四层电梯自动控制PLC课程设计报告书

1、 现代控制技术与PLC控制课程设计姓 名 王 硕 学 号 2010322233 班 级 机电102班 专 业 机械电子工程 院 别 机械工程学院 指导教师 杰 2013年7月5日目 录第一章 引言·································

2、3;·········31.1 课程设计的目的··································31.2 课程设计的容···

3、;·······························31.3 课程设计的目标·················

4、;·················4第二章 系统总体方案设计······························

5、3;·42.1 系统硬件配置与组成原理···························42.2 系统变量定义与分配表················

6、83;············82.3 系统接线图设计··································9第三章 控制系统

7、设计···································123.1 电梯运行流程图············

8、83;····················123.2 电梯开关门流程图···························&

9、#183;···14第四章 程序设计······································154.1 梯形图·····

10、···································154.2语句表·············

11、3;··························22第五章 结束语······················&

12、#183;·················24第六章 参考文献······························

13、83;·······24第一章 引言1.1 课程设计的目的课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业与基础知识的

14、能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。电梯的控制在现代社会的各行各业中都有所涉与其应用与其广泛，为了进一步加深对可编程控制器的理解，巩固所学知识与有助于工程实际应用，本次课程设计选择了PLC在电梯控制系统中的应用。1.2 课程设计的容课程设计的容主要是用可编程控制器（PLC）改造在用电梯自动控制系统。由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电控系统进行改造，以节约资金。因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯的改造之路，并进而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。针

15、对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯。主要容如下：电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统的总体结构，由 PLC 来实现电梯信号控制，完成了电机和可编程控制器（PLC）的选择。然后是系统硬件开发，完成了 PLC 的选型、I/O 点数分配与 PLC 的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图，提出了模块化编程思想，介绍了系统的软件开发。最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。1.3 课程设计的目标(1)电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升

16、，反转为下降。(2)楼层呼叫按钮与电梯按钮按下，电梯未达到相应楼层或未得到相应的响应时，相应指示灯一直接通指示。(3)电梯运行时，电梯开门与关门按钮不起作用，电梯到达停在各楼层时，电梯开门与关门动作可由电梯开门与关门按钮控制，也可延时控制，但检测到电梯超重时，电梯门不能关闭，并由报警电铃发出报警信号。(4)电梯最大运行区间为三层距离，若一次运行时间超过30s，则电动机停转，并由HA报警。(5)检修开关SB7接通时，电梯下行停在一层位置，进行检修，其他所有动作均不相应。(6)电梯拖动电动机控制电路有各种常规电气保护，如短路保护、过载保护、正反转互锁等。第二章 系统总体方案设计2.1 系统硬件配置

17、与组成原理2.1.1 系统硬件接线图2.1.2 整体设计方案整体设计方案如图2-1所示。图2-1 整体设计方案图2.1.3 电梯PLC控制系统的基本结构电梯PLC的控制系统主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图2-2为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机与扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机、操纵盘、呼梯盘、井道与安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器与召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。图2-2 电梯PLC控制系统的基本结构图2.1.4 信号控制系统电梯信号控制

18、基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图2-3所示，输入到PLC的控制信号有：运行方式选择（如自动、有/无司机、检修、消防运行方式等）、运行控制、轿指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门与限位信号、门区和平层信号等。图2-3 电梯PLC信号控制系统框图2.1.5 可编程控制器机型的选择（1）输入/输出点的估算：采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮SB11和指示灯H11，二层有上升呼叫按钮SB21和指示灯H21以与下降呼叫按钮SB22和指示灯H22，三层有上升呼叫按钮SB31和指示灯H3

19、1以与下降呼叫按钮SB32和指示灯H32，四层有下降呼叫按钮SB41和指示灯H41。一至四层有到位行程开关ST1ST4。电梯有一至四层呼叫按钮SB1SB4和指示灯H1H4；电梯开门和关门按钮SB5和SB6，电梯开门和关门分别通过电磁铁YA1和YA2控制，关门到位由行程开关ST5检测。此外还有电梯载重超限检测压力继电器KP以与故障报警电铃HA。输入点共有22个，输出点共有15个,总共37个。（2） 存容量的估算用户控制程序所需存容量与存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。因此,在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。本系统有开关量I/O总点数有37个

20、，模拟量I/O数为0个。利用估算PLC存总容量的计算公式:所需总存字数=开关量I/O总点数×(1015)+模拟量I/O总点数×(150250)再按30%左右预留余量。估算本系统需要约1K字节的存容量。综合I/O点数以与存容量，S7200的CPU226输入，输出点数为2416，足以满足要求。2.1.6 其他参数 拖动电动机M：5.5kW，AC380V，11.6A，1440r/min。 指示灯H：0.25W，AC220V。 电铃HA：8W，AC220V。 电磁铁YA：100mA，AC220V。2.2 系统变量定义与分配表该系统占用PLC的37个I/O口，22个输入点，15个输出

21、点，具体的I/O分配如表2-1所示。表2-1 IO分配表输 入输 出输入点说 明输出点说 明I0.0电梯一层按钮Q0.0电梯一层按钮指示灯I0.1电梯二层按钮Q0.1电梯二层按钮指示灯I0.2电梯三层按钮Q0.2电梯三层按钮指示灯I0.3电梯四层按钮Q0.3电梯四层按钮指示灯I0.4一层上升呼叫按钮Q0.4一层上升呼叫按钮指示灯I0.5二层上升呼叫按钮Q0.5二层上升呼叫按钮指示灯I0.6二层下降呼叫按钮Q0.6二层下降呼叫按钮指示灯I0.7三层上升呼叫按钮Q0.7三层上升呼叫按钮指示灯I1.0三层下降呼叫按钮Q1.0三层下降呼叫按钮指示灯I1.1四层下降呼叫按钮Q1.1四层下降呼叫按钮指示灯

