注塑机电气控制系统设计三层电梯控制系统.docx

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注塑机电气控制系统设计三层电梯控制系统

等级

湖南工程学院

课程设计

课程名称PLC原理与应用

课题名称注塑机电气控制系统设计

专业班级测控技术1102班

姓名陈敏

学号201101200220

指导教师赖指南、刘星平、谭梅、余晓菲

2014年12月5日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称PLC原理与应用

课题名称三层简易电梯控制系统

专业班级测控1102班

姓名陈敏

学号201101200220

指导教师余晓菲、赖指南、刘星平、谭梅

审批汪超

任务书下达日期2014年11月24日

课程设计完成日期2014年12月5日

设计内容与要求

一.课程设计的性质与目的

本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。

它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。

通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。

二.课程设计的内容

1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。

2.绘制四层电梯控制系统的电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。

3.选择电器元件，列出电器元件明细表。

4.编写设计说明书。

三.课程设计的要求

1.所选控制方案合理，所设计的控制系统能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。

2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》、GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》。

3.所编写的设计说明书应重点突出，层次清楚，条理分明，篇幅不少于7000字。

主要设计条件

1.《电气控制技术课程设计题选》（赖指南编，院内印书）一本。

实物PLC

设计说明书装订顺序

1.课程设计说明书封面。

2.课程设计任务书。

3.说明书目录。

4.前言。

5.正文（按设计内容逐项书写）。

6.总结。

7.参考文献。

8.附录。

9.课程设计评分表。

设计进度安排

1.第一周星期一上午：

课题内容介绍。

2.第一周星期一下午：

仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。

3.第一周星期二～第一周星期五：

确定控制方案。

绘制电梯控制系统的电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。

选择电器元件，列出电器元件明细表。

4.第二周星期一～第二周星期三：

试验调试

5.第二周星期四～第二周星期五：

编写设计说明书,答辩。

参考文献

1.可编程序控制器的编程方法与工程应用廖常初重庆大学出版社

2.可编程序控制器及其应用万太福重庆大学出版社

3.毕业设计指导刘祖润机械工业出版社

4.新旧图形符号对照读本兵器工业出版社

5.电力拖动与控制谢桂林中国矿业大学出版社

6.工厂常用电气设备手册（上、中、下）水利电力出版社

7.电气控制技术实验指导书刘星平湖南工程学院

1.课题介绍及控制要求

实现三层电梯的控制系统的设计。

2.设计要求

1、轿厢内及各层门厅外呼按钮

2、位置信号

3、电梯门控制信号

4、模拟电梯到位按钮

5、内呼指示信号

6、外呼指示信号

根据以上动作顺序和要求有PLC设计控制系统。

第1章绪论

1.1电梯及PLC简介

电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。

多层厂房和多层仓库需要有货梯；高层住宅需要有住宅梯；百货大楼和宾馆需要有客梯，自动扶梯等。

而所谓电梯控制技术是指电梯的传动系统及操纵系统的电气自动控制。

PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。

这种装置具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力。

PLC控制系统的控制功能是通过存储程序来实现的，不仅可以实现开关量控制，还可以进行模拟量控制，顺序控制。

计数器。

随着计算机和通信几刷的发展，PLC的控制从早期的单机控制发展到多机控制，实现了工厂自动化。

1.2任务要求

1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。

2.绘制四层电梯控制系统的电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。

3.选择电器元件，列出电器元件明细表。

4.编写设计说明书。

设计要求：

1、轿厢内及各层门厅外呼按钮

2、位置信号

3、电梯门控制信号

4、模拟电梯到位按钮

5、内呼指示信号

6、外呼指示信号

根据以上动作顺序和要求有PLC设计控制系统

第2章控制方案论证

2.1继电器控制方案

继电器控制是利用各电器件机械触点的串、并联组合成逻辑控制。

采用硬线连接,连线多而复杂,对今后的逻辑修改、增加功能很困难。

而且依靠机械触点的吸合动作来完成控制的继电器控制系统,工作频率低,工作速度慢。

继电器控机械结构易受环境温度和湿度变化的影响,造成定时的精度不高。

继电器系统安装后,受电器设制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制，且时间继电器内部的备触点数目的有限性和连线复杂等原因的影响,系统在今后的灵活性、扩展性很差。

