plc课程设计__四层电梯控制系统设计

1、电气控制与可编程控制器技术课程设计说明书设计课题：四层电梯控制系统设计专业班级：10级自动化（3）班姓名学号：高 扬(080310186)秦松亭(080310183)宋龙文(080310152)产江华(080310138)指导教师：李彦梅设计时间:2012年12月物理与电气工程学院二一二年十二月摘要Normal物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第2页共 19 页电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相 关，随着人们对电梯运行安全性、高效性、舒适性等要求的不断提高， 电梯得到快速发展。其拖动技术已经发展到了调频调压调速， 其逻辑 控制也由 PLCP

2、LC 代替原来的继电器控制。电梯采用了 PLCPLC 控制，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠 性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化，可方便的增加或改 变控制功能，也可以进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性， 并便于检修。而电动机交流变频器调速技术是当今节电、 改善工艺流 程以提高产品质量、改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频 器调速以其优异的调速性能和起制动性能、高效率、高功率因素和节电效果， 广泛的适用范围及其它许多优点而获国内外公认为最有发展 前途的调速方式。因此，PLCPLC 控制技术加变频器调速技术已成为现代 电梯行业的一个热点。本设计考虑到载客电梯的实际操作功能

3、，又兼顾载电梯控制中具 有递推功能，所设计的控制系统针对的是四层电梯。 代替传统的继电 控制系统，由变频器实现对电梯的拖动调速， 使 PLCPLC 与调速拖动装置 相结合，构成 PLCPLC 集选控制系统，实现了电梯的各种控制功能，提高 了电梯运行的可靠性，降低了故障率。关键字：可编程控制器 PLCPLC 四层电梯；变频器；电机；编程；控制目录摘要. 2一、课程设计的性质、目的与任务 .41 课程设计的性质：.42.课 程设计的目的和任务： .4二、内容和要求 .41. 设计题目 . 4物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第3页共 19 页2. 设计内容 . 4

4、3. 设计要求 . 54. 组织要求 . 5三、设计课题简介 .6四、设计方案的比较与选择 .6五、可编程控制器的简介与工作原理 .71. 可编程控制器的定义 .72. 可编程控制器的工作原理 .7六、可编程控制器的选择 . 8七、硬件原理设计图 .81. 电气控制系统主回路原理图 .82. 1/0（输入/输出）端口分配：.93. 根据 I/O 端口设计外部接线图： .9八、操作说明.101. 电梯控制系统操作过程 .102. 电梯控制系统实现的功能 .103. 按键操作说明和指示灯说明 .11九、调试及结果 .11十、所使用主要元器件清单 .12十一、设计总结 .12十二、参考文献 .13附

5、录 四层电梯设计系统梯形图 .14一、 课程设计的性质、目的与任务1 1 .课程设计的性质：电气控制与 PLCPLC 课程设计是针对自动化专业的本科生开设的 一门实用性较强的必修课程。2.2. 课程设计的目的和任务：物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第4页共 19 页电气控制与 PLCPLC 课程设计是与专业课电气控制与 PLOPLO相 配套的一门重要的实践课程，是理论与实践相结合的一个重要教学环 节，是培养学生可编程控制器应用能力， 同时通过课程设计加深对理 论的理解和认识。其任务是通过设计方法的学习和制作过程， 掌握自 动化设备的设计、制作所需的一些基本概

6、念、方法和技能，培养学生 在设计与制作的动手能力，让他们在踏上工作岗位后，能尽快进入角 色，充分发挥其在这方面的作用。二、 内容和要求1.1. 设计题目四层电梯控制系统设计2.2. 设计内容(1) 自动控制系统的方案设计，内容包括：1 1)原理图的总体设 计；2 2)布线图的设计；(2)元器件选型，内容包括：1 1)电源配电；2 2)接口电路；3 3) 常用低压电器；4 4)PLGPLG(3) 系统制作方法与技能，内容包括：1 1)根据自动控制系统要 求及元器件的实际参数现状选择器件；2)2)制作前的准备；3 3)电路的 布线；4 4)硬件安装技术；5 5)硬件与程序调试3.3.设计要求(1)

