PLC邮件分拣和四层电梯课程设计报告.docx

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PLC邮件分拣和四层电梯课程设计报告

电控及PLC课程设计

院系信息科学与电气工程学院

班级自动化082班

学号

姓名

指导教师

时间2011-12-5——2011-12-11

课程设计任务书

题目基于PLC的邮件分拣和四层电梯控制

院系信息科学与电气工程学院

专业自动化

班级自动化082班

学生姓名

学号

12月5日至12月11日共1周

指导教师（签字）

系主任（签字）

2011年12月4日

一、设计内容及要求

1、基于PLC的邮件分拣控制（东疆教仪）

设计一个邮件分拣控制程序，按下启动按钮后，邮件开始进入流水线，指示灯M1亮，延时2秒后，进入外形检测区，指示灯M2亮，延时2秒后进入邮编检测区，延时2秒后进入邮编分档区，该区指示灯MA、MB、MC闪烁点亮。

外形不符（E1）、无效邮编（E2）按钮：

用来模拟非标准尺寸信号及无法识别信号。

当按住按钮时，表示该信号有效，流水线暂停，等待处理，当放开按钮时，表示信号无效，流水线继续运行。

邮编A、邮编B、邮编C三个按钮指定处理相应邮编的信号，当按住某个按钮时，邮编分档区中只闪烁点亮邮编与该按钮相对应的邮件。

2、基于PLC的四层电梯控制（东疆教仪）

其动作要求如下：

（1）电梯上行：

①当电梯停于1楼1F或2F、3F时，4F呼叫，则上行到4楼，碰行程开关后停止。

②当电梯停于1F或2F时，3F呼叫，则上行到3F，碰行程开关后停止。

③当电梯停于1F时，2F呼叫，则上行到2F，碰行程开关后停止。

④当电梯停于1F时，2F、3F同时呼叫，则上行到2F后，停5秒种，继续上行到3F后停止。

⑤当电梯停于1F时，3F、4F同时呼叫，则上行到3F后，停5秒后，继续上行到4F后停止。

⑥当电梯停于1F时，2F、4F同时呼叫，则上行到2F后，停5秒后，继续上行到4F后停止。

⑦当电梯停于1F时，2F、3F、4F同时呼叫，则上行到2F后，停5秒后，继续上行到3F后，停5秒后，继续上行到4F后停止。

⑧当电梯停于2F时，3F、4F同时呼叫，则上行到3F后，停5秒后，继续上行到4F后停止。

（2）电梯下行

①当电梯停于4F或3F、2F时，1F呼叫，则下行到1F，碰行程开关后停止。

②当电梯停于4F或3F时，2F呼叫，则下行到2F，碰行程开关后停止。

③当电梯停于4F时，3F呼叫，则下行到3F，碰行程开关后停止。

④当电梯停于4F时，3F、2F同时呼叫，则下行到3F后，停5秒种，继续下行到2F后停止。

⑤当电梯停于4F时，3F、1F同时呼叫，则下行到3F后，停5秒后，继续下行到1F后停止。

⑥当电梯停于4F时，2F、1F同时呼叫，则下行到2F后，停5秒后，继续下行到1F后停止。

⑦当电梯停于4F时，3F、2F、1F同时呼叫，则下行到3F后，停5秒后，继续下行到2F后，停5秒后，继续下行到1F后停止。

⑧当电梯停于3F时，2F、1F同时呼叫，则下行到2F后，停5秒后，继续下行到1F后停止。

（3）各楼层运行时间应在15秒以内，否则认为有故障。

（4）电梯停于某一层时，数码管应显示该层的楼层数。

（5）电梯上、下行时，相应的标志灯应亮。

（6）启动时，当电梯没有停在任何楼层，可自动向上或向下停靠。

（7）设定关闭电梯的功能，当电梯完成最后一个呼叫请求后，延时3秒后，自动返回1F。

二、设计原始资料

德国西门子生产的S7-200PLC和EM223扩展模块，启东市东疆教仪DJ-PLCT1可编程控制器实验台和导线等。

三、设计完成后提交的文件和图表

1．计算说明书部分

2．图纸部分：

四、进程安排

教学内容学时地点

集中学习1天教室

资料查阅与学习讨论1天图书馆、实验室

设计及调试4天实验室

成果验收1天实验室

五、主要参考资料

[1]王永华，现代电气控制及PLC应用技术[M]，北京：

北京航空航天大学出版社，2007年11月；

[2]陈立定、吴玉香、苏开才，电气控制与可编程控制器，广州：

华南理工大学出版社，2001年2月；

[3]郁汉琪，电气控制与可编程控制器应用技术，江苏：

东南大学出版社，2003；

[4]王曙光、魏秋月、张高记，S7-200PLC应用基础与实例，北京：

人民邮电出版社，2007年9月；

[5]王淑英，S7-200西门子PLC基础教程，北京:

