三菱PLC四层电梯控制设计

1、一、方案选择及论证11.1 综述11.2 设计任务及要求11.3 设计思路21.3.1 电梯输入信号及其意义21.3.2 电梯输出信号及其意义21.4 可编程控制器的机型选择31.4.1 PLC的I/O点数估算31.4.2 响应时间31.4.3 输入输出模块的选择31.4.4 机型的确定31.5 控制电路系统设计4二、系统硬件设计52.1 电梯模型介绍52.2 输入输出分配表52.3 PLC接线图6三、系统软件设计73.1 程序流程图73.2 梯形图93.2.1 外召唤信号登记及消除93.2.2 内指令信号登记及消除103.2.3 电梯的平层信号处理113.2.4 选层定向及反向截梯113.2

2、.5 内指令外召唤信号的保持143.2.6 各楼层停车信号163.2.7 自动及手动开关门17四、系统调试184.1 系统调试184.2 调试过程中出现的问题及解决办法194.3 程序最终调试运行情况19五、结果分析及展望20附录21参考文献21、设计题目课题1：.电动机的综合控制方向课题2：竟猜抢答系统的设计方向课题3:交通灯控制方向课题4:电梯控制方向课题5:喷泉或彩灯控制方向二、设计内容（含技术指标）1、用PLC实现四台以上电动机综合控制，要求模拟实际的工况，包括电机的顺序控制、电机的连锁和互锁控制，电机间的逻辑联系应具有一定的复杂程度，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。2、用

3、PLC实验装置设计竞猜抢答系统，要求不少于5组，有必要的组号显示、记时显示和模拟记分系统，有优先抢答功能，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。3、用PLC实现各种路口的交通信号灯控制，要求与实际交通灯工作情况基本相符，具有必要显示和通过外部设备进行设定功能，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。4、用PLC实现电梯控制，要求与实际基本相符，电梯层数不少于4层，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。5、用PLC实现喷泉控制，要求花样不少于6种，能自动循环、单循环、和手动控制，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。6、同组同学要求不能完全重复，必须有自己的亮点，对思路新颖

4、的、和用到更多功能指令的有加分。7、所有小组均应在开题的过程中，由指导老师对与题目相关的具体的设计控制要求进行审核。、设计进度安排序号内容学时安排（天）1选题、讲解设计要求、查资料；12方案论证、说题及硬件选型和设计23软件设计24程序及系统调试35绘制图纸、撰写和打印设计报告16设计答辩1合计10设计指导答辩地点：K3PLC实验室四、基本要求设计报告：不少于5000字，A4幅面，统一复印封面。封面、设计任务书目录1）方案选择，方案论证（综述、任务详解及设计思路，PLC选型等）2）系统硬件设计（系统功能及原理、系统组成框图、器件选择、电路原理图、I/O分配及接线）3）系统软件设计（各软件模块的

5、功能，梯形图及说明）4）系统调试（调试步骤、方法及调试过程中的问题及如何解决等）5）结果分析及展望（最后的结果成功点和不足之处、总结及改进等）附录-参考文献五、设计考核办法与成绩评定根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，成绩按得分。100分，可分为优、良、中、及格、不及格五等。评定项目基本内涵分值设计考勤考勤、自行设计、按进度完成任务等情况10设计调试软硬件调试过程及完成情况30设计答辩回答问题等情况20设计报告完成情况、报告规范性、创新性、雷同率等情况4090100分：优；8089分：良；7079分：中；6069分，及格；60分以下：/、及格六、参考资料1李仁主编，电气控制，北京：机械工业出版

6、社，20002陈立定等主编，电气控制与可编程控制器，广州：华南理工大学出版社，20013王仁祥主编，常用低压电器原理及其控制技术，北京：机械工业出版社，20024郑萍主编，现代电气控制技术，重庆：重庆大学出版社，20015佟为明等编，低压电器继电器及其控制系统，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20006王海，李洪奎，刘晓。基于PLC的多轴控制研究J。机械工程学报，2008,6（4）:470-472.7杨东，黄永红，张新华，吉敬华.用PLC基本指令实现自动运动定位控制的研究J.微计算机信息，2010,26（2-1）:62-64。8秦琴，王忠庆.。利用PLC的高速计数功能实现轴的精确定位控制.o电气

