现代电气控制及PLC应用技术课程设计4.5

1、菏泽学院Heze University蒋震机电工程学院课程设计报告课程名称 现代电气控制及PLC应用技术 题目 八层电梯楼层定位及显示的控制系统设计 姓名 王燕 学号 21012174258 专业 自动化 指导教师 张海英 职称 讲师 2015 年12 月 25 日现代电气控制及PLC应用技术课程设计任务书及成绩评定专业 自动化 设计题目 八层电梯楼层定位及显示的控制系统设计 学生姓名 王燕 学 号 2012174258 指导教师 张海英 指导教师职称 讲师 设计任务书1、 设计的主要内容（技术指标）与要求(1) 根据各楼层行程开关的状态，确定轿厢所在楼层。(2) 用九段LED数码管做十进制楼

2、层位置显示。 二、进度安排序号内 容所用时间1下达设计任务书，熟悉设计系统任务和要求1天2查阅资料，熟悉硬件、软件2天3系统方案设计2天4详细设计3天5撰写论文1天6课程设计检查1天合计10天成绩评定设计成绩：指导老师： （签字） 年 月 日目录摘要1关键词1Abstract1Keywords1引言21 系统总体方案设计21.1系统控制要求21.2系统控制目标21.3系统硬件设计思路21.3.1硬件总体配置21.3.2九段数码管原理介绍31.4系统软件设计思路32硬件电路设计42.1电路连接说明42.2硬件电路接线原理图43软件编程设计54 调试54.1调试过程54.2注意事项55 总结6参考

3、文献7附录8致谢13八层电梯楼层定位及显示的控制系统设计八层电梯楼层定位及显示的控制系统设计自动化专业学生 王燕指导老师 张海英摘要：随着我国经济的高速发展，微电子技术，计算机技术，自动控制技术也得到了迅速发展。现代社会要求制造业对市场需求做出迅速应变，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这种需求，生产设备和生产线的自动控制系统具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器顺势而生。电梯作为现在高层建筑的垂直交通工具，与人们生活紧密相关。随着人们对其要求的提高，电梯也飞速发展。然而PLC系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期较短等优势，备受人们重视。采用

4、PLC对电梯进行控制，通过合理的选择与设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。PLC控制也已成为目前在电梯控制系统中使用最为广泛的控制方式。关键词：可编程控制器；电梯系统；自动控制The Design of The System Control of Eight Floor Elevator Positioning and Display student majoring in Automation wang yantutor zhang haiying Abstract:With the rapid development of eco

5、nomy in our country, microelectronics technology, computer technology, automatic control technology has been developing rapidly.Modern society requires manufacturing to the market demand to make rapid strain, produce a small batch and many varieties, many specifications, low cost and high quality pr

6、oducts.In order to meet this demand, production equipment and production line automatic control system has high reliability and flexibility, conveniently and programmable controller.The elevator as now high-rise building of vertical transport, closely related to people's life.With the improvemen

7、t of people asked of them, the elevator also rapid development.Owing to the high reliability of PLC system, however, use convenient maintenance, strong anti-interference, the advantages of the design and debug cycle short, have been paid much attention by people.Adopting PLC to control the elevator,

8、 through the reasonable selection and design, improve the level of the elevator control, and improve the intimacy of the elevator running, make the elevator has reached the ideal control effect.PLC control has also become the most widely used in elevator control system control mode.Keywords:programm

9、able controller ; elevator system ;automatic control 引言 电梯现在作为高层建筑的垂直交通工具，与人们生活紧密相关。对于电梯而言，楼层的定位及显示又显得极为重要。九段LED数码管是由多个发光二极管封装在一起组成田字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出他们的各个笔画，公共电极。用九段LED数码管做楼层显示，电梯运行到相应楼层时，LED灯显示相应的数字，这种控制方法操作方便，显示外观也简单大方，让乘客一目了然，并且能及时获得自己想要的信息，更好地满足了乘客的需求。1 系统总体方案设计1.1系统控制要求 （1）根据各楼层行程开关的状态，确定轿厢

10、所在楼层。 （2）用九段LED数码管做十进制楼层位置显示。1.2系统控制目标 按下启动按钮，启动PLC系统。当感应器动作时，九段数码管将随各层行程开关的状态来显示轿厢所在层数。当一楼行程开关闭合置1时，数码管h、i亮，在数码管上显示出1，表示轿厢在一层。当电梯上升时，数码管自锁仍显示1。当轿厢上到二楼，二楼的行程开关置1，同时，一楼的灯因与二楼的行程开关互锁，此时数码管h、i复位，数码管a、b、d、e、g亮，显示数字2，表示轿厢在二楼。以此类推。按下停止按钮，系统停止运行，数码管显示数字消失。1.3系统硬件设计思路1.3.1硬件总体配置本次设计定位用到的是八个行程开关，根据行程开关的状态判断轿

11、厢所在位置，各个楼层的乘客通过点击相应的行程开关选择将要到达的楼层。楼层显示用到的是九段数码管显示，当到达相应的楼层后，数码管会根据行程开关的状态显示楼层数。楼层显示的原理是当到达相应楼层后，九段数码管a、b、c、d、e、f、g、h、i会按照相应要求显示对应数字。由于本次课程设计有十个输入九个输出，所以在选择CPU类型时选择CPU224.CPU224共有14个输入、十个输出，刚好满足这次课程设计的使用要求。设计所需器件如表1-1。表1-1 器件明细表名称数量STMATTC S7-200 CPU-2241PC/PPI电缆1编程器1用于传输控制信号到数码管的电缆1行程开关8按钮2九段LED数码管1

12、1.3.2九段数码管原理介绍本次设计中还用到了九段数码管，九段LED数码管是由多个发光二极管封装在一起组成田字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出他们的各个笔画，公共电极。各个笔画分别为a、b、c、d、e、f、j、h、i。数字显示及对应笔画示意图如图1-1。图1-1 九段编码示意图 用九段码编码显示所在楼层数只需在到达相应楼层后控制系统控制对应笔画点亮，即可显示所在楼层。用九段码编码显示楼层层数外观简洁大方，让即将乘坐电梯的乘客及时获得所需信息，一目了然。九段码编码各楼层显示对应笔画真值表如表1-2所示。表1-2 九段码编码真值表abcdefghi显示数字I0.20000000111I0.

