現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)45

1、菏澤學(xué)院Heze University蔣震機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱 現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù) 題目 八層電梯樓層定位及顯示的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓名 王燕 學(xué)號(hào) 21012174258 專業(yè) 自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 張海英 職稱 講師 2015 年12 月 25 日現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書及成績評(píng)定專業(yè) 自動(dòng)化 設(shè)計(jì)題目 八層電梯樓層定位及顯示的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 王燕 學(xué) 號(hào) 2012174258 指導(dǎo)教師 張海英 指導(dǎo)教師職稱 講師 設(shè)計(jì)任務(wù)書1、 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容（技術(shù)指標(biāo)）與要求(1) 根據(jù)各樓層行程開關(guān)的狀態(tài)，確定轎廂所在樓層。(2) 用九段LED數(shù)碼管做十進(jìn)制樓

2、層位置顯示。 二、進(jìn)度安排序號(hào)內(nèi) 容所用時(shí)間1下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書，熟悉設(shè)計(jì)系統(tǒng)任務(wù)和要求1天2查閱資料，熟悉硬件、軟件2天3系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2天4詳細(xì)設(shè)計(jì)3天5撰寫論文1天6課程設(shè)計(jì)檢查1天合計(jì)10天成績評(píng)定設(shè)計(jì)成績：指導(dǎo)老師： （簽字） 年 月 日目錄摘要1關(guān)鍵詞1Abstract1Keywords1引言21 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)21.1系統(tǒng)控制要求21.2系統(tǒng)控制目標(biāo)21.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思路21.3.1硬件總體配置21.3.2九段數(shù)碼管原理介紹31.4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路32硬件電路設(shè)計(jì)42.1電路連接說明42.2硬件電路接線原理圖43軟件編程設(shè)計(jì)54 調(diào)試54.1調(diào)試過程54.2注意事項(xiàng)55 總結(jié)6參考

3、文獻(xiàn)7附錄8致謝13八層電梯樓層定位及顯示的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)八層電梯樓層定位及顯示的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生 王燕指導(dǎo)老師 張海英摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展?，F(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對市場需求做出迅速應(yīng)變，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這種需求，生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器順勢而生。電梯作為現(xiàn)在高層建筑的垂直交通工具，與人們生活緊密相關(guān)。隨著人們對其要求的提高，電梯也飛速發(fā)展。然而PLC系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期較短等優(yōu)勢，備受人們重視。采用

4、PLC對電梯進(jìn)行控制，通過合理的選擇與設(shè)計(jì)，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。PLC控制也已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最為廣泛的控制方式。關(guān)鍵詞：可編程控制器；電梯系統(tǒng)；自動(dòng)控制The Design of The System Control of Eight Floor Elevator Positioning and Display student majoring in Automation wang yantutor zhang haiying Abstract:With the rapid development of eco

5、nomy in our country, microelectronics technology, computer technology, automatic control technology has been developing rapidly.Modern society requires manufacturing to the market demand to make rapid strain, produce a small batch and many varieties, many specifications, low cost and high quality pr

6、oducts.In order to meet this demand, production equipment and production line automatic control system has high reliability and flexibility, conveniently and programmable controller.The elevator as now high-rise building of vertical transport, closely related to people's life.With the improvemen

7、t of people asked of them, the elevator also rapid development.Owing to the high reliability of PLC system, however, use convenient maintenance, strong anti-interference, the advantages of the design and debug cycle short, have been paid much attention by people.Adopting PLC to control the elevator,

8、 through the reasonable selection and design, improve the level of the elevator control, and improve the intimacy of the elevator running, make the elevator has reached the ideal control effect.PLC control has also become the most widely used in elevator control system control mode.Keywords:programm

9、able controller ; elevator system ;automatic control 引言 電梯現(xiàn)在作為高層建筑的垂直交通工具，與人們生活緊密相關(guān)。對于電梯而言，樓層的定位及顯示又顯得極為重要。九段LED數(shù)碼管是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成田字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出他們的各個(gè)筆畫，公共電極。用九段LED數(shù)碼管做樓層顯示，電梯運(yùn)行到相應(yīng)樓層時(shí)，LED燈顯示相應(yīng)的數(shù)字，這種控制方法操作方便，顯示外觀也簡單大方，讓乘客一目了然，并且能及時(shí)獲得自己想要的信息，更好地滿足了乘客的需求。1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)控制要求 （1）根據(jù)各樓層行程開關(guān)的狀態(tài)，確定轎廂

