三層電梯控制設(shè)計

1、綜合實訓(xùn)設(shè)計報告信息工程與自動化 學(xué)院 自動化 系設(shè)計題目：基于PLC的三層電梯捽制系統(tǒng)設(shè)計姓 名：學(xué) 號：專 業(yè)： 測控121班指導(dǎo)老師：0一五年七月引言隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展， 城市迅速的崛起， 高層建筑的不斷增多， 電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。 它是采用電力拖動方式， 將載有乘客或貨物的轎廂， 運行于垂直方向的兩根剛性導(dǎo)軌之間， 運送乘客和貨物的固定式提升設(shè)備。 所以， 電梯是為高層建筑運輸服務(wù)的設(shè)備， 它具有運送速度快、 安全可靠、 操作簡便的優(yōu)點。 但傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器 - 接觸器進行控制，其缺點是觸點多，故障率高、可靠性差、維修工作

2、量大等，而采用 PLC 組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問題，使電梯運行更加安全、方便、舒適。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式， 一是采用微機作為信號控制單元， 完成電梯信號的采集、 運行狀態(tài)和功能的設(shè)定， 實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能， 拖動控制則由變頻器來完成； 第二種控制方式采用可編程控制器取代微機實現(xiàn)信號控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別，但PLC可靠性高，程序設(shè)計方便靈活。1 . 電梯的 PLC 控制方式PLC 是一種用于工業(yè)自動給控制的專用計算機。實質(zhì)上屬于計算機控制方式。PLCt普通微機一樣，能通用或?qū)Ｓ肅PU乍為字處理器，實現(xiàn)通道（字）的運算和數(shù)據(jù)存儲

3、，另外還有位處理器（布爾處理器） ，進行點（位）運算與控制。PLC控制一般具有可靠性高，易操作、維修和編程簡單、靈活性強等特點。1.1 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性對可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。PLC不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。PLC采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進行設(shè)計，例如，冗余設(shè)計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復(fù)等，提高了 MTBF降低了 MTTR使可靠性 提高。PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置，它具有比通用計算機 控制更簡單的編程語言，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。在PLC

4、的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件，采用先進的工藝制造流水線制造， 對于干擾的屏蔽、 隔離和濾波等， 對電源的斷電保護，對存儲器內(nèi)容的保護等。PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波，軟件自診斷，簡化編程語言等。1.2 PLC 控制系統(tǒng)的易操作性PLC的易操作表現(xiàn)在下列幾個方面：（ 1）操作方便 對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進行輸入和更改的操作。 編程器至少提供了輸入信息的顯示， 對大中型的PLG編程器采用了 CRTW幕顯示，因此，程序的輸入直接可顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號

5、或接點號進行搜索或順序查找， 然后進行更改，更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。（ 2）編程方便PLC 有多種程序設(shè)計語言可供使用。對電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近， 容易掌握和理解。 采用布爾助記符編程語言時，十分有助于編程人員的編程。（ 3）維修方便PLC 具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當系統(tǒng)發(fā)生故障時， 通過硬件和軟件的自診斷， 維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。1.3 PLC 控制系統(tǒng)的靈活性PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面：（ 1）編程的靈活性PLC采用的編程語言有梯形圖，布爾助記符、功能表圖、 功能模塊和語句描述編程語言。 編程方法的多樣

6、性使編程方便， 應(yīng)用面拓展。（ 2）擴展的靈活性PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點，它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進行容量的擴展、功能的擴展、應(yīng)用和控制范圍的擴展。（ 3）操作的靈活性操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。1.4 PLC 操作方式的優(yōu)點（1） 在電梯控制中采用了PLG用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。（2） 2）去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。（3） PLC可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。（4） PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。5)用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。6)更改控

7、制方案時不需改動硬件接線。2 .需求分析電梯是一個具有特種容載裝置轎廂沿著恒定不變的鉛垂導(dǎo)軌， 在不同水平面間歇運動的用電力驅(qū)動的起重機械，它適宜于裝置在二層以上的高層建筑物內(nèi)，專供上下運送人員或貨物之用。本實訓(xùn)所設(shè)計的電梯模型共三層， 電梯每層的樓廳均設(shè)有按鈕召喚電梯； 電 梯內(nèi)部設(shè)有按鈕以便乘客選擇要到達的樓層， 還設(shè)有開關(guān)門按鈕， 方便乘客進出 電梯。 工作中的電梯控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是對各種呼梯信號和當前電梯運行狀態(tài)進行綜合分析， 再確定下一個工作狀態(tài)。 為實現(xiàn)電梯自動控制， 要求控制系統(tǒng)具有自動定向，順向截梯，反向保號，外呼指令記憶，停梯銷號，自動開關(guān)門，自動報警，手動開關(guān)門等。我組設(shè)