7、以电气控制与 PLCPLC 的基本理论为指导，将设计实验分为基 础型和系统型两个层次，基础型指利用常用低压电器构建小型自动化 控制系统的设计与调试，系统型指选用 PLCPLC 与常用低压电器组建较高 程度的自动化控制系统的设计与调试；(2)熟悉常用低压电器的原理与应用；物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第5页共 19 页(3)学习 PLCPLC 上位机开发软件进行梯形图设计与仿真；(4)学习自动化控制系统电路的制作、接线与调试；4.4.组织要求(1)选题。对于每个班，课程设计指导教师至少提供1010 个以上的题目供学生选择。(2) 学生分组。由学生自由进行组合

8、，3-43-4 人组成一个设计组。每个设计组自由选择一个设计题目。 每一个设计组内每个学生有各自 的明确任务分工。(3) 课程设计任务书。设计的具体内容及要求在指导教师编写的设计指导书中规定。设计指导书要给出每个设计课题的题目、目的、要求、内容、步骤、方法、基础资料以及设计工作计划、组织措施等。(4)指导教师要对学生进行考勤，在课程设计的教学过程中，指导教师应分阶段对学生完成的工作进度进行检查，只有正确完成本阶 段的工作方允许进行下阶段的工作。(5)学生要按照课程设计任务书的要求， 按时按质按量地完成课 程设计。在课程设计过程中，按照学校正常作息时间进行，每天设计 时间不低于 4 4 小时。凡

9、是累计旷课时间达到或超过课程设计全过程 1/1/3 3 者或和未完成课程设计任务书基本要求者，按不及格处理。（6 6） 课程设计报告。学生要认真编写课程设计报告。课程设计报 告内容应包括：封面（设计题目、指导教师姓名、设计者专业班级、 姓名、学号），课程设计任务书，摘要，目录，课题简介，设计方案， 硬件原理设计图，操作说明，调试、实验方法及结果，设计总结，参 考文献，附录等。物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第6页共 19 页（7 7） 答辩。以课题组为单位进行答辩，首先简要陈述设计情况， 然后回答问题。每个课题组由一个人主讲，其他同学补充。每个人单 独回答问

10、题。三、设计课题简介电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢， 运行在至少两列垂直的或倾斜角小于 1515的刚性导轨之间。轿厢尺 寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。习惯上不论其驱动方式如 何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。本次设计由于条件和所掌握的知识相对有限， 所以本次设计相对 于实际应用中比较简单，主要是设计出四层电梯具有任意楼层外唤、 超载等功能。四、设计方案的比较与选择电梯控制方式主要分为三种，分别是继电器控制方式、微机控制方式和可编程

11、控制器（PLCPLC 控制方式，由于继电器控制存在功能弱、 故障多、可靠性差和工作寿面短的缺陷现在已经逐渐被淘汰，微机控制可靠性差故也不多采用，而 PLCPLC 控制采用一种巡回扫描的方式分时 处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运 行，否则电梯不会工作。又由于PLCPLC 中的内部辅助继电器及保持继电 器等是它本身内存工作单元，即无线圈无触电，使用次数不受限制。 因此，它比继电器控制有明显的优越性，比微机控制有明显的可靠性， 自动化水平更咼。综上所述 PLCPLC 控制是三种控制方式中最具有可靠性、 优越性和实 用性的控制方式，它更适合在电梯的技术改造和控制系统的更新换

