電梯控制課程設(shè)計

1、電梯控制摘要本次設(shè)計，在三菱FX0N-40MR基礎(chǔ)上，完成了四層電梯的控制?？刂齐娞葸\(yùn)行方面的程序分為三個部分即：上升過程，下降過程，靜止過程（待命階段）。在程序中設(shè)置了上升下降標(biāo)置位，方便分情況控制。增設(shè)了一個數(shù)據(jù)寄存器D2，用以存放最遠(yuǎn)呼叫層數(shù)，并通過最遠(yuǎn)呼叫層與即時樓層的關(guān)系來控制電梯運(yùn)行方向。通過電梯運(yùn)行方向、呼叫樓層和即時樓層的關(guān)系設(shè)定呼叫權(quán)利，不符合條件的呼叫無效。最后調(diào)試時本程序在能夠很好的完成電梯基礎(chǔ)控制，不僅可以顯示即時樓層，到達(dá)呼叫樓層時有鈴聲提示，更重要的是它有記憶呼叫樓層的功能，使得電梯的適用能力更強(qiáng)，應(yīng)用范圍更廣。關(guān)鍵字：三菱FX0N-40MR、四層電梯控制、最遠(yuǎn)呼叫

2、層、即時樓層。目錄1. 前言12. PLC簡介及其工作原理12.1 PLC簡介12.2 PLC的基本組成12.3 PLC的工作原理23.電梯控制方案選擇與硬件電路設(shè)計23.1 電梯規(guī)則23.2方案論證與選擇33.3 硬件電路的設(shè)計33.4. I/O口分配44.軟件設(shè)計44.1 程序流程圖44.2 局部程序詳細(xì)分析54.2.1 電梯初始化程序的設(shè)計54.2.2 樓層顯示程序及樓層提示程序的設(shè)計54.2.3 電梯呼叫與響應(yīng)邏輯的設(shè)計65. 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果96. 設(shè)計小結(jié)107.參考文獻(xiàn)10附錄111. 前言隨著人口的增加，科學(xué)技術(shù)日新月異地發(fā)展，人們物質(zhì)文化生活水平的逐步提高，建筑業(yè)的迅速發(fā)殿，大批

3、的高樓大廈拔地而起，十幾層到幾十層的賓館、飯店、辦公樓、住宅比比皆是。伴隨建筑業(yè)發(fā)展，為建筑內(nèi)供上下交通運(yùn)輸?shù)碾娞莨I(yè)也在不斷的發(fā)展著。電梯已不僅是一種生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設(shè)備，更是一種工作和生活中的必需設(shè)備，完全可以預(yù)想到，隨著社會的發(fā)展，電梯產(chǎn)品在人們物質(zhì)文化生活呂的地位將和汽車一樣，成為重要的運(yùn)輸設(shè)備之一。作為現(xiàn)代高層建筑胡垂直運(yùn)輸工具，都市人們的日常生活已經(jīng)越來越離不開它。城市高速發(fā)展，高樓大廈處處可見，而高樓的主要工具都是電梯，所以接角電梯的人也越來越多，且隨時影響人們的工作、生活和學(xué)習(xí)，所以設(shè)計電梯很有意義。傳統(tǒng)斷電器電梯控制系統(tǒng)，由于繼電器本身的機(jī)械和電磁慣性大，大大的降低了電梯系統(tǒng)

4、的可靠性和安全性。為了提高自動控制系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的工作效率，現(xiàn)在的電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式逐漸被PLC所代替，使得PLC在電梯設(shè)計方面，有非常廣泛的應(yīng)用。因此進(jìn)行電梯的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，可以推動電梯行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動控制領(lǐng)域的應(yīng)用 ，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價值。2. PLC簡介及其工作原理2.1 PLC簡介可編程控制器(Programmable Controller)是計算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制?？删幊?/p>

5、控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)計算機(jī)，其出現(xiàn)后受到普遍重視，發(fā)展也十分迅速，在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中占有極其重要的地位。它與現(xiàn)有的各種控制方式相比，具有很多優(yōu)點(diǎn)，諸如：可靠性強(qiáng)；控制程序可變，具有很好的柔性；編程方法簡單易學(xué)；功能強(qiáng)，性價比高；體積小，重量輕，能耗低等等。2.2 PLC的基本組成中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞，它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器I/O以及警戒定時器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯誤。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總

