三层电梯控制设计

1、駁列疙N 乂拶综合实训设计报告信息工程与自动化 学院自动化系名：号：业：测控121班设计题目：基于PLC的三层电梯控制系统设计 姓 学 专 指导老师：0一五年七月引言随着城市建设的不断发展，城市迅速的崛起，高层建筑的不断增多，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。它是采用电力 拖动方式，将载有乘客或货物的轿厢，运行于垂直方向的两根刚性导轨之间， 运 送乘客和货物的固定式提升设备。 所以，电梯是为高层建筑运输服务的设备， 它 具有运送速度快、安全可靠、操作简便的优点。但传统的电梯控制系统主要采用 继电器-接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量 大

2、等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加目前电梯的控制普遍采用了两种方式， 一是采用微机作为信号控制单元，完 成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功 能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式采用可编程控制器取代微机实现信号控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别，但PLC可靠性高，程序设计方便灵活。1.电梯的PLC控制方式PLC是一种用于工业自动给控制的专用计算机。实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样，能通用或专用 CPU乍为字处理器，实现通道（字）的运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器），进行点

3、（位）运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高，易操作、维修和编程简单、灵活性强等特点。1.1 PLC控制系统的可靠性对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维 修时间短。PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了MTBF降低了 MTTR使可靠性提高。PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机 控制更简单的编程语言，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。 在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例

4、如，采用可靠性的元件, 采用先进的工艺制造流水线制造，对于干扰的屏蔽、隔离和滤波等，对电源的断 电保护，对存储器内容的保护等。PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可 靠性的措施。例如，采用软件滤波，软件自诊断，简化编程语言等。1.2 PLC控制系统的易操作性PLC的易操作表现在下列几个方面:(1) 操作方便 对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。 大多数PLC 采用编程器进行输入和更改的操作。 编程器至少提供了输入信息的显示， 对大中 型的PLC编程器采用了 CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序查找，然后进行更改

5、，更改的信息可在液晶屏或 CRT上显示。(2) 编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言 时，十分有助于编程人员的编程。(3) 维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的 部位，以便维修。1.3 PLC控制系统的灵活性PLC的灵活性表现在以下几个方面:(1) 编程的灵活性PLC米用的编程语言有梯形图，布尔助记符、功能表 图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便，应用面拓展。(2) 扩展的灵活性PLC

6、的扩展灵活性是它的一个重要特点，它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。(3) 操作的灵活性 操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。1.4 PLC操作方式的优点(1)在电梯控制中采用了 PLC用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。(5)PLC可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。 用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。2. 需求分析电梯是一个具有特种容载装置轿厢沿着恒

7、定不变的铅垂导轨，在不同水平面间歇运动的用电力驱动的起重机械，它适宜于装置在二层以上的高层建筑物内, 专供上下运送人员或货物之用。本实训所设计的电梯模型共三层，电梯每层的楼厅均设有按钮召唤电梯； 电 梯内部设有按钮以便乘客选择要到达的楼层，还设有开关门按钮，方便乘客进出 电梯。工作中的电梯控制系统的主要任务是对各种呼梯信号和当前电梯运行状态 进行综合分析，再确定下一个工作状态。为实现电梯自动控制，要求控制系统具 有自动定向，顺向截梯，反向保号，外呼指令记忆，停梯销号，自动开关门，自 动报警，手动开关门等。我组设计的三层电梯控制系统的主要功能有：（1）楼层指示灯亮时表示停在 相应的楼层；（2）每

8、当停在各楼层时其楼层指示灯闪烁 5秒接着常亮；（3）有呼叫的楼层有响应，反之没有；（4）电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下 降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。3. 电梯的控制要求电梯由安装在各楼层门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容 为电梯运行方向。电梯轿厢内设有楼层内选按钮 S1S3,用以选择需停靠的楼 层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示，SQSQ3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均 无效。例如，电梯停在由一层运行至三层的过程中，在二层轿厢外呼叫时，若按 二层上升呼叫按钮，电梯响应呼叫；若按二层下降呼叫按

9、钮，电梯运行至二层时 将不响应呼叫运行至三层，然后再下降，响应二层下降呼叫按钮。电梯位置由行程开关SQ1 SQ2 SQ3决定，电梯运行由手动依次拨动行程开关完成，其运行方向由上升、下降指示灯 UP DOW决定。例如：闭合开关SQ1 电梯位置指示灯L1亮，表示电梯停在1层，这时按下三层下呼按钮 D3,上升指示灯UP亮，电梯处于上升状态。断开 SQ1闭合SQ2 L1灭、L2亮，表示电梯运行至二层，上升指示灯 UP仍亮；断开SQ2闭合SQ3电梯运行至三层，上升指示灯UP灭，电梯结束上升状态，以此类推。当电梯在三层时（开关SQ3闭合），电梯位置指示灯L3亮。按下轿厢内选开 关S1，电梯进入下降状态。在

