交通燈PLC課設(shè)

1、電氣工程學(xué)院課程設(shè)計說明書電氣控制與PLC設(shè)計題目：基于PLC的交通燈控制系別：儀器科學(xué)與工程系年級專業(yè)：10 級檢測二班學(xué)號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：_張立玉教師職稱：副教授電氣工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱：電氣控制與PLC基層教學(xué)單位： 儀器科學(xué)與工程系指導(dǎo)教師：張立國學(xué)號學(xué)生姓名（專業(yè)班檢測二班 級設(shè)計題目基于PLC的交通燈控制設(shè)計技術(shù)參數(shù)1. 設(shè)計內(nèi)容見附頁（14）2. 使用組態(tài)王實現(xiàn)上位控制3. 公共實踐（四層電梯）4. 公共實踐（郵件分揀）（選作）5. 查閱資料（變頻器）設(shè) 計 要 求采用PLC進行設(shè)計。畫出系統(tǒng)圖，采用梯形圖編程，并給出 相應(yīng)的組態(tài)控制工程（附主畫面）。結(jié)合公共實踐

2、部分，完成設(shè)計 說明書。參 考 資 料“電氣控制”類圖書及論文資料“可編程控制器”類圖書及論文資料周次20周應(yīng)宀完 成 內(nèi) 容分析設(shè)計要求、查資料、確定方案，設(shè)計梯形圖、設(shè)計上位組態(tài) 撰寫課程設(shè)計說明書，答辯指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單 位主任簽字說明：1、此表一式三份，系、學(xué)生各一份，報送院教務(wù)科一份。2、學(xué)生那份任務(wù)書要求裝訂到課程設(shè)計報告前面。電氣工程學(xué)院教務(wù)科第1章摘要4第2章可編程控制器簡介及其發(fā)展趨勢.5第3章四層電梯的設(shè)計13第4章組態(tài)設(shè)計 .25第5章變頻器相關(guān)知識35心得體會38.39參考文獻第1章摘要可編程控制器Programmabie Logic Controller,（簡稱P

3、LQ是在繼電器控制和 計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，集計算 機技術(shù)，自動控制技術(shù)及通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置。PLC改變原傳統(tǒng)的“硬”接線程序控制方式為存儲程序控制方式，即通過運行事先編 好，并存于程序存儲器中的用戶程序來完成控制的功能。而控制要求改變時 只需修改存儲器中用戶程序的部分語句即可。可編程控制器以其可靠性高， 組合靈活，編程簡單，維護方便等獨特優(yōu)勢被日趨廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各 個控制領(lǐng)域，它的應(yīng)用深度和廣度已成為一個國家工業(yè)先進水平的重要標(biāo)志。 可編程序控制器從 1969年問世以來，雖然至今還不到40年，但由于其具有通用靈活的控制性能簡單方便

4、的使用性能，可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動化各 領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。有人將它與數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)工業(yè)機械人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動化技術(shù)的四大支柱。可編程序控制器在我國的發(fā)展與應(yīng)用已有30多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平 和技術(shù)能力的重要設(shè)備和強大支柱。隨著全球一體化經(jīng)濟的發(fā)展，努力發(fā)展可編程序控 制器在我國的大規(guī)模應(yīng)用，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的可編程序控制器技術(shù)，應(yīng)該是廣大 技術(shù)人員努力的方向。在這次為期一周的課設(shè)中，我利用三菱FX2N系列單片機設(shè)計了四層電梯自動控制程序并且進行了仿真實驗，利用組態(tài)王軟件設(shè)計了交通燈控

5、制的人機界面，配合組態(tài)王 的編程語言實現(xiàn)了組態(tài)王的仿真運行。同時接觸并學(xué)習(xí)了變頻器的一些知識。關(guān)鍵字：PLC，組態(tài)王，交通燈第二章可編程控制器（PLC ）簡介及發(fā)展趨勢2.1 PLC的起源在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域主要分為 PLC工控機和嵌入式控制，而 PLC自 1968年誕生以后以驚人的速度成為了這一領(lǐng)域的主導(dǎo)者，為各種各樣的自動 化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠為自動化 控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動 化的需要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來面對市場份額逐漸縮小所 帶來的沖擊，尤其是工業(yè) PC所帶來的沖擊。PLC需要解決的問題

6、依然是新技 術(shù)的采用、系統(tǒng)開放性和價格。PLC技術(shù)發(fā)展的最終趨勢仍然是人們所爭論的焦點之一。大多數(shù)人認為，PLC將會繼續(xù)失去市場份額；更有甚者認為，在工業(yè) PC面前，PLC將會一步 一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域仍將為 PLC提 供一定的市場份額。2.2 PLC的特點1 可靠性可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性?？删幊炭刂破鞯目煽啃愿?，表現(xiàn) 在下列幾個方面：a）可編程控制器不需要大量的活動部件和電子元件，接線大大減少，與 此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間縮短，因此可靠性得到提高。b）可編程控制器采用一系列可靠性設(shè)計方法進行設(shè)計，例如冗余設(shè)計，掉電保護，故障診斷，報警和運行

