四层电梯的 PLC自动控制.doc

课程设计说明书摘要此次设计的主要任务，是设计出一个由可编程控制器来控制（PLC）来实现的四层楼电梯的运动模型。我根据电梯的主要控制要求，分析了I/O口的配置，完成PLC的选型，画出了PLC的外部接线图和梯形图，然后对程序进行了调试，结果证明，电梯能按照控制要求正常运行。关键词：PLC、电梯、程序、调试第1章 PLC基本介绍1.1 PLC概况可编程控制器（Promgrammable Cntroller）简称PC。个人计算机（Prsonal Cmputer）也简称PC。为了避免混淆，人们将最初应用于逻辑控制的可编程控制器叫做PLC（Pogrammable Lgic Controller）。国际电工委员会（IEC）在1985年额PLC标准草案第3稿中，对PLC作了如下定义：“可编程控制器是一种可实现数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及有关设别，都应按易于使工业系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”1.2 PLC的基本机构和特点 PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程设备组成。大部分PLC还可以配备特殊功能模块，用来完成某些特殊任务。PLC的主要特点：1、 编程方法简单易学2、 功能强，性能价格高3、 硬件功能齐全，用户使用方便，适应性强4、 可靠性高，抗干扰能力强5、 系统的设计、安装、调试工作量少；6、 维修工作量小，维修方便7、 体积小，能耗低1.3 PLC的工作原理PLC采用的是循环扫描的工作方式，分为采样输入，程序执行和输出刷新三个阶段。三个阶段称为一个扫描周期。PLC完成一个周期后，又重复这个过程，周而复始。PLC工作过程示意图如下：扫描输入端送输入状态寄存器输出状态寄存器的状态输出第一条指令第二条指令 . . .最后一条指令用户程序存储器PLC工作过程示意图1.4 PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 （1）开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。（2）模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。（3）运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。（4）过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 （5）数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（6）通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。第2章 硬件设计2.1 设计任务四层电梯模型 PLC 控制系统设计。系统工作受开关控制，启动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作。系统应具备自动响应层楼召唤信号(含上召唤和下召唤)；自动完成轿厢层楼位置显示(二进制方式)；实现定向上行和定向下行；I/O足够时可实现轿厢召唤信号等控制功能。画出 PLC 端子接线图及控制梯形图；完成 PLC 端子接线工作, 下载程序到PLC，并对程序进行调试运行。观察电梯能否按照控制要求运行。完成课程设计说明书。2.2 硬件选型按照I/O点的分配和项目描述的控制要求，设计PLC的接线图如图17-2所示。因为考虑余量，选择PLC为FX2N-48MR。2.3 外部接线图 图 2-1第3章 软件设计3.1 I/O配置代码地址代码地址SIN1X0aY0SIN1X1bY1SIN1X2cY2SIN1X3dY3P01X4eY4P02X5fY5P03X6gY6P04X7升Y10P05X10降Y11P06X11L1Y12SB1X12L2Y13SB2X13L3Y14L4Y15L5Y16L6Y173.2 梯形图和指令表图3-1所示为电梯控制的参考程序。根据工艺分析设计控制程序。其控制要求如下。(1)当电梯的轿厢停于第一层或第二层或第三层时，按第四层上升按钮，则轿厢上升至第四层后停；(2)当电梯的轿厢停于第四层或第三层或第二层时，按第一层下降按钮，则轿厢下降至第一层后停；(3)当轿厢停在第一层，若按第二层呼梯按钮，则轿厢上升至第二层平层开关闭合后停，若再按第三层呼梯按钮则继续上升至第三层平层开关闭合；(4)当轿厢停在第四层，若按第三层呼梯按钮，则轿厢下降至第三层平层开关闭合后停，若再按第二层呼梯按钮则继续上升至第二层平层开关闭合；(5)当轿厢停在第一层，若第二层、第三层、第四层均有呼梯信号，则轿厢上升至第二层暂停后，继续上升至第三层，在第三层暂停后，继续上升至第四层；(6)当轿厢停在第四层，若第三层、第二层、第一层均有呼梯信号，则轿厢下降至第三层暂停后，继续下降至第二层，在第二层暂停后，继续下降至第一层；(7)轿厢在楼梯间运行时间超过12s，即电梯任一层楼的时间若超过12s电梯停止运行；(8)当轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的按钮呼梯均无效，但记忆。呼楼指示、记忆条件是有呼楼信号，且电梯没有在呼叫层。电梯上升控制条件分别为第四层呼而电梯在第三层；或者电梯在第二层，在第四层或第三层呼梯；或电梯在第一层，在第四层、第三层或第二层呼梯。同时必须电梯没有处于下降状态且时间定时器没有到时。电梯下降控制与上升控制原理相同。 梯形图中，S1、S2、S3分别代表一楼召唤信号；S11、S12、S13分别代表到达一楼；M0代表电机正转电梯上行，M1代表电机反转下行。16 黄石理工学院机电工程学院 指令表3.3 程序调试 按下SIN1, X0接通，则轿厢停在层楼1，按下P06，则X9接通，指示灯L6亮，表示四楼有下召唤，Y10接通，电梯上升，到达四楼，电梯停。按下P01，X4接通，指示灯L1亮，表示一楼有上召唤，Y11接通，电梯下降，到达一楼电梯停。第4章 小结 通过这次课程设计，我感到收获很大。首先，我对四层电梯模型的PLC控制的设有了一个比较清晰、具体的了解，迈出了我开发软件的第一步。其次我对plc梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力分析解决实际问题的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。同时也培养了我不骄不躁、严谨求实的工作作风。虽然在这次设计中还有一些不尽如人意的地方，但总体来说还是比较成功的。致谢 在论文完成之际，首先要向我的指导老师焉胜华、鄢圣华、陈勉舟、王先彪老师致以诚挚的谢意。在设计的创作过程中，老师们给了我许许多多的帮助和关怀。他们学识渊博、治学严谨、待人平易近人，同时他对工作的积极热情、认真负责、有条不紊、实事求是的态度。给我留下了深刻的印象，使我受益匪浅。在此我谨向这三位老师表示衷心的感谢和深深的敬意。同时，我要感谢我们学院给我们授业的各位老师，正是由于他们的传道、授业、解惑，让我学到了专业知识，并从他们身上学到了如何求知治学、如何为人处事。我也要感谢我的母校黄石理工学院，是她提供了良好的学习环境和生活环境，让我的大学生活丰富多姿，为我的人生留下精彩的一笔。另外，衷心感谢我的同窗同学们和机电工程学院的师兄师姐们。在我毕业设计的过程中，与他们的探讨交流使我受益颇多；同时，他