Разрабатываем схему и программу управления лифтом на 4 этажа

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..3

1. Возможности ПЛК  …………………………………………………………...4

1.1. Назначение    ………………………………………………………………..4

1.2. Особенности CPU…………………………………………………………...7

1.3. Модуль дискретных сигналов …………………………………………….9

1.4. Модуль аналоговых сигналов ……………………………………………10

1.5. Специальные модули……………………………………………………….11

1.6. Доступные   сетевые протоколы   …………………………………………12

1.7. Назначение программы…………………………………………………….13

2. Технологический процесс как объекта управления………………………14

2.1. Таблица   входных  и выходных сигналов ……………………………….14

2.2. Построение диаграммы, распаковка алгоритму,

построение блок схемы………………………………………………………..16

3. Характеристика электрической схемы автоматизации …………………..18

3.1. Выбор технологии получения  информации  …………………………….18

3.2. Выбор формы управления изделием объекта……………………………20

3.3. Выбор необходимого  модуля контролера ………………………………21

4. Программа управления………………………………………………………23

5. Коэффициенты передачи контура регулирования…………………………29

6. Сетевые решения на базе контролера са SСАDА………………………….32

7. Расчет себестоимости проекта………………………………………………34

Заключение………………………………………………………………………35

Список литературы……………………………………………………………..36

 

 

 

 

 

 

Введение

 

На сегодняшний день лифт стал неотъемлемой частью нашей жизни. В современных многоэтажных зданиях их число доходят до трех. Различают грузовые, пассажирские, пожарные и другие типы лифтов. Но несмотря на их функциональное различие, принцип работы и система управления во многом схожи.

Далеко не каждый человек задумывается, что скрывается за простым алгоритмом нажатия кнопки и прибытием на нужный этаж.

Первые образцы управления лифтов были очень примитивны: лифт не реагировал на другие вызова, если в кабине находится пассажир, которого он доставляет на этаж. Такие лифты еще не редкость и их часто можно встретить и ощутить на себе всю примитивность данного механизма. Еще одним недостатком такой структуры является зависимость приезда лифта на этаж от времени нажатия кнопки вызова.

Для успешной работы лифта, нужно разрабатывать специальные микроконтролеры и программы, что контролируют работу лифта.

Необходимость  использования  контроллеров  назрела  в  начале  1960-ых.  Когда промышленность  начала  предъявлять  высокие  требования  к  эффективному использованию  производственных  мощностей,  а  существующие  решения  на  основе релейно-контактных  схем  не  могли  обеспечить  гибкое  и  эффективное  управление технологическими процессами, так как изменение технологических циклов требовало замены  большого  числа  элементов  управления  и  контроля. 

В данной работе, мы разрабатываем схему и программу управления лифтом на 4 этажа.

 

 

 

 

1. Возможности  ПЛК

 

1.1. Назначение

 

Программируемые логические контроллеры (PLC, programmable logic controller) — это специальные микрокомпьютеры, предназначенные для выполнения операции переключения в промышленных условиях.

Современные PLC помимо простых логических операций способны выполнять цифровую обработку сигналов, управление приводами, регулирование, функции операторского управления. для управления исполнительными механизмами — электродвигателями, клапанами, лампочками и т. п., которые являются неотъемлемой частью систем автоматизации во всех отраслях промышленности.

Программируемый Логический Контроллер может использоваться везде там, где есть производство - любая задача, которая требует использования электрических устройств управления,  имеет  потребность  в  ПЛК.

Рис. 1. Назначение устройства

Базовые блоки контроллера могут иметь различные варианты исполнения с:

• питанием ~ 230 В или =12/24 В;

• релейными или полупроводниковыми выходами:

• количеством встроенных входов-выходов от 6 до 128;

• возможностью объединия контроллеров в сеть;

• встроенным интерфейсом RS232/RS422;

•поддержкой тригонометрических функции, встроенного сопроцессора;

• встроенным ПИД регулятором;

• часами реального времени;

• поддержкой счетных входов до 50 КГц и импульсного выхода до 20 КГц;

• аналоговых сигналов ввода/вывода, Pt100,  ± 10В, до 12 Бит;

• возможностью наращивания системы.

