plc四层电梯课程设计.docx
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plc四层电梯课程设计
plc四层电梯课程设计
电气控制与PLC课程设计
题目：
四层电梯控制系统
姓名：
学号：
指导教师：
专业：
班级：
所在学院：
电气信息学院
2014年1月1日
摘要I
AbstractII
第一章绪论1
总结18
参考文献20
小组分工21
摘要
本次课程设计是设计一个基于欧姆龙CPM1A系列PLC控制系统的四层电梯自动控制系统。
在设计中采用欧姆龙CPM1A系列配套的电梯模板，通过相应的梯形图程序使电梯能自动对各楼层信号进行检测，根据系统提供的输入控制信号自动响应楼层呼唤信号和轿厢服务指令信号，实现电梯的自动上下运行，并用信号指示灯显示响应情况。
同时，在电梯上行时，只能响应上行呼唤信号，下行时只能响应下行呼唤信号；自动完成轿厢层楼位置的显示和电梯运行方向的显示，当电梯到达某平层时能通过数码管来显示楼层层号；同时为了安全起见，在电梯运行的过程中，电梯自动禁止开关门操作，只有当电梯到达某平层时才能进行开关门操作。
关键词：
四层电梯；欧姆龙；PLC控制
Abstract
Thiscourseisintendedtodesignafour-storyelevatorcontrolsystemwhichisbasedonOmronCPM1APLCautomaticcontrolsystem.ByusingtheelevatortemplatewhichismatchedwithOmronCPM1Aseries,andthroughthecorrespondingladderprogram,theelevatorcanautomaticallydetectthesignaloneachfloorandgiveautomaticallyresponsetothecallsignalandthecarfloorservicecommandsignalaccordingtotheinputcontrolsignalprovidedbythesystemtoachievetheautomaticallyrunninglikeupanddown,thentheelevatorshouldshowtheresponseofthesignalwithindicators.Meanwhile,theelevatorcanonlyrespondtotheuplinksignalwhenitisontheupward.Andtheelevatorcanonlyrespondtothedownlinksignalwhenitisonthedownward;theelevatoralsocanautomaticallydisplaythedirectionoftheelevatorcar’spositionandshowelevatorrunningdirection,usedigitaltubesdisplaytheFlayersnumberwhentheelevatorreachesaflatlayer;forsafetyreasons,inthecourseofoperationoftheelevator,theelevatordoorautomaticallydisablestheopeningandclosingoperationunlesstheelevatorreachesacertainlayer.
Keywords:
four-storyelevator;Omron;PLCcontrol
第一章绪论
课题背景及现实意义
可编程控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计。
PLC是一种用于自动化实时控制的数位逻辑控制器，广泛应用于目前的工业控制领域。
在PLC出现之前一般要使用成百上千的继电器以及计数器才能组成具有相同功能的自动化系统。
而现在，经过编程的简单的PLC已经代替了这些大型装置。
可程式逻辑控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完毕，用户可以根据自己的需要编程来实现自动化要求。
PLC自问世以来，尽管时间不长，但发展迅速，目前PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，例如和日常生活密切相关的电梯。
电梯是现代高层建筑中不可缺少的交通工具，广泛用于住宅、公共建筑、工厂仓库等重要场所，方便了人们的生活，节省了时间和体力。