继电器控制可实现逻辑功能,但不具备计数的功能。

继电器控制使用大量的机械触点,触点在开闭时会产生电弧,造成损伤并伴有机械磨损,使用寿命短,运行可靠性差,不易维护。

2.2单片机控制方案

单片机控制系统成本较低，由于现在单片机的价格相对都比较低，而且外围电路的元器件价格也不高，所以整体设计起来，成本比较低。

同时可以对外部存储容量根据需要进行扩展，设计可以相对比较灵活。

在设计过程中有许多已经设计很完善的子程序，所以在系统软件设计中可以直接调用，减少较大工作量。

但是单片机控制系统系统硬件设计相对比较复杂，运用该方案，该系统硬件设计包含扩展电路部分和系统配置电路部分，所以该系统电路设计工作量相对较大，影响系统开发的时间。

而且系统的抗干扰能力相对较差，在系统设计中，虽然注意了芯片、器件选择、去耦滤波、电路板的布线，通道隔离以及屏蔽。

但由于工厂的条件比较差，很难保证系统的可靠性和稳定性。

同时系统需要自己设计电源，而且不能保证系统的可靠运行。

维护维修相对比较麻烦，维修需要的时间也相对较长。

2.3PLC控制方案

PLC中逻辑控制是以程序的方式存储在内存当中,改变程序,便可改变逻辑。

连线少、体积小、方便可靠。

PLC采用程序指令控制半导体电路来实现控制,稳定、可靠,运行速度大大提高了。

在PLC内部是由半导体电路组成的定时器以及由晶体振荡器产生的时钟脉冲计时,定时精度高。

使用者根据需要,定时值在程序中便可设置,灵活性大,定时时间不受环境影响。

PLC具有专用的翰人和输出模块,理论上连接可以无穷多。

连线少,灵活性可扩展性好。

PLC内部有特定的计数器,可实现对生产设备的步进控制。

而且PLC采用微电子技术,内部的开关动作均由无触点的半导体电路来完成。

体积小,寿命长,可靠性高,并且能够随时显示给操作人员,及时监视控制程序的执行状况,为现场调试和维护提供便利。

2.4本课题方案论证

PLC及在电梯控制中的具有以下应用特点，故选择PLC作为三层楼电梯控制系统。

（1）在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。

（2）去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。

（3）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。

（4）PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。

（5）用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。

（6）更改控制方案时不需改动硬件接线。

第3章控制系统的硬件设计

3.1软件设计流程及描述

根据设计要求，我们把其流程图画成如下方式：

无

有

图3-1电梯流程图

3.2PLCI/O分配图/表

根据设计要求可以写出I/O分配表如下：

表3-1I/O分配表

输入

控制

输出

控制

三层内选按钮

I0.0

三层LED灯

Q0.0

二层内选按钮

I0.1

二层LED灯

Q0.1

一层内选按钮

I0.2

一层LED灯

Q0.2

三层下呼

I0.3

电梯下降

Q0.3

二层下呼

I0.4

电梯上升

Q0.4

二层上呼

I0.5

三层内选LED灯

Q0.5

一层上呼

I0.6

二层内选LED灯

Q0.6

三层行程开关

I0.7

一层内选LED灯

Q0.7

二层行程开关

I1.0

电梯开门

Q1.0

一层行程开关

I1.1

电梯关门

Q1.1

复位

I1.2

3.3端口分配图

根据I/O分配表我们可画出该设计的端口分配图，其分布如下：

图3-2端口分配图

第4章控制系统程序设计

4.1内外呼叫模块

根据要求设计要求，可以写出如下内外呼叫系统程序：

图4-1内外呼叫程序

4.2电梯上升模块

根据要求设计要求，电梯上升模块程序如下：

图4-2电梯上升程序

4.3电梯下降模块

根据要求设计要求，电梯下降模块程序如下：

图4-3电梯下降程序

4.4电梯停在各层呼叫

根据要求设计要求，电梯停在各层呼叫模块程序如下：

图4-4停在二层呼叫

图4-5停二层、一三层分别呼叫

图4-6停一、三层呼叫

图4-7停二层、一三层同时呼叫

4.5电梯上升下降消除模块

根据要求设计要求，电梯上升下降消除模块程序如下：

图4-8电梯上升下降消除程序

4.6楼层闪烁模块

根据要求设计要求，电梯楼层闪烁模块程序如下：

图4-9楼层闪烁

4.7电梯开门/关门模块

根据要求设计要求，电梯上升模块程序如下：

图4-10电梯开门/关门程序

4.8电梯复位模块

根据要求设计要求，电梯上升模块程序如下：

图4-11电梯复位程序

第5章PLC程序的调试

根据设计要求，我们用PLC模拟器模拟了各模块运行状况，情况如下：

5.1内外呼叫模块及电梯上升/下降调试

当有楼层信号时，电梯判断上升/下降：

图5-1内呼叫模块及下降调试

图5-2外呼叫模块及上升调试

5.2电梯开门/关门及楼层灯闪烁调试

到达楼层后该楼层LED灯闪烁，电梯开门，延时3s后电梯自动关门：

图5-3电梯开门及楼层灯闪烁调试

图5-4电梯关门调试

5.3复位模块调试

图5-5复位模块调试

结束语

在拿到课题，经过一周的查找资料，设计，设计的三层电梯控制系统能完成电梯的轿厢内及各层门厅外呼、位置信号、电梯门控制信号、模拟电梯到位按钮、内呼指示信号、外呼指示信号。

