PLC课程设计论文.docx

机械与车辆学院
《PLC课程设计》报告

课程设计题目:三层楼梯设计

姓名：
学号： 140404021015
班级： 机械电子工程2班
指导老师： 唐伟杰
时间：2017年5月27日 —2017年 6月8日
成绩：

摘要
可编程控制器作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可控性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。PLC总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。 本课程设计基于西门子（SIEMENS）S7-200 PLC对三层电梯的控制进行了模拟，形成了电梯升降的系统PLC在电梯升降的过程中，主要体现在逻辑开关的功能。由于PLC具有逻辑运算、记数、定时以及输出输入输出的功能，在电梯升降的过程中各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，对电梯实现了控制

目录
摘要 1
目录 2
一、 课程设计性质和目的 2
二、 课程设计的内容及要求 3
三、 课程设计的进度及安排 6
1、课程设计的安排： 6
2、课程设计的进度 6
四、 设计所需软件平台 10
五、 设计思路及梯形图程序 12
六、 组态王人机界面设计 15
七、 调试运行 18
1、PLC运行调试 18
2、组态王连接PLC程序后的调试运行 19
八、 结果及分析 21
九、 心得体会 22
十、 参考文献 23
十一、 致谢 24
十二、 附录 25
1.PLC程序 25
2、组态王命令语言：  28

一、 课程设计性质和目的
PLC课程设计是《PLC原理及应用》课程与实验结束后的一门应用性很强的实践课。所选题目《三层电梯控制》紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力。通过GX Developer进行控制程序的编写，并且用组态王开发出模拟控制的交互界面，极大地提高了学生的综合设计能力。其目的有以下三点：
（1） 了解常用控制装置的设计方法、步骤和设计原则。
（2） 学以致用，巩固书本知识。通过训练，使学生初步设计具有控制装置的能力，从而培养学生独立工作和创造的能力。
（3） 进行一次工程技术的基本训练。培养学生查阅书籍、参考资料、产品手册、工具书的能力，上网查询信息的能力，运用计算机进行工程绘图的能力，编制技术文件的能力等，从而提高学生解决实际工程技术问题的能力。
二、 课程设计的内容及要求

本设计是基于组态王的三层电梯控制，电梯控制程序由三菱PLC编程软件GX Developer开发，人机界面由组态王开发。
电梯控制要求如表1所示。

表1 三层电梯控制要求
序号
输入
输出
原停层
呼叫层
运行方向
运行结果
1
1
3
升
上升到3层同时开门，4s后关门
2
2
3
升
上升到3层同时开门，4s后关门
3
3
3
停
开门，4s后关门
4
1
2
升
上升到2层同时开门，4s后关门
5
2
2
停
开门，4s后关门
6
3
2
降
下降到2层同时开门，4s后关门
7
1
1
停
开门，4s后关门
8
2
1
降
下降到1层同时开门，4s后关门
9
3
1
降
下降到1层同时开门，4s后关门
10
1
2,3
升
先上升到2层，开门，4s后关门；
再上升到3层开门，4s后再关门
11
2
先1后3
先降后升
先下降到1层，开门，4s后关门；
再上升到3层开门，4s后再关门
12
2
先3后1
先升后降
先上升到3层开门，4s后再关门；
再下降到1层，开门，4s后关门
13
3
2,1
降
先下降到2层，开门，4s后关门；
再下降到1层开门，4s后再关门
14
任意
报警
任意
报警指示灯亮
15
在轿厢运行期间不能开门
16
轿厢关好门后，才允许运行
17
按下轿厢开门按钮，开门（只在电梯停在楼层时动作）
18
按下轿厢关门按钮，立即关门（不需要等待4s）
19
电梯运行期间，暂时不接受呼叫指令，等待到达指定楼层，开门、关好门后，才接受下一次的呼叫指令。

