转速:1453rmin,Full满载效率：88.7,功率因数：0.81,电流In:15.9A,转矩49.INm,共1台。开关门电机功率0.75k肌电机选择ABB的电机，电机型号：M2BAX90LA,产品代码:3GBA092510-CCN,转速:1435rmin,Full满载效率：82.8,功率因数：0.78,电流In:3.53A,转矩：IONm,共1台。3.6.2断路器选择主电机是3相380V