四層電梯模型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 PLC

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計說明書（2010/2011學(xué)年第一學(xué)期）課程名稱 ： 可編程控制器應(yīng)用 題 目 ： 四層電梯模型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)班級 ： 電氣0701班 學(xué)生姓名 ： 尹茚 學(xué) 號： 070060101 指導(dǎo)教師 ： 岑毅南、李兵、安憲軍 設(shè)計周數(shù) ： 兩 周 設(shè)計成績 ： 2011 年 1月 12日目 錄一 電梯控制要求- 3二 電梯應(yīng)用及其特點(diǎn)- 3 三 設(shè)計方式- 4四 電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計- 4五 分析電梯的要求及其工作過程- 4六 I/O分配表- 8七 PLC程序編寫- 9八 設(shè)計總結(jié)- 12一、電梯控制要求：1) 開始時，電梯處于任意一層。2) 當(dāng)有外呼梯

2、信號到來時，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，轎廂停止運(yùn)行，轎廂門打開，延時3S后自動關(guān)門。3) 當(dāng)有內(nèi)呼梯信號到來時，轎廂響應(yīng)該呼梯隊(duì)信號，到達(dá)該樓層時，轎廂停止運(yùn)行，轎廂門打開，延時3S自動關(guān)門。4) 在電梯轎廂運(yùn)行過程中，轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)該外呼梯信號。例如，電梯轎廂在一樓，將要運(yùn)行到三樓，在此過程中可以響應(yīng)二層向上外呼梯信號，但不響應(yīng)二層向下外呼梯信號。同時，如果電梯到達(dá)三層，如果四層沒有任何呼梯信號，則電梯 可以響應(yīng)三層向下外呼梯信號。否則，電梯轎廂將繼續(xù)運(yùn)行至四樓，然后向

3、下運(yùn)行響應(yīng)三層向下外呼梯信號。5) 電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反向外呼梯響應(yīng)功能。例如，電梯轎廂在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯轎廂先去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號。6) 電梯未平層或運(yùn)行時，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運(yùn)行后，按開門按鈕轎廂門打開，按關(guān)門鈕轎廂門關(guān)閉。二、電梯應(yīng)用及其特點(diǎn) 電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計算機(jī)控制的一個重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一?？删幊炭?/p>

4、制系統(tǒng)（PLC）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，可執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。電梯是一種起重運(yùn)輸設(shè)備，廣泛的應(yīng)用于高層住宅，大型公共建筑，工廠倉庫等場所，節(jié)省了人力和時間，提高了工作效率。影響的質(zhì)量好壞的重要因數(shù)是它的控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的電梯自動控制由繼電器接觸器進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，接線復(fù)雜，故障率高，可靠性差，維護(hù)工作量大，而采用PLC組成的控制系統(tǒng)很好的解決了上述問題，它工作可靠性高，靈活性好，通用性高，編程簡單，使用方便，而且它的抗干擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于

5、傳統(tǒng)電梯的，它使電梯的運(yùn)行更加安全，方便。本文主要通過提出電梯系統(tǒng)的基本功能要求，為實(shí)現(xiàn)這幾種功能，我從硬件和軟件兩個方面入手，硬件方面，主要從的選型，內(nèi)存容量計算，PLC 輸入輸出地址的分配和硬件的設(shè)計和選型方面考慮；軟件方面，由于整個系統(tǒng)的程序設(shè)計相當(dāng)復(fù)雜，為了便于設(shè)計，基于系統(tǒng)不同的功能要求，我將系統(tǒng)劃分為電梯開門控制、電梯到層指示、層呼叫指示燈控制、箱內(nèi)指令指示控制和電梯方向選擇、啟動控制、過載指示、限位保護(hù)等基本模塊。系統(tǒng)功能劃分有利于簡化設(shè)計思想，提高設(shè)計效率。三、設(shè)計方式1、根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書提出的控制要求選擇系統(tǒng)方案和控制方式2、合理選擇元器件型號，正確進(jìn)行硬件電路設(shè)計和軟件調(diào)

