六层减速电梯PLC课程设计

1、plc综合设计课程设计成绩评定表姓 名学号专业班级课程设计题目：六层可减速电梯设计课程设计答辩记录：1.你在设计这个梯形图时为什么会想到用比较指令实现呢？答：因为我觉得比较指令能够很好地实现电梯上升下降的功能。我将当前楼层和呼叫楼层都进行赋值，比较它们的大小，就能控治电梯上升下降。2.这个电梯在上升时会响应反方向的呼叫吗？答：不会。程序中有个判断当前楼层的程序段，处在反方向的楼层的呼叫程序被程序段中辅助继电器的常闭开关断开了，所以无法呼叫。成绩评定及依据：1. 课程设计考勤情况（20%）：2. 课程设计答辩情况（30%）：3. 完成设计任务报告规范性（50%，其中直流系统部分占60%，交流部分

2、占40%）：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）： 指导教师签字： 2011 年 12 月23日目 录第一章 绪论.4第二章 plc的基础知识.5 2.1 plc的定义.5 2.2 plc的工作原理.6 2.3 plc的结构.6第三章 电梯控制系统方案选择.10 3.1 电梯实际情况描述.10 3.2 电梯的控制要求及功能.10 3.2.1 电梯的基本控制要求.10 3.2.2 电梯的额外功能.10 3.3 电梯控制系统方案选择. 11 3.3.1 电梯控制系统各个方案的描述.11 3.3.2 方案的选择.11第四章 六层减速电梯设计.12 4.1 六层减速电梯硬件设计.12 4.1

3、.1 plc的选择.12 4.1.2 输入及输出点数.134.1.3 plc外部接线图.14 4.2 电梯控制系统程序设计.16 4.2.1 电梯初始化程序的设计.14 4.2.2 电梯显示程序及楼层提示程序的设计.15 4.2.3 电梯呼叫与响应逻辑的设计.15 4.2.4 电梯减速程序的设计.16第五章 总结.265.1 程序调试.265.2 课程设计小结.26参考文献.27绪论 随着经济的发展，越来越多的高楼大厦拔地而起，传统的楼梯占用了很大的大楼空间，而随着人们对该高楼大厦的需求，城市的居住空间越来越少，为了能够更好的利用城市的空间，就必须设计使用电梯，但是要让电梯可靠的运行就必须使用

4、先进的控制器来控制电梯的运行，确保电梯的运行过程中能够安全稳定的运行，并能够及时的排除故障。通过使用现代化控制技术，将先进的控制器运用到电梯控制中，能够让电梯更加稳定、更加安全的运行，提高电梯的自动化程度，通过不断采用新的技术和设备来改造电梯系统对城市和社会都有着长远的意义和影响。电梯作为楼宇自动化程度的标志，在楼宇智能化中扮演着重要的角色，电梯其本身作为被控制的对象，受到控制器的控制，设计先进的电梯程序就能够在根本上提高电梯的自动化程度从而提高楼宇的自动化程度。programmable logic control(plc)是现在自动控制中必不可少的，其因为其可靠性强、控制简单易操作而得到广泛

5、的使用，可提高系统的自动化程度。plc的基础知识2.1 plc的定义可编程控制器(programmable controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(programmable logic controller)，简称plc，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称pc。但是为了避免与个人计算机(personal computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称plc。plc 问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发

6、展标准化，美国电气制造商协会nema（national electrical manufactory association） 经过四年的调查工作，于1984 年首先将其正式命名为pc（programmable controller），并给pc 作了如下定义“pc 是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行pc 之功能着，亦被视为pc，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。 以后国际电工委员会（iec）又先后颁布了plc 标准的草案第一稿，第

7、二稿，并在1987 年2 月通过了对它的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定 时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系 统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其

8、软件需根据控制要求进行设计编制。2.2 plc的工作原理plc的工作原理：电力线是一个极其不稳定的高躁声、强衰减的传输通道，要实现可靠的电力线高速数据通信，必须解决低压配电网上各种因素如：噪声、阻抗波动、配电网结构、电磁兼容性以及线路阻抗和容性负载引起的信号衰减等主要因素对数据传输的影响。 一. 扫描技术 当plc投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，plc的cpu以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，plc以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入

9、i/o映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，i/o映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，plc总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统ram存储区中对应位的状态；或者刷新该输出