7、技术。2009(3)。9陈婵娟,薛恺.基于PLC的步进电动机单双轴运动控制的实现.机械设计与制造.2009(3)。10杨涛，王启江等。基于PLC绕线机控制系统设计J。组合机床与自动化加工技术，2005(8):58-59。教研室主任：2222年2月22日、方案选择及论证1.1 综述随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，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，电梯控制系统采用

8、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(PL。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、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。1.2 设计任务及要求通过软硬件的设计，系统需完成以下要求：(1)接收并登记电梯在楼层以外的所

9、有指令信号、呼梯信号，给予登记并输出登记信号。(2)根据最早登记的信号，自动判断电梯是上行还是下行，这种逻辑判断称为电梯的定向。电梯的定向根据首先登记信号的性质可分为两种。一种是指令定向，指令定向是把指令指出的目的地与当前电梯位置比较得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼，指令为一楼则向下行；指令为四楼则向上行。第二种是呼梯定向，呼梯定向是根据呼梯信号的来源位置与当前电梯位置比较，得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼，三楼乘客要向下，则按AX3此时电梯的运行应该是向上到三楼接乘客，所以电梯应向上。(3)电梯接收到多个信号时，采用首个信号定向，同向信号先执行，一个方向任务全部执行完

10、后再换向。例如，电梯在三楼，依次输入二楼指令信号、四楼指令信号、一楼指令信号。如用信号排队方式，则电梯下行至二楼一上行至四楼一下行至一楼。而用同向先执行方式，则为电梯下行至二楼一下行至一楼一上行至四楼。显然，第二种方式往返路程短，因而效率高。(4)具有同向截车功能。例如，电梯在一楼，指令为四楼则上行，上行中三楼有呼梯信号，如果该呼梯信号为呼梯向上(K5),则当电梯到达三楼时停站顺路载客；如果呼梯信号为呼梯向下(K4),则不能停站，而是先到四楼后再返回到三楼停站。(5)一个方向的任务执行完要换向时，依据最远站换向原则。例如，电梯在一楼根据二楼指令向上，此时三楼、四楼分别有呼梯向下信号。电梯到达二

11、楼停站，下客后继续向上。如果到三楼停站换向，则四楼的要求不能兼顾，如果到四楼停站换向，则到三楼可顺向截车。1.3 设计思路1.3.1 电梯输入信号及其意义(1)位置信号位置信号由安装于电梯停靠位置的4个传感器SQ1SQ4产生。平时为OFF当电梯运行到该位置时ON>(2)指令信号指令信号有4个，分别由“一至四”(K7K10)4个指令按钮产生。按某按钮，表示电梯内乘客欲往相应楼层。(3)呼梯信号呼梯信号有6个，分别由K1K6个呼梯按钮产生。按呼梯按钮，表示电梯外乘客欲乘电梯。例如，按K3则表示二楼乘客欲往上，按K4则表示三楼乘客欲往下。1.3.2 电梯输出信号及其意义(1)运行方向信号运行方

12、向信号有两个，由两个箭头指示灯组成，显示电梯运行方向。(2)指令登记信号指令登记信号有4个，分别由L11L14个指示灯组成，表示相应的指令信号已被接受(登记)。指令执行完后，信号消失(消号)。例如，电梯在二楼，按“三”表示电梯内乘客欲往三楼，则L12亮表示该要求已被接受。电梯向上运行到三楼停靠，此时L12灭。(3)呼梯登记信号呼梯登记信号有6个，分别由L1L6个指示灯组成，其意义与上述指令登记信号相类似。1.4 可编程控制器的机型选择1.4.1 PLC的I/O点数估算根据被控对象对PLC控制系统的技术指标和要求，确定用户所需的输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。在估算系统的I/O点数和

13、种类时，要全面考虑输入、输出信号的个数，I/O信号类型（数字量/模拟量），电流、电压等级，是否有其他特殊控制要求等因素。以上统计的数据是一台PLC完成系统功能所必须满足的，但具体要确定I/0点数时则要按实际I/0点数，再向上附加20%15%的备用量。根据机型的选择，再对被控对象进行I/0点数的估算，根据被控对象I/O信号的点数，考虑留有15%20%的备用量以调整和扩充。估算出被控对象的I/0点总数，就可根据此点数选择相当的PLGI/0点数是衡量PLC规模大小的重要指标，选择相应规模的PLC需要留有余量。1.4.2 响应时间扫描周期和响应时间必须认真考虑。可编程序控制器顺序扫描的工作方式使它不能

