四層電梯PLC歐姆龍、西門子課程設(shè)計報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課 程 設(shè) 計 題 目：PLC四層電梯課程設(shè)計姓名（學號）：姓名（學號）：指 導 教 師 ： 專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級：所 在 學 院：電氣信息學院 2014 年 1 月 摘要可編程序控制器，是微機技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機。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)展為計算機控制的一個重要方向，成為當前電梯控制和

2、技術(shù)改造的熱點之一。關(guān)鍵詞：可編程序控制器、電梯、控制AbstractProgrammable logic controller, the computer technology and conventional control relay product of the combination is in the order of the controller and the computer controller developed on the basis of the new controller is a microprocessor core for dedicated digita

3、l control computer. Elevator as an important transport high-rise buildings with people living and working increasingly closely linked. PLC as a new generation of industrial controllers, with its high reliability and advanced technology, in the elevator control has been widely used, so that the eleva

4、tor from the traditional relay control the development of an important direction of computer control, elevator control and become transformation of the hot spots.Keywords：Programmable logic controller、elevator、control目 錄摘要 -1目錄 -21. 設(shè)計任務(wù)書-31.1 設(shè)計任務(wù)-3 1.2 控制要求-32. 方案的選擇-42.1總體方案的確定-42.2設(shè)計方案-42.3 方案分配

5、-4.歐姆龍設(shè)計方案-5 3.1電氣主電路圖-53.2 PLC接線圖-53.3 I/O分配-63.4 梯形圖-3.5設(shè)計總結(jié)-84.西門子設(shè)計方案 -94.1硬件配置簡介-94.2電梯控制系統(tǒng)-94.3電氣控制系統(tǒng)框圖-114.4輸入輸出的分配及IO接線圖- 114.5程序流程圖-134.6電梯定向邏輯-154.7電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計梯形圖-164.8調(diào)試過程-214.9總結(jié) -245.參考文獻-256.附錄 -251、設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計任務(wù)：對于各層樓的按鍵和開關(guān)門，需要用歐姆龍CPM1A系列PLC進行控制，包括PLC對各樓層信號的檢測，樓層呼叫信號檢測、開關(guān)門控制、最終控制電梯正反轉(zhuǎn)信

6、號的輸出等。電梯電機額定功率為13kw，供電電電壓為三相四線制AC380V。1.2控制要求：1）、能實現(xiàn)電梯樓層的位置的顯示。在現(xiàn)實生活中，電梯的轎廂內(nèi)和各個門廳內(nèi)都會有樓層標志來顯示電梯的所在位置。在PLC中，我們用限位開關(guān)來模擬感應(yīng)器來顯示樓層所在的位置。2）、轎廂內(nèi)選信號與消除。在轎廂中乘客可以通過轎廂內(nèi)操控盤上的選層按鈕來選定電梯運行的目的樓層，稱之為內(nèi)選信號。當該目的的樓層按鈕按下之后，該信號則被記憶。在PLC中用線圈來表示，在滿足條件后則可以清除。3）、門廳的上呼信號與下呼信號。在門廳外的乘客可以通過外廳的上呼按鈕和下呼按鈕來確定是上行或下行，稱之為外選信號。當按鈕按下之后，則被記

7、憶，用線圈來表示。在滿足條件后就可以清除。4）、確定電梯運行方向。根據(jù)電梯的內(nèi)選及外呼信號決定電梯的運行方向及停靠點。在電梯運行中，要遵行順向運行，逆向截止的原則安排乘客的次序，并且規(guī)定在運行方向確定之后，不響應(yīng)中途的反向呼喚要求，直到到達最遠目的地后在開始返程。5）、自動上行或下行運行電梯。電梯方向確定之后，并且處與關(guān)門狀態(tài)時電梯自動上行及下行。并用線圈表示，在到達目的后自動消除。6）、實現(xiàn)自動開關(guān)門及手動開關(guān)門在到達樓層且滿足相應(yīng)條件后可自動開門，開門后定時5s后自動關(guān)門。還可以設(shè)置兩個按鈕可實現(xiàn)手動的開關(guān)門。2. 設(shè)計方案的選擇2.1 總體方案的確定:電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他