人民邮电出版社，2009；

[6]廖常初，S7-200PLC基础教程，北京:

机械工业出版社，2006；

[7]郁汉琪,机床电气及可编程控制器实验，北京：

高等教育出版社，2001；

[8]廖常初,可编程序控制器的编程方法与工程应用，重庆：

重庆大学出版社，2001。

成绩评定表

口试（答辩）成绩

报告成绩

总评成绩

1摘   要

PLC（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靠性等优点，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。

这次课程设计是要实现两个设计，他们是基于PLC的邮件分拣控制、基于PLC的四层电梯控制。

关键词：

PLC邮件分拣电梯

2Abstract

PLC（programmablecontroller）asakindofindustrialcontrolmicrocomputer,withitsprogrammingconvenient,simpleoperationespeciallyitshighreliabilityandotheradvantages,industrialproductionprocessinawiderangeofapplications.Itapplicationlarge-scaleintegratedcircuits,Internettechnologyandcommunicationtechnologydevelopmentachievements,andgraduallyformedahasmanyadvantagesandmini,medium,largeandsuperlargespecificationsofthevariousseriesofproducts,usedtorelaycontrolsystemtomonitorfrommanyofthecontrolareabetweencomputers.

Thiscoursedesignistorealizethetwodesign,theyarebasedonPLCmailsortingbasedonPLCcontrol,thefourlayersofelevatorcontrol.

KeyWords:

ProgrammableLogicController，E-mailsorting，Electricalelevator.

3第一章PLC概述

1.1PLC的定义

PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。

在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：

“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

”

PLC的基本结构框图如下：

接受驱动

现场信号受控元件

1.2PLC的特点

（1）、可靠性高，抗干扰能力强

PLC的高可靠性是电气控制设备的关键性能。

PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息，还有故障自诊断程序。

（2）、功能强大，成本低

　　现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。

近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。

和其他的控制系统相比，其成本较低，而且这种趋势还将继续持续下去。

（3）、控制系统结构简单，适用性强

PLC控制系统实质性的好处是当控制要求改变，需要变更控制系统的功能时，只需对程序进行简单的修改，对硬件部分稍作改动即可，而不是像继电气控制系统那样，在一个装配好的控制盘上，对系统进行修改几乎是不可能的事情。

（4）、编程方便、易于使用

PLC接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。

梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近。

易于使用。

（5）、设计、施工、调试的周期短，改造方便

PLC用存储逻辑代替接线逻辑大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来

（6）、维护方便

PLC可以直观的观察控制程序和控制系统的运行状态，如内部工作状态、通信状态、I/O点状态、电源状态等，极大方便了维护人员查找故障，缩短了对系统维护的时间。

（7）、体积小，重量轻，能耗低

PLC易于实现机电一体化的理想控制设备。

1.3PLC的工作原理

　　当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

（一）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

（二）用户程序执行阶段

　　在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

　　即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

　　在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。

即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

　　（三）输出刷新阶段

　　当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是PLC的真正输出。

1.4PLC的应用领域

（1）、开关量的逻辑控制

PLC最基本、最广泛的应用领域，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

（2）、模拟量控制

在工业生产过程中，有许多连续变化的量，为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的A/D转换及D/A转换。

（3）、运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。

（4）、过程控制

过程控制是指温度、压力、流量的模拟量的闭环控制。

作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。

有许多的调节方法。

（5）、数据处理

现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。

这些数据可以与存储在存储器中的参考价值，

（6）、通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。

4第二章基于PLC的邮件分拣控制

2.1总体设计要求

设计一个邮件分拣控制程序，按下启动按钮后，邮件开始进入流水线，指示灯M1亮，延时2秒后，进入外形检测区，指示灯M2亮，延时2秒后进入邮编检测区，延时2秒后进入邮编分档区，该区指示灯MA、MB、MC闪烁点亮。