而随着高层建筑的不断增加，对电梯的控制要求也越来越高，从而需要更加完善和科学的控制技术和控制系统。
随着科学技术的发展，我国的电梯生产技术也在不断改进设计。
目前电梯控制系统主要有三种控制方式：
继电路控制系统（早期安装的电梯多位继电器控制系统）、PLC控制系统、微机控制系统。
继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰；微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷；而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。
本文主要工作
本次课程设计的是利用PLC控制系统来控制四层电梯的运行。
将采用OMRONCPM1A系列PLC进行控制，故利用的是OMRONCPM1A系列PLC对应的梯形图指令，实现对电机驱动已到达电梯上、下行的顺序控制，随机呼叫的优化控制，自动准确定位，上、下行及平层指示灯显示，上位监控系统以及自动安全防护等功能。
本文主要包括：
（1）介绍了四层电梯控制系统的方案。
（2）它的电气控制图以及对电梯的硬件部分进行设计，给出了PLC控制系统硬件电路的结构框图。
（3）对系统地软件进行设计与调试，设计了电梯系统流程图以及梯形图。
（4）总结了本文的主要工作，包括得出的成果以及课程设计的心得。
第二章设计任务书
设计任务书
对于各层楼的按键和开关门，需要用欧姆龙CPM1A系列PLC进行控制，包括PLC对各楼层信号的检测，楼层呼叫信号检测、开关门控制、最终控制电梯正反转信号的输出等。
电梯电机额定功率为13kw，供电电电压为三相四线制AC380V。
2、2控制要求：
1）自动响应层楼呼唤信号（含上呼唤和下呼唤）。
2）自动响应轿厢服务指令信号。
3）自动完成轿厢层楼位置显示（数码管方式）。
4）自动显示电梯运行方向（上箭头和下箭头）。
5）系统提供的输入控制信号。
名称
文字符号
名称
文字符号
一楼上召唤按钮
SB1
一楼限位开关
SQ1
二楼上召唤按钮
SB2
二楼限位开关
SQ2
二楼下召唤按钮
SB3
三楼限位开关
SQ3
三楼上召唤按钮
SB4
四楼限位开关
SQ4
三楼下召唤按钮
SB5
轿厢开门到位开关
SQ5
四楼上召唤按钮
SB6
轿厢关门到位开关
SQ6
四楼下召唤按钮
SB7
电梯上下行过载保护
FR1
轿厢内开门按钮
SB8
电梯门开关过载保护
FR2
轿厢内关门按钮
SB9
轿厢内一楼按钮
SB10
轿厢内二楼按钮
SB11
轿厢内三楼按钮
SB12
轿厢内四楼按钮
SB13
6）系统需要输出的开关控制信号.
名称
文字符号
名称
文字符号
一楼到达指示灯
HL1
七段显示器a段发光二极管
LEDa
二楼到达指示灯
HL2
七段显示器b段发光二极管
LEDb
三楼到达指示灯
HL3
七段显示器c段发光二极管
LEDc
四楼到达指示灯
HL4
七段显示器d段发光二极管
LEDd
电梯上行接触器
KM1
七段显示器e段发光二极管
LEDe
电梯下行接触器
KM2
七段显示器f段发光二极管
LEDf
电梯门开接触器
KM3
七段显示器g段发光二极管
LEDg
电梯门关接触器
KM4
第三章设计方案的选择
设计方案选择
目前电梯控制系统主要有三种控制方式：
继电路控制系统（早期安装的电梯多位继电器控制系统）、PLC控制系统、微机控制系统。
继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰；微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷；而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。
目前，国内众多的生产厂家生产了多种系列功能各异的PCL产品。
由任务书分析可知，本次设计共有21个输入控制信号，15个输出控制信号，故根据对输入输出点的选择，对储存容量的选择，对响应时间的选择以及输出负载的特点的选择，一般使用欧姆龙CPM1A系列PLC作为电梯的控制器。
总体方案的确定
电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。
电梯PLC控制系统主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢内操纵盘、厢外呼叫盘与主拖动系统等。
系统通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。
