PLC设计电梯.docx

1、PLC设计电梯可编程控制器原理与应用 课 程 设 计 题 目 三层电梯自动PLC控制 系 (部) 机电工程系 班 级 09122 姓 名 朱玉龙 学 号 090102222 指导教师 李鸿征 2010 年 12 月 15 日至 12 月 20 日 2010年 12月 15 日可编程控制器原理与应用 课程设计任务书一、设计题目、内容及要求1、设计题目：五层电梯的plc自动控制2、设计内容：1）电梯轿箱的控制要求： a：选向：根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼曾位置决定电梯的运行方向。 b：选层换速：指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原则。并且

2、在每次平层的时候都能够换速。 c：楼层位置的指示：选用了数码管显示的方法。由于FX2N系列已有内部计数-译码驱动模块，所以只要外部加上LED七段显示管和电源就可以显示楼层了。 2）电梯门的控制要求：要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过5秒钟后电梯门自动关上。如果遇到有人在门中间的情况，电梯会因为光电开关的作用而自动开门。3、设计要求：1）根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作顺序、动作条件及必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期及单步等）；2）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数；3）选择PLC,分配PLC的I/O点，设计

3、I/O电气接口连接图（这一步也可结合第2步进行）；4）进行PLC程序设计。二、设计原始资料三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）1根据设计内容撰写可编程序控制器原理与应用课程设计报告，要求不低于3000字。2. 绘制接线图、顺序功能图、梯形图，提交电子版；3. 提交接线图、主电路一张，用A3纸打印。四、进程安排从2010年12月15日到2010年12月20日序号项目具 体 内 容时间（天）1明确任务1）了解设计任务书2）借阅图书资料0.52总体方案设计及plc选型1）熟悉设计题目2）查阅相关资料，进行plc选型、电器元件选型13接线图设计分配PLC的I/O点，设计I/O电气接口

4、连接图0.54梯形图设计用编程软件绘制梯形图1.55撰写设计报告撰写不少于3000字的可编程序控制器原理与应用课程设计报告1.5目 录第一章 概述 1第二章 总体方案设计 22.1电梯控制系统构成 22.2电梯的工作原理及功能要求 22.2.1输入输出回路 22.2.2变频调速回路 33 硬件设计 43.1控制系统硬件设计 43.2输入输出点分配 54 软件设计 64.1 控制系统程序工艺流程分析 64.2控制系统程序设计 115 总结 17参考文献 18第一章 概述在本次设计中，我将利用PLC来实现对电梯的控制。在当今时代由于工业自动化程度的不断提高对自动化控制的要求也日趋增加，PLC则能在

5、很大程度上很广的范围内实现自动化控制。20世纪60年代末，为了克服传统继电器的种种应用上的缺点，人们研制出了一种先进的自动控制设备PLC，由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。现在PLC作为用于工业生产过程控制的专用计算机，与商家、家用的微机不同，由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和工作运行的连续性，使其在设计上有许多特点。（1） 可靠性高，抗干扰能力强；（2） 编程方法简单、直观；（3） 体积小、耗能低、重量轻；（4） 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；（5） 系统的设计/安装、调试工作量少；（6） 维修工作量小、维护方便；（7） 接口模块功能强、品种多。因

6、此，PLC行业已经在工业市场上占有一大片领地。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。本次设计包括对PLC硬件的设计，软件设计，驻点路的设计，控制柜的设计，以及电梯惦记和其他设备的选择，还有原理分析等。相信此次设计后，我对电梯的实际运行以及PLC的基本原理和控制过程能有初步的掌握。第二章 总体方案设计21 电梯控制系统构成电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及 PLC 单元构成，由如图2所示，PLC用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，安全保护等

7、指令信号进行管理和控制功能。22 电梯的工作原理及功能要求221输入输出回路输入输出单元为 PLC 的 I/O 接口部分，主要由轿箱内选层、楼层及方向指示、厅外呼叫、开关门、上下强迫换速开关、井道内的上下平层、 （1）输入单元为：开关门按钮，输入 PLC 控制轿门的开闭（厅门也同时动作）；上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层；厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和消除；轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、消除和指示；上下限强迫换速开关，用于保护电梯的高速运行安全，避免电梯出现冲顶或蹲底事故，当电梯到达上下端站时，装在轿厢边的上下限强迫换速开关打板，信号输入

