三层电梯PLC课程设计.docx

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三层电梯PLC课程设计

1.可编程控制器的简介.........................................3

1.1PLC的工作原理....................................................3

1.2PLC的功能和优点.................................................3

1.2.1PLC的功能....................................................3

1.2.2可编程控制器PLC的优点.........................................3

2.课程设计的目的...........................................4

2.1设计目的..................................................................4

3.电梯模型PLC控制系统设计.................................4

3.1电梯控制系统实现的功能.........................................5

3.2电梯操作方式...................................................5

3.3控制系统流程图.................................................5

4.三层电梯控制的功能要求...................................6

4.1控制要求.........................................................6

5.论述方案的各部分工作原理.................................7

5.1I/O分配表.....................................................7

5.2中间继电器.....................................................7

5.3端口分配图......................................................8

5.4运行过程分析.....................................................8

6.梯形图以及各网络的分析..................................11

6.1梯形图分析......................................................11

7.指令表...................................................29

8.设计总结................................................36

9.参考文献................................................36

1、可编程控制器的简介

可编程控制器，英文称ProgrammableLogicController,简称PLC。

它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC是微机技术与传统的继电器控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。

用户在购买到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。

1.1PLC的工作原理

PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。

即PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐步顺序执行用户程序，直到程序结束。

然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。

在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。

1.2PLC的功能和优点

1.2.1PLC的功能

SIMATICS7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

CPU224集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。

可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。

13K字节程序和数据存储空间。

6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。

1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。

S7-200提供了多种功能，使得在编程与控制时更加灵活方便。

指令执行速度高。

S7-200几乎包括了一般计算机所具有的种种基本操作指令。

例如：

变量赋值，数据存储，计数，装载，传输，比较，移位，循环，求补及子程序的调用等。

（1）触发中断的信号，可以用软件中断输入信号的上升沿或下降沿，以便对过程事件做出快速的响应。

（2）可设定为由时间控制的自动中断，所设定的时间范围为5MS—255MS（步长为1MS）

（3）可由计数器自动触发中断，且具有两种不同的触发方式：

计数到达预定值触发和改变计数方向的瞬间触发。

1.2.2可编程控制器PLC的优点

（1）可靠性高，抗干扰能力强

隔离----PLC的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来传递信号，这种光电隔措施使外部电路与PLC内部之间完全避免了电的联系，有效的抑制了外部的干扰源对PLC的影响，还可防止外部强电窜入内部CPU。

滤波----在PLC电路电源和输入、输出（I/O）电路中设置多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号。

在PLC内部对CPU供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措施，防止干扰信号通过供电电源进入PLC内部，另外各个输入、输出（I/O）接口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的互相干扰。

内部设置连锁、环璄检测与诊断等电路，一旦发生故障，立即报警。

（2）程序简单易学

PLC采用与继电器控制线路图接近的梯形图作为编程语言，它既有继电器电路清淅直观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯，对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识，因此，易学易懂，程序改变也容易修改。

（3）功能完善，适应性强

目前PLC产品已经标准化、系列化和模块化，不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有A/D、D/A转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。

它能根椐实际需要，方便灵活地组装成大小各异、功能不一的控制系统：

既可控制一台单机、一条生产线、以可以控制一个机群、多条生产线；既可以现场控制，以可以远程控制。

（4）用简单，调试维修方便

PLC的接线极其方便，只需将产生输入信号的设备（按钮、开关等）与PLC的输入端子连接，将接收输出信号的被控设备（如接触器、电磁阀等）与的输出端子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。

PLC的用户程序可在实验室摸拟调试，输入信号用开关来摸拟，输出信号可以观察PLC的发光二极管。

调试后再将PLC在现场安装通调。

调试工作量要比继电器控制系统少得多。

（5）体积小、重量轻、功耗低

由于PLC的采用半导体大规模集成电路，因此整个产品结构紧凑，体积小、重量轻、功耗低。

PLC很容易装入机械设备内部，是实现电一体化的理想的控制设备。

2.课程设计目的

2.1设计目的：

（1）通过对工程实例的模拟，熟练的掌握PLC的编程和程序调试方法。

（2）进一步熟悉PLC的I/O连接。

（3）熟悉三层楼电梯采用轿厢内外按钮的编程方法。

3电梯模型PLC控制系统设计

由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。

即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。

另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC的计数器来进行控制。

同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号。

为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采用LED和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示（开关上带有指示灯）。

为了提高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求PLC能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。

根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。

为了电梯的运行安全，系统应设置可靠的故障保护和相应的显示。

根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。

其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列。

上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。

控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级陈列，为实现随机逻辑控制提供了基础。

当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼叫信号（上行呼叫标志寄存器、下行呼叫标志寄存器、有呼叫请求时，相应寄存器为l，否则为0），如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车：

如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。

该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。

3.1电梯控制系统实现的功能

（1）一台电机控制上升和下降

（2）各层设上/下呼叫开关（最顶层与起始层只设一只）

（3）电梯到位后具有自动开门关门功能

（4）电梯内设有层楼指令按键

（5）待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门

（7）自动关门与提早关门.在一般情况下，电梯停站4-6秒应能自动关门;在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作.

（8）按钮开门。

在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开。

（9）内指令记忆。

当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序自动停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向。

（10）自动定向。

当轿厢内操纵盘上，选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自动确定运行方向。

（11）呼梯记忆与顺向截停。

电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。

（12）自动换向。

当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号。

（13）自动关门待客。

当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时电梯应自动关门在调定时间内自动关闭轿厢照明。

3.2电梯操作方式

1）单轿厢下集选控制登记所有轿厢和厅门下行召唤;轿厢上行是只答应轿厢召唤，直至最高层;自动改变