PLC课程设计---五层电梯自动PLC控制

1、可编程控制器原理与应用课程设计题目系（部）班级姓名学号五层电梯自动PLC控制自动化*指导教师*2011年_J_月工日至J共_1周月152010 年 01 月 15 日可编程控制器原理与应用课程设计任务书一、设计题目、内容及要求1设计题目：五层电梯的pic自动控制2、设计内容：1）电梯轿箱的控制要求：a :选向：根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼曾位置决定 电梯的运行方向。b :选层换速：指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向 上，或一直向下的原则。并且在每次平层的时候都能够换速。c :楼层位置的指示：选用了数码管显示的方法。由于FX2N系列已有内部计数-译码驱

2、动模块，所以只要外部加上 LED七段显示管和电源就可以显示楼层了。2 ）电梯门的控制要求：要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过 5秒钟后电梯门自动关上。如果遇 到有人在门中间的情况，电梯会因为光电开关的作用而自动开门。3、设计要求：-IiLJ1根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作顺序、动作条件 及必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期及单步等）；2） 根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数；3） 选择PLC分配PLC的I/O点，设计I/O电气接口连接图（这一步也可结合第 2 步进行）；4）进行PLC程序设计。二、设计原始资

3、料三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）1. 根据设计内容撰写可编程序控制器原理与应用课程设计报告，要求不低于3000 字。2. 绘制接线图、顺序功能图、梯形图，提交电子版；3. 提交接线图、主电路一张，用 A3纸打印。四、进程安排从2009年1月11日到2010年1月15日序号项目具体内容时间（天）1明确任务1）了解设计任务书2）借阅图书资料0.52总体方案设计及pic选型1）熟悉设计题目2）查阅相关资料，进行pic选型、 电器元件选型13接线图设计分配PLC的I/O点，设计I/O电气接口连接图0.54梯形图设计用编程软件绘制梯形图1.55撰写设计报告撰写不少于3000字的可

4、编程 序控制器原理与应用课程设计 报告1.5五、主要参考资料1 邓星钟机电传动控制武汉：华中科技大学出版社,2001.2 静 康.实用电工典型线路图例.北京：中国水利水电出版社，1998.3 全国电气文件编制和图形符号标准化技术委员会.电气电工及相关标准汇编.北京：中国电力出版社,2001.4 朱英韬.工厂电气控制技术.北京：工业大学出版社，1991.5 杨长能,张兴毅.可编程程序控制器基础及应用.重庆：重庆大学出版社,2001.指导教师（签名）：教研室主任（签名）：课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数缺勤天数成绩 评 疋出勤情况及设计过程表现（20分）课设答辩（20分）设计成果（60分）总成绩

5、（100分）提问（答辩）问题情况综合 评 疋指导教师签名：年月日1概述 12总体方案设计 22.1电梯控制系统构成 22.2电梯的工作原理及功能要求 22.2.1输入输出回路 22.2.2变频调速回路 33硬件设计 43.1控制系统硬件设计 43.2输入输出点分配 54软件设计 64.1控制系统程序工艺流程分析 64.2控制系统程序设计 115总结 17参考文献 181概述在本次设计中，我将利用 PLC来实现对电梯的控制。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趋增加，PLC则能在很大程度上很广的范围内实现自动化控制。20世纪60年代末，为了克服传统继电器的种种应用上的缺

6、点， 人们研制出了一种先进的自动 控制设备PLC,由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得 到了推广应用。现在PLC作为用于工业生产过程控制的专用计算机，与 商家、家用的微机不同，由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和 工作运行的连续性，使其在设计上有许多特点。（1）可靠性高，抗干扰能力强；（2）编程方法简单、直观；（3）体积小、耗能低、重量轻；（4）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；（5）系统的设计/安装、调试工作量少；（6）维修工作量小、维护方便；（7）接口模块功能强、品种多。因此，PLC行业已经在工业市场上占有一大片领地。目前， PLC在 国内外已广泛应用于钢铁、石油、化

7、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。本次设计包括对PLC硬件的设计，软件设计，驻点路的设计，控制柜的 设计，以及电梯惦记和其他设备的选择，还有原理分析等。相信此次设 计后，我对电梯的实际运行以及PLC的基本原理和控制过程能有初步的 掌握。2总体方案设计2. 1电梯控制系统构成电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及PLC单元构成，由如图2所示，PLC用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动， 加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，安全保护等指令信号进行管理和控制功能。2. 2电梯的工作原理及功能要求2. 2. 1输入输出回路输入