8、 PLC，PLC 发出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置；门锁装置（或轿门和厅门联锁保护装置），轿门闭合和各厅门闭合上锁是电梯正常起动运行的前提；安全回路，通常包括轿顶内急停开关、轿内急停开关、限速器断绳开关、安全钳开关、限速器超速开关、相序保护继电器、底坑急停开关、上下限极限开关等；检修、消防和泊梯，检修、消防和泊梯为电梯的三种运行方式，检修运行为电梯检修时的慢速运行方式，消防运行有消防返回基站和消防员专用两种运行状态，泊梯状态，消除内选和外呼信号，自动返回泊梯层、关门并断电；称重单元，用来检测轿厢负荷，判断电梯处于欠载、满载或超载状态，然后输出数字信号给 PLC，根据负载情况进行起动力矩补

9、偿，使电梯运行平稳。（2）输出单元为：层楼指示灯、楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向指示灯以及报站钟等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示方式和点阵显示方式，本系统为七段码显示方式；开关门单元，用于控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭，在自动定向完成或电梯平稳停靠后，PLC给出相关指令，完成开关门动作。第三章 三层电梯控制系统的模拟3.1 实验目的1、 通过对工程实例的模拟，熟练地掌握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控制的编程方法。3.2 控制要求电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运

10、行方向。电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1S3，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示，SQ1SQ3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在一层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到三层），按三层下降呼叫按钮无效；反之，若电梯停在三层，在一层轿厢外呼叫时，必须按一层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫，按三层上升呼叫按钮无效，依此类推。 3.3 程序流程图 根据电梯的功能要求与工作原理以及输入/输出点的地址分配表，来绘制电梯的程序流程,和设计电梯的程序梯形图。电梯程序流程图为

11、图4.1。梯形图分成：初始化、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与调试。最后再组合调试。图3.3 电梯程序流程图3.4程序编写 步序指 令步序指 令0LD T4813OLD1O T5614LD T672O T7515AN T683AN I0.216OLD4AN M0.117OLD5AN M0.518AN Q0.06LD T3819AN Q0.17AN T3920= Q0.28LD T5021LD T529AN T5122O T6410OLD23AN I0.111LD T6724AN M0.112AN T6825AN M0

12、.2步序指 令步序指 令26AN M0.355LD T4427AN M0.456AN T4528LD T4057LD T6229AN T4158AN T6330LD T4659OLD31AN T4760LD T7232OLD61AN T7333LD T5462OLD34AN T5563AN Q0.135OLD64AN Q0.236LD T5865= Q0.037AN T5966LD I0.238OLD67AN I0.439LD T6968AN I0.540AN T7769A I0.341OLD70LD M0.142LD T7471AN M0.343AN T7872OLD44OLD73AN I0

13、.045OLD74= M0.146AN Q0.075AN M2.047AN Q0.276TON T38, +1048= Q0.177LD T3849LD T4278TON T39, +3050O T6079LD T3951O T7080AN I0.252AN I0.081TON T40, +3053AN M0.382TON T41, +5054AN M0.683TON T42, +80步序指 令步序指 令84TON T43, +100116TON T50, +1085LD I0.0117LD T5086AN I0.3118TON T51, +3087AN I0.4119LD T5188A I0

14、.5120AN I0.289LD M0.3121TON T52, +3090AN M0.1122TON T53, +5091AN M0.5123LD I0.292OLD124AN I0.593AN I0.2125A M0.194= M0.3126A M0.595AN M2.1127AN M2.196TON T44, +10128LD M2.097LD T44129AN M0.298TON T45, +30130AN M0.399LD T45131AN M0.4100AN I0.0132AN M0.6101TON T46, +30133OLD102TON T47, +50134AN I0.010

