四层电梯控制PLC课程设计说明书.doc

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1、目录1、绪言 21.1电梯介绍 31.2PLC介绍 31.3采用PLC控制电梯的优点 41.4PLC的选型 52、系统硬件电路设 62.1四层电梯控制上下行主电路 62.2四层四站控制电路 62.3四层四站电梯门电机控制电路原理 82.4实验室四层四站电梯模拟 82.5程序设计流程 92.5.1设计要求 92.5.2程序设计流程 93、I/O分配表 114、系统软件设计 124.1 外呼程序 124.2 内呼程序 134.3 运行程序 144.4 开关门程序 185、调试过程 196、总结 207、参考文献 211、绪言继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是，进入九十年代

2、，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。目前，电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，电梯的继电器控制方式己逐渐被PLC控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。本文在已有的通变频器的基础上，采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设

3、计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。4x)vy -y 1.1电梯介绍电梯是以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状的吊箱，用于多层建筑乘人或载运货物的运输设备随着城市的发展，建筑物的增高，电梯的应用也越来越广泛，分类也随之增多。现按照电梯的用涂对其进行分类：1、 乘客电梯，为运送乘客设计的电梯，要求有一定的安全设施以及一定的室内装饰。2、 载货电梯，专为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。3、 观光电梯，箱壁透明，供乘客观光用的电梯。4、 车辆电梯，用于装运车辆的电梯。5、 船舶电梯，用于船舶上的电梯。6、 建筑施工电梯，建筑施工与维修用的电梯。7、

4、 其它类型的电梯，除了以上常用的电梯外，还有一些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。1.2PLC介绍可编程控制器，英文称Programmable Controller,简称PLC，本课程用PLC作为它的简称。PLC是用于工业现场的电控制器。它源于继电器控制技术，但基于电子计算机技术。它通过运行存储在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而在通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本的功能：1、 逻辑处理功

5、能，2、 数据运算功能，3、 准确定时功能，4、 高数计数功能，5、 中断处理（可以实现各种内外中断）功能，6、 程序与数据存储功能，7、 联网通信功能，8、 自检测、子诊断功能。可以说，凡普通小型计算机能实现的功能，PLC几乎也都可以做到。像PLC这样。集丰富功能为一身，是别的电控器所没有的，更是传统的继电器控制电路所无法比拟的。丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能，同时，也为自动门行业的远程化、信息化及智能化创造了条件。1.3采用PLC控制电梯的优点从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸

6、的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有

7、关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元1、控制方式上看：电器控制硬接线，逻辑一旦确定，要改变逻辑或增加功能是很困难的；而PLC软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。2、工作方式上看：电器控制并行工作；而PLC串行工作，不受制约。3、控制速度上看：电器控制速度慢，触点易抖动；而PLC通过半导体来控制，速度很快，无触点。故而无触点抖动一说。4、定时、计数看：电器控制定时精度不高，容易受环境温度变化影响，且无计数功能；而PLC时钟脉冲有晶振产生，精度高，定时范围宽，有计数功能。5、可靠、维护看：电器控制触点多，会产生机械磨损和电弧烧伤，接线也多，可靠、维护性能差

8、；而PLC无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调试和维护方便。1.4PLC的选型由于实验室提供的时欧姆龙公司的CO1H-XA40DT-D型号的PLC，所以本课程设计里不需要另外考虑PLC的型号2、系统硬件电路设2.1四层电梯控制上下行主电路图1：电梯控制上下行主电路图图中：KM1、KM2为电动机正、反转接触器，用以实现电梯上、下行控制，当KM1接通时，电机正转，实现电梯上行；当KM2接通时，电机反转，实现电梯下行。KM3、KM4控制门电机正反转。KM3接通时，门电机正转，实现开门；KM4接通时，门电机反转，实现关门。2.2四层四站控制电路下图中，由PLC的I/O端口的“

9、Q12”输出的信号控制电梯上行；由PLC的I/O端口的“Q13”输出的信号控制电梯上行。当“Q12”输出为1时，KM12线圈得电，使KM12常开触点闭合，KM12常闭触点打开，上行回路接通，电机正转，实现电梯上行控制。当“Q13”接通时，KM13线圈得电，使KM13常开触点闭合，KM13常闭触点打开，下行回路接通，电机反转，实现电梯下行控制。同时，KM12常闭触点和KM13常闭触点形成互锁，使得两个回路不能同时接通，防止短路。当电梯有要停层时，“Q12”和“Q13”均输出为0，电梯停止上下行，实现了电梯的停层。电梯采用PLC控制，控制信号逻辑梯形图见后面的PLC控制程序。PLC控制电路如下：图

