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1、word 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目三層電梯控制 課程名稱PLC工業(yè)控制與應(yīng)用 院 部 名 稱 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程與其自動(dòng)化 班級(jí)10電氣1班 學(xué)生某某管志成 學(xué)號(hào) 1004103027 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn) C314 課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí) 20 指導(dǎo)教師 金陵科技學(xué)院教務(wù)處制 摘 要 可編程控制器作為一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，它以其編程方便、操作簡單尤其是它的高可控性等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路，微型機(jī)

2、技術(shù)和通訊技術(shù)的開展成果，逐步形成了具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型，中型，大型，超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多控制領(lǐng)域。PLC總的開展趨勢是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低本錢、通信組網(wǎng)能力強(qiáng)。 本課程設(shè)計(jì)基于西門子〔SIEMENS〕S7-200 PLC對(duì)三層電梯的控制進(jìn)展了模擬，形成了電梯升降的系統(tǒng)PLC在電梯升降的過程中，主要表現(xiàn)在邏輯開關(guān)的功能。由于PLC具有邏輯運(yùn)算、記數(shù)、定時(shí)以與輸出輸入輸出的功能，在電梯升降的過程中各種邏輯開關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，對(duì)電梯實(shí)現(xiàn)了控制。 關(guān)鍵詞 ：SIEMENS S7-200 P

3、LC；電梯；升降 目 錄 一、緒論 1.1 相關(guān)背景知識(shí)··············································3 1.2 課程設(shè)計(jì)的目的············································3 1.3 課程設(shè)計(jì)的要求············································3 1.4 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)········································

4、····4 二、電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1 模擬裝置介紹··············································5 2.2 選擇機(jī)型··················································6 2.3 I/O分配表················································6 2.4 電氣接線圖與主電路圖······································6 2.5.1 短路保護(hù)·······················

5、·······················7 2.5.2 過載保護(hù)··············································7 2.5.3 失電壓保護(hù)············································7 ··············································7 三、電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)流程圖與描述·······································8 3.2 源代碼設(shè)計(jì) 3.2.1 梯形圖LAD··················

6、··························9 3.2.2 語句表STL ···········································14 3.3 系統(tǒng)調(diào)試··················································16 四、課程設(shè)計(jì)體會(huì)················································16 五、參考文獻(xiàn)····················································16

7、 一、緒論 1.1 相關(guān)背景知識(shí) 隨著城市建設(shè)的不斷開展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。在許多交通設(shè)備中，電梯是自動(dòng)化程度最高的先進(jìn)設(shè)備的一種。 以前的電梯主要采用單片機(jī)控制，其性能等各方面都不太完善，現(xiàn)在電梯控制系統(tǒng)多采用PLC，從電梯的性能、器件的靈活性與安全保障方面等都有了很大的提高。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以與自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。目前電梯的控制普

8、遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制如此由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器〔PLC〕取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。由PLC控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制已成為開展定局PLC是集計(jì)算機(jī)控制、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)控制裝置。它的編程軟件采用易學(xué)易懂的梯形圖語言!控制靈方便，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，通過對(duì)電梯控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)，可以更加深入的了解和認(rèn)識(shí)PLC技術(shù)的核心和未來開展的方向。 1.2 課程設(shè)計(jì)的目的 〔1〕了解常用電氣控制裝置的設(shè)計(jì)方法、步驟和設(shè)計(jì)原如此。 〔2〕學(xué)以致