10、所在樓層。 （2）用九段LED數(shù)碼管做十進(jìn)制樓層位置顯示。1.2系統(tǒng)控制目標(biāo) 按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)PLC系統(tǒng)。當(dāng)感應(yīng)器動(dòng)作時(shí)，九段數(shù)碼管將隨各層行程開關(guān)的狀態(tài)來顯示轎廂所在層數(shù)。當(dāng)一樓行程開關(guān)閉合置1時(shí)，數(shù)碼管h、i亮，在數(shù)碼管上顯示出1，表示轎廂在一層。當(dāng)電梯上升時(shí)，數(shù)碼管自鎖仍顯示1。當(dāng)轎廂上到二樓，二樓的行程開關(guān)置1，同時(shí)，一樓的燈因與二樓的行程開關(guān)互鎖，此時(shí)數(shù)碼管h、i復(fù)位，數(shù)碼管a、b、d、e、g亮，顯示數(shù)字2，表示轎廂在二樓。以此類推。按下停止按鈕，系統(tǒng)停止運(yùn)行，數(shù)碼管顯示數(shù)字消失。1.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思路1.3.1硬件總體配置本次設(shè)計(jì)定位用到的是八個(gè)行程開關(guān)，根據(jù)行程開關(guān)的狀態(tài)判斷轎

11、廂所在位置，各個(gè)樓層的乘客通過點(diǎn)擊相應(yīng)的行程開關(guān)選擇將要到達(dá)的樓層。樓層顯示用到的是九段數(shù)碼管顯示，當(dāng)?shù)竭_(dá)相應(yīng)的樓層后，數(shù)碼管會(huì)根據(jù)行程開關(guān)的狀態(tài)顯示樓層數(shù)。樓層顯示的原理是當(dāng)?shù)竭_(dá)相應(yīng)樓層后，九段數(shù)碼管a、b、c、d、e、f、g、h、i會(huì)按照相應(yīng)要求顯示對應(yīng)數(shù)字。由于本次課程設(shè)計(jì)有十個(gè)輸入九個(gè)輸出，所以在選擇CPU類型時(shí)選擇CPU224.CPU224共有14個(gè)輸入、十個(gè)輸出，剛好滿足這次課程設(shè)計(jì)的使用要求。設(shè)計(jì)所需器件如表1-1。表1-1 器件明細(xì)表名稱數(shù)量STMATTC S7-200 CPU-2241PC/PPI電纜1編程器1用于傳輸控制信號(hào)到數(shù)碼管的電纜1行程開關(guān)8按鈕2九段LED數(shù)碼管1

12、1.3.2九段數(shù)碼管原理介紹本次設(shè)計(jì)中還用到了九段數(shù)碼管，九段LED數(shù)碼管是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成田字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出他們的各個(gè)筆畫，公共電極。各個(gè)筆畫分別為a、b、c、d、e、f、j、h、i。數(shù)字顯示及對應(yīng)筆畫示意圖如圖1-1。圖1-1 九段編碼示意圖 用九段碼編碼顯示所在樓層數(shù)只需在到達(dá)相應(yīng)樓層后控制系統(tǒng)控制對應(yīng)筆畫點(diǎn)亮，即可顯示所在樓層。用九段碼編碼顯示樓層層數(shù)外觀簡潔大方，讓即將乘坐電梯的乘客及時(shí)獲得所需信息，一目了然。九段碼編碼各樓層顯示對應(yīng)筆畫真值表如表1-2所示。表1-2 九段碼編碼真值表abcdefghi顯示數(shù)字I0.20000000111I0.

13、31101101002I0.41111001003I0.50000011114I0.61011011005I0.71011111006I1.01110000007I1.111111110081.4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路 本次設(shè)計(jì)采用的是PLC編程控制。高可靠性是電氣設(shè)備的關(guān)鍵性能，PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。因而采用PLC編程控制電梯目前應(yīng)用最為廣泛。四門子S7-200是目前使用比較廣泛的一種，并且在普通器件賣場都能找到，本次設(shè)計(jì)需要用到十個(gè)輸入端口和九個(gè)輸出端口用于控制實(shí)現(xiàn)樓層定位及顯示。其I/O編址如表1-3。表

14、1-3I/O編址輸入I輸出Q啟動(dòng)按鈕I0.0a段LEDQ0.0停止按鈕I0.1b段LEDQ0.1一樓感應(yīng)器I0.2c段LEDQ0.2二樓感應(yīng)器I0.3d段LEDQ0.3三樓感應(yīng)器I0.4e段LEDQ0.4四樓感應(yīng)器I0.5f段LEDQ0.5五樓感應(yīng)器I0.6j段LEDQ0.6六樓感應(yīng)器I0.7h段LEDQ0.7七樓感應(yīng)器I1.0i段LEDQ1.0八樓感應(yīng)器I1.12硬件電路設(shè)計(jì)2.1電路連接說明PLC的輸入和輸出信號(hào)類型可以是開關(guān)量、模擬量。輸入/輸出接口單元包含兩部分：一部分是預(yù)備控設(shè)備相連接的的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。其中輸入單元接受來自用戶設(shè)備的各種控制信號(hào)，外部接口

