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
I1.4

3.22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
Q1.1

3.3 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I0.0～I0.4为上升按钮，Q0.0～Q0.4为其上升指示灯，I0.4～I0.7为上升按钮，Q0.4～Q0.7为下降指示灯，I1.0～I1.4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1—4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