三层电梯PLC控制系统设计报告.doc

PLC综合设计报告南通大学 PLC综合设计报告 项 目： 三层电梯PLC控制系统 班 级： 自133 姓 名： 王高飞 学 号： 1312011076 联系方式：学 期： 2015-2016-2 目 录1. 实验目的和要求31.1. 背景介绍31.2. 实验目的31.3. 实验要求32. 实验仪器设备与器件53. 实验原理分析63.1. 电梯的工作原理63.2. PLC器件选型63.3. PLC I/O分配63.4. 编程软件简介74. 实验步骤设计84.1. 硬件电路的连接84.2. 软件部分的设计84.2.1. 楼层感应模块94.2.2. 召唤信号锁存模块114.2.3. 选向模块124.2.4. 电梯到达标志模块134.2.5. 本层按钮触发标志模块144.2.6. 开、关门模块154.2.7. 电梯上、下行模块164.2.8. 电梯系统指示灯模块174.2.9. 按钮重按消号模块174.2.10. 无操作复位模块184.3. 程序清单（见附件）195. 仿真调试过程19附件221. 实验目的和要求1.1. 背景介绍 在当今时代由于工业自动化程度的不断提高对自动化控制的要求也日益增加，PLC则能在很大程度上很广的范围内实现自动化控制。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、运输的各个行业。随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。在许多交通设备中，电梯是自动化程度最高的先进设备的一种。以前的电梯主要采用单片机控制，其性能等各方面都不太完善，现在电梯控制系统多采用PLC，从电梯的性能、器件的灵活性及安全保障方面等都有了很大的提高。1.2. 实验目的 通过本次实验使同学了解PLC技术在工业控制领域的实际应用，基本掌握PLC控制系统的硬件电路设计及程序设计、调试方法，学会分析、解决生产实际过程中出现的问题，为毕业设计及今后从事相关的工作奠定一定的实践基础。培养同学能够运用现代工程工具和信息技术工具对复杂电气工程问题进行预测和模拟，并理解其局限性。1.3. 实验要求 电梯的控制要求，一般可描述为7大原则：自动定向原则：停车状态下，电梯采集所有呼梯信号，按先来先到原则自动定向。顺向截车原则：电梯一旦按确定方向运行，只响应同向呼梯信号停车，记忆反向呼梯信号等换向后响应它。最远程反向截车原则：电梯如果向上运行时，对于有向下方向的呼梯信号，电梯先响应最远的，换向后再按顺向截车原则响应向下方向的其他信号。顺向消号，反向保号原则：电梯满足某层呼梯信号要求后，必须消掉同方向的呼梯信号，记忆反方向的呼梯信号。自动开关门原则：电梯到达某层后，自动开门，延时一段时间后自动关门。但人为关门优先于自动关门，而人为开门优先于人为关门和自动关门，即人为开门的优先级最高。本层呼叫重开门原则：电梯在关门过程中，如果本层有同方向呼梯信号，电梯重新将门打开，响应乘客要求。重按消号原则：内外呼梯按钮，按一次产生呼梯信号，在电梯关门尚未结束之前，再按一次消除该呼梯信号。此实验使用三菱公司的FX2N型PLC实现对电梯的常规使用控制。2. 实验仪器设备与器件仪器设备名称规格型号编 号备 注计算机虚拟对象软件FX系列PLC连接导线3. 实验原理分析3.1. 电梯的工作原理电梯控制系统的电气部分硬件由轿厢操作盘、门厅信号、PLC、变频器、调速系统构成。PLC负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起停信号，同时变频器也将本身的工作状态输送给PLC，形成双向联络关系。本次设计中，电机系统共有4台电机（升降及开关门）。当使用者发出召唤信号，信号经PLC处理后，再经继电器输出，进而来控制4台电机的运转。本次设计采用PLC系统与组态软件相配合的方式，来模拟电梯的运行系统。3.2. PLC器件选型本设计中共需要27个I/O端口，其次考虑到教学内容所指定PLC类型，故本次设计采用 FX2N-48MRD 型PLC。