输入点分配如表2所示。
表2 输入点分配
序号
名称
输入点
0
轿厢内，呼1层按钮
X000
1
轿厢内，呼2层按钮
X001
2
轿厢内，呼3层按钮
X002
3
轿厢内，开门按钮
X003
4
轿厢内，关门按钮
X004
5
轿厢内，报警按钮
X005
6
第1层，上行按钮
X006
7
第2层，下行按钮
X007
8
第2层，上行按钮
X020
9
第3层，下行按钮
X021
10
第1层限位开关
X022
11
第2层限位开关
X023
12
第3层限位开关
X024
13
开门限位开关
X025
14
关门限位开关
X026
输出点分配如表3所示。
表3 输出点分配
序号
名称
输出点
0
电梯上行
Y000
1
电梯下行
Y001
2
上行指示灯
Y002
3
下行指示灯
Y003
4
开门
Y004
5
关门
Y005
6
报警指示灯
Y006

要求根据以上要求内容进行设计三层电梯控制，根据以上的输入输出口进行PLC的编程，并在组态王中画出电梯的模型，并通过PLC和OPC还有组态王进行仿真与调试。
三、 课程设计的进度及安排
1、课程设计的安排：
序号
项              目
时   间
1
布置课程设计任务、讲授控制方法和要求
1天
2
MX OPC与GX Simulator通信调试
1天
3
组态王软件操作学习
1天
4
创建三层电梯控制画面
1天
5
三层电梯控制PLC程序的编写与调试
1天
6
组态王命令语言的编写
1天
7
组态王动画的编程及设置
1天
8
组态王三层电梯控制系统整体调试
1天
9
检测验收、写课程设计报告
1天
10
答辩
1天
2、课程设计的进度
5.27：布置课程设计任务、讲授控制方法和要求。
5.29：MX OPC与GX Simulator通信调试，了解两者间的联系。
5.30：用组态王画出一个简单的电灯控制，并用PLC程序来进行控制其关和灭来熟练个软件间的联系与操作，如下图所示：

5.31：创建三层电梯控制画面，出如下图所示画面，其颜色与渲染自行选择，可要可不要；

6.01：三层电梯控制PLC程序的编写与调试，如下图所示

6.02：组态王命令语言的编写，如下图所示；

6.05：组态王动画的编程及设置，通过自己的程序和OPC的设置来设置组态王里面三层电梯图中相应的部件和控制。

6.06：组态王三层电梯控制系统整体调试，并实现要求进行模拟控制，如图所示：

6.07：检测验收、写课程设计报告
6.08：答辩

四、 设计所需软件平台
课程设计所需要的软件是GX Developer，是进行三层电梯控制程序编写的软件，运用课上所学习到的各个指令，在GX Developer界面进行编写与仿真。编好的程序要与组态王动画进行连接，必须要先在软件MELSOFT Application中的MX opcconfigurator中进行控制参数的设计，它是连接动画与控制程序之间的桥梁。组态王是开发监控系统软件，用来开发出模拟控制的交互界面，在组态王中进行三层电梯的动画设计。它是显示控制程序的实时运行状态，用来实时监控程序的工作流程和运行过程。让什么更加直观的了解运行过程。
1、GX Developer建立新工程并进行编写的工作平面

2、 OPC与PLC对应进行设置后的工作平面

3、 组态王的初始工作平面

五、 设计思路及梯形图程序
通过对本次设计电梯控制要求，我通过自己所学知识并查阅一些相应的资料，进行编写本次课程设计的相关程序，根据其要求进行分析对应的输入输出，
画出其输入输出之间的关系进行编程，我采用的是PLC的梯形图编程，虽然步骤比用SFC多一点，但确实条例比较清晰，方便对其进行相应的注释有助于OPC和组态王的操作。
1.电梯在1楼时候，2楼呼叫程序如下，通过继电器M1形成自锁。