10、线圈在i/o映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 (三) 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，plc就进入输出刷新阶段。在此期间，cpu按照i/o映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是plc的真正输出。2.3 plc的结构plc实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示： a. 中央处理单元(cpu) 中央处理单元(cpu)是plc的控制中枢。它按照plc系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、i/o以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语

11、法错误。当plc投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入i/o映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入i/o映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将i/o映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 b、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 c、电源 plc的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此plc的制造商对电源的设计和制造也十分

12、重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内。2.3.1 中央处理单元(cpu)中央处理单元(cpu)是plc 的控制中枢，它按照plc 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器i/o以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当plc 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入i/o 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入i/o 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将i/o 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装

13、置，如此循环运行直到停止运行。cpu主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，cpu单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是plc不可缺少的组成单元。 2.3.2 存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。1.plc 常用的存储器类型（1） ram (random assess memory)，这是一种读/写存储器(随机存储器) ，其存取速度最快，由锂电池支持。（2） eprom (erasable programmable read only memory)，这是一种可擦除的只读存储器，

14、在断电情况下存储器内的所有内容保持不变(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。（3） eeprom(electrical erasable programmable read only memory)，这是一种电可擦除的只读存储器，使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。2 plc 存储空间的分配2.3.3 电源 plc 的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的可靠得电源系统是无法正常工作的，因此plc 的制造商对电源的设计和制造也十分重视，一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内可以不采取其它措施，而将plc 直接连接到交流电网上去。2.3.4 i/o模块plc与

15、电气回路的接口，是通过输入输出部分（i/o）完成的。i/o模块集成了plc的i/o电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入plc系统，输出模块相反。i/o分为开关量输入（di），开关量输出（do），模拟量输入（ai），模拟量输出（ao）等模块。2.3.5 plc系统的其它设备编程设备：编程器是plc开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控plc及plc所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器plc一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。

16、 2.3.6 plc的通信联网依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。 plc具有通信联网的功能，它使plc与plc 之间、plc与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的plc新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有rs-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。 当然，plc之间的通讯网络是各厂家专用的，plc与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这

17、将使不同机型的plc之间、plc与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。电梯控制系统方案选择3.1 电梯实际情况描述电梯功能说明1开门报警2超载报警3防捣乱功能4禁止反向运行5自动再平层3.2 电梯的控制要求及功能 3.2.1 电梯的基本控制要求 (1).电梯在上升时只响应电梯上面楼层的呼叫；电梯在下降时只响应电梯下面楼层的呼叫。 (2).电梯运行途中，优先响应近层的呼叫。 (3).每层停10秒。 (4).电梯可记忆有效呼叫，并在有效呼叫层停止，到达指定时间后继续运行。 (5).到达呼叫楼层后消除该楼层呼叫。 3.2.2 电梯的额外功能 (1).到达呼叫楼层时蜂鸣器提示 (2).数码管显示当前楼

18、层数 (3).快到达指定楼层时可以减速3.3 电梯控制系统方案选择 3.3.1 电梯控制系统各个方案的描述 方案一： 使用基本指令编程 通过查阅参考资料及网上的资料，发现大多数电梯控制使用大量基本指令通过经验法运用逻辑关系编写电梯的控制程序。这种方法传统可靠，有较为完整的逻辑，编写时需要较强的逻辑。 方案二：使用功能指令及数据寄存器编程 在了解了电梯控制的逻辑关系后，我认为通过比较指令和传送指令能够很好的实现电梯的控制要求。使用传送指令将当前楼层很呼叫楼层的层数传送给数据寄存器，通过比较指令比较后就可控制电梯上升，下降，停止，减速，楼层提示及楼层显示。这种方法需要对功能指令有一定的了解，在编写

19、过程中也会遇到更多问题。 3.3.2 方案的选择 比较了方案一很方案二后，发现方案一编写六层电梯太繁杂，很多功能不太好实现。而方案二使用了功能指令，设计思路较方案一更清晰，所以选择了方案二。六层减速电梯设计4.1 六层减速电梯硬件设计 4.1.1 plc的选择一、plc的选择步骤与原则1、io点数的选择 plc平均的io点的价格还比较高，因此应该合理选用plc的io点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的io点最少，但必须留有一定的裕量。 通常io点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%15%的裕量来确定。2、存储容量的选择 用户程序所需的存储容量大小不仅与plc系统的功能

