PLC课程设计报告.docx

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PLC课程设计报告

信息与电子工程学院

课程设计报告

课程：

电气控制与PLC应用

设计题目：

四层电梯PLC控制设计

专业：

应用电子技术

班级：

成员：

姓名

学号

成绩

1106020119

1106020120

1106020135

指导老师：

答辩日期：

2012-12-25

目录

1课程设计概述2

1.1课程设计内容……………………………………………………..2

1.2课程设计技术指标………………………………………………..3

2方案的选择及确定3

3系统硬件设计4

4系统软件设计4

5触摸屏设计6

6系统调试9

7总结与体会10

8附录10

说明：

1、报告请一定认真排版

2、学会自动生成目录，标题可以如第一部分一样，自己展开

3、硬件设计包括硬件框图和必要的描述与说明

4、软件设计包括软件主要片段的说明与流程图

5、触摸屏包括各个元件的配置和触摸屏功能等描述

6、调试过程与方法描述

7、如果有参考写出参考文献，并具体到章节页码。

8、附录包括：

1）仪器与设备清单

2）资源分配表

3）原理图

4）触摸屏页面图

5）操作说明书

1课程设计概述

随着变频技术和PLC控制技术的发展，自动化应用也越来越多，由于一些行业的要求或是由于工作场地的特殊情况，电气控制部分一般都很简单，多数采用人工手动控制或采用继电器控制方式。

这些升降机械存在一些明显的问题，如启动停止和运行不平稳，升降运动过程动作不可靠，自动化程度不高，故障率较高，设备能耗高，无法应急运行，存在安全隐患等等。

基于这些问题使得这些升降机械很难在生产生活中发挥高效率的作用，同时也使得国内生产的这些升降机械无法与进口的自动化生产线配套使用，也无法根据实际的生产需要转换和调整升降机械的动作方式和工作顺序。

电梯作为现代智能建筑内的代步工具，越来越显示出它的重要作用。

为了适应电梯的迅速发展，由PLC控制代替传统继电器控制已成为发展定局。

PLC是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。

它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言，控制灵活方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，本次设计对传统的电梯控制方式加以更新，应用高性价比的现代PLC控制方式，力求以人性化、智能化方向推存出新，设计出一款高效、安全、价廉，能个性化组合且能在商业办公楼、行政大楼、中小型宾馆和居民公寓中发挥显著作用的普及型电梯控制系统。

实际上电梯是根据外部呼叫信号和自身控制规律运行的，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都不能满足控制要求。

因此，本系统采用经验设计法为主设计方法，取得了良好的效果。

1.1课程设计内容

功能描述：

当电梯对应的楼层外面呼叫，如果电梯在所对应的楼层这时电梯马上开门；如电梯不在外呼叫所对应的楼层则电梯会向对应的呼叫楼层运动（这时电梯箱电机将正转或反转）；当电梯到达所对应的楼层时，电梯将延时几秒后开，或者认为手动开门，当电梯门开好后将会延时几秒后关门，或者认为手动关门；当有人进入电梯时，认为呼叫几楼，电梯箱将向对应的楼层运动，到点后停车；电梯箱行车时，对应的电梯门不能开门，电梯门开门时对应的电梯箱不能行车。

1.2课程设计技术指标

（1）报警功能：

如电梯行走了一段时间但还没到达对应的呼叫楼层，报警灯将亮起；

（2）超载保护功能：

如电梯人太多超载，这时电梯门将一直开着直到电梯恢复正常；

（3）检修功能：

如电梯遇到故障，按下检修开关，电梯将进入检修状态

（4）记忆功能：

当很多层电梯呼叫是，电梯会依次按呼叫的电梯运动，如果顺向则执行；

（5）运行时候特别功能：

当电梯在3楼时，如电梯1楼外呼叫，这时电梯外2楼向上呼叫，这时电梯在2楼不停车。

2方案的选择及确定

电梯是社会不可缺少的一种电器，发展非常快，在生活中提供了很大的方便性。

电梯包括外呼叫、内呼叫、先后顺序、检修、报警等一系列过程。

电梯的控制方案有许多种，如单片机、DPS、工业PC机、机械等。

目前，国内市场上的运用电梯的控制系统可大致分为两大类：

机械式控制系统和单片机式控制系统。

随PLC元件性能的提高，PLC的可靠性也相应的提高。

一般平均无故障可达几万小时以上，某些厂家甚至宣布，不再标明可靠性这一指标，因为这对PLC来说以毫无意义。

经过人们大量的实践，PLC中发生的故障大多来于PLC外部开关、传感器、执行器引起的，而不是PLC本身。

如果利用PLC作为电梯的控制系统，可以避免以上两个缺陷。

PLC自身具有完善功能，模块化的结构，开发容易、操作方便、性能稳定、可靠性高和性价比高，且不需要印刷电路板，只需把调试好的程序输入到PLC中，就可以直接安装到电梯上使用，在一定程度上节省了时间和人力。

