plc課程設計---四層電梯plc控制系統設計

1、<p><b>　　PLC課程設計</b></p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　設計題目：四層電梯PLC控制系統設計</p><p><b>　　班級： 電自xxx</b></p><p><b>　　學生姓名：xxx</b

2、></p><p><b>　　學號：xx號</b></p><p><b>　　電氣工程學院</b></p><p>　　一、課程設計任務書 </p><p><b>　　1.課程題目</b></p><p>　　四層電梯

3、PLC控制系統設計</p><p><b>　　2.設計內容</b></p><p>　　設計四層電梯控制系統的硬件電路（主電路硬件接線設計和PLC外部連線圖）和軟件程序；</p><p>　　PLC程序編制與調試；</p><p>　　四層電梯PLC控制系統的綜合調試，電梯模型如右圖所示；</p><

4、;p><b>　　撰寫課程設計報告；</b></p><p><b>　　完成課程設計答辯。</b></p><p>　　3. 課程設計報告要求 </p><p>　　1）、要求在課程設計答辯時提交課程設計報告。</p><p>　　2）

5、、報告應包括以下內容：</p><p>　　A、本次設計的主要內容、設計題目、PLC外部連線圖、主電路硬件接線圖、PLC梯形圖或指令程序列表、必要的系統設計及功能說明。</p><p>　　B、系統調試過程介紹，在調試過程中出現的問題，解決辦法等</p><p>　　C、課程設計總結。包括本次課程設計過程中的收獲、體會，以及對該課程設計的意見、建議等。</p&

6、gt;<p>　　D、設計中參考文獻列表。</p><p>　　E、報告使用B5紙手工撰寫，全文不少于2000字。</p><p>　　5.設計進度2012年12月22日至12月31日） </p><p>　　6.課程設計時間及地點</p><p>　　2012年12月22日～2012年12月31日</p><

7、;p>　　上午8：00～11：30；下午13：00~16：00</p><p>　　綜合自動化實驗室（新實驗樓）</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 PLC簡介1</p><p>　　1.1PLC基本結構1</p><p>　　1.1.1 電源1&l

8、t;/p><p>　　1.1.2 中央處理單元(CPU)1</p><p>　　1.1.3 存儲器2</p><p>　　1.1.4輸入輸出接口電路2</p><p>　　1.1.5 功能模塊2</p><p>　　1.2工作原理2</p><p>　　1.2.1輸入采樣階段2<

9、/p><p>　　1.2.2用戶程序執(zhí)行階段3</p><p>　　1.2.3輸出刷新階段3</p><p>　　第二章 PLC的電梯應用4</p><p>　　2.1 PLC電梯的優(yōu)點4</p><p>　　2.2選型、選型依據4</p><p>　　2.3電梯技術發(fā)展概況5</

10、p><p>　　2.4電梯發(fā)展展望5</p><p>　　第三章電梯控制系統軟件設計6</p><p>　　3.1系統控制流程圖6</p><p>　　3.2 PLC I/O口地址分配7</p><p>　　3.3 PLC梯形圖設計8</p><p>　　3.4 PLC的電路原理圖14&

11、lt;/p><p>　　第四章 程序調試、運行15</p><p><b>　　課程設計心得16</b></p><p><b>　　參考文獻17</b></p><p><b>　　第一章 PLC簡介</b></p><p>　　可編程邏輯控制器（P

12、rogrammable Logic Controller，PLC），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。</p><p><b>　　PLC基本結構</b></p><p>　　可編程邏輯控制器實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，可編程邏輯控

13、制器其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為：</p><p><b>　　1.1.1 電源</b></p><p>　　可編程邏輯控制器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，可編程邏輯控制器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

14、連接到交流電網上去。</p><p>　　1.1.2 中央處理單元(CPU)</p><p>　　中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器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。當可編程邏輯控制器投入運行時，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

15、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，直到停止運行。</p><p>　　為了進一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，近年來對大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構成冗余系統，或采用三CPU的表決式系統。

16、這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。</p><p><b>　　1.1.3 存儲器</b></p><p>　　具有記憶功能的半導體電路。分為系統程序存儲器和用戶存儲器。</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。 <

17、;/p><p>　　系統程序存儲器用以存放系統程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器、ROM組成。廠家使用的，內容不可更改，斷電不消失。</p><p>　　用戶存儲器：分為用戶程序存儲區(qū)和工作數據存儲區(qū)。由隨機存取存儲器（RAM）組成。用戶使用的。斷電內容消失。常用高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為3~5年。</p><p>

18、;　　1.1.4輸入輸出接口電路</p><p>　　1．現場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現場控制的接口界面的輸入通道。</p><p>　　2．現場輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現場輸出接口電路向現場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。</p><p>　　1.1.5 功能模塊

19、</p><p>　　如計數、定位等功能模塊。</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　當可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，可編程邏輯控制器即輸入采樣、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，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。&

