PLC課程設(shè)計(jì)-三層電梯

1、色陂科故學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目三層電梯控制課程名稱PLC工業(yè)控制及應(yīng)用院部名稱機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)10電氣1班學(xué)生姓名管志成學(xué)號(hào)1004103027課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)C314課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)20指導(dǎo)教師金陵科技學(xué)院教務(wù)處制摘要可編程控制器作為一種工業(yè)控制微型電腦，它以其編程方便、操作簡(jiǎn)單尤其是它的高可控性等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路，微型機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成了具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型，中型，大型，超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控電腦之間的許多控制領(lǐng)域。PLC總的發(fā)展趨勢(shì)是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低成本

2、、通信組網(wǎng)能力強(qiáng)。本課程設(shè)計(jì)基于西門(mén)子SIEMENSS7-200PLC對(duì)三層電梯的控制進(jìn)行了模擬，形成了電梯升降的系統(tǒng)PLC在電梯升降的過(guò)程中，主要表達(dá)在邏輯開(kāi)關(guān)的功能。由于PLC具有邏輯運(yùn)算、記數(shù)、定時(shí)以及輸出輸入輸出的功能，在電梯升降的過(guò)程中各種邏輯開(kāi)關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，對(duì)電梯實(shí)現(xiàn)了控制。關(guān)鍵詞：SIEMENSS7-200PLC;電梯；升降目錄一、緒論1.1相關(guān)背景知識(shí)31.2課程設(shè)計(jì)的目的31.3課程設(shè)計(jì)的要求31.4課程設(shè)計(jì)的任務(wù)4二、電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1模擬裝置介紹52.2選擇機(jī)型62.3I/O分配表62.4電氣接線圖與主電路圖6短路保護(hù)7過(guò)載保護(hù)7失電壓保護(hù)7超程保護(hù)7

3、三、電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)流程圖及描述83.2源代碼設(shè)計(jì)梯形圖LAD9語(yǔ)句表STL143.3系統(tǒng)調(diào)試16四、課程設(shè)計(jì)體會(huì)16五、參考文獻(xiàn)16一、緒論1.1相關(guān)背景知識(shí)隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。在許多交通設(shè)備中，電梯是自動(dòng)化程度最高的先進(jìn)設(shè)備的一種。以前的電梯主要采用單片機(jī)控制，其性能等各方面都不太完善，現(xiàn)在電梯控制系統(tǒng)多采用PLG從電梯的性能、器件的靈活性及安全保障方面等都有了很大的提高。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一

4、個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來(lái)完成；第二種控制方式用可編程控制器PLC3取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。由PLC控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制已成為發(fā)展定局PLC是集電腦控制、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)控制裝置。它的編程軟件采用易學(xué)易懂的梯形圖語(yǔ)言！控制靈方便，抗十?dāng)_能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，通過(guò)對(duì)電梯控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)，可以更加深入的了解和認(rèn)識(shí)PLC技術(shù)的核心

5、和未來(lái)發(fā)展的方向。1.2課程設(shè)計(jì)的目的1了解常用電氣控制裝置的設(shè)計(jì)方法、步驟和設(shè)計(jì)原則。2學(xué)以致用，穩(wěn)固書(shū)本知識(shí)。通過(guò)訓(xùn)練，使學(xué)生初步設(shè)計(jì)具有電氣控制裝置的能力，從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作和創(chuàng)造的能力。3進(jìn)行一次工程技術(shù)的基本訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生查閱書(shū)籍、參考資料、產(chǎn)品手冊(cè)、工具書(shū)的能力，上網(wǎng)查詢信息的能力，運(yùn)用電腦進(jìn)行工程繪圖的能力，編制技術(shù)文件的能力等，從而提高學(xué)生解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力。課程設(shè)計(jì)的要求1閱讀本課程設(shè)計(jì)參考資料及有關(guān)圖樣，了解一般電氣控制裝置的設(shè)計(jì)原則、方法和步驟。2上網(wǎng)調(diào)研當(dāng)今電氣控制領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新動(dòng)向，用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)過(guò)程，使設(shè)計(jì)成果具有先進(jìn)性和創(chuàng)造性。3認(rèn)真閱讀本課程設(shè)

