三層電梯控制PLC課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上學(xué)號電氣控制與PLC課 程 設(shè) 計(jì)（ 2013級本科）題 目： 三層電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系（部）院： 物理與機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 作者姓名： 陳澤江 指導(dǎo)教師： 單樂 職稱： 助教 完成日期： 2016 年 7 月 4 日三層電梯模擬控制一、設(shè)計(jì)目的1. 設(shè)計(jì)PLC控制的三層電梯模擬控制系統(tǒng)；2. 掌握PLC的編程軟件及有關(guān)指令的使用方法；3. 掌握PLC下位機(jī)與上位機(jī)通訊、軟件調(diào)試的方法；4. 培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、分析問題與解決問題能力。二、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 硬件系統(tǒng)組成硬件系統(tǒng)由編程計(jì)算機(jī)(上位機(jī))、S7-200PLC控制器(下位機(jī)、數(shù)字

2、量輸入/輸出點(diǎn)為24入/16出)和三層電梯模擬被控對象等組成，編程計(jì)算機(jī)(RS232通訊口)和S7-200PLC控制器(RS485通訊口)之間通訊采用PPI通訊模塊。三層電梯模擬被控對象結(jié)構(gòu)示意圖如下所示。啟/停2. 定義I/O口地址分配表輸 入 信 號輸 出 信 號信號元件及作用PLC輸入口地址信號元件及作用PLC輸出口地址啟動(dòng)/停止帶鎖按鈕一層內(nèi)選記憶燈L1一層內(nèi)選按鈕K1二層內(nèi)選記憶燈L2二層內(nèi)選按鈕K2三層內(nèi)選記憶燈L3三層內(nèi)選按鈕K3一層外呼向上燈UP1一層平層檢測KL1二層外呼向上燈UP2二層平層檢測KL2二層外呼向下燈DL2三層平層檢測KL3三層外呼向下燈DL3一層外選向上按鈕U

3、1上行指示燈二層外選向上按鈕U2下行指示燈二層外選向下按鈕D2一層樓層指示燈SL1三層外選向下按鈕 D3二層樓層指示燈SL2三層樓層指示燈SL3接0V DC1M接24V DC1L、2L、3L3. 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)接線圖三、控制內(nèi)容及程序設(shè)計(jì) (一) 順序呼叫控制內(nèi)容 1. 設(shè)計(jì)要求(1) 電梯初始位置在一層；(2) 電梯到達(dá)某一層，按下平層檢測傳感器，層顯燈亮，同時(shí)層選燈滅；(3) 電梯離開某一層，按下平層檢測傳感器，層顯燈滅；(4) 電梯運(yùn)行方向用上、下行指示燈標(biāo)記，電梯上行時(shí)，上行指示燈亮；電梯下行時(shí)，下行指示燈亮。2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容(1) 按下啟動(dòng)按鈕，電梯開始工作；(2) 電梯初始位置在一層

4、，每按外選上呼和下呼按鈕，對應(yīng)層選指示燈、方向 指示燈、層顯與層檢測傳感器工作，實(shí)現(xiàn)其順序控制功能；(3) 電梯在一層，內(nèi)選都有呼叫并運(yùn)行，對應(yīng)層選指示燈、方向指示燈、層顯與層檢測傳感器工作，實(shí)現(xiàn)其控制功能。(二) 隨機(jī)呼叫控制內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)要求(1) 電梯初始位置在一層；(2) 電梯到達(dá)某一層，按下平層檢測傳感器，層顯燈亮，同時(shí)層選燈滅；(3) 電梯離開某一層，按下平層檢測傳感器，層顯燈滅；(4) 電梯運(yùn)行方向用上、下行指示燈標(biāo)記，電梯上行時(shí)，上行指示燈亮；電梯下行時(shí)，下行指示燈亮；(5) 設(shè)計(jì)程序時(shí)應(yīng)以該層為基準(zhǔn)，來判斷下一步如何動(dòng)作與控制；(6) 電梯運(yùn)行在層中間不能停止；(7) 遵循“

5、順向優(yōu)先，內(nèi)選優(yōu)先、最遠(yuǎn)距離優(yōu)先響應(yīng)”的設(shè)計(jì)原則。2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容(1) 按下啟動(dòng)按鈕，電梯開始工作；(2) 電梯在一層，內(nèi)、外層選按鈕都有呼叫，對應(yīng)層指示燈亮；對應(yīng)電梯運(yùn)行方向指示燈亮，實(shí)現(xiàn)其控制功能；(3) 電梯在二層，內(nèi)、外層選按鈕都有呼叫，對應(yīng)層指示燈亮；對應(yīng)電梯運(yùn)行方向指示燈亮，實(shí)現(xiàn)其控制功能；(4) 電梯在三層，內(nèi)、外層選按鈕都有呼叫，對應(yīng)層指示燈亮；對應(yīng)電梯運(yùn)行方向指示燈亮，實(shí)現(xiàn)其控制功能；(5) 按下停止按鈕，電梯停止工作。四、預(yù)習(xí)報(bào)告設(shè)計(jì)要求1. 實(shí)驗(yàn)前，根據(jù)控制內(nèi)容設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的接線圖、程序流程圖、時(shí)序圖；2. 設(shè)計(jì)出控制程序，并創(chuàng)新出一個(gè)以上的彩燈循環(huán)(1)控制功能。五、系統(tǒng)