14、可靠的接收持续时间小于扫描周期的输入信号。1.4.3 输入输出模块的选择来自现场的设备按钮、限位开关、行程开关等的电平信号并将其转换为机器内部电平信号，模块类型为直流和交流两种。根据设备与模块之间的远近程度选择电压的大小，一般5V、12V、24V属低电平，传输距离不宜太远。另外，高密度的输入模块如32点、64点，同时接通点数取决于输入电压和环境温度。一般讲，同时接通点数不得超过60%系统的稳定性，必须考虑门槛电平（接通电平与关断电平之差）的大小。门槛电平值越大，抗干扰能力越强，传输距离也就越远。输出模块的任务是将机器内部电平信号转换为外部的控制信号。频繁、电感性、低功率因数的负载，推荐使用晶闸

15、管输出模块，但缺点是模块价格高，过载能力差。输出模块优点是适用电压范围宽，导通压降损失小，价格便宜，缺点是寿命短，响应速度慢。输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值。1.4.4 机型的确定三菱公司的FX0N-40MR-001系列的PLC具有24点输入/16点输出，输出端接24V直3流电源，而且能够满足本设计的所有技术指标及设计要求，因此选择该型号的PLC1.5 控制电路系统设计门电机曳引电机图1-1系统主电路图1、三相异步电动机的选取JO2-41-4:额定功率5.5KW,额定电流11A,额定转速1440r/min,功率因0.88,堵转电流7.0A。2、熔断器的选择使用220V三相交流电源供电

16、，则：I（fu）=I（n）（1.5-2.5）,取I（fu）=22A产品型号：3NA38142C;适用于交流50Hz,额定电压交流380、500V,额定电流35A的配电线路中，作过载和短路保护。3、热继电器的选择电动机在启动瞬间和短时过载启动瞬间电流为（5-6）倍的I（n）。一般情况下热继电器的整定值得选取电动机的额定电流的(0.95-1.05)倍的I(n)。使用时，热继电器的旋钮应调到该额定值，否则起不到保护作用。选择型号：TM30-100VV额定电流16A100A,额定电压小于690V以下的电机。4、交流接触器的选择接触器是一种能频繁接通和断开远距离用电设备主电路及其他大电容用电贿赂的自动控

17、制电器，它分为直流和交流两类。控制对象主要是电动机、电炉、电焊机、电容器等。交流接触器主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。产品型号：CJX2系列，额定电流40A,额定电压220V。二、系统硬件设计2.1 电梯模型介绍该装置由底座、立柱及面板、主电路板等组成。底座背部设有电源插座及保险管座，保险管规格为250V1A。电源开关设置在底座上面。本装置电源为交流220V50Hz轿厢在模型的左侧，由小型直流电机来控制它的上升和下降，轿厢门模拟在装置的右上方，可进行开门和关门控制。面板上的输入信号端子有内选按钮信号、外选按钮信号、平层、限位信号、厢门限位信号及公共端I等共计24个，控制时应分别与PL

18、C主机输入端连接，公共端I与主机输入COM点连接。面板上的输出信号端子有外呼指示灯、轿厢上升下降控制、内选指示灯、厢门控制，公共端n等共计18个，控制时应分别与plc主机输出端连接，公共端n与主机输出COM1接。使用时首先将模型与PLC主机输入、输出端口连接好，检查无误后，接通电源，模型处于待机状态，启动PLC运行程序，按动模型选层的内呼或外呼按钮，若PLC运行程序编制正确的话，电梯模型将按内、外呼按钮指令正常运行。2.2 输入输出分配表输入信号有：内呼信号4个，外呼信号6个，开关门信号2个，轿厢平层信号4个共计14个。输出信号有：内呼信号指示4个，外呼信号指示6个，轿厢上下行2个，轿厢上下行

19、指示2个，门电机开关2个，共计16个。输入输出X000一楼位置开关SQ1Y000上行指示X001二楼位置开关SQ2Y001下行指示X002三楼位置开关SQ3Y002上行驱动X003四楼位置开关SQ4Y003下行驱动X004一楼指令开关K10Y004一楼指令登记X005一楼指令开关K9Y005一楼指令登记X006二楼指令开关K8Y006三楼指令登记X007四楼指令开关K7Y007四楼指令登记X010一楼上行按钮K1Y010一楼上行呼梯登记X011二楼上行按钮K3Y011二楼上行呼梯登记X012三楼上行按钮K5Y012三楼上行呼梯登记X013一楼下行按钮K2Y013一楼下行呼梯登记X014三楼下行