8、输出单元为PLC的I/O 接口部分，主要由轿箱内选层、楼层及方 向指示、厅外呼叫、开关门、上下强迫换速开关、井道内的上下平层、 门锁、消防、安全保护继电器、检修、称重、泊梯等单元构成。(1) 输入单元为：开关门按钮，输入 PLC控制轿门的开闭(厅门也同 时动作);上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层； 厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和消除；轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、消除和指示；上下限强 迫换速开关，用于保护电梯的高速运行安全，避免电梯出现冲顶或蹲底 事故，当电梯到达上下端站时，装在轿厢边的上下限强迫换速开关打板， 信号输入PLC, PLC发

9、出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置；门锁 装置(或轿门和厅门联锁保护装置)，轿门闭合和各厅门闭合上锁是电 梯正常起动运行的前提；安全回路，通常包括轿顶内急停开关、轿内急 停开关、限速器断绳开关、安全钳开关、限速器超速开关、相序保护继 电器、底坑急停开关、上下限极限开关等；检修、消防和泊梯，检修、 消防和泊梯为电梯的三种运行方式， 检修运行为电梯检修时的慢速运行 方式，消防运行有消防返回基站和消防员专用两种运行状态， 泊梯状态, 消除内选和外呼信号，自动返回泊梯层、关门并断电；称重单元，用来 检测轿厢负荷，判断电梯处于欠载、满载或超载状态，然后输出数字信 号给PLC,根据负载情况进行起动力矩补

10、偿，使电梯运行平稳。(2) 输出单元为：层楼指示灯、楼层及方向指示单元，包括电梯上下 行方向指示灯以及报站钟等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示方式和点阵显示方式，本系统为七段码显示方式；开关门单元，用于 控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭， 在自动定向完成或电梯平稳停靠 后，PLC给出相关指令，完成开关门动作。2. 2. 2变频调速回路变频调速主回路由变频调速驱动、三相交流输入、曳引机和制动单元构成.三相电源R、S、T经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供 电，输出端为两相电接电动机的快速绕组， 外接制动单元减少了制动时 间，加快制动过程。变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较

11、， 从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部 的给定速度，达到调节电梯速度，旋转编码器用来检测电梯的运行速度 和运行方向的目的。变频器输入信号为：上、下行方向指令，低速、高 速、检修速度编码指令。3硬件设计3. 1输入输出点分配表3- 1 I/O分配表4软件设计4. 1控制系统程序工艺流程分析根据电梯的功能要求与工作原理以及输入 /输出点的地址分配表，来绘制电梯的程序流程，和设计电梯的程序梯形图。电梯程序流程图为图4.1。梯形图分成：初始化、指层控制、开关门控制、轿内呼叫与标记控制、厅外呼叫与标记控制、电梯图4.1电梯程序流程图4. 1. 1电梯初始化电梯复位、装入数据、

12、安全回路等。4. 1. 2指层控制指层控制梯形图如图4.3所示。本程序以1楼为基站，脉冲数为0。D2O0 D202 D204 D206 D208分别存放 1/F 5/F 的脉冲数 0、600、1200、1800、2400 (实验用实际具体而定)。C242为内部高速计数器，D250存放减速脉冲数50, M M5为楼层继电器。当轿箱位于某一层时， 应产生位于该层的楼层信号，以控制楼层显示器显示楼层处的位置，离开该层时，该信号应被新的楼层信号(上层或下层)取代。4. 1. 3开关门控制(1)开门控制手动开关门时，当电梯运行到位后，按下 SB16 X030闭合，M50置位， Y016得电，电动机正转，

13、开门。开门到位，开门到位行程开关SQ1动作， X032闭合，M50复位，Y016失电，开门过程结束。当在关门过程中，按 下SB16停止关门，并开门。自动开关门时，当电梯运行到位后，电梯停止，T0开始定时，延时2S后，T0触电闭合，M50置位，开门。(2)关门控制手动关门时，当按下SB17 X031闭合，M51置位，Y015得电，电动机 反转，关门。关门到位，关门到位行程开关 SQ2动作，X033闭合，M51 复位，Y015失电，关门过程结束。在开门过程中，按下 SB17停止开 门，并关门。自动关门时，定时器T1控制。当电梯开门到位后，X031闭合，T1定时 5S后，M51置位，关门。但在关门时

14、，有客人经过红外线遮蔽，停止关 门，遮蔽结束，继续关门。当关门过程受到压力，关门力限K4闭合，M50置位，开门。4. 1. 4轿内指令控制当轿内按下SB1 SB2 SB3 SB4 SB5后，按键标记，对应指示灯 E8E12亮。到电梯到达指定层后，动作取消，指示灯灭。在检修时，按 键不标记。安全回路在整个工作过程中为常开（X000）,只有出现不安 全情况时才导通，则电梯停止工作。4. 1. 5厅外呼叫控制当按下对应的呼叫键 SB6- SB17时，按键标记，对应指示灯 E13- E20 亮。到电梯到达标记层时，动作取消，指示等灭。在检修时，按键不标 记。4. 1. 6电梯的选层上、下行控制当电梯得

