基于PLC的四層電梯的控制

ID:781168 · 發表于 2021-1-21 22:13

（即系統能夠實現的功能描述）

1.根據控制任務選擇PLC型號，確定主電路開關器件的型號容量。

2.繪制系統啟動控制線路與PLC的接線圖

3.要通過PLC實驗裝置模擬實現該系統的實時調試運行。

4.電梯拖動電機選擇交流異步電動機，實施正、反轉控制表示電梯的上升、下降工況。

二.硬件選擇

2.1PLC的選擇

目前市場是可編程控制器種類繁多，有西門子的、三菱的、歐姆龍的等。同一品牌的可編程控制也有很多類型，僅西門子就S7-200/S7-300/S7-400這三個系列。

結合自身學習特點，在學習期間接觸西門子s7-200的時間比較長，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。結合PLCs7-200本身具有的：模塊結構、可靠性好、多功能性、易編程性等特點，本次課題設計需要輸入端口26個，輸出端口11個。故設計中選用西門子PLCS7-200CPU224。

S7-200系列是一類可編程邏輯控制器MicroPLC。這一系列產品可以滿足多種多樣自動化控制需要，如圖展示一臺S7-200MicroPLC。由于具有緊湊的設計、良好的擴展性、低廉的價格以及強大的指令，使得S7-200可以近乎完美地滿足小規模的控制要求。此外，豐富的CPU類型和電壓等級使其在解決用戶的工業自動化問題時，具有很強的適應性。

2-1西門子PLCS7-200外部結構

(1)CPU的能力
CPU224集成14輸入/10輸出共24個數字量I/O點，可連接7個模塊，最大擴展至168路數字量I/O或35路模擬量I/O點，13KB程序和數據存儲空間。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，系統設置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功率驅動器件，并將數字量輸出分為兩組，每組有一個公共端，共有1L、2L兩個公共端，可接入不同的負載。
(2).I/O點數的確定
CPU224主機共有I0.0至I0.7、I1.0至I1.514個輸入點和Q0.0至Q0.7、Q1.0至Q1.110個輸出點。
(3).存儲器容量的選擇
由于計算機集成芯片技術的發展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用工程的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，CPU224的程序和數據存儲空間按256個I/O點至少選13K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器
(4).PLC電源的選擇
PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據產品說明書要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與國內電網電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。我們做實驗用的是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，能實現對交流異步電動機的啟動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因數、過流/過壓/過載保護等功能。
電梯的調速要求除了一般工業控制的靜態、動態性能外，他的舒適度指標往往是選擇的一項重要內容。本設計中拖動調速系統的關鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行以改善電梯運行的舒適度。

由于西門子MM440變頻器具有：(1)調試簡單；（2）模塊化的結構，配置靈活性最大；（3）6個可編程，帶隔離的數字輸入；（4）2個可表定的模擬輸入（0V至10V，0mA至20mA），它們也可作為第7和第8個數字輸入；（5）2個可編程的模擬輸出（0mA至20mA）；（6）3個完全可編程的繼電器輸出（30V直流/5A，阻性負載；250V交流/2A，感性負載）；（7）當使用較高的開關頻率時，電機可以低噪音運行（在開關頻率較高情況下，要降格使用）（8）完善的變頻器和電動機保護功能。所以本次課題設計采用西門子MM440變頻器。

2-2西門子MM440變頻器示意圖

2.3設備選型
1.拽引電機型號選擇
根據設計要求，已知要求設計四層電梯，載重量為2000KG（20人）
現假設電梯自重1t，電梯運行時勻速，速度為0.5m/s，電機效率為a=80%（機械能電能轉化效率）由公式:P=mgv=2000*10*0.5=10KWP總=P/a=10/0.8=12.5KW綜合考慮選擇一個功率為15KW的曳引電機。（留有一定的裕量）我所選擇電機型號為許昌博瑪WA-2-2.00/1200型曳引電機。相關參數為：
額定轉矩：750N/m
額定電壓：380V
額定功率：15KW
額定轉速：1440r/mincosΦ=75%