7、信息顯示和信息保護及恢復(fù)。c）可編程控制器有較強的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，編程 的出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計的硬件使可靠性大大提高。d）可編程控制器的硬件設(shè)計方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的工業(yè)級元件，采用先進的電子加工工藝（ SMT制造，對 干擾采用屏蔽、隔離和濾波等；存儲器內(nèi)容的保護，采用看門狗和自診斷措 施，便于維修的設(shè)計等。2 易操作性a）操作方便：對PLC的操作包括程序的輸入和程序更改操作，大多數(shù) PLC采用編程器進行程序輸入和更改操作?，F(xiàn)在的PLC的編程器大部分可以用 電腦直接進行，更改程序也可根據(jù)所需地址編號、繼電器編號或接點號等

8、直 接進行搜索或按順序?qū)ふ?，然后可以在線或離線更改。b）編程方面：PLC有多種程序設(shè)計語言可以使用，梯形圖與電氣原理圖相 似；編程語句是功能的縮寫，便于記憶；功能圖表語言以過程流程進展為主 線，十分適合設(shè)計人員與工藝專業(yè)人員設(shè)計思想的溝通。功能模塊圖和結(jié)構(gòu) 化文本語言，功能清晰，易于理解等優(yōu)點。c）維修方便：PLC所具有的自診斷功能對維修人員的技術(shù)要求較低，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以根據(jù)有關(guān)故障代碼 的顯示和故障信號燈的提示等信息，或通過編程器和HMI屏幕的設(shè)定，直接找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時間。3. 靈活性a）編程的靈活性：PLC采用的標(biāo)準(zhǔn)編

9、程語言有梯形圖、指令表、功能圖表、 功能模塊圖和結(jié)構(gòu)化文本編程語言等。使用者只要掌握其中一種編程語言就 可進行編程，編程方法的多樣性使編程方便。b）擴展的靈活性：PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。 它可以根據(jù)應(yīng) 用的規(guī)模不斷擴展，即進行容量的擴展、功能的擴展、應(yīng)用和控制范圍的擴展。它不僅可以通過增加輸入輸出卡件數(shù)來增加點數(shù)，通過擴展單元擴大容 量和功能，也可以通過多臺 PLC的通信來擴大容量和功能。c）操作的靈活性：操作的靈活性指設(shè)計工作量、編程工作量、和安裝施 工的工作量的減少。操作變得十分方便和靈活，監(jiān)視和控制變得很容易。在 繼電器順序控制系統(tǒng)中所需的一些操作得到簡化，不同生產(chǎn)過程可采

10、用相同 的控制臺和控制屏等。4. 機電一體化為了使工業(yè)生產(chǎn)的過程控制更平穩(wěn)，更可靠，向優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗要效 益，對過程控制設(shè)備和裝置提出了機電一體化，即儀表、電子、計算機綜合 的要求，而PLC正是這一要求的產(chǎn)物，它是專門為工業(yè)過程而設(shè)計的控制設(shè) 備，具有體積小、功能強，抗干擾性好等優(yōu)點，它將機械與電氣部件有機地 結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計算機的功能綜合集成在一起，因此， 它已經(jīng)成為當(dāng)今數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人、離散制造和過程流程等領(lǐng)域的主要 控制設(shè)備，成為工業(yè)自動化三大支柱（PLC，機器人，CAD/CAM之一?？删幊炭刂破鳜F(xiàn)在已經(jīng)成為了一個不可代替的控制系統(tǒng)，它們可以與其 它系統(tǒng)通訊，提供

11、產(chǎn)品報表，生產(chǎn)調(diào)度，診斷自身和設(shè)備的故障，這些技術(shù) 上的改進，讓PLC成為今天的各行各業(yè)的高質(zhì)量和產(chǎn)量的重要的貢獻者。由以上特點不難看出，PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域，不僅不會逐漸推出，而且會 不斷擴大他的市場份額。表面上看工控機的出現(xiàn)給PLC帶來了一定程度的沖 擊，但如果我們仔細分析一下可以看到，工控機在某種程度上其實幫助了 PLC 的發(fā)展，因為PLC的可靠性高，易操作，但對與操作員站的一些功能，如曲 線處理，數(shù)據(jù)記錄等功能，遠不及工控機，而工控機的致命缺陷是可靠性差。 所以目前來看工控機與PLC結(jié)合的控制系統(tǒng)更為完美。工控機的出現(xiàn)推動了 PLC的發(fā)展。2.3 PLC發(fā)展的方向其實PLC自誕生以來也