9、用，鞏固書本知識(shí)。通過訓(xùn)練，使學(xué)生初步設(shè)計(jì)具有電氣控制裝置的能力，從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作和創(chuàng)造的能力。 〔3〕進(jìn)展一次工程技術(shù)的根本訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生查閱書籍、參考資料、產(chǎn)品手冊(cè)、工具書的能力，上網(wǎng)查詢信息的能力，運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)展工程繪圖的能力，編制技術(shù)文件的能力等，從而提高學(xué)生解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。 1.3 課程設(shè)計(jì)的要求 〔1〕閱讀本課程設(shè)計(jì)參考資料與有關(guān)圖樣，了解一般電氣控制裝置的設(shè)計(jì)原如此、方法和步驟。 〔2〕上網(wǎng)調(diào)研當(dāng)今電氣控制領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新動(dòng)向，用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)過程，使設(shè)計(jì)成果具有先進(jìn)性和創(chuàng)造性。 〔3〕認(rèn)真閱讀本課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，分析所選課題的控制要求，并進(jìn)展工藝流程

10、分析，畫出工藝流程圖。 〔4〕確定控制方案，設(shè)計(jì)電氣控制裝置的主電路。 〔5〕應(yīng)用PLC設(shè)計(jì)電氣控制裝置的控制程序。可分為5個(gè)步驟： ①選擇PLC的機(jī)型與I/O模塊的型號(hào)，進(jìn)展系統(tǒng)配置并校驗(yàn)主機(jī)的電源負(fù)載能力； ②根據(jù)工藝流程圖繪制順序功能圖； ③列出PLC的I/O分配表，畫出PLC的I/O接線圖； ④設(shè)計(jì)梯形圖并進(jìn)展必要的注釋； ⑤輸入程序并進(jìn)展室內(nèi)調(diào)試與模擬運(yùn)行。 〔6〕設(shè)計(jì)電氣控制裝置的照明、指示與報(bào)警等輔助電路。系統(tǒng)應(yīng)具有必要的安全保護(hù)措施，例如，短路保護(hù)、過載保護(hù)、失電壓保護(hù)、超程保護(hù)等。 〔7〕選擇電氣元件的型號(hào)和規(guī)格，列出電氣元件明細(xì)表。選擇電氣元件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選

11、用優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品。 〔8〕繪制正式圖樣，要求用計(jì)算機(jī)繪圖軟件繪制電氣控制電路圖，用STEP 7-Micro/Win32編程軟件編寫梯形圖。要求圖幅選擇合理，圖、字體排列整齊，圖樣應(yīng)按電氣控制圖國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定繪制。 〔9〕編寫設(shè)計(jì)說明書與使用說明書。內(nèi)容包括說明設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)過程，附上設(shè)計(jì)過程中有關(guān)計(jì)算與說明，說明操作過程、使用方法與須知事項(xiàng)，附上所有的圖表、所用參考資料的出處與對(duì)自己設(shè)計(jì)成果的評(píng)價(jià)或改良意見等。要求文字通順、簡練，字跡端正、整潔。 1.4 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 電梯由安裝在各樓層廳門口的上升和下降呼叫按鈕進(jìn)展呼叫操縱，其操縱內(nèi)容為電梯運(yùn)行方向。電梯轎箱內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕S1

12、～S3，用以選擇需停靠的樓層。L1為一層指示、L2為二層指示、L3為三層指示，SQ1～SQ3為到位行程開關(guān)。電梯上升途中只響應(yīng)上升呼叫，下降途中只響應(yīng)下降呼叫，任何反方向的呼叫均無效。例如，電梯停在一層，在二層轎箱外呼叫時(shí)，必須按二層上升呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫〔從一層運(yùn)行到二層〕，按二層下降呼叫按鈕無效；反之，假如電梯停在三層，在二層轎箱外呼叫時(shí)，必須按二層下降呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫〔從三層運(yùn)行到二層〕，按二層上升呼叫按鈕無效。 為了實(shí)現(xiàn)上述要求，首先列出PLC的I/O分配表，并畫出PLC的I/O接線圖，然后選擇PLC的機(jī)型與I/O模塊的型號(hào)，進(jìn)展系統(tǒng)配置并校驗(yàn)主機(jī)的電源負(fù)載能力。

