plc課程設(shè)計(jì)四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 電氣控制與可編程控制器技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)課題：四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)：級(jí)自動(dòng)化（）班 姓名學(xué)號(hào)：高 揚(yáng)（080310186） 秦松亭（080310183） 宋龍文（080310152） 產(chǎn)江華（080310138） 指導(dǎo)教師：李彥梅 設(shè)計(jì)時(shí)間: 2012年12月 物理與電氣工程學(xué)院 二一二年十二月摘 要電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關(guān)，隨著人們對(duì)電梯運(yùn)行安全性、高效性、舒適性等要求的不斷提高，電梯得到快速發(fā)展。其拖動(dòng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。電梯采用了PLC控制，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。

2、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化，可方便的增加或改變控制功能，也可以進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。而電動(dòng)機(jī)交流變頻器調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻器調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動(dòng)性能、高效率、高功率因素和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而獲國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。因此，PLC控制技術(shù)加變頻器調(diào)速技術(shù)已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。本設(shè)計(jì)考慮到載客電梯的實(shí)際操作功能，又兼顧載電梯控制中具有遞推功能，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)針對(duì)的是四層電梯。代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，由變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的拖動(dòng)調(diào)速，使PLC與調(diào)

3、速拖動(dòng)裝置相結(jié)合，構(gòu)成PLC集選控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電梯的各種控制功能，提高了電梯運(yùn)行的可靠性，降低了故障率。關(guān)鍵字：可編程控制器PLC；四層電梯；變頻器；電機(jī)；編程；控制目 錄摘 要2一、課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)、目的與任務(wù)41課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)：52課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)：5二、內(nèi)容和要求51設(shè)計(jì)題目52設(shè)計(jì)內(nèi)容53設(shè)計(jì)要求64. 組織要求6三、設(shè)計(jì)課題簡(jiǎn)介7四、設(shè)計(jì)方案的比較與選擇7五、可編程控制器的簡(jiǎn)介與工作原理81.可編程控制器的定義82.可編程控制器的工作原理8六、可編程控制器的選擇9七、硬件原理設(shè)計(jì)圖91. 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖92. I/O(輸入/輸出)端口分配:103.根據(jù)I/O端口設(shè)計(jì)外部

4、接線圖：10八、操作說明111. 電梯控制系統(tǒng)操作過程112. 電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能113.按鍵操作說明和指示燈說明12九、調(diào)試及結(jié)果12十、所使用主要元器件清單13十一、設(shè)計(jì)總結(jié)13十二、參考文獻(xiàn)14附錄 四層電梯設(shè)計(jì)系統(tǒng)梯形圖15一、課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)、目的與任務(wù)1課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)：電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)是針對(duì)自動(dòng)化專業(yè)的本科生開設(shè)的一門實(shí)用性較強(qiáng)的必修課程。2課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)：電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)是與專業(yè)課電氣控制與PLC相配套的一門重要的實(shí)踐課程，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生可編程控制器應(yīng)用能力，同時(shí)通過課程設(shè)計(jì)加深對(duì)理論的理解和認(rèn)識(shí)。其任務(wù)是通過設(shè)計(jì)方法的學(xué)

5、習(xí)和制作過程，掌握自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)、制作所需的一些基本概念、方法和技能，培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計(jì)與制作的動(dòng)手能力，讓他們?cè)谔ど瞎ぷ鲘徫缓?，能盡快進(jìn)入角色，充分發(fā)揮其在這方面的作用。二、內(nèi)容和要求1設(shè)計(jì)題目四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）自動(dòng)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括：1）原理圖的總體設(shè)計(jì)；2）布線圖的設(shè)計(jì)；（2）元器件選型，內(nèi)容包括：1）電源配電；2）接口電路；3）常用低壓電器；4）PLC。（3）系統(tǒng)制作方法與技能，內(nèi)容包括：1）根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)要求及元器件的實(shí)際參數(shù)現(xiàn)狀選擇器件；2)制作前的準(zhǔn)備；3）電路的布線；4）硬件安裝技術(shù)；5）硬件與程序調(diào)試3設(shè)計(jì)要求（1）以電氣控制與PLC的基本理論為指