6、試。3、完成電路設(shè)計、編寫完成實(shí)時控制程序或編寫完仿真程序。4、調(diào)試和完成控制系統(tǒng)，使之滿足控制要求。5、編寫課程設(shè)計說明書。四、電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計.根據(jù)電梯控制要求以及現(xiàn)有設(shè)備，選取S7200可編程控制器是德國西門子公司研制的一種新型可編程控制器。它工作可靠，功能強(qiáng)，存儲容量大，編程方便，輸出端可直接驅(qū)動2A的繼電器或接觸器的線圈，抗干擾能力強(qiáng)。因此，能夠滿足電梯對電氣控制系統(tǒng)的要求。S7-200系列小型PLC(Micro PLC)可應(yīng)用于各種自動化系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu)。低廉的成本12b功能強(qiáng)大的指令集使得S7200 PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。利用西門子S7200可編程序控制器

7、編寫一個四層電梯的控制系統(tǒng)。分別完成轎內(nèi)指令、廳外召喚指令、樓層位置指示、平層換速控制、開門控制等控制任務(wù)。 統(tǒng)計四層電梯的輸入輸出點(diǎn)個數(shù)可知，輸入點(diǎn)有20個，輸出點(diǎn)有16個，根據(jù)現(xiàn)有條件，選取cpu226即可滿足條件。五、 分析電梯的要求及其工作過程： 一、電梯的基本功能 在進(jìn)行上位機(jī)程序以及下位機(jī)程序編寫之前，首先要做的工作是確定電梯本身所具有的功能和電梯在乘客進(jìn)行某種操作后應(yīng)具有的狀態(tài)。1電梯內(nèi)部部件功能簡介在電梯內(nèi)部，應(yīng)該有四個樓層（1-4層）按鈕、開門和關(guān)門按鈕以及樓層顯示器、上升和下行顯示器。當(dāng)乘客進(jìn)入電梯后，電梯內(nèi)應(yīng)該有能讓乘客按下的代表其要去目的地的樓層按鈕，稱為內(nèi)呼叫按鈕。電

8、梯停下時，應(yīng)具有開門、關(guān)門的功能，即電梯門可以自動打開，經(jīng)過一定的延時后，又可自動關(guān)閉。而且，在電梯內(nèi)部也應(yīng)有控制電梯開門、關(guān)門的按鈕，使乘客可以在電梯停下時隨時地控制電梯的開門與關(guān)門。 電梯內(nèi)部還應(yīng)配有指示燈，用來顯示電梯現(xiàn)在所處的狀態(tài)，即電梯是上升還是下降。2電梯的外部部件功能簡介 電梯的外部共分四層，每層都應(yīng)該有呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降指示燈。 呼叫按鈕是乘客用來發(fā)出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應(yīng)的呼叫請求之前應(yīng)一直保持為亮，它和上升指示燈、下降指示燈、一樣，都是用來顯示電梯所處的狀態(tài)的。 四層樓電梯中，一層只有上呼叫按鈕，四層只有下呼叫按鈕，其余三層都同時具有上呼叫和下呼叫按

9、鈕。而上升、下降指示燈以及樓層顯示器應(yīng)相同。3電梯的初始狀態(tài)、運(yùn)行中狀態(tài)和運(yùn)行后 狀態(tài)分析 1）電梯的初始狀態(tài)：設(shè)電梯位于一層待命，各層顯示器都被初始化，電梯處于以下狀態(tài)：a.各層呼叫燈均不亮；b.電梯內(nèi)部及外部各層電梯門均關(guān)。2）電梯在運(yùn)行過程中：a.按下某層呼叫按鈕（1-4層）后，該層呼叫燈亮，電梯響應(yīng)該層呼叫；b.電梯上行或下行直至該層；d.運(yùn)行中電梯門始終關(guān)閉，到達(dá)指定層時，門才打開；e.在電梯運(yùn)行過程中，支持其它呼叫。3) 電梯運(yùn)行后狀態(tài)：在到達(dá)指定樓層后，電梯會繼續(xù)待命，直至新命令產(chǎn)生。a.電梯在到達(dá)指定樓層后，電梯門會自動打開，經(jīng)一段延時自動關(guān)閉，在此過程中，支持手動開門或關(guān)門；

