交流双速电梯控制系统Word文档下载推荐.docx
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目录
摘要……………………………………………………………………………...2
第1章交流双速电梯控制系统的简介……………………………………4
1.1双速电梯控制的简介………………………………………………………………4
1.2交流双速电梯系统的结构………………………………………………………..5
1.3交流双速电梯系统的工作原理……………………………………………………4
第1章PLC的基本知识……………………………………………………….6
2.1、PLC定义……….…………………………………………………………………..6
2.2、PLC产生和发展…………………………………………………………………….6
2.3PLC分类………………………………………………………………………………7
2.4PLC组成和基本工作原理………………………………………………………..…7
2.5PLC的基本特点……………………………………………………………………..8
第3章MCGS软件的基础知识…………………………………………….12
3.1、什么是MCGS组态软件……………………………………………………………12
3.2/MCGS组态软件的整体结构……………………………………………………….13
3.3、MCGS组态软件的功能和特点…………………………………………………..15
3.4MCGS组态软件的工作方式…………………………………………………………17
第4章、交流双速电梯控制系统………………………..…………………18
4.1控制功能要求………………………………………………………………………18
4.2交流双速电梯系统硬件设计………………………………………………………18
4.3系统软件设计………………………………………………………………………22
第5章MCGS电梯模拟控制系统……………………………………………27
5.1设备连接………………………………………………………………………..….28
5.2创建控制工程……………………………………………………………………….29
5.3绘制电梯实验监控界面…………………………………………………………….29
参考文献
第1章交流双速电梯控制系统的简介
1.1电梯控制系统的简介
交流双速电梯,其调速方法是采用改变牵引电动机的极对数,采用两种不同极对数的绕组,其中级数少的称为高速绕组,级数多的称为低速速绕组。
高速绕组用于电梯的启动及稳速运行,低速绕组用于电梯的制动及维修。
交流双速电梯结构简单、价格较低、使用与维护都比较方便,对其进行必要的改造后,可改善牵引电动机调速不够平滑、舒适感较差等确点。
所以在有些场合,交流双速电梯仍可以满足使用者的要求。
1.2交流双速电梯系统的结构
交流双速电梯控制系统不论是按照控制方式还是组成结构的分类,电梯的组成结构都基本相同,主要包括电力拖动系统、导向系统、门系统、电气控制系统、安全保护系统和重量平衡系统。
1.电力拖动系统
电力拖动系统包括拖动电动机、供电系统、调速装置等。
电力系统的作用是对电梯作调速控制。
拖动电机是电梯系统的动力源,直接控制电梯的上升和下降,可根据实际情况选择电动机,本次设计选用的是交流双速电机。
供电系统是为电动机提供电源的装置。
调速装置时对电动机进行调速控制的。
2.导向系统
导向系统有导轨、导轨架和导靴等组成,它的作用是限制电梯厢和重物的加速运动,使他们只能在导轨方向上运动。
3.门系统
门系统由电梯厢门、开门系统、联动机构和门锁组成。
电梯厢门设置在电梯的入口处,由门扇、门导轨架等组成。
开门系统设置在电梯厢上,控制电梯箱门的开关和闭合。
联动系统设置在电梯厢上,控制电梯门在开关和闭合时其它结构的动作。
4.电气控制系统
电梯控制系统包括操作系统、显示单元、控制电气柜、平整器和选层器等。
操作系统包括厢内的数字按钮、开关门按钮和每层的上行和下行按钮,还有电梯运行方式的选择按钮。
控制电气柜被安装在电梯控制的机房中。
选层器用于指示和反馈电梯厢的位置,决定电梯的运行方向和发出减速信号。
5.安全保护系统
安全保护系统包括机械和电子的各类保护系统,保护电梯安全运行。
机械方面有起超速保护的限速器,起防冲顶的防撞底层的缓冲器,还有切断电源的极限保护等。
电气方面的保护主要在软件设计中涉及。
6.重量平衡系统
重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。
对重由对重块和对重架组成,对重将平衡电梯厢自重和部分额定载重。
重量补偿装置时补偿高层电梯中电梯厢对重物与对重侧钢丝长度变化对电梯平衡设计影响的装置。
1.3交流双速电梯系统的工作原理
当电梯停靠在某一楼层后,乘客进入电梯内,只需要按下想前往的楼层按钮,电梯在PLC的控制下根据所在楼层和目标楼层决定上行还是下行,然后自动关门,自动启动电机,前往目标楼层。
同时也要处理各个楼层的召唤信号,对符合条件的楼层自动停靠、开门。
如没有信号,则停靠在最后的楼层并关门等待信号。
交流双速电机调速控制线路如
图所示。
电梯启动时,首先接通上
行或上行的接触器(SK或XK),同
时接通快速接触器KK,这样电梯就
快速启动了。
为了减小电梯启动的
加速度,接触器K2断开,将电抗
接入电路,当电动机转速达到一定
数值后,闭合K2将电抗短路。
电
机减速时,先断开KK,闭合MK,为
了降低在减速过程中的加速度,接
触器K1断开接入电抗,在电机的
转速降到一定值后,K1闭合,电机
将逐渐减速到停止。
本次设计就采用这种控制方式
。
1-1:
交流双速电梯调速控制线路示意图
第2章PLC的基本知识
2.1PLC的定义
PLC是可编程序控制器(ProgrammableLogicalController)的英文缩写,20世纪70年代诞生于美国。
1987年2月,国际电工委员会(IEC)通过了对它的定义:
