六層減速電梯plc課程設計

1、<p>　　PLC綜合設計課程設計成績評定表</p><p>　　指導教師簽字： </p><p>　　2011 年 12 月23日</p><p><b>　　目    錄</b></p><p>　　第一章 緒論......................

2、..............................4</p><p>　　第二章 PLC的基礎知識..........................................5</p><p>　　2.1 PLC的定義...............................................5</p><p>　　2.2 PL

3、C的工作原理...........................................6</p><p>　　2.3 PLC的結構...............................................6</p><p>　　第三章 電梯控制系統方案選擇....................................10</p>&l

4、t;p>　　3.1 電梯實際情況描述........................................10</p><p>　　3.2 電梯的控制要求及功能....................................10</p><p>　　3.2.1 電梯的基本控制要求......................................10<

5、/p><p>　　3.2.2 電梯的額外功能.........................................10</p><p>　　3.3 電梯控制系統方案選擇................................... 11</p><p>　　3.3.1 電梯控制系統各個方案的描述............................

6、...11</p><p>　　3.3.2 方案的選擇.............................................11</p><p>　　第四章 六層減速電梯設計........................................12</p><p>　　4.1 六層減速電梯硬件設計....................

7、................12</p><p>　　4.1.1 PLC的選擇.............................................12</p><p>　　4.1.2 輸入及輸出點數..........................................13</p><p>　　4.1.3 PLC外部接線圖...

8、.......................................14</p><p>　　4.2 電梯控制系統程序設計....................................16</p><p>　　4.2.1 電梯初始化程序的設計.....................................14</p><p>　　4.2

9、.2 電梯顯示程序及樓層提示程序的設計..........................15</p><p>　　4.2.3 電梯呼叫與響應邏輯的設計....................................15</p><p>　　4.2.4 電梯減速程序的設計..........................................16</p>

10、<p>　　第五章 總結....................................................26</p><p>　　5.1 程序調試................................................26</p><p>　　5.2 課程設計小結...................................

11、.........26</p><p>　　參考文獻.......................................................27</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　隨著經濟的發(fā)展，越來越多的高樓大廈拔地而起，傳統的樓梯占用了很大的大樓空間，而隨著人們對該高樓大廈的需求，城市的居住

12、空間越來越少，為了能夠更好的利用城市的空間，就必須設計使用電梯，但是要讓電梯可靠的運行就必須使用先進的控制器來控制電梯的運行，確保電梯的運行過程中能夠安全穩(wěn)定的運行，并能夠及時的排除故障。   通過使用現代化控制技術，將先進的控制器運用到電梯控制中，能夠讓電梯更加穩(wěn)定、更加安全的運行，提高電梯的自動化程度，通過不斷采用新的技術和設備來改造電梯系統對城市和社會都有著長遠的意義和影響。  

13、; 電梯作為樓宇自動化程度的標志，在樓宇智能化中扮演著重要的角色，電梯其本身作為被控制的對象，受到控制器的控制，設計先進的電梯程序就能夠在根本上提高電梯的自動化程度從而提高樓宇的自動化程度。   Programmable Logic Control(PLC)是現在自動控制中必不可少的，其因為其可靠性強、控制簡單易操作而得到廣泛的使用，可提高系統的自動化程度。</p><p&g

14、t;<b>　　PLC的基礎知識</b></p><p>　　2.1 PLC的定義</p><p>　　可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著

15、技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。</p><p>　　PLC 問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產和發(fā)展標準化，美國電氣制造商協會NEMA（National Electrical Manufactory Association）

16、經過四年的調查工作，于1984 年首先將其正式命名為PC（Programmable Controller），并給PC 作了如下定義“PC 是一個數字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數與演算等功能，并通過數字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。一部數字電子計算機若是從事執(zhí)行PC 之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。" 以后國際電工委

17、員會（IEC）又先后頒布了PLC 標準的草案第一稿，第二稿，并在1987 年2 月通過了對它的定義：“可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定 時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于與工</p><p>　　2.2 PL

18、C的工作原理</p><p>　　PLC的工作原理：電力線是一個極其不穩(wěn)定的高躁聲、強衰減的傳輸通道，要實現可靠的電力線高速數據通信，必須解決低壓配電網上各種因素如：噪聲、阻抗波動、配電網結構、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負載引起的信號衰減等主要因素對數據傳輸的影響。 </p><p><b>　　一. 掃描技術 </b></p><p>　　

19、當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 </p><p>　　(一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數據，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入

20、狀態(tài)和數據發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 </p><p>　　(二) 用戶程序執(zhí)行階段 </p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，