电梯信号控制基本由PLC软件实现。
输入到PLC的控制信号有：
运行方式选择、运行控制、轿内指令、厢外召唤、开关门及限位信号等。
具体方案如下：
轿厢内设置一个开门按钮和一个关门按扭。
整个电梯系统，包括电机正反向继电器，电梯开门关门，电梯上升下降控制。
电梯的上升和下降由一台电动机控制：
正转时电梯上升，反转时电梯下降。
电梯轿厢有内选开门、关门，且由一台电动机控制：
正转时电梯开门，反转时电梯关门。
轿厢内有四个楼层选择按钮，分别是一到四楼。
轿厢外各层两个呼叫开关（一个上升开关，一个下降开关）及对应的显示。
由于本设计是四层电梯，因此，在四楼只需设一个呼叫开关，一楼只需设一个上升开关。
同时，各层设一个到位行程开关。
电梯楼层可通过七段共阴极数码管显示，电梯上下行由相应的指示灯指示。
电梯能够随时接受呼叫请求，在上行过程中，先响应上面的呼叫请求，下行的过程中，优先响应下面的呼叫。
当没有呼叫时，电梯停在最后响应的楼层。
系统原理就是将所有的呼叫信号储存起来，然后按照响应原则逐个去响应呼叫信号，响应过程中电梯自动开关门。
完成呼叫信号后，清除掉已经完成的呼叫。
第四章电气主电路图
下图4-1为设计电路的主电路图，左边电机控制电梯上下运动，KM1为控制电梯上行的主触头，KM2为控制电梯下行的主触头；右边电机控制电梯门开关运动，KM3为控制电梯门开的主触头，KM4为控制电梯门关的主触头。
FR为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。
FU为熔断器，起过电流保护作用。
图4-1电气主电路图
第五章硬件电路图及电梯运行流程图
控制电路和保护电路图
下图5-1为系统硬件控制电路和保护电路图
图5-1控制电路和保护电路图
电梯运行流程图
下图5-2为电梯运行流程图，电梯实际运行时即按照下图的流程进行工作。
图5-2电梯运行流程图
第六章PLC接线图，I/O分配、梯形图设计及指令表
PLC接线图
图6-1PLC接线图
I/O分配表
下表为此控制系统的I/O分配表
表6-1I/O分配表
名称
符号
名称
符号
一楼限位开关
二楼上召唤按钮
二楼限位开关
二楼下召唤按钮
三楼限位开关
三楼上召唤按钮
四楼限位开关
三楼下召唤按钮
轿厢开门到位开关
轿厢关门到位开关
四楼下召唤按钮
电梯上下行过载保护
轿厢内开门按钮
电梯门开关过载保护
轿厢内关门按钮
轿厢内一楼按钮
轿厢内二楼按钮
轿厢内三楼按钮
轿厢内四楼按钮
一楼到达指示灯
二楼到达指示灯
七段显示器a段发光二极管
三楼到达指示灯
七段显示器b段发光二极管
四楼到达指示灯
七段显示器c段发光二极管
电梯上行接触器
七段显示器d段发光二极管
电梯下行接触器
七段显示器e段发光二极管
电梯上行指示灯
七段显示器f段发光二极管
电梯上行指示灯
七段显示器g段发光二极管
电梯门关接触器
电梯门开接触器
一楼上召唤按钮
梯形图
指令表
LD
OR
ANDNOT
OUT
LD
OR
LDNOT
OR
ANDLD
OUT
LD
OR
LDNOT
OR
ANDLD
OUT
LD
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LD
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LD
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LD
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ORTIM007
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ANDNOT
ANDNOT
OUT
LD
OR
OR
OR
OUTTR0
ANDNOT
TIM007#0050
LDTR0
OUT
LD
OR
ORTIM008
ANDNOT
ANDNOT
OUT
LD
TIM008#0050
LD
OR
ANDNOT
OUT
LD
OUT
第七章所有低压电气电器型号选择清单
下表为所有低压电气电器型号选择清单
低压电气电器
型号
低压电气电器
型号
电梯模块
EL-PLC-III-M4
PLC型号
欧姆龙CPM1A系列
轿厢内开门按钮SB7
ＬＡ２５－１０
电梯上下行过载保护FR1
ＪＲ１６－１５０／３
轿厢内关门按钮SB8
ＬＡ２５－１０
电梯门开关过载保护FR2
ＪＲ１６－１５０／３
一楼上召唤按钮SB1
ＬＡ２５－１０
一楼限位开关SQ1
ＪＬＸＫ１－１１１