6、線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。存儲器：存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器；存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。I/O接口電路：PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。另外，PLC系統(tǒng)還包含電源及其它設(shè)備，其中包括編程設(shè)備，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況等。2.3 PLC的工作原理PLC實行循環(huán)掃描的工作方式，CUP按分時操作方式來順序處

7、理各項任務(wù)。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 (一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二) 用戶程序執(zhí)

8、行階段 仔用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 (三) 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。3.電梯控制

9、方案選擇與硬件電路設(shè)計3.1 電梯規(guī)則由于硬件的限制，電梯設(shè)計的最高層為4層。（1） 當(dāng)電梯靜止時（不工作，等待呼叫），任何層呼叫均能響應(yīng)。（2） 當(dāng)電梯上升時，呼叫樓層高于即時樓層，電梯可以響應(yīng)呼叫。但呼叫樓層在即時樓層下時，則不能響應(yīng)呼叫。（3） 當(dāng)電梯下降時，呼叫樓層低于即時樓層，電梯可以響應(yīng)呼叫。但呼叫樓層在即時樓層上時，則不能響應(yīng)呼叫。（4） 電梯響應(yīng)呼叫，到達(dá)相應(yīng)樓層時，鈴聲響3s提醒乘客電梯到達(dá)目的地，并且在該處停止10s。然后接著到達(dá)其它響應(yīng)樓層。（5） 同時電梯有記憶呼叫功能。（6） 數(shù)碼管顯示即時樓層。3.2方案論證與選擇方案一： 使用基本指令編程通過查閱參考資料及網(wǎng)上的資

10、料，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)電梯控制使用大量基本指令通過經(jīng)驗法運(yùn)用邏輯關(guān)系編寫電梯的控制程序。這種方法傳統(tǒng)可靠，有較為完整的邏輯，編寫時需要較強(qiáng)的邏輯。方案二：使用功能指令及數(shù)據(jù)寄存器編程在了解了電梯控制的邏輯關(guān)系后，我認(rèn)為通過比較指令和傳送指令能夠很好的實現(xiàn)電梯的控制要求。使用傳送指令將當(dāng)前樓層很呼叫樓層的層數(shù)傳送給數(shù)據(jù)寄存器，通過比較指令比較后就可控制電梯上升，下降，停止，樓層提示及樓層顯示。這種方法需要對功能指令有一定的了解，在編寫過程中也會遇到更多問題。比較了方案一很方案二后，發(fā)現(xiàn)方案一編寫四層電梯太繁雜，很多功能不太好實現(xiàn)。而方案二使用了功能指令，設(shè)計思路較方案一更清晰，所以選擇了方案二。3.3

11、硬件電路的設(shè)計圖1 硬件電路圖3.4. I/O口分配本次設(shè)計的電梯輸入24點(diǎn)，輸出13點(diǎn)，根據(jù)PLC選擇的原則，我們選擇了三菱FX0N-40MR。三菱FX0N-40MR有24個輸入，16個輸出，在本設(shè)計中完全夠用。表1 PLC的I/O分配輸入（X）一樓到四樓位置開關(guān)X0-X5一樓到四樓內(nèi)部呼叫按鈕X10-X15一樓到三樓外部上升呼叫按鈕X20-X22二樓到四樓外部上升呼叫按鈕X25,X26,X27輸出（Y）上升Y0下降Y2蜂鳴器Y4八段碼顯示Y10-Y174.軟件設(shè)計4.1 程序流程圖圖2 程序流程圖4.2 局部程序詳細(xì)分析 電梯初始化程序的設(shè)計圖3 電梯初始化程序電梯初始化程序的梯形圖如上，

12、PLC啟動后M11接通，通過M11控制電梯下降，直到碰到一樓的行程開關(guān)X0后停止。該程序段可讓電梯啟動時復(fù)位到一樓。 樓層顯示程序及樓層提示程序的設(shè)計 1.樓層顯示程序圖4樓層顯示程序樓層顯示程序的梯形圖如上，當(dāng)某一樓的行程開關(guān)接通，則執(zhí)行傳送指令驅(qū)動Y10-Y17八段碼顯示。該程序段可顯示電梯當(dāng)前所在樓層數(shù)。樓層與八段碼的對應(yīng)關(guān)系如下：1H00062H005B3H004F4H00662樓層提示程序圖5 樓層提示程序樓層提示程序的梯形圖如上，當(dāng)電梯停止時M12接通，M12接通使M120接通一個掃描周期，驅(qū)動Y4，Y4自鎖，蜂鳴器開始響，定時器T0開始計時，一秒后T0動作，斷開Y4。蜂鳴器叫1秒