12、是在不斷發(fā)展改進創(chuàng)新的。采用新的、先進的微 處理器和電子技術(shù)達到快速的掃描時間。小型的、低成本的PLC，可以替代4到10個繼電器，獲得更大的發(fā)展動 力。高密度的I/O系統(tǒng)，以低成本提供了節(jié)省空間的接口?；谖⑻幚砥鞯闹悄躀/O接口，擴展了分布式控制能力。典型的接口如： PID，網(wǎng)絡(luò)，CAN總線，現(xiàn)場總線，ASCII通信，定位，主機通訊模塊，和支 持高級語言編程的模塊（如 BASIC，PASCAL包括輸入輸出模塊和端子的結(jié)構(gòu)設(shè)計改進，使端子更加集成。特殊接口允許某些器件可以直接接到控制器上，如熱電偶、熱電阻、應(yīng) 力測量、快速響應(yīng)脈沖等。由于工控機，DCS等控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，將迫使PLC向著功能更多

13、，開放性 兼容性更強的方向不斷發(fā)展。2.4 PLC的工作原理和過程PLC雖然以微處理器為核心，具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與 微機有很大不同，危機一般采用等待命令和中斷的工作方式，而PLC則是采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的方式進行工作的。當(dāng) PLC運行時，CPI根據(jù)用戶 按控制要求編寫好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號周期性的程序 循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直到 程序結(jié)束，然后重返回第一條指令，開始下一輪掃描。每次完成對輸入信號 的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作，如此周而復(fù)始。PLC工作過程大體分三個階段：輸入刷新階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新 階段

14、。1輸入刷新階段PLC在此階段首先以掃描方式按順序從輸入鎖存器中讀入所有輸入端 子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)，并將其存入內(nèi)存中各對應(yīng)的輸入狀態(tài)映像 寄存器中，這一過程稱為輸入刷新。隨后關(guān)閉輸入端口，進入程序執(zhí) 行階段，在程序執(zhí)行階段，即使輸入端狀態(tài)有變化，輸入狀態(tài)映像寄 存器中的內(nèi)容也不發(fā)生變化。變化了的輸入信號狀態(tài)只能在下一周期 的輸入刷新階段被讀入。2程序執(zhí)行階段PLC在程序執(zhí)行階段，按用戶程序順序掃描執(zhí)行每條命令，所需的執(zhí) 行條件可以從輸入映像寄存器中和元件狀態(tài)寄存器中讀入，經(jīng)過相應(yīng) 的運算處理后，將結(jié)果再寫入元件映像寄存器中，因此對于每一個元 件來說，元件映像寄存器中所存的內(nèi)容會隨著程序的執(zhí)

15、行進程而改變。3輸出刷新階段當(dāng)程序所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)映像寄存器的通斷狀態(tài)在CPU勺控制之下被一次集中送至輸出鎖存器中，并通過一定輸出方式，推動 外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作。2.5 PLC的結(jié)構(gòu)PLC是以微處理器為核心的電子系統(tǒng)，索然廠家品種繁多，功能和指令 系統(tǒng)存在差異，但其結(jié)構(gòu)和工作原理大同小異，它一般由中央處理單元CPU、存儲器、輸入/輸出接口、電源、I/O擴展接口、外部設(shè)備接口、 編程器等幾個主要部分構(gòu)成。中央處理單元 CPUCPU作為整個PLC的核心起著總指揮的作用，是PLC運算和控制的中心，主要任務(wù)是1、診斷電源，內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯誤。2、 用掃描的方式采集由現(xiàn)

16、場輸入裝置送來的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并存入寄存器 中。3、 運行狀態(tài)時，按用戶程序中存放的先后順序逐條讀取指令，經(jīng)編譯后， 按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運算和操作，根據(jù)運算結(jié)果存儲相應(yīng)數(shù)據(jù)，并更新所有標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容。4、將存于數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)處理結(jié)果和輸出映像寄存器的內(nèi)容送至輸 出電路。5、按照PLC中系統(tǒng)程序所賦予的功能按接收并存儲從編程器輸入的用 戶程序和數(shù)據(jù)，響應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。存儲器PLC內(nèi)部存儲器有兩類：一類是系統(tǒng)程序存儲器，用以存放系統(tǒng)程序（包括系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控 程序、模塊化應(yīng)用功能子程序以及對用戶程序做編譯處理的編譯解釋程 序等）。一類是用戶存儲器，包括用戶存

17、儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。其中用戶程序 存儲區(qū)主要存放用戶已編制好或正在調(diào)試的應(yīng)用程序；工作數(shù)據(jù)存儲區(qū) 則包括存儲各種輸入端狀態(tài)采樣結(jié)果和各輸出狀態(tài)運算結(jié)果的輸入/輸出映像寄存器區(qū)、定時器 /計數(shù)器的設(shè)定值和經(jīng)過值存儲區(qū)、各種內(nèi)部編 程元件狀態(tài)及特殊標(biāo)志位存儲區(qū)，存放暫存數(shù)據(jù)和中間運算結(jié)果的數(shù)據(jù) 寄存器區(qū)等等。輸入/輸出接口輸入/輸出接口是將PLC與現(xiàn)場各種輸入、輸出設(shè)備連接起來的部件。輸入接口通過PLC的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設(shè)備（如限位開關(guān)、操作按 鈕、光電開關(guān)、溫度開關(guān)等）的控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號。輸出接口則相反，它將CPU處理過的輸出數(shù)字信號傳送給輸出端的