15、電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能夠識(shí)別和處理的信號(hào)，并存到輸入映像寄存器。開關(guān)量輸入接口電路中的LED發(fā)光管可以指示輸入信號(hào)的狀態(tài)，輸出接口電路一般采用繼電器式輸出。繼電器式輸出類型的PLC最為常見，它的輸出接口可使用交流直流兩種電源，輸出信號(hào)的通斷頻率不會(huì)太高，剛好滿足本次設(shè)計(jì)使用。為使PLC避免受瞬間大電流的作用而損壞，輸出端外部接線采用加負(fù)載的方式對電路進(jìn)行保護(hù)。2.2硬件電路接線原理圖 繼電器輸出類型的PLC最為常用，本次設(shè)計(jì)中采用的PLC的CPU型號(hào)為CPU224其輸入輸出端口剛好滿足設(shè)計(jì)需要，輸出電路采用加負(fù)載的方式保護(hù)電路。接線原理圖如圖2-1。 CPU224 AC/DC 繼電器圖

16、2-1電路接線原理圖3 軟件編程設(shè)計(jì) 編程控制樓層顯示，即將各樓層行程開關(guān)的狀態(tài)作為輸入信號(hào)，接收到輸入信號(hào)后，控制九段數(shù)碼管對應(yīng)筆畫亮，達(dá)到顯示樓層的效果。由于程序比較長所以調(diào)用了兩段子程序。詳細(xì)程序見附錄。4 調(diào)試4.1調(diào)試過程 （1） 按照電路接線原理圖將PLC控制回路和主回路接線連接好，注意每一個(gè)數(shù)碼管都要串聯(lián)一個(gè)負(fù)載用來保護(hù)電路。（2）將PLC梯形圖驗(yàn)證無誤后下載到PLC中，并將模式選擇開關(guān)撥到RUN，檢查外部線路連接無誤，運(yùn)行程序。（3）按順序撥動(dòng)各個(gè)樓層開關(guān)，記錄九段數(shù)碼管顯示數(shù)字。 如果運(yùn)行過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，要及時(shí)記錄，然后先從電路連接找問題，如若沒有錯(cuò)誤，再將PLC關(guān)閉檢查梯形

17、圖，如果數(shù)字顯示與樓層不符合，說明在兩個(gè)子程序中輸入信號(hào)與輸出信號(hào)對應(yīng)有錯(cuò)誤，找到出現(xiàn)錯(cuò)誤的相應(yīng)樓層的控制程序分析修改，直到正確無誤后下載調(diào)試。4.2注意事項(xiàng) 調(diào)試的時(shí)候用開關(guān)量代替?zhèn)鞲衅鳎援?dāng)要撥開下一個(gè)開關(guān)時(shí)，必須注意先將前一個(gè)關(guān)閉，否則無法調(diào)試。5 總結(jié)通過本次課程設(shè)計(jì)，利用S7-200對八層電梯樓層定位及顯示控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試，對S7-200有了進(jìn)一步的了解，并對其使用與操作有了更深一步的把握。根據(jù)要求設(shè)計(jì)出梯形圖程序，在預(yù)裝有PLC S7-200系統(tǒng)的電腦中將設(shè)計(jì)好的梯形圖輸入到程序中，進(jìn)行模擬仿真。通過S7-200的仿真操作，實(shí)現(xiàn)了電梯到各個(gè)樓層的顯示。對于九段LED數(shù)碼管做十

18、進(jìn)制樓層顯示，其中以各段數(shù)碼管顯示為輸出量，行程開關(guān)狀態(tài)為輸入量。當(dāng)輸入有信號(hào)時(shí)，對以偶能夠輸出有相應(yīng)的信號(hào)，達(dá)到表示轎廂到各樓層層數(shù)的顯示。在本次課程設(shè)計(jì)中收獲頗豐，不僅僅是簡單學(xué)會(huì)了這種控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)操作，更重要的是培養(yǎng)了自己的獨(dú)立，以及對完成一個(gè)目標(biāo)的堅(jiān)定。在以后的生活中也能夠有目的、有計(jì)劃地去完成任何一件事。參考文獻(xiàn)1高正中.西門子S7-200CN PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社，2010.2殷興光.PLC應(yīng)用與實(shí)踐M.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2009.3劉新宇.S7-200/400PLC入門和用戶應(yīng)用分析M.北京：中國電力出版社，2008.4肖 峰.PLC編程100例M.北京：中國電力出版社，2009.5龔 威.實(shí)例解讀西門子PLCM.北京：中國電力出版社，2013.6謝麗萍,王占富.西門子S7-200系列PLC快速入門與實(shí)踐M.北京：人民郵電出版社，2010.7鄭鳳翼.圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表M.北京：人民郵電出版社，2006.8朱文杰.S7-200PLC編程設(shè)計(jì)與案例分析M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.附錄PLC通電調(diào)用子程序0調(diào)用子程序1子程序0子程序1致謝  本課題在選題及進(jìn)行過程中得到張海英老師的悉心指導(dǎo)。論文行文過程中，張老師多次幫助我分析思路，開拓視角，在我