三層電梯控制設計

1、 綜合實訓設計報告 信息工程與自動化 學院 自動化 系 設計題目：基于PLC的三層電梯控制系統(tǒng)設計 姓 名： 學 號： 專 業(yè)： 測控121班 指導老師： 二0一五年七月 引言隨著城市建設的不斷發(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軌之間，運送乘客和貨物的固定式提升設備。所以，電梯是為高層建筑運輸服務的設備，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、維修工作量大等，而

2、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)和功能的設定，實現(xiàn)電梯的自動調度和集選運行功能，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。實質上屬于計算機控制方式。PLC與普通微機一樣，能通用或專用CPU作為字處理器，實現(xiàn)通道（字）的運算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器（布爾處理器）

3、，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品，可靠性包括產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計的方法進行設計，例如，冗余設計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復等，提高了MTBF，降低了MTTR，使可靠性提高。PLC是為工業(yè)生產過程控制而專門設計的控制裝置，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)境設計的硬件使可靠性大大提高。在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施

4、。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PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，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

5、在液晶屏或CRT上顯示。（2）編程方便 PLC有多種程序設計語言可供使用。對電氣技術人員來說，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。編程方法的多樣性使編程方便，應用面拓展。（2）擴展的靈活性 PLC的擴展靈活性是它的一個

6、重要特點，它可根據(jù)應用的規(guī)模不同，即可進行容量的擴展、功能的擴展、應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PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。（2）去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結構簡單，外部線路簡化。（3）PLC可實現(xiàn)各種復雜的控制系統(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）用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。（6）更改控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

7、垂導軌，在不同水平面間歇運動的用電力驅動的起重機械，它適宜于裝置在二層以上的高層建筑物內，專供上下運送人員或貨物之用。本實訓所設計的電梯模型共三層，電梯每層的樓廳均設有按鈕召喚電梯；電梯內部設有按鈕以便乘客選擇要到達的樓層，還設有開關門按鈕，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，自動開關門，自動報警，手動開關門等。我組設計的三層電梯控制系統(tǒng)的主要功能有：(1)樓層指示燈亮時表示停在相應的樓層；(2)每當停在各樓層時其樓層指示燈

8、閃爍5秒接著常亮；(3)有呼叫的樓層有響應，反之沒有;(4)電梯上升途中只響應上升呼叫，下降途中只響應下降呼叫，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，其操縱內容為電梯運行方向。電梯轎廂內設有樓層內選按鈕S1S3，用以選擇需?？康臉菍印1為一層指示、L2為二層指示、L3為三層指示，SQ1SQ3為到位行程開關。電梯上升途中只響應上升呼叫，下降途中只響應下降呼叫，任何反方向的呼叫均無效。例如，電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，電梯響應呼叫；若按二層下降呼叫按鈕，電梯運行至二層時將不響應呼叫運行至三

9、層，然后再下降，響應二層下降呼叫按鈕。電梯位置由行程開關SQ1、SQ2、SQ3決定，電梯運行由手動依次撥動行程開關完成，其運行方向由上升、下降指示燈UP、DOWN決定。例如：閉合開關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，電梯結束上升狀態(tài)，以此類推。當電梯在三層時（開關SQ3閉合），電梯位置指示燈L3亮。按下轎廂內選開關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

10、U2與下呼按鈕D2，由于電梯處于下降狀態(tài)中，電梯將只響應二層下呼，不響應二層上呼。當電梯運行至二層時，電梯停在二層，當電梯運行至一層時，一層內選指示燈SL1滅，下降指示燈DOWN滅，上升指示燈UP亮，電梯轉為上升狀態(tài)，響應二層上呼，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)行電梯門開關動作。4.PLC硬件設計4.1 PLC型號選擇PLC的種類非常繁多，不同種類之間的功能設置差異很大，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]到本次設計的

11、電梯系統(tǒng)只有3層，且開關量居多，模擬量較少；對于開關量控制為主的系統(tǒng)而言，一般PLC的響應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，但是在設計活動中，經常碰到一些估計的指標，在設計活動中需要進行局部調整，另外模塊式PLC排除故障所需時間短；由于考慮到本次設計的電梯系統(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：輸入信號有11個，考慮到有15的備用點，即10（115）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8（115）9.2，取整數(shù)10，因此共需10個輸出點

