《可编程序控制器》课程设计任务书格式

1、设 计 说 明 书可编程控制器课程设计学 院： 金山学院 学 号： 092235012 专业（方向）年级： 电气工程及其自动化2009级 学 生 姓 名： 金大神 福建农林大学金山学院信息与机电工程系2012年 6 月 26 日引言电梯是一个具有特种容载装置的轿厢沿着恒定不变的铅锤导轨，在不同水平面间，做间歇运动的用电力驱动的起重机械。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。近几年来，随着国际社会对环保认识的关注，各大电梯公司现在在其电梯表面基本都采用了粉末涂料喷涂，这是一种新型环保无溶剂的涂料，并且各种性能皆优于油漆。生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。150年来

2、，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相

3、问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。1、课程设计要求1.1、任务描述某五层电梯轿内控制面板如图1所示，电梯的示意图如图2所示。 1.2、控制任务和要求当轿厢停在1F（1楼）或2F,3F,4F,如果5F有呼叫，则轿厢上升到5F。 当轿厢停在2F（2楼）或3F,4F,5F,如果1F有呼叫，则轿厢下降到1F。 当轿厢停在1F（1楼），2F,3F,4F,5F均有人呼叫，则先到2F,停8s后继续上升，每层均停8s，直至5F。 当轿厢停在5F（5楼），1F,2F,3F,4F均有人呼叫，则先到4F,停8s后继续下降，每层均停8s，直至1F。 在轿厢运行途中，如果有多个呼叫，则

4、优先响应与当前运行方向相同的就近楼层，对反方向的呼叫进行记忆，待轿厢返回时就近停车。 在各个楼层之间的运行时间应少于10s，否则认为发生故障，应发出报警信号。 电梯的运行方向指示。 用数码管显示轿厢所在的楼层。 在轿厢运行期间不能开门。 轿厢不关门不允许运行。第一章 五层电梯的PLC控制设计方案介绍1.1、控制特点分析本设计的五层电梯的特点要求复杂，其特点有：（1）具有按键记忆的特点；（2）在轿厢运行途中，如果有多个呼叫，则优先响应与当前运行方向相同的就近楼层，对反方向的呼叫进行记忆，待轿厢返回时就近停车；（3）故障警报；（4）楼层显示（5）在电梯升降中途到的楼层，停下开门8s后关门继续下降；

5、（6）电梯的运行方向指示；（7）在轿厢运行期间不能开门；（8）轿厢不关门不允许运行。1.2、方案论证1.2.1、方案比较（1）方案一：采用控制继电器来控制。继电器是指当输入量或激励量，满足某些规定的条件是能在一个或多个电器输出电路中产生跃变的一种器件 。但是，绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。用继电器控制的五层

6、电梯现在显然不能满足高要求，一旦有一个继电器损坏，那将难以排除其故障。（2）方案三：采用可编程序控制器PLC控制在现实生活中，PLC广泛应用于石油、化工、机械、钢铁、交通、电力、轻工、采矿、水利、环保等各领域。不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而

7、不拆动硬件。而且能把复杂的五层电梯控制利用软件编程出来，编程出来的程序就简单易懂，也更容易查出故障，维修方便。1.2.2、方案选择根据比较，最终选择方案三，采用PLC控制器来控制五层电梯。1.3、系统I/O分配根据控制要求给出系统I/O分配表。表1表1 PLC I/O资源分配表输入设备输入点输入设备输入点输出设备输出点1层下行层感应器I0.0去五层按钮I1.6数码管aQ0.02层上行层感应器I0.1去四层按钮I1.7数码管bQ0.12层下行层感应器I0.2去三层按钮I2.0数码管cQ0.23层上行层感应器I0.3去二层按钮I2.1数码管dQ0.33层下行层感应器I0.4去一层按钮I2.2数码管

8、eQ0.44层上行层感应器I0.5五层向下呼叫I2.3数码管fQ0.54层下行层感应器I0.6四层向上呼叫I2.4数码管gQ0.65层上行层感应器I0.7四层向下呼叫I2.5数码管hQ0.7电源开关I1.0三层向上呼叫I2.6垂直电机启动线圈Q1.0门红外传感器I1.1三层向下呼叫I2.7垂直电机上升（正转）线圈Q1.1门关闭行程开关I1.2二层向上呼叫I3.0垂直电梯下降（反转）线圈Q1.2门开启行程开关I1.3二层向下呼叫I3.1门电机启动线圈Q1.3开门按钮I1.4一层向上呼叫I3.2门电机开门（正转）线圈Q1.4关门按钮I1.5门电机开门（反转线圈）Q1.5上升状态灯Q1.6下降状态灯

