4层电梯的控制程序设计说明书

PAGEPAGE15设计说明摘要我们通过设计4层电梯的控制程序，对PLC的编程过程、编程基本步骤以及其工作方式与特性进行了全方位的学习与了解。绪论随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到了几乎所有的工业领域。现在社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性。可编程序控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。可编程控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC，它的应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一，在工业生产的所有领域得到了广泛的使用，在其他领域（例如民用和家庭自动化）的应用也得到了迅速的发展。国际电工委员会（IEC）在1985年的PLC标准草案第三稿中，对PLC作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、记数和算术运算等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各类机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”从上述定义可以看出，PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。PLC的推广应用在我国得到了迅猛的发展，它已经广泛应用在各种机械设备和生产过程的电气控制装置中。了解PLC的工作原理，具备设计、调试和维护PLC控制系统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。设计思路由于在上课时，我们老师的教学是以日本三菱公司的FX系列PLC为例来演示其工作原理和说明编程方法，并且FX系列是国内用得最多的PLC系列产品之一，故在此课程设计中我们选用FX系列PLC作为我们的设计所用设备。查[1]知：的功能简单使用，价格便宜，可以用于小型开关量系统控制，最多30个I/O点，有通信功能，可以用于一般的紧凑型PLC不能应用的地方；最多可以配置128个I/O点，可以用于要求较高的中小型系统；的功能最强，可以用于要求很高的系统。的结构紧凑，基本单元有16点、32点、64点和96点4种，可以扩展到256点，有很强的通信功能。型号I/O点数用户程序步数指令/条通信功能基本指令执行时间/微秒10到302K步EEPROM85较强0.55到0.714到1282K步EEPROM89强0.55到0.716到256内置8K步ROM,最大16K步128最强0.08表1.、、和的性能比较和系列的PLC使用EEPROM，不需要定期更换锂电池，成为几乎不需要维护的电子控制装置；系列使用带电池后备的RAM。若采用可选的存储器扩充卡盒，的用户存储器容量可以扩充到16K步，可以选用RAM、EPROM、EEPROM存储器卡盒。和系列PLC有两个内置的设置参数用小电位器，和系列可以选用有8点模拟设定功能的功能扩展板，可用螺钉旋具来调节设定值。考虑到工况因素、价格因素、功能需求因素以及再循环使用的原则，我们决定选用系列PLC作为本课程设计中满足要求型号设备。根据[1]中介绍的PLC常用编程方法，得知有梯形图的经验设计法、根据继电器电路图设计梯形图法、使用STL指令编程法（步进顺控梯形图）、使用起保停电路编程法、以转换为中心的编程方法等等能满足各种不同要求的PLC编程方法。在本课程设计中，由于没有已知的继电器电路图且控制转换比较复杂，故我们选择使用起保停电路编程法作为我们编程的方法主线。设计方案经过分析，对于四层电梯控制的设计，我们将设计过程大致分为以下几点步骤：利用起保停电路，写出呼叫楼层记忆指示；利用辅助继电器，设定电梯平层延时；利用呼叫楼层记忆输出对应的常开与常闭触点来分别设计电梯上升与下降的控制电路；设定电梯请求的定时；检查电路安全性，适当设定互锁与过载保护。将按照以上步骤设计出的梯形图，作为我们的最终设计方案，输入计算机，进行程序的调试。