6、計(jì)任務(wù)書(shū)，分析所選課題的控制要求，并進(jìn)行工藝流程分析，畫(huà)出工藝流程圖。4確定控制方案，設(shè)計(jì)電氣控制裝置的主電路。5應(yīng)用PLC設(shè)計(jì)電氣控制裝置的控制程序。可分為5個(gè)步驟： 選擇PLC的機(jī)型及I/O模塊的型號(hào)，進(jìn)行系統(tǒng)配置并校驗(yàn)主機(jī)的電源負(fù)載能力； 根據(jù)工藝流程圖繪制順序功能圖； 列出PLC的I/O分配表，畫(huà)出PLC的I/O接線圖； 設(shè)計(jì)梯形圖并進(jìn)行必要的注釋； 輸入程序并進(jìn)行室內(nèi)調(diào)試及模擬運(yùn)行。6設(shè)計(jì)電氣控制裝置的照明、指示及報(bào)警等輔助電路。系統(tǒng)應(yīng)具有必要的安全保護(hù)措施，例如，短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、失電壓保護(hù)、超程保護(hù)等。7選擇電氣元件的型號(hào)和規(guī)格，列出電氣元件明細(xì)表。選擇電氣元件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用優(yōu)

7、質(zhì)新產(chǎn)品。8繪制正式圖樣，要求用電腦繪圖軟件繪制電氣控制電路圖，用STEP7-Micro/Win32編程軟件編寫(xiě)梯形圖。要求圖幅選擇合理，圖、字體排列整齊，圖樣應(yīng)按電氣控制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定繪制。9編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及使用說(shuō)明書(shū)。內(nèi)容包括闡明設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)過(guò)程，附上設(shè)計(jì)過(guò)程中有關(guān)計(jì)算及說(shuō)明，說(shuō)明操作過(guò)程、使用方法及注意事項(xiàng)，附上所有的圖表、所用參考資料的出處及對(duì)自己設(shè)計(jì)成果的評(píng)價(jià)或改良意見(jiàn)等。要求文字通順、簡(jiǎn)練，字跡端正、整潔。1.4課程設(shè)計(jì)的任務(wù)控制要求電梯由安裝在各樓層廳門(mén)口的上升和下降呼叫按鈕進(jìn)行呼叫操縱，其操縱內(nèi)容為電梯運(yùn)行方向。電梯轎箱內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕S1S3,用以選擇需停靠的樓層。L

8、1為一層指示、L2為二層指示、L3為三層指示，SQ卜SQ3為到位行程開(kāi)關(guān)。電梯上升途中只響應(yīng)上升呼叫，下降途中只響應(yīng)下降呼叫，任何反方向的呼叫均無(wú)效。例如，電梯停在一層，在二層轎箱外呼叫時(shí)，必須按二層上升呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫從一層運(yùn)行到二層，按二層下降呼叫按鈕無(wú)效；反之，假設(shè)電梯停在三層，在二層轎箱外呼叫時(shí)，必須按二層下降呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫從三層運(yùn)行到二層，按二層上升呼叫按鈕無(wú)效。系統(tǒng)分析為了實(shí)現(xiàn)上述要求，首先列出PLC的I/O分配表，并畫(huà)出PLC的I/O接線圖，然后選擇PLC的機(jī)型及I/O模塊的型號(hào)，進(jìn)行系統(tǒng)配置并校驗(yàn)主機(jī)的電源負(fù)載能力。根據(jù)控制要求，編寫(xiě)梯形圖及語(yǔ)句表，調(diào)試程序直

9、到準(zhǔn)確無(wú)誤。硬件設(shè)計(jì)1列出PLC的I/O分配表，并畫(huà)出PLC的I/O接線圖；2選擇PLC的機(jī)型及I/O模塊的型號(hào)，進(jìn)行系統(tǒng)配置并校驗(yàn)主機(jī)的電源負(fù)載能力；3設(shè)計(jì)必要的安全保護(hù)措施，例如，短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、失電壓保護(hù)、超程保護(hù)等。軟件設(shè)計(jì)1采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，首先將整個(gè)軟件分成假設(shè)干功能模塊；2編寫(xiě)控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖；3繪制各種電路圖；4編制PLC程序并進(jìn)行模擬調(diào)試；5現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試；6編寫(xiě)技術(shù)文件并現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行。二、電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1模擬裝置介紹圖1電梯控制面板圖S1、S2、S3分別為轎廂內(nèi)一層、二層、三層電梯內(nèi)選按鈕；D2、D3分別為二層、三層電梯外下降呼叫按鈕；U1、U2分別為一