15、3TON T48, +80135= M2.0104TON T49, +100136TON T67, +10105LD I0.2137LD T67106AN I0.3138TON T68, +30107AN I0.5139LD T68108A I0.4140AN I0.2109LD M0.5141AN I0.1110AN M0.2142LD M3.0111AN M0.4143AN I0.0112OLD144OLD113AN I0.0145TON T69, +10114= M0.5146TON T77, +30115AN M2.0147= M3.0步序指 令步序指 令148LD M3.0178TO

16、N T59, +30149AN I0.1179LD T59150TON T70, +30180AN I0.1151TON T71, +50181TON T60, +30152LD I0.1182TON T61, +50153AN I0.3183LD I0.0154AN I0.4184AN I0.3155A I0.5185AN I0.5156LD M0.4186A I0.4157AN M0.1187LD M0.6158AN M0.5188AN M0.2159OLD189AN M0.4160= M0.4190OLD161TON T54, +10191AN I0.2162LD T54192= M0.

17、6163TON T55, +30193AN M2.1164LD T55194TON T62, +10165AN I0.1195LD T62166TON T56, +30196TON T63, +30167TON T57, +50197LD T63168LD I0.1198AN I0.0169AN I0.4199TON T64, +30170AN I0.5200TON T65, +50171A I0.3201LD I0.0172LD M0.2202AN M0.3173AN M0.6203A M0.3174OLD204A M0.6175= M0.2205AN M2.0176TON T58, +10

18、206LD M2.1177LD T58207AN M0.1步序指 令步序指 令208AN M0.2260AN T57209AN M0.4261AN T76230AN M0.5261= Q0.7231OLD263= M1.0232AN I0.2264LD I0.0233= M2.1265O I0.2234TON T72, +10266A I0.4235LD T72267O M1.1236TON T73, +30268AN T41237LD T73269AN T47238AN I0.0270AN T53239A I0.1271AN T65240LD M3.1272AN T77241AN I0.22

19、73A T78242OLD274= Q0.6243TON T74, 275= M1.1244+10276LD I0.1245TON T78, 277O I0.2246+30278A I0.3247= M3.1279O M1.2248LD M3.1280AN I0.0249AN I0.1281AN T43250TON T75, 282AN T61251+30283AN T71252TON T76, 284= Q0.5253+50285= M1.2254LD I0.1286LD M0.1255O I0.1287AN T43256A I0.5288LD M0.2257O M1.0289AN T612

20、58AN I0.2290OLD259AN T49291LD M0.5步序指 令步序指 令292AN T53302AN T57293OLD303OLD294O M2.0304LD M0.6295AN I0.0305AN T65296AN T71306OLD297AN Q0.3307O M2.1298= Q0.4308AN I0.2299LD M0.3309AN T76300AN T49310AN Q0.4301LD M0.4311= Q0.33.5 梯形图 3.6 过程分析例如接通I0.2即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按SB3，即I0.3接通一下，表示呼叫楼层3，则I0.5接通，三层呼叫指示

21、灯亮，.Q0.4接通，表示电梯上升，手动（表示轿厢离开底层，释放行程开关）SQ1断开；电梯在底层与二层之间运行指示灯L1亮，2秒后一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮，2秒后二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通， Q0.4断开，表示电梯上升停止，电梯到达三层。 1、电梯在一、二、三层楼分别设置一个呼叫按钮和一个行程开关。在行程开关SQ1、SQ2、SQ3都断开的情况下，呼叫不起作用。 2、用指示灯来模拟电梯的运行过程。 （1）接通.I0.2即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按SB3，即I0.3接通一下，表示呼叫楼层3，则Q0.5接通，三层呼叫指示灯亮，.Q0.4接通，表示电梯上升。过

22、一秒后，Q0.2接通，一层指示灯亮，过3秒后，Q0.2断开，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮。直至Q0.0接通，三层指示灯亮，再过2秒后，Q0.4断开（表示电梯上升停止），上升指示灯灭。(2)接通I0.0即接通SQ3，表示轿厢原停楼层3，按SB1，即I0.5接通一下，表示呼叫楼层1，则Q0.7接通，三层呼叫指示灯亮，Q0.3接通，表示电梯下降。过1秒后，Q0.0接通，底层指示灯亮，3秒后，Q0.0断开，则底层指示灯灭。断开I0.0即断开SQ3，3秒后Q0.1接通，二层指示灯亮，过2秒后Q0.1断开，二层指示灯灭。又过3秒，到达底层，Q0.2接通，底层指示灯亮，再过2秒，Q0.3断开，下降指示

