PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告基于PLC的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、 課程設(shè)計(jì)課程名稱： plc控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì) 題 目：基于plc的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng) 系、專業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 年級(jí)、班級(jí)： 07級(jí)電子大專班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 時(shí) 間： 2009.12.282010.1.3 目 錄1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)31.1、設(shè)計(jì)要求3 1.1.1任務(wù).3 1.1.2、設(shè)計(jì)要求41.1.3、題目分析42、總體設(shè)計(jì)方案4 2.1總體方案論證 42.2 總體設(shè)計(jì)思路 73、單元硬件介紹74、軟件設(shè)計(jì)115、產(chǎn)品調(diào)試及分析12.6、結(jié)論與創(chuàng)新說(shuō)明126.1結(jié)論126.3軟件創(chuàng)新147、心得體會(huì) 14 參考文獻(xiàn)15 附錄1梯形圖13附錄2 指令表 15基于plc的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)摘要:

2、 電梯是高層建筑不可缺少的運(yùn)輸工具，用于垂直運(yùn)送乘客和貨物，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器-接觸器進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用 plc組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問(wèn)題關(guān)鍵詞: 電梯、plc、梯形圖引言:近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，plc的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異更新。本論文通過(guò)討論電梯控制系統(tǒng)的組成，闡述可編程控制器（plc）在電梯控制中的應(yīng)用，采用三菱plc編程的程序控制方式，提出了三層電梯的plc控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過(guò)程、組成，列出了具體的主要硬件電路、電梯的控制梯形圖及指令表。并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖，

3、在分析、處理隨機(jī)信號(hào)邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了plc的編程方法，設(shè)計(jì)了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案。采用本方案實(shí)現(xiàn)電梯控制，能夠解決繼電器接觸器觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、安裝調(diào)試周期長(zhǎng)、維修工作量大、接線復(fù)雜等缺點(diǎn)。使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。該系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)、精確度高等特點(diǎn)。一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)11 設(shè)計(jì)要求111 任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)。112要求（1）基本要求控制功能：要求有轎廂外呼和轎廂內(nèi)呼兩種控制形式的系統(tǒng)。顯示功能：能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的層次和電梯的運(yùn)行方向。報(bào)警功能：當(dāng)電梯出現(xiàn)故障時(shí)，能及時(shí)報(bào)警。（2）發(fā)揮部分能實(shí)時(shí)用語(yǔ)音播報(bào)的方式提示當(dāng)前的層次和運(yùn)行方向。能顯示其他

4、信息。其他功能。113題目分析題目要求設(shè)計(jì)一個(gè)具有轎廂內(nèi)呼轎廂外呼，能夠?qū)Ξ?dāng)前的層次和電梯的運(yùn)行方向進(jìn)行顯示，當(dāng)電梯出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)通過(guò)蜂鳴器報(bào)警。二總體設(shè)計(jì)案2.1方案論證電梯控制系統(tǒng)主要由plc、輸入輸出單元以及調(diào)速單元構(gòu)成，由如圖2.1所示，用來(lái)完成對(duì)電梯曳引電機(jī)及開(kāi)關(guān)門機(jī)的起動(dòng)，加減速，停止，運(yùn)行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內(nèi)操作，安全保護(hù)等指令信號(hào)進(jìn)行管理和控制功能。輸入輸出單元為plc的i/o接口部分，主要由轎箱外呼叫、轎箱內(nèi)選層、樓層及方向指示、故障報(bào)警等單元構(gòu)成。輸入單元為：（1）轎廂外呼叫單元，用來(lái)對(duì)各層站的廳外召喚信號(hào)進(jìn)行登記。（2）轎箱內(nèi)選層單元，負(fù)責(zé)對(duì)預(yù)選樓層指令的登

5、記；（3）開(kāi)關(guān)門按鈕，輸入plc控制轎門的開(kāi)閉；（4）故障報(bào)警單元，通常轎內(nèi)急停開(kāi)關(guān)、轎頂內(nèi)急停開(kāi)關(guān)等；輸出單元為：（1）樓層及方向指示單元，包括電梯上下行方向指示燈、層樓指示燈，目前的方向及層樓編號(hào)七段碼顯示方式，本系統(tǒng)為七段碼顯示方式；（2）開(kāi)關(guān)門單元，用于控制電梯轎門的打開(kāi)和關(guān)閉。圖1.2.0總體方案圖plc單元為電梯控制系統(tǒng)的核心部分，由plc提供變頻器的運(yùn)行方向和速度指令。通過(guò)plc 的合理編程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平層、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門、自動(dòng)掌握停站時(shí)間、內(nèi)外呼信號(hào)的登記與消除、順向截梯及自動(dòng)換向等集選控制功能。2.2、設(shè)計(jì)思路 plc選用三菱系列，需要的i/o接口點(diǎn)數(shù)，其中輸入點(diǎn)數(shù)為13，輸出點(diǎn)數(shù)