现代的社会是一个讲节能讲效率的社会。

谁的产品更节能、工作效率更高，那么这个产品就更有生命力，更有发展前途。

单片机控制缺点为：

（1）系统硬件设计相对比较复杂，运用该方案，该系统硬件设计包含扩展电路部分和系统配置电路部分，所以该系统电路设计工作量相对较大，影响系统开发的时间。

（2）系统的抗干扰能力相对较差，在系统设计中，虽然注意了芯片、器件选择、去耦滤波、电路板的布线，通道隔离以及屏蔽。

但由于工厂的条件比较差，很难保证系统的可靠性和稳定性。

（3）系统需要自己设计电源，而且不能保证系统的可靠运行。

（4）维护维修相对比较麻烦，维修需要的时间也相对较长。

3系统硬件设计

如下图所示为三相异步电动机正反转控制的主电路图，其中FU为熔断器，KM1和KM2分别为正转和反转的交流接触器，图中KM1、KM2的主触点改变电动机三相电源的相序，即可改变电动机的旋转方向。

图中FR为热继电器，在电动机过载时，它的常闭触点断开，电动机停止。

图2主电路图

4系统软件设计

4.1电梯工作情况分析

（1）当电梯在某一层时，有一高层呼叫上（下），电梯上升到该层响应。

（2）当电梯在某一层时，有一低层呼叫上（下），电梯下降到该层响应。

（3）当电梯在某一层时，有多个高层呼叫下，电梯先响应较高层的呼叫，再响应较低层的呼叫。

（4）当电梯在某一层时，有多个低层呼叫上，电梯先响应较低层的呼叫，再响应较高层的呼叫。

（5）当电梯在某一层时，有多个高层呼叫上，电梯先响应较低层的呼叫，再响应较高层的呼叫。

（6）当电梯在某一层时，有多个低层呼叫下，电梯先响应较高层的呼叫，再响应较低层的呼叫。

（7）当电梯在某一层时，有一（多）高层呼叫上，另一（多）较高层呼叫下，先按照规则

响应高层，再按照规则

响应较高层。

（8）当电梯在某一层时，有一（多）高层呼叫下，另一（多）较高层呼叫上，先按照规则

响应较高层，再按照规则

响应高层。

（9）当电梯在某一层时，有一（多）低层呼叫上，另一（多）较低层呼叫下，先按照规则

响应较低层，再按照规则

响应低层。

（10）当电梯在某一层时，有一（多）低层呼叫下，另一（多）较低层呼叫上，先按照规则

响应低层，再按照规则

响应较低层。

（11）当电梯在某一层时，同时存在多个低层指令，先响应较高层指令，再响应较低层指令。

（12）当电梯在某一层时，同时存在多个高层指令，先响应低高层指令，再响应较高层指令。

以上即是电梯的运行情况分析。

为了编程的方便，我们规定当低层指令按下时，高层指令被屏蔽；当高层指令按下时，低层指令被屏蔽；即按时间顺序运行。

2、系统梯形图设计

（1）系统内存分配

D0:

0000实际电梯所在位置

D1:

0001目标电梯所在位置

（2）主程序

根据课程设计的要求，电梯主程序的流程图如图4.1所示。

（3）开关门子程序

开关门子程序流程图如图3所示。

注：

图中的开门指令包括电梯停止时的自动开门指令、轿厢内的开门按钮指令及轿厢门门保护中的障碍物指令。

图中的关门指令即轿厢内的关门按钮指令。

图3开关门子程序流程图

5触摸屏设计

5.1触摸屏作操步骤

（1）元件设置初始步骤如下：

图6元件选择

（2）触摸屏第1页中的“下一页”设置如下：

图7“下一页”设置

（3）所有的楼层呼叫按钮（“4内”、“3内”、“2内”、“1内”、“4下”、“3下”、“3上”、“2下”、“2上”、“1上”）、“开门”、“关门”的设置都是相似的，按下相应按钮时，按钮本身具有灯指示的作用，以“4内”呼叫按钮为例，设置如下：

图8“4内”呼叫按钮设置

（4）1至4楼的限位开关（“4楼”、“3楼”、“2楼”、“1楼”）、报警指示“灯”、“上升”、“下降”、开门限位指示灯“开限”、关门限位指示灯“关限”设置都是相似的，以4楼限位开关“4楼”为例，设置如下：

图9“4楼”设置

（5）“启动”、“停止”、“检修”、“过载”设置都是相似的，以“启动”开关为例，设置如下：

图10“启动”开关设置

（6）触摸屏第2页中的“上一页”设置如下：

图11“上一页”设置

6系统调试

将各个输入、输出端子和实际控制系统中的按钮、所需的控制设备正确连接，完成硬件的安装。

基于PLC的四层电梯设计的程序是由OMRONCP软件的指令完成的，正常工作程序放在储存卡中，若要修改程序，就要将PLC设定在停止的状态下。

运行OMRONCP编程软件，打开基于PLC的四层电梯设计的程序，即可在线调试，也可以用编程器调试。

7总结与体会

总结：

1：

设计达到，实现功能：

能在触摸屏上看到对应的电梯箱是向上运动还是向下运动，每楼对应的限位开关在触摸屏上有对应的指示灯；调试时候电梯对应楼层呼叫，时间过多久电梯还没到对应的楼层，报警灯亮；当电梯到达其指定的位置，延时几秒后电梯的开关门，对应触摸屏的指示灯会被点亮；

2：

遇到的问提：

（1）有时候会碰到电梯到达对应的呼叫楼，电梯箱还在运动过几秒后才停