18、電路 元件，以控制其接通或斷開，從而驅(qū)動接觸器、電磁閥、指示燈等輸出 設(shè)備獲得或是去工作所需的電壓或電流。電源PLC的電源是指將外部輸入的交流經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換 為滿足PLC的CPU、存儲器、輸入輸出接口等內(nèi)部電子電路工作需要 的直流電源電路或電源模塊。輸入、輸出接口電路的電源彼此相互獨立， 以避免或減小電源間的干擾?，F(xiàn)在許多PLC的直流電源采用直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，這種電源穩(wěn)壓性能好、抗干擾能力強，不僅可提供多路獨立的電壓供內(nèi)部電路使用，而且可以 為輸入設(shè)備或輸出設(shè)備的傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)電源。編程器編程器是人與 PLC聯(lián)系和對話的工具，是PLC最重要的外圍設(shè)備。用戶可以利用編程器來輸入

19、，讀出、檢查、修改、調(diào)試用戶程序，也可以 用它監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)、顯示錯誤代碼或修改系統(tǒng)寄存器的參數(shù)設(shè)置。I/O擴展接口若主機（基本單元）的I/O接口不能滿足 輸入輸出設(shè)備點數(shù)需要時，可 以通過此接口用扁平電纜線將I/O擴展單元與基本單元相連，以增加I/O點數(shù)。外部設(shè)備接口 外部設(shè)備接口可將編程器、上位計算機、圖形監(jiān)控系統(tǒng)、打印機、條碼 判讀器等外部設(shè)備與主機 CPU連接，以完成相應(yīng)操作。2.6 PLC的主要技術(shù)性能PLC的主要技術(shù)性能，通?？梢杂靡韵赂鞣N指標(biāo)進行描述。1、I/O總點數(shù)I/O總點數(shù)是衡量PLC可以接收輸入信號（I ）和輸出信號（O）的數(shù)量。 PLC輸入輸出有開關(guān)量和模擬量兩種

20、，其中開關(guān)量用最大 I/O點數(shù)表示， 模擬量用最大I/O通道數(shù)表示。2、用戶程序存儲容量用戶程序存儲量是衡量可存儲用戶應(yīng)用程序多少的指標(biāo)，通常以字或K字為單位，PLC中通常以字為單位來存儲指令和數(shù)據(jù)，一般的邏輯操作指令 每條占一個字，定時/計數(shù)、移位等指令占2個字，而數(shù)據(jù)指令占2-4個 字。3、編程語言編程語言一般有梯形圖、語句表、控制系統(tǒng)程序流圖等幾種，因PLC不同而不同。4、編程手段手持編程器、CRT編程器、計算機編程分為小型、中型及大型PLC的編程裝置。5、指令執(zhí)行時間指令執(zhí)行時間是指CPU執(zhí)行基本指令所需要的時間，一般每步幾至幾十微 秒。6、掃描速度掃描速度是指掃描1K字用戶程序所需的

21、時間，一般以 ms/K字為單位。7、指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)的指令種類和數(shù)量是衡量 PLC的軟件功能強弱的重要指標(biāo)。PLC 的指般分為基本指令和咼級指令兩部分。8內(nèi)部繼電器的種類和數(shù)量PLC內(nèi)部繼電器是指內(nèi)部輔助繼電器、定時器/計數(shù)器、移位寄存器、特殊 功能繼電器等，其數(shù)量多少關(guān)系到編程是否靈活方便。9、其它除以上基本性能外，不同的 PLC還有一些其他指標(biāo)，如輸入/輸出方 式、特殊功能模塊種類、自診斷、通訊聯(lián)網(wǎng)、遠程 I/O、監(jiān)控、主要硬件 型號、工作環(huán)境及電源等級等。2.7 PLC選型及簡介1 選擇的原則選擇PLC是首待解決的事情。一方面要選擇多大容量的PLC ,另一方面是選擇什么公司的PLC及外設(shè)

22、。對第一個問題，首先要對控制任務(wù)進行詳細的分析，把所有的I/O點找出來，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可 控硅型。控制系統(tǒng)輸出點的類型非常關(guān)鍵，如果他們之中既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點數(shù)有可能 大于實際電數(shù)。因為PLC的輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組 輸出只能有一種電源的種類和等級。所以一旦它們是交流220V的負載負載使用。則直流24V的負載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點 浪費，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級和種類的負載，比如使用交流220V的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的 PL

23、C使用最多，對第二個問題, 則有以下幾個方面要考慮：（1） 功能方面所有PLC 一般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力控制任務(wù)。如對PLC與 PLC PLC與智能儀表 及上位機之間有靈活方便的通信要求；或?qū)LC的計算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。（2）價格方面 不同廠家的PLC產(chǎn)品價格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相 當(dāng)、I/O點數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價格能相差40鳩上。在使用PLC較多的情況下， 這樣的差價當(dāng)然是必須考慮的因數(shù)。因為本次課程設(shè)計是在學(xué)校完成?？紤]到實驗室中應(yīng)用的是三菱 FX2N型 PLC，對此種型號PLC的指令以

