PLC课程设计报告基于PLC的电梯自动控制系统.doc

课程设计课程名称： PLC控制系统应用设计 题 目：基于PLC的电梯自动控制系统 系、专业： 应用电子技术 年级、班级： 07级电子大专班 学生姓名： 指导老师： 时 间： 2009.12.282010.1.3 目 录1.系统设计31.1、设计要求3 1.1.1任务.3 1.1.2、设计要求41.1.3、题目分析42、总体设计方案4 2.1总体方案论证 42.2 总体设计思路 73、单元硬件介绍74、软件设计115、产品调试及分析12.6、结论与创新说明126.1结论126.3软件创新147、心得体会 14 参考文献15 附录1梯形图13附录2 指令表 15基于PLC的电梯自动控制系统摘要: 电梯是高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物，传统的电梯控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用 PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题关键词: 电梯、PLC、梯形图引言:近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。本论文通过讨论电梯控制系统的组成，阐述可编程控制器（PLC）在电梯控制中的应用，采用三菱PLC编程的程序控制方式，提出了三层电梯的PLC控制系统总体设计方案、设计过程、组成，列出了具体的主要硬件电路、电梯的控制梯形图及指令表。并给出了系统组成框图和程序流程图，在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上，提出了PLC的编程方法，设计了一套完整的电梯控制系统方案。采用本方案实现电梯控制，能够解决继电器接触器触点多，故障率高、可靠性差、安装调试周期长、维修工作量大、接线复杂等缺点。使电梯运行更加安全、方便、舒适。该系统实用性强、操作简单、扩展性强、精确度高等特点。一、系统设计11 设计要求111 任务设计一个电梯自动控制系统。112要求（1）基本要求控制功能：要求有轿厢外呼和轿厢内呼两种控制形式的系统。显示功能：能实时显示当前的层次和电梯的运行方向。报警功能：当电梯出现故障时，能及时报警。（2）发挥部分能实时用语音播报的方式提示当前的层次和运行方向。能显示其他信息。其他功能。113题目分析题目要求设计一个具有轿厢内呼轿厢外呼，能够对当前的层次和电梯的运行方向进行显示，当电梯出现故障时能及时通过蜂鸣器报警。二总体设计案2.1方案论证电梯控制系统主要由PLC、输入输出单元以及调速单元构成，由如图2.1所示，用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，安全保护等指令信号进行管理和控制功能。 输入输出单元为PLC的I/O接口部分，主要由轿箱外呼叫、轿箱内选层、楼层及方向指示、故障报警等单元构成。输入单元为：（1）轿厢外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记。（2）轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记；（3）开关门按钮，输入PLC控制轿门的开闭；（4）故障报警单元，通常轿内急停开关、轿顶内急停开关等；输出单元为：（1）楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向指示灯、层楼指示灯，目前的方向及层楼编号七段码显示方式，本系统为七段码显示方式；（2）开关门单元，用于控制电梯轿门的打开和关闭。图1.2.0总体方案图PLC单元为电梯控制系统的核心部分，由PLC提供变频器的运行方向和速度指令。通过PLC 的合理编程，实现自动平层、自动开关门、自动掌握停站时间、内外呼信号的登记与消除、顺向截梯及自动换向等集选控制功能。2.2、设计思路 PLC选用三菱系列，需要的I/O接口点数，其中输入点数为13，输出点数为12。选用FN0N30的 PLC即可完成电梯控制系统的逻辑控制。