23、灯灭。(3)接通I0.2即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按SB2，即I0.4接通一下，表示呼叫楼层2，则Q0.6接通，三层呼叫指示灯亮，Q0.4接通，表示电梯上升。过1秒后，Q0.2接通，底层指示灯亮，3秒后，Q0.2断开，则底层指示灯灭。断开I0.2即断开SQ1，3秒后Q0.1接通，二层指示灯亮，过2秒后Q0.4断开，上升指示灯亮。(4)接通I0.2即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，同时按SB2、SB3，即I0.3、I0.4同时接通一下，表示2、3楼层同时呼叫，则Q0.5、Q0.6都接通，二、三层呼叫指示灯亮，Q0.4接通，表示电梯上升。过1秒后，Q0.2接通，底层指示灯亮，3秒后Q0.2

24、断开，则底层指示灯灭。断开I0.2即断开SQ1，3秒后接通I0.01即接通SQ2，1秒后Q0.1接通，二层指示灯亮，又过2秒后Q0.1断开，二层指示灯灭。断开I0.1即断开SQ2，3秒后Q0.0接通，三层指示灯亮，再过2秒，Q0.4断开，上升指示灯灭。(5)接通I0.1即接通SQ2，表示轿厢原停楼层2，按SB1，即I0.5接通一下，表示呼叫楼层1，则Q0.7接通，底层呼叫指示灯亮，Q0.3接通，表示电梯下降。过1秒后，Q0.1接通，二层指示灯亮，3秒后，Q0.1断开，则二层指示灯灭。断开I0.1即断开SQ2，3秒后Q0.2接通，底层指示灯亮，再过2秒，Q0.3断开，下降指示灯灭。(6)接通I0

25、.1即接通SQ2，表示轿厢原停楼层2，按SB3，即I0.3接通一下，表示呼叫楼层3，则Q0.5接通，三层呼叫指示灯亮，Q0.4接通，表示电梯上升。过1秒后，Q0.1接通，二层指示灯亮，3秒后，Q0.1断开，则二层指示灯灭。断开I0.1即断开SQ2，3秒后Q0.0接通，三层指示灯亮，再过2秒，Q0.4断开，上升指示灯灭。(7)接通I0.0即接通SQ3，表示轿厢原停楼层3，按SB2，即I0.4接通一下，表示呼叫楼层2，则Q0.6接通，二层呼叫指示灯亮，Q0.3接通，表示电梯下降。过1秒后，Q0.0接通，三层指示灯亮，3秒后，Q0.0断开，则三层指示灯灭。断开Q0.0即断开SQ3，3秒后Q0.1接通

26、，二层指示灯亮，再过2秒，Q0.3断开，下降指示灯灭。(8)接通I0.0即接通SQ3，表示轿厢原停楼层3，同时按SB1、SB2，即I0.4、I0.5同时接通一下，表示1、2楼层同时呼叫，则Q0.6、Q0.7都接通，一、二层呼叫指示灯亮，Q0.3接通，表示电梯下降。过1秒后，Q0.0接通，三层指示灯亮，3秒后Q0.0断开，则三层指示灯灭。断开I0.0即断开SQ3，3秒后接通I0.1即接通SQ2，1秒后Q0.1接通，二层指示灯亮，又过2秒后Q0.1断开，二层指示灯灭。断开I0.1即断开SQ2，3秒后Q0.2接通，底层指示灯亮，再过2秒，Q0.3断开，下降指示灯灭。3.7电梯控制系统的模拟实验面板图下图中的SQ1、SQ2、SQ3分别接主机的输入点I0.2、I0.1、I0.0；层呼叫按钮SB1、SB2、SB3分别接主机的输入点I0.5、I0.4、I0.3；层指示灯L1、L2、L3分别接主机的输出点Q0.2、Q.1、Q0.0；DOWN