13、31101101002I0.41111001003I0.50000011114I0.61011011005I0.71011111006I1.01110000007I1.111111110081.4系统软件设计思路 本次设计采用的是PLC编程控制。高可靠性是电气设备的关键性能，PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。因而采用PLC编程控制电梯目前应用最为广泛。四门子S7-200是目前使用比较广泛的一种，并且在普通器件卖场都能找到，本次设计需要用到十个输入端口和九个输出端口用于控制实现楼层定位及显示。其I/O编址如表1-3。表

14、1-3I/O编址输入I输出Q启动按钮I0.0a段LEDQ0.0停止按钮I0.1b段LEDQ0.1一楼感应器I0.2c段LEDQ0.2二楼感应器I0.3d段LEDQ0.3三楼感应器I0.4e段LEDQ0.4四楼感应器I0.5f段LEDQ0.5五楼感应器I0.6j段LEDQ0.6六楼感应器I0.7h段LEDQ0.7七楼感应器I1.0i段LEDQ1.0八楼感应器I1.12硬件电路设计2.1电路连接说明PLC的输入和输出信号类型可以是开关量、模拟量。输入/输出接口单元包含两部分：一部分是预备控设备相连接的的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。其中输入单元接受来自用户设备的各种控制信号，外部接口

15、电路将这些信号转换成CPU能够识别和处理的信号，并存到输入映像寄存器。开关量输入接口电路中的LED发光管可以指示输入信号的状态，输出接口电路一般采用继电器式输出。继电器式输出类型的PLC最为常见，它的输出接口可使用交流直流两种电源，输出信号的通断频率不会太高，刚好满足本次设计使用。为使PLC避免受瞬间大电流的作用而损坏，输出端外部接线采用加负载的方式对电路进行保护。2.2硬件电路接线原理图 继电器输出类型的PLC最为常用，本次设计中采用的PLC的CPU型号为CPU224其输入输出端口刚好满足设计需要，输出电路采用加负载的方式保护电路。接线原理图如图2-1。 CPU224 AC/DC 继电器图

16、2-1电路接线原理图3 软件编程设计 编程控制楼层显示，即将各楼层行程开关的状态作为输入信号，接收到输入信号后，控制九段数码管对应笔画亮，达到显示楼层的效果。由于程序比较长所以调用了两段子程序。详细程序见附录。4 调试4.1调试过程 （1） 按照电路接线原理图将PLC控制回路和主回路接线连接好，注意每一个数码管都要串联一个负载用来保护电路。（2）将PLC梯形图验证无误后下载到PLC中，并将模式选择开关拨到RUN，检查外部线路连接无误，运行程序。（3）按顺序拨动各个楼层开关，记录九段数码管显示数字。 如果运行过程中出现错误，要及时记录，然后先从电路连接找问题，如若没有错误，再将PLC关闭检查梯形

17、图，如果数字显示与楼层不符合，说明在两个子程序中输入信号与输出信号对应有错误，找到出现错误的相应楼层的控制程序分析修改，直到正确无误后下载调试。4.2注意事项 调试的时候用开关量代替传感器，所以当要拨开下一个开关时，必须注意先将前一个关闭，否则无法调试。5 总结通过本次课程设计，利用S7-200对八层电梯楼层定位及显示控制系统的设计与调试，对S7-200有了进一步的了解，并对其使用与操作有了更深一步的把握。根据要求设计出梯形图程序，在预装有PLC S7-200系统的电脑中将设计好的梯形图输入到程序中，进行模拟仿真。通过S7-200的仿真操作，实现了电梯到各个楼层的显示。对于九段LED数码管做十

18、进制楼层显示，其中以各段数码管显示为输出量，行程开关状态为输入量。当输入有信号时，对以偶能够输出有相应的信号，达到表示轿厢到各楼层层数的显示。在本次课程设计中收获颇丰，不仅仅是简单学会了这种控制系统设计操作，更重要的是培养了自己的独立，以及对完成一个目标的坚定。在以后的生活中也能够有目的、有计划地去完成任何一件事。参考文献1高正中.西门子S7-200CN PLC编程技术及工程应用M.北京：电子工业出版社，2010.2殷兴光.PLC应用与实践M.西安：西北工业大学出版社，2009.3刘新宇.S7-200/400PLC入门和用户应用分析M.北京：中国电力出版社，2008.4肖 峰.PLC编程100例M.北京：中国电力出版社，2009.5龚 威.实例解读西门子PLCM.北京：中国电力出版社，2013.6谢丽萍,王占富.西门子S7-200系列PLC快速入门与实践M.北京：人民邮电出版社，2010.7郑凤翼.图解PLC控制系统梯形图和语句表M.北京：人民邮电出版社，2006.8朱文杰.S7-200PLC编程设计与案例分析M.北京：机械工业出版社，2009.附录PLC通电调用子程序0调用子程序1子程序0子程序1致谢  本课题在选题及进行过程中得到张海英老师的悉心指导。论文行文过程中，张老师多次帮助我分析思路，开拓视角，在我