外形不符（E1）、无效邮编（E2）按钮：

用来模拟非标准尺寸信号及无法识别信号。

当按住按钮时，表示该信号有效，流水线暂停，等待处理，当放开按钮时，表示信号无效，流水线继续运行。

邮编A、邮编B、邮编C三个按钮指定处理相应邮编的信号，当按住某个按钮时，邮编分档区中只闪烁点亮邮编与该按钮相对应的邮件。

在程序控制梯形图中，我们用I0.5口来模拟外形不符的非标准尺寸信号，当按住按钮时，指示灯E1亮，流水线暂停，等待处理。

用I0.6口来模拟无效邮编的非标准尺寸信号，当按住按钮时，指示灯E2亮，流水线暂停，等待处理。

邮编A、邮编B、邮编C三个按钮指定处理相应邮编的信号，分别用I0.2,I0.3和I0.4控制，按住一个按钮，相应的邮件指示灯亮。

2.2设计目的

（1）通过对邮件分拣的设计，加深对PLC的认识。

（2）熟悉PLC编程的工作原理、规则、技巧和方法等。

（3）将书本所学运用于模型，实现理论与实践的统一。

2.3控制流程图

邮件分拣控制流程

2.4I/O分配

输入定义

输入点

输出定义

输出点

启动

I0.0

指示灯M1

Q0.0

停止

I0.1

指示灯M2

Q0.1

外形不符E1按钮

I0.2

指示灯MA

Q0.2

无效邮编E2按钮

I0.3

指示灯MB

Q0.3

指示灯E1

Q0.5

指示灯E2

Q0.6

2.5邮件分拣梯形图

5第三章基于PLC的电梯控制

3.1总体设计要求

图1电梯模拟图

东疆教仪动作要求如下：

（1）电梯上行：

①当电梯停于1F或2F、3F时，4F呼叫，则上行到4楼，碰行程开关后停止。

②当电梯停于1F或2F时，3F呼叫，则上行到3F，碰行程开关后停止。

③当电梯停于1F时，2F呼叫，则上行到2F，碰行程开关后停止。

④当电梯停于1F时，2F、3F同时呼叫，则上行到2F后，停5秒种，继续上行到3F后停止。

⑤当电梯停于1F时，3F、4F同时呼叫，则上行到3F后，停5秒后，继续上行到4F后停止。

⑥当电梯停于1F时，2F、4F同时呼叫，则上行到2F后，停5秒后，继续上行到4F后停止。

⑦当电梯停于1F时，2F、3F、4F同时呼叫，则上行到2F后，停5秒后，继续上行到3F后，停5秒后，继续上行到4F后停止。

⑧当电梯停于2F时，3F、4F同时呼叫，则上行到3F后，停5秒后，继续上行到4F后停止。

（2）电梯下行

①当电梯停于4F或3F、2F时，1F呼叫，则下行到1F，碰行程开关后停止。

②当电梯停于4F或3F时，2F呼叫，则下行到2F，碰行程开关后停止。

③当电梯停于4F时，3F呼叫，则下行到3F，碰行程开关后停止。

④当电梯停于4F时，3F、2F同时呼叫，则下行到3F后，停5秒种，继续下行到2F后停止。

⑤当电梯停于4F时，3F、1F同时呼叫，则下行到3F后，停5秒后，继续下行到1F后停止。

⑥当电梯停于4F时，2F、1F同时呼叫，则下行到2F后，停5秒后，继续下行到1F后停止。

⑦当电梯停于4F时，3F、2F、1F同时呼叫，则下行到3F后，停5秒后，继续下行到2F后，停5秒后，继续下行到1F后停止。

⑧当电梯停于3F时，2F、1F同时呼叫，则下行到2F后，停5秒后，继续下行到1F后停止。

3.2I/O口分配

输入定义

输入点

辅助点

输出定义

输出点

辅助点

启动

I2.0

M10.0

一层指示灯L1

Q2.0

M1.2

停止

I2.1

二层指示灯L2

Q2.1

M1.3

RST

I2.2

M3.2

三层指示灯L3

Q2.2

M1.4

一层内呼IN1

I0.0

M0.0

四层指示灯L4

Q2.3

M1.5

二层内呼IN2

I0.1

M0.1

轿箱下降DJB

Q1.0

M3.0

三层内呼IN3

I0.2

M0.2

轿箱上升DJA

Q1.1

M3.1

四层内呼IN4

I0.3

M0.3

定义