图1.2.1I/0端子分配图 图1.2.2PLC接线图本电路由PLC和外部输入输出单元和外设组成，其中数码管用于显示楼层信息。输出继电器KM1KM5对应开关门、上下行以及报警输出，对与输入端子的开关变化量则通过置于电梯轿厢内、外侧的按钮来控制。三、部分硬件电路的介绍3.1 三菱FX0N系列PLC 图1.2.3 PLC硬件系统结构图 PLC是专门为工业控制而设计，采用了典型的计算机结构，主要由CPU、存储器、采用扫描方式工作的I/O接口电路和电源等组成。图1.2.3为PLC硬件系统结构框图。本次设计采用FX0N系列PLC，FX0N是整体式和模块式相结合的选装式结构。FX0N系列PLC有一个16位微处理器和一个专用逻辑处理器。FX0N的执行速度是1.63.6us/步，是目前运行速度比较快的小型PLC之一。2k字节程序存储器，514字节RAM，64位I/O 口线， 1个定时器，64个计数器，可进行16128点的灵活输入。可连接扩展模块。内置程序容量8000步，最大可扩充到16K。单指令运行时间短。3.2 楼层显示部分当轿厢到达预定楼层是，楼层显示数码管用于对楼层进行实时显示，本系统中采用一位共阴极LED数码管作为显示部分。 3.3 输入输出电路部分利用自复位按钮作为输入继电器的开关量输入，输出端接线圈输出。输出量直接驱动上行或下行电机。在本系统中利用LED灯对上行、下行继电器输出情况进行模拟显示。编译器器采用三菱专用编程器FXGPWIN。 四、软件设计4.1电梯程序控制流程图如下： 图4.1程序流程图本程序主要由7个进程完成了电梯开关门、电梯到达层显示、电梯方向选择、层呼叫控制、故障报警的强大功能。具体程序请见附件（2）。4.2梯形图程序设计根据四层电梯控制的功能要求以及I/O的地址分配表（见图1.2.1），来设计PLC控制程序的梯形图。4.2.1电梯开、关门程序（1）电梯开门控制电梯开门控制分手动和自动两种情况。电梯开、关门梯形图见图4.1.1图4.1.1电梯开、关门梯形图手动开门时，当电梯运行到位后，按下SB1,X000闭合，Y000得电，电动机正转，轿厢门打开。开门到位，定时3S时间一到T0常闭触点断开，Y000失电，开门结束。自动开门时，当电梯运行到位后，上、下行电机掉电后，T3开始计时，延时3S后，T11触点闭合，Y000输出有效。电梯关门控制电梯关门也分手动和自动两种情况。手动关门时候，当按下关门按钮SB2时X001闭合，Y001得电并自锁，驱动关门继电器使电动机反转，轿厢，门关闭。关门到位，定时3S时间一到T1常闭触点断开，关门结束。自动关门时，由定时T3来控制。当电梯开门到位后Y000常开触点闭合，T3开始计时，延时2S后，T3触点闭合,Y001输出有效，轿厢门自动关门。4.2.2电梯到达层显示电梯到层显示的梯形图如图4.1.2所示。 图4.1.2 电梯到层显示梯形图T7、T3、T4和T5分别是一、二、三、四层上行到达后的输入点，T7、T8、T9分别是一、二、三、四层下行到达后的输入点。输出继电器位组件K1Y005代表Y005、Y006、Y0007、Y010是数码管的低四位段码输入端，输出继电器位组件K2Y011代表Y011、Y012、Y013、Y014是数码管的高四位段码输入端。当电梯到达某一层楼面后，只能对该层进行楼层数显示。4.2.3电梯方向选择 电梯方向选择包括电梯上、下行控制，电梯方向选择梯形图如图4.1.3 图4.1.3 电梯方向选择梯形图 电梯运行方向由输出继电器Y002和Y003指示，当电梯上行或下行开关按钮按下和开门关门信号符合要求的情况下，有以下动作：通过电梯上行输出继电器Y002，驱动电机正转，电梯上升；通过电梯下行输出继电器Y003，驱动电机反转，电梯下降。4.2.4层呼叫控制 层呼叫控制包括内呼和外呼两种，层呼叫控制部分梯形图见图4.1.4 图4.1.6 层呼叫控制梯形图 当有乘客在轿厢外的某一层按下呼叫按钮SB7、SB8、SB9、SB10、SB11、SB12中的任意一个后，对应的输入点X006、X007、X010、X011、X012、X013中的某一个就会闭合，同时数码管显示所对应层显示。信号一直保持到定时器动作后才撤销。 当乘客在轿厢内按下层指令按钮SB3、S84、SB5、SB6中的任意一个后，对应的输入点X002、X003、X004、X005中的某一个就会闭合，在所需要停靠的一层停，然后开门以便乘客出来。 