PLC课程设计-三层电梯控制器的设计.docx

课程设计实习名称 三层电梯控制器的设计 学生姓名： 陈英杰 学 号： 201216020128 专业班级： 通信12101 指导老师： 叶华 完成时间： 2015年6月30日 评阅意见： 评阅教师 日期 报告成绩： 目录1 摘要32 三层电梯plc基本控制要求23 三层电梯自动控制plc设计53.1 控制任务的分析与输入输出点分配53.1.1电梯的基本结构53.1.2 电梯的控制任务分析73.1.3 电梯plc i/o 配制表83.2 三层电梯控制原理图83.2.1接口电路控制电路图83.2.2操作说明及注意事项103.3 s7-300的硬件组态及程序104 三层楼电梯控制器程序125 仿真模拟测试图18心得体会20 摘要因为电梯的先进与否是城市物质文明的重要体现，所以其电梯控制器设置在理论技术方面发展迅速，其核心部分由可编程逻辑控制器（简称plc），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入或输出控制各种类型的机械或生产过程，成为科技领域中相当重视的一部，本文采用的是大家最为熟悉的s7-300的硬件组态。并通过quarter进行仿真，我认为三层电梯控制系统设备是电梯运行中很重要的一环，很好地体现了专业知识水平。这一知识的掌握将会在未来的专业学习中发挥着越来越重要的作用，该研究领域前景广阔，大有可为。关键字：可编程逻辑控制器; plc；quarter；s7-300；三层电梯控制系统1.三层电梯plc基本控制要求（1）.开始时，电梯处于任意一层。当有外部呼叫梯信号到来时，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5s后自动关门。（2）当有内部呼叫梯信号到来时，电梯响应该呼叫梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时5s后自动关门。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）的外部呼叫梯信号均不响应，但如果反向外部呼叫梯信号前方向无其它内、外部呼叫梯信号时，则电梯响应该外号，但不响应二层向下外部呼叫梯信号。同时，如果电梯到达二层，如果三层没有任何呼叫梯信号，则电梯可以响应二层向下外部呼叫梯信号。（3）电梯应具有最远反向外部梯响应功能。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，则电梯先去三楼响应三层向下外部呼叫梯信号。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，按开门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭。 2.三层电梯自动控制plc设计 2.1 控制任务的分析与输入输出点分配2.1.1电梯的基本结构 图（一）电梯基本结构图1-减速箱； 2-曳引轮； 3-曳引机底座；4-导向轮； 5-限速器； 6-机座； 7-导轨支架； 8-曳引钢绳； 9-开关碰铁； 10-紧急开关； 11-导靴； 12-轿架； 13-轿门； 14-安全钳； 15-导轨； 16-绳头组合； 17-对重， 18-补偿链； 19-补偿链导轮 20-张紧置； 21-缓冲器； 22-底坑； 23-层门； 24-呼叫梯盒； 25-层楼指示灯：26-随行缆； 27-轿壁； 28-轿内操纵箱； 29-开门机； 30-井道传器； 31-电源开关； 32-控制柜； 3.1.2 电梯的控制任务分析一层呼叫按钮pb1、二层下呼叫按钮pb2、二层上呼叫按钮pb3，三层呼叫按钮pb4，一层行程开关 ls1、二层行程开关 ls2、三层行程开关 ls3；输出信号有：电梯上升km1、电梯下降km2，控制要求如下：1不允许同时有两层楼要求停电梯；2当二层不需要停时，能越过二层直接到达所需楼层；如下图 图（二）电梯示意图3.1.3 电梯plc i/o 配线表三层楼电梯输入输出端子分配表见下表输入电器输入端子输出电器输出端子三层呼叫按钮pb40002电梯正转上升km1q0001二层上呼叫按钮pb30003电梯反转下降km2q0000二层下呼叫按钮pb20001三楼指示灯3f下q0004一层呼叫按钮pb10004二楼上指示灯2f上q0005三层行程开关sq30005二楼下指示灯2f下q0007二层行程开关sq20006一楼指示灯1f上q0006一层行程开关sq10007电梯载重超限报警灯q0002厢内开关按钮sq40000时间继电器kt1q0013时间继电器kt2q0014 三层楼电梯输入输出信号的i/o地址分配3.2 三层电梯控制原理图3.2.1接口电路控制电路图plc的输入输出模块与外部用户设备的接线方式分为汇点式和分割式，两种方式的区别在于：选用汇点式接法的系统使用的电源电压唯一，而选用分割式接法的系统电源电压并不唯一，根据系统的实际情况，输入输出模块与外部设备的接线形式均匀，具体接口控制如下图 图（三）plc接线原理图 3.2.2操作说明及注意事项 通过手动编程器输入plc，在操作中主要是熟悉s7-300系列可编程控制的功能、指令代码。将编程器插在基本单元上，将基本单元与编程器置于编程状态，然后消除用户程序存储器，输入控制程序。