層電梯控制PLC課程設(shè)計(jì)

層電梯控制PLC課程設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------------------- 作者:_____________-------------------------------------------------------------------------- 日期:_____________學(xué)號《電氣控制與PLC》課程設(shè)計(jì)（2013級本科）題 目： 三層電梯自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系（部）院： 物理與機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)： 電氣工程及其自動化作者姓名： 陳澤江指導(dǎo)教師： 單樂 職稱： 助教完成日期： 2016年 7 月4 日II三層電梯模擬控制一、設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)PLC控制的三層電梯模擬控制系統(tǒng)；掌握PLC的編程軟件及有關(guān)指令的使用方法；掌握PLC下位機(jī)與上位機(jī)通訊、軟件調(diào)試的方法；培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、分析問題與解決問題能力。二、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)組成硬件系統(tǒng)由編程計(jì)算機(jī)(上位機(jī))、S7-200PLC控制器(下位機(jī)、數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)為24入/16出)和三層電梯模擬被控對象等組成，編程計(jì)算機(jī)(RS232通訊口)和S7-200PLC控制器(RS485通訊口)之間通訊采用PPI通訊模塊。三層電梯模擬被控對象結(jié)構(gòu)示意圖如下所示。定義I/O口地址分配表輸 入 信 號 輸 出 信 號信號元件及作用 PLC輸入口地址 信號元件及作用 PLC輸出口地址啟動/停止帶鎖按鈕 一層內(nèi)選記憶燈 L1一層內(nèi)選按鈕K1 二層內(nèi)選記憶燈 L2二層內(nèi)選按鈕K2 三層內(nèi)選記憶燈 L3三層內(nèi)選按鈕K3 一層外呼向上燈IIIUP1一層平層檢測KL1二層外呼向上燈UP2二層平層檢測KL2二層外呼向下燈DL2三層平層檢測KL3三層外呼向下燈DL3一層外選向上按鈕上行指示燈U1二層外選向上按鈕下行指示燈U2二層外選向下按鈕一層樓層指示燈D2SL1三層外選向下按鈕二層樓層指示燈D3SL2三層樓層指示燈SL3接0VDC1M接24VDC1L、2L、3L設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)接線圖三、控制內(nèi)容及程序設(shè)計(jì)(一) 順序呼叫控制內(nèi)容設(shè)計(jì)要求電梯初始位置在一層；電梯到達(dá)某一層，按下平層檢測傳感器，層顯燈亮，同時(shí)層選燈滅；電梯離開某一層，按下平層檢測傳感器，層顯燈滅；電梯運(yùn)行方向用上、下行指示燈標(biāo)記，電梯上行時(shí)，上行指示燈亮；電梯下行時(shí)，下行指示燈亮。設(shè)計(jì)內(nèi)容按下啟動按鈕，電梯開始工作；電梯初始位置在一層，每按外選上呼和下呼按鈕，對應(yīng)層選指示燈、方向指示燈、層顯與層檢測傳感器工作，實(shí)現(xiàn)其順序控制功能；電梯在一層，內(nèi)選都有呼叫并運(yùn)行，對應(yīng)層選指示燈、方向指示燈、層顯與層檢測傳感器工作，實(shí)現(xiàn)其控制功能。(二)隨機(jī)呼叫控制內(nèi)容設(shè)計(jì)要求電梯初始位置在一層；IV電梯到達(dá)某一層，按下平層檢測傳感器，層顯燈亮，同時(shí)層選燈滅；電梯離開某一層，按下平層檢測傳感器，層顯燈滅；電梯運(yùn)行方向用上、下行指示燈標(biāo)記，電梯上行時(shí)，上行指示燈亮；電梯下行時(shí)，下行指示燈亮；設(shè)計(jì)程序時(shí)應(yīng)以該層為基準(zhǔn)，來判斷下一步如何動作與控制；電梯運(yùn)行在層中間不能停止；遵循“順向優(yōu)先，內(nèi)選優(yōu)先、最遠(yuǎn)距離優(yōu)先響應(yīng)”的設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)內(nèi)容按下啟動按鈕，電梯開始工作；電梯在一層，內(nèi)、外層選按鈕都有呼叫，對應(yīng)層指示燈亮；對應(yīng)電梯運(yùn)行方向指示燈亮，實(shí)現(xiàn)其控制功能；電梯在二層，內(nèi)、外層選按鈕都有呼叫，對應(yīng)層指示燈亮；對應(yīng)電梯運(yùn)行方向指示燈亮，實(shí)現(xiàn)其控制功能；電梯在三層，內(nèi)、外層選按鈕都有呼叫，對應(yīng)層指示燈亮；對應(yīng)電梯運(yùn)行方向指示燈亮，實(shí)現(xiàn)其控制功能；按下停止按鈕，電梯停止工作。四、預(yù)習(xí)報(bào)告設(shè)計(jì)要求實(shí)驗(yàn)前，根據(jù)控制內(nèi)容設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的接線圖、程序流程圖、時(shí)序圖；設(shè)計(jì)出控制程序，并創(chuàng)新出一個(gè)以上的彩燈循環(huán)(1)控制功能。五、系統(tǒng)調(diào)試及問題分析1. 實(shí)驗(yàn)中，先把事先設(shè)計(jì)好的控制程序輸入編程計(jì)算機(jī)，編譯無錯(cuò)誤后 (只說明編程語法無錯(cuò)誤)下載到PLC的CPU中。2.PLC控制器控制彩燈循環(huán)(1)運(yùn)行，如果控制功能不滿足要求，再進(jìn)行控制程序調(diào)試(可在監(jiān)控狀態(tài)下)，反復(fù)修改控制程序直到滿足控制功能為止。在調(diào)試中所遇到的問題，要運(yùn)用所學(xué)的理論知識或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)獨(dú)立解決，逐步提高分析問題及解決問題的能力。六、設(shè)計(jì)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要書寫出設(shè)計(jì)報(bào)告，報(bào)告中要求有系統(tǒng)接線圖、狀態(tài)時(shí)序圖、程V序流程圖、帶有功能注釋的控制程序等；報(bào)告中必須有調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法；收獲、體會及建議。河西學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的課程設(shè)計(jì)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。VI作者簽名：二O 年 月 日摘要現(xiàn)如今，電梯已經(jīng)是城市的一個(gè)標(biāo)志性建設(shè)，代替了以前的樓梯。本設(shè)計(jì)三層電梯為對象，利用西門子S7-200PLC作為控制器，對其控制系統(tǒng)做了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件部分設(shè)計(jì)了控制面板、控制系統(tǒng)、CPU的選型及硬件接線圖，其中控制系統(tǒng)包括啟動系統(tǒng)、判斷系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)；軟件部分設(shè)計(jì)了軟件流程圖，編寫了梯形圖并且通過STEP7-MicroWIN編程軟件及S7-200仿真軟件對其進(jìn)行了仿真調(diào)試，程序運(yùn)行正確，實(shí)現(xiàn)了電梯的自動控制要求。VIabstractNowadays,theelevatorisalandmarkofthecityconstruction,insteadofthestairsbefore.Thisdesignthreelayersofelevatorasanobject,usingtheSiemensS7-200PLCasthecontroller,thecontrolsystemhardwaredesignandsoftwaredesign.Hardwaredesignofthecontrolpanel,controlsystem,selectionofCPUandhardwarewiringdiagramandcontrolsystemincludingstartupsystem,judgmentsystem,selectsystem;Softwarepartdesignflowchartofthesoftware,writetheladderdiagramandprogrammedwithSTEP7-MicroWINsoftwareandsimulationsoftwareontheS7-200simulationdebugging,programrunscorrectly,realizetheautomaticcontrolrequirementsofthelift.VII目錄一、設(shè)計(jì)的目的及意義...................................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。二、方案選擇..................................................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。2.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn).........................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。2.1.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)..............................................錯(cuò)誤!