8、計的三層電梯控制系統(tǒng)的主要功能有： (1) 樓層指示燈亮?xí)r表示停在相應(yīng)的樓層； (2) 每當停在各樓層時其樓層指示燈閃爍5 秒接著常亮； (3) 有呼叫的樓層有響應(yīng)， 反之沒有 ;(4) 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。3 . 電梯的控制要求電梯由安裝在各樓層門口的上升和下降呼叫按鈕進行呼叫操縱， 其操縱內(nèi)容為電梯運行方向。電梯轎廂內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕S1S3,用以選擇需?？康臉菍?。L1為一層指示、L2為二層指示、L3為三層指示，SQ卜SQ3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。例如，電

9、梯停在由一層運行至三層的過程中，在二層轎廂外呼叫時，若按二層上升呼叫按鈕， 電梯響應(yīng)呼叫； 若按二層下降呼叫按鈕， 電梯運行至二層時 將不響應(yīng)呼叫運行至三層，然后再下降，響應(yīng)二層下降呼叫按鈕。電梯位置由行程開關(guān)SQ1 SQ2 SQ縱定，電梯運行由手動依次撥動行程開 關(guān)完成，其運行方向由上升、下降指示燈UR DOWN定。例如：閉合開關(guān)SQ1電梯位置指示燈L1亮，表示電梯停在1層，這時按下三層下呼按鈕 D3,上升指 示燈UP亮，電梯處于上升狀態(tài)。斷開 SQ1閉合SQ2 L1滅、L2亮，表示電梯 運行至二層，上升指示燈UP仍亮；斷開SQ2閉合SQ3電梯運行至三層，上升 指示燈UP滅，電梯結(jié)束上升狀態(tài)

10、，以此類推。當電梯在三層時(開關(guān)SQ3閉合)，電梯位置指示燈L3亮。按下轎廂內(nèi)選開 關(guān)S1,電梯進入下降狀態(tài)。在電梯從三層運行至一層的過程中，若按下二層上 呼U2與下呼按鈕D2,由于電梯處于下降狀態(tài)中，電梯將只響應(yīng)二層下呼，不響 應(yīng)二層上呼。當電梯運行至二層時，電梯停在二層，當電梯運行至一層時，一層內(nèi)選指示燈SL1滅，下降指示燈DOWN,上升指示燈UP亮，電梯轉(zhuǎn)為上升狀態(tài)， 響應(yīng)二層上呼，當電梯運行至二層時，上升指示燈UP滅。每當?shù)竭_樓層若電梯門指示燈不閃爍則繼續(xù)前進，否則執(zhí)行電梯門開關(guān)動 作。4 .PLC 硬件設(shè)計4.1 PLC 型號選擇PLC的種類非常繁多，不同種類之間白功能設(shè)置差異很大，

11、這既給PLC機型的挑選提供了十分廣闊的空間， 同時也帶來了一定的難度。 機型選擇的基本原則 應(yīng)是在功能滿足要求的前提下，力爭最好的性價比，并有一定的升級空間?？紤]到本次設(shè)計的電梯系統(tǒng)只有3 層， 且開關(guān)量居多， 模擬量較少； 對于開關(guān)量控制為主的系統(tǒng)而言，一般PLC 的響應(yīng)速度足以滿足控制的要求，在小型PLC中整體式比模塊式的價格便宜，體積也小，但是在設(shè)計活動中，經(jīng)常碰到一 些估計的指標，在設(shè)計活動中需要進行局部調(diào)整，另外模塊式PLC排除故障所需 時間短； 由于考慮到本次設(shè)計的電梯系統(tǒng)只有3 層， 考慮到工廠造價， 我們采用離線編程的方式，以減小軟硬件的開銷。統(tǒng)計輸入、輸出點數(shù)并選擇PLC型號