本设计是对电梯的控制，所以，我们根据情况可知，要控制电梯的上升和下降，需要一个可逆运行的直流电机。这样，我们需要8个输入点和12个输出点。 先按i/o接口图接好线，输入正常情况下的程序指令，启动运行3.3 s7-300的硬件组态及程序 3.3.1 s7-300的硬件组态这里所选择的硬件设备主要指的是主副回路的设备选择主要是以下设备的选型：s7-300 采用电源类型为 ps 301;5a cpu类型为 cpu 314 数字输入类型为 sm321 di16*uc 24/48v 输入地址为 i0.0-i0.7 数字输出类型为 sm322 do16*dc 24v/0.5a 输出地址为q0.0-q0.7 q1.0-q1.5 图（四）硬件组态图拖动电动机m：5.5kw，ac380v，11.6a，1440r/min。备用曳引电机选型通上指示灯h：0.25w，dc24v。电铃ha：8w，ac220v。电磁铁ya：100ma，ac220v。门电动机型号：y100l-2 额定功率：3kw 额定电压：380v 额定电流：7a 功率因数：0.87主电路部分电器型号的选择结果如下：交流接触器：cj20-25 熔断器：blr1-63/3p 分断能力：50000a热继电器：jr16-20/3d 熔断式刀开关：hh4-30/3-25门电路部分电器型号的选择如下：交流接触器：tyc2-12-9熔断器：blr1-63/3p-14热继电器：jr16-20/3熔断式刀开关：hh3-15/2-103.3.2 程序设计思路 所设计的电梯模型共三层，电梯每层的楼厅均设有按钮召唤电梯；电梯内部设有按钮以便乘客选择要到达的楼层，还设有开关门按钮，方便乘客进出电梯。工作中的电梯控制系统的主要任务是对各种呼梯信号和当前电梯运行状态进行综合分析，再确定下一个工作状态。为实现电梯自动控制，要求控制系统具有自动定向，顺向截梯，反向保号，外呼指令记忆，停梯销号，自动开关门，自动报警，手动开关门等。具体设计思路为：当电梯停于一楼或二楼时，按pb3，则电梯上升到ls3停止;当电梯停于三楼或二楼时，按pb1，则电梯下降到ls1停止；当电梯停于一楼，按pb2，则电梯上升到ls2停止；当电梯停于三楼，按pb2，则电梯下降到ls2停止；当电梯停于一楼，而二、三楼均有人呼叫时，电梯上升到ls2时停5秒，然后继续上升到ls3停止；当电梯停于三楼，而一楼、二楼均有人呼叫时，电梯下降到ls2时停5秒，然后继续下降到ls1停止；当电梯上升途中，任何反方向的下降信号无效，当电梯下降途中，任何反方向的上升呼叫无效；当特殊紧急情况是，可以使用厢内手动开关sq4，打开/关上厢门。每层楼之间的到达时间均应在10秒之内，否则电梯停止。4.三层楼电梯控制器程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity dianti is -程序实体定义port(clk,swich :in std_logic;sel,uplift,downlift:in std_logic_vector(3 downto 1);opendoor,up_s,do_s,pa_s :out std_logic;dis:out std_logic_vector(3 downto 0);end dianti;architecture behave of dianti is -结构体定义signal clk1hz,clk4hz: std_logic;signal ur,dr,openonce: std_logic;signal clropen,clrrun,en,enrun: std_logic;type statetype is (pause,up,down);signal state: statetype;signal opentime,runtime,urr,drr: std_logic_vector(3 downto 1);signal position,seld,upd,downd: std_logic_vector(3 downto 1);beginu0: process(clk) -分频进程variable q: std_logic_vector(3 downto 0);beginif clkevent and clk=1 thenq:=q+1;end if;clk4hz=q(1); -产生4hz脉冲clk1hz=q(3); -产生1hz脉冲 end process;u1: process(swich,clk,uplift,downlift) -将上升、下降请求记录 beginif rising_edge(clk) thenif state=pause thendrr=drr and not(position);urruplift) thendrrdownlift) then drr=(drr or downlift);elsif (uplift/=upd and dr/=1 and positionuplift) thenurr=(urr or uplift);elsif (downlift/=downd and dr/=1 and positiondownlift) thenurr=(urr or downlift);elsif (sel/=seld) thenif (selposition and ur/=1) thendrrposition and