20、lt;/p><p>　　1.2.1輸入采樣階段</p><p>　　輸入采樣階段，可編程邏輯控制器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)中的相應的單元內。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

21、任何情況下，該輸入均能被讀入。</p><p>　　1.2.2用戶程序執(zhí)行階段</p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器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，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)；

22、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>　　即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數據不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)

23、或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。</p><p>　　在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。</p><p>　　1.2.3輸出刷新階段</p><p>　　當掃描用戶程序結束后，可

24、編程邏輯控制器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)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，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。</p><p>　　第二章 PLC的電梯應用</p><p>　　2.1 PLC電梯的優(yōu)點</p><p>　　(1)在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。

25、</p><p>　　(2)去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統結構簡單，外部線路簡化。</p><p>　　(3)PLC可實現各種復雜的控制系統，方便地增加或改變控制功能。</p><p>　　( 4 ) PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。</p><p>　　(5)用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。&l

26、t;/p><p>　　(6)更改控制方案時不需改動硬件接線。</p><p>　　2.2選型、選型依據</p><p>　　根據生產工藝要求，分析被控對象的復雜程度，進行I/O點數和I/O點的類型（數字量、模擬量等）統計，列出清單。適當進行內存容量的估計，確定適當的留有余量而不浪費資源的機型（小、中、大形機器）。并且結合市場情況，考察PLC生產廠家的產品及其售后服務、技

27、術支持、網絡通信等綜合情況，選定性價比較好的PLC機型。 </p><p>　　1、輸入點和輸出點數</p><p>　　輸入點和輸出點一般按一定比例設置,但不同廠家的PLC其設置會不同,如OMRON公司生產CPM1A型I/O比為3:2,而三菱的FX2N系列I/O比為1:1。用戶可根據實際控制系統所需輸入輸出信號數量和信號類型來決定PLC的型號或相應的輸入輸出模塊。</p>

28、<p><b>　　2、存儲容量</b></p><p>　　存儲容量一般指存放用戶程序的存儲器的容量，通常用“字”或“步”來表示?！安健本褪荘LC中存放程序的地址單位，每一步占用兩個字，一條基本指令一般為一步，而復雜的功能指令往往有若干步。</p><p><b>　　3、編程語言</b></p><p>　　

29、不同廠家生產的PLC所用的編程語言不同，而且互不兼容。一般梯形圖和指令表是PLC最常用 的編程語言。目前 ，PLC編程基本上都在計算機上完成，梯形圖以其直觀、編程容易而成為主要編程語言，編制完成的梯形圖程序可直接輸入PLC進行調試，用戶無需寫出指令表。但若用手持編程器編程時，要輸入指令表語句。</p><p>　　2.3電梯技術發(fā)展概況</p><p>　　(1)電梯的速度要求越來越快，高

30、速、超高速電梯的數量愈來愈多。</p><p>　　(2)電梯的拖動技術有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，己由以前的變級調速(AC-VP)發(fā)展成為調壓調速(AC-VV)及調頻調壓調速(AC-VVV F)，使得電梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人們的生理要求，

31、電梯的舒適感大為改善。</p><p>　　(3)電梯的邏輯控制己從過去簡單的繼電器—接觸器控制發(fā)展為可編程序控制(PLC)和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯控制、群控等，電梯可靠性得到很大提高。</p><p>　　(4)電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術，不斷滿足用戶的使用功能要求。如緊急停車操作、消防員專用、防搗亂系統等。</p>

32、<p>　　(5)智能群控管理得到廣泛應用。</p><p>　　(6)機械傳動方面，由于國際上機械加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化。</p><p><b>　　2.4電梯發(fā)展展望</b></p><p>　　(1)結構不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化隨著新技術、新結

33、構、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機械系統結構簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大速度發(fā)展。</p><p>　　(2)技術含量更高，性能更好</p><p>　　電梯行業(yè)技術發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的VV VF電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更潔掙、更安全、更安靜、更經濟的

34、特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流:由于永磁技術的先進性，將來很有可能取代VVVF技術。另外，網絡控制和智能群控系統.以其控制的先進性、快速性、準確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。</p><p>　　(3)安裝更方便、更快捷高效、安全、可重復使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式;隨著新技術的開發(fā)、應用，電梯的硬件系統給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。此外，電梯的雙向安全裝置、

35、無底坑、無線控制、綠色環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來電梯的重要發(fā)展方向</p><p>　　第三章電梯控制系統軟件設計</p><p>　　3.1系統控制流程圖</p><p>　　3.2 PLC I/O口地址分配</p><p>　　3.3 PLC梯形圖設計</p><p>　　3.4 PLC的電路原理圖</p&

