毕业设计（论文）-基于三菱PLC的自动扶梯控制系统设计.docx

毕业设计（论文）姓名：学号：院部：专业：题目：基于PLC的自动扶梯控制系统的设计指导教师：评阅者：202X年05月11日毕业设计（论文）中文摘要自动扶梯作为商场，超市，购物中心，车站，机场的等不可缺少的运输工具，广泛应用于倾斜或者水平输送乘客和货物。本课题采用三菱FX2N小型可编程控制器为核心，外加变频器，检测传感器等，设计了一套基于PLC的自动扶梯控制系统。为了进行节能，通过在上行入口和下行入口安装传感器，检测人员或者货物是否需要乘用扶梯，有人乘用扶梯，执行高速运行，无人乘用扶梯，延迟一定时间，执行低速降低能耗运行，另外检修采用中速运行。通过检测各种故障，有故障进行报警，进行声音和灯光报警，并进行相应处理。另外系统具有短路，过载，急停保护等多种保护措施，系统安全性较高。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和变频器，进行了主电路和电源电源设计，进行了PLC输入和输出接线设计；进行了软件设计，编写了控制流程图，设计了梯形图和语句表程序；最后进行了调试和仿真测试，达到了预期的设计目的。关键词：自动扶梯可编程控制器梯形图语句表基于PLC的自动扶梯控制系统的设计目录1 引言41.1 自动扶梯发展历史41.2 课题的目的和意义42 总体设计42.1 设计要求42.2 设计方案53 硬件设计73.1 硬件选择73.1.1PLC选择73.1.2变频器选择71.2 主电路设计91.3 3PLClO分配111.4 PLCIO接线图124 软件设计144.1 1PLC内部使用地址144.2 控制程序路程图144.3 梯形图程序164.4 语句表程序235 调试和仿真测试295 .1调试296 .2仿真测试29结束语35参考文献36致谢37附录38附录1梯形图程序381 引言1.1 自动扶梯发展历史自动扶梯，也叫电动扶梯，是一种以运输带方式倾斜或者水平运送行人或货物的运输工具，一般是倾斜运行。行人从扶梯的一端站上自动运行的扶梯，通过扶梯的运行，被带到扶梯的另外一端，运行过程中，梯级保持不动水平状态。在楼梯的两边，安装跟扶梯同步移动的扶手，方便使用者用于扶握。扶梯可以是一直一个方向运行，也可以依据时间和人流等情形，通过管理人员来控制扶梯的运行方向。1.2 课题的目的和意义随着经济的快速发展，商场、大型购物中心等遍地开设，给人民的生活带来极大的便利。同时随着经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术得到迅速发展，应用越来越广泛。当前，因为PLC的许多优点，例如可靠性高，使用方便，编程容易，抗干扰好，维护和维修方便等，使用可编程序控制器设计的自动扶梯控制系统，得到了快速度的发展。使用PLC进行控制，运行可靠，有很高的灵活性，能够完成复杂的控制任务，现在已经成为自动扶梯控制的一个发展方向，因此研究以PLC为核心的自动扶梯控制系统，具有重要的意义。2 总体设计1. 1设计要求自动扶梯系统示意图如图2.1所示。在自动扶梯的出入口处安装上行传感器和下行传感器。当扶梯启动后，PLC检测传感器信号，判断是否有人员需要乘用扶梯，控制变频器执行正常速度（例如50HZ）运行或低速（例如IoHZ）运行。在扶梯按照正常速度（例如50HZ）运行时，检测到一段时间（例如2分钟）没有人员需要乘用自动扶梯，则扶梯自动转入低速（例如IOHz）运行，用于降低能耗。扶梯低速运行时，传感器动作，检测到有人员需要乘用扶梯，变频器控制扶梯从低速（例如IOHz）平缓地升至正常运行速度（例如50Hz）o人员继续进入扶梯，则扶梯保持正常速度（例如50HZ）的速度运行。管理人员或者检修人员根据实际需要，可以选择上行或者下行，或者选择自动运行或者检修方式运行。检测各种故障，有故障进行灯光和声音报警，并停止自动方式，等待处理。下行红外传感器PLC一L3-1图2.1自动扶梯系统原理示意图2. 2设计方案控制系统方框图如图2.2所示。图2.2系统控制框图以PLC为控制核心，外部的上行按钮，下行按钮，用于选择自动或者检修模式，启动自动扶梯上行或者下行，控制运行方向。急停开关接PLC的输入，用于有紧急情形，按下急停，停止所有输出。自动模式和检修模式选择开关接PLC的输入，用于选择控制模式。传感器1和传感器2接到扶梯的出入口，用于检测乘客乘用扶梯，控制扶梯速度。各种故障检测接PLC的输入，用于安全保护，报警和停止扶梯。PLC输出方面，PLC输出接正向运行继电器，PLC通过控制继电器线圈得电，继电器常开触点闭合，启动变频器正转，驱动扶梯上行。同样的PLC输出接反转运行，用于控制扶梯下行。PLC输出接故障复位，用于复位变频器故障。PLC输出接高速，中速，低速运行继电器，通过继电器控制变频器高，中，低速运行。PLC输出接故障指示灯，报警等，用于状态显示和报警。3硬件设计3.1硬件选择3. 1.1PLC选择经分析系统共使用了16路数字量输入，14路数字量输出，没使用模拟量输入和输出，共30路输入和输出，系统为小型自动化应用。