13、 根據(jù)控制要求，編寫梯形圖與語句表，調(diào)試程序直到準(zhǔn)確無誤。 〔1〕列出PLC的I/O分配表，并畫出PLC的I/O接線圖； 〔2〕選擇PLC的機(jī)型與I/O模塊的型號(hào)，進(jìn)展系統(tǒng)配置并校驗(yàn)主機(jī)的電源負(fù)載能力； 〔3〕設(shè)計(jì)必要的安全保護(hù)措施，例如，短路保護(hù)、過載保護(hù)、失電壓保護(hù)、超程保護(hù)等。 〔1〕采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，首先將整個(gè)軟件分成假如干功能模塊； 〔2〕編寫控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖； 〔3〕繪制各種電路圖； 〔4〕編制PLC程序并進(jìn)展模擬調(diào)試； 〔5〕現(xiàn)場調(diào)試； 〔6〕編寫技術(shù)文件并現(xiàn)場試運(yùn)行。 二、電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1 模擬裝置介紹 圖1

14、 電梯控制面板圖 S1、S2、S3分別為轎廂內(nèi)一層、二層、三層電梯內(nèi)選按鈕；D2、D3分別為二層、三層電梯外下降呼叫按鈕；U1、U2分別為一層、二層電梯外上升呼叫按鈕；SQ1、SQ2、SQ3分別為一層、二層、三層行程開關(guān)，模擬實(shí)際電梯位置傳感器的作用。 L1、L2、L3分別為一層、二層、三層電梯位置指示燈；DOWN為電梯下降狀態(tài)指示燈；UP為電梯上升狀態(tài)指示燈；SL1、SL2、SL3分別為轎廂內(nèi)一層、二層、三層電梯內(nèi)選指示燈。 2.2 選擇機(jī)型 根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，考慮到擴(kuò)展和功能，選用一臺(tái)晶體管輸出結(jié)構(gòu)的CPU224小型PLC作為控制中心，CPU224的I /O點(diǎn)數(shù)為24點(diǎn)〔14

15、入10出〕。 2.3 I/O分配表 〔1〕輸入 序號(hào) 名稱 面板符號(hào) 程序符號(hào) 輸入點(diǎn) 1 三層內(nèi)選按鈕 S1 S1 2 二層內(nèi)選按鈕 S2 S2 3 一層內(nèi)選按鈕 S3 S3 4 三層下呼按鈕 D3 D3 5 二層下呼按鈕 D2 D2 6 二層上呼按鈕 U2 U2 7 一層上呼按鈕 U1 U1 8 三層行程開關(guān) SQ2 SQ2 9 二層行程開關(guān) SQ3 SQ3 10 一層行程開關(guān) SQ4 SQ4 〔2〕輸出 序號(hào) 名 稱 面板符號(hào) 程序符號(hào)

16、 輸出點(diǎn) 1 三層指示燈 L3 L3 2 二層指示燈 L2 L2 3 一層指示燈 L1 L1 4 上升指示燈 DOWN DOWN 5 下降指示燈 UP UP 7 內(nèi)選指示燈 SL3 SL3 8 內(nèi)選指示燈 SL2 SL2 9 內(nèi)選指示燈 SL1 SL1 2.4 電氣接線圖與主電路圖 圖2 主電路圖 圖3 I/O接線圖 2.5 電梯控制系統(tǒng)的安全保護(hù) 水塔水位控制系統(tǒng)的安全保護(hù)主要包括四個(gè)方面：短