12、：輸入信號有11個，考慮到有15%的備用點，即10X (1 + 15%) =12.65, 取整數(shù)13，因此共需13 個輸入點。輸出信號有8個，考慮到有15%的備用點，即8X (1+15%) =9.2,取整 數(shù) 10，因此共需10 個輸出點。因此可選用三菱公司生產(chǎn)的 FX2N-32MR號的主機，它有16個輸入點，16 個輸出點，滿足本設(shè)計的要求。4.2 I/O 分配表(1)輸入分配:序號名 稱輸入點0三層內(nèi)選按鈕S3X01二層內(nèi)選按鈕S2X12一層內(nèi)選按鈕S1X23三層卜呼按鈕 D3X34二層卜呼按鈕 D2X45二層上呼按鈕U2X56一層上呼按鈕U1X67三層行程開關(guān)SQ3X78二層行程開關(guān)SQ

13、2X109一層行程開關(guān)SQ1X1110復(fù)位RSTX12(2)輸出分配:序號名稱輸出點0三層指示燈L3Y01二層指示燈L2Y12一層指示燈L1Y23電梯下降指示DOWNY34電梯上升指示UPY45三層內(nèi)選指示燈 SL3Y56二層內(nèi)選指示燈 SL2Y67一層內(nèi)選指示燈 SL1Y74.3 I/OPLCS3D3S2S1X0X1X2X3L3Y0Y1Y2Y3KM1L2L1DOWND2X4U2X5FX2NY4Y5KM2UPSL3U1SQ3SQ2SQ1X6Y6SL2X7Y7SL1X10X11COM1COM24V圖1 PLC I/O接線圖5.模擬裝置設(shè)計模擬裝置實驗面板圖如圖2所示:| 0 0| ? °

14、; I 0 0O05U2EDW 0 0:0KOO TOIQ? TO:g TO 9觀TteL" TUT圖2模擬實驗面板圖6.軟件設(shè)計6.1 PLC控制系統(tǒng)流程圖及描述圖3電梯的工作流程圖電梯啟動時，檢測電梯是否停在二或三樓層且有呼叫信號， 如果是就等待呼 叫信號，如果不是時，電梯自動下降到一層等待呼叫信號。當檢測到有呼叫信號 時，例如：電梯停在一層時檢測到三層呼叫信號，電梯離開一層經(jīng)過二層，接著 到達三層，電梯停止。當電梯停前檢測到呼叫信號，例如：電梯停在一層時檢測 到三層呼叫信號，電梯離開一層經(jīng)過二層，準備到達三層時檢測到二層呼叫信號， 電梯停在三層后繼續(xù)下降到二層等待呼叫信號。6.

15、2 PLC程序梯形圖1 er” mu.-f7P<*rwnnynt?r.o 1illUUlUirXOI?4 10X011II11-t7| </ /ooo >XOIO>141 w J)>XI"X0I1IC111 Vyij* 、 iuui XOf I410X03719111 V11E 【Ju， >XOI(I 11_rsrrXfllf11rrr、'仙"二 J11X0I211<*rrynn?L I11)：CI71 IrbtrYAiS"11XOIO31-II-4RSTY0S3 JXflllvQ11xeisXIH35_11_.&

16、gt;or-ui r11riLvLInilJX0I5xtio/SbXI。1vQ11uXOM 11XIIO,<Trh>> ,1riL*linrJXOISXI0744-II-"-N22H21HllH31H31Hn<DIJ出一I H加 7M»710 I II -_mQTN1J仲Ml1伊 TW?gr配rnwgT相< 17 .組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計組態(tài)王6.55具有流程監(jiān)控、完整的腳本編輯、實時趨勢監(jiān)視、全面報警、歷史數(shù)據(jù)管理、報表展示等核心性能，同時具有可視化操作界面、自動建立 I/O 點、分布式存儲報警和歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備集成能力強等優(yōu)點，其功能強大、性能優(yōu)

