三層電梯plc控制系統(tǒng)

1、 可編程控制器可編程控制器課程課程設(shè)設(shè)計計題目題目：三層電梯 plc 控制系統(tǒng) 院院 系系：工學院電氣與電子工程系專專 業(yè)業(yè)：電子信息工程 班班 級級：電子工程 1401 班 姓姓 名名：龔自立 學學 號號：201402031005 指導教師指導教師：劉金海 煙臺南山學院教務(wù)處煙臺南山學院教務(wù)處二二一六年十二月一六年十二月 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 摘 要隨著社會的不斷發(fā)展和科學技術(shù)的不斷提高，各種工業(yè)自動化不斷升級，尤其是在工業(yè)上 PLC 的應(yīng)用越來越廣泛。其中在生產(chǎn)的第一線有著各種各樣的自動加工系統(tǒng)，其中多種原材料混合再加工，在工業(yè)上常?？梢?。本次設(shè)計課題為“基于 PLC 的多種液

2、體混合控制設(shè)計” ，此設(shè)計以液體混合控制系統(tǒng)為中心，從控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成、軟件選用到系統(tǒng)的設(shè)計過程。此次設(shè)計主要內(nèi)容包括：工作過程分析，I/O 分配，主電路，梯形圖，流程圖，指令表，接線圖，程序分析等, 經(jīng)過多次修改和調(diào)試，最終實現(xiàn)題目要求。設(shè)計采用西門子 S7-300 去實現(xiàn)設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：自動控制 PLC 自動混合裝置 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 目錄第第 1 章章 概述概述.1 1.1 課題背景.1 1.2 課題的意義與發(fā)展方向.1第第 2 章章 設(shè)計要求及內(nèi)容設(shè)計要求及內(nèi)容.2 2.1 課題介紹.2 2.2 電梯工作過程.2 2.3 控制要求.2第第 3 章章 硬件設(shè)計硬件

3、設(shè)計.43.1 PLC 的選擇.43.2 輸入輸出數(shù)據(jù).4第第 4 章章 軟件設(shè)計軟件設(shè)計.6 4.1 系統(tǒng)圖.6 4.2 梯形圖.6心得體會心得體會.15參考文獻參考文獻.16 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 1 頁第 1 章 概述1.1 課題背景隨著社會科學技術(shù)的不斷發(fā)展，自動控制在人類活動的各個領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，它的水平已成為衡量一個國家生產(chǎn)和科學技術(shù)先進與否的一項重要標志。在許多行業(yè)中，多種液體自動混合裝置是必不可少的，而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。由于在某些生產(chǎn)要求中，要求系統(tǒng)要具有配料精確、控制可靠等特點，這也是人工操作所難以實現(xiàn)的。所以為了達到生產(chǎn)要求，特別

4、是要實現(xiàn)多種液體自動混合的目的,多種液體自動混合裝置勢必就是擺在我們眼前的一大課題1。隨著 PLC 控制器的不斷發(fā)展和計算機技術(shù)的不斷提高，對原有液體混合裝置進行技術(shù)改造，提出數(shù)據(jù)采集、自動控制、運行管理等多方面的要求。設(shè)計的多種液體混合裝置利用 PLC 可編程控制器可實現(xiàn)在混合過程中精確控制，提高了液體混合比例的穩(wěn)定性、自動化程度，適合相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的需要2。1.2 課題的意義與發(fā)展方向在工業(yè)生產(chǎn)中，把多種原料在合適的時間和條件下進行需要的加工得到產(chǎn)品一直都是在人監(jiān)控或操作下進行的，在后來多用繼電器系統(tǒng)對順序或邏輯的操作過程進行自動化操作，但是現(xiàn)在隨著時代的發(fā)展，這些方式已經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的

5、實際需要。實際生產(chǎn)中需要更精確、更便捷的控制裝置3。PLC 一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動化程度高、可靠性好、設(shè)計周期短、使用和維護簡便等獨特優(yōu)點，備受國內(nèi)外工程技術(shù)人員和工業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn) PLC 的廠家云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在 PLC 中的應(yīng)用，使 PLC 的功能不斷得到增強，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。由于 PLC 具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30 萬小時以上，且編程能力強，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實現(xiàn)，所以本系統(tǒng)采用 PLC 控制是再合適不過了。根據(jù)多種液體自動混合系統(tǒng)的要求與特點，我們采用的三菱 FX2N-48 PLC 具有小型化、高速度、高性能