10、电梯从三层运行至一层的过程中，若按下二层上 呼U2与下呼按钮D2,由于电梯处于下降状态中，电梯将只响应二层下呼，不响 应二层上呼。当电梯运行至二层时，电梯停在二层，当电梯运行至一层时，一层内选指示灯SL1灭，下降指示灯DOWIN,上升指示灯UP亮，电梯转为上升状态, 响应二层上呼，当电梯运行至二层时，上升指示灯 UP灭。每当到达楼层若电梯门指示灯不闪烁则继续前进，否则执行电梯门开关动 作。4. PLC硬件设计4.1 PLC型号选择PLC的种类非常繁多，不同种类之间的功能设置差异很大，这既给PLC机型的挑选提供了十分广阔的空间，同时也带来了一定的难度。机型选择的基本原则 应是在功能满足要求的前提

11、下，力争最好的性价比，并有一定的升级空间。考虑到本次设计的电梯系统只有 3层，且开关量居多，模拟量较少；对于开关量控制为主的系统而言，一般 PLC的响应速度足以满足控制的要求，在小型PLC中整体式比模块式的价格便宜，体积也小，但是在设计活动中，经常碰到一 些估计的指标，在设计活动中需要进行局部调整，另外模块式PLC排除故障所需 时间短；由于考虑到本次设计的电梯系统只有 3层，考虑到工厂造价，我们采用 离线编程的方式，以减小软硬件的开销。统计输入、输出点数并选择PLC型号:输入信号有11个，考虑到有15%的备用点，即10X( 1 + 15%)= 12.65 , 取整数13,因此共需13个输入点。

12、输出信号有8个，考虑到有15%的备用点，即8X( 1+ 15%)= 9.2，取整 数10,因此共需10个输出点。因此可选用三菱公司生产的FX2N-32M團号的主机，它有16个输入点，16 个输出点，满足本设计的要求。4.2 I/O分配表(1)输入分配：序号名称输入点0三层内选按钮S3X01二层内选按钮S2X12一层内选按钮 S1X23三层下呼按钮D3X34二层下呼按钮D2X45二层上呼按钮U2X56一层上呼按钮U1X67三层行程开关SQ3X78二层行程开关SQ2X109一层行程开关SQ1X1110复位RSTX12(2)输出分配:序号名称输出点0三层指示灯L3Y01二层指示灯L2Y12一层指示灯

13、L1Y23电梯下降指示DOWNY34电梯上升指示UPY45三层内选指示灯 SL3Y56二层内选指示灯 SL2Y67一层内选指示灯 SL1Y74.3 I/O接线图SQ3S3SQ2XSQ1X匚X0Y0X1Y1X2Y2X3Y3X4Y4X5FX2NY5X6Y6X7Y7X10X11COM1C°M 124VPLCL3L2L1DOWNUP图1 PLC I/O接线图5. 模拟装置设计模拟装置实验面板图如图2所示:14F1o* *00:0图2模拟实验面板图6. 软件设计6.1 PLC控制系统流程图及描述图3电梯的工作流程图电梯启动时，检测电梯是否停在二或三楼层且有呼叫信号， 如果是就等待呼叫信号，如果

14、不是时，电梯自动下降到一层等待呼叫信号。当检测到有呼叫信号 时，例如：电梯停在一层时检测到三层呼叫信号，电梯离开一层经过二层，接着 到达三层，电梯停止。当电梯停前检测到呼叫信号，例如：电梯停在一层时检测 到三层呼叫信号，电梯离开一层经过二层，准备到达三层时检测到二层呼叫信号, 电梯停在三层后继续下降到二层等待呼叫信号。6.2 PLC程序梯形图0pRST MilM57111519XOt?XOlOX01ITlXOWXOO?X011-IIJ4XOlO X0072326XOI12729313335384144?RST YOOO Y007SETSET< YOOO < YOOl< Y00

15、2 YOO5YOO6X0I2TlX0I7TlXOlOTlxonTlX0I6XQII-IIj-rX0I5XOlOTl:PFXOHXOlOTlSETRSTRSTRSTSETSETSETYOO7YOO5YOO6Y007Ml)Ml 2M2IX0I3 XOO?TlSETM22M22M21MI2MilK3IK31717fl949D111YtDSX»D71 11 1rN12 I I_?1嘲ID1 11 1LV0D7m?1 11 1rN11T I_xnii1 1L1 1LvoD?x»ia1 11 1rNH1 1畀HN32N31 YCOaT I_H41H?M3929?IDf£ XD