20、按钮K4Y014三楼下行呼梯登记X015四楼下行按钮K6Y015四楼下行呼梯登记Y016开门模拟Y017开门模拟表2-1四层电梯控制I/O分配表2.3 PLC接线图图3-2为PLC输入输出接线图。X000X015为输入信号，Y000Y017为输出信号，其中输入端的公共端COMI接地，输出端的公共端COM接+24V电源。一楂位置开关二楂位置开关三粮傕置井美四楼位置开美一楼指令开关二稷指令开关二樗指令开美'SQ1/垩/SQ3/XOOQYOODXDOIYQ010-上行指示不行指示上行驱动上行掘幼一楼指令登记二楼指令登记三楼指令登记三楂指令聋记一楼上行呼睇登记二楼上行呼睇登记三楼上行呼梯登记二

21、楼下行呼接登记三楼下行呼幡登记四楂下行呼禅登记开门植慨关门模损SQ4/K1口K9/KS/X0D2Y002X003¥003Y004XOWY005X0051006K006IC07目一_®0-四楼指令开关一楼上行呼梯按钮二楼上行用梯按钮三楼上行呼梯按钮二楂下行呼梯按钮三楂下行呼梯拉班四横下行砰梯技出K7/21/_K3/£/_K3/K4K6K00710107011£口107012X0L17013£口121014£口13T015XOHY016X0151017'''了mFX0N-40MR+炎1A|TFU图2-1PLC接线图

22、三、系统软件设计3.1程序流程图假设电梯停于一楼，此时如果按下三楼向上按钮,电梯上行。如果在上行过程中如果按卜二楼向上按钮，则先停于二楼，再上行至三楼。如果在上行过程中按下二楼向下按钮，由于是反向信号，所以电梯先去三楼，所有的上行信号均响应以后再响应下行信号。如果按下四楼向下按钮，则电梯完成其他外呼向上信号以后就上行至四楼。电梯到达四楼后，如果同时按下一楼向上按钮、二楼向上按钮、三楼向上按钮，则轿厢首先下行至一楼响应最远反向呼信号。然后再上行至二楼、三楼。图3-1系统程序流程图3.2梯形图3.2.1图3-2外召唤信号登记及消除梯形图3.2.2 内指令信号登记及消除点动内呼按钮，信号登记显示，到

23、层信号取消。本系统设一楼为基站，两分钟内无任何操作，电梯自动返回一楼。3.2.3 电梯的平层信号处理!(000-j)一畏fOJl开美mir-F-4-:端口三楼再置开是开美MC3叫槎忖舞美440一榜千层崎的一楼平展睇助*二檄平房油”IDOLWOOX002X0030»二IL修助Tir二幡行一嘿町置三楼情*叫理1了开黄科共忏失讦美:幡平层3.2.4 选层定向及反向截梯1、轿厢上行*希照在二楼时上行他号U2J幡翱把二幡时上行情肺I史记帆与TI-网楼Fir宁帏登记"H*HF-三格F行序将登记TOI9瑞呼林登记M3假一I-傅幡卜打方怫登记m2T卜-0EJ4情留在三幡时上打情物1WJ7四

24、楼指餐史记<排期I-百仕4<U2Cj上行模助0时上行幅助*12!HWtti喃助iwn上仃指亦门丁师助卜打那动<tfnIIjrV0I7件下蝇勘irroc?i."PQ«21F行情的Coco上七指加2、轿厢下行10cM-F1JH3一四端平层惟时修圮图3-5轿厢上行梯形图*轿在门吊断下打七4<U25将国4四楮时下行蛹骑Y0I0汗梅登汜YOU赤野福黑记净摘登记013二楼卜什呼隹性比三楼Ffr叶福登id127一一性茹争电记T一三楼平层横劭roioK片呼格费总V01LW片叶构W记VOB二楼卜打用闻洋记-Wi-.fT呼帏曾记图3-6轿厢下行梯形图3.2.5 内指令外

25、召唤信号的保持轿厢的内呼指令与外召唤指令保持信号，用于在有乘坐需要的楼层停车，并自动或手动执行开关门操作。开关门执行一次之后，信号取消。使电梯能够继续响应其他乘坐信号。<M1D)T降上打呼叫艳莉roio感1-J-»匕行可柿曾加MLO一掂上行呼叫辅岫的)三幡上行T叫情助¥012YCMHtflti旧Ml行H库的幅手椅受记力写情助信上TT呼叫辅凯W3KXJ2二检下行上行通中椅用汜MLtr-kb-北新崔拈辅助013二幡下行N-U糖助：«Ftr叶叫精鼬YU译式皿TIH三楼下行上打量市明受记*徐r-H町崔特,4情附三楼卜打呼叫情助已楼Fit疗叫安联W5UH用慢FITfW