2.电梯在一二楼时，在三楼进行呼叫

3.电梯在三楼时在二楼进行呼叫

4. 在一楼呼叫处于二三楼的电梯

5.电梯需要下行是相应的控制

6.电梯开门的相关控制

7.电梯开关门的定时和关门相应控制。

8.电梯的报警系统，当报警是电梯所有控制将无效，处于禁止状态。

六、 组态王人机界面设计
1. 组态王与PLC程序连接设置，如下图所示，建立一个OPC：

2. 根据电梯控制要求，设置3层电梯控制人界界面：

3.命令语言编写

4. 组态王与OPC之间数据库连接：

5. 组态王命令语言编写：

七、 调试运行
将设计好的控制程序和组态王连接起来，查看运行结果与是否课程设计要求。前面通过检查虽然PLC程序梯形图运行没有问题，但是经过加载到组态王动画中则出现很多问题。在程序加载进入在一开始运行时候电梯没有运行，通过查找组态王与PLC之间的关系和组态王参数的设置。发现最重要的电梯和3个门参数没有设置，所以导致运行动画没有反应。在通过设置组态王中每个门的参数和电梯上行和下行参数后，发现只有开门的按钮和门有动画其他的没有变化。查找原因，发现在电梯设置参数的时候电梯的上行和下行的运行参数中没有加载表达式。在联动的运行中由于组态王中的命令语言没有设置正确，导致电梯在运行中出现很多问题，通过同学和老师的帮助，进行命令语言的修改，最后电梯完美运作了。
1、PLC运行调试

2、组态王连接PLC程序后的调试运行

八、 结果及分析
由于组态王我们从来没有接触过，所以在调试过程中出现比较多的问题，而且该软件还经常出现闪退现象让我们有时候忘记保存时出现的烦躁。本次调试中，我出现以下几个问题，
1. 运行时门永远开着，最后发现是命令语言中缺少了初始化设置。
2.在将PLC程序写入时有时出现错误，这个无法解决，因为不知道是哪个开了没关，所以我采取的措施都是重启电脑。
3.梯形图单独调试过程中，出现输出无效现象，也就是输入全部有效的情况下输出无效，经过分析后，发现由于对梯形图逻辑认识不够，在梯形图中采用重复输出结构，导致调试不成功。后将输入条件并行接入后使用单次输出，解决此问题。
4.3楼直接呼1楼时，轿厢在二楼停下不能到达3楼，经分析后发现是因为输入时3楼呼一楼和2楼呼1楼直接并在一起，碰到二楼限位开关时，输出不能形成自锁失电，经改进后利用中间继电器形成自锁，解决楼层呼叫不能实现准确问题。改进后，电梯调试实现控制要求

九、 心得体会
通过这次设计使我对PLC程序编写和组态王动画设计有了更加深刻的了解。学习到了各个软件之间的相互联系与互补，通过这次课程设计我对PLC三层电梯的控制有了深入的了解，尤其是电梯的PLC控制和画面的设计以及他们之间的联系。在这次设计中，我通过网上查找大量的资料和书籍、与同学相互讨论与学习、最后通过自己的思考完成了课程设计的要求。我在设计三层电梯控制系统时，发现在画面中没有那些相应的门什么的，在那边纠结了很久之后，同学告诉我那些门都是用长方形画出来的，还告诉我到时利用属性填充即可。这才解决了我的初期问题。花费最多时间的是组态王中的参数设置和命令语言的编写，在仿真过程出现很多问题，例如电梯没有运作，灯没有显示，按钮无法控制电梯等等情况。使我了解的不仅仅是电梯的控制，最重要的是我掌握了一种设计的方法，思维的方式，使受益非浅。这次PLC课程设计，考验了我对理论知识的运用能力，锻炼了对故障排除的分析能力，加强了我们合作精神，当我们遇到困难时，老师耐心指导，帮我们一起分析故障，共同解决困难。另外，这课程设计也为了我们以后的毕业设计提供了很好的经验，建立基础，可以说是意义重大，影响深远。不过这种课程设计却让我们学习到很多东西，所以建议学校可以多举办这种类型的设计或时间。

十、 参考文献
[1] 王阿根主编，《电气可编程控制原理与应用》第二版，清华大学出版社，2010年1月
[2] 郑大鹏，陈雅文主编，《程序设计基础教程（C语言）》，清华大学出版社，2011年10月

