PLC课程设计报告.doc

黎明职业大学 信息与电子工程学院 课程设计报告信息与电子工程学院课程设计报告课 程：电气控制与PLC应用设计题目：四层电梯PLC控制设计专 业：应用电子技术班 级：成 员：姓名学号成绩110602011911060201201106020135指导老师：答辩日期：2012-12-25目录1 课程设计概述21.1课程设计内容.21.2课程设计技术指标.32 方案的选择及确定33 系统硬件设计44 系统软件设计45 触摸屏设计66 系统调试97总结与体会108 附录10说明：1、 报告请一定认真排版2、 学会自动生成目录，标题可以如第一部分一样，自己展开3、 硬件设计包括硬件框图和必要的描述与说明4、 软件设计包括软件主要片段的说明与流程图5、 触摸屏包括各个元件的配置和触摸屏功能等描述6、 调试过程与方法描述7、 如果有参考写出参考文献，并具体到章节页码。8、 附录包括：1） 仪器与设备清单2） 资源分配表3） 原理图4） 触摸屏页面图5） 操作说明书1 课程设计概述随着变频技术和PLC控制技术的发展，自动化应用也越来越多，由于一些行业的要求或是由于工作场地的特殊情况，电气控制部分一般都很简单，多数采用人工手动控制或采用继电器控制方式。这些升降机械存在一些明显的问题，如启动停止和运行不平稳，升降运动过程动作不可靠，自动化程度不高，故障率较高，设备能耗高，无法应急运行，存在安全隐患等等。基于这些问题使得这些升降机械很难在生产生活中发挥高效率的作用，同时也使得国内生产的这些升降机械无法与进口的自动化生产线配套使用，也无法根据实际的生产需要转换和调整升降机械的动作方式和工作顺序。电梯作为现代智能建筑内的代步工具，越来越显示出它的重要作用。为了适应电梯的迅速发展，由PLC控制代替传统继电器控制已成为发展定局。PLC是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言，控制灵活方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，本次设计对传统的电梯控制方式加以更新，应用高性价比的现代PLC控制方式，力求以人性化、智能化方向推存出新，设计出一款高效、安全、价廉，能个性化组合且能在商业办公楼、行政大楼、中小型宾馆和居民公寓中发挥显著作用的普及型电梯控制系统。实际上电梯是根据外部呼叫信号和自身控制规律运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制都不能满足控制要求。因此，本系统采用经验设计法为主设计方法，取得了良好的效果。1.1 课程设计内容功能描述：当电梯对应的楼层外面呼叫，如果电梯在所对应的楼层这时电梯马上开门；如电梯不在外呼叫所对应的楼层则电梯会向对应的呼叫楼层运动（这时电梯箱电机将正转或反转）；当电梯到达所对应的楼层时，电梯将延时几秒后开，或者认为手动开门，当电梯门开好后将会延时几秒后关门，或者认为手动关门；当有人进入电梯时，认为呼叫几楼，电梯箱将向对应的楼层运动，到点后停车；电梯箱行车时，对应的电梯门不能开门，电梯门开门时对应的电梯箱不能行车。1.2 课程设计技术指标（1）报警功能：如电梯行走了一段时间但还没到达对应的呼叫楼层，报警灯将亮起；（2）超载保护功能：如电梯人太多超载，这时电梯门将一直开着直到电梯恢复正常；（3）检修功能：如电梯遇到故障，按下检修开关，电梯将进入检修状态（4）记忆功能：当很多层电梯呼叫是，电梯会依次按呼叫的电梯运动，如果顺向则执行；（5）运行时候特别功能：当电梯在3楼时，如电梯1楼外呼叫，这时电梯外2楼向上呼叫，这时电梯在2楼不停车。2 方案的选择及确定电梯是社会不可缺少的一种电器，发展非常快，在生活中提供了很大的方便性。电梯包括外呼叫、内呼叫、先后顺序、检修、报警等一系列过程。电梯的控制方案有许多种，如单片机、DPS、工业PC机、机械等。目前，国内市场上的运用电梯的控制系统可大致分为两大类：机械式控制系统和单片机式控制系统。随PLC元件性能的提高，PLC的可靠性也相应的提高。