36、gt;<p>　　第四章 程序調試、運行</p><p>　　按照PLC的外部硬件接線圖，連好外部電路。然后通過串口把PLC和電腦連接起來。開啟PLC的電源,在電腦上運行程序GX Developer,打開設計好的梯形圖；寫入PLC。用鼠標單擊工具條中的進入運行環(huán)境按鈕，進入運行環(huán)境，啟動當前正在運行組態(tài)的工程，通過電梯模塊上的按鈕控制，來看顯示燈是否變化。并以此來檢查指示燈是否設置正確。</p

37、><p>　　在運行組態(tài)軟件MCGS,打開工程進入設備窗口,雙擊設備0-三菱FX232設備，點擊設備調試的標簽。如果通道0的通道值為1，則表示MCGS未能通訊，這時我們要復位PLC,重新寫入梯形圖,直到通道值為0，PLC和MCGS通訊成功為止。這樣我們就完成了所有的連接和通訊了。接下來我們進入用戶窗口，按F5進入MCGS的運行環(huán)境。這時,我們就可以來驗證我們的系統是否符合設計的要求了。</p><

38、p>　　1、程序輸入時,打開MELSOFT應用程序菜單下的GXdeveloper軟件，輸入程序，點擊菜單欄中的程序變換，程序段變了顏色，程序不會丟失。</p><p>　　2、當把程序輸入完后，運行程序， PLC設備型號要與電腦的通信口要相匹配，點擊菜單欄中PLC狀態(tài)，選PLC系列為FXCPU，PLC類型為FX2N（C），要運行程序，還要點擊菜單欄中寫入PLC，要選擇MAIN函數和PLC參數。這樣運行才會運

39、行程序。</p><p>　　3、運行通過后，但電梯模型什么也不顯示，但觀察PLC設備上輸入口和輸出口指示燈亮，顯示已經有輸出了，可是模型上的指示燈哪一個也不亮。經分析，可能是電梯模型上的電源沒接通，用萬用表檢測，發(fā)現電梯模型的電源線斷了。重新接線后，電梯模型上的指示燈亮。</p><p>　　4、將顯示狀態(tài)放在監(jiān)視模式下，發(fā)現程序有錯誤，需要修改，可是修改不了，原來在監(jiān)視模式下，不可以修

40、改，在轉到監(jiān)視寫入模式下才能修改。</p><p>　　5、原來上升，下降指示燈，只能顯示電梯上升和下降狀態(tài)，但由于設備簡單，所以決定讓電梯運行時顯示上升或下降，電梯不運行時可以不顯示，所以加了所有1，2，3，4，5層平層信號來控制上升，下降的顯示。</p><p>　　6、考慮到電梯應設有數碼顯示，所以添加了數碼顯示管，一開始只是單純考慮顯示某一層數字，所以復用了很多信號的輸出，這樣導致

41、程序混亂，顯示的是亂碼，后來顯示正確，但無人呼叫時，數碼顯示不停止，由此想到七段譯碼指令，七段譯碼指令是驅動1位七段碼顯示器顯示16進制數據指令。因為七段譯碼指令可以節(jié)省程序的步驟，同時還很方便。</p><p><b>　　課程設計心得</b></p><p>　　通過這次的課程設計，本人初步掌握了自動化控制設計的基本方法和步驟，并在此基礎上更加深入地掌握了可編程序

42、控制器的使用方法，使我鞏固了所學的專業(yè)理論知識，并使之進一步系統化、理論化，為真正將所學理論知識更好的應用于實踐奠定了堅實的基礎，同時在設計過程中獲得了一定的工程經驗，了解了智能化成品一般功能及大致實現方法，為即將開始的工作，打下良好的基礎。</p><p>　　利用梯形圖程序可以很直觀的看出運行過程。利用可編程控制器控制升降電梯，具有接線簡單、編程直觀、擴展容易等特點。當建筑物的層樓增加時，硬件接線上只需增加樓

43、層相應的輸入信號。原來的接線不需改變，軟件上只需增加相應樓層的功能，要改動的地方也較少。調試結果表明，在適應性、精確性和可靠性方面，到達到了設計的要求，表明該設計方案是可行的。</p><p>　　通過本設計，我學習到了很多東西，在工作的細心上也得到了提高。并且，更了解了有關可編程控制器的功能。我選擇這個設計，也是為了彌補以前學習上的不足。這次設計，使我了解到老師的用心良苦，并且從老師那學到了很多寶貴的東西。&l

44、t;/p><p>　　2012.12.19</p><p><b>　　Xxx</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 史國生主編. 電氣控制與可編程控制器技術.北京:化學工業(yè)出版社.2004</p><p>　　[2] 王永華.現代電氣

45、及可編程控制技術. 北京:北京航空航天大學出版社.2002</p><p>　　[3] 鄧則名.電器與可編程控制器應用技術.北京:機械工業(yè)出版社.1997</p><p>　　[4] 徐世許.可編程序控制器原理應用網絡.合肥:中國科學技術大學出版社.2001</p><p>　　[5] 葉天遲.可編程序控制器實驗指導書.長春:自編實驗指導書.2006</p&g