17、異、質(zhì)量可靠(1)啟動組態(tài)王6.55軟件，進入工程管理器中建立一個“三層電梯”的新工程，如圖4所小:圖4工程建立畫面(2)進入工程瀏覽器中，在左側(cè)設(shè)備中設(shè)置組態(tài)王軟件和PLC間的通信參數(shù)，如圖5、圖6所示:圖5 COM口參數(shù)設(shè)置界面ai工力/修-審時醫(yī)三H4HT113如迎岐 *£K CC«L N CMI g«H u* 尊mJB二8 i日is也與史甚心=. q并能 4垠置運勺工共 A iHVKlP 1fmmg Main 0吊w 卡.加肥 x陸 Ava#玄本司。R旺值-J T athvM復(fù)F安冠存巨 if至*陰受惘* n estez 吃 e寓由|寓耐寓*!ln>

18、拿產(chǎn)向齊三口1門停工(i0日除并工雪3H一二黑*華小片存古室3埠一ETZ%£=JUF7在草胃鼻75"酒K擇木行4口戶老唁耳孽g41口百及iy母汨訪三史6 受g字*1RTrWflfl rsrrwK111上BfFWK13、wMUDi*等£FN="奇EF 皇33后步聲的甘韋1r開亶“1J。存*邕小脂用1 百E二m芹彳酎 忤薦*數(shù)件 irirl /H1FTK一二自臼受-ftrF9停窗面也修:門七在附小哥E" &?2i耳存中第 仃存般由:丁4仃開工尸L和#01立Q -行川不附$ FtTflffTOcr'ri fl白-1£

19、1;irf r二巨粉廣海 耳修才的正同nSL!，£電住謔耳廣TFM中 白存口W設(shè)備安裝向?qū)畔⒖偨Y(jié)懷所要安虢的設(shè)備信息：設(shè)備信息新設(shè)備為三姜生產(chǎn)的P想R_4fiG .設(shè)備邏輯名：新工口設(shè)備語著地址:tn通訊方式：cmP自動江變量.上一苦.，二哀稿二H 取消圖6組態(tài)王上PLC參數(shù)設(shè)置界面(3)在工程瀏覽器數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)詞典里建立上位機監(jiān)控畫面所需的變量, 如圖7所示：工覆J KllXiEH，良總信用器理需宅您二* - 3圖7組態(tài)王數(shù)據(jù)庫變量建立界面(4)在工程瀏覽器文件下，選擇畫面，新建立一個“主界面”畫面，如圖 8所示:圖8組態(tài)王畫面建立(5)在畫面中選擇工具箱中的畫圖工具建立電梯監(jiān)控

20、畫面，如圖9所示:圖9組態(tài)王主監(jiān)控界面對應(yīng),(6)將數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)詞典里建立的變量與畫面中的圖形元素做如圖10所示:圖10組態(tài)王圖形元素的變量對應(yīng)設(shè)置(7)在畫面中右鍵畫面屬性中選擇命令語言，編寫上位機電梯運行的組態(tài)王程序，如圖11所示:圖11組態(tài)王畫面命令語言編寫(8)全部保存工程，運行并調(diào)試組態(tài)王上位機監(jiān)控界面，如圖12所示:圖12組態(tài)王運行監(jiān)控界面8 .系統(tǒng)的改進設(shè)想本系統(tǒng)使用三菱FX2N-32MR PLC；現(xiàn)三層電梯的控制，在實際運用中，由于 電梯使用的樓層比較高，為了在運行過程中節(jié)省時間，可采用變頻調(diào)速。例如： 用樓層限位開關(guān)進行感應(yīng)，啟動時，若電梯離起點距離為一層以下時， 進行低速

21、運轉(zhuǎn)；若電梯離起點為一層以上時，轉(zhuǎn)為高速。停止時，若電梯當前位置離目的 地有兩層以上距離時，用高速進行運行；若電梯當前位置離目的地在兩層以下距 離時，用低速運行。本設(shè)計的三層電梯為相應(yīng)單一呼叫的電梯，即在一個動作沒有完成前不響應(yīng) 其他呼叫，在現(xiàn)實生活中，通常可以響應(yīng)多個呼叫，這就需要用到另外兩條功能 指令SFWRSFRD用SFW來依次存儲呼叫信號，用 SFRDfB依次讀取呼叫信號， 以達到按呼叫順序來控制電梯運動的效果。9 .總結(jié)與體會兩星期的PLC實訓(xùn)很快結(jié)束了，在這短暫的兩周實訓(xùn)時間里，經(jīng)過老師、同 學(xué)的指導(dǎo)，我們完成了三層電梯 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，達到了預(yù)期的控制要求。 我獲益非淺，學(xué)