FX2N是三菱是高性能小型PLC,使用方便，价格低廉，编程容易，可以使用仿真软件进行仿真，接线简单，从16点输入和输出到256点输入和输出，根据使用点数，规格很多，另外有很多扩展模块可以选择，因此选择三菱FX2N小型PLCo其中FX2N-32MR,含16路数字量输入，16路数字量输出，可以满足本系统的使用需要，需要增加功能，点数不够，可以随时增加扩展模块。3.1.2变频器选择变频器选择三菱的A700系列的A740矢量变频器。根据机械设计，选择电机功率为7.5k肌AC380V,变频器选择A740-7.5CHT。A740的外部接线图如图3-1所示。变频器多段速控制接线图如图3-2所示。图3-2A740多段速控制接线图多段速控制时序图如图3.3所示，3段速控制表格如表3.1所示。同步逻辑主回路端子O控制回路端子制动器单元（选件）2.控制电路有其他电源时,请拆下R1/L11、S1/L21短路片*7.75K以上的机种有CN8接口*8.连接制动电阻器FR-ABR）时，拆下PR-PX间的短路片。（0.4K-7.5K）端子PR装备0.4K22（为了防止制动电阻器的过热烧坏，设置热继电器，（参照第39页）*1.直流电抗器（FR-HEU请务必连接75K以上附带的直流电抗器FR-A740-55K通过Ij）或SLD设定并使用时，必须设置DC电抗器（选件）连接直流电抗器时，55K以下的情况下，请拆下Pl-P/+之间的短路片控制回路输入信号（不允许输入电压）3M/传网is应叵回叵区国l三l三由rZ.',.'-<<-<:一T-<继电器输出1（异常输出）继电器输出利用输入端子分配（Pr.195,Pr.196）可以改变端子功能（参照第212页）频率设定信号（模拟）频率设定器12W1k6辅助输入端子4输入（+）（电流输入）（一）R5.利用模拟量输入规格切换（Pr.73Pr.267）可以改变端子输入规格但是在电压/电流输入切换开关为ON时，端繇谒I麴第2。水的电流内置选件连接用接口桶.频率设定值的变更频度过高时推荐使用2Wik1O(+5V)*5电压/电流输入切换开关42DC24V电源（外部电源晶体管输出用公共端）10E(+10V)探ESIDCO±10Vl初始值(DCO一±5V可切换)*5©4IDC420mA|初始值DCO-5VDC0-10V可切换I选件接口1II选件接口2II选件接口3IIDCO-5V初始值2DCO10Vh+11aakDC420mA可切换*5模拟量信号公共端）图3.1A740变频器接线图输出频率HzRHRMRL输出频率Hz(时间图3.3多段速控制时序图表3.13段速控制表RHRMRLY3Y4Y5段速段数频率设定接通断开断开150断开接通断开225断开断开接通310断开断开断开O03.2主电路设计主电路如图3.4所示。外部380V三相交流电，经LI,L2,L3,N接设备。其中QFl是总电源开关，可以通断整台设备电源。FUl是总的熔断器，起到短路过流保护作用。Ml是自动扶梯上行下行驱动电机,QF2是自动扶梯上行下行电机断路器,AVFl是自动扶梯上行下行电机驱动变频器,驱动自动扶梯上行下行电机变频运行OKAl是正转启动继电器，PLC通过控制KAl线圈得电，KAl常开触点闭合，接通变频器的端子STF和SD,启动变频器正转运行。KA2是变频反转继电器，PLC通过控制KA2线圈得电，KA2常开触点闭合，接通变频器的端子STF和SD,同时接通端子STR和SD,启动变频器反转运行。rrrz70C<C70迎空c同3,VnMRCZMR氏售一xllC口Mo4<×>oo<uI°口KA3是变频器复位继电器，PLC控制KA3线圈，KA3常开触点闭合，接通变频器端子MPS和SD,执行变频器故障复位。KA4是50HZ高速运行继电器，KA5是25Hz中速运行继电器，KA6是IOHZ低速运行继电器，PLC通过控制KA4,KA5,KA6线圈得电，分别接通RH和SD,RM和SD,RL和SD,启动变频器高，中，低速运行。220V交流电经LI,N为直流开关电源提供工作电源，QF3是直流电源电路断路器，FU2是电源电路熔断器，Al是直流开关电源，将220V交流电变成24V直流电，为PLC输出提供24V直流电源。HLI控制电源指示灯，灯亮表示有控制电源。3.3 PLCIo分配PLC的输入和输出分配表如表3-2,3-3所示。表3-2PLC输入分配表序号名称PLC地址外部编号1上行按钮XOOOSBl2下行按钮XOOlSB23急停开关X002SB34自动模式选择开关X003SAl-I5检修模式择开关X004SA1-26红外传感器1X005Sl7红外传感器2X006S28驱动链断检测X007S39曳引链断检测XOlOS410扶手带断检测XOllS511梯级异常检测X012S612梯级下沉检测X013S713松闸检测X014S814变频器故障反馈X015ERRl15过载故障反馈X016FRl16报警声音消除X017SB4表3-3PLC输出分配表序号名称PLC地址外部编号1变频器正向运行继电器YOOOKAl2反向运行继电器YOOlKA23变频器故障复位继电器Y002KA34高速50Hz运行继电器Y003KA45中速25Hz运行继电器Y004KA56低速IoHZ运行继电器Y005KA