21、并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 </p><p>　　(三) 輸出刷新階段 </p><p>　　當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)

22、和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。</p><p>　　2.3 PLC的結構</p><p>　　PLC實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，如圖所示： </p><p>　　a. 中央處理單元(CPU) </p><p>　　中央處理單元(CPU)是PLC的控

23、制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態(tài)和數據，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區(qū)或數據寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存

24、器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 </p><p><b>　　b、存儲器 </b></p><p>　　存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。 </p><p>　　存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 </p><p><b>　　C、電源 </b></p

25、><p>　　PLC的電源在整個系統中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內。</p><p>　　2.3.1 中央處理單元(CPU)</p><p>　　中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞，它按照PLC 系統程序賦予的功能接收并存儲從編

26、程器鍵入的用戶程序和數據、檢查電源、存儲器I/O以及警戒定時器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態(tài)和數據，并分別存入I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數運算的結果送入I/O 映象區(qū)或數據寄存器內，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行

27、直到停止運行。</p><p>　　CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。 </p><p><b>　　2.3.2 存儲器</b></p><p>　　存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器；存放應用

28、軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。</p><p>　　1.PLC 常用的存儲器類型</p><p>　?。?） RAM (Random Assess Memory)，這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器) ，其存取速度最快，由鋰電池支持。</p><p>　?。?） EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種可

29、擦除的只讀存儲器，在斷電情況下存儲器內的所有內容保持不變(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內容)。</p><p>　　（3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種電可擦除的只讀存儲器，使用編程器就能很容易地對其所存儲的內容進行修改。</p><p>　　2 PLC 存儲空間的分配</p>

30、<p><b>　　2.3.3 電源</b></p><p>　　PLC 的電源在整個系統中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的可靠得電源系統是無法正常工作的，因此PLC 的制造商對電源的設計和制造也十分重視，一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內可以不采取其它措施，而將PLC 直接連接到交流電網上去。</p><p>　　2.3.4 I/O模塊&

31、lt;/p><p>　　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。</p><p>　　2.3.5 PLC系統的其它設備</

32、p><p>　　編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統的工作狀況，但它不直接參與現場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。也就是我們系統的上位機。 </p><p>　　2.3.6 PLC的通信聯網</p><p>　　依靠先進的工業(yè)

33、網絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數據。因此，網絡在自動化系統集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出"網絡就是控制器"的觀點說法。</p><p>　　PLC具有通信聯網的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統一的整體，實現分散集中控制?，F在幾乎所有的PLC新產品都有通信聯網功能，它和計算機一樣具有RS-232接口，通過雙絞線

34、、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內交換信息。 </p><p>　　當然，PLC之間的通訊網絡是各廠家專用的，PLC與計算機之間的通訊，一些生產廠家采用工業(yè)標準總線，并向標準通訊協議靠攏，這將使不同機型的PLC之間、PLC與計算機之間可以方便地進行通訊與聯網。</p><p>　　電梯控制系統方案選擇</p><p>　　3.1 電梯實際情況描述&l

35、t;/p><p><b>　　電梯功能說明</b></p><p><b>　　1開門報警</b></p><p><b>　　2超載報警</b></p><p><b>　　3防搗亂功能</b></p><p><b>　　

36、4禁止反向運行</b></p><p><b>　　5自動再平層</b></p><p>　　3.2 電梯的控制要求及功能</p><p>　　3.2.1 電梯的基本控制要求</p><p>　　(1).電梯在上升時只響應電梯上面樓層的呼叫；電梯在下降時只響應電梯下面樓層的呼叫。</p><

37、;p>　　(2).電梯運行途中，優(yōu)先響應近層的呼叫。</p><p>　　(3).每層停10秒。</p><p>　　(4).電梯可記憶有效呼叫，并在有效呼叫層停止，到達指定時間后繼續(xù)運行。</p><p>　　(5).到達呼叫樓層后消除該樓層呼叫。</p><p>　　3.2.2 電梯的額外功能</p><p>

38、;　　(1).到達呼叫樓層時蜂鳴器提示</p><p>　　(2).數碼管顯示當前樓層數</p><p>　　(3).快到達指定樓層時可以減速</p><p>　　3.3 電梯控制系統方案選擇</p><p>　　3.3.1 電梯控制系統各個方案的描述</p><p>　　方案一： 使用基本指令編程</p>