22、I1.2电梯开门按钮Q1.2电动机正转接触器I1.3电梯关门按钮Q1.3电动机反转接触器I1.4检修开关Q1.4电梯开门电磁铁I1.5电梯一层到位限位开关Q1.5电梯关门电磁铁I1.6电梯二层到位限位开关Q1.6电梯故障报警电铃I1.7电梯三层到位限位开关I2.0电梯四层到位限位开关I2.1电梯关门到位限位开关I2.2电梯载重超限检测I2.3电动机过载保护热继电器I2.4电梯上升极限位I2.5电梯下降极限位2.3 系统接线图设计2.3.1 PLC的外部接线图本设计的PLC外部接线图如图2-4所示.CPU226的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流，通过核算在本设计中PLC容量完全满足

23、要求，CPU226的输出继电器触点容量为2A，电压围为530V（DC）或5250V（AC）。图2-4 PLC外部接线图2.3.2 四层电梯主电路图本次设计的四层电梯控制系统主回路原理图如图2-5所示。电机通过KM1、KM2的闭合来实现正反转，从而实现电梯的上、下运行。FR1为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用.图2-5 四层电梯控制主电路图 图2-6 四层电梯控制控制电路图第三章 控制系统设计3.1 电梯运行流程图 （1）电梯运行流程图如图3-1所示图3-1 电梯运行流程图（2）电梯运行流程图简要介绍：首先判断电梯停在几楼，如果停在一楼，再

24、判断2、3、4楼是否有信号，如果没有信号，电梯停在一楼，如果有信号，电梯上升到相应的楼层，停止后判断电梯停在哪一楼，判断有无上行或下行信号，如果只有一种，上行或下行，则执行上行或下行；如果同时有上行和下行信号，则30秒后电梯回到一楼。3.2电梯开关门流程图电梯开关门流程图如图3-2所示图3-2 电梯开关门流程图第四章 程序设计4.1 梯形图4.2语句表LD I1.1O Q1.1AN M4.3= Q1.1LD I0.7O Q0.7LDN M4.2O Q1.3ALD= Q0.7LD I1.0O Q1.0LDN M4.2O Q1.2ALD= Q1.0LD I0.5O Q0.5LDN M4.1O Q1

25、.3ALD= Q0.5LD I0.6O Q0.6LDN M4.1O Q1.2ALD= Q0.6LD I0.4O Q0.4AN M4.0= Q0.4LD I0.0O Q0.0O T40AN I0.5= Q0.0LD I0.1O Q0.1AN I1.6= Q0.1LD I0.2O Q0.2AN I1.7= Q0.2LD I0.3O Q0.3AN I2.0= Q0.3LDN Q1.2AN Q1.3AN M4.0TON T40, 1200LD I1.5O M4.0AN I1.6AN I1.7ANI I2.0= M4.0LD I1.6O M4.1AN I1.5AN I1.7AN I2.0= M4.1LD

26、 I1.7O M4.2AN I1.5AN I1.6AN I2.0= M4.2LD I2.0O M4.3AN I1.5AN I1.6AN I1.7= M4.3LD Q0.1O Q0.2O Q0.3O Q0.5A M4.0= M2.2LD Q0.2O Q0.3O Q1.1O Q1.0O Q0.7A M4.1= M2.3LD Q1.1O Q0.3A M4.2= M2.4LD M2.2O M2.3O M2.4= M2.0LD M2.0ON M2.1AN Q2.0AN M0.0AN Q1.5AN I2.3AN I2.4AN T38AN I1.4= Q1.2LD Q0.0O Q0.1O Q0.2O Q0.

27、4O Q0.5O Q0.7O Q0.6O Q1.0A M4.3= M2.5LD Q0.0O Q0.1O Q0.4O Q0.5O Q0.6A M4.2= M2.6LD Q0.1O Q0.4A M4.1= M2.7LD M2.5O M2.6O M2.7= M2.1LD M2.1ON M2.0AN Q1.2AN M0.0AN I2.5AN Q1.5AN I2.3AN T38AN I1.4= Q1.3LD Q1.3O Q1.2AN T38TON T38, 300LD I2.5O T38O I2.4O I2.2= Q1.6LD Q0.4O M1.0AN M1.6= M1.0LD Q0.5AN Q1.3O

28、 M1.1AN M1.6= M1.1LD Q0.6AN Q1.3O M1.2AN M1.6= M1.2LD Q0.6AN Q1.2O M1.3AN M1.6= M1.3LD Q1.0AN Q1.2O M1.4AN M1.6= M1.4LD Q1.1O M1.5AN M1.6= M1.5LD Q0.0O M0.4AN M1.6= M0.4LD Q0.1O M0.5AN M1.6= M0.5LD Q0.2O M0.6AN M1.6= M0.6LD Q0.3O M0.7AN M1.6= M0.7LD M0.4O M1.0AN M1.6A M4.0= M2.4LD M0.5O M1.1O M1.3AN M1.6A M4.1= M2.5LD M0.6O M1.2O M1.4AN M1.6A M4.2= M2.6LD M0.7O M1.5AN M1.6A M4.3= M2.7LD I1.2O Q1.4O T37AN M0.1AN Q1.5AN I1.4= Q1.4LD M2.4O M2.5O M2.6O M2.7LPSAN Q1.4TON T37, 20LPP= M0.0LD I1.3O Q1.5AN Q1.4AN I2.1AN I2.2AN I1.4= Q1.5LD Q1.2O Q1.3AN M1.6= M0.