24、及使用方法都比較熟悉。所以本次設(shè)計采用就 近取材原則選三菱FX2N型PLC2. FX2N型 PLC的簡介20世紀90年代，三菱公司在FX系列PLC的基礎(chǔ)上又推出了 FX2N系列產(chǎn) 品。該機型在運算速度，指令數(shù)量及通訊能力方面有了較大的進步，是一種 小型化、高速、高性能、各方面都相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小型的PLCFX2NPLC勺基本單元可以根據(jù)控制規(guī)模大小外加擴展單元、擴展模塊及特 殊功能單元構(gòu)成疊裝式PLC控制系統(tǒng)。下圖是FX2N可編程控制器基本單元實 物圖。FX2N可編程控制器實物圖第三章四層電梯的設(shè)計3.1四層電梯控制要求如電梯模擬實驗臺結(jié)構(gòu)所示，其動作要求如下：【1】電梯上行： 當(dāng)

25、電梯停于1樓(1F)或2F、3F時，4樓呼叫則上行到4樓碰行程開 關(guān)后停止。 電梯停于1F或2F, 3F呼叫、則上行，至U 3F行程開關(guān)控制停止。電梯停于1F, 2F呼叫，則上行，到2F行程開關(guān)控制停止。 電梯停于IF，2F、3F同時呼叫，則電梯上行到2F后，停3秒種，繼 續(xù)上行到3F停止。 電梯停于1F，3F、4F同時呼叫，電梯上行到.3F，停3秒，繼續(xù)上行 到4F停止。 電梯停于1F，2F、4P同時呼叫，電梯上行到2F，停3秒，繼續(xù)上行到 4F停止 電梯停于1F，2F、3F、4F同時呼叫，電梯上行到2F，停3秒，繼續(xù)上 行到3F，停5秒，繼續(xù)上行到4F停止。 電梯停于2F、3F，4F同時呼

26、叫，電梯上行到3F停3秒，繼續(xù)上行到 4F停止?！?】電梯下行： 電梯停于4F或3F或2F，1F呼叫，電梯下行到1F停止。 電梯停于4F或3F，2F呼叫，電梯下行到2F停止。 電梯停于4F, 3F呼叫，電梯下行到3F停止。 電梯停于4F, 3F、2F同時呼叫，電梯下行到3F,停3秒，繼續(xù)下行到 2F停止 電銻停于4F, 3F、1F同時呼叫，電梯下行到3F，停3秒，繼續(xù)下行到 仆停止 電梯停于4F, 2F、1F同時呼叫，電梯下行到2F，停3秒，繼續(xù)下行到 仆停止。 電梯停于4F, 3F、2F、1F同時呼叫，電梯下行到3F，停3秒，繼續(xù)下 行到2F停3秒，繼續(xù)下行到IF停止?！?】各樓層運行時間應(yīng)

27、在15秒以內(nèi)，否則認為有故障?！?】電梯停于某一層，數(shù)碼管應(yīng)顯示該層的樓層數(shù)。【5】設(shè)計電梯停于2F,3F時，電梯運行狀態(tài)。（上下同時呼叫時，采取 先上后的原則）3.2自動電梯相關(guān)知識電梯以電動機為動力的垂直升降機，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人 或載運貨物。也有臺階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運行，俗稱自動電梯。電 梯是機電一體化產(chǎn)品。其機械部分通過控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可 靠運行。電氣控制部分由電力拖動系統(tǒng)，運行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全 保護等系統(tǒng)組成。隨著社會的不斷發(fā)展，樓房越來越高，而電梯成為了高層樓房的必須設(shè) 備。電梯從手柄開關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為

28、高層運輸做出了不可磨滅的貢獻。PLC在電梯升降控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它 的邏輯開關(guān)控制功能。由于PLC具有邏輯運算，計數(shù)和定時以及數(shù)據(jù)輸入輸 出的功能。在電梯升降過程中，各種邏輯開關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，很好的實現(xiàn)了對的控制。3.3設(shè)計思路四層電梯的自動控制主體思想是將四層樓分為四個狀態(tài)，每個樓層分為兩個子狀態(tài)一、二，狀態(tài)一為該樓層的等待狀態(tài)，狀態(tài)二為該樓層的行 進狀態(tài)。四個樓層狀態(tài)之間依據(jù)限位開關(guān)進行切換， 即一層狀態(tài)可以切換 到二層狀態(tài)，二層狀態(tài)可以切換到一、三層的狀態(tài)。切換時首先判斷該層 是否被呼叫，如果被呼叫則切換到該層的等待狀態(tài)中， 等待3秒后進入該 層的行進狀態(tài)中。3.4輸入輸出