8、類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。電梯PLC控制系統(tǒng)主要硬件包括PLC主機及擴展、機械系統(tǒng)、轎廂內(nèi)操縱盤、廂外呼叫盤與主拖動系統(tǒng)等。系統(tǒng)通過PLC輸入接口送入PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。電梯信號控制基本由PLC軟件實現(xiàn)。輸入到PLC的控制信號有：運行方式選擇、運行控制、轎內(nèi)指令、廂外召喚、開關(guān)門及限位信號等。2.2 設(shè)計方案：（1）電梯的上升，下降由一臺電動機控制：正轉(zhuǎn)時電梯上升，反轉(zhuǎn)時電梯下降。 （2）電梯的開門和關(guān)門由一臺電動機控制：正轉(zhuǎn)時電梯開門，反轉(zhuǎn)時電梯關(guān)門。（3）各層兩個呼叫開關(guān)（一個上升開關(guān)，一

9、個下降開關(guān)），由于本設(shè)計是四層電梯，因此，在四樓只需設(shè)一個呼叫開關(guān)，一樓只需設(shè)一個上升開關(guān)。各層設(shè)一個到位行程開關(guān)。（4）轎廂內(nèi)設(shè)置一個開門按鈕和一個關(guān)門按扭 。2.3方案分配小組采用兩個方案，分別運用歐姆龍和西門子S7-200兩種不同的PLC進行設(shè)計 3.歐姆龍設(shè)計方案3.1 電氣主電路圖下圖為設(shè)計電路的主電路圖，左邊電機控制電梯上下運動，KM1為控制電梯上行的主觸頭，KM2為控制電梯下行的主觸頭；右邊電機控制電梯門開關(guān)運動，KM3為控制電梯門開的主觸頭，KM4為控制電梯門關(guān)的主觸頭。3.2 PLC接線圖3.3 I/O分配：輸入點數(shù)分配輸出點數(shù)分配地址輸入器件功能作用0000SB11樓上行按

10、鈕0001SB22樓上行按鈕0002SB32樓下行按鈕0003SB43樓上行按鈕0004SB53樓下行按鈕0005SB64樓上行按鈕0006SB71樓內(nèi)選按鈕0007SB82樓內(nèi)選按鈕0008SB93樓內(nèi)選按鈕0009SB104樓內(nèi)選按鈕0010SB11轎內(nèi)開門按鈕0011SB12轎內(nèi)關(guān)門按鈕0100KA2安全運行繼電器0101SB13自動運行按鈕0102SQ1沖頂限位0103SQ2蹲底限位0104SQ31樓限位0105SQ42樓限位0106SQ53樓限位0107SQ64樓限位0108SQ7光幕保護0109SQ8開門限位0110SQ9關(guān)門限位0200KA1門鎖保護繼電器0201SQ10上平層限

11、位0202SQ11下平層限位地址執(zhí)行對象功能作用10001HL1樓指示燈1001KM2下行輸出1002KM3關(guān)門輸出1003KM4開門輸出1004KM1上行輸出10052HL2樓指示燈10063HL3樓指示燈10074HL4樓指示燈3.4梯形圖設(shè)計 1、電梯內(nèi)選信號產(chǎn)生與消除環(huán)節(jié)程序 當乘客上電梯了之后，可以通過轎廂內(nèi)的內(nèi)選信號選擇要去的樓層，這里用按鈕式開關(guān)來代替轎廂內(nèi)操控盤上的內(nèi)選按鈕。當按鈕按下時，內(nèi)選的指示燈亮，改內(nèi)選被登記。用內(nèi)選信號指示燈來自鎖，當?shù)竭_該樓層時，信號消除。2、電梯樓層位置的確定。用限位開關(guān)來確定電梯的樓層顯然是不夠準確的，并且用來斷掉內(nèi)選信號也是不夠精確的，如果電梯