6、導(dǎo)，將設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)型和系統(tǒng)型兩個(gè)層次，基礎(chǔ)型指利用常用低壓電器構(gòu)建小型自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試，系統(tǒng)型指選用PLC與常用低壓電器組建較高程度的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試；（2）熟悉常用低壓電器的原理與應(yīng)用；（3）學(xué)習(xí)PLC上位機(jī)開發(fā)軟件進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)與仿真；（4）學(xué)習(xí)自動(dòng)化控制系統(tǒng)電路的制作、接線與調(diào)試；4. 組織要求（1）選題。對(duì)于每個(gè)班，課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師至少提供10個(gè)以上的題目供學(xué)生選擇。（2）學(xué)生分組。由學(xué)生自由進(jìn)行組合，3-4人組成一個(gè)設(shè)計(jì)組。每個(gè)設(shè)計(jì)組自由選擇一個(gè)設(shè)計(jì)題目。每一個(gè)設(shè)計(jì)組內(nèi)每個(gè)學(xué)生有各自的明確任務(wù)分工。（3）課程設(shè)計(jì)任務(wù)書。設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容及要求在指導(dǎo)教師編寫的設(shè)計(jì)

7、指導(dǎo)書中規(guī)定。設(shè)計(jì)指導(dǎo)書要給出每個(gè)設(shè)計(jì)課題的題目、目的、要求、內(nèi)容、步驟、方法、基礎(chǔ)資料以及設(shè)計(jì)工作計(jì)劃、組織措施等。（4）指導(dǎo)教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行考勤，在課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過程中，指導(dǎo)教師應(yīng)分階段對(duì)學(xué)生完成的工作進(jìn)度進(jìn)行檢查，只有正確完成本階段的工作方允許進(jìn)行下階段的工作。（5）學(xué)生要按照課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，按時(shí)按質(zhì)按量地完成課程設(shè)計(jì)。在課程設(shè)計(jì)過程中，按照學(xué)校正常作息時(shí)間進(jìn)行，每天設(shè)計(jì)時(shí)間不低于4小時(shí)。凡是累計(jì)曠課時(shí)間達(dá)到或超過課程設(shè)計(jì)全過程1/3者或和未完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)書基本要求者，按不及格處理。（6）課程設(shè)計(jì)報(bào)告。學(xué)生要認(rèn)真編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括：封面（設(shè)計(jì)題目、指導(dǎo)教師姓

8、名、設(shè)計(jì)者專業(yè)班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)），課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，摘要，目錄，課題簡(jiǎn)介，設(shè)計(jì)方案，硬件原理設(shè)計(jì)圖，操作說明，調(diào)試、實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)果，設(shè)計(jì)總結(jié)，參考文獻(xiàn)，附錄等。（7）答辯。以課題組為單位進(jìn)行答辯，首先簡(jiǎn)要陳述設(shè)計(jì)情況，然后回答問題。每個(gè)課題組由一個(gè)人主講，其他同學(xué)補(bǔ)充。每個(gè)人單獨(dú)回答問題。三、設(shè)計(jì)課題簡(jiǎn)介電梯是一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物。也有臺(tái)階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱自動(dòng)電梯。服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物。習(xí)慣上不論其驅(qū)動(dòng)方式如

9、何，將電梯作為建筑物內(nèi)垂直交通運(yùn)輸工具的總稱。本次設(shè)計(jì)由于條件和所掌握的知識(shí)相對(duì)有限，所以本次設(shè)計(jì)相對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中比較簡(jiǎn)單，主要是設(shè)計(jì)出四層電梯具有任意樓層外喚、超載等功能。 四、設(shè)計(jì)方案的比較與選擇電梯控制方式主要分為三種，分別是繼電器控制方式、微機(jī)控制方式和可編程控制器（PLC）控制方式，由于繼電器控制存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽面短的缺陷現(xiàn)在已經(jīng)逐漸被淘汰，微機(jī)控制可靠性差故也不多采用，而PLC控制采用一種巡回掃描的方式分時(shí)處理各項(xiàng)任務(wù)，而且依靠程序運(yùn)行，這就保證只有正確的程序才能運(yùn)行，否則電梯不會(huì)工作。又由于PLC中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等是它本身內(nèi)存工作單元，即無(wú)線圈無(wú)