6、等特點，其指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設(shè)備，有豐富的特殊擴展設(shè)備，所以相當具有研究意義4。 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 2 頁第 2 章 設(shè)計要求及內(nèi)容2.1 課題介紹電梯是高層賓館，商店，住宅建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。目前電梯控制主要由 plc 實現(xiàn)，現(xiàn)代的電梯控制除了需要滿足基本的載客運貨功能，還要保證安全高效。2.2 電梯工作過程電梯由安裝在各樓層廳門口的呼叫按鈕進行操縱，其操縱內(nèi)容為呼叫電梯、運行方向和?？繕菍?。每層樓設(shè)有呼叫按鈕（一層 U1，二層 U2，D2，三層 D3） ，指示燈 L1指示電梯在一層與二層之間運行、L2 指示在二層與三層之間運行、L3 指示在

7、三層與二層之間運行、SQ1SQ3 為到位行程開關(guān)。電梯上升途中只響應(yīng)上升呼叫，下降途中只響應(yīng)下降呼叫，任何反方向的呼叫均無效。輸出端用輸出指示燈的狀態(tài)來模擬輸出設(shè)備的狀態(tài)。2.3 控制要求（1）當電梯停于 1F 或 2F 時，如果按 3F 按鈕呼叫，則電梯上升到 3F，由行程開關(guān) SQ3 停止；（2）當電梯停于 3F 或 2F 時，如果按 1F 按鈕呼叫，則電梯下降到 1F，由行程開關(guān) LS1 停止；（3）當電梯停于 1F，如果按 2F 按鈕呼叫，則電梯上升到 2F，由行程開關(guān) LS2 停；（4）當電梯停于 3F，如果按 2F 按鈕呼叫，則電梯下降到 2F，由行程開關(guān) LS2 停；（5）當電梯

8、停于 2F，而 2F、3F 按鈕均有人呼叫時，電梯先上升到 2F，由 LS2 控制暫停 2S 后，繼續(xù)上升到 3F，由 LS3 停止；（6）當電梯停于 3F，而 1F、2F 按鈕均有人呼叫時，電梯下降到 2F，由 LS2 控制暫停 2S 后，繼續(xù)下降到 1F，由 LS1 停止；（7）在電梯上升途中，任何反方向的下降按鈕呼叫均無效；（8）在電梯下降途中，任何反方向的上升按鈕呼叫均無效；（9）每層樓之間的到達時間應(yīng)在 10s 內(nèi)完成，否則電梯停機； 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 3 頁（10）電梯的起始位置和程序的啟動、停止運行自行設(shè)計。 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 4 頁第 3

9、 章 硬件設(shè)計3.1 PLC 的選擇傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器接觸器控制。這種控制系統(tǒng)較復雜，并且大量的硬件接線使系統(tǒng)可靠性下降，也間接的降低了設(shè)備的工作效果。采用可編程序控制器較好的解決這一問題，可編程序控制器是一種將計算機技術(shù)、自動化技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動化控制設(shè)備，不僅能實現(xiàn)對開關(guān)量信號的邏輯控制，還能與上位計算機等智能設(shè)備之間的通信。因此，將可編程序控制器應(yīng)用于多種液體混合灌裝機，完全能滿足控制要求。且具有操作簡單、運行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動化程度高等優(yōu)點。（1）CPU 與通用計算機中的 CPU 一樣。PLC 中的 CPU 也是整個系統(tǒng)的核心。主要有運算器、控制器

10、、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線構(gòu)成，此外還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。（2）存儲器存儲器存放系統(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。PLC 常用的存儲器類型有 RAM、EPROM、 EEPROM 等8。（3）I/O 模塊輸入模塊和輸出模塊通常稱為 I/O 模塊或 I/O 單元。PLC 的對外功能主要是通過各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系而實現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是 PLC 與現(xiàn)場 I/O 裝置或設(shè)備之間的連接部件，起著 PLC 與外部設(shè)備之間傳遞信息的作用。通常 I/O 模塊上還有狀態(tài)顯示和 I/O 接線端子排，以便于連接和監(jiān)

