PLC课程设计.docx

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PLC课程设计

摘要

随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。

电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。

PLC在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。

由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。

在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好地实现了对的控制。

在设计中我具体讲述了电梯在使用PLC控制时的硬件和软件的设计过程，列出了具体的主要硬件电路，并分析了主要输入输出点的作用。

在PLC的电梯控制系统中，电梯的使用功能都是通过控制软件来实现的，为了使控制软件和电梯的运行动作有较好的对应关系，我把电梯的软件控制程序主要分为楼层的显示程序、呼叫信号程序、上下行程序等对电梯进行控制。

本次课程设计使用三菱FX1N-40MR型PLC模拟进行四层电梯运行的仿真设计。

前言

电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，大部分电梯控制系统都采用随机逻辑方式控制。

目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。

从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。

国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定、可靠性高等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器（PLC）来实现。

目录

第一章PLC，电梯概述2

1.1FX系列PLC简介2

1.2PLC的定义2

1.3PLC的组成2

1.4PLC的工作原理3

1.5PLC的优点3

1.6PLC的发展4

第二章总体设计方案的确定4

2.1设计任务4

2.2方案选择及可行性分析4

2.3设计实现思路5

2.4设计框图6

第三章控制系统设计7

3.1PLC的选型7

3.2PLC的外部接线图7

3.3I/O口分配表7

3.4软件流程图8

3.5梯形图9

3.6指令表12

3.7调试及结果分析16

课程总结17

参考文献18

第一章PLC的概述

1.1三菱PLC简介：

FX1S系列:

三菱PLC是一种集成型小型单元式PLC。

且具有完整的性能和通讯功能等扩展性。

如果考虑安装空间和成本是一种理想的选择。

FX1N系列:

　　是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。

具有扩展输入输出，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。

是一款广泛应用于一般的顺序控制三菱PLC。

FX2N系列:

是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。

具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。

1.2PLC的定义：

PLC（可编程控制器）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。

1.3PLC的组成：

PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块、编程设备和电源组成。

大部分PLC还可以配备特殊功能模块，用来完成某些特殊任务。

1.4PLC的工作原理：

PLC采用循环扫描的工作方式，从0000号存贮地址开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存贮地址号递增的方向顺序逐条扫描用户程序直到程序结束。

完成一次扫描程序后，再从头开始扫描，并周而复始地重复。

一个循环扫描过程称为扫描周期。

扫描过程分为三个阶段进行：

即输入采样（输入处理）阶段，程序执行（程序处理）阶段，输出刷新（输出处理）阶段。

1.5PLC的优点：

1．高可靠性：

软触点、软元件，抗干扰能力强（软/硬件抗干扰）。

2．灵活性高、扩展性好、通用性强：

可通过程来适应各种工艺流程变更，灵活性高；标准的积木式结构；简单易学的梯形图语言、模块化的软件设计；与现场接口容易，无接口问题，设计周期短。

3．功能强:

既可完成顺序控制，又可进行闭环回路的调节控制，网络功能发展很快，PLC在工控领域内几乎无所不能。

4．适应性强，性价比高:

PLC体积小，重量轻，耗电低，性价比高。

是现场工人易于接受的新一代“蓝领计算机”。

1.6PLC的发展：

PLC技术在我国的起步比较晚，直到80年代初才正式进入我国，目前，在我国使用比较普遍的PLC有日本OMRON公司的C系列，三菱公司的F系列，美国GE公司的GE系列和德国西门子公司的S系列等，目前国内使用PLC主要还是依靠进口和合资企业生产。

但相信在不久的将来，我们一定能实现PLC的国产化。

第二章总体设计方案的确定

2.1设计任务：

四层电梯模型PLC控制系统设计。

系统工作受开关控制，启动开关ON则系统工作；起动开关OFF则系统停止工作。

系统应具备自动响应层楼召唤信号（含上召唤和下召唤）；自动完成轿厢层楼位置显示（二进制方式）；实现定向上行和定向下行；I/O足够时可实现轿厢召唤信号等控制功能。

画出PLC端子接线图及控制梯形图；完成PLC端子接线工作,下载程序到PLC，并对程序进行调试运行。

观察电梯能否按照控制要求运行。

完成课程设计说明书。

2.2方案选择及可行性分析：

对于电梯的控制，可选用继电-接触系统或可编程控制器来完成，但是二者有各自的特点：

继电-接触系统：

它的优点是线路直观，大部分电器均为常用电器，更换方便，价格较便宜。

实现了用弱电信号控制强电、实现了自动控制，统治时间长。

缺点是：

可靠性低（接线和触点太多，故障排除难），通用性差（对每一控制对象进行专门的设计），缺乏“柔性”（工艺变动后生产程序改变困难，使控制设备变动），体积大、耗电多。

可编程控制器：

PLC相对于继电-接触系统有许多优点，它编程简单，可在现场修改程序；维护方便：

可靠性高，抗干扰能力强；功能强，性价比高；硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；系统设计安装调试工作量少；体积小，能耗低。