15、到轿内指令或厅外呼叫指令时，分析对应层与电梯所在位置，判断是上行（M100置位）还是下行（M101置位）。M100置位时，丫000接通，电梯上行；M101置位时，Y001接通，电梯下行。4. 1. 7电梯的运行控制电梯的运行由变频器控制，一次完整的运行过程，就是曳引电动机从起动、匀速运行到减速停车的过程。为使乘客拥有良好的舒适感，电梯采 用S型速度曲线，转换成频率曲线如图 4所示。维持50Hz运行。当换速信号到时，PLC撤消高速信号Y002断开，同时 输出爬行信号Y003导通，爬行频率为6Hn从50Hz下降到6Hz在3S 内完成。当到达6Hz速度时，就以此速度爬行。当平层信号（M30 M341

16、 到时，撤消正转（或反转）及爬行信号，变频器从 6Hz减速到0。在整 个运行过程中，变频器的零速输入点X001及异常输出点X003都是断开 的，运行速度减为0时，；零速输入点闭合，通过 PLC发出电动机抱闸 和自动开门信号。当变频器出现异常时， X003导通，电梯无法运行。按下检修键SB19后,只能以检修速度运行。按下检修上行SB22时,Y002 YOO闭合，以检修速度（10Hz）上行，松开按键，立即停止。同理，按 下检修下行SB20时，Y002、Y003闭合，以检修速度（10Hz）下行，松开按键，立即停止。由于材料限制，本实验用 OMRQN3G3JV小型变频器，两相交流电动机。实际根据需要所

17、定。变频器的参数设置为表 2。表4-1 变频器参数设置n021控制电路的端口区控制运行n050可以反转n0950电机运行的最高频率（Hz）n140电机运行的最低频率（Hz）n163斜坡上升时间（S）n173斜坡下降时间（S）n202S形加减时间为0.5Sn2250设置固有频率f=50Hz （高速运行）端口 S3n236设置固有频率f=6Hz （爬行运行）端口 S4n2410设置固有频率f=10Hz （检修运行）端口 S5n362反转与停止输入端口为S2N376多段速指令1输入端口为S3n387多段速指令2输入端口为S4n398多段速指令3输入端口为S5N403零速输出ON:零速中so：为正转与

18、停止端口4. 1. 8抱闸、泊梯、超重控制当变频器输入零速信号后，X001常开闭合，输出Y035常开闭合，抱闸 闭合。电梯运行时，零速输入停止，X001断开，则Y035常开断开，轿 箱运行。消防与泊梯，按下SB14 X026导通，电梯返回基站。基站到，X015常 闭断开，电梯停止。超重时，X006常闭闭合，电梯不能启动，并鸣镝（Y034常开闭合）。4.2控制系统程序设计221H2111231123112211241M2411231MlH4HM5M2Ml14aHl13M4K5Ml12H3rrHlX030 HL2OI IrH-X005X0311034SETM3RSTM3SBTM4RSTN4SBTM

19、5RSTK5 5Y006Y007TO10Y011TO12TO13SET150RST150SIT153K2O80SETM51266268271273276278290283285287290295299301306311315320T1W13W14M15X0161卜SET190YD 20M2180X022M3180180T F)00171 k7032TO33Y034H21T卜RSTSET212230T卜22SET2390d卜M2324X)d卜24SET32190X023M4IMOT I1 卜190XD25M5IMOH卜SETK34RST134SET135RSTH35383385387389391

20、395397401403407409413415419421425427431433190456456M100TO36M1O1477YO371OOTO13YUWbVxuwT卜MSIWR1腿:叮559562565協日571M12OM120X007W37WOFHp5TM：0OfOOOK1O1T卜TOC2fsrrIE1vm图4.35735 总结通过这次课程设计，我更深刻地认识到 PLC技术不仅可以实现逻辑控制、顺序 控制、定时、计数、算术运算、数据处理、数据通信等功能，并且具有处理分支、 中断、自诊断能力。逻辑控制功能通过软件编程实现，柔性强，控制功能多，控制 线路大大简化。S7200PLC的编程软件为STEP7Micro/wlN32，是一种基于 windows 平台的应用软件，它可以使用通用的个人计算机作为图形编辑器，用于在线或离线 开发用户程序，用于在线对PLC进行各种操作，并且可以在线实时监控用户程序的 执行状态。它提供了三种编程语言，及梯形图LA