10、2：四层四站电梯控制电路图2.3四层四站电梯门电机控制电路原理图3：门电梯电机控制图门电机为它励直流电机，如上图所示，KM14、KM15控制其正、反转。KM14接通时，电流由电枢左端流向右端，电机正转实现电机开门；KM15接通时，电流由电枢右端流向左端，电机反转实现电机关门。当开门和关门到位时，由开门限信号和关门限位信号使得KM14和KM15打开，电机停止运行。2.4实验室四层四站电梯模拟图4：实验室四层四站电梯模拟图2.5程序设计流程2.5.1设计要求1、开始时，电梯处于任意一层；2、当有外呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时3S后自动关门；3、当

11、有内呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时3S后自动关门；4、在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外号，但不响应二层向下外呼梯信号。同时，如果电梯到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应三层向下外呼梯信号；5、电梯应具有最远反向外梯响应功能。例如：电梯在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯先去四楼响应四层向下外呼梯信号；6、电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯停止运行后，按开

12、门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭；7、自动返基站，当电梯在30S内无人呼梯，电梯自动回到基站待命。2.5.2程序设计流程图5：程序设计流程图3、I/O分配表表3.1：I/O分配表序号名 称输入序号名 称输出0一层内选按钮SB10.010一层内选灯HL1100.011二层内选按钮SB20.021二层内选灯HL2100.022三层内选按钮SB30.032三层内选灯HL3100.033四层内选按钮SB40.043四层内选灯HL4100.044一层上呼按钮SB111.014一层上呼灯HL11101.015二层下呼按钮SB221.025二层下呼灯HL22101.026二层上呼按钮SB211.036二层

13、上呼灯HL21101.037三层下呼按钮SB321.047三层下呼灯HL32101.048三层上呼按钮SB311.058三层上呼灯HL31101.059四层下呼按钮SB421.069四层下呼灯HL42101.0610开门按钮SB50.0510上行KM3100.0511关门按钮SB60.0611下行KM4100.0612一层平层开关SQ10.0712开门KM1100.0013二层平层开关SQ20.0813关门KM2101.0014三层平层开关SQ30.0914上行灯HL5100.0715四层平层开关SQ40.1015下行灯HL6101.0716开门限位开关SQ51.0717关门限位开关SQ61.

14、0818上极限位开关SQ71.0919下极限位开关SQ81.104、系统软件设计依照程序设计流程图编写程序，梯形图如下：4.1 外呼程序4.2 内呼程序4.3 运行程序4.4 开关门程序5、调试过程1. 接通电梯模型及PLC主机的电源，观察电梯模型、PLC主机供电是否正常，然后关闭电源开关。2. 将电梯模型中的： 电梯内按钮信号1、2、3、4、 、 与PLC主机的I0、I1、I2、I3、I10、I11相连； 电梯外按钮信号1、2、2、3、3、4与PLC主机的I4、I5、I6、I7、I8、I9相连； 电梯平层，限位信号 、1、2、3、4、 与PLC主机的I19、I12、I13、I14、I15、I

15、18相连； 电梯门限信号 、 与PLC主机的I16、I17相连； 公共端I与PLC主机COM0、COM1相连. 电梯内部选择指示灯1、2、3、4与PLC主机的Q2、Q3、Q4、Q5相连； 电梯外部呼叫指示灯1、2、2、3、3、4与PLC的Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11相连； 电梯行控上行、下行与PLC主机的Q12、Q13相连； 电梯门控开关，关门与PLC主机的Q14、Q15相连； 公共端II与PLC主机输出端的COM2、COM3、COM4、COM5、COM6相连.但不能与主机的供电相连既+24V相连. 检查无误后，重新开启电源，模型、PLC处于待机状态。3. 下载并运行程序，按动电梯模

16、型中的内呼或外呼按钮，若PLC程序编制正确的话，电梯模型将按内、外呼叫指示按控制要求正常运行。6、总结本系统主要以PLC为核心，利用PLC强大的控制功能，实现了利用PLC控制四层四站电梯的功能。具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。当电梯的功能增加时，硬件接线上只需增加行程开关的输入信号。原来的接线不需要改变，软件上只需增加相应的程序以及输出功能，要改动的地方比较少。调试结果表明，在适应性、精确性、可靠性方面达到了设计要求，表明该设计方案时可行的。本研究性课程的不足：（1）受PLC输入输出点限制，去掉了一些实际电梯实用功能，如超载、满载、轻载、消防功能。（2）由于研究时间和经费有限，本课程开发的只是电梯信号控制部分，如果加上变频器或电抗器等具有速度控制功能，设计将更加完善。7、参考文献1 戴一平.可编程序控制器逻辑控制案例。高等教育出版社，2007.2 程子华. PLC原理与编程实例分析.国防工业出版社,2007.3 盖仁栢. 设备安装简易计算.机械工业出版社,2007.4 王阿根. PLC控制程序精编108例.电子工业出版社,2009.5 鲁远栋，冼进. PLC机电控制系统应用设计技术.电子工业出版社，2006.