二楼上召唤按钮SB2
ＬＡ２５－１０
二楼限位开关SQ2
ＪＬＸＫ１－１１１
二楼下召唤按钮SB3
ＬＡ２５－１０
三楼限位开关SQ3
ＪＬＸＫ１－１１１
三楼上召唤按钮SB4
ＬＡ２５－１０
四楼限位开关SQ4
ＪＬＸＫ１－１１１
三楼下召唤按钮SB5
ＬＡ２５－１０
轿厢开门到位开关SQ5
ＪＬＸＫ１－１１１
四楼上召唤按钮SB6
ＬＡ２５－１０
轿厢关门到位开关SQ6
ＪＬＸＫ１－１１１
轿厢内一楼按钮SB9
ＬＡ２５－１０
电梯上行接触器KM1
ＣＪ２０－１０
轿厢内二楼按钮SB10
ＬＡ２５－１０
电梯下行接触器KM2
ＣＪ２０－１０
轿厢内三楼按钮SB11
ＬＡ２５－１０
电梯门开接触器KM3
ＣＪ２０－１０
轿厢内四楼按钮SB12
ＬＡ２５－１０
电梯门关接触器KM4
ＣＪ２０－１０
表7-1电气电器型号选择清单
总结
随着科技的不断发展进步，PLC的应用在我们的生活中随处可见，它在我们的生活中扮演的角色也越来越重要。
虽然理论的学习使我们掌握了有关PLC的原理和功能，但是刚开始PLC课程设计的时候，心中只是有一个大概的整体想法，却不知道如何将梯形图完整的编写出来。
但我并没有因此而放弃，而是不断查询资料来帮助自己。
于是我在图书馆借了几本关于可编程序控制器应用的书籍，参考里面的实例和方法，知道了可以将整体分解成若干个小模块，然后对小模块逐个破解，如将本课程设计可分为指层控制、开关门控制、轿内呼叫与标记控制、厅外呼叫与标记控制、电梯上下行选择与指示控制、电梯的运行控制来编写，最后再把小模块有效地拼凑起来就可以了。
这次的plc课程设计虽然不是很完美，但却让我们真正学到了很多东西，使我们受益匪浅。
通过此次课程设计，让我对PLC梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
以前总是觉得只要对课本上的知识有一个系统的了解和掌握就够了，但是实践证明事实并非如此，除了课本上的知识和老师上课讲的东西外，自己要学的还有很多很多。
因此，在课程设计的过程中，我们认真的查阅了大量的资料和工具。
这样不仅开阔了我们的视野，让我们学到了以前没有接触过的东西，还锻炼了我们查阅资料的能力。
由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。
但通过各方面的查资料并学习，我们基本学会了PLC设计的步骤和基本方法。
在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的掌握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序输入到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。
虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，通过合作，我们的合作意识得到加强，合作能力也得到提高。
上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。
在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。
我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们才可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后将设计思想整合在一起。
并且讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。
同时，我们明白了在学习和生活的过程中每个人都要学会利用资源和我们自身的优势，面对任何难题都要有信心去解决。
总之，在这次的设计中，由于知识的欠缺和经验的缺乏，我们的设计的并不详细，知识的衔接也不是很到位，成果也不是很理想。
但是在实践过程中出现错误是难免的，也只有不断出现错误，我们才能不断改正、不断反省自己，这样我们每个人才能不断进步！
因此，虽然成果不理想，但我们已经很努力了，我相信我们每个人都从这次课程设计中学到了很多，我们也只有在实践中才能提高得更快！
实践是我们接触社会的平台，也很感谢老师给了我们每个人这么好的学习机会！
参考文献
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机械工业出版社,1990
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