12、遵循順向運行，逆向截止，而只是路過，并不是到達，會使信號消除。而不能滿足乘客的需求，所以在這里。用樓層輔助繼電器來確定電梯的樓層，并且導通的條件為限位開關(guān)和開門繼電器。3、電梯的定向運動。首先要確定電梯的運行方向，才能使電梯運行。電梯的運行有兩個方向，上行與下行。當電梯在接受到外呼與內(nèi)選信號時，與現(xiàn)在的位置比較，來確定要上行還是下行。4、電梯開門與關(guān)門環(huán)節(jié)程序本文電梯的開門主要出現(xiàn)在電梯自動運行停層時、電梯在關(guān)門過程中重新開門、基站開門三種。為了安全考慮，在本環(huán)節(jié)中，我們還采用了在電梯運行時禁止開門的保護電路。在電梯關(guān)門環(huán)節(jié)，當開門條件滿足動作后，延時時間一到就馬上關(guān)門，直到碰到關(guān)門限位觸點1

13、.10停止關(guān)門，即門已關(guān)好。其梯形圖如圖2-5所示。 將以上4大部分的梯形圖拼在一起，就可以得到電梯PLC控制軟件部分的梯形圖總圖。不過為了實際一些問題的考慮，我們還在其總圖中多加了一些程序進去。例如樓層的平層等一些程序進去，有助于更完善電梯PLC控制軟件部分的設(shè)計?？倛D詳見附錄C。3.5設(shè)計總結(jié)有人說：實踐是檢驗真理的條件。那么我想，實踐是檢驗理論知識的條件吧。為了總結(jié)自己大學兩年來所學的知識，鍛煉提高自己。我利用這最后的一星期做了這個電梯系統(tǒng)。我們這次的設(shè)計題目共有兩個，電梯控制、傳送帶。在經(jīng)過考慮之后，我決定做電梯控制的。電梯在我們的日常生活中隨處可見。雖然我們經(jīng)常用到，但是對其內(nèi)部的構(gòu)

14、造，運行方式等等我們卻并不是那么了解，所以我決定做電梯控制。利用這次機會來加強我們理論知道的運用。由于對電梯的構(gòu)造不夠了解，所以在確定題目之后，我也不能很準確的列出這次設(shè)計的初略方案。不過在指導老師的細心講解下，我大體明白了電梯的運行模式，控制要求等。為了進一步加深對電梯的了解，我開始到圖書館、互聯(lián)網(wǎng)上查閱一些有關(guān)電梯知識的文獻。經(jīng)過大量查閱有關(guān)電梯的文獻之后，我列出了設(shè)計題目的設(shè)計要求，并針對這些要求一個個查閱資料。良好的開端，成功的一半。在了解這些設(shè)計要求之后，我就開始了外部電路的設(shè)計。由于材料上面的限制。所以在設(shè)計外部電路部分，我只用了較為簡單的三相交流電動機正反轉(zhuǎn)電路來控制電梯轎廂的上

15、行、下行、開門跟關(guān)門。一些要求精確的元件，我們只能假設(shè)理想狀態(tài)下用其他元件來代替模擬這個信號。軟件部分的編程，應(yīng)該是本次設(shè)計教為重要的部分。在編程的過程中，考慮到程序龐大，所以我們采用了分塊式的方法來進行編程。就是將電梯的控制分成幾步控制來編寫。在編程過程中，電梯運行方向判斷（定向環(huán)節(jié)）較為麻煩，還好在指導老師的幫助下我們順利完成了這部分的編程。外部硬件與軟件部分設(shè)計之中，我們在提高理論知識的同時，更加鍛煉了自己的動手能力。使得我們更加清楚、明白課本上所學的理論知道與實際運用中的銜接。使得我們在論文的寫作上面有了更加切身體會的文字。雖然在設(shè)計的過程中，有困難，也有疑惑。但是在解決這些問題的過程

16、中，我們又提高了很多。這次的設(shè)計真的是對我們大學兩年來所學的知識的一次總結(jié)。4. 西門子設(shè)計方案4.1硬件配置簡介PLC產(chǎn)品出現(xiàn)以來，它以面向工業(yè)控制的鮮明特點，普遍受到電器控制領(lǐng)域的歡迎。特別是中小容量PLC成功取代了傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，使得控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國生產(chǎn)的PLC品種繁多，發(fā)展速度快。本文所用到的產(chǎn)品是S7-200系列的PLC作系列電梯的。在此簡單的介紹該機型的一些技術(shù)指標。技術(shù)性能分為：一般性能，功能特性（基本單元），輸入性能，輸出性能和其它性能。4.2 電梯控制系統(tǒng)電梯模擬系統(tǒng)如下圖所示： 圖4.2.1 電梯系統(tǒng)控制模擬圖4.3電氣控制系統(tǒng)框圖 1112345輸