3.3. PLC I/O分配I/O点信号名称信号用途X00下限位轿厢到达下限位X01一层认址轿厢到达一层X02二层下认址轿厢向下到达二层X03二层上认址轿厢向上到达二层X04三层认址轿厢到达三层X05上限位轿厢到达上限位X06一楼门厅按钮一楼门厅召唤按钮X07二楼门厅向下按钮二楼门厅向下召唤按钮X10二楼门厅向上按钮二楼门厅向上召唤按钮X11三楼门厅按钮三楼门厅召唤按钮X12开门按钮厢内开门按钮X13关门按钮厢内关门按钮X14厢内一层按钮厢内要求去一层按钮X15厢内二层按钮厢内要求去二层按钮X16厢内三层按钮厢内要求去三层按钮Y10一层灯一层门厅按钮灯Y11二层向下灯二层门厅向下按钮灯Y12二层向上灯二层门厅向上按钮灯Y13三层灯三层门厅按钮灯Y14开门开门电机驱动信号Y15关门关门电机驱动信号Y16上升上升电机驱动信号Y17下降下降电机驱动信号Y20一层灯厢内一层按钮灯Y21二层灯厢内二层按钮灯Y22三层灯厢内三层按钮灯3.4. 编程软件简介本次设计采用三菱电机推出的三菱综合PLC编程软件GX Works2. GX Works2是一款专注于PLC设计、调试、维护的编程工具。与传统的GX Developer 软件相比，提高了功能及操作性能，变得更加容易使用。软件仿真调试的方法：GX Works2中，通过选择即可开始程序的模拟运行。若要更改软元件的值，通过选择选择要改变的软元件，再点击ON 、OFF即可更改软元件的值，通过更改软元件的值，即可改变线圈输出值，从而达到调试效果。4. 实验步骤设计4.1. 硬件电路的连接由PLC I/O与信号对照表，可绘制出控制系统线路连接图：图4.1 控制系统线路连接图4.2. 软件部分的设计根据电梯系统的控制原则及要求，可进行如下软件部分设计：4.2.1. 楼层感应模块作用：感应楼层信号，用于指层、选向。梯形图如下：图4.2 楼层感应模块梯形图4.2.2. 召唤信号锁存模块作用：轿厢内和门厅指令是按钮信号，该模块用于对按钮信号的锁存。梯形图如下：图4.3 召唤信号锁存模块梯形图4.2.3. 选向模块作用：用于简历上行、下行标志信号M130、M131.梯形图如下：图4.4 上行信号模块梯形图图4.5 下行信号模块梯形图4.2.4. 电梯到达标志模块作用：用于表示电梯到达所指定楼层。梯形图如下：图4.6 电梯到达标志模块梯形图4.2.5. 本层按钮触发标志模块作用：用于表示电梯所在楼层的按钮是否按下。梯形图如下：图4.7 本层按钮触发标志模块梯形图4.2.6. 开、关门模块作用：控制开、关门电机的启动与停止。梯形图如下：图4.8 开门模块梯形图图4.9 关门模块梯形图4.2.7. 电梯上、下行模块作用：用于控制电梯上行、下行。梯形图如下：图4.10 电机上行模块梯形图图4.11 电机上行模块梯形图4.2.8. 电梯系统指示灯模块作用：用于点亮、熄灭电梯系统内的指示灯。梯形图：图4.12 电梯指示灯模块梯形图4.2.9. 按钮重按消号模块作用：当重现按下已经点亮的按钮时，此按钮所对应锁存信号立即消除。梯形图：图4.13 按钮重按消号模块梯形图4.2.10. 无操作复位模块作用：当电梯在10s内未接受到召唤信号且为运行，及电梯不在一楼，则电梯会自动复位（回一楼）。梯形图如下：图4.14 无操作复位模块梯形图4.3. 程序清单（见附件）5. 仿真调试过程GX Works2中，通过选择即可开始程序的模拟运行。现就、两个原则对系统进行仿真调试示例：点击按钮开始仿真，如图5.1所示：图5.1 仿真过程将X011（三楼门厅按钮）置为ON，再置为OFF。接下来快速将X07（2楼门厅下按钮）置为ON，再置为OFF。表示三楼门厅处、及二楼门厅处有召唤信号，可观察到Y16（上升电机）有信号，代表电机开始上升。如图5.2所示。图5.2 仿真过程将X03（二层上认址信号）置为1，发现开门电机并未为1。然后置X04（三楼认址信号）为ON，代表电梯到达三楼。此时上升电梯停止运行，且开门电机启动，计时器开始计时，如图5.3所示。图5.3 仿真过程待电梯门打开一段时间后，关门电机启