在手动调试中能实现电梯的各项命令动作。

同时能够实现各项指令发生时电梯的准确动作。

所以综上所述，本设计系统能完全实现该课题三层电梯的控制。

参考文献

1.可编程序控制器的编程方法与工程应用廖常初重庆大学出版社

2.可编程序控制器及其应用万太福重庆大学出版社

3.毕业设计指导刘祖润机械工业出版社

4.新旧图形符号对照读本兵器工业出版社

5.电力拖动与控制谢桂林中国矿业大学出版社

6.工厂常用电气设备手册（上、中、下）水利电力出版社

7.电气控制技术实验指导书刘星平湖南工程学院

致谢

非常感谢余晓菲老师对这两周PLC课程设计的指导，在这两周的PLC课程设计中余老师给我们安排两天的辅导答疑课。

在课堂上余老师很耐心的给我们讲解本课题的主要要点及设计细节，当我有遇到不懂的地方的时候非常感谢余老师的帮助。

通过这两个星期的课程设计让我对PLC又有了更深的认识和理解，在课程设计中能巩固自己以前所学到的知识加深自己的印象，对自己今后的工作有很重要的影响。

衷心的感谢余老师。

此致

敬礼！

附录

附录1

附录2

LDI0.2LDI0.6

ANI1.1OI0.3

SQ0.7,1AI1.0

LDI0.1SM0.1,1

ANI1.0LDI1.1

SQ0.6,1ANQ0.2

LDI0.0LDI0.7

ANI0.7ANQ0.0

SQ0.5,1OLD

LDI1.1LDQ0.0

RQ0.6,1AQ0.3

=Q0.2OLD

LDI1.0LDQ0.2

RQ0.7,1AQ0.4

=Q0.1OLD

LDI0.7RM0.1,1

RQ0.5,1LDI0.4

=Q0.0ANI1.1

LDI0.5LDI0.5

ANI1.1ANI0.7

AI1.0OLD

LDI0.3OI0.3

AI1.1OI0.6

OLDLDNI0.7

LDI0.6AM0.4

AI1.1OLD

OLDLDNI1.1

LDI0.1AM0.3

AI1.1OLD

OLDSM0.2,1

LDI0.5LDI0.7

AI1.1ANQ0.1

OLDANQ0.3

LDQ0.5LDI1.1

AI1.1ANQ0.5

OLDANQ0.4

LDI0.3OLD

AI1.0LDQ0.4

OLDAI0.1

LDM0.5ANM0.3

ANI0.7OLD

OLDLDQ0.3

OI0.0AI0.1

LDI0.4ANM0.4

AI1.1OLD

OLDRM0.2,1

LDNQ0.7LDM0.3

AM0.3AM0.4

OLDSM0.5,1

ANQ0.3LDI0.3

SQ0.4,1OI0.5

LDI0.4SM0.3,1

ANI0.7LDI0.6

AI1.0OI0.4

LDI0.3SM0.4,1

AI0.7LDI0.7

OLDANQ0.7

LDI0.6RM0.3,1

AI0.7LDI1.1

OLDANQ0.5

LDI0.1RM0.4,1

AI0.7LDNM0.3

OLDONM0.4

LDI0.4AI1.0

AI0.7RM0.5,1

OLDLDI1.0

LDQ0.7ANQ0.5

AI0.7ANM0.0

OLDANM0.1

LDI0.6ANM0.2

AI1.0OI0.7

OLDRQ0.4,1

LDM0.5LDI1.0

ANI1.1ANQ0.7

OLDANM0.0

OI0.2ANM0.1

OI0.5ANM0.2

LDQ0.2OI1.1

AI1.0RQ0.3,1

OLDLDI1.1

LDNQ0.5OI1.0

AM0.4OI0.7

OLDANT44

ANQ0.4TONT43,10

SQ0.3,1LDT43

LDI0.5TONT44,10

ANI1.1LDI1.1

LDI0.4AT43

ANI0.7RQ0.2,1

OLDLDI1.0

AI1.0AT43

SM0.0,1RQ0.1,1

LDI1.1LDI0.7

OI0.7AT43

RM0.0,1RQ0.0,1

LDI1.2

RI1.0,10

RQ0.0,10

LDT45

=Q1.1

LDI1.1

OI1.0

OI0.7

LPS

ANQ1.1

=Q1.0

LPP

TONT45,30

电气信息学院课程设计评分表

项目

评价

优

良

中

及格

差

设计方案合理性与创造性（10%）

开发板焊接及其调试完成情况*（10%）

硬件设计或软件编程完成情况（20%）

硬件测试或软件调试结果*（10%）

设计说明书质量（20%）

答辩情况（10%）

完成任务情况（10%）

独立工作能力（10%）

出勤情况（10%）

综合评分

指导教师签名：

________________

日期：

________________

注：

表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；

此表装订在课程设计说明书的最后一页。

课程设计说明书装订顺序：

封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。

........忽略此处.......