17、出 PLC 西門子S7-200 輸 入 9876 圖4.3.1輸入與輸出：圖4.3.1中輸出為：1、電動機；2、上下行接觸器；3、快慢速接觸器；4、位置指示；5、門鎖。輸入為：6、轎內(nèi)指令；7、廳外指令；8、門區(qū)感應(yīng)；9、手動開關(guān)門；10、樓層感應(yīng)。4.4 輸入輸出的分配及IO接線圖序號名稱輸入點0一層行程開關(guān)I0.01二層行程開關(guān)I0.12三層行程開關(guān)I0.23四層行程開關(guān)I0.34四層呼叫按鈕I0.45三層呼叫按鈕I0.56二層呼叫按鈕I0.67一層呼叫按鈕I0.78手動開關(guān)按鈕I1.69手動關(guān)門按鈕I1.710紅外傳感器I2.211紅外傳感器I2.3 輸出分配表序號名稱輸出點0一層指示燈

18、Q0.11二層指示燈Q0.22三層指示燈Q0.33四層指示燈Q0.44電動機正轉(zhuǎn)指示燈亮Q0.55電動機反轉(zhuǎn)指示燈亮Q0.66開門電機正轉(zhuǎn)Q0.77開門電梯反轉(zhuǎn)Q1.0圖4.4.1 I/O接線圖 4.5程序流程圖圖4.5.1 圖4.5.24.6電梯定向邏輯電梯的定向是根據(jù)電梯的上行請求信號、下行請求信號、電梯轎箱內(nèi)請求信號、電梯當前所處位置等信號來確定電梯繼續(xù)運行的方向。電梯的定向是電梯控制中的重要邏輯。在以往電梯的定向邏輯中，一般都是將電梯各個層的上、下行請求信號、電梯轎箱內(nèi)樓層請求信號、電梯當前樓層信號等綜合到一條或幾條語句中進行判斷。這樣一來，當樓層數(shù)目比較大時，每條語句的編程元件很多，

19、不可避免的帶來程序復雜，容易出錯，調(diào)試麻煩，運行速度慢等問題。以下提出的用邏輯運算指令來進行電梯定向的方法可以比較好的問題。狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式：電梯的方向只有上升、下降2個方向，但電梯也可能由于沒有任何的上升或者下降請求信號而處于停止狀態(tài)。在電梯的方向處理過程中，電梯只能在上升狀態(tài)和停止狀態(tài)或者下降狀態(tài)與停止之間轉(zhuǎn)換，例如當電梯由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)時必須先由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)換為停止狀態(tài)以后再由停止狀態(tài)轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)。這樣的處理方式對電梯的運行是很有意義的，以往的電梯控制系統(tǒng)中，當電梯響應(yīng)完某個方向上的所有信號后，若所有剩余的信號都是反方向的，電梯立刻改變方向，此時，在原方向前方若出現(xiàn)新的呼叫信號，電梯將不

20、會立刻應(yīng)答，只是記憶該呼叫信號，而去響應(yīng)換向后的方向上的呼叫信號，這樣既不符合電梯選層的優(yōu)先原則，又不能有效的節(jié)約能源。采用圖4.2所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式，電梯在響應(yīng)完某個方向上的所有信號后并不是立刻反向，而是保持該狀態(tài)等待一段時間后進入停止狀態(tài)，然后再反向響應(yīng)相反方向的呼叫信號。對保持時間進行合理的選擇，完全可以做到既不會使得電梯的換向過程顯得遲鈍，又能有效的響應(yīng)同方向的由于電梯的上升與下降狀態(tài)之間需要通過“停止狀態(tài)”該中間狀態(tài)來轉(zhuǎn)換，故在電梯的方向判斷邏輯中需要考慮以下幾種情況:(1)電梯處于上升狀態(tài)在該狀態(tài)下，當前樓層的上面有上升請求，當前樓層的上面有下降請求或者電梯轎箱內(nèi)請求在當前樓層的上