17、路保護(hù)、過載保護(hù)、失電壓保護(hù)和超程保護(hù)等。 2.5.1 短路保護(hù) 短路時(shí)熔斷器FU的熔體熔斷而切斷電路起保護(hù)作用。 2.5.2 過載保護(hù) 采用熱繼電器FR。由于熱繼電器的熱慣性較大，即使發(fā)熱元件流過幾倍于額定值得電流，熱繼電器也不會(huì)立即動(dòng)作。因此在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間不太長的情況下，熱繼電器不會(huì)動(dòng)作，只有在電動(dòng)機(jī)長期過載時(shí)，熱繼電器才會(huì)動(dòng)作，用它的常閉觸頭使控制電路斷電。 2.5.3 失電壓保護(hù) 通過接觸器KM的自鎖環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電源電壓由于某種原因而嚴(yán)重欠電壓或失電壓〔如停電〕時(shí)，接觸器KM斷電釋放，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時(shí)，接觸器線圈不會(huì)自行通電，電動(dòng)機(jī)也不會(huì)自行啟動(dòng)，只

18、有在操作人員重新按下啟動(dòng)按鈕后，電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。 超程也叫超行程，術(shù)語多用于電力設(shè)備斷路器。 超程是真空開關(guān)觸頭完全閉合后，動(dòng)或靜觸頭所能移動(dòng)的距離。 超程的作用主要有以下幾點(diǎn)： a)保證觸頭在電磨損后仍能保持一定的接觸壓力； b)觸頭閉合時(shí)能利用觸頭彈簧力緩沖，減小彈跳； c)在觸頭分閘時(shí)，使動(dòng)觸頭獲得一定的初始的動(dòng)能，拉斷熔焊點(diǎn)，提高初始分閘速度，減小燃弧時(shí)間，從而提高介質(zhì)恢復(fù)的速度。 如果超程太小，就不能保證觸頭在燒損后應(yīng)有的觸頭壓力，同時(shí)，初始分閘速度變小，會(huì)影響真空開關(guān)的開斷關(guān)合和動(dòng)熱穩(wěn)定性能，甚至產(chǎn)生重合閘彈振。假如超程太大，會(huì)增加操作機(jī)構(gòu)的合閘功，使合閘變得極

19、不可靠。真空開關(guān)的超程取額定開距的15%～40%左右，10 kV級(jí)真空開關(guān)的超程一般取3～4 mm。 現(xiàn)在的真空開關(guān)動(dòng)靜觸頭之間的接觸一般采用平板接觸，要保證接觸良好，就要保證相當(dāng)?shù)慕佑|壓力，超程是指開關(guān)動(dòng)靜觸頭接觸后，觸頭彈簧的壓縮行程，其目的是為了保證接觸壓力，從而保證開關(guān)接觸良好。 三、電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.1 軟件設(shè)計(jì)流程圖與描述 圖4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 電梯啟動(dòng)時(shí)，檢測電梯是否停在二或三樓層且有呼叫信號(hào)，如果是就等待呼叫信號(hào)，如果不是時(shí)，電梯自動(dòng)下降到一層等待呼叫信號(hào)。當(dāng)檢測到有呼叫信號(hào)時(shí)，例如：電梯停在一層時(shí)檢測到三層呼叫信號(hào)，電梯離開一層經(jīng)過二層，接著到達(dá)三層

20、，電梯停止。當(dāng)電梯停前檢測到呼叫信號(hào)，例如：電梯停在一層時(shí)檢測到三層呼叫信號(hào)，電梯離開一層經(jīng)過二層，準(zhǔn)備到達(dá)三層時(shí)檢測到二層呼叫信號(hào)，電梯停在三層后繼續(xù)下降到二層等待呼叫信號(hào)。 TITLE=三層電梯自動(dòng)控制 Network 1 // 一層內(nèi)選呼叫 S Q0.7, 1 Network 2 // 二層內(nèi)選呼叫 S Q0.6, 1 Network 3 // 三層內(nèi)選呼叫 S Q0.5, 1 Network 4 // 到達(dá)1層，內(nèi)選消除，樓層1指示燈亮 R Q0

21、.7, 1 Network 5 // 到達(dá)2層，內(nèi)選消除，樓層2指示燈亮 R Q0.6, 1 Network 6 // 到達(dá)3層，內(nèi)選消除，樓層3指示燈亮 R Q0.5, 1 Network 7 // 電梯內(nèi)選上升過程 OLD S Q0.4, 1 Network 8 // 呼叫電梯上升過程 OLD S Q0.4, 1 R Q0.6, 1 Network 6 // 到達(dá)3層，內(nèi)選消除，樓層3指示燈亮 R Q0.5, 1