10、b.到達(dá)目的樓層后，上行與下行指示燈均滅 。根據(jù)課程設(shè)計要求，電梯實(shí)際控制過程如下： 1、開關(guān)門環(huán)節(jié) 電梯的天關(guān)門存在以下幾種情況： (1) 電梯自動運(yùn)行停層時的開門。電梯在停層時，至平層位置，Q1.4接通，電梯應(yīng)開始開門。 (2)開關(guān)門均為手動狀態(tài)，由開關(guān)門按鈕分別控制I1.4和I1.5實(shí)施開門與關(guān)門。 (5) 呼梯開門。電梯到達(dá)某層站后，如果沒有人繼續(xù)使用電梯，電梯將停靠在該層站待命，若有人在該層站呼梯，電梯將首先開門，以滿足用梯的要求。若其他層站有人呼梯，電梯將首先定向，并起動運(yùn)行，到達(dá)呼梯層時再開門，此時的開門按停層開門處理。 (6) 電梯停用后的關(guān)門。此時電梯到達(dá)基站，人員離開轎廂，

11、電梯自動延遲3秒關(guān)門， (7) 電梯自動運(yùn)行時的關(guān)門。停站時間繼電器T101延時結(jié)束后，電梯自動關(guān)門。停站時間未到，可通過關(guān)門按鈕實(shí)現(xiàn)提前關(guān)門。 2、電梯初始化環(huán)節(jié)當(dāng)PLC首次運(yùn)行程序時，通過SM0.1控制電梯，使電梯門關(guān)閉，并且保證電梯處于平層狀態(tài)， 3、停層信號的登記與消除環(huán)節(jié) 人員通過對轎廂內(nèi)操縱盤上1-4層選層按鈕的操作，可以選擇欲去的樓層。選層信號被登記后，選層按鈕下的指示燈亮。當(dāng)電梯到達(dá)所選的樓層后，停層信號即被消除，指示燈也應(yīng)熄滅。 4、外呼信號的登記與消除環(huán)節(jié) 人員在廳門外呼梯時，呼梯信號應(yīng)被接收和記憶。當(dāng)電梯到達(dá)該樓層，且定向方向與目的地方向一致時(基層與頂層除外)，呼梯要求

12、已滿足，呼梯信號應(yīng)被消除。 按下外呼按鈕時，相對應(yīng)的外呼輔助繼電器接通，外呼鈕下的指示燈亮，表示呼梯要求已被電梯接收并記憶。而該信號的消除環(huán)節(jié)是由當(dāng)層信號的動斷觸點(diǎn)與運(yùn)行方向信號的動斷并聯(lián)構(gòu)成。這樣安排是前邊提到過的電梯運(yùn)行中只響應(yīng)同時呼梯的原則決定的。即電梯運(yùn)行方向與呼梯目的的地方向一致且到達(dá)呼梯樓層時，電梯將停止，呼梯要求已滿足，呼梯信號被消除。電梯運(yùn)行方向與呼梯目的地方向相反時，如電梯從一樓向上運(yùn)行(上行)而呼梯要求從二樓向下，若有去三樓以上的內(nèi)選層要求及外呼梯要求，電梯到達(dá)二樓時(無二樓上行要求)不停梯，呼梯要求沒有滿足，呼梯信號不能消除；若三樓以上無用梯要求，電梯將停在二樓，但呼梯信

13、號(二下)，不能立即消除，待人員進(jìn)入轎廂，選層(去一樓)后，電梯定向下，則二下呼梯信號已滿足，呼梯信號被消除。 5、電梯的定向環(huán)節(jié) 在自動運(yùn)行狀態(tài)下，電梯首先應(yīng)確定方向，也即定向。電梯的定向只有兩種情況，即上行和下行。電梯處于待命狀態(tài)，接收到內(nèi)選和外呼信號時，應(yīng)將電梯所處的位置與內(nèi)選和外呼信號進(jìn)行比較，確定是上行還是下行。一旦電梯定向后，內(nèi)選與外呼對電梯進(jìn)行順向運(yùn)行的要求沒有滿足的情況下，定向信號不能消除。檢修狀態(tài)下運(yùn)行方向直接由上行和下行起動按鈕確定，不需定向。梯形圖中M0.4及M0.5分別為定上行及定下行輔助繼電器，它們線圈的工作條件觸點(diǎn)塊由內(nèi)外呼信號及電梯位置信號組成，前文中所說的“比較