6、調(diào)試及問題分析1. 實(shí)驗(yàn)中，先把事先設(shè)計(jì)好的控制程序輸入編程計(jì)算機(jī)，編譯無錯(cuò)誤后(只說明編程語法無錯(cuò)誤)下載到PLC的CPU中。2. PLC控制器控制彩燈循環(huán)(1)運(yùn)行，如果控制功能不滿足要求，再進(jìn)行控制程序調(diào)試(可在監(jiān)控狀態(tài)下)，反復(fù)修改控制程序直到滿足控制功能為止。3. 在調(diào)試中所遇到的問題，要運(yùn)用所學(xué)的理論知識或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)獨(dú)立解決，逐步提高分析問題及解決問題的能力。六、設(shè)計(jì)報(bào)告要求1. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要書寫出設(shè)計(jì)報(bào)告，報(bào)告中要求有系統(tǒng)接線圖、狀態(tài)時(shí)序圖、程序流程圖、帶有功能注釋的控制程序等；2. 報(bào)告中必須有調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法；收獲、體會(huì)及建議。河西學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)誠信聲明本人

7、鄭重聲明：所呈交的課程設(shè)計(jì)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 二O 年 月 日摘 要現(xiàn)如今，電梯已經(jīng)是城市的一個(gè)標(biāo)志性建設(shè)，代替了以前的樓梯。本設(shè)計(jì)三層電梯為對象，利用西門子S7-200 PLC作為控制器，對其控制系統(tǒng)做了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件部分設(shè)計(jì)了控制面板、控制系統(tǒng)、CPU 的選型及硬件接線圖，其中控制系統(tǒng)包括啟動(dòng)系統(tǒng)、判斷系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)；軟

8、件部分設(shè)計(jì)了軟件流程圖，編寫了梯形圖并且通過STEP 7-MicroWIN編程軟件及S7-200仿真軟件對其進(jìn)行了仿真調(diào)試，程序運(yùn)行正確，實(shí)現(xiàn)了電梯的自動(dòng)控制要求。abstract Nowadays, the elevator is a landmark of the city construction, instead of the stairs before. This design three lay

9、ers of elevator as an object, using the Siemens S7-200 PLC as the controller, the control system hardware design and software design. Hardware design of the control 

10、panel, control system, selection of CPU and hardware wiring diagram and control system including startup system, judgment system, select system; Software part design flow chart

11、0;of the software, write the ladder diagram and programmed with STEP 7 - MicroWIN software and simulation software on the S7-200 simulation debugging, program runs correctly,&

12、#160;realize the automatic control requirements of the lift.專心-專注-專業(yè)目錄一、設(shè)計(jì)的目的及意義6二、方案選擇72.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)72.1.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)72.1.2電梯繼電器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)72.2 PLC控制電梯的特點(diǎn)72.2.1 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)7三、PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)93.1三層電梯主電路93.1.1三層電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖93.2 I/o點(diǎn)數(shù)的分配93.2.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算93.2.2輸入/輸出的分配如下113

13、.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖12四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)134.1 三層電梯梯形圖134.1.1 電梯的平層信號處理：13附錄22總結(jié)25參考文獻(xiàn)26一、設(shè)計(jì)的目的及意義 在現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，電梯已經(jīng)成為城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備。隨著高層建筑飛速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也隨之進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期,電梯控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的。二、方案選擇2.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 2.1.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1) 所有控制功能及信號處理均有硬件實(shí)現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適

14、合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。 (2) 系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。 (3) 大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價(jià)格較便宜。 (4) 多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已經(jīng)形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。 2.1.2電梯繼電器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)(1) 系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。 (2) 普通控制電器及硬件接線方法難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。 (3)電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。 (4) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大

15、，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大。 (5) 由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大。費(fèi)用高；而且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。 總之，電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘客人員帶來不便和驚擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。所以目前電梯的繼電器控制已經(jīng)很少使用了。2.2 PLC控制電梯的特點(diǎn) 2.2.1 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)隨著社會(huì)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，為高層運(yùn)輸做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。 PLC在電梯控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在