未指定書簽。2.1.2電梯繼電器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)..............................................錯(cuò)誤!未指定書簽。2.2PLC控制電梯的特點(diǎn)......................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。2.2.1PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn).........................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。三、PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)...........................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。3.1三層電梯主電路..............................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。3.1.1三層電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖..................................錯(cuò)誤!未指定書簽。3.2I/o點(diǎn)數(shù)的分配..............................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。3.2.1I/O點(diǎn)數(shù)的估算.................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。3.2.2輸入/輸出的分配如下........................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖..................................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)..........................................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。4.1三層電梯梯形圖.............................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。4.1.1電梯的平層信號處理：.....................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。附錄..................................................................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽?？偨Y(jié)..................................................................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。參考文獻(xiàn)..........................................................................................................錯(cuò)誤!未指定書簽。1一、設(shè)計(jì)的目的及意義在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟(jì)活動中，電梯已經(jīng)成為城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備。隨著高層建筑飛速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也隨之進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期 ,電梯控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由 PLC代替原來的繼電器控制，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的。2二、方案選擇2.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)所有控制功能及信號處理均有硬件實(shí)現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價(jià)格較便宜。多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已經(jīng)形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。普通控制電器及硬件接線方法難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動作噪音大。由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大。費(fèi)用高；而且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。總之，電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘客人員帶來不便和驚擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。所以目前電梯的繼電器控制已經(jīng)很少使用了。32.2PLC控制電梯的特點(diǎn)控制電梯的優(yōu)點(diǎn)隨著社會的不斷發(fā)展，樓房越來越高，而電梯成為了高層樓房的必須設(shè)備。電梯從手柄開關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運(yùn)輸做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。PLC 在電梯控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開關(guān)控制功能。由于 PLC具有邏輯運(yùn)算，計(jì)數(shù)和定時(shí)以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯控制過程中，各種邏輯開關(guān)控制與 PLC很好的結(jié)合，很好的實(shí)現(xiàn)了對電梯的控制。電梯的電氣系統(tǒng)由拖動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器 (PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。當(dāng)乘員進(jìn)入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動關(guān)閉后．控制系統(tǒng)進(jìn)行下列運(yùn)作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)．判定轎廂運(yùn)行方向，保證轎廂平層時(shí)減速。將轎廂停在選定的樓層上；同時(shí)，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動開關(guān)門。另外在轎廂內(nèi)外均要有信號燈顯示電梯運(yùn)行方向及樓層數(shù)。通過以上對比，最終選擇利用西門子公司可編程控制器（ PLC）對三層電梯進(jìn)行控制，形成電梯控制系統(tǒng)。4三、PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1三層電梯主電路三層電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖所示。圖中M1，M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器 KM1~KM4通過控制兩臺電動機(jī)的運(yùn)行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對電梯的控制。 FR1，F(xiàn)R2為起過載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過載時(shí)斷開主電路。 FU1為熔斷器，起過電流保護(hù)作用。53.2I/o 點(diǎn)數(shù)的分配 點(diǎn)數(shù)的估算采用PLC構(gòu)成三層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機(jī)拖動，電動機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕 SB7和指示燈HL6，二層有上升呼叫按鈕SB8和指示燈HL7以及下降呼叫按鈕SB9和指示燈HL8，三層下降呼叫按鈕SB10和指示燈HL9，電梯內(nèi)有一至三層呼叫按鈕SB1～SB3和指示燈HL3～HL5；電梯開門和關(guān)門按鈕 SB11和SB12，電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵 KM3和KM4控制，轎廂上行和下行由接觸器 KM1和KM2控制，并有上行記憶(HL1)和下行記憶(HL2)兩路指示燈。綜上所述，輸入點(diǎn)共有 15個(gè)，輸出點(diǎn)共有12個(gè)?？删幊炭刂破鱏7—200的CPU226輸入，輸出點(diǎn)數(shù)為 24／16。足以滿足要求6SB1電梯內(nèi)一層按鈕SB2電梯內(nèi)二層按鈕SB3電梯內(nèi)三層按鈕SB4一樓內(nèi)呼按鈕SB5二樓內(nèi)呼按鈕SB6三樓內(nèi)呼按鈕一樓上行SB7SB8二樓上行SB9二樓下行三樓下行SB10