“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。
它采用可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算数操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入,输出控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计的。
”
但是,PLC只是一台没有键盘,没有显示器,没有硬盘。
但有很多输入,输出电路,配有借口,可在工业现场实时使用的,模块化,小型化的特殊计算机。
2.2PLC的产生和发展
世界上公认的第一台可编程控制器(ProgrammableLogicController简称PLC)是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。
限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。
20世纪70年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。
为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。
此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。
这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。
这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;
从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;
从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。
目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。
更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20世纪80年代中期以来,随着超大规模集成电路技术的发展,以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展。
随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示技术的发展,PLC向过程控制方向发展。
2.3PLC的分类
2.3.1.按I/O点数分类
(1)小型机:
I/O点数在256点以下,以开关量控制为主,主要功能为逻辑运算、顺序控制、定时、计数和移位,还具有少量模拟量处理能力和一定的网络通信能力,用户程序存储器容量在4K字以下。
(2)中型机:
I/O点数在256~2048点之间,在强大的开关量控制基础上,大大增强了模拟量处理能力、算术运算能力和网络通信能力,用户程序存储器容量达到4K~32K字。
(3)大型机:
I/O点数在2048点以上,功能更加完善,性能已经与工业控制计算机相当,具有强大的运算功能、控制功能、调节功能、联网通信功能、监视功能、记录打印功能、冗余控制功能,用户程序存储器容量达到32K字以上。
2.3.2.按结构形式分类
1.整体式:
将PLC的基本组成部件CPU板、存储器板、输入板、输出板、电源板等紧凑地安装在一个标准机壳内,构成一个整体,组成PLC的基本单元(主机)或扩展单元。
小型PLC一般采用整体式结构,如SIEMENS公司的S7-200系列PLC。
2.模块式:
将PLC的组成部件都制做成等宽、等高、不等长的标准模块,如CPU模块、存储器模块、输入/输出模块、电源模块和各种功能模块,用户可根据实际需要灵活配置。
中、大型PLC多采用模块式结构,如SIEMENS公司的S7-00和S7-400系列PLC。
3.分散式:
将PLC的CPU模块、存储器模块、电源模块集中放置在控制室,将输入模块、输出模块分散放置在各工作站,由通信口进行通信连接,由CPU集中指挥。
2.3.3.按生产厂家分类
目前在全世界范围内,PLC的生产厂家约150家,每个厂家生产的PLC各不相同,但是都自成系列,指令和外设向上兼容。
目前全球最大的5家PLC生产厂家是SIEMENS公司、A-B公司、AEG-SCHNEIDER公司、MITSUBISHI公司、OMRON公司。
当前主流的PLC产品有SIEMENS公司的S7系列、A-B公司的PLC-5系列、MITSUBISHI公司的FX系列、OMRON公司的C系列等。
2.4PLC的组成和基本工作原理
PLC是以微处理器为核心的计算机控制系统,虽然PLC的种类很多,功能和指令都存在差异,但其组成和基本原理也都大致相同。
本控制系统采用的是西门子生产的S7——200,S7——200采用的是整体式结构。
从大的方面来分PLC可以分为两大部分即硬件和软件。
2.4.1PLC的硬件组成
PLC的硬件系统一般主要由中央处理器,输入/输出接口,I/O扩展接口,编程器接口,编程器和电源等组成。
图1-1PLC的一般结构
1.主机单元
又称为CPU,是PLC的核心部分,它的主要任务是运算和控制功能。
S7——200的主机单元包括CPU
2.I/O扩展单元
扩展单元是指主机单元的I/O点数不能满足控制要求时,通过I/O扩展接口增加的I/O模块。
用户可以根据需要扩展各种I/O模块,扩展单元的数量和能够实际使用的I/O点数是由多种因素决定的。
(4)输入输出组件(I/0模块)
I/0模块是CPU与现场I/0装置或其它外部设备之间的连接部件。
PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/0模块和各种用途的I/0组件供用户选用。
如输入/输出电平转换、电气隔离、串/并行转换数据、误码较验、A/D或D/A转换以及其它功能模块等。