12、 代，是电梯控制系统中理想的控制新技术， 所以本次课程设计采用可 编程控制器（PLCPLC 作为控制方式。五、可编程控制器的简介与工作原理物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第7页共 19 页1.1.可编程控制器的定义PLCPLC 英文全称 ProgrammableProgrammable logiclogic ControllerController，中文全称为可编程逻辑控制器，定义：一种数学运算操作的电子系统，专为在 工业环境中而设计的。它采用一类可编程的控制器，用于其内部存 储程序执行逻辑运算，顺序控制，定时，技术与运算操作等面向用 户的指令，并通过数字或

13、模拟式输入/ /输出控制各类型的机械或生 产过程。2.2.可编程控制器的工作原理PLCPLC 虽然以微处理器为核心，具有微型计算机的许多特点，但它的工作方式却与微型计算机有很大的不同， 微型计算机一般采用等 待命令或中断的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/OI/O 扫描方式，当有按键按下或 I/OI/O 动作，则转入相应的子程序或中断服务程序， 无 按键按下，则继续扫描等待。PLCPLC 采用循环的工作方式，即顺序扫描， 不断循环这中工作方式是在系统软件控制下进行的。当PLCPLC 运行时，CPICPI 根据用用具按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序，按序 号作周期性的程序循环扫描，程序

14、从第一条指令开始，逐条顺序执行 用户的程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令，在开始下一次 扫描，周而复始。实际上 PLCPLC 扫描工作除了执行用户程序外，还要完 成其他工作，整个工作过程分为自诊断，通讯服务、输入处理、输出 处理、程序执行五个阶段。六、 可编程控制器的选择本次设计有三种可编程控制器可选择使用，分别是和利时、台达 和三菱。由于平时课程所学的是三菱的 PLCPLC 再加上对三菱 PLCPLC 的了 解相对较多，所以本次设计采用三菱 FXFX 系列 FX1NFX1N 作为本次课程设计 的可编程控制器。物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第8页共

15、19 页七、 硬件原理设计图1.1.电气控制系统主回路原理图物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第9页共 19 页 3-3-J图 1 1 电气控制系统主回路原理图2.2. 1/01/0（输入/ /输出）端口分配: :输入端口输出端口过载X000X000电梯上行Y Y0 0 0一层外上呼X001X001电梯下行Y Y0 07 7二层外下呼X002X002一层显示Y Y0 01 1二层外上呼X003X003二层显示Y Y0 02 2三层外下呼X004X004三层显示Y Y0 03 3三层外上呼X005X005四层显示Y Y0 04 4四层外下呼X006X006表 1

16、 1 1/01/0（输入/ /输出）端口分配3.3.根据 I/OI/O 端口设计外部接线图:物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第10页共 19 页八、操作说明1.1.电梯控制系统操作过程（1 1）按动召唤按钮，电梯牵引机启动到达召唤层停止、电梯门和轿厢门同时打开。（2 2）人进入轿厢，超重保护没有报警。（3 3）电梯门开的同时计时器开始计时 5 5 秒钟，5 5 秒钟到电梯门和轿 厢门自动关闭（本次设计省略）（4 4）按动选层键，电梯牵引机启动到达选择层停止、电梯门和轿厢 门同时打开。（5 5）电梯门打开的同时计时器开始计时 5 5 秒钟，5 5 秒钟到电梯门

17、和 轿厢门自动关闭。（本次设计省略）2.2.电梯控制系统实现的功能（1 1）电梯内外当前楼层显示；KM1LH1KM2图 2 2 PLCI/OPLCI/O 端口设计外部接线图物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第11页共 19 页(2)各层厅外召唤按钮；(3)一台交流电动机拽引轿厢上升和下降；(4)待客召唤自动开门，当电梯在某层时，按下召唤信号自动开门；(5)至竝占有自动响铃提示并自动开门经 5 5 秒自动关门；(6)自动换向功能，当电梯运行到顶层或最底层时，能自动换向运行；(7)自动停留功能，当电梯完成指令后自动停在原位等待。3.3.按键操作说明和指示灯说明(1