39、<p>　　通過查閱參考資料及網上的資料，發(fā)現大多數電梯控制使用大量基本指令通過經驗法運用邏輯關系編寫電梯的控制程序。這種方法傳統可靠，有較為完整的邏輯，編寫時需要較強的邏輯。</p><p>　　方案二：使用功能指令及數據寄存器編程</p><p>　　在了解了電梯控制的邏輯關系后，我認為通過比較指令和傳送指令能夠很好的實現電梯的控制要求。使用傳送指令將當前樓層很呼叫樓層的

40、層數傳送給數據寄存器，通過比較指令比較后就可控制電梯上升，下降，停止，減速，樓層提示及樓層顯示。這種方法需要對功能指令有一定的了解，在編寫過程中也會遇到更多問題。</p><p>　　3.3.2 方案的選擇</p><p>　　比較了方案一很方案二后，發(fā)現方案一編寫六層電梯太繁雜，很多功能不太好實現。而方案二使用了功能指令，設計思路較方案一更清晰，所以選擇了方案二。</p>

41、<p><b>　　六層減速電梯設計</b></p><p>　　4.1 六層減速電梯硬件設計</p><p>　　4.1.1 PLC的選擇</p><p>　　一、PLC的選擇步驟與原則1、I／O點數的選擇 PLC平均的I／O點的價格還比較高，因此應該合理選用PLC的I／O點的數量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點最

42、少，但必須留有一定的裕量。 通常I／O點數是根據被控對象的輸入、輸出信號的實際需要，再加上10%~15%的裕量來確定。2、存儲容量的選擇 用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統的功能有關，而且還與功能實現的方法、程序編寫水平有關。一個有經驗的程序員和一個初學者，在完成同一復雜功能時，其程序量可能相差25%之多，所以對于初學者應該在存儲容量估算時多留裕量。 PLC的I／O點數的多少，在很大程序上反映了PLC系統的功

43、能要求，因此可在I／O點數確定的基礎上，按下式估算存儲容量后，再加20%~30%的裕量。 存儲容量(字節(jié))＝開關量I／O點數×10＋模擬量I／O通道數×100。</p><p><b>　　二、PLC的選擇</b></p><p>　　我們設計的電梯輸入24點，輸出13點，根據PLC選擇的原則，我們選擇了三菱FX0N-40MR。</p&

44、gt;<p>　　三菱FX0N-40MR有24個輸入，16個輸出，在本設計中完全夠用。</p><p>　　4.1.2 輸入及輸出點數</p><p>　　PLC的I/O分配如下表</p><p>　　4.1.3 PLC外部接線圖</p><p>　　4.2 電梯控制系統程序設計</p><p>　　4.

45、2.1 電梯初始化程序的設計</p><p>　　電梯初始化程序的梯形圖及指令表如上，PLC啟動后M11接通，通過M11控制電梯下降，直到碰到一樓的行程開關X0后停止。</p><p>　　該程序段可讓電梯啟動時回到一樓。</p><p>　　4.2.2 樓層顯示程序及樓層提示程序的設計</p><p><b>　　1. 樓層顯示程

46、序</b></p><p>　　樓層顯示程序的梯形圖及指令表如上，當某一樓的行程開關接通，則執(zhí)行傳送指令驅動Y10-Y17八段碼顯示。</p><p>　　樓層與八段碼的對應關系如下：</p><p><b>　　1——H0006</b></p><p><b>　　2——H005B</b&g

47、t;</p><p><b>　　3——H004F</b></p><p><b>　　4——H0066</b></p><p><b>　　5——H006D</b></p><p><b>　　6——H007D</b></p><p&

48、gt;　　該程序段可顯示電梯當前所在樓層</p><p><b>　　2．樓層提示程序</b></p><p>　　樓層提示程序的梯形圖及指令表如上，當電梯停止時M12接通，M12接通使M13接通一個掃描周期，驅動Y4，Y4自鎖，蜂鳴器開始響，定時器T0開始計時，一秒后T0動作，斷開Y4。蜂鳴器叫1秒。</p><p>　　該程序段的功能是在電

49、梯停止時使蜂鳴器叫1秒。起到提醒作用。 </p><p>　　4.2.3 電梯呼叫與響應邏輯的設計</p><p><b>　　1.上升下降標志位</b></p><p>　　上升下降標志位的梯形圖及指令表如上，Y0為上升輸出，Y2為下降輸出，D0為當前樓層，D2為最遠的呼叫樓層。當Y0接通，電梯上升，M0接通并自鎖，此時若電梯停在中間的某一呼