29、分配表輸入輸出主機實驗?zāi)K注釋主機實驗?zāi)K注釋X1LAY1一樓行程開關(guān)Y0DJB電機下行X2LAY2二樓行程開關(guān)Y1DJA電機上行X3LAY3三樓行程開關(guān)24V24VX4LAY4四樓行程開關(guān)GNDGNDX122DN二層下呼Y6A數(shù)碼管段碼X133DN三層下呼Y7BX144DN四層下呼Y10CX111UP一層上呼Y11DX122UP二層上呼Y12EX133UP三層上呼Y13FX0RST復(fù)位Y14GX5IN1一層內(nèi)選按鈕COMO24VX6IN2二層內(nèi)選按鈕COM124VX7IN3三層內(nèi)選按鈕COM224VX10IN4四層內(nèi)選按鈕COM324VCOMCOMGNDCOM424VLED COMGNDCO

30、M524V3.5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖nonoyesnoyesyes3.6程序流程及功能實現(xiàn)四層電梯的自動控制主體思想是將四層樓分為四個狀態(tài)，每個樓層分為 兩個子狀態(tài)一、二，狀態(tài)一為該樓層的等待狀態(tài)，狀態(tài)二為該樓層的行進狀 態(tài)。四個樓層狀態(tài)之間依據(jù)限位開關(guān)進行切換，即一層狀態(tài)可以切換到二層 狀態(tài)，二層狀態(tài)可以切換到一、三層的狀態(tài)。切換時首先判斷該層是否被呼 叫，如果被呼叫則切換到該層的等待狀態(tài)中，等待 3秒后進入該層的行進狀 態(tài)中。以電梯在一樓為例、開機分支轉(zhuǎn)移程序20T I-XOOIH卜X0C2T卜XOQST卜X004T H-|_STLSO-£setS21-£setS23-

31、3;3ETS23-£setS24X002X003SOO-i、等待子程序：1OE£stl322109K2Y0O6K30<T1WL2T1彳SET三、行進子程序:JISMOL23K91YCHX)¥000卄YOGIXW3XOOlK1X0C1K1X0C1£<M13M13M1LKLM11K<K1X001K1M11KllflLK1M11<Y0iM<YQ01-L5ET523-SET533-QsetS21-setS31電梯上下行判斷流程Lay1 Lay4是四個樓層的限位開關(guān)，對應(yīng)輸入 X1 X4，四個樓層 的呼叫信號對應(yīng)輸入 X11 X14，

32、對應(yīng)中間繼電器M11 M14，將四個開 關(guān)量作為一個整體 K1X1、K1M11，然后進行比較，如果 K1X1>K1M11，代 表呼叫樓層在電梯所在樓層下面，因此電梯下行；相反的，如果K1X1>K1M11， 代表呼叫樓層在電梯所在樓層上面，因此電梯上行。對應(yīng)的子流程圖如下:>K1M11 K0=KlOOlYOOOKO £<= KLUll K2K1XOO1 K1KL1J一井MO<Y000)Y001五、數(shù)碼管顯示部分:當(dāng)電梯行駛或?？吭谀骋粯菍訒r，數(shù)碼管顯示出對應(yīng)的樓層號，利用輸出 端口 Y6Y14輸出數(shù)碼管顯示信號到數(shù)碼管，即可顯示出電梯當(dāng)前所在的 樓層，對應(yīng)

33、梯形圖如下：OV K6K2Y006六、樓層呼叫指示燈：L1 L4對應(yīng)四個樓層的呼叫指示燈，哪一層有呼叫，哪一層的指示燈 就亮，電梯行進到這一層后，指示燈即熄滅。XC11 訶一I HXD052"X013 西 一| I-XOOTI I-X014 I I-II-£setSETmi5tL3<Y0Q4VI 1七、報警部分：電梯上行、下行電機運行時間超過15s后，發(fā)出報警知識。報警部分程序:翅一|卜Y0Q1T5軸一|卜K150<Y015)3.7總梯形圖<T：04<7005HB0O2STL SOmuMU卄X0L3X007卄(7302<Y：03Lica1312

34、2MSOX卄MSOOD(:E7：CC1井X3C25CC3卄二：ZELMOS24YMiO221K2YOG6ZjGR3IMil仙331STL331K6K2FCO6-(TOO11.'1-YOC1J!l：T17E7rsiM12卻STLS3218G1ST2：0323MSG0OIH(T：113T2HS3 3ZY2C&STL S33J1I1<10：)伽第4章組態(tài)設(shè)計4.1組態(tài)王簡介組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工 業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。它具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通 ?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為

35、控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān) 控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控 制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三 方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采 用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面， 有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用 Windows的圖形編輯功能， 方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、 實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和 靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。4.2組態(tài)王設(shè)計步驟創(chuàng)建一個新工程組態(tài)

36、王工程管理器的主要作用是為用戶集中管理本機上的組態(tài)王工程。 工程管理器的主要功能包括：新建、刪除工程，對工程重命名，搜索組態(tài)王 工程，修改工程屬性，工程的備份、恢復(fù)，數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入導(dǎo)出，切換到組 態(tài)王開發(fā)或運行環(huán)境等。1、在工程管理器中選擇菜單“文件/新建工程”，或者點擊工具欄的“新建”按鈕，出現(xiàn)“新建工程向?qū)е弧睂υ捒颉?、單擊“下一步”，彈出“新建工程向?qū)е睂υ捒?，選擇所要新建的工程存儲的路徑。一般是個人名字3、單擊 按鈕，彈出“新建工程向?qū)е睂υ捒颍趯υ捒蛑休斎牍?程名稱：“我的工程2”，在工程描述中輸入：“換氣系統(tǒng)的 PLC控制”4、單擊“完成”。5、彈出對話框，選擇“是”