6、為12。選用fn0n30的 plc即可完成電梯控制系統(tǒng)的邏輯控制。圖1.2.1i/0端子分配圖 圖1.2.2plc接線圖本電路由plc和外部輸入輸出單元和外設(shè)組成，其中數(shù)碼管用于顯示樓層信息。輸出繼電器km1km5對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)門、上下行以及報(bào)警輸出，對(duì)與輸入端子的開(kāi)關(guān)變化量則通過(guò)置于電梯轎廂內(nèi)、外側(cè)的按鈕來(lái)控制。三、部分硬件電路的介紹3.1 三菱fx0n系列plc 圖1.2.3 plc硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 plc是專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要由cpu、存儲(chǔ)器、采用掃描方式工作的i/o接口電路和電源等組成。圖1.2.3為plc硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。本次設(shè)計(jì)采用fx0n系列plc，fx0n

7、是整體式和模塊式相結(jié)合的選裝式結(jié)構(gòu)。fx0n系列plc有一個(gè)16位微處理器和一個(gè)專用邏輯處理器。fx0n的執(zhí)行速度是1.63.6us/步，是目前運(yùn)行速度比較快的小型plc之一。2k字節(jié)程序存儲(chǔ)器，514字節(jié)ram，64位i/o 口線， 1個(gè)定時(shí)器，64個(gè)計(jì)數(shù)器，可進(jìn)行16128點(diǎn)的靈活輸入?？蛇B接擴(kuò)展模塊。內(nèi)置程序容量8000步，最大可擴(kuò)充到16k。單指令運(yùn)行時(shí)間短。3.2 樓層顯示部分當(dāng)轎廂到達(dá)預(yù)定樓層是，樓層顯示數(shù)碼管用于對(duì)樓層進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，本系統(tǒng)中采用一位共陰極led數(shù)碼管作為顯示部分。 3.3 輸入輸出電路部分利用自復(fù)位按鈕作為輸入繼電器的開(kāi)關(guān)量輸入，輸出端接線圈輸出。輸出量直接驅(qū)動(dòng)上

8、行或下行電機(jī)。在本系統(tǒng)中利用led燈對(duì)上行、下行繼電器輸出情況進(jìn)行模擬顯示。編譯器器采用三菱專用編程器fxgpwin。 四、軟件設(shè)計(jì)4.1電梯程序控制流程圖如下： 圖4.1程序流程圖本程序主要由7個(gè)進(jìn)程完成了電梯開(kāi)關(guān)門、電梯到達(dá)層顯示、電梯方向選擇、層呼叫控制、故障報(bào)警的強(qiáng)大功能。具體程序請(qǐng)見(jiàn)附件（2）。4.2梯形圖程序設(shè)計(jì)根據(jù)四層電梯控制的功能要求以及i/o的地址分配表（見(jiàn)圖1.2.1），來(lái)設(shè)計(jì)plc控制程序的梯形圖。4.2.1電梯開(kāi)、關(guān)門程序（1）電梯開(kāi)門控制電梯開(kāi)門控制分手動(dòng)和自動(dòng)兩種情況。電梯開(kāi)、關(guān)門梯形圖見(jiàn)圖4.1.1圖4.1.1電梯開(kāi)、關(guān)門梯形圖手動(dòng)開(kāi)門時(shí)，當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，按下s