10、層、二層電梯外上升呼叫按鈕；SQ!SQ2SQ3分別為一層、二層、三層行程開(kāi)關(guān)，模擬實(shí)際電梯位置傳感器的作用。L1、L2、L3分別為一層、二層、三層電梯位置指示燈；DOWN電梯下降狀態(tài)指示燈；UP為電梯上升狀態(tài)指示燈；SL1、SL2、SL3分別為轎廂內(nèi)一層、二層、三層電梯內(nèi)選指示燈。選擇機(jī)型根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，考慮到擴(kuò)展和功能，選用一臺(tái)晶體管輸出結(jié)構(gòu)的2.4電氣接線圖與主電路圖CPU224、型PLC作為控制中心，CPU224勺I/O點(diǎn)數(shù)為24點(diǎn)14入10出。圖2主電路圖I/O分配表1輸入序號(hào)名稱面板符號(hào)程序符號(hào)輸入點(diǎn)1三層內(nèi)選按鈕S1S1I0.02二層內(nèi)選按鈕S2S2I0.13一層內(nèi)選按鈕S

11、3nS3I4三層下呼按鈕D3D35二層下呼按鈕D2D26二層上呼按鈕U2U27一層上呼按鈕U1U1I8二層行程開(kāi)關(guān)SQ2SQ2I9二層行程開(kāi)關(guān)SQ3SQ3I1.010一層行程開(kāi)關(guān)SQ41SQ4I1.1名稱面板符號(hào)程序符號(hào)輸出點(diǎn)1二層拓小燈L3L32二層指示燈L2L23一層指小燈L1L14上升指示燈DOWNDOWN5下降指示燈UPUP7內(nèi)選指示燈SL3SL3rQ0.58內(nèi)選指示燈SL2SL2Q9內(nèi)選指示燈SL1SL1Qt.lLJL3IfJ，L3L2LIDOWNCPSL3SL2SL1TTiKiflKM2I_T11LQ0.QQ0.1Q0,2Q0.3Q0.4Q0,8Q0,6Q0.7QL0Q1.1-S7

12、-200CPU2241M10.010.110.210.310.410.510.610.71.011.1EA印1S3S2S1D3D2U2C1SQ3SQ2SQ1圖3I/O接線圖2.5電梯控制系統(tǒng)的安全保護(hù)水塔水位控制系統(tǒng)的安全保護(hù)主要包括四個(gè)方面：短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、失電壓保護(hù)和超程保護(hù)等。短路保護(hù)短路時(shí)熔斷器FU的熔體熔斷而切斷電路起保護(hù)作用。2過(guò)載保護(hù)采用熱繼電器FR。由丁熱繼電器的熱慣性較大，即使發(fā)熱元件流過(guò)幾倍丁額定值得電流，熱繼電器也不會(huì)立即動(dòng)作。因此在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間不太長(zhǎng)的情況下，熱繼電器不會(huì)動(dòng)作，只有在電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載時(shí)，熱繼電器才會(huì)動(dòng)作，用它的常閉觸頭使控制電路斷電。失電壓保護(hù)通過(guò)接

13、觸器KM的自鎖環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電源電壓由丁某種原因而嚴(yán)重欠電壓或失電壓如停電時(shí)，接觸器KM斷電釋放，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時(shí)，接觸器線圈不會(huì)自行通電，電動(dòng)機(jī)也不會(huì)自行啟動(dòng)，只有在操作人員重新按下啟動(dòng)按鈕后，電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。超程保護(hù)超程也叫超行程，術(shù)語(yǔ)多用丁電力設(shè)備斷路器。超程是真空開(kāi)關(guān)觸頭完全閉合后，動(dòng)或靜觸頭所能移動(dòng)的距離。超程的作用主要有以下幾點(diǎn)：a）保證觸頭在電磨損后仍能保持一定的接觸壓力；b）觸頭閉合時(shí)能利用觸頭彈簧力緩沖，減小彈跳；c）在觸頭分閘時(shí)，使動(dòng)觸頭獲得一定的初始的動(dòng)能，拉斷熔焊點(diǎn)，提高初始分閘速度，減小燃弧時(shí)間，從而提高介質(zhì)恢復(fù)的速度。如果超程太小，就不能保證觸頭