В  любом  случае  структура  контроллера  остается  неизменной,  и  выбор  модели определяется только требованиями к технологическому процесса, а широкий ряд моделей позволит вам подобрать контроллер с оптимальным соотношением цена - производительность.

Компания "Mitsubishi Electric" представляет серией MELSEC System Q свой самый мощный и компактный модульный ПЛК с мультипроцессорной технологией для решения самых ответственных задач . Характеризуется небольшим размером, коммуникационными возможностями и высокопроизводительными мультипроцессорными обработками. Данные свойства состовляют три важные характеристики микроконтролеров серии MELSEC System Q.

В зависимости от выбранного типа CPU, могут адресоваться до 4096 локальных и до 8192 удаленных точек ввода/вывода.

 

 

 

Микронтроллер потдназначен для выполнения задач по автоматизации процесов где требуется аппаратура средней или высокой производительности.

Микроконтролеры MELSEC System Q применяются при:

• управлении сложными установками и группами установок;

• когда входные сигналы экстремальны по частотам, напряжениям и другим параметрам;

• организации сетей организации управления целыми предприятиями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Особенности CPU

 

Программируемый  Логический  Контроллер (ПЛК) - главным  образом  состоит  из ЦП (Центрального процессора), области памяти, и функций обработки сигналов ввода - вывода. Можно считать, что  ПЛК - это сотни или тысячи отдельных реле, счетчиков, таймеров  и  память.  Все  эти  счетчики,  таймеры,  и  т.д.  физически  не  существуют,  а моделируются  ЦП  и  предназначены  для  обмена  данными  между  встроенными функциями счетчиками, таймерами.

 

Рис. 2. ЦП в схеме контролера

 

CPU и модули устанавливаются  в базовом шасси, который имеет  внутреннюю шину для обеспечения  связи между отдельными модулями  и CPU.

Рис. 2. Расположение CPU

 

Модуль источника питания, также установлен в этом базовом шасси, и подает напряжение для всей системы,

Базовые шасси доступны в 4 различных версиях, с количеством посадочных мест модулей от 3 до 12.

Каждое базовое шасси может быть дополнен шасси расширения, обеспечивающим добавочные посадочные места. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Модуль дискретных сигналов Allan-Bradley

 

Входные и выходные модули PLC – это соединения микропроцессора с реальным миром. Они могут классифицироваться по виду сигналов:

дискретные или дигитальные

аналоговые.

Бинарные входы и выходы называют обычно дискретными. Они обрабатывают сигналы с кнопок, выключателей, датчиков положения (типа on-off).

Модули ввода дискретных сигналов предназначены для преобразования входных дискретных сигналов контроллера в его внутренние логические сигналы.

Модули могут работать с контактными датчиками, а также бесконтактными датчиками, подключаемыми по 2-проводным схемам.

Функции:

Модули SM 321 обеспечивают преобразование входных дискретных сигналов контроллера в его внутренние логические сигналы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. Модуль аналоговых  сигналов

 

Аналоговый или непрерывный сигнал - это уровень напряжения или тока, соответствующий некоторой технологической величине в каждый момент времени: температуре, давлению, расходу, положению, скорости, частоте. Аналоговые входы контроллеров имеют различные параметры и возможности:

разрядность АЦП,

диапазон входного сигнала,

уровень шума и нелинейность,

возможность автоматической калибровки,

регулирование коэффициента усиления,

фильтрация.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5. Специальные  модули

 

Специализированные модули ввода / вывода:

Конформным покрытием версии стандартных модулей иметь букву К в последней позиции номера по каталогу, перед обозначением серии. Экстремальные версии среды имеют буквы XT в последней позиции номера по каталогу.

FLEX Счетчик модули  ввода/вывода:

SCANport Коммуникационный  модуль:

Модуль SCANport Коммуникационные интерфейсы SCANport два коммуникационных порта на задней панели. Каждый порт может взаимодействовать SCANport с поддержкой дисков или мощности продукта через I / O модуль адаптера ControlNet, DeviceNet или Universal Remote I / O ссылки. SCANport связи предоставляет данные для дискретных входов / обратной связи, аналоговый задания / обратной связи, а канал разрешения / статус.