I0.0Q0.0HL1I0.1Q0.1HL2I0.2Q0.2KM1Q0.3KM2I0.3Q0.4HL3I0.4Q0.5HL4I0.5Q0.6HL5I1.0Q1.0HL6I1.1Q1.1HL7I1.2Q1.2HL8Q1.3HL9I1.3S7-200CPU226上行記憶下行記憶電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)一樓內(nèi)呼指示二樓內(nèi)呼指示三樓內(nèi)呼指示一樓上行指示二樓上行指示二樓下行指示三樓下行指示11手動開門SB手動關(guān)門SB12

I2.0Q1.4KM3電梯開門電磁鐵I2.1Q1.5KM4電梯關(guān)門電磁鐵24v

1M2M

1L 220vFU2L3LPLC外部接線圖該系統(tǒng)占用PLC的27個(gè)I/O口，15個(gè)輸入點(diǎn)，12個(gè)輸出點(diǎn)，具體的 I/O分配如下圖所示：73.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖8電梯在一樓YES2.3樓有信號YES電梯上升NONO停止電梯在二樓 YES 一樓有信號 YES 電梯下降NO三樓有信號 YES 電梯上升NO停止電梯在三樓 YES 1.2樓有信號 YES 電梯下降NO停止電梯上升下降流程圖9四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 三層電梯梯形圖 電梯的平層信號處理：1011內(nèi)信號召喚登記及消除，一樓為基站，兩分鐘內(nèi)無操作，電梯自動返回一樓。12選擇樓層信號①轎廂上行13②轎廂下行1415內(nèi)指令外召喚信號的保持，用于在有需要的樓層停車，并自動或手動的執(zhí)行關(guān)門操作：1617各樓層停車信號手動及自動開關(guān)門181920附錄注：響應(yīng)順序?yàn)榘粹o按下的先后①電梯在一樓，三樓外呼上行可見三樓外呼下行 Q0.3線圈帶電，且電梯正轉(zhuǎn)線圈Q0.2帶電且線圈上行記憶線圈 Q0.0帶電：②電梯到達(dá)三樓，碰到三樓平層限位開關(guān) I0.2，延時(shí)兩秒后，電梯自動開門，門電機(jī)正轉(zhuǎn)線圈 Q1.4帶電。21③碰到開門限位開關(guān)后 I2.2，T38開始計(jì)時(shí)，20秒后門電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到碰到限位開關(guān)I2.3，所有線圈都失電，直到有其他操作，各樓層操作均一致，下面不再