18、)SBOSBO 对应模拟电梯人员超载， SB1SB1 对应一楼上呼按钮， SB2SB2 对应 二楼下呼按钮，SB3SB3 对应二楼上呼按钮，SB4SB4 对应三楼下呼按钮，BS4BS4 对应三楼上呼按钮，SB5SB5 对应三楼上呼按钮，SB6SB6 对应四楼下呼按钮。HL1HL1 对应一楼指示灯，HL2HL2 对应二楼指示灯，HL3HL3 对应三楼指示灯， HL4HL4 对应四楼指示灯。(2)一楼外有呼叫电梯按下 SB1SB1 电梯自动从楼上下来，到达一楼时电机停转 LH1LH1 亮，LH2LH2、LH3LH3 LH4LH4 灭；二楼外有呼叫电梯时，按下 SB2SB2 或者 SB3SB3 电梯

19、自动从楼下上来或者从楼上下来，到达二楼时电机停转 LH2LH2 亮，LH1LH1、LH3LH3 LH4LH4 灭；三楼外有呼叫电梯时，按下 SB4SB4 或者 SB5SB5 电梯自动从楼下上来或者从楼上下来，到达三楼时电机停转LH3LH3 亮，LH1LH1、LH2LH2、LH4LH4 灭；四楼外有呼叫电梯按下 SB4SB4 电梯自动从楼下上来， 到达四楼时电机停转 LH4LH4 亮，LH1LH1、LH2LH2、LH3LH3 灭；当超载时，电梯停 止运行，直到解除超载，电梯再次开始运行。九、调试及结果将已经编写好的程序通过配套的三菱 PLCPLC 软件烧写到 PLCPLC 中，运 行监控观察物理

20、与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第12页共 19 页各 I/OI/O 口指示灯的变化，指示灯亮说明已经接通。调试、 观察是否与预期的结果一至，如果相同则调试成功继续下步工作。 否 则返回继续检查修改。十、所使用主要元器件清单分类器件名称数量核心设备三菱 FXFX 系列 PLCPLC1 1高压设备三相异步电机1 1过载保护器1 1接触器2 2低压设备按钮7 7指示灯6 624V24V 继电器2 2表 2 2 主要元器件清单十一、设计总结本系统主要以 PLCPLC 为核心，利用 PLCPLC 的强大的控制功能，实现了 利用可编程控制器控制电梯的功能，具有接线简单、编

21、程直观、扩展 容易等特点。当电梯的功能增加时，硬件接线上只需增加行程开关输 入信号。原来的接线不需改变，软件上只需增加相应程序以及输出的 功能，要改动的地方也较少。调试结果表明，在适应性、精确性和可 靠性方面，到达到了设计的要求，表明该设计方案是可行的。通过本设计，我学习到了很多东西，在工作的细心上也得到了提高。并且，更了解了有关可编程控制器的功能。我选择这个设计，也是为 了弥补以前学习上的不足。这次设计，使我了解到老师的用心良苦， 并且从老师那学到了很多宝贵的东西。物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第13页共 19 页十二、参考文献11史国生、王念春、赵阳.

22、 .电气控制与可编程控制器技术M.M.北京：化学工业大学出版社.2010.5.2010.522秦健. .可编程控制器和变频器载改造在用电梯自动控制系统中的应用M.M.应用技术出版社.2006.200633 唐勇奇. .电梯变频器调速 PLCPLC 控制的设计与实现M.M.电机 电器技术出版社.2000.200044孙忠献. .电机技术与应用M.M.福建：福建科学技术出版社.2004.3.2004.355 李景学、金广业. .可编程控制器应用系统设计方法M.M.北 京：电子工业出版社.1995.199566徐惠钢、郭文华. .基于 PLCPLC 的电梯高精度位置控制的实现J.J.微计算机信息.2