22、習(xí)了不少關(guān)于自己專業(yè)方面的知識。此次實訓(xùn)主要是完成一個項目：三層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計，在完成這個項 目期間還學(xué)習(xí)了畫圖、PLC編程、仿真等一些與自己專業(yè)有關(guān)的軟件應(yīng)用。在完成項目期間， 我們組首先是一起查閱資料、 討論設(shè)計方案， 待設(shè)計方案確定之后我們就分工進行設(shè)計，一部分人負責(zé)PLC控制設(shè)計，一部分人進行組態(tài)王的虛擬設(shè)計， 雖說分工明確， 但在完成項目過程中遇到些麻煩的話組員之間還是相互配合相互幫助 , 盡量讓每一個組員學(xué)到更多的專業(yè)知識 , 使每一個組員更上一個層次。通過這次的實訓(xùn)，我收獲頗多：第一，認識了團隊合作的力量，要完成一個項目不是一個人的事情， 當中我們有過分歧但最終達成共識，

23、 不管結(jié)果怎樣， 至少我們曾經(jīng)在一起努力過，體驗其中的過程才是真正的收獲。第二， 通過這次的實踐操作， 我認識到了自己的不足， 更感覺到了自己與別人的差距。為了明年的畢業(yè)而做準備，從各方面充實自己，使自己適應(yīng)這個社會。第三， 要學(xué)會運用互聯(lián)網(wǎng)工具。 互聯(lián)網(wǎng)是一個具有大量資源的信息寶庫， 在這次設(shè)計中如果沒有互聯(lián)網(wǎng)也許我們會畫更多的時間才能完成任務(wù)， 所以一定要會并善于運用互聯(lián)網(wǎng)工具?？傊?， 這次的實訓(xùn)給予了我不同的學(xué)習(xí)方法和體驗， 讓我深切的認識到實踐的重要性。 在以后的學(xué)習(xí)過程中， 我會更加注重自己的操作能力和應(yīng)變能力， 多與這個社會進行接觸， 讓自己更早適應(yīng)這個陌生的環(huán)境， 相信在不久的將

24、來， 可以打造一片屬于自己的天地。附件：畫面命令語言：本站點 關(guān)門標志本站點 開門延時 =30)本站點 門位置 本站點 門位置 +10;本站點門位置=100)本站點 關(guān)門標志 =0;本站點開門延時=0;本站點開門標志 =1)本站點門位置 本站點門位置 -10;本站點 門位置 =10)本站點 開門標志 =0;本站點 開門延時本站點 開門延時 +1;本站點 轎廂位置 =0)本站點 一層指示燈=1;本站點二層指示燈=0;本站點三層指示燈=0;本站點 電梯顯示 =1;/ 從 1 樓上到 2 樓條件本站點 一層指示燈位置本站點 樓鍵本站點 門位置本站點 按鈕本站點 轎廂本站點按鈕u2=1)本站點轎廂位置

25、本站點本站點 轎廂位置 =150)本站點一層指示燈=0;轎廂位置 +10; 本站點二層指示燈=1;本站點三層指示燈=0;本站點 電梯顯示 =2;本站點樓鍵2=0;本站點按鈕u2=0;本站點按鈕d2=0;/ 從 2 樓上到 3 樓條件本站點 二層指示燈本站點 門位置位置本站點 樓鍵 本站點 按鈕 d3=1)本站點轎廂位置本站點轎廂位置 +10; 本站點 轎廂位置 =300)本站點一層指示燈=0;本站點二層指示燈=0;本站點三層指示燈=1;本站點 電梯顯示 =3;本站點樓鍵3=0;本站點按鈕d3=0;/ 從 3 樓下到 2 樓條件本站點 轎廂本站點 三層指示燈位置本站點 樓鍵u2=1)本站點轎廂位置本站點本站點 轎廂位置 =150)本站點一層指示燈=0;本站點二層指示燈=1;本站點三層指示燈=0;本站點 電梯顯示 =2;本站點樓鍵2=0;本站點按鈕u2=0;本站點按鈕d2=0;/ 從 2 樓下到 1 樓條件本站點 二層指示燈位置本站點 樓鍵本站點轎廂位置本站點本站點 轎廂位置 =0)本站點一層指示燈=