37、按鈕，將新建工程設(shè)為組態(tài)王當(dāng)前工程。構(gòu)造數(shù)據(jù)庫變量在工程瀏覽器中左邊的目錄樹中選擇 “數(shù)據(jù)詞典”項，右側(cè)的內(nèi)容顯示區(qū) 會顯示當(dāng)前工程中所定義的變量。雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“定義變量”屬性 對話框。組態(tài)王的變量屬性由基本屬性、報警配置、記錄配置三個屬性頁組成。需要定義的變量有:canzl(carzr 弱3 rzd tcarzu 矗左限switchlswitch30 hongnt0 huangrsgreennsgreen we0 huangwe0 hongvve瘍上険0下曜feyhcarzr從右向左行駛的刃陣 從E向若行駛藝從上向下行駛的力陣 從下向上行駛的"庫幵關(guān)丁 丁 TJ 丁 T

38、霊挈解斟m內(nèi)21內(nèi)參型22內(nèi)存黨型23內(nèi)存實型2425262728內(nèi)薦齋叢29內(nèi)存齋歆303132內(nèi)存齋敬3334內(nèi)徵型35內(nèi)存實型36內(nèi)存室型3738carzul內(nèi)存賣型39jingche內(nèi)薦實型40§書燈內(nèi)昴散41423變量的設(shè)置1、在工程瀏覽器的左側(cè)選擇“數(shù)據(jù)詞典”，在右側(cè)雙擊“新建”，彈出“變量屬 性”對話框。2、對話框設(shè)置為：變量名：“ carzr ”變量類型：內(nèi)存實數(shù)走玄玉星| S3同理，carzl、carzd、carzu4以及其他變量均這樣設(shè)置。用類似的方法 建立汽車實型變量。動畫連接小車的連接1. 在畫面上雙擊對象“ carzr ”，彈出動畫連接對話框。2. 設(shè)置水平

39、移動和垂直移動。3. 選擇屬性表達式后點擊確定，就完成了對小車的動畫連接。同時可以對移 動距離進行設(shè)定，以控制車的運動。4. 用同樣的方法設(shè)置其他小車的動畫連接。425畫面命令語言本站點 switch3=1)水平紅綠燈控制語言編寫本站點本站點time1+1;本站點 time1<=22)本站點 greenwe=1;本站點 huangwe=O;本站點 hongwe=O;本站點本站點time1<=25)本站點 greenwe=O;本站點 huangwe=1;本站點 hongwe=O;本站點本站點 time1<48)本站點 greenwe=O;本站點 huangwe=O;本站點 ho

40、ngwe=1;本站點本站點 time1<=70)本站點 greenwe=1;本站點 huangwe=O;本站點 hongwe=0;本站點本站點 time1<=73)本站點 greenwe=O;本站點 huangwe=1;本站點 hongwe=0;本站點本站點 time1<96)本站點 greenwe=O;本站點 huangwe=O;本站點 hongwe=1;本站點 time1=96)本站點 time1=0;/垂直紅綠燈控制語言編寫本站點 time1<=25)本站點 greenns=0;本站點 huangns=0;本站點 hongns=1;本站點本站點 time1<

41、46)本站點 greenns=1;本站點 huangns=0;本站點 hongns=0;本站點本站點 time1<48)本站點 greenns=0;本站點 huangns=1;本站點 hongns=0;本站點本站點 time1<=73)本站點 greenns=0;本站點 huangns=0;本站點 hongns=1;本站點本站點 time1<93)本站點 greenns=1;本站點 huangns=0;本站點 hongns=0;本站點本站點time1<97)本站點 greenns=0;本站點 huangns=1;本站點 hongns=0;本站點 time1=97)本站點

42、 time1=0;本站點 yhcarzr=1)左小車控制語言編寫本站點 carzr<310)本站點本站點carzr+10;本站點本站點greenwe=0)本站點本站點carzr;本站點本站點greenwe=1)本站點本站點carzr+22;本站點 carzr>=311)本站點本站點carzr+20;右小車控制語言編寫本站點 carzl<250)本站點本站點 carzl+10;本站點本站點 greenwe=O)本站點本站點carzl;本站點本站點 greenwe=1)本站點本站點 carzl+10;本站點 carzl>260)本站點本站點 carzl+10;/上小車控制語

43、言編寫本站點 carzd<50)本站點本站點 carzd+10;本站點本站點 greenns=0)本站點本站點carzd;本站點本站點 greenns=1)本站點本站點 carzd+10;本站點 carzd>60)本站點本站點 carzd+20;下小車控制語言編寫本站點 carzu1<120)本站點本站點 carzu1+3;本站點 carzu1>=120)本站點本站點carzu1+9;本站點 carzu1=300)本站點警燈=1;本站點 carzu1=400)本站點本站點carzu1;本站點 carzu<30)本站點本站點carzu+5;本站點本站點greenns