4.2.5故障报警故障报警梯形图见图4.1.7 图4.1.7 故障报警梯形图同时按下故障按钮开关X014，当电梯一直处于上行或下行工作状态，这时候驱动蜂鸣器发声报警。五、产品的调试及分析将编写好的源程序输入电脑，编译后出现很多错误，这些错误有许多平时的试验中遇到过的，例如：输入的功能指令格式不正确，功能指令和普通的指令写法上有很大的不同，幸好这些错误在平时的实验中遇到了，所以改错误很容易，但同时也说明了，平时的错误现在还在犯，证明错误我还没有完全的改正，这点我以后一定要注意了。争取错误犯了两次就不能在换了。除了常见的错误外，还有几条错误时我从来没有遇到过的，如：1.通电按下故障检测后蜂鸣器为报警，检测时候发现，报警时用的继电器未加自锁常开触头，在故障检测输入继电器X014下面加一个自锁的常开触头。纠正后正常；2.当进行楼层显示时候发现，当运行到一层四层时，数码管显示数字1、4，而运行到三层和二层时候发现，数码管段码错误，检查程序发现，在楼层显示的3、2段码也未出现，仔细看后发现未组件的高位起始输出继电器名称出现错误，将其改后能正常显示。这几天的调试我获得很新的知识，因为程序中又很多的错误，为了修改错误必须看书或向别人请教，在这个过程中无意识的获得了很多知识。同时也使我对单片机更感兴趣了，这点我觉得很重要，因为兴趣使最好的老师，相信在以后的单片机相关的学习中会表现的更好。经测量得：序号功能测试实测结果使用的仪器或方法1轿厢外呼控制正常PLC实验板2轿厢内呼控制正常PLC实验板3显示当前层次正常PLC实验板4显示电梯运行方向正常PLC实验板5报警功能正常PLC实验板六结论与创新说明1.结论：（1）在老师的指导下基本完成设计要求。（2）模块化设计有思路清晰、检查方便、扩展功能容易等诸多优势，且部分已经在本设计过程中得以体现。（3）如果能把理论和实际相结合，相信会有更好的效果。（4）总体来讲,要独立完成，还需要不断学习相关PLC设计知识与技能。2.软件创新：（1）只有乘客需要时候才开启电梯，节能环保（2）出于任意一层停靠状态时候，只要上层乘客有需求，电梯会自动上升到指令发出层，节省乘客时间。七、心得体会短短一个多星期的课程设计已经结束了，通过这次的课程设计锻炼了我们的实践能力，也是对我们以后的实际工作能力的具体训练和考察过程。现在是一个高科技的时代，PLC已经成为当今工控应用中空前活跃的领域。因此对于我们这一专业的同学来说，学好PLC，并正确应用PLC是非常重要的。此次PLC课程设计，从选题到定稿，从理论到实践，在整整一个多星期里，学到了很多的东西。同时不仅巩固了以前所学过的知识，而且还学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次的课程设计还让我学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻言放弃。设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。我们通过查阅大量有关资料，并在小组中互相讨论，交流经验和自学，若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富。PLC课程设计虽然结束了，但通过设计所学到的东西将长久存在。相信这次设计带给我们的严谨的学习态度和一丝不苟的科学作风将会给我们未来的工作和学习打下一个更坚实的基础。参考文献1、王兆义主编小型可编程控制器实用技术，机械工业出版社，2001年第1版。2、戴一平主编可编程控制器技术与应用，机械工业出版社，2003年12第2版。3、俞国亮主编PLC控制系统应用设计，清华大学出版社，2004年11月第2版。4、余雷生主编电气控制与PLC应用，机械工业出版社，2001年第1版。5、黄云龙 主编可编程控制器教程，科学出版社，2003年出版。附件1：梯形图附件2：指令表课程设计成绩评定意见表对设计报告的评价意见：设计报告的评定等级（优秀、良好、合格、不合格）： 指导老师签名：年 月 日 学生对设计报告的答辩情况： 指导老师签名：年 月 日课程设计综合评定等级：（优秀、良好、合格、不合格）指导老师签名：年 月 日