50、叫層，M0依然是接通的，只有當電梯到達最遠的呼叫層時，此時D0=D2，通過比較指令M21接通，驅動M24，M24常閉開關斷開，M0被斷開。下降時同理。</p><p>　　所以當電梯上升且沒到達最高層時，M0一直是接通的，即M0是上升標志位。</p><p>　　同理，M1是下降標志位。</p><p>　　2.判斷當前樓層程序段</p><p&

51、gt;　　梯形圖及指令表如上，D0為當前樓層，當D0=1，M201接通，從而驅動M203，同理得對應關系：2-M213，3-M223，4-M233，5-M243，6-M253。</p><p>　　3.上升下降呼叫程序</p><p><b>　?、伲仙?lt;/b></p><p><b>　　②．下降</b></p&

52、gt;<p>　　梯形圖及指令表如上，當電梯上升到3樓，D0=3，根據判斷樓層的程序段，輔助繼電器M223接通，則M223常閉斷開，則1樓2樓3樓的呼叫開關無法接通輔助繼電器M101,M102,M103,呼叫無效。若按下4,5,6樓的呼叫開關，對應的輔助繼電器M接通并自鎖。呼叫過程即完成。下降時同理。</p><p><b>　　該程序段可完成</b></p>&

53、lt;p>　　①電梯在上升時只響應電梯上面樓層的呼叫；電梯在下降時只響應電梯下面樓層的呼叫</p><p>　?、谟洃浻行У暮艚行盘?。</p><p><b>　　4.停止程序段</b></p><p>　　梯形圖及指令表如上，若上升時5樓有呼叫信號，即M104一直是接通的，當到達5樓，行程開關X4接通M12接通并自鎖，定時器T1定時10

54、秒，通過M12的常閉開關將上升或下降的輸出斷開，即可完成在5樓停止的要求，并且當上升到5樓時，M243接通，在上升呼叫程序中，M243的常閉開關斷開，M104被斷開，呼叫信號被消除。下降時同理。</p><p>　　該程序段可完成①在有效呼叫層停10秒②電梯運行途中，優(yōu)先響應近層的呼叫③到達呼叫樓層后消除該樓層呼叫。</p><p>　　4.2.4 電梯減速程序的設計</p>

55、<p>　　如上圖，若上升時4樓有呼叫信號則給D4賦值為3，當電梯上升到3樓，比較D0及D4當D0=D4時M61接通，當接觸到上升減速行程開關則Y1接通且自鎖，電梯減速運行直到到達四樓。</p><p><b>　　完整的梯形圖如下</b></p><p><b>　　總結</b></p><p><b&

56、gt;　　5.1 程序調試</b></p><p>　　梯形圖畫好后，在調試時出現了很多問題。</p><p>　　顯示程序輸入PLC后，發(fā)現2的顯示有錯誤，經檢查2的八段碼寫錯成H58,應該是H5B。</p><p>　　完整程序輸入PLC后，發(fā)現到電梯不停止，經檢查是輔助繼電器M12沒有自鎖，加上后可以停止了。</p><p>

57、;　　電梯無法響應中間的呼叫，經檢查，程序的時序有問題，停止程序的M12還沒接通呼叫信號的自鎖就被消除了找到問題后我們把樓層判斷的程序放到最后，并將停止程序放在最前面，電梯就可以停止了。</p><p>　　電梯在到達最高層后，若在停止的10s內有呼叫信號電梯并不響應，但10s過后電梯自動向呼叫方向運行且在呼叫層不停止。在加了互鎖后問題就解決了。</p><p>　　在最后調試電梯的減速功

58、能時，發(fā)現電梯減速的邏輯很混亂，調換了部分梯形圖的順序后問題得到了解決。</p><p><b>　　5.2課程設計小結</b></p><p>　　PLC的課程我們學習了一學期，先學電氣控制，再學簡單的PLC梯形圖，最后做實驗，做課程設計，其間我也查找了一些參考書，通過這樣一個循序漸進的過程，我對PLC有了一個系統的認識，這其間我遇到了很多問題，通過解決這些問題，我

59、收獲了很多經驗，讓知識真正變成了我自己的東西。在課程設計的時候，我首先將小的程序段一一調試好，確保問題不會出現在這些簡單的細節(jié)上，最后將梯形圖用專用軟件畫出來，并用電腦和專用端口將程序傳進PLC里，這樣比用編程器要方便快捷很多，并且在調試時我學會了用監(jiān)控功能，使用了監(jiān)控功能后，我可以很方便的監(jiān)控程序的運行，這樣我就能很快看到程序的問題所在，調試起來也就快了許多。這次的課程設計讓我學會了很多，得到很多經驗，但這僅僅是一個開始，有了這樣一個