12、。因此可選用三菱公司生產的FX2N-32MR型號的主機，它有16個輸入點，16個輸出點，滿足本設計的要求。4.2 I/O分配表(1) 輸入分配：序號名 稱輸入點0三層內選按鈕S3X01二層內選按鈕S2X12一層內選按鈕S1X23三層下呼按鈕D3X34二層下呼按鈕D2X45二層上呼按鈕U2X56一層上呼按鈕U1X67三層行程開關SQ3X78二層行程開關SQ2X109一層行程開關SQ1X1110復位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UPY45三層內選指示燈SL3Y56二層內選指示燈SL2Y

13、67一層內選指示燈SL1Y74.3 I/O接線圖圖1 PLC I/O接線圖5.模擬裝置設計模擬裝置實驗面板圖如圖2所示：圖2 模擬實驗面板圖6. 軟件設計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。

14、6.2 PLC程序梯形圖7. 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計組態(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)、設備集成能力強等優(yōu)點，其功能強大、性能優(yōu)異、質量可靠。（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所示：圖4 工程建立畫面（2）進入工程瀏覽器中，在左側設備中設置組態(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)設置界面圖6 組態(tài)王上PLC參數(shù)設置界面（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

15、示：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)控畫面，如圖9所示：圖9 組態(tài)王主監(jiān)控界面（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一一對應，如圖10所示：圖10 組態(tài)王圖形元素的變量對應設置（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)的改進設想本系統(tǒng)使用三菱FX2N-32MR P

16、LC實現(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，可采用變頻調速。例如：用樓層限位開關進行感應，啟動時，若電梯離起點距離為一層以下時，進行低速運轉；若電梯離起點為一層以上時，轉為高速。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。本設計的三層電梯為相應單一呼叫的電梯，即在一個動作沒有完成前不響應其他呼叫，在現(xiàn)實生活中，通?？梢皂憫鄠€呼叫，這就需要用到另外兩條功能指令SFWR、SFRD。用SFWR來依次存儲呼叫信號，用SFRD來依次讀取呼叫信號，以達到按呼叫順序來控制電梯運動的效果。9

17、. 總結與體會兩星期的PLC實訓很快結束了，在這短暫的兩周實訓時間里，經過老師、同學的指導，我們完成了三層電梯PLC控制系統(tǒng)的設計，達到了預期的控制要求。我獲益非淺，學習了不少關于自己專業(yè)方面的知識。此次實訓主要是完成一個項目：三層電梯PLC控制系統(tǒng)設計，在完成這個項目期間還學習了畫圖、PLC編程、仿真等一些與自己專業(yè)有關的軟件應用。在完成項目期間，我們組首先是一起查閱資料、討論設計方案，待設計方案確定之后我們就分工進行設計，一部分人負責PLC控制設計，一部分人進行組態(tài)王的虛擬設計，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到更多的專業(yè)知識,

18、使每一個組員更上一個層次。通過這次的實訓，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，不管結果怎樣，至少我們曾經在一起努力過，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，使自己適應這個社會。第三，要學會運用互聯(lián)網(wǎng)工具?；ヂ?lián)網(wǎng)是一個具有大量資源的信息寶庫，在這次設計中如果沒有互聯(lián)網(wǎng)也許我們會畫更多的時間才能完成任務，所以一定要會并善于運用互聯(lián)網(wǎng)工具?？傊?，這次的實訓給予了我不同的學習方法和體驗，讓我深切的認識到實踐的重要性。在以后的學

19、習過程中，我會更加注重自己的操作能力和應變能力，多與這個社會進行接觸，讓自己更早適應這個陌生的環(huán)境，相信在不久的將來，可以打造一片屬于自己的天地。附件：畫面命令語言：if(本站點關門標志=1|本站點開門延時=30)本站點門位置=本站點門位置+10;if(本站點門位置=100)本站點關門標志=0;本站點開門延時=0;if(本站點開門標志=1)本站點門位置=本站點門位置-10;if(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;if(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If(本站點一層指示燈=1) &(本站點門位置=100)&(本站點轎廂位置