14、在燒損后應(yīng)有的觸頭壓力，同時(shí)，初始分閘速度變小，會(huì)影響真空開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷關(guān)合和動(dòng)熱穩(wěn)定性能，甚至產(chǎn)生重合閘彈振。假設(shè)超程太大，會(huì)增加操作機(jī)構(gòu)的合閘功，使合閘變得極不可靠。真空開(kāi)關(guān)的超程取額定開(kāi)距的15吩40知右，10kV級(jí)真空開(kāi)關(guān)的超程一般取34mm現(xiàn)在的真空開(kāi)關(guān)動(dòng)靜觸頭之間的接觸一般采用平板接觸，要保證接觸良好，就要保證相當(dāng)?shù)慕佑|壓力，超程是指開(kāi)關(guān)動(dòng)靜觸頭接觸后，觸頭彈簧的壓縮行程，其目的是為了保證接觸壓力，從而保證開(kāi)關(guān)接觸良好。三、電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1軟件設(shè)計(jì)流程圖及描述圖4系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖電梯啟動(dòng)時(shí)，檢測(cè)電梯是否停在二或三樓層且有呼叫信號(hào)，如果是就等待呼叫信號(hào)，如果不是時(shí)，電梯自動(dòng)下降到

15、一層等待呼叫信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到有呼叫信號(hào)時(shí)，例如：電梯停在一層時(shí)檢測(cè)到三層呼叫信號(hào)，電梯離開(kāi)一層經(jīng)過(guò)二層，接著到達(dá)三層，電梯停止。當(dāng)電梯停前檢測(cè)到呼叫信號(hào)，例如：電梯停在一層時(shí)檢測(cè)到三層呼叫信號(hào)，電梯離開(kāi)一層經(jīng)過(guò)二層，準(zhǔn)備到達(dá)三層時(shí)檢測(cè)到二層呼叫信號(hào)，電梯停在三層后繼續(xù)下降到二層等待呼叫信號(hào)。梯形圖LAD寶噸睇目林制I同S&1一層向選呼也1II心11.1Q07II1'I1向路2-謎呼II101110QQGTI1'IC，)1阿i83二民由恤削IIID.OQ07皿5TI1:I(s)網(wǎng)谿4到冏也治除，樓居1者示燈有缶遂制次特本M秦融義JUJi。.嬋審CL蛔仙口皿UkCtN3LHI

16、f>1.11111t萬(wàn)11101D5tJ£*1MH"蛔11111，.301項(xiàng)(5)_111沖901L3III11士甘L.噌中,奔瓦心至尉1部塔新ET6堵網(wǎng)JMeU'Pi荏得忒毒，指殘JT閃爍,電悌1打開(kāi)I舊4II0MJ.&II1H-pH：pmio?TI1HmisIMO6T43T4BOU阿帝1614SMMIM1CK40-PTIOOnsT4GFiriHTnFT"OO113T43TTONFT1。匚m號(hào)指?表STLTITLE=三層電梯自動(dòng)控制Network1/一層內(nèi)選呼叫SQ0.7,1Network2/二層內(nèi)選呼叫SQ0.6,1Network3/三層

17、內(nèi)選呼叫SQ0.5,1Network4/到達(dá)1層，內(nèi)選消除，樓層1指示燈亮RQ0.7,1Network5/到達(dá)2層，內(nèi)選消除，樓層2指示燈亮RQ0.6,1Network6/到達(dá)3層，內(nèi)選消除，樓層3指示燈亮RQ0.5,1Network7/電梯內(nèi)選上升過(guò)程O(píng)LDSQ0.4,1Network8/呼叫電梯上升過(guò)程11.LIQO.E:MUIIJ701U14III/II/1I)IfA111?71171k11/1IQ7I11X河鋁24咆楊T陶肖除11ItoQOJMOOkoi即3T1/111111OLDOLDSQ0.4,1SM1.0,1Network9/上升等待狀態(tài)，指示燈閃爍，電梯門(mén)打開(kāi)SM0.6,1Ne

18、twork15LPSAT43ANT46LPPTONT46,40Network16LDT46RM0.6,1Network17/閃爍電路OLDSM0.5,1Network10LPSAT43ANT45LPPTONT45,40Network11LDT45RM0.5,1Network12/電梯內(nèi)選下降過(guò)程ANT44TONT43,5Network18LDT43TONT44,5Network19/電梯在2層，有人呼叫SM0.0,1Network20/停2層呼叫消除RM0.0,1Network21/電梯在1、3層呼叫OLDSQ0.3,1Network13/電梯呼叫下降過(guò)程O(píng)LDOLDOLDSM0.1,1Network22/電梯在1、3呼叫消除OLDRM0.1,1Network23