9、b1,x000閉合，y000得電，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，轎廂門打開(kāi)。開(kāi)門到位，定時(shí)3s時(shí)間一到t0常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，y000失電，開(kāi)門結(jié)束。自動(dòng)開(kāi)門時(shí)，當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，上、下行電機(jī)掉電后，t3開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)3s后，t11觸點(diǎn)閉合，y000輸出有效。電梯關(guān)門控制電梯關(guān)門也分手動(dòng)和自動(dòng)兩種情況。手動(dòng)關(guān)門時(shí)候，當(dāng)按下關(guān)門按鈕sb2時(shí)x001閉合，y001得電并自鎖，驅(qū)動(dòng)關(guān)門繼電器使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，轎廂，門關(guān)閉。關(guān)門到位，定時(shí)3s時(shí)間一到t1常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，關(guān)門結(jié)束。自動(dòng)關(guān)門時(shí)，由定時(shí)t3來(lái)控制。當(dāng)電梯開(kāi)門到位后y000常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，t3開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)2s后，t3觸點(diǎn)閉合,y001輸出有效，轎廂門自動(dòng)關(guān)門。4.2.2電

10、梯到達(dá)層顯示電梯到層顯示的梯形圖如圖4.1.2所示。 圖4.1.2 電梯到層顯示梯形圖t7、t3、t4和t5分別是一、二、三、四層上行到達(dá)后的輸入點(diǎn)，t7、t8、t9分別是一、二、三、四層下行到達(dá)后的輸入點(diǎn)。輸出繼電器位組件k1y005代表y005、y006、y0007、y010是數(shù)碼管的低四位段碼輸入端，輸出繼電器位組件k2y011代表y011、y012、y013、y014是數(shù)碼管的高四位段碼輸入端。當(dāng)電梯到達(dá)某一層樓面后，只能對(duì)該層進(jìn)行樓層數(shù)顯示。4.2.3電梯方向選擇 電梯方向選擇包括電梯上、下行控制，電梯方向選擇梯形圖如圖4.1.3 圖4.1.3 電梯方向選擇梯形圖 電梯運(yùn)行方向由輸出

11、繼電器y002和y003指示，當(dāng)電梯上行或下行開(kāi)關(guān)按鈕按下和開(kāi)門關(guān)門信號(hào)符合要求的情況下，有以下動(dòng)作：通過(guò)電梯上行輸出繼電器y002，驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上升；通過(guò)電梯下行輸出繼電器y003，驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，電梯下降。4.2.4層呼叫控制 層呼叫控制包括內(nèi)呼和外呼兩種，層呼叫控制部分梯形圖見(jiàn)圖4.1.4 圖4.1.6 層呼叫控制梯形圖 當(dāng)有乘客在轎廂外的某一層按下呼叫按鈕sb7、sb8、sb9、sb10、sb11、sb12中的任意一個(gè)后，對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)x006、x007、x010、x011、x012、x013中的某一個(gè)就會(huì)閉合，同時(shí)數(shù)碼管顯示所對(duì)應(yīng)層顯示。信號(hào)一直保持到定時(shí)器動(dòng)作后才撤銷。 當(dāng)乘客在

12、轎廂內(nèi)按下層指令按鈕sb3、s84、sb5、sb6中的任意一個(gè)后，對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)x002、x003、x004、x005中的某一個(gè)就會(huì)閉合，在所需要?？康囊粚油?，然后開(kāi)門以便乘客出來(lái)。 4.2.5故障報(bào)警故障報(bào)警梯形圖見(jiàn)圖4.1.7 圖4.1.7 故障報(bào)警梯形圖同時(shí)按下故障按鈕開(kāi)關(guān)x014，當(dāng)電梯一直處于上行或下行工作狀態(tài)，這時(shí)候驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。五、產(chǎn)品的調(diào)試及分析將編寫(xiě)好的源程序輸入電腦，編譯后出現(xiàn)很多錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤有許多平時(shí)的試驗(yàn)中遇到過(guò)的，例如：輸入的功能指令格式不正確，功能指令和普通的指令寫(xiě)法上有很大的不同，幸好這些錯(cuò)誤在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)中遇到了，所以改錯(cuò)誤很容易，但同時(shí)也說(shuō)明了，平時(shí)的錯(cuò)誤