一般平均无故障可达几万小时以上，某些厂家甚至宣布，不再标明可靠性这一指标，因为这对PLC来说以毫无意义。经过人们大量的实践，PLC中发生的故障大多来于PLC外部开关、传感器、执行器引起的，而不是PLC本身。如果利用PLC作为电梯的控制系统，可以避免以上两个缺陷。PLC自身具有完善功能，模块化的结构，开发容易、操作方便、性能稳定、可靠性高和性价比高，且不需要印刷电路板，只需把调试好的程序输入到PLC中，就可以直接安装到电梯上使用，在一定程度上节省了时间和人力。现代的社会是一个讲节能讲效率的社会。谁的产品更节能、工作效率更高，那么这个产品就更有生命力，更有发展前途。单片机控制缺点为：(1)系统硬件设计相对比较复杂，运用该方案，该系统硬件设计包含扩展电路部分和系统配置电路部分，所以该系统电路设计工作量相对较大，影响系统开发的时间。(2)系统的抗干扰能力相对较差，在系统设计中，虽然注意了芯片、器件选择、去耦滤波、电路板的布线，通道隔离以及屏蔽。但由于工厂的条件比较差，很难保证系统的可靠性和稳定性。(3)系统需要自己设计电源，而且不能保证系统的可靠运行。(4)维护维修相对比较麻烦，维修需要的时间也相对较长。3 系统硬件设计如下图所示为三相异步电动机正反转控制的主电路图，其中FU为熔断器，KM1和KM2分别为正转和反转的交流接触器，图中KM1、KM2的主触点改变电动机三相电源的相序，即可改变电动机的旋转方向。图中FR为热继电器，在电动机过载时，它的常闭触点断开，电动机停止。图2 主电路图4 系统软件设计4.1电梯工作情况分析(1)当电梯在某一层时，有一高层呼叫上（下），电梯上升到该层响应。(2)当电梯在某一层时，有一低层呼叫上（下），电梯下降到该层响应。(3)当电梯在某一层时，有多个高层呼叫下，电梯先响应较高层的呼叫，再响应较低层的呼叫。(4)当电梯在某一层时，有多个低层呼叫上，电梯先响应较低层的呼叫，再响应较高层的呼叫。(5)当电梯在某一层时，有多个高层呼叫上，电梯先响应较低层的呼叫，再响应较高层的呼叫。(6)当电梯在某一层时，有多个低层呼叫下，电梯先响应较高层的呼叫，再响应较低层的呼叫。(7)当电梯在某一层时，有一（多）高层呼叫上，另一（多）较高层呼叫下，先按照规则响应高层，再按照规则响应较高层。(8)当电梯在某一层时，有一（多）高层呼叫下，另一（多）较高层呼叫上，先按照规则响应较高层，再按照规则响应高层。(9)当电梯在某一层时，有一（多）低层呼叫上，另一（多）较低层呼叫下，先按照规则响应较低层，再按照规则响应低层。(10)当电梯在某一层时，有一（多）低层呼叫下，另一（多）较低层呼叫上，先按照规则响应低层，再按照规则响应较低层。(11)当电梯在某一层时，同时存在多个低层指令，先响应较高层指令，再响应较低层指令。(12)当电梯在某一层时，同时存在多个高层指令，先响应低高层指令，再响应较高层指令。以上即是电梯的运行情况分析。为了编程的方便，我们规定当低层指令按下时，高层指令被屏蔽；当高层指令按下时，低层指令被屏蔽；即按时间顺序运行。2、系统梯形图设计（1）系统内存分配D0:0000 实际电梯所在位置D1:0001 目标电梯所在位置（2）主程序根据课程设计的要求，电梯主程序的流程图如图4.1所示。（3）开关门子程序开关门子程序流程图如图3所示。注：图中的开门指令包括电梯停止时的自动开门指令、轿厢内的开门按钮指令及轿厢门门保护中的障碍物指令。图中的关门指令即轿厢内的关门按钮指令。图3 开关门子程序流程图5 触摸屏设计5.1触摸屏作操步骤（1）元件设置初始步骤如下：图6 元件选择（2）触摸屏第1页中的“下一页”设置如下：图7 “下一页”设置（3）所有的楼层呼叫按钮（“4内”、“3内”、“2内”、“1内”、“4下”、“3下”、“3上”、“2下”、“2上”、“1上”）、“开门”、“关门”的设置都是相似的，按下相应按钮时，按钮本身具有灯指示的作用，以“4内”呼叫按钮为例，设置如下：图8 “4内”呼叫按钮设置（4）1至4楼的限位开关（“4楼”、“3楼”、“ 2楼”、“ 1楼”）、报警指示“灯”、“上升”、“下降”、开门限位指示灯“开限”、关门限位指示灯“关限”设置都是相似的，以4楼限位开关“4楼”为例，设置如下：图9 “4楼”设置（5）“启动”、“停止”、“检修”、“过载” 设置都是相似的，以“启动”开关为例，设置如下：图10 “启动”开关设置（6）触摸屏第2页中的“上一页”设置如下：图11 “上一页”设置6 系统调试将各个输入、输出端子和实际控制系统中的按钮、所需的控制设备正确连接，完成硬件的安装。