PLC课程设计四层电梯的电气控制系统的设计

1、 电气控制与plc课程设计题 目: 四层电梯的电气控制系统的设计 院系名称： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 设计地点： 设计时间： 2011.7.42011.7.10 成绩：指导老师签名： $ 0 日期： 目 录1 课程设计内容与要求分析31.1课程设计内容31.2课程设计要求分析41.3 电梯模型plc控制系统设计62 总体方案设计72.1 总体方案的确定72.2 设计思想83 i/0点数的分配及机型的选择104 系统接线图115 系统软件设计126 调试过程226.1 准备工作226.2 调试过程22设计心得24参考文献251 课程设计内容与要求分析1.1 课程设计内容参考

2、图1-1四层电梯模型示意图进行四层电梯plc控制系统设计。图1-1 四层电梯模型示意图 设计内容：设计四层电梯控制系统的硬件电路（主电路硬件接线设计和plc外部连线图）；进行plc控制程序编制与调试；撰写课程设计报告；完成课程设计答辩。四层电梯控制系统的设计要求： 1）基本功能：电梯应包括各楼层外呼梯开关，其中1层只有向上开关；4层只有向下开关；中间层（2、3层）具有上、下各两个开关。 电梯轿厢内部应具有完善的控制按钮，主要包括：14层目标楼层请求按钮；强制开门按钮；强制关门按钮；故障报警按钮。 电梯井内应设置楼层检测信号，对电梯位置进行检测。各楼层设置电梯位置指示灯，指示灯亮表示电梯位于该层

3、，指示灯灭表示电梯离开该层。 程序调试时利用小灯指示电梯运行方向和开关门动作。电梯设置向上、向下运行指示灯；电梯开、关门各设置开门和关门运行指示灯。 电梯开、关门动作控制应设置开门和关门到位检测装置进行开关门状态检测。 电梯控制程序应具有优先响应判别功能，对楼道内和电梯内的电梯运行请求信号进行综合判优后依次响应电梯请求响应信号。电梯运行应尽量按照效率最高的原则设置其运行方式。 其他电梯运行控制由设计同学自行规定，要求控制设置合理，控制功能完善。2）扩展功能： 设置自动关门功能，即电梯响应某层请求信号后停于该层，电梯门自动打开，当电梯门打开到位后，启动定时功能，在定时10s后电梯门自动关闭。 在

4、定时期间强制开关门信号具有高优先级，即如果按下强制开门信号则关门定时器复位，当强制开门按钮松开后重新开始关门定时。强制关门信号可以优先结束关门定时状态，提前启动关门动作。1.2课程设计要求分析1.2.1 电梯设计基本思路 这个工作过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需要的时间称为一个扫描周期。内部处理阶段，plc检查cpu模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。在通信操作服务阶段，plc处于停状态，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在plc处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。 输入处理 输入处理

5、也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象存储器。在此输入映象寄存器被刷新，接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映象寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映象寄存器的内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。程序执行 根据plc梯形图程序扫描原则，按先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序，但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时，plc从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当前状态，根据用户程序进行逻

6、辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中，对每个器件而言，器件映象寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。输出处理 程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即器件映象寄存器中的y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，是输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。 循环扫描的工作方式是plc的一大特点，也可以说plc是“串行”工作的，这和传统的继电器控制系统“并行”工作有质的区别，plc的串行工作方式避免了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题。1.2.2 电梯设计基本要求 1 最大限度地满足被控对象的控制要求 充分发挥plc的功能，最大限度地满足被控对象

7、的控制要求，是设计plc控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。 2 保证plc控制系统安全可靠 保证plc控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证plc程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。 力

8、求简单、经济、使用及维修方便 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。1.3 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

9、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

10、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，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

11、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。系统還利用行程判断楼层，并转化成bcd码输出，通过硬件接口电路以led显示。2 总体方案设计2.1 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。图3-1为电梯plc控制系统的基本结构图，主要硬件包括plc主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。 系统控制核心为plc主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过plc输入接口送入plc，存储在存储器及召唤指示灯等

12、发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。图2-1 电梯plc控制系统的基本结构图2.2 设计思想2.2.1 信号控制系统 电梯信号控制基本由plc软件实现。电梯信号控制系统如图3-2所示，输入到plc的控制信号有：运行方式选择（如自动、有/无司机、检修、消防运行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。图 2-2 系统框图2.2.2 电梯控制系统实现的功能 电梯的控制系统实现如下功能：1)行车方向由内选信号决定,顺向优先执行; 2)行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车; 4)内选信号、呼梯信号、行车方向、行车

13、楼层位置均由信号灯指示5)停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门; 6)有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车; 7)无内选时延时5s自动关门，但不能自动行车; 8)行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。2.2.3 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)电梯到位后具有手动或自动开门关门功能(4)电梯内设有层楼指令键，开关门按键，警铃风扇及照明按键(5)电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯(6)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，应能自动开门迎客(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)