dr/=1) thenurr=(urr or sel);end if;end if;elsif (state=up) thenif (uplift/=upd and dr/=1 and positionuplift) thenurr=(urr or uplift);elsif sel/=seld and dr/=1 and positionsel thenurrdownlift) then drrsel thendrr=(drr or sel);end if;end if;end if;end process;ur =1 when urr /=000 else 0;dr =1 when drr /=000 else 0;u2: process(swich,clk) -暂停、上升、下降三个状态之间转换 beginif swich=0 then -开关关闭时，处于暂停状态 state=pause; up_s=0;do_s=0;pa_s=1;openonce=1;opendoor=0; clrrun=1;enrun=0;clropen=1;enif runtime=100 then clrrun=1;enrun=0;if position=(urr and position) thenstate=pause;up_s=0;do_s=0;pa_s=1;clropen=0;en=1;end if;else clrrun=0;enrun=1;up_s=1;do_s=0;pa_sif runtime=100 then clrrun=1;enrun=0; if position=(drr and position) thenstate=pause;up_s=0;do_s=0;pa_s=1;clropen=0;en=1; end if;else clrrun=0;enrun=1;up_s=0;do_s=1;pa_sif (opentime=010 and openonce=0) or (uplift/=upd and position=uplift)or (downlift/=downd and position=downlift) then opendoor=1;clropen=0;en=1;openonce=0; end if;if(opentime=101 or (openonce=1 and (ur=1 or dr=1) thenif ur=1thenstate=up;opendoor=0;up_s=1;en=0;do_s=0;clropen=1;pa_s=0;openonce=0; elsif(dr=1) thenstate=down;opendoor=0;up_s=0;en=0;do_s=1;clropen=1;pa_s=0;openonce=0;elsestate=pause;opendoor=0;pa_s=1;en=0;do_s=0;clropen=1;up_s=0;openonce=1;end if;end if;end case;end if;end process u2;u3: process(clk) -将按键请求记录、防抖电路 beginif clkevent and clk=1 thendownd=downlift;upd=uplift;seld=sel;end if;end process;u4: process(clk4hz,swich)beginif swich=0 then position=001 ; -开关没开时，电梯停在第一层 elsif rising_edge(clk4hz) thenif runtime=011 thenif state=up thenposition=position(2 downto 1)&0; -电梯处于上升时position循环左移 elsif state=down then position=0&position(3 downto 2);end if; -电梯处于下降时position循环右移 end if;end if;end process;u5: process(clk1hz,clropen) -用于控制开门时间计时的进程 beginif clropen=1 then opentime=000;elsif rising_edge(clk1hz) thenif en=1 thenif opentime=101 then opentime=101;else opentime=opentime+1;end if;end if;end if;end process;u6: process(clk4hz,clrrun) -用于控制运行时间的进程beginif clrrun=1 then runtime=000;elsif rising_edge(clk4hz) thenif enrun=1 thenif runtime=100 then runtime=runtime;else runtime=runtime+1;end if;end if;end if;end process;u7: process(clk) -将电梯所处楼层显示在数码管上 beginif rising_edge(clk) thenif position=001 then dis=0001;elsif position=010 then dis=0010;elsif posi