设计实现I/O分配表：输入口（I）输出口（O）输入口名称输入口对应触点输出口名称输出口对应触点SIN1一楼行程开关X0L1一楼上召唤信号登记显示Y0SIN2二楼行程开关X1L2二楼上召唤信号登记显示Y1SIN3三楼行程开关X2L3三楼上召唤信号登记显示Y2SIN4四楼行程开关X3L4二楼下召唤信号登记显示Y3P01一楼上召唤按钮X4L5三楼下召唤信号登记显示Y4P02二楼上召唤按钮X5L6四楼下召唤信号登记显示Y5P03三楼上召唤按钮X6启/停信号KM1Y6P04二楼下召唤按钮X10点电机正/反转信号（正上反下）KM2Y7P05三楼下召唤按钮X11LED七段显示器a段发光二极管Y10P06四楼下召唤按钮X12LED七段显示器b段发光二极管Y11LED七段显示器c段发光二极管Y12LED七段显示器d段发光二极管Y13LED七段显示器e段发光二极管Y14LED七段显示器f段发光二极管Y15LED七段显示器g段发光二极管Y16表2.输入输出口（I/O）分配表PLC外部接线图：软件实现：梯形图编制梯形图（part1）楼层记忆指示梯形图（part2）电梯平层延时梯形图（part3）电梯下降控制梯形图（part4）电梯上升梯形图（part5）电梯升降控制中对对电机的控制梯形图（part1）楼层记忆指示梯形图（part2）电梯平层延时梯形图（part3）电梯下降控制梯形图（part4）电梯上升梯形图（part5）电梯升降控制中对对电机的控制梯形图（part7）楼层限位开关LED显示控制梯形图（part6）楼层限位开关显示程序结束注释：梯形图（part7）楼层限位开关LED显示控制梯形图（part6）楼层限位开关显示程序结束Part1.利用起保停电路，来记录各楼层的呼叫，并输出显示；Part2.利用定时器控制当电梯达到呼叫楼层时，行2S平稳准确定位平层；Part3.巧妙利用输出常闭触点，控制电梯下降中应满足的要求；Part4.巧妙利用输出常闭触点，控制电梯上升中应满足的要求，在此部分与上一部分中联合运用到互锁，来对电机进行保护；Part5.利用辅助继电器来控制电机的启停与正反转，并利用定时器限制电梯在楼层间运行时间为12S内，防止电梯行程开关的损坏而造成事故；Part6.运用起保停电路，控制所在楼层的显示；Part7.利用辅助继电器，控制LED显示器对楼层显示的输出。指令表编写(注释)调试过程：在整个程序的调试过程中，我们遇到了许多困难，程序各处出现过许多大大小小的错误。当然，在实现程序错误的纠正过程中，我们学到许多编程的经验，在以后编辑程序时，不会再出现相同或类似的错误。首先，我们在输入程序的时候，系统提示，I/O口出错。在我们查阅参考资料之后，发现我们编程时犯了一个低级错误，PLC编程元件编号错误。在三菱公司生产的PLC中I/O口的编号，以8进制编号，而其他编程元件则以10进制编号。在修正了以上错误之后，我们完成程序的出入，并运行PLC观察输出信号，以进行调试：分别闭合“X4到X6”与“X10到X12”，观察“Y0到Y5”的输出，看是否会记忆电梯楼层呼叫；分别闭合“X0到X3”，将“Y10到Y16”按编号接入LED7段显示器，观察是否会在对应楼层的限位开关上显示正确电梯位置；观察控制电机的输出，随意选取“X0到X3”其中一个，然后闭合与该限位开关对应楼层不同楼层的呼叫，看电机是否满足定向上升或下降的输出；观察消除记忆功能：闭合在完成调试插座3后，断开3中所闭合的所有开关，然后闭合与呼叫楼层想对应的限位开关，观察是否有消除呼叫记忆的功能。在进行调试过程2和3时，我们发现输出不稳定，有闪烁现象。在老师的指导下我们明白了，在程序中，不可以有多处程序段控制同一输出。于是我们将程序多处相同的错误，再次进行调试，发现输出已稳定。设计小结在本次课程设计中，我们的收获极大。首先，从宏观上讲，我们深刻地体会到PLC控制系统设计的基本流程：控制要求的分析，PLC设备的选型，I/O口的分配，软件的实现（梯形图的编制），硬件的实现（外部接线图的设计），程序的调试，设计资料的整理等等。其次，我们在程序设计时，熟练地掌握了起保停电路的运用、选择电路的设计、定时电路的实现、互锁运用以及保护电路的实现。在外部接线图的设计中，我们学会了如何接共阴极、如何接共阳极的线路，并学会了LED七段显示器显示的实现与接线原理。在查阅资料的同时，我们了解到PLC的主流设计生产公司以及发展趋势。而在PLC的选型时，我们也了解到了选型应考虑的因素有：控制要求、I/O分配的点数、