基于PLC的四层电梯设计的程序是由OMRON CP软件的指令完成的，正常工作程序放在储存卡中，若要修改程序，就要将PLC设定在停止的状态下。运行OMRON CP编程软件，打开基于PLC的四层电梯设计的程序，即可在线调试，也可以用编程器调试。7 总结与体会总结：1：设计达到，实现功能：能在触摸屏上看到对应的电梯箱是向上运动还是向下运动，每楼对应的限位开关在触摸屏上有对应的指示灯；调试时候电梯对应楼层呼叫，时间过多久电梯还没到对应的楼层，报警灯亮；当电梯到达其指定的位置，延时几秒后电梯的开关门，对应触摸屏的指示灯会被点亮； 2：遇到的问提：（1）有时候会碰到电梯到达对应的呼叫楼，电梯箱还在运动过几秒后才停下来，经过调试和改正使得这个问题得到了很好的解决。（2）当电梯在3楼时，如电梯1楼外呼叫，这时电梯外2楼向上呼叫，电梯从3楼下到1楼经过2楼时，电梯在2楼会停车。这不符合电梯实验的要求，也不符合实际电梯的功能。心得：通过这次课程设计，提高了我们的忍耐力，懂得了怎么样缓解压力，学会了独立思考、动手能力，也懂得了合作、提出问题、分析问题、解决问题的方法。这是我们希望看到的，也正是我们进行课程设计的目的所在。虽然课程设计内容繁多，过程繁琐，但我们的收获却更加丰富。通过与老师和同伴的沟通和交流，我了解此系统的功能，也解决了过程中的问题，最终完成了本次设计。我们的收获是很难用那个语言来描述的。非常感谢老师的指导与帮助。 顺利的完成本次课程设计，给我了很大的信心，让我了解了专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。它们有着很多的优越性，但也存在一定的不足，这些不足在一定程度上限制了我们的创造力。发现问题，面对问题，才有可能解决问题。我会好好努力多学点先进的知识，更好的为社会做出贡献。8附录8.1仪器与设备清单表一：电气元件以及使用的型号和功能序代号名称数量型号备注1FR电机热继电器2JR0-20/3D用于电机过载保护2KM控制电机M的接触器4CJ10-10交流接触器3FU熔断器3RL1-15主电路保护4PLC可编程控制器1OMRON CP欧姆龙OMRON CP系列表二：器件清单器件名称及型号数量器件名称及型号数量三相电机2台限位开关6个PLC（CP1H）1台按钮16个MT506T触摸屏1个组合开关1个USB接线1条熔断器座3个220V电源线1条热继电器2个24V直流电源1个熔断器3个220V交流电源1个220V接触器4个导线若干220V指示灯11个接线端子排1排8.2资源分配表I/O输入，输出分配表输入设备输出设备0.06启动100.001楼向上指示灯0.07停止100.012楼向上指示灯1.001楼限位开关SQ1100.033楼向上指示灯1.012楼限位开关SQ2100.022楼向下指示灯1.023楼限位开关SQ3100.043楼向下指示灯1.034楼限位开关SQ4100.054楼向下指示灯1.041楼向上呼叫100.061楼内指示灯1.052楼向上呼叫100.072楼内指示灯1.073楼向上呼叫101.003楼内指示灯1.062楼现下呼叫101.014楼内指示灯1.083楼现下呼叫101.03电梯向上运动1.094楼现下呼叫101.04电梯向下运动0.081楼内呼叫0.092楼内呼叫0.103楼内呼叫0.114楼内呼叫1.10过载保护1.11检修开关内部输出输出设备W1.011楼停梯信号W1.022楼停梯信号W1.033楼停梯信号W1.044楼停梯信号W4.11故障报警信号W4.12检修信号8.3原理图8.4触摸屏页面图8.5操作说明书操作说明：（1）首先：要将启动按钮按下，接着对应操作将在PLC实验板上进行操作