9、Q1.7警报灯Q2.01.4、硬件的选型1.4.1、PLC硬件的选型可编程控制器是是一种数字运算操作的电子系统，专业在工业环境下应用而设计。它利用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，来控制各类型的机械或生产的过程。(1) PLC的基本工作方式PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式 每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。 输入刷新过程。当输入端口关闭时,程序在进行执行阶段时,输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 元件印象寄存

10、器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 扫描周期的长短由三条决定。CPU执行指令的速度；指令本身占有的时间；指令条数。 由于采用集中采样，集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。 （2）PLC的基本结构PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成见图2-4。PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。图2PLC控制系统示意图（3）PLC作过程PLC通电后，需要对硬件和软件作一些初始化的工作。为了使PLC的输出及时地响应各种输入信号，初始化后反复不停的分阶段处理各种不同的任务见图2-5，这种周而复始的循环工作模式称为扫描工作模式。图3 扫描过程（4）PLC的功

11、能逻辑控制定时控制计数控制步进顺序控制PID控制数据控制PLC具有数据处理能力通信和联网其它：PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求.如：定位控制模块，CRT模块。1.4.2、选择硬件CPU型号的选择S7-200不同的CPU模块的性能有较大的差别，在选择CPU模块时，应考虑开关量、模拟量模块的扩展能力，程序存储器与数据存储器的容量，通信接口的个数，本机I/O点的点数等，当然还要考虑性能价格比，在满足要求的前提下尽量降低硬件成本。电梯的控制系统，对I/O口的数量要求比较大，故本次设计选用 西门子S7-200CPU226 CN主机24入/10出个数字量I/O点。可与海泰克触控屏进行通

12、信。1.4.3/ I/O模块的选型 选择I/O模块前，应确定哪些信号需要输入给PLC，哪些负载由PLC 驱动。 根据PLC 输出量和输入量的点数和性质，可以确定I/O模块的型号和数量每一块的点数可分为4、8、16、32、和64点。依照本设计，需要27输入/17输出数字量I/O口，故选用CPU226型主机，EM223 CN，4输入DC24V/4继电器输出作数字量拓展模块。满足本设计需要。注意事项：在PLC控制系统中，PLC是主要控制设备，它与控制对象中各输入信号如 按钮，继电器触点和输出设备继电器、接触器、电磁阀的连接问题。 现场的输入信号如开关按钮、拨动开关、限位开关和其他一些检测原件输出的开

13、关量和模拟量，通过连接电路进入PLC。对于开关触点，当强电电路触点时，有些要求48V、50mA左右或110V、1520mA左右才能可靠接通，而输出模块的输入电源电压一般不高，额定电流也是毫安级，要求注意模拟量输入信号的数值范围应与PLC的模拟量输入口数值相匹配。1.5、系统接线图 第二章 系统软件设计2.1、电梯控制流程图2.2、系统梯形图设计根据系统控制要求和I/O分配，编写梯形图如图。见附录第三章 系统程序调试3.1、根据所设计的花式喷泉的梯形图，采用PLC的S7_200的仿真软件进行仿真。（1）首先把仿真软件的CPU更改为CPU226如图4-1。 （a） (b)图6（2）导入梯形图程序。

14、可按工具菜单按钮。（3）运行。可按工具菜单按钮。（4）进行调试。3.1.1、电梯仿真按下启动按钮I0.0，当电梯在一层时，按下一层上呼按钮I3.2，电梯门打开 8秒后或按下关门按钮I1.5门关闭 门关好后按下去五层按钮I1.6，电梯上升 ，并在上升途中按下去1层按钮I2.2 到达五层门打开8秒后或按下关门按钮I1.5门关闭，电梯下行 到达一层门打开 8秒后或按下关门按钮I1.5门关闭 运行中各楼层之间大于10秒发出警报Q2.03.1.2 海泰克触控屏 按下启动按钮电梯内部面板电梯外部面板总 结我所选的课题是五层控制电梯的设计，一开始我以为电梯的设计室很简单的，但是在分析设计的过程中才发现它的设计也不简单，特别是要实现电梯的实际运行情况是非常复杂的。首先上网查资料并将电梯的实际运行情况收集起来，还得完成课程设计的任务书、I/O表、任务分配表等。最重要的是要将程序的主要设计思想弄清楚，才能在接下来的设计中减少不必要的麻烦。所以的准备工作都做完后就可以开始编程了。第一次将程序编出来后，由于我们的输入输出接口过多，实验室的PLC 满足不了我们的要求，因此我用仿真软件对程序进行调试。发现了程序有许多问题存在，我把每个问题都记录下来，针对这些问题对程序进行修改，