plc五层楼电梯控制系统的设计..doc

广东纺织职业技术学院可编程控制器及应用课程设计报告题目 五层楼电梯控制系统的设计 院 （系） 机电工程系 专 业 学生姓名 指导老师 起始日期： 一、PLC课程设计目的、任务和要求1.1设计目的PLC控制技术属于先进的实用技术，目前各种PLC在实际工程中已广泛应用，以PLC为主控制器的控制系统越来越多。在熟悉了PLC的组成和基本工作原理，掌握了PLC的指令系统及编程规则之后，就面临着如何将PLC应用到实际工程中的问题，即如何进行PLC控制系统的应用设计，使PLC能够实现对生产机械生产过程的控制，并带来更可靠更高的质量和更高的效益。本次课程设计内容是用PLC控制五层电梯自动运行。学校为我们学生提供了较理想的实验平台，使我们可以直观地验证其程序编辑的正确性，便于理解电梯控制的逻辑关系，也通过这次课程设计巩固已学过的理论知识，更重要的是给我们一次独立设计的实践机会，以培养我们设计能力和实际工作能力，培养学生严谨的逻辑分析和细心的工作作风，为学生毕业走上社会就业打下基础。1.2设计任务本次设计任务指定参考题目为“五层楼电梯控制系统的设计”，学生也可以自行选择设计题目， 经指导老师批准即可。五层楼电梯控制系统的功能要求与实际电梯相同，电梯要能够合理响应任意楼层的电梯呼叫信号。1）硬件设计 PLC控制系统的硬件设计是指对PLC外部设备的设计，在硬件设计中要进行输入设备的选择，如操作按钮，开关等，执行元件的选择，如接触器线圈，电磁阀线圈，指示灯等，以及控制台，操作面板的设计。通过对用户输入输出设备的分析，分类和整理，进行相应的I/O地址分配，在I/O设备表中应包含I/O地址，设备代号，设备名称及控制功能，应尽量将相同类型的信号，相同的电压等级的信号地址安排在一起，并依此绘制I/O接线图。2）软件设计 控制系统的软件设计就是用梯形图或指令表编写控制序。3）控制系统联机调试 这是最后关键性的一步，应对系统性能进行评价后再做出改进，反复修改，反复调试，直到满足要求为止。4）编制系统的技术文件 技术文件一般应包括总体说明，硬件文件，软件文件和使用说明等。1.3设计要求1）在接受设计任务后，应根据课题要求和应完成的设计任务，拟定工作进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。2）在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导老师的帮助，在此阶段提倡广泛讨论，做到思路开阔，依据充分。3）说明书要求文字通顺、简练，格式规范。4）应在规定时间内完成所有的设计任务，并对自己的设计进行实践验证，发现问题，解决问题。思考有待进一步完善之处。二、PLC机型选择目前，国内外PLC生产厂家生产的PLC品种已达到数百个，其性能各有特点，价格也不尽相同。在设计PLC控制系统时，要选择最适宜的PLC机型，对于系统的控制目标。设计PLC控制系统时，首要的控制目标就是：确保生产的安全可靠，能长期稳定运行，保证产品高质量，提高生产效率，改善信息管理等。如果要求以极高的可靠性为控制目标，构成PLC冗余控制系统，这时要从能够完成冗余控制的PLC型号中进行选择；如果以改善信息管理为控制目标，要首先考虑通信能力。另一个方面就是要对PLC的硬件配置的考虑，可以从CPU的能力、I/O系统、指令系统、响应速度或其它考虑。西门子S7-200三、五层楼电梯控制系统的硬件设计3.1电梯模型(图其中主体包括轿厢、导轨、升降电机等；控制盒包括电源、上下呼叫按钮；显示部分包括各层上下呼叫按钮显示。3.2 外部输入输出设备选择及I/O分配表（如下表）3.21输入一楼上升请求开关I0.0二楼上升请求开关I0.1三楼上升请求开关I0.2四楼上升请求开关spanI0.3五楼下降请求开关I0.4四楼下降请求开关I0.5三楼下降请求开关spanI0.6二楼下降请求开关I0.7一楼行程开关I1.0二楼行程开关I1.1三楼行程开关I1.2四楼行程开关I1.3五楼行程开关I1.43.22输出一楼指示灯Q0.0二楼上升指示灯Q0.1三楼上升指示灯Q0.2四楼上升指示灯Q0.3五楼指示灯Q0.4四楼下降指示灯Q0.5三楼下降指示灯Q0.6二楼下降指示灯Q0.7电动机上升指示灯Q1.0电动机下降指示灯Q1.13.3 PLC外部接线图及主电路主电路图主电路图外部接线图四、五层楼电梯控制系统的软件设计4.1 程序4.1.1总体设计思路说明及程序流程图当电梯上行时，如遇到某层有上行呼唤信号时，则在该层停止，同时消除该层上行信号，对应的信号灯灭，门自动打开。而在上行的过程中，下行的呼唤信号不起作用。电梯下行时同理。在电梯里按下关门按钮，门自动关闭，关门到位后电梯才能升降。