16、它的邏輯開關(guān)控制功能。由于PLC具有邏輯運(yùn)算，計(jì)數(shù)和定時(shí)以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯控制過程中，各種邏輯開關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，很好的實(shí)現(xiàn)了對電梯的控制。 電梯的電氣系統(tǒng)由拖動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。當(dāng)乘員進(jìn)入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動(dòng)關(guān)閉后控制系統(tǒng)進(jìn)行下列運(yùn)作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)判定轎廂運(yùn)行方向，保證轎廂平層時(shí)減速。將轎廂停在選定的樓

17、層上；同時(shí)，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動(dòng)開關(guān)門。另外在轎廂內(nèi)外均要有信號燈顯示電梯運(yùn)行方向及樓層數(shù)。通過以上對比，最終選擇利用西門子公司可編程控制器（PLC）對三層電梯進(jìn)行控制，形成電梯控制系統(tǒng)。三、PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1三層電梯主電路 3.1.1三層電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖所示。圖中M1，M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器KM1KM4通過控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過載時(shí)斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護(hù)作用。 3.2 I/o點(diǎn)數(shù)的分配 3

18、.2.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算采用PLC構(gòu)成三層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕SB7和指示燈HL6，二層有上升呼叫按鈕SB8和指示燈HL7以及下降呼叫按鈕SB9和指示燈HL8，三層下降呼叫按鈕SB10和指示燈HL9，電梯內(nèi)有一至三層呼叫按鈕SB1SB3和指示燈HL3HL5；電梯開門和關(guān)門按鈕SB11和SB12，電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵KM3和KM4控制，轎廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，并有上行記憶(HL1)和下行記憶(HL2)兩路指示燈。綜上所述，輸入點(diǎn)共有15個(gè)，輸出點(diǎn)共有12個(gè)?？删幊炭刂破鱏7200的C

19、PU226輸入，輸出點(diǎn)數(shù)為2416。足以滿足要求PLC外部接線圖 3.2.2輸入/輸出的分配如下該系統(tǒng)占用PLC的27個(gè)I/O口，15個(gè)輸入點(diǎn)，12個(gè)輸出點(diǎn)，具體的I/O分配如下圖所示：3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 電梯上升下降流程圖四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 三層電梯梯形圖 4.1.1 電梯的平層信號處理：4.1.2廳外召喚信號登記及消除：4.1.3內(nèi)信號召喚登記及消除，一樓為基站，兩分鐘內(nèi)無操作，電梯自動(dòng)返回一樓。4.1.4選擇樓層信號轎廂上行轎廂下行4.1.5內(nèi)指令外召喚信號的保持，用于在有需要的樓層停車，并自動(dòng)或手動(dòng)的執(zhí)行關(guān)門操作：4.1.6各樓層停車信號4.1.7手動(dòng)及自動(dòng)開關(guān)門附錄注：響應(yīng)順序?yàn)?/p>

20、按鈕按下的先后電梯在一樓，三樓外呼上行可見三樓外呼下行Q0.3線圈帶電，且電梯正轉(zhuǎn)線圈Q0.2帶電且線圈上行記憶線圈Q0.0帶電：電梯到達(dá)三樓，碰到三樓平層限位開關(guān)I0.2，延時(shí)兩秒后，電梯自動(dòng)開門，門電機(jī)正轉(zhuǎn)線圈Q1.4帶電。碰到開門限位開關(guān)后I2.2，T38開始計(jì)時(shí)，20秒后門電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到碰到限位開關(guān)I2.3，所有線圈都失電，直到有其他操作，各樓層操作均一致，下面不再詳述。在三樓轎廂內(nèi)，內(nèi)呼二樓I0.4，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，Q0.3帶電電梯在二樓內(nèi)呼一樓，外呼三樓下行，電機(jī)Q0.3,帶電，可見電梯先響應(yīng)一樓信號，電梯到達(dá)一樓，且開門再關(guān)門后，線圈Q0.2帶電，電機(jī)正轉(zhuǎn)，向三樓運(yùn)行總結(jié)通過這次的課程設(shè)計(jì)，我知道了PLC控制的基本步驟和方法，明白了PLC對于控制系統(tǒng)的重要性，準(zhǔn)確的控制設(shè)計(jì)對于工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)有著十分重要的意義。這次課程設(shè)計(jì)短暫但是充實(shí)，在其中我發(fā)現(xiàn)了自己的不足，自己知識的很多漏洞，和基礎(chǔ)知識不扎實(shí)，課外知識知之甚少。也知道了自己以后學(xué)習(xí)的方向和目的。這次課程設(shè)計(jì)對自己意義很大，自己從中獲得很多東西。對于PLC控制技術(shù)的學(xué)習(xí)，我們先熟悉手中課本相關(guān)的內(nèi)容，因?yàn)榻滩睦锏闹R點(diǎn)是最基礎(chǔ)的，看完教材后有了更深地了解和懂得了一些簡單編程，接下來我再去圖書館借相關(guān)的書籍進(jìn)行借鑒和參