13、。該程序段的功能是在電梯停止時使蜂鳴器叫1秒。起到提醒作用。 電梯呼叫與響應(yīng)邏輯的設(shè)計1.上升標(biāo)志位圖6 上升標(biāo)志位程序上升下降標(biāo)志位的梯形圖及指令表如上，Y0為上升輸出，Y2為下降輸出，D0為當(dāng)前樓層，D2為最遠(yuǎn)的呼叫樓層。當(dāng)Y0接通，電梯上升，M0接通并自鎖，此時若電梯停在中間的某一呼叫層，M0依然是接通的，只有當(dāng)電梯到達(dá)最遠(yuǎn)的呼叫層時，此時D1=D2，通過比較指令M21接通，驅(qū)動M24，M24常閉開關(guān)斷開，M0被斷開。下降時同理。所以當(dāng)電梯上升且沒到達(dá)最高層時，M0一直是接通的，即M0是上升標(biāo)志位。同理，M1是下降標(biāo)志位。2.判斷當(dāng)前樓層程序段圖7 判斷當(dāng)前樓層程序梯形圖如上，D0為當(dāng)前

14、樓層，當(dāng)D0=1，M201接通，從而驅(qū)動M203，同理得對應(yīng)關(guān)系：2-M213，3-M223，4-M233，5-M243，6-M253。3.上升下降呼叫程序上升圖8 上升呼叫程序下降圖9下降呼叫程序梯形圖如上，當(dāng)電梯上升到3樓，D0=3，根據(jù)判斷樓層的程序段，輔助繼電器M223接通，則M223常閉斷開，則1樓2樓3樓的呼叫開關(guān)無法接通輔助繼電器M101,M102,M103,呼叫無效。若按下4,5,6樓的呼叫開關(guān)，對應(yīng)的輔助繼電器M接通并自鎖。呼叫過程即完成。下降時同理。該程序段可完成電梯在上升時只響應(yīng)電梯上面樓層的呼叫；電梯在下降時只響應(yīng)電梯下面樓層的呼叫記憶有效的呼叫信號。4.停止程序段圖1

15、0 停止程序梯形圖如上，若上升時5樓有呼叫信號，即M104一直是接通的，當(dāng)?shù)竭_(dá)5樓，行程開關(guān)X4接通M12接通并自鎖，定時器T1定時10秒，通過M12的常閉開關(guān)將上升或下降的輸出斷開，即可完成在5樓停止的要求，并且當(dāng)上升到5樓時，M243接通，在上升呼叫程序中，M243的常閉開關(guān)斷開，M104被斷開，呼叫信號被消除。下降時同理。該程序段可完成：在有效呼叫層停10。電梯運(yùn)行途中，優(yōu)先響應(yīng)近層的呼。到達(dá)呼叫樓層后消除該樓層呼。5. 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果經(jīng)過調(diào)試，本程序能夠很好的完成電梯的基本功能。在PLC上電時，在開機(jī)脈沖的作用下，電梯能夠自動復(fù)位到一樓。在電梯運(yùn)行過程中，數(shù)碼管能夠準(zhǔn)確的顯示即時樓層。到

16、達(dá)呼叫樓層時，電梯會自動停止10s，并伴隨蜂鳴器1s的鈴聲提示。10s后電梯自動運(yùn)行，響應(yīng)其它呼叫層。在電梯上升（下降）過程中，能夠響應(yīng)同方向并大于（小于）即時樓層的樓層呼叫。在電梯靜止時（待命過程中），任何樓層呼叫均可響應(yīng)。雖然基本功能很好的實現(xiàn)了，但是某些地方仍然顯得有些不靈活。例如：在些過程中，電梯無法實現(xiàn)轎內(nèi)命令優(yōu)先的功能；在電梯待命時，無法記憶多層的呼叫，只能響應(yīng)最后的呼叫（初步分析是由于設(shè)置靜止待命過程時將呼叫樓層D1送給最遠(yuǎn)呼叫層D2，致使后面的呼叫將前一呼叫的值覆蓋，只能響應(yīng)最后的呼叫）。所以將程序修改如下，由于時間原因，并沒有試驗。圖11 修改后的程序6. 設(shè)計小結(jié)在此次課程設(shè)計之前，做實驗時并沒有認(rèn)真去思考PLC輸入輸出端口接線以及其更多的含義。只是對著實驗報告，用編程器輸入已給的程序，然后再看下結(jié)果是不是滿足題目的要求，態(tài)度好點(diǎn)兒的時候就大略