14、”是通過電梯位置信號對呼梯信號的“屏蔽”實(shí)現(xiàn)的 。 6、電梯的上升與下降有邏輯關(guān)系確定電梯的運(yùn)動方向，再加上內(nèi)呼和外呼等信號即可控制電梯的運(yùn)行，直到到達(dá)目標(biāo)層為止。1-2 電梯模型圖1、 實(shí)驗(yàn)步驟1) 將PLC（選用40點(diǎn)主機(jī)）與TVT-99A電梯模型按I/O分配接好連接線。2) 啟動電源，通過計算機(jī)將演示程序輸入PLC下載到模型中去。3) 調(diào)試并運(yùn)行程序，將PLC運(yùn)行在監(jiān)控狀態(tài)下，按動電梯模型選層的內(nèi)呼或外呼按鍵，相應(yīng)的PLC輸入狀態(tài)顯示燈亮，若接線正確，將PLC置于“RUN”狀態(tài)，電梯模型將按內(nèi)、外呼按鍵指令正常運(yùn)行。六、I/O分配表見表1-1所示輸入輸出一層內(nèi)呼I0.0一層內(nèi)呼指示Q0.

15、0二層內(nèi)呼I0.1二層內(nèi)呼指示Q0.1三層內(nèi)呼I0.2三層內(nèi)呼指示Q0.2四層內(nèi)呼I0.3四層內(nèi)呼指示Q0.3一層外呼上I0.4一層外呼上指示Q0.4二層外呼下I0.5二層外呼下指示Q0.5二層外呼上I0.6二層外呼上指示Q0.6三層外呼下I0.7三層外呼下指示Q0.7三層外呼上I1.0三層外呼上指示Q1.0四層外呼下I1.1四層外呼下指示Q1.1開門開關(guān)I1.2電梯轎廂上行Q1.2關(guān)門開關(guān)I1.3電梯轎廂下行Q1.3一層平層I1.4門電機(jī)開Q1.4二層平層I1.5門電機(jī)關(guān)Q1.5三層平層I1.6電梯上行指示Q1.6四層平層I1.7電梯下行指示Q1.7開門限位I2.0關(guān)門限位I2.1轎廂上升極

16、限位I2.2轎廂下降極限位I2.3七、PLC程序編寫 網(wǎng)絡(luò)1：網(wǎng)絡(luò)2：網(wǎng)絡(luò)3：網(wǎng)絡(luò)4：網(wǎng)絡(luò)5：網(wǎng)絡(luò)6：網(wǎng)絡(luò)7：網(wǎng)絡(luò)8：網(wǎng)絡(luò)9：網(wǎng)絡(luò)10：網(wǎng)絡(luò)11：網(wǎng)絡(luò)12：網(wǎng)絡(luò)13：網(wǎng)絡(luò)14：八、設(shè)計總結(jié)兩周的PLC課程設(shè)計結(jié)束了，從中受益頗多。很感激老師的辛勤指導(dǎo)，從開始的興趣昂然的查資料到設(shè)計中的茫然再到后來設(shè)計成功時的喜悅，這個中滋味只有真正投入到設(shè)計當(dāng)中去才能深切的體會到。通過這兩個星期的學(xué)習(xí)，我學(xué)到了很多書上所學(xué)不到的，也體驗(yàn)到了許多以前未體會過的辛苦。總的來說，受益良多！在設(shè)計過程中，遇到了好多問題，在此要感謝我的指導(dǎo)老師們，他們淵博的知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，敏銳的思維，塌實(shí)的實(shí)驗(yàn)作

17、風(fēng)，平易近人令我敬佩。他們在設(shè)計工作中給我悉心的指導(dǎo)，啟迪和教誨，使我受益終生。他們的創(chuàng)造性的思維方式引導(dǎo)我對事物進(jìn)行更為深入，全面的認(rèn)識，提高了認(rèn)識事物的深度。他們以淵博的專業(yè)知識作為我們的堅(jiān)實(shí)后盾，我們的設(shè)計才順利完成。在設(shè)計過程中他們總是孜孜不倦的指導(dǎo)，每當(dāng)我們帶著問題滿臉迷惑去找他們答疑時，問題總是很快迎刃而解，說到難以理解之處總是不厭其煩的講解，循循善誘直到我們完全明白為止。在各位老師的帶領(lǐng)下，我們的課程設(shè)計按照計劃如期順利完成。再次向可親可敬的各位老師表示衷心的感謝！      在本次課程設(shè)計中，感謝老師對我們的嚴(yán)格要求，使我們學(xué)到了很多實(shí)用的知識，增強(qiáng)我們的自信心，同時也使自己明白自己存在著很大的不足，認(rèn)識到了自己的缺點(diǎn)。在以后的學(xué)習(xí)中，我會加強(qiáng)理論和實(shí)踐的結(jié)合，不斷完善自己，成為一個真正具有綜合能力