十一、 致谢

在这两周的课程设计中，我衷心感谢所有帮助我的同学，感谢老师没有因为我的问题多而不耐烦并且给我的错误提出相应的解释并帮助我将其修改过来，所以在这里了我感谢老师同学的1帮忙，如果没有你们，我的课程设计或许将无法顺利完成

十二、 附录
1.PLC程序

2、组态王命令语言： 
//开关门限位开关判断0
if(\\本站点\一楼开关门程度（新）==0 || \\本站点\二楼开关门程度（新）==0 || \\本站点\三楼开关门程度（新）==0)
{\\本站点\开门限位开关=1;}else{\\本站点\开门限位开关=0;}

if(\\本站点\一楼开关门程度（新）==500 && \\本站点\二楼开关门程度（新）==500 && \\本站点\三楼开关门程度（新）==500)
{\\本站点\关门限位开关=1;}else{\\本站点\关门限位开关=0;}

//电梯门
if(\\本站点\电梯开门==1 && \\本站点\第一层限位开关==1)
{\\本站点\一楼开关门程度（新）=\\本站点\一楼开关门程度（新）-50;}
if(\\本站点\电梯开门==1 && \\本站点\第二层限位开关==1)
{\\本站点\二楼开关门程度（新）=\\本站点\二楼开关门程度（新）-50;}
if(\\本站点\电梯开门==1 && \\本站点\第三层限位开关==1)
{\\本站点\三楼开关门程度（新）=\\本站点\三楼开关门程度（新）-50;}

if(\\本站点\电梯关门==1 && \\本站点\第一层限位开关==1)
{\\本站点\一楼开关门程度（新）=\\本站点\一楼开关门程度（新）+50;}
if(\\本站点\电梯关门==1 && \\本站点\第二层限位开关==1)
{\\本站点\二楼开关门程度（新）=\\本站点\二楼开关门程度（新）+50;}
if(\\本站点\电梯关门==1 && \\本站点\第三层限位开关==1)
{\\本站点\三楼开关门程度（新）=\\本站点\三楼开关门程度（新）+50;}

//楼层限位开关判断
if(\\本站点\电梯升降程度==454)
{\\本站点\第一层限位开关=1;}else{\\本站点\第一层限位开关=0;}
if(\\本站点\电梯升降程度>=254 && \\本站点\电梯升降程度<=274)
{\\本站点\第二层限位开关=1;}else{\\本站点\第二层限位开关=0;}

if(\\本站点\电梯升降程度==85)
{\\本站点\第三层限位开关=1;}else{\\本站点\第三层限位开关=0;}

//报警
if(\\本站点\厢内报警按钮==1)
{\\本站点\报警指示灯=1;}
if(\\本站点\报警取消按钮==1)
{\\本站点\报警指示灯=0;}

//楼层显示
if(\\本站点\电梯升降程度==454)
{\\本站点\电梯一楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=1;}
if(\\本站点\电梯升降程度==262)
{\\本站点\电梯二楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=2;}
if(\\本站点\电梯升降程度==85)
{\\本站点\电梯三楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=3;}
if(\\本站点\电梯上行==1 && (\\本站点\电梯升降程度>=262 && \\本站点\电梯升降程度<454))
{\\本站点\电梯一楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=1;}
if(\\本站点\电梯下行==1 && (\\本站点\电梯升降程度>=250 && \\本站点\电梯升降程度<454))
{\\本站点\电梯二楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=2;}
if(\\本站点\电梯上行==1 && (\\本站点\电梯升降程度>=85 && \\本站点\电梯升降程度<262))
{\\本站点\电梯二楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=2;}
if(\\本站点\电梯下行==1 && (\\本站点\电梯升降程度<=85 && \\本站点\电梯升降程度<262))
{\\本站点\电梯三楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=3;}
\\本站点\电梯升降程度=\\本站点\电梯升降程度-10;
\\本站点\电梯升降程度=\\本站点\电梯升降程度+10;
\\本站点\三楼开关门程度（新）=500;
\\本站点\电梯三楼开关门程度=\\本站点\电梯三楼开关门程度+50;

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