电梯在升降过程中经过无呼唤信号的楼层时，不停止也不能开门。在上升过程中，如上行和下行都务于下层信号。在下降过程中的原理同上行时的原理。电梯在停止时，可用按钮直接控制开门、关门。电梯停在某一层时，在门厅按下该层呼唤按钮也能开门。电梯在开门时不能上升、下降。电梯在升降过程中不能开门。结束电梯上升或下降到电梯内部信号相应的楼层在这次设计中，行程开关的设计是一个问题。在这一个问题上就存在一个电梯的位置问题，因此用传送指令去给每一层楼赋上相应的 1 、 2 、 3 、 4 和 5 。这就是位置的数值化，当有数值之后我们就用比较指令去判断电梯的上升或是下降，这样就可以解决到这一个问题。最后我们是要考虑到互锁的问题，这不是一个小问题，这一个问题关系到了整个实验的成功与否。还有就是一个暂停的问题，不用多说暂停就是用定时器去控制的，但是用在这里要有一定的技巧，要有得得当。 4.1.2梯形图或指令表4.2 程序说明程序基本实现电梯的自动控制，在程序里I0.0I0.4为上升按钮，Q0.0Q0.4为其上升指示灯，I0.4I0.7为上升按钮，Q0.4Q0.7为下降指示灯，I1.0I1.4为依次为各楼层的行程开关，Q1.0和Q1.1分别为电机的正反转。所以我们就设计1楼只有上楼的开关，2、3和4楼有两个开关，分别是上升和下降。5楼同1楼差不多只有一个下降的开关。本次五层楼电梯控制系统大概是这样的：把各楼层的行程开关做位置数字化，各楼层的呼叫请求按钮也做呼叫数字化，通过呼叫数值与位置数值来控制电梯的上升与下降。系统设计要求如下：（1）当外部呼叫时，呼叫数值比位置数值大时，且电梯不是下降状态，则电机正转，电梯上升。（2）当外部呼叫时，呼叫数值比位置数值小时，且电梯不是上降状态，则电机反转，电梯下升。（3）电梯在上升途中，如有多个上呼与下呼信号同时输入，电梯是要先上后下。（4）电梯在下降途中，如有多个上呼与下呼信号同时输入，电梯是要先下后上。（5）当电梯到达相应呼叫的楼层时，电梯暂停2秒。（6）在电梯上升/下降途中，任何反方向的呼叫要待执行完当前动作后才有效如：当你在1楼时，你按下开关电梯就会上升，并且在你上之前就会暂停2秒钟，如果是其它楼有上升的人按下开关，那么电梯就会在相应的楼层暂停2秒钟。下降亦然。这就是要求做到上升时不能下降，下降时不能上升，如果有相应的请求，要做到先上后下的顺序。比如1楼有人上4楼，3楼有人要下1楼，当电梯上升到3楼的时电梯是不会停下来的，只有上到4楼之后才会下降到3楼停下到将3楼的人送下到1楼。上面所编的PLC控制五层楼程序，可实现简单的电梯升降运作和在各层楼的各种呼叫请求，但从这一个系统中只是外部信号的开关，对于内部的系统控制则是无法做到。这也许就是这一个系统的不足之处。这个系统中可以实现多上信号同时作用，但是有一定的顺序执行的，比如多个信号同时请求时，系统会有一个先后的关系，当电梯上升时，只有上升的信号有作用，但下降的的信号不会丢失，会相应的寄存起来。然后再执行下降的请求。这里有个时间暂停，当上升到一层楼的时候就暂停两秒钟。反之亦然。实验室的电梯模型控制系统中也存在不少的可完善地方，比如内部的的控制系统可以添置上去，这样就是一个完整的电梯系统了，然而这个系统中只是它的外部系统，因此可以说这是一个不完美的系统。从整个系统来看也是存在一个的局限性。有很多的指令没有用到上去，如果用上一些好的指令也许就是不用这么多的指令了。这又是一个可以完美的一个亮点。五、控制系统的调试5.1实验步骤（1）确定输入输出I/0分配（2）按照电梯的接线图接线（3）设计程序（4）输入程序（5）下载程序（6）调试运行5.2调试中出现的问题本次的五楼电梯控制程序的设计，我们上网查找了相关的资料，借鉴于网络资源编写出这个电梯程序。在调试的过程中出现如下问题：（1）调试运行时，我们发现电梯只能在14楼行走， 5楼的下降请求并没响应，经过仔细的检查，我们发现，在网络21中的传送指令输入口的数值是2，改成5后，电梯就就可以到达5楼。（2）4楼的上升请求按下后，电梯上升时经过4楼，4楼上升的指示灯灭了，但电梯并没有停下来。我们知道这是4楼在电梯上升停靠那里出了问题，通过程序运行监控模式，我们发现电梯经过4楼时网络25中的的VB6（VB6是4楼上升信号）并没有得电，沿着VB6这个信息，我们发现网络17中的传送指令输出口的信号是VB2，改成VB6后，4楼上升请求按下后，电梯上升时就可以在4楼停靠。（3）一开始，我们的程序中，电梯到达各楼层的请求位置时，该楼层的信号指示灯就会灭，这不符合常理，于是把各楼层请求中的改成。（4）经过曾老师的指点后得知，如果把网络25或网络26中的各楼层的行程开关去掉，就会出现电梯突然停在楼层之间这样的现象。六、心得体会