22、 Network 7 // 電梯內(nèi)選上升過程 OLD S Q0.4, 1 Network 8 // 呼叫電梯上升過程 OLD S Q0.4, 1 S M1.0, 1 Network 9 // 上升等待狀態(tài)，指示燈閃爍，電梯門打開 OLD S M0.5, 1 Network 10 LPS A T43 AN T45 LPP TON T45, 40 Network 11 LD T45 R M0.5, 1

23、 Network 12 // 電梯內(nèi)選下降過程 OLD OLD S Q0.4, 1 S M1.0, 1 Network 9 // 上升等待狀態(tài)，指示燈閃爍，電梯門打開 OLD S M0.5, 1 Network 10 LPS A T43 AN T45 LPP TON T45, 40 Network 11 LD T45 R M0.5, 1 N

24、etwork 12 // 電梯內(nèi)選下降過程 OLD S Q0.3, 1 Network 13 // 電梯呼叫下降過程 OLD S M0.6, 1 Network 15 LPS A T43 AN T46 LPP TON T46, 40 Network 16 LD T46 R M0.6, 1 Network 17 // 閃爍電路 AN T44 TON T43, 5 Network 18 LD T43 T

25、ON T44, 5 Network 19 // 電梯在2層，有人呼叫 S M0.0, 1 Network 20 // 停2層呼叫消除 R M0.0, 1 Network 21 // 電梯在1、3層呼叫 OLD OLD OLD S M0.1, 1 Network 22 // 電梯在1、3呼叫消除

26、 OLD R M0.1, 1 Network 23 // 電梯上升消除 R Q0.4, 1 Network 24 // 電梯下降消除 R Q0.3, 1 Network 25 // 電梯復(fù)位 R I0.0, 10 R Q0.0, 10 R M0.0, 8 根據(jù)電氣接線圖安裝接線，用編程工具將用戶程序輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過反復(fù)編輯、編譯、下載、調(diào)試、運(yùn)行、直至運(yùn)行成功。 四、

27、課程設(shè)計(jì)體會(huì) 在這次PLC課程設(shè)計(jì)中，首先是我首次自己做一個(gè)大的設(shè)計(jì)，也是第一次把自己所學(xué)的東西應(yīng)用到實(shí)際中去。讓我感到不足的地方是在開始動(dòng)手設(shè)計(jì)程序前，沒有系統(tǒng)和完整的分析三層電梯控制系統(tǒng)，沒有羅列出三層電梯控制系統(tǒng)的所有情況，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)程序的時(shí)候總是由于出現(xiàn)功能的缺陷，最后還是要去一點(diǎn)一點(diǎn)的修改程序以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，后來慢慢的學(xué)會(huì)了應(yīng)該對(duì)電梯上升和下降系統(tǒng)的綜合考慮可以有效地防止所出現(xiàn)的問題。 這次PLC課程設(shè)計(jì)，考驗(yàn)了我對(duì)理論知識(shí)的運(yùn)用能力，鍛煉了對(duì)故障排除的分析能力，值得感謝的是當(dāng)我們遇到困難時(shí)，教師耐心指導(dǎo)，幫我們一起分析故障，共同解決困難。另外，這課程設(shè)計(jì)也為了我們以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了很好的經(jīng)驗(yàn)，建立根底，可以說是意義重大，影響深遠(yuǎn)。 對(duì)于此PLC課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了許多，相信在自己不懈的努力下可以更好地運(yùn)用PLC做出更好設(shè)計(jì)! 五、參考文獻(xiàn) [1]陳建民.電氣控制與PLC應(yīng)用[M]. ：電子工業(yè).2011. 18 / 18