10、觸電，使用次數(shù)不受限制。因此，它比繼電器控制有明顯的優(yōu)越性，比微機(jī)控制有明顯的可靠性，自動(dòng)化水平更高。 綜上所述PLC控制是三種控制方式中最具有可靠性、優(yōu)越性和實(shí)用性的控制方式，它更適合在電梯的技術(shù)改造和控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術(shù)，所以本次課程設(shè)計(jì)采用可編程控制器（PLC）作為控制方式。五、可編程控制器的簡(jiǎn)介與工作原理 1.可編程控制器的定義 PLC英文全稱Programmable logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義：一種數(shù)學(xué)運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境中而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的控制器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制

11、，定時(shí)，技術(shù)與運(yùn)算操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 2.可編程控制器的工作原理 PLC雖然以微處理器為核心，具有微型計(jì)算機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微型計(jì)算機(jī)有很大的不同，微型計(jì)算機(jī)一般采用等待命令或中斷的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式，當(dāng)有按鍵按下或I/O動(dòng)作，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序或中斷服務(wù)程序，無(wú)按鍵按下，則繼續(xù)掃描等待。PLC采用循環(huán)的工作方式，即順序掃描，不斷循環(huán)這中工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下進(jìn)行的。當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用用具按控制要求編寫好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按序號(hào)作周期性的程序循環(huán)掃描，程序從第一條指令開始

12、，逐條順序執(zhí)行用戶的程序直到程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，在開始下一次掃描，周而復(fù)始。實(shí)際上PLC掃描工作除了執(zhí)行用戶程序外，還要完成其他工作，整個(gè)工作過程分為自診斷，通訊服務(wù)、輸入處理、輸出處理、程序執(zhí)行五個(gè)階段。六、可編程控制器的選擇 本次設(shè)計(jì)有三種可編程控制器可選擇使用，分別是和利時(shí)、臺(tái)達(dá)和三菱。由于平時(shí)課程所學(xué)的是三菱的PLC，再加上對(duì)三菱PLC的了解相對(duì)較多，所以本次設(shè)計(jì)采用三菱FX系列FX1N作為本次課程設(shè)計(jì)的可編程控制器。七、硬件原理設(shè)計(jì)圖 1. 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖 圖1 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖2. I/O(輸入/輸出)端口分配:輸入端口輸出端口過載X000電梯上行Y

13、一層外上呼X001電梯下行Y7二層外下呼X002一層顯示Y1二層外上呼X003二層顯示Y2三層外下呼X004三層顯示Y3三層外上呼X005四層顯示Y4四層外下呼X006表1 I/O(輸入/輸出)端口分配3.根據(jù)I/O端口設(shè)計(jì)外部接線圖：圖2 PLCI/O端口設(shè)計(jì)外部接線圖八、操作說明1. 電梯控制系統(tǒng)操作過程（1）按動(dòng)召喚按鈕，電梯牽引機(jī)啟動(dòng)到達(dá)召喚層停止、電梯門和轎廂門同時(shí)打開。（2）人進(jìn)入轎廂，超重保護(hù)沒有報(bào)警。（3）電梯門開的同時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)5秒鐘，5秒鐘到電梯門和轎廂門自動(dòng)關(guān)閉（本次設(shè)計(jì)省略）（4）按動(dòng)選層鍵，電梯牽引機(jī)啟動(dòng)到達(dá)選擇層停止、電梯門和轎廂門同時(shí)打開。（5）電梯門打開的同

14、時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)5秒鐘，5秒鐘到電梯門和轎廂門自動(dòng)關(guān)閉。（本次設(shè)計(jì)省略）2. 電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能（1）電梯內(nèi)外當(dāng)前樓層顯示；（2）各層廳外召喚按鈕；（3）一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)拽引轎廂上升和下降；（4）待客召喚自動(dòng)開門，當(dāng)電梯在某層時(shí)，按下召喚信號(hào)自動(dòng)開門；（5）到站有自動(dòng)響鈴提示并自動(dòng)開門經(jīng)5秒自動(dòng)關(guān)門；（6）自動(dòng)換向功能，當(dāng)電梯運(yùn)行到頂層或最底層時(shí)，能自動(dòng)換向運(yùn)行；（7）自動(dòng)停留功能，當(dāng)電梯完成指令后自動(dòng)停在原位等待。3.按鍵操作說明和指示燈說明（1）SB0對(duì)應(yīng)模擬電梯人員超載，SB1對(duì)應(yīng)一樓上呼按鈕，SB2對(duì)應(yīng)二樓下呼按鈕，SB3對(duì)應(yīng)二樓上呼按鈕，SB4對(duì)應(yīng)三樓下呼按鈕，BS4對(duì)應(yīng)三樓上呼按