11、視。(4)電源模塊它的作用是將輸入信號轉(zhuǎn)換為 PLC 能夠接收和處理的信號，將 CPU 送來的弱電信號轉(zhuǎn)換為外部設(shè)備所需要的強電信號3.2 輸入輸出數(shù)據(jù) 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 5 頁（1） 發(fā)往控制器的數(shù)字量信號分類變量說明數(shù)量1-3 層轎內(nèi)指令登記按鍵31，2 層上行呼叫按鍵2呼叫信號2，3 層下行呼叫按鍵2控制信號轎廂內(nèi)開關(guān)門按鍵1（2） 控制器輸出的數(shù)字量信號分類變量說明數(shù)量電梯所在樓層顯示上行指示燈信號樓層信號顯示下行指示燈信號電機上行方向接觸器電機下行方向接觸器開門繼電器控制信號關(guān)門繼電器（3） I/O 分配表輸入點地址功能輸出點地址功能I0.0內(nèi)梯關(guān)門按鍵Q0.0電

12、梯停止I0.1一樓平層傳感器Q0.1電梯到達一層指示燈I0.2二樓平層傳感器Q0.2電梯到達二層指示燈I0.3三樓平層傳感器Q0.3電梯到達三層指示燈I0.4一樓上行呼叫按鍵Q0.4電梯開門到位指示燈I0.5二樓上行呼叫按鍵Q0.5電梯下行接觸器I0.6二樓下行呼叫按鍵Q0.6電梯上行接觸器I0.7三樓下行呼叫按鍵I1.1轎內(nèi)一樓指令按鍵I1.2轎內(nèi)二樓指令按鍵I1.3轎內(nèi)三樓指令按鍵 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 6 頁第 4 章 軟件設(shè)計4.1 系統(tǒng)圖 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 7 頁4.2 梯形圖 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 8 頁 煙臺南山學院可編程控制器

13、課程設(shè)計 第 9 頁 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 10 頁 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 11 頁 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 12 頁 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 13 頁 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 14 頁第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)所設(shè)計的關(guān)于攪拌控制的梯形圖，選用 PLC 的仿真軟件進行仿真，具體步驟如下：（1） 下載梯形圖（2） 點擊運行（3） 進行調(diào)試假設(shè)電梯處于三樓即 Q0.3 打鉤時，一樓先按上行呼叫，二樓再按上行呼叫，電機下行，Q0.5 打鉤。由于一樓先按按鍵，二樓是上呼，所以電梯暫不相應(yīng)二樓上呼申請，電梯在二樓時，繼續(xù)下行即Q0

14、.5 任然打鉤。電梯到達一樓即 Q0.1 打鉤，電梯停轉(zhuǎn)即 Q0.0 打鉤，電梯門自動打開即 Q0.4 打鉤。乘坐電梯人進入轎廂并選擇到達三層當電梯到達二層時，由于先前二樓上呼申請和電梯要到達三層同一方向，所以電梯此時停轉(zhuǎn)并開門 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 15 頁當電梯到達指定三層時電梯停轉(zhuǎn)并開門由于乘客已經(jīng)全部離開轎廂，六秒后電梯自動關(guān)門并停留到三樓等待下次指令 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 16 頁心得體會經(jīng)過王老師的指導和同組成員的共同努力，和反復查閱資料，也在其他同學的幫助下，我們終于完成了這次課程設(shè)計。本次的設(shè)計使我從中學到了很多東西，不管是將我所學到的知識運用到

15、我以后的工作中去，還是通過一些學習手段更好的完善知識，總的來說，我受益匪淺。我們先根據(jù)其主電路圖詳加分析，畫出流程圖，再根據(jù)流程圖畫程序圖。在其當中我們還要畫出 I/O 接線圖與 PLC 外部接線圖。因此，我在書上看了 23 遍才把所有的圖搞好，再根據(jù)老師給我們的要求好好的排版，就很快把課程設(shè)計的任務(wù)完成好了，此次液體混合裝置的設(shè)計給我奠定了一個實踐基礎(chǔ)，我會在以后的學習當中把我學到的用到我們現(xiàn)實的生活中去，學以致用，方能見成效。沒有什么是唾手可得的，只有經(jīng)歷辛勤的汗水，才能讓知識綻放出美麗的花朵。同學和老師的指導當然也是一個不可忽視的方面，讓我明白了自己的不足，并馬上改正。也讓我們能夠更好的完成自己的設(shè)計。對現(xiàn)場的控制只是理論，沒有完成 PLC 與液位傳感器之間的通訊。若以后有條件允許，可以對以上設(shè)計進行進一步的完善。 煙臺南山學院可編程控制器課程設(shè)計 第 17 頁參考文獻1 張文明、全自動液體灌裝機. 機電一體化. 2003(2).2 張桂香、馬全廣. 電器控制與 PLC 應(yīng)用. 化學工業(yè)出版社. 2