26、ffidUL6社33并<>3It下行蜉叫制劭ISTl内"行子叫修黠H16r粗酒以持；;产；结骷Y«HQI一楼内算黠一II一楼市>登记XX楠助二粳内吁购佻)三楼内呼情的100；侬=!科楂指性已M16r-7b-包罂曲畀W助，不！内呼嫡助M7kt勖图3-7内指令外召唤信号的保持梯形图3.2.6 各楼层停车信号阴y11一楼内号，鼬M16好*«4b取潘IX/一理.力:匚:“辅助辅助©H5T慢停4辅助M10二校解优仪用疗井二耍平层情肺助中叫发肋MS1116:接样奉崎助II二楼上廿UL3-411二楼下行年叫捕财2nl三楼内号HI6好取消M片三黑手后小

27、可辅助*鼬伞47三楼样车耦助MIS一三楼上打号叫精时三校卜打*16洒信判四喏平正:由辅助情助<*4«因楼仲年辅劭如一|修樽由修鹿助-ij疗叫辅助图3-8各楼层停车信号梯形图3.2.7 自动及手动开关门如梯形图所示，电梯到层停车后，延时2s开门，5s后自动关门，并设有手动开门按扭承励开门掩犍在呼幡帕和关门按钮，可实现即时开关门。<Y0L6用门用以T0L6阴5T-一播修午.总勘Y0I6r忏门棋孤侬<T第)二楼停车修助情助*手动展门动关门期前1n,器际邮1017;门曜如馆17-4I策门他祝1016T一河门懵根10022,1I上仃受冏UI6/句辅助仃存信上行把荷卜呼(v忸I

28、t在HfM3-HIb打鬓动四、系统调试4.1系统调试设计一个PLC应用系统，关键要解决的第一个问题是进行PLC应用系统的功能设计，即根据受控对象的功能和工艺要求，明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。第二个问题是进行PLC应用系统的功能分析，即通过分析系统功能，提出PLC控制系统的结构形式、控制信号的种类、数量，系统的规模、布局。第三个问题是根据系统分析的结果，具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。调试步骤：(1)模拟调试。用户编写的程序在总装调试前要进行模拟调试，检查程序无误后可把PLC接到系统里进行总装调试。(2)PLC的外部接线检查，外部接线一定要准确无误。如果用户程序还没有送到机器

29、里去，可用自行编写的试验程序对外部接线做扫描通电检查，查找接线故障。(3)将主电路断开，进行预调，确认接线无误后再接主电路。(4)将模拟调好的程序送入用户存储器进行总调试，直到各部分的功能均正常，并能协调一致成为一个完整的整体控制为止。(5)如果调试达不到指标要求，可对硬件、软件调整，一般只对软件作调整。(6)全部调试结束以后，将程序固化在EPRO凿中保存。4.2 调试过程中出现的问题及解决办法(1)出现的问题：在课程设计初期阶段，我根据控制要求逐个编程实现，当程序编写到第四个要求(即方向判别)的时候，我感觉编程初期设计思路的错误，需要在原来的程序中再加入方向判别。解决的办法：编写程序应该先统

30、观全局，先根据整体要求想出设计思路，然后再逐一实现各功能块程序。也就是说编程需要先从上往下分析编程要求，再从下往上编写程序。(2)出现的问题：在编写第四个控制要求时需要有方向的判别，如果某一楼层向上向下按钮都被按下，电梯在某一方向运行时，反向信号也被清除。这样就达不到同向运行时不响应反向信号的要求。解决的办法：在程序中利用Y002和Y003将同向信号与反向信号进行了区分4.3 程序最终调试运行情况(1)按下呼叫按钮，电梯在检测到外呼或者内呼信号以后，便会运行到指定楼层。上升过程中，只执行上行信号，下行信号不执行且只保持相应指示灯点亮，反之亦然。(2)若同时按下多层反向外呼按钮，则轿厢首先运行最远的反向外呼信号所在的楼层，然后再顺序执行其他的外呼信号。(3) 平层后开门，