44、=0)本站點本站點carzu;本站點本站點greenns=1)本站點本站點carzu+20;本站點 carzu>35)本站點本站點carzu+20;426組態(tài)王設(shè)計系統(tǒng)運行1主畫面第五章變頻器相關(guān)知識5.1變頻器變頻器（Variable-frequency Drive , VFD是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子 技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、 驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進 而達到節(jié)能、調(diào)

45、速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過 壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常 廣泛的應(yīng)用。5.2基本組成變頻器通常分為4部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。 整流單元：將工作頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。高容量電容：存儲轉(zhuǎn)換后的電能。逆變器：由大功率開關(guān)晶體管陣列組成電子開關(guān)， 將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、 寬度、幅度的方波。控制器：按設(shè)定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正 弦波的交流電，驅(qū)動交流電動機。5.3基本原理主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主 電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換

46、為交流的變頻器，直 流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直 流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的 逆變器”。5.4控制方式1非智能控制方式在交流變頻器中使用的非智能控制方式有 V/f協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、 矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。(1) V/f 控制V/f控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性，基于在改變電源頻率進行調(diào) 速的同時，又要保證電動機的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本 上都采用這種控制方式。V/f控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單，但是這種變頻器采用

47、 開環(huán)控制方式，不能達到較高的控制性能，而且，在低頻時，必須進行轉(zhuǎn)矩 補償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。(2) 轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式，它是在V/f控制的基礎(chǔ)上，按照知道異步電動機的實際轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電源頻率，并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn) 矩來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，就可以使電動機具有對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。這種控 制方式，在控制系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器，有時還加有電流反饋，對頻率 和電流進行控制，因此，這是一種閉環(huán)控制方式，可以使變頻器具有良好的 穩(wěn)定性，并對急速的加減速和負載變動有良好的響應(yīng)特性。矢量控制矢量控制是通過矢量坐標(biāo)電路控制電動機定子電流的大小和相位，以達 到對電動機在d、q、0坐

48、標(biāo)軸系中的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進行控制，進 而達到控制電動機轉(zhuǎn)矩的目的。通過控制各矢量的作用順序和時間以及零矢 量的作用時間，又可以形成各種 PWM波，達到各種不同的控制目的。例如形 成開關(guān)次數(shù)最少的PWM以減少開關(guān)損耗。目前在變頻器中實際應(yīng)用的矢量 控制方式主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無速度傳感器的矢量控 制方式兩種。基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式與轉(zhuǎn)差頻率控制方式兩者的定常特性一 致，但是基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制還要經(jīng)過坐標(biāo)變換對電動機定子電流的相 位進行控制，使之滿足一定的條件，以消除轉(zhuǎn)矩電流過渡過程中的波動。因 此，基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式比轉(zhuǎn)差頻率控制方式在輸出特性方面能得

49、到很大的改善。但是，這種控制方式屬于閉環(huán)控制方式，需要在電動機上安 裝速度傳感器，因此，應(yīng)用范圍受到限制。無速度傳感器矢量控制是通過坐標(biāo)變換處理分別對勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流 進行控制，然后通過控制電動機定子繞組上的電壓、電流辨識轉(zhuǎn)速以達到控 制勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的目的。這種控制方式調(diào)速范圍寬，啟動轉(zhuǎn)矩大，工 作可靠，操作方便，但計算比較復(fù)雜，一般需要專門的處理器來進行計算， 因此，實時性不是太理想，控制精度受到計算精度的影響。(4)直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下分析交流電 動機的數(shù)學(xué)模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，通過檢測定子電阻來達到觀測 定子磁鏈的目的，因此省去

50、了矢量控制等復(fù)雜的變換計算，系統(tǒng)直觀、簡潔， 計算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即使在開環(huán)的狀態(tài)下，也能輸 出100%勺額定轉(zhuǎn)矩。(5) 最優(yōu)控制最優(yōu)控制在實際中的應(yīng)用根據(jù)要求的不同而有所不同，可以根據(jù)最優(yōu)控 制的理論對某一個控制要求進行個別參數(shù)的最優(yōu)化。例如在高壓變頻器的控 制應(yīng)用中，就成功的采用了時間分段控制和相位平移控制兩種策略，以實現(xiàn) 一定條件下的電壓最優(yōu)波形。(6) 其他非智能控制方式在實際應(yīng)用中，還有一些非智能控制方式在變頻器的控制中得以實現(xiàn)，例如自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、差頻控制、環(huán)流控制、頻率控制等。2、智能控制方式智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)和學(xué)習(xí)控制等， 目前智能控制方式在變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用中已取得一些成功經(jīng) 驗。5.5功能作用 變頻節(jié)能變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種 生產(chǎn)機械在設(shè)計配用動力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。當(dāng)電機不能在滿負 荷下運行時，除達到動力驅(qū)動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗， 造成電能的浪費。風(fēng)機、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口 的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