21、面，3個條件有1個和多個成立時，電梯繼續(xù)處于上升狀態(tài);當以上3種條件都不滿足時，電梯經(jīng)過一段定時時間后進入停止狀態(tài)。(2)電梯處于下降狀態(tài)在當前樓層的下面有下降請求，當前樓層的下面有上升請求或者電梯轎箱內(nèi)的請求在當前樓層的下面時，電梯繼續(xù)處于下降狀態(tài);當以上3種條件都不滿足時，電梯經(jīng)過一段定時時間后進入停止狀態(tài)。(3)電梯處于停止狀態(tài)在當前層之上有下降、上升的請求信號或者電梯轎箱內(nèi)樓層請求信號在當前層的上面則置電梯為上升狀態(tài);相反，若在當前層之下有下降、上升的請求信號或者電梯轎箱內(nèi)樓層請求信號在當前層的下面則置電梯為下降狀4.7電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計梯形圖4.8調(diào)試過程（1）打開仿真模擬軟件，

22、導入程序，選擇PLC型號為西門子S7200，CPU型號為226（2）點擊運行按鍵，使PLC運行程序。PLC上“RUN”指示燈亮，程序開始運行。假設(shè)電梯停在四樓，則四樓行程開關(guān)I0.3閉合。PLC上輸出端Q0.7亮，說明電梯停止且電梯門打開。（3）假設(shè)在一樓呼叫，則按下一樓呼叫開關(guān)I0.7。PLC上輸出端Q0.1和Q0.6亮，說明一樓指示燈亮且電機翻轉(zhuǎn)電梯下行。（4）電梯到達一樓，四樓行程開關(guān)I0.3斷開，一樓行程開關(guān)I0.0閉合，PLC上輸出端Q0.1和Q0.6熄滅，3秒后Q0.7亮。說明到達一樓瞬間，一樓指示燈得到響應(yīng)熄滅，電梯停止，三秒（保護時間）后電梯門打開，乘客進電梯。一次模擬結(jié)束。(

23、5)進行第二次模擬。電梯停在一樓，一樓行程開關(guān)I0.0閉合，PLC輸出端Q0.7亮。說明電梯停止在一樓且電梯門打開，乘客進電梯。（6）乘客在三樓呼叫電梯，按下三樓呼叫按鈕I0.5，PLC輸出端Q0.7熄滅，Q0.3和Q0.5亮。說明電梯關(guān)門，電機正轉(zhuǎn)電梯上行且三樓指示燈Q0.3亮。（7）電梯上行到達三樓時，一樓行程開關(guān)I0.0恢復斷開狀態(tài)，三樓行程開關(guān)I0.2閉合，PLC輸出端Q0.3和Q0.5熄滅，3秒后Q0.7亮。說明到達三樓瞬間，三樓指示燈響應(yīng)后熄滅，電梯停止，三秒后電梯門打開，乘客可上電梯。經(jīng)過兩次調(diào)試說明PLC運行情況與設(shè)計要求一致，說明程序設(shè)計正確，調(diào)試結(jié)束。詳細調(diào)試過程見附件中視頻。（將視頻聲音調(diào)大一點）4.9總結(jié)這次課程設(shè)計我是在家里做的，由于家里電腦只安裝了西門子的編程和模擬軟件，而且我在網(wǎng)上沒有找到歐姆龍的相關(guān)軟件，所以我選擇用西門子的PLC來完成這次設(shè)計。在用西門子的編程過程中我發(fā)現(xiàn)了它與歐姆龍的區(qū)別。兩款軟件的編程方法，指令代碼以及梯形圖符號都有所不同。但是總的編程思路還是一樣的，所以我按照課本上所講和上課所學的內(nèi)容，先畫流程圖，確定輸入輸出地址，再畫梯形圖，并且在調(diào)試過程中逐漸完善梯形圖。調(diào)試是設(shè)計過程中最枯燥最艱難的步驟。這次調(diào)試我花了將近3個小時，由于家里條件限制沒有電梯功能模塊，所以只能憑借PLC上的信號燈來判斷程序的運