16、O):EJT7. 组态监控系统设计组态王6.55具有流程监控、完整的脚本编辑、实时趋势监视、全面报警、历史数据管理、报表展示等核心性能，同时具有可视化操作界面、自动建立I/O点、分布式存储报警和历史数据、设备集成能力强等优点，其功能强大、性能优 异、质量可靠。(1) 启动组态王6.55软件，进入工程管理器中建立一个“三层电梯”的新工程，如图4所示:1#工軽ft理耳1-inl X一 "±,三说曲:工rA>T.K诽 士? DXm型I裔 备伯恢Scw导出阳导入1損索捕建JM除属性fI工程若描1艇|廉生1描述伽deiWc:pragivn htkJngvWvt<ariip

17、ie'jdnq*wl1920-10806.55坦玄王&55疽示工§6«甜呼K 呷 demua.c:prDqr»Ti *lieMnpEWe«mpi0*JngmoSsoo-no6.55fi态王&55演示工程SMlt6防口迪 Egiwi如临mpiMXJng*rn<>5山訊托a6.55组玄王6,55植示工趕1024X763:葩：無工向导之三工畧老闿相描沐m图4工程建立画面(2) 进入工程浏览器中，在左侧设备中设置组态王软件和PLC间的通信参数，如图5、图6所示:设置串口- COM1通谎参数谀特率：(9600 习 奇偶校验：I偶

18、校验二 通信超时：丽5 通信方式：G TS232-Mo dem厂使用Modem主Modem AT控制字:AHodem員丁控制宇:数据位:停止位： 毫秒 r ES4Z2C RS405取消 I图5 口参数设置界面设备安裝向导一息总结xj祢所要安装的设备信息:厂设备信息-.、15 £1"1设备逻辑名：新W设备通讯方式： COH新设备为三蓋生产的F1(2L485 .F自动建妾呈上一歩厂売戚目职消 huuiBiuIE .i i.图6组态王上PLC参数设置界面(3) 在工程浏览器数据库的数据词典里建立上位机监控画面所需的变量,如图7所示：理忖 lESlU 金*皿XAi SBitu：,a

19、caiLj 詩 BE 二蛊* 耶«I 工S 七田 d'E?flTAH昭iE 0 蔚星皆一*¥0|一 艺i=i_i s 件面£KBKunc.iS WffiW口昨i呻tM-mi曰电设呂» COhLCWZ口 Ht i卡 n却無普 n紹帖直卫银运行采师CMlFtN肋啖评EAAWVC卑户*打四51 .；呂as冃理B"耳晦 aitstt1-1 Zj Wrta安舸面 ttSnrprrrs.ff M.刖妙rIm卫型型型燮型行打看BIK監btoKS型盖阪toHfc比粗慣tohfcfcjd型卫卫Hs型粧型 籃馨菠駐翳需籃Hsss蠶需S乳柑藏翳程建 nAnR

20、R-nnnRAn-nnflRRAnnnAnRR-nnAAnRnnflRAAn.图7组态王数据库变量建立界面(4) 在工程浏览器文件下，选择画面，新建立一个“主界面”画面，如图8所示:新画面画面名称命令语言对应立件|pic00002.pic注释-画面位置 左边|0 顶边(0显示宽度|1血自画面宽度|1血 ±1显示高度(9773画面高度两3厂画面凤格厂标题杆F/犬小可变 背員色匸类型边桓柠覆盖式r替换式f*隼如厂r諌出式广與选厝I 确定 I 取消 I图8组态王画面建立9所示:(5) 在画面中选择工具箱中的画图工具建立电梯监控画面，如图三层电梯监控系统3搂2楼j1楼丄开门延时 #庐1H二位

21、 91 N ； M n电梯内选4mn It J 小 BS Ht#4开关Li MX fj图9组态王主监控界面(6) 将数据库中数据词典里建立的变量与画面中的图形元素做一一对应,如图10所示:希 对象类型：圆角矩形 对象容称：|Graph344凰迥連左能3上616 髙度£04 宽度也 提示丈本：L厂表达式:*星大时值丰对应值po对应值Too占据百分比h齐±1占据百分比|1皿士变化方向方向选择r.J |1000 飄流动确定I取消W |100 毫秒图10组态王图形元素的变量对应设置(7) 在画面中右键画面属性中选择命令语言，编写上位机电梯运行的组态王程序，如图11所示:J船电ex选

22、丨踽倒字显示时 存在时陰含时1ifCW站点关门标志H1 I |本站点幵门延时=30) *站点门位置= 本站点门位置+10:ifCW站点门位置=100)离本站 点关 门标志=0»本站点幵 门延时=;i FA本站点开门标志Hl ) 本站点.门位置= 本站点门位置T1 f(M本站点门位置二二10>本站 点开 门标志=0;本站点开 门延时八本站点幵 门延时+1;ifCW站点轿厢fl置 PA本站点 一层指示灯门； 讥本站点二层指示灯=0 ； 本站点.三层指示灯R ；5SSE H：工业库娈S空部画披n帮助一.i f1 1(1i 1*11 /1确认11宇待审.自JE文.tII11 1 1+