总之，PLC取代继电-接触系统已经成为大的趋势，且PLC控制较之微机—变频控制更有价格优势。

2.3设计实现思路：

（1）当电梯的轿厢停于第一层或第二层或第三层时，按第四层上升按钮，则轿厢上升至第四层后停；

（2）当电梯的轿厢停于第四层或第三层或第二层时，按第一层下降按钮，则轿厢下降至第一层后停；

（3）当轿厢停在第一层，若按第二层呼梯按钮，则轿厢上升至第二层平层开关闭合后停，若再按第三层呼梯按钮则继续上升至第三层平层开关闭合；

（4）当轿厢停在第四层，若按第三层呼梯按钮，则轿厢下降至第三层平层开关闭合后停，若再按第二层呼梯按钮则继续上升至第二层平层开关闭合；

（5）当轿厢停在第一层，若第二层、第三层、第四层均有呼梯信号，则轿厢上升至第二层暂停3秒后，继续上升至第三层，在第三层暂停3秒后，继续上升至第四层；

（6）当轿厢停在第四层，若第三层、第二层、第一层均有呼梯信号，则轿厢下降至第三层暂停3秒后，继续下降至第二层，在第二层暂停3秒后，继续下降至第一层；

（7）当轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的按钮呼梯均无效，但记忆。

呼楼指示、记忆条件是有呼楼信号，且电梯没有在呼叫层。

电梯上升控制条件分别为第四层呼而电梯在第三层；或者电梯在第二层，在第四层或第三层呼梯；或电梯在第一层，在第四层、第三层或第二层呼梯。

同时必须电梯没有处于下降状态且时间定时器没有到时。

电梯下降控制与上升控制原理相同。

2.4设计框图：

PLC工作过程示意图如下：

第三章控制系统设计

3.1PLC的选型：

按照I/O点的分配和项目描述的控制要求，设计PLC的接线图如下图所示。

因为考虑余量，选择PLC为FX1N-40MR。

3.2PLC的外部接线图：

3.3I/O口分配表：

代码

地址

代码

地址

SIN1

X0

a

Y0

SIN1

X1

b

Y1

SIN1

X2

c

Y2

SIN1

X3

d

Y3

P01

X4

e

Y4

P02

X5

f

Y5

P03

X6

g

Y6

P04

X7

升

Y10

P05

X10

降

Y11

P06

X11

L1

Y12

L2

Y13

L3

Y14

L4

Y15

L5

Y16

L6

Y17

3.4软件流程图：

3.5梯形图：

梯形图中，S1、S2、S3、S4分别代表一楼、二楼、三楼、四楼召唤信号；S11、S12、S13、S14分别代表到达一楼、二楼、三楼、四楼；M0代表电机正转电梯上行，M1代表电机反转下行。

3.6指令表：

指令表如下：

3.7调试及结果分析：

（1）当电梯的轿厢停于第一层或第二层或第三层时，按P04按钮，则轿厢上升至第四层后停；

（2）当电梯的轿厢停于第四层或第三层或第二层时，按P01按钮，则轿厢下降至第一层后停；

（3）当轿厢停在第一层，若按P02按钮，则轿厢上升至第二层平层开关闭合后停，若再按P03按钮则继续上升至第三层平层开关闭合；

（4）当轿厢停在第四层，若按P05按钮，则轿厢下降至第三层平层开关闭合后停，若再按P06按钮则继续下降至第二层平层开关闭合；

（5）当轿厢停在第一层，若同时按下P02，P03，P04，则轿厢上升至第二层暂停后，继续上升至第三层，在第三层暂停后，继续上升至第四层；

（6）当轿厢停在第四层，若同时按下P01,P02,P03，则轿厢下降至第三层暂停后，继续下降至第二层，在第二层暂停后，继续下降至第一层；

（7）当轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的按钮呼梯均无效，但记忆呼楼指示、记忆条件是有呼楼信号，且电梯没有在呼叫层。

5．组态王仿真

停在一楼

一楼上二楼

一楼上三四楼

四楼下一二楼

三楼上四楼

6.课程总结

本课程主要是以PLC为核心，利用PLC强大的控制功能，实现了利用PLC控制四层四站电梯的功能。

具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点，当电梯的功能增加时，硬件接线上只需要增加行程开关的输入信号。

原来的接线不需要改变，软件上只需要增加相应的程序以及输出功能，要改动的地方比较少。

调试结果表明，在适应性，精确性，可靠性方面达到了设计要求，表明该设计方案是可行的。