PLC课程设计报告--基于PLC的电梯自动控制系统.doc

课程设计课程名称： PLC控制系统应用设计 题 目：基于PLC的电梯自动控制系统 系、专业： 应用电子技术 年级、班级： 07级电子大专班 学生姓名： 指导老师： 时 间： 2009.12.282010.1.3 目 录1.系统设计31.1、设计要求3 1.1.1任务.3 1.1.2、设计要求41.1.3、题目分析42、总体设计方案4 2.1总体方案论证 42.2 总体设计思路 73、单元硬件介绍74、软件设计115、产品调试及分析12.6、结论与创新说明126.1结论126.3软件创新147、心得体会 14 参考文献15 附录1梯形图13附录2 指令表 15基于PLC的电梯自动控制系统摘要: 电梯是高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物，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、维修工作量大等，而采用 PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题关键词: 电梯、PLC、梯形图引言:近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。本论文通过讨论电梯控制系统的组成，阐述可编程控制器（PLC）在电梯控制中的应用，采用三菱PLC编程的程序控制方式，提出了三层电梯的PLC控制系统总体设计方案、设计过程、组成，列出了具体的主要硬件电路、电梯的控制梯形图及指令表。并给出了系统组成框图和程序流程图，在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上，提出了PLC的编程方法，设计了一套完整的电梯控制系统方案。采用本方案实现电梯控制，能够解决继电器接触器触点多，故障率高、可靠性差、安装调试周期长、维修工作量大、接线复杂等缺点。使电梯运行更加安全、方便、舒适。该系统实用性强、操作简单、扩展性强、精确度高等特点。一、系统设计11 设计要求111 任务设计一个电梯自动控制系统。112要求（1）基本要求控制功能：要求有轿厢外呼和轿厢内呼两种控制形式的系统。显示功能：能实时显示当前的层次和电梯的运行方向。报警功能：当电梯出现故障时，能及时报警。（2）发挥部分能实时用语音播报的方式提示当前的层次和运行方向。能显示其他信息。其他功能。113题目分析题目要求设计一个具有轿厢内呼轿厢外呼，能够对当前的层次和电梯的运行方向进行显示，当电梯出现故障时能及时通过蜂鸣器报警。二总体设计案2.1方案论证电梯控制系统主要由PLC、输入输出单元以及调速单元构成，由如图2.1所示，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。 输入输出单元为PLC的I/O接口部分，主要由轿箱外呼叫、轿箱内选层、楼层及方向指示、故障报警等单元构成。输入单元为：（1）轿厢外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记。（2）轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记；（3）开关门按钮，输入PLC控制轿门的开闭；（4）故障报警单元，通常轿内急停开关、轿顶内急停开关等；输出单元为：（1）楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向指示灯、层楼指示灯，目前的方向及层楼编号七段码显示方式，本系统为七段码显示方式；（2）开关门单元，用于控制电梯轿门的打开和关闭。图1.2.0总体方案图PLC单元为电梯控制系统的核心部分，由PLC提供变频器的运行方向和速度指令。通过PLC 的合理编程，实现自动平层、自动开关门、自动掌握停站时间、内外呼信号的登记与消除、顺向截梯及自动换向等集选控制功能。2.2、设计思路 PLC选用三菱系列，需要的I/O接口点数，其中输入点数为13，输出点数为12。选用FN0N30的 PLC即可完成电梯控制系统的逻辑控制。图1.2.1I/0端子分配图 图1.2.2PLC接线图本电路由PLC和外部输入输出单元和外设组成，其中数码管用于显示楼层信息。输出继电器KM1KM5对应开关门、上下行以及报警输出，对与输入端子的开关变化量则通过置于电梯轿厢内、外侧的按钮来控制。三、部分硬件电路的介绍3.1 三菱FX0N系列PLC 图1.2.3 PLC硬件系统结构图 PLC是专门为工业控制而设计，采用了典型的计算机结构，主要由CPU、存储器、采用扫描方式工作的I/O接口电路和电源等组成。图1.2.3为PLC硬件系统结构框图。本次设计采用FX0N系列PLC，FX0N是整体式和模块式相结合的选装式结构。FX0N系列PLC有一个16位微处理器和一个专用逻辑处理器。FX0N的执行速度是1.63.6us/步，是目前运行速度比较快的小型PLC之一。