20、有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25%之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。 plc的io点数的多少，在很大程序上反映了plc系统的功能要求，因此可在io点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20%30%的裕量。 存储容量(字节)开关量io点数10模拟量io通道数100。二、plc的选择 我们设计的电梯输入24点，输出13点，根据plc选择的原则，我们选择了三菱fx0n-40mr。 三菱fx0n-40mr有24个输入，16个输出，在本设计中完全够用。 4.1.2 输入及输出点数 plc的i/

21、o分配如下表 输入（x）一楼到六楼停止点行程开关x0-x5上升及下降减点速行程开关x6，x7一楼到六楼内部呼叫按钮x10-x15一楼到五楼外部上升呼叫按钮x20-x24二楼到六楼外部上升呼叫按钮x25,x26,x27,x16,x17共计24点输出（y）上升y0上升减速y1下降y2下降减速y3蜂鸣器y4八段码显示y10-y17共计13点4.1.3 plc外部接线图4.2 电梯控制系统程序设计 4.2.1 电梯初始化程序的设计电梯初始化程序的梯形图及指令表如上，plc启动后m11接通，通过m11控制电梯下降，直到碰到一楼的行程开关x0后停止。该程序段可让电梯启动时回到一楼。 4.2.2 楼层显示程

22、序及楼层提示程序的设计 1. 楼层显示程序楼层显示程序的梯形图及指令表如上，当某一楼的行程开关接通，则执行传送指令驱动y10-y17八段码显示。楼层与八段码的对应关系如下：1h00062h005b3h004f4h00665h006d6h007d该程序段可显示电梯当前所在楼层2楼层提示程序楼层提示程序的梯形图及指令表如上，当电梯停止时m12接通，m12接通使m13接通一个扫描周期，驱动y4，y4自锁，蜂鸣器开始响，定时器t0开始计时，一秒后t0动作，断开y4。蜂鸣器叫1秒。该程序段的功能是在电梯停止时使蜂鸣器叫1秒。起到提醒作用。 4.2.3 电梯呼叫与响应逻辑的设计1.上升下降标志位上升下降标

23、志位的梯形图及指令表如上，y0为上升输出，y2为下降输出，d0为当前楼层，d2为最远的呼叫楼层。当y0接通，电梯上升，m0接通并自锁，此时若电梯停在中间的某一呼叫层，m0依然是接通的，只有当电梯到达最远的呼叫层时，此时d0=d2，通过比较指令m21接通，驱动m24，m24常闭开关断开，m0被断开。下降时同理。所以当电梯上升且没到达最高层时，m0一直是接通的，即m0是上升标志位。同理，m1是下降标志位。 2.判断当前楼层程序段梯形图及指令表如上，d0为当前楼层，当d0=1，m201接通，从而驱动m203，同理得对应关系：2-m213，3-m223，4-m233，5-m243，6-m253。 3.

24、上升下降呼叫程序上升 下降 梯形图及指令表如上，当电梯上升到3楼，d0=3，根据判断楼层的程序段，辅助继电器m223接通，则m223常闭断开，则1楼2楼3楼的呼叫开关无法接通辅助继电器m101,m102,m103,呼叫无效。若按下4,5,6楼的呼叫开关，对应的辅助继电器m接通并自锁。呼叫过程即完成。下降时同理。该程序段可完成电梯在上升时只响应电梯上面楼层的呼叫；电梯在下降时只响应电梯下面楼层的呼叫记忆有效的呼叫信号。4.停止程序段 梯形图及指令表如上，若上升时5楼有呼叫信号，即m104一直是接通的，当到达5楼，行程开关x4接通m12接通并自锁，定时器t1定时10秒，通过m12的常闭开关将上升或下降的输出断开，即可完成在5楼停止的要求，并且当上升到5楼时，m243接通，在上升呼叫程序中，m243的常闭开关断开，m104被断开，呼叫信号被消除。下降时同理。该程序段可完成在有效呼叫层停10秒电梯运行途中，优先响应近层的呼叫到达呼叫楼层后消除该楼层呼叫。 4.2.4 电梯减速程序的设计 如上图，若上升时4楼有呼叫信号则给d4赋值为3，当电梯上升到3楼，