基于PLC的电梯模型的制作
1. 电梯模型的介绍
电梯模型装置由底座、立柱及控制面板、主电路板等组成。立柱上接有5个接近开关,用来感应电梯及将相应的信号输入PLC。轿厢在模型的左侧,由小型直流电机来控制它的上行和下行,轿厢门开关信号由控制面板上的指示灯来输出。
面板上的输入和输出信号有内选按钮信号、外选按钮信号、限位信号、厢门开关信号共计12个。控制时应分别与三菱PLC主机输入端和输出端连接,公共端与主机输入输出COM端连接。
使用时首先将模型与PLC主机输入、输出端口连接好,检查无误后,接通电源,模型处于待机状态,将计算机与PLC连接,使程序输入PLC。再启动运行PLC程序按动模型选层的内呼或外呼按钮,若PLC运行程序编制正确的话,电梯模型将按内、外呼按钮指令正常运行。
2 .电梯模型元器件介绍
三线制接近开关的接线:红(棕)线接电源正端;蓝线接电源0V端;黄(黑)线为信号,应接负载。而负载的另一端是这样接的:对于NPN型接近开关,应接到电源正端;对于PNP型接近开关,则应接到电源0V端。
接近开关的负载可以是信号灯、继电器线圈或可编程控制器PLC的数字量输入模块。需要特别注意接到PLC数字输入模块的三线制接近开关的型式选择。PLC数字量输入模块一般可分为两类:一类的公共输入端为电源0V,电流从输入模块流出(日本模式),此时,一定要选用NPN型接近开关;另一类的公共输入端为电源正端,电流流入输入模块,即阱式输入(欧洲模式),此时,一定要选用PNP型接近开关(如图1所示)。
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图1 NPN型接近开关
电梯的小型电机型号为DME34B36G-108,是一个自身外径34mm,长度37mm,轴长15mm,轴径6mm,重量210克,总长85mm的DC24V83转的齿轮减速电机(如图2所示)。
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图2 24V直流电机
由于电子技术的特性,电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能,而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。该项目中,提供24V直流电机的电源是型号为DF1730SC3A的指针式直流稳压电源。主要技术参数:输出电压是0-30V,输出电流是0-3A;波纹与噪音:CV≦1mVrms和CC≦5mArm;电源效应:CV≦1*10-4+0.5mV和CC≦2*10-3+1mA;负载效应:CV≦1*10-4+2mV和CC≦2*10-3+3mA;频率计测频灵敏度<100mV。该直流电源的特点:单路输出,双电表分别指示输出电压和电流值。稳压与稳流状态能够自动转换并分别由发光管指示,采用电流限制保护方式,而且限流点可以任意调节。全塑面框,外形新颖美观(如图3所示)。
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图3 指针式直流稳压电源
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。型号为DR-60-24的开关电源相数为单相,其输出的直流电压额定电流分别为24V2.5A,电流范围在0-2.5A之间,额定功率是60W。输入的电压范围是88-264VAC或124-370VDC,频率范围是47-63HZ,交流电流是1.2A/115VAC或36A/230VAC(如图4所示)。
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图4 开关电源
3 . 输入输出分配表
输入信号有:轿厢平层信号5个,外呼信号4个,内呼信号3个,共计12个。
输出信号有:轿厢上下行2个,轿厢所在楼层显示3个,电梯门开关2个,共计7个。该项目的输入输出分配(如表1所示)。
表1 输入输出分配表
输入 |
输出 | ||
0 |
1层限位开关 X0 |
0 |
电梯上行 Y0 |
1 |
2层限位开关 X1 |
1 |
电梯下行 Y1 |
2 |
3层限位开关 X2 |
2 |
3层楼层指示 Y4 |
3 |
4层限位开关 X3 |
3 |
2层楼层指示 Y5 |
4 |
5层限位开关 X4 |
4 |
1层楼层指示 Y6 |
5 |
3层外呼下 X5 |
5 |
电梯关门指示 Y7 |
6 |
2层外呼上 X6 |
6 |
电梯开门指示 Y10 |
7 |
2层外呼下 X7 |
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8 |
1层外呼上 X10 |
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9 |
3层内呼 X11 |
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10 |
2层内呼 X12 |
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11 |
1层内呼 X13 |
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4 .PLC接线图
X0-X13为输入信号,Y0-Y10为输出信号,其中COM1、COM2、COM3接24V电源,Y0-Y10接0V电源。此外,电梯的小型电机分别连接电源0V和24V,以及PLC的L端N端接入220V50HZ的交流电(如图5所示)。
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图5 PLC输入输出接线图
5.电梯模型的软件设计
编程思路:以1层向上外呼为例,按下X10按钮,则M0被接通并保持。此时Y0得电,电梯上升。在电梯内部选层,如按下X12按钮,M12得电置位,电梯到达2层,2层限位开关也得电,此时M12失电复位,Y0也失电,电梯停止在2层。电梯开门指示灯Y10亮,经过50秒,Y10灭,Y11电梯关门指示亮。此外,当电梯到达2层,X1得电,楼层指示灯Y5点亮。具体电梯PLC程序(如图6所示)。
程序检测步骤:
(1)电梯在1层静止,按1层外部向上按钮,电梯门开指示灯亮,关门后,按3层内部按钮,电梯上升;
(2)电梯在3层停止,电梯门开指示灯亮,50秒后门关指示亮。再按2层外部向上或向下按钮,电梯上升或下降。
(3)当电梯在指定的楼层内停止时,相应的楼层指示灯点亮显示。
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图6 PLC程序
6.结束语
设计一个典型电梯控制的PLC应用系统,关键要解决的第一个问题是进行PLC应用系统的功能设计,即根据受控对象(电梯模型)的功能和工艺要求,明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。第二个问题是进行PLC应用系统的功能分析,即通过分析系统功能,提出PLC控制系统的结构形式、控制信号的种类、数量,系统的规模、布局。第三个问题是根据系统分析结构,具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。
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