15、鈕，SB5對(duì)應(yīng)三樓上呼按鈕，SB6對(duì)應(yīng)四樓下呼按鈕。HL1對(duì)應(yīng)一樓指示燈，HL2對(duì)應(yīng)二樓指示燈，HL3對(duì)應(yīng)三樓指示燈，HL4對(duì)應(yīng)四樓指示燈。（2）一樓外有呼叫電梯按下SB1電梯自動(dòng)從樓上下來，到達(dá)一樓時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)LH1亮，LH2、LH3、LH4滅；二樓外有呼叫電梯時(shí)，按下SB2或者SB3電梯自動(dòng)從樓下上來或者從樓上下來，到達(dá)二樓時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)LH2亮，LH1、LH3、LH4滅；三樓外有呼叫電梯時(shí)，按下SB4或者SB5電梯自動(dòng)從樓下上來或者從樓上下來，到達(dá)三樓時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)LH3亮，LH1、LH2、LH4滅；四樓外有呼叫電梯按下SB4電梯自動(dòng)從樓下上來，到達(dá)四樓時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)LH4亮，LH1、LH2、LH3滅

16、；當(dāng)超載時(shí)，電梯停止運(yùn)行，直到解除超載，電梯再次開始運(yùn)行。九、調(diào)試及結(jié)果 將已經(jīng)編寫好的程序通過配套的三菱PLC軟件燒寫到PLC中，運(yùn)行監(jiān)控觀察各I/O口指示燈的變化，指示燈亮說明已經(jīng)接通。調(diào)試、觀察是否與預(yù)期的結(jié)果一至，如果相同則調(diào)試成功繼續(xù)下步工作。否則返回繼續(xù)檢查修改。十、所使用主要元器件清單分類器件名稱數(shù)量核心設(shè)備三菱FX系列PLC1高壓設(shè)備三相異步電機(jī)1過載保護(hù)器1接觸器2低壓設(shè)備按鈕7指示燈624V繼電器2表2 主要元器件清單十一、設(shè)計(jì)總結(jié) 本系統(tǒng)主要以PLC為核心，利用PLC的強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了利用可編程控制器控制電梯的功能，具有接線簡(jiǎn)單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。當(dāng)電梯的功

17、能增加時(shí)，硬件接線上只需增加行程開關(guān)輸入信號(hào)。原來的接線不需改變，軟件上只需增加相應(yīng)程序以及輸出的功能，要改動(dòng)的地方也較少。調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面，到達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，表明該設(shè)計(jì)方案是可行的。通過本設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)到了很多東西，在工作的細(xì)心上也得到了提高。并且，更了解了有關(guān)可編程控制器的功能。我選擇這個(gè)設(shè)計(jì)，也是為了彌補(bǔ)以前學(xué)習(xí)上的不足。這次設(shè)計(jì)，使我了解到老師的用心良苦，并且從老師那學(xué)到了很多寶貴的東西。十二、參考文獻(xiàn)1 史國(guó)生、王念春、趙陽(yáng). 電氣控制與可編程控制器技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)大學(xué)出版社.2010.5 2 秦健. 可編程控制器和變頻器載改造在用電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)中的

18、應(yīng)用M. 應(yīng)用技術(shù)出版社.20063 唐勇奇. 電梯變頻器調(diào)速PLC控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)M. 電機(jī)電器技術(shù)出版社.20004 孫忠獻(xiàn). 電機(jī)技術(shù)與應(yīng)用M. 福建：福建科學(xué)技術(shù)出版社.2004.35 李景學(xué)、金廣業(yè). 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法M. 北京：電子工業(yè)出版社.19956 徐惠鋼、郭文華. 基于PLC的電梯高精度位置控制的實(shí)現(xiàn)J. 微計(jì)算機(jī)信息.2007,23(5):61-63附錄 四層電梯設(shè)計(jì)系統(tǒng)梯形圖電梯第一次使用時(shí)，停在一樓，一樓指示燈LH1亮一層外呼，當(dāng)按下SB1時(shí)，電梯從樓上下來。電梯轎廂原來停在二樓時(shí)到達(dá)一樓要3S，原來停在三樓到一樓需要6S，原來停在4樓到一樓需要9S。二樓外呼，當(dāng)按下SB3時(shí)，向上呼叫電梯，電梯應(yīng)從