I/0模块将外界输入信号变成CPU能接受的信号,或将CPU的输出信号变成需要的控制信号去驱动控制对象(包括开关量和模拟量),以确保整个系统正常工作。
输入的开关量信号接在IN端和0V端之间,PLC内部提供24V电源,输入信号通过光电隔离,通过R/C滤波进入CPU控制板,CPU发出输出信号至输出端。
PLC输出有三种型式:
继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式。
(5)编程器
编程器是用于用户程序的编制、编辑、调试检查和监视等。
还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。
它通过通讯端口与CPU联系,完成人机对话连接。
编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯以及编程、监控转换开关。
编程器的键盘采用梯形图语言键符式命令语言助记符,也可以采用软件指定的功能键符,通过屏幕对话方式进行编程。
编程器分为简易型和智能型两类。
前者只能连机编程,而后者既可连机编程又可脱机编程。
同时前者输入梯形图的语言键符,后者可以直接输入梯形图。
根据不同档次的PLC产品选配相应的编程器。
(7)电源
PLC的外部工作电源一般是交流电源,也有直流电源。
外部工作电源为交流电的PLC,其内部开断电源为PLC的CPU,存储器等电路提供的5V,12V,24V,等直流电源,使PLC正常工作。
2.4.2PLC的工作原理
S7-200的工作模式
S7-200有STOP、RUN、TERM三种工作模式,通过工作模式选择开关切换,发光二极管显示当前工作模式。
工作模式选择开关如果设置在STOP或TERM位置,则S7-200上电时自动进入STOP工作模式;
如果开关设置在RUN位置,则S7-200上电时自动进入RUN工作模式
在RUN工作模式下,S7-200的工作过程是周期性顺序扫描和集中批处理。
扫描周期依次为输入处理、执行程序、处理通讯请求、CPU自诊断、输出处理5个阶段,如下图所示。
图2:
PLC的工作阶段
2.5PLC的特点:
PLC是一种工业控制系统,在结构,性能,功能及编程语言都有其独特的特点。
在结构上,具有模块化,其基本的控制输入,输出和特殊功能处理模块等。
有利于维护,且有很好的扩展功能。
且体积小,重量轻,结构紧凑,便于安装。
在性能上,可靠性高。
PLC的寿命长,通过良好的整机结构设计,元器件的选择,抗干扰技术的使用,先进技术采用,同时配有严格的制造工艺,使PLC可以可靠地工作。
在功能上,可以进行逻辑控制,闭环过程控制,位置控制,数据采集控制,多PLC分布式控制等功能。
适用于机械,冶金,化工,轻工等行业的工程领域,通用性强。
在编程上,PLC有多种编程语言,如梯形图(LAD),语句表(STL),功能块图语言(FBD)等。
本程序的编写,用的是梯形图,下面对其做一详细的介绍:
梯形图按逻辑关系可分成梯级或网络段,简称段,程序执行时按段扫描。
LAD图形指令有3个基本形式:
触点,线圈,指令盒。
触点表示输入条件,线圈表示输出结果,指令盒代表较复杂功能的附加指令。
第3章MCGS软件的基础知识
3.1什么是MCGS组态软件
MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)是一套基于Windows平台
的,用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统,可运行于Microsoft
Windows95/98/Me/NT/2000等操作系统。
MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台,能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
使用MCGS,用户无须具备计算机编程的知识,就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定,功能全面,维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。
MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点,已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域,经过各种现场的长期实际运行,系统稳定可靠。
目前,MCGS组态软件已经成功推出了MCGS通用版组态软件、MCGSWWW网
络版组态软件和MCGSE嵌入版组态软件。
三类产品风格相同,功能各异,三者完美结合,融为一体,形成了整个工业监控系统的从设备采集、工作站数据处理和控制、上位机网络管理和web浏览的所有功能,很好的实现了自动控制一体化的功能。
3.1.2MCGS组态软件的系统构成
MCGS软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。
组态环境相当于一套完整的工具软件,帮助用户设计和构造自己的应用系统。
运行环境则按照组态环境中构造的组态工程,以用户指定的方式运行,并进行各种处理,完成用户组态设计的目标和功能。
(1)MCGS组态软件的整体结构
MCGS组态软件(以下简称MCGS)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。
图3-1:
MCGS组态环境和运行环境的关系
(2)MCGS组态软件介绍
MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境,由可执行程序McgsSet.exe支持,其存放于MCGS目录的Program子目录中。
用户在MCGS组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后,生成扩展名为.mcg的工程文件,又称为组态结果数据库,其与MCGS运行环境一起,构成了用户应用系统,统称为“工程”。
MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境,由可执行程序McgsRun.exe支持,其存放于MCGS目录的Program子目录中。
在运行环境中完成对工程的控制工作。
MCGS组态软件五大组成部分
MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成,每一部分分别进行组态操作,完成不同的工作,具有不同的特性。
主控窗口:
是工程的主窗口或主框架。
在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口,负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。
主要的组态操作包括:
定义工程的名称,编制工程菜单,设计封面图形,确定自动启动的窗口,设定动画刷新周期,指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。
设备窗口:
是连接和驱动外部设备的工作环境。
在本窗口内配置数据采集与控制输出设备,注册设备驱动程序,定义连接与驱动设备用的数据变量。
用户窗口:
本窗口主要用于设置工程中的人机交互界面,诸如:
生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。
实时数据库:
是工程各个部分的数据交换与处理中心,它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。
在本窗口内定义不同类型和名称的变量,作为数据采集、
处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。
运行策略:
本窗口主要完成工程运行流程的控制。
包括编写控制程序(if…then脚本程序),选用各种功能构件,如:
数据提取、定时器、配方操作、多媒体输出等。
3.1.3MCGS组态软件的功能和特点
与国内外同类产品相比,MCGS组态软件具有以下特点:
(1)全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面,符合中国人的使用习惯和要求,真正的32位程序,可运行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等多种操作系统。
(2)庞大的标准图形库、完备的绘图工具、22种不同形式的渐进色填充功能以及丰富的多媒体支持,使您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的丰富多样、精美的工程画面。
(3)MCGS组态软件不仅增添了在运行环境下支持图形的旋转功能,使您的工程更加生动、逼真,而且在组态环境下也可以对图形进行任意角度的旋转,使您轻松完成难度较大的图形组态工作。
(4)MCGS位图构件主要用于显示静态图像,位图构件不仅可以显示标准的Windows位图文件(即BMP文件),还增加了允许装载其它各种格式图片的功能;
(5)全新的ActiveX动画构件,包括存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、相对曲线、通用棒图等,使您能够更方便、更灵活地处理、显示生产数据。
(6)通用性强,支持目前绝大多数硬件设备,每个用户根据工程实际情况,利用通用组态软件提供的底层设备(PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等)的I/ODriver、开放式的数据库和画面制作工具,就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程,不受行业限制。
(7)封装性好(易学易用),MCGS工控组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来,对于用户,不需掌握太多的编程语言技术(甚至不需要编程技术),简单易学的类Basic脚本语言与丰富的MCGS策略构件,使您能够轻而易举地开发出复杂的流程控制系统。
(8)强大的数据处理功能,能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统计处理,使您能够在第一时间获得有关现场情况的第一手数据。
(9)方便的报警设置、丰富的报警类型、报警存贮与应答、实时打印报警报表以及灵活的报警处理函数,使您能够方便、及时、准确地捕捉到任何报警信息。
(10)完善的安全机制,允许用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权限。
此外,
MCGS还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能,以保护组态开发
者的成果。
(11)强大的网络功能,支持TCP/IP、Modem、485/422/232,以及各种无线网络和无线电台等多种网络体系结构。
(12)良好的可扩充性,可通过OPC、DDE、ODBC、ActiveX等机制,方便地扩展MCGS组态软件的功能,并与其他组态软件、MIS系统或自行开发的软件进行连接。
(13)延续性强,用MCGS组态软件开发的应用程序,当现场(包括硬件设备或系统结构)或用户需求发生改变时,不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级;
(14)采用PLC可编程逻辑控制器工业自动控制装置,它拥有体积小、功能强、程序设计简单、维护方便,所以它有更能适用恶劣工业环境的能力和它的高可靠性;
(15)nTouch系列触模屏作为一种新型的人机界面,是专门面向PLC应用的,功能强大,使用方便,而且应用非常广泛,日益成为现代工业必不可少的设备之一;
(16)提供了WWW浏览功能,能够方便地实现生产现场控制与企业管
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