23、007,23(5):61-63.2007,23(5):61-63物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第14页共 19 页附录 四层电梯设计系统梯形图+初始化YOOOYOOO YOD2YOD2 Y003Y003Y004Y004 YOD7YOD7- UK-电机正转二层显示三层显示四层显示电机反转M5ET 一层指示一层外呼，当按下 SB1SB1 时，电梯从楼上下来。电梯轿厢原来停在二楼 时到达一楼要 3S,3S,原来停在三楼到一楼需要 6S,6S,原来停在 4 4 楼到一 楼需要 9S9S。凸二层外上呼二楼外呼，当按下 SB3SB3 时，向上呼叫电梯，电梯应从上下来，

24、不能从 下上来。电梯轿厢原来停在三楼到二楼要 3S,3S,原来在四楼到二楼要6S6S。(V001(V001层显示电梯第一次使用时，停在一楼，一楼指示灯LH1LH1 亮* 一层外上呼X001X0011 1 1 1MOMOMlMl1 1 ,1,1 ” ”启丄呼超城丨 _屋佶锁M50M50M20M201 1 P PT T 1 1层上呼二层限位M30M30T T 1 1三层限总M40M40MM 1 1四层限槿M50M50) )层上呼T0T0延时丹K60T1T1延时加K90T2T2延时加X003I IM01 1:层上呼M51 1P二层上呼超载M51M51二层上呼M30H三层限位M401四层限位M10M2

25、H一层限位二层自锁T3T3延时為K&0延时日$物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第15页共 19 页二楼外呼，当按下 SB2SB2 时，向下呼叫电梯，电梯应从下上来，不能从 上下来。电梯轿厢原来停在一楼到二楼要 3S3S。*三层外上呼*二產外下呼XO02XO02 M0M04343M53T 1二层下呼M10一层隈位M53M53二层下呼K30ToTo延时加X005X005 M0M0MIOMIO M20M20 M3M3M52T 三层上呼M40MH四层阪位M52M52) )三层上呼K30T6T6) )延时茁三楼外呼，当按下 SB5SB5 时，向上呼叫电梯，电梯

26、应从上下来，不能从 下上来。电梯轿厢原来停在四楼到三楼要 3S3S。丰三层外下呼X004X004 MOMO M40M40 M3M3閃 TI I+P+PJ4-J4-三层下呼超载四层限fi fi三层自锁M54M54T T 1 1三宅下呼111111D D层限位M54三层下呼K30T7T7延时3&3&K60 T8延时弘三楼外呼，当按下 SB4SB4 时，向下呼叫电梯，电梯应从下上来，不能从 上下来。电梯轿厢原来停在二楼到三楼要 3S,3S,原来在一楼到三楼要6S6S。物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第16页共 19 页卡四层外下呼四楼外呼，当按下

27、SB6SB6 时，向下呼叫电梯，电梯应从下上来，不能从 上下来。电梯轿厢原来停在三楼到四楼要 3S,3S,原来在三楼到四楼要 6S,6S,原来在一楼到四楼要 9S9S。* 层指示灯TOTO X002X002X003X003闕洞X006X006I Ir-14-H- -延时弱 二层F呼二层上呼三层下呼三层上呼 四层下呼T1T 卜 班时讥T2电梯轿厢停在一层是 LH1LH1 亮，电机停止转动101层指示延时/一豆宜锁物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第17页共 19 页二层梧示灯T3T 卜延时氐112XMl X004X005X006- -一嵐上呼三层下呼三层上呼四层下呼（Y002）二层显示T4T 卜延时加T5T5T 卜延时的二层自锁（M2二层自锁物理与电气工程学院 10 级自动化 3 班 可编程控制器技术课程设计第18页共 19 页电梯轿厢停在二层是 LH2LH2 亮，电机停止转动*三层指示灯T6T6函一|卜T7T7T8延时讥M3电梯轿厢停在三层是 LH3LH3 亮，电机停止转动*四层指示灯M