2k字节程序存储器，514字节RAM，64位I/O 口线， 1个定时器，64个计数器，可进行16128点的灵活输入。可连接扩展模块。内置程序容量8000步，最大可扩充到16K。单指令运行时间短。3.2 楼层显示部分当轿厢到达预定楼层是，楼层显示数码管用于对楼层进行实时显示，本系统中采用一位共阴极LED数码管作为显示部分。 3.3 输入输出电路部分利用自复位按钮作为输入继电器的开关量输入，输出端接线圈输出。输出量直接驱动上行或下行电机。在本系统中利用LED灯对上行、下行继电器输出情况进行模拟显示。编译器器采用三菱专用编程器FXGPWIN。 四、软件设计4.1电梯程序控制流程图如下： 图4.1程序流程图本程序主要由7个进程完成了电梯开关门、电梯到达层显示、电梯方向选择、层呼叫控制、故障报警的强大功能。具体程序请见附件（2）。4.2梯形图程序设计根据四层电梯控制的功能要求以及I/O的地址分配表（见图1.2.1），来设计PLC控制程序的梯形图。4.2.1电梯开、关门程序（1）电梯开门控制电梯开门控制分手动和自动两种情况。电梯开、关门梯形图见图4.1.1图4.1.1电梯开、关门梯形图手动开门时，当电梯运行到位后，按下SB1,X000闭合，Y000得电，电动机正转，轿厢门打开。开门到位，定时3S时间一到T0常闭触点断开，Y000失电，开门结束。自动开门时，当电梯运行到位后，上、下行电机掉电后，T3开始计时，延时3S后，T11触点闭合，Y000输出有效。电梯关门控制电梯关门也分手动和自动两种情况。手动关门时候，当按下关门按钮SB2时X001闭合，Y001得电并自锁，驱动关门继电器使电动机反转，轿厢，门关闭。关门到位，定时3S时间一到T1常闭触点断开，关门结束。自动关门时，由定时T3来控制。当电梯开门到位后Y000常开触点闭合，T3开始计时，延时2S后，T3触点闭合,Y001输出有效，轿厢门自动关门。4.2.2电梯到达层显示电梯到层显示的梯形图如图4.1.2所示。 图4.1.2 电梯到层显示梯形图T7、T3、T4和T5分别是一、二、三、四层上行到达后的输入点，T7、T8、T9分别是一、二、三、四层下行到达后的输入点。输出继电器位组件K1Y005代表Y005、Y006、Y0007、Y010是数码管的低四位段码输入端，输出继电器位组件K2Y011代表Y011、Y012、Y013、Y014是数码管的高四位段码输入端。当电梯到达某一层楼面后，只能对该层进行楼层数显示。4.2.3电梯方向选择 电梯方向选择包括电梯上、下行控制，电梯方向选择梯形图如图4.1.3 图4.1.3 电梯方向选择梯形图 电梯运行方向由输出继电器Y002和Y003指示，当电梯上行或下行开关按钮按下和开门关门信号符合要求的情况下，有以下动作：通过电梯上行输出继电器Y002，驱动电机正转，电梯上升；通过电梯下行输出继电器Y003，驱动电机反转，电梯下降。4.2.4层呼叫控制 层呼叫控制包括内呼和外呼两种，层呼叫控制部分梯形图见图4.1.4 图4.1.6 层呼叫控制梯形图 当有乘客在轿厢外的某一层按下呼叫按钮SB7、SB8、SB9、SB10、SB11、SB12中的任意一个后，对应的输入点X006、X007、X010、X011、X012、X013中的某一个就会闭合，同时数码管显示所对应层显示。信号一直保持到定时器动作后才撤销。 当乘客在轿厢内按下层指令按钮SB3、S84、SB5、SB6中的任意一个后，对应的输入点X002、X003、X004、X005中的某一个就会闭合，在所需要停靠的一层停，然后开门以便乘客出来。 4.2.5故障报警故障报警梯形图见图4.1.7 图4.1.7 故障报警梯形图同时按下故障按钮开关X014，当电梯一直处于上行或下行工作状态，这时候驱动蜂鸣器发声报警。五、产品的调试及分析将编写好的源程序输入电脑，编译后出现很多错误，这些错误有许多平时的试验中遇到过的，例如：输入的功能指令格式不正确，功能指令和普通的指令写法上有很大的不同，幸好这些错误在平时的实验中遇到了，所以改错误很容易，但同时也说明了，平时的错误现在还在犯，证明错误我还没有完全的改正，这点我以后一定要注意了。争取错误犯了两次就不能在换了。除了常见的错误外，还有几条错误时我从来没有遇到过的，如：1.通电按下故障检测后蜂鸣器为报警，检测时候发现，报警时用的继电器未加自锁常开触头，在故障检测输入继电器X014下面加一个自锁的常开触头。纠正后正常；2.当进行楼层显示时候发现，当运行到一层四层时，数码管显示数字1、4，而运行到三层和二层时候发现，数码管段码错误，检查程序发现，在楼层显示的3、2段码也未出现，仔细看后发现未组件的高位起始输出继电器名称出现错误，将其改后能正常显示。这几天的调试我获得很新的知识，因为程序中又很多的错误，为了修改错误必须看书或向别人请教，在这个过程中无意识的获得了很多知识。同时也使我对单片机更感兴趣了，这点我觉得很重要，因为兴趣使最好的老师，相信在以后的单片机相关的学习中会表现的更好。经测量得：序号功能测试实测结