SCANport-продуктов включают  в себя: приводы переменного тока 1305, 1336 PLUS приводы переменного тока, 1336 PLUS II приводы переменного тока, 1336 IMPACT приводы переменного тока, переменного тока 1336 FORCE Диски, 1336 СПАЙДЕР  приводы переменного тока, 1336 РЕГЕН  пакет, 1397 Приводы постоянного тока, 1557 переменного тока среднего  напряжения Диски, 1394 Системы движения, SMC Dialog Plus, SMP Смарт защиты двигателя  и 2364 регенеративной звена постоянного  тока блока питания.

Для каждого порта, вы также должны выбрать комплект кабелей.

 

 

 

 

 

1.6. Доступные   сетевые протоколы

 

Сферы использования ПЛК в полной мере отражают отрасли применения систем автоматизации. Как и ожидалось, управление станками (82 %) все еще самая распространенная сфера применения. Управление процессом (74 %), управление движением (55 %), управление периодическими процессами (31 %), диагностические приложения (25 %). Реже всего PLC используются для обеспечения безопасности производства (1 %).

Методы коммуникации с другими системами управления являются главным показателем гибкости современного ПЛК. Как говорят участники, сетевые протоколы используются в 69 % установленных ПЛК, оставшиеся 31 % используются как автономные приборы. Большинство подключенных к сети контроллеров обменивается информацией с персональными компьютерами и PAC-контроллерами и столько же связано с другими ПЛК. Чуть больше 5 % устройств используется в распределенных системах управления.

Сетевые протоколы ПЛК обеспечивают очень большую гибкость системы управления. Несмотря на то, что существуют очевидные фавориты, такие как Ethernet, последовательный RS232/RS-485 и 4-20 мА, список доступных протоколов гораздо шире и разнообразнее. После трех вышеуказанных лидеров, в порядке популярности:

DeviceNet

Allen-Bradley Remote I/O

Modbus

ControlNet

Wireless protocol

Profibus

HART.

 

1.7. Назначение программы

 

В  процессе  работы  ПЛК  непрерывно  опрашивает  текущее  состояние  входов  и  в соответствии  с  требованиями  к  производственному  процессу  изменяет  состояние выходов(Вкл./Выкл).  Мы можем разделить этот цикл на четыре основных шага.  Все остальное может рассматриваться нами, как часть кода, необходимое для согласования между первым и четвертым шагом.

Шаг первый - инициализация системы.  Необходимо помнить,  что в случае сбоев по питанию  или  при  выключении  контроллера  система  обязана  вернуться  в  исходное состояние. Не следует недооценивать важности этой части программного кода, так как в противном это может привести к сбоям и поломкам оборудования. 

Шаг второй - проверка текущего состояния ВХОДОВ. ПЛК проверяет текущее состояние входов  и  в  зависимости  от  значения(Вкл./Выкл)  выполняет  последовательные действия.

Шаг  третий - выполнение  программы.  Будем  считать,  что  в  ходе  технологического процесса  переключился  ВХОД(Х1) с  выключено  на  включено,  и  в  соответствии  с технологическим  процессом  нам  необходимо  изменить  текущее  состояние ВЫХОДА(Y1) с выключено на включено. Так как ЦП опросил текущее состояния всех ВХОДОВ и хранит их текущее состояние в памяти, то выбор последующего действия обусловлен только ходом технологического процесса.

Шаг  четвертый - изменение  текущего  состояния  ВЫХОДА.  ПЛК - изменяет  текущее состояние ВЫХОДОВ в зависимости от того какие ВХОДЫ являются  выключенными, а какие включенными исходов из хода вашей программы в течение третьего шага. После этого следует возврат на Шаг второй.

 

 

2. Технологический процесс как объекта управления

 

2.1. Таблица   входных и выходных сигналов

 

Посмотрим, как контроллер обрабатывает состояния Входов-Выходов, и хранит полученные значения.

Рис. 3. Обработка сигналов Входов-Выходов

Мы  можем  видеть,  что  контроллер хранит полученные значения  в регистрах:

входов

• в регистре Х1 находится значение "О" (Бит "О"), то есть Вход(Х1) - выключен;

• в регистре Х2 находится значение "1 "(Бит "1") следовательно, Вход(Х2) - включен.

выходов

• в регистре У1 находится значение "О" (Бит "О"), то есть Выход(У1) - выключен.

В действительности во всех остальных ячейках находится значение "О", но мы не отображаем данное значение, чтобы Вы могли сосредоточиться на данном примере.