13、現(xiàn)在還在犯，證明錯(cuò)誤我還沒(méi)有完全的改正，這點(diǎn)我以后一定要注意了。爭(zhēng)取錯(cuò)誤犯了兩次就不能在換了。除了常見(jiàn)的錯(cuò)誤外，還有幾條錯(cuò)誤時(shí)我從來(lái)沒(méi)有遇到過(guò)的，如：1.通電按下故障檢測(cè)后蜂鳴器為報(bào)警，檢測(cè)時(shí)候發(fā)現(xiàn)，報(bào)警時(shí)用的繼電器未加自鎖常開(kāi)觸頭，在故障檢測(cè)輸入繼電器x014下面加一個(gè)自鎖的常開(kāi)觸頭。糾正后正常；2.當(dāng)進(jìn)行樓層顯示時(shí)候發(fā)現(xiàn)，當(dāng)運(yùn)行到一層四層時(shí)，數(shù)碼管顯示數(shù)字1、4，而運(yùn)行到三層和二層時(shí)候發(fā)現(xiàn)，數(shù)碼管段碼錯(cuò)誤，檢查程序發(fā)現(xiàn)，在樓層顯示的3、2段碼也未出現(xiàn)，仔細(xì)看后發(fā)現(xiàn)未組件的高位起始輸出繼電器名稱出現(xiàn)錯(cuò)誤，將其改后能正常顯示。這幾天的調(diào)試我獲得很新的知識(shí)，因?yàn)槌绦蛑杏趾芏嗟腻e(cuò)誤，為了修改錯(cuò)誤必

14、須看書(shū)或向別人請(qǐng)教，在這個(gè)過(guò)程中無(wú)意識(shí)的獲得了很多知識(shí)。同時(shí)也使我對(duì)單片機(jī)更感興趣了，這點(diǎn)我覺(jué)得很重要，因?yàn)榕d趣使最好的老師，相信在以后的單片機(jī)相關(guān)的學(xué)習(xí)中會(huì)表現(xiàn)的更好。經(jīng)測(cè)量得：序號(hào)功能測(cè)試實(shí)測(cè)結(jié)果使用的儀器或方法1轎廂外呼控制正常plc實(shí)驗(yàn)板2轎廂內(nèi)呼控制正常plc實(shí)驗(yàn)板3顯示當(dāng)前層次正常plc實(shí)驗(yàn)板4顯示電梯運(yùn)行方向正常plc實(shí)驗(yàn)板5報(bào)警功能正常plc實(shí)驗(yàn)板六結(jié)論與創(chuàng)新說(shuō)明1.結(jié)論：（1）在老師的指導(dǎo)下基本完成設(shè)計(jì)要求。（2）模塊化設(shè)計(jì)有思路清晰、檢查方便、擴(kuò)展功能容易等諸多優(yōu)勢(shì)，且部分已經(jīng)在本設(shè)計(jì)過(guò)程中得以體現(xiàn)。（3）如果能把理論和實(shí)際相結(jié)合，相信會(huì)有更好的效果。（4）總體來(lái)講,要獨(dú)立

15、完成，還需要不斷學(xué)習(xí)相關(guān)plc設(shè)計(jì)知識(shí)與技能。2.軟件創(chuàng)新：（1）只有乘客需要時(shí)候才開(kāi)啟電梯，節(jié)能環(huán)保（2）出于任意一層?？繝顟B(tài)時(shí)候，只要上層乘客有需求，電梯會(huì)自動(dòng)上升到指令發(fā)出層，節(jié)省乘客時(shí)間。七、心得體會(huì)短短一個(gè)多星期的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)鍛煉了我們的實(shí)踐能力，也是對(duì)我們以后的實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。現(xiàn)在是一個(gè)高科技的時(shí)代，plc已經(jīng)成為當(dāng)今工控應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域。因此對(duì)于我們這一專業(yè)的同學(xué)來(lái)說(shuō)，學(xué)好plc，并正確應(yīng)用plc是非常重要的。此次plc課程設(shè)計(jì)，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在整整一個(gè)多星期里，學(xué)到了很多的東西。同時(shí)不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且還

16、學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。這次的課程設(shè)計(jì)還讓我學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕言放棄。設(shè)計(jì)過(guò)程，好比是我們?nèi)祟惓砷L(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，但畢竟這是第一次做，難免會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我們通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，并在小組中

17、互相討論，交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，若遇到實(shí)在搞不明白的問(wèn)題就會(huì)及時(shí)請(qǐng)教老師，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富。plc課程設(shè)計(jì)雖然結(jié)束了，但通過(guò)設(shè)計(jì)所學(xué)到的東西將長(zhǎng)久存在。相信這次設(shè)計(jì)帶給我們的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和一絲不茍的科學(xué)作風(fēng)將會(huì)給我們未來(lái)的工作和學(xué)習(xí)打下一個(gè)更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1、王兆義主編小型可編程控制器實(shí)用技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2001年第1版。2、戴一平主編可編