23、11II1-II = 11 ;数学.SQL .:S；它图11组态王画面命令语言编写12所示:(8) 全部保存工程，运行并调试组态王上位机监控界面，如图电梯内选三层电梯监控系统2楼A1搂 j开门延时 2图12组态王运行监控界面8. 系统的改进设想本系统使用三菱FX2N-32MR PL®现三层电梯的控制，在实际运用中，由于电梯使用的楼层比较高，为了在运行过程中节省时间，可采用变频调速。例如: 用楼层限位开关进行感应，启动时，若电梯离起点距离为一层以下时， 进行低速 运转；若电梯离起点为一层以上时，转为高速。停止时，若电梯当前位置离目的 地有两层以上距离时，用高速进行运行；若电梯当前位置离

24、目的地在两层以下距 离时，用低速运行。本设计的三层电梯为相应单一呼叫的电梯，即在一个动作没有完成前不响应 其他呼叫，在现实生活中，通常可以响应多个呼叫，这就需要用到另外两条功能 指令SFWRSFRD用SFW来依次存储呼叫信号，用 SFRD来依次读取呼叫信号,以达到按呼叫顺序来控制电梯运动的效果。9. 总结与体会两星期的PLC实训很快结束了，在这短暂的两周实训时间里，经过老师、同 学的指导，我们完成了三层电梯 PLC控制系统的设计，达到了预期的控制要求。我获益非浅，学习了不少关于自己专业方面的知识。此次实训主要是完成一个项目：三层电梯PLC控制系统设计，在完成这个项 目期间还学习了画图、PLC编

25、程、仿真等一些与自己专业有关的软件应用。在完成项目期间，我们组首先是一起查阅资料、讨论设计方案，待设计方案 确定之后我们就分工进行设计，一部分人负责PLC控制设计，一部分人进行组态 王的虚拟设计，虽说分工明确，但在完成项目过程中遇到些麻烦的话组员之间还是相互配合相互帮助，尽量让每一个组员学到更多的专业知识，使每一个组员更上一个层次。通过这次的实训，我收获颇多：第一，认识了团队合作的力量，要完成一个项目不是一个人的事情，当中我们有过分歧但最终达成共识， 不管结果怎样，至少我们曾经在一起努力过，体验其中的过程才是真正的收获。第二,通过这次的实践操作，我认识到了自己的不足，更感觉到了自己与别人的差距

26、。为了明年的毕业而做准备，从各方面充实自己，使自己适应这个社会。第三,要学会运用互联网工具。互联网是一个具有大量资源的信息宝库，在这次设计中如果没有互联网也许我们会画更多的时间才能完成任务，所以一定要会并善于运用互联网工具。总之，这次的实训给予了我不同的学习方法和体验， 让我深切的认识到实践的重要性。在以后的学习过程中，我会更加注重自己的操作能力和应变能力， 多与这个社会进行接触，让自己更早适应这个陌生的环境，相信在不久的将来，可以打造一片属于自己的天地。附件：画面命令语言：本站点 关门标志本站点 开门延时=30)本站点 门位置 本站点 门位置+10；本站点门位置=100)本站点关门标志=0；

27、本站点开门延时=0;本站点开门标志=1)本站点门位置 本站点门位置-10;本站点门位置=10) 本站点开门标志=0;本站点 开门延时本站点 开门延时+1;本站点轿厢位置=0)本站点一层指示灯=1;本站点二层指示灯=0;本站点三层指示灯=0;本站点电梯显示=1; /从1楼上到2楼条件本站点一层指示灯本站点楼键位置u2=1)本站点轿厢位置本站点本站点轿厢位置=150) 本站点一层指示灯=0;二层指示灯=1;三层指示灯=0; 电梯显示=2;楼键2=0; 按钮u2=0;按钮d2=0;本站点门位置本站点按钮轿厢位置+10; 本站点本站点轿厢按钮本站点 本站点 本站点 本站点 本站点 本站点/从2楼上到3楼条件 本站点二层指示灯 位置本站点楼键本站点轿厢位置本站点本站点轿厢位置=300)本站点一层指示灯=0;二层指示灯=0;三层指示灯=1; 电梯显示=3;楼键3=0; 按钮d3=0;本站点门位置本站点按钮d3=1)轿厢位置+10; 本站点轿厢本站点 本站点 本站点 本站点 本站点/从3楼下到2楼条件 本站点三层指示灯 本站点楼键位置u2=1)本站点轿厢位置本站点本站点轿厢位