一层上呼1UP

I0.4

M0.4

上升时二层呼停记忆

M2.0

二层下呼2DN

I0.5

M0.5

上升时三层呼停记忆

M2.1

二层上呼2UP

I0.6

M0.6

下降时二层呼停记忆

M2.2

三层下呼3DN

I0.7

M0.7

下降时三层呼停记忆

M2.3

三层上呼3UP

I1.0

M1.0

下降时三层呼停屏蔽

M2.4

四层下呼4DN

I1.1

M1.1

下降时二层呼停屏蔽

M2.5

一层到位LAY1

I1.2

M1.2

下降时屏蔽输出

M2.6

二层到位LAY2

I1.3

M1.3

上升时二层呼停屏蔽

M4.1

三层到位LAY3

I1.4

M1.4

上升时三层呼停屏蔽

M4.2

四层到位LAY4

I1.5

M1.5

上升屏蔽输出

M4.3

定时器

定时器

T38

上升二层停延时

T40

下降三层停延时

T39

上升三层停延时

T41

下降二层停延时

数码管显示

Q0.0-Q0.7

3.3四层电梯控制梯形图

3.4实际运行情况

有内外呼按钮，数码管实时显示楼层数，运行要切合实际电梯。

有逆向呼叫时，先到达最高层后，再响应。

例：

电梯响应3层电梯，电梯上行，若上行过程中，1楼又有人呼叫，电梯到达3层后，先到达最高层后，再返回1层。

6总结

PLC问世于20世纪七十年代中期，并在不断的总结和实践中得到补充和完善，是前人的经验和实践的结晶。

八十年代中期是PLC的崛起时代。

在这次课程设计中遇到了很多问题，也获得了许多课堂上没有学到的知识。

在每次突破一个问题之后都有一种满足感，每发现一个问题都会兴奋。

从实践中寻找生活和生产中的规律并不断的自我完善自我更新，才能立于不败之地。

学会动手，会动手，敢于动手，是一名工科类学生所应有的基本能力。

在前期的程序编写和调试，使我又获得了很多新的知识，由于前期编写程序时查了很多材料学到了很多知识，这几天的调试更时获得很新的知识，由于程序中又很多的错误，为了修正错误必须看书或向别人请教，这个过程中无意识的获得了很多知识。

这同时也使我对单片机更感兴趣了，相信在以后的PLC有关的学习中会有更好地表现。

通过这一周的课程设计，我对一些专业知识和程序设计有了更深的了解，同时也尝试着去应用自己的所掌握的知识。

这次课程设计不仅给我们提供了一个很好的展现应用自己所掌握的知识的平台,又是检验自己所学知识的一次考核。

这次设计过程中我们遇到了很多的问题，尤其是在调试过程中,会因为某些原因出不来结果,或两人之间出现了意见分歧，但在最后都达成了一致。

最后调试结果出来的时候，我们更是无比的兴奋。

通过这次课程设计，我对PLC的运用更加熟悉了，同时也知道了PLC更多的功能，大大提高了动手能力，学到了许多解决实际问题的宝贵经验，自己对于知识的了解不再局限于理论．同时也挖掘出了自己潜在的能力，对控制设计也更有兴趣了。

总之，通过这次课程设计，对自己的知识有了更好的掌握。

感谢老师在课程设计中给予我们帮助和指导。

7参考文献

[1]王永华，现代电气控制及PLC应用技术[M]，北京：

北京航空航天大学出版社，2007年11月；

[2]陈立定、吴玉香、苏开才，电气控制与可编程控制器，广州：

华南理工大学出版社，2001年2月；

[3]郁汉琪，电气控制与可编程控制器应用技术，江苏：

东南大学出版社，2003；

[4]王曙光、魏秋月、张高记，S7-200PLC应用基础与实例，北京：

人民邮电出版社，2007年9月；

[5]王淑英，S7-200西门子PLC基础教程，北京：

人民邮电出版社，2009；

[6]廖常初，S7-200PLC基础教程，北京：

机械工业出版社，2006；

[7]郁汉琪,机床电气及可编程控制器实验，北京：

高等教育出版社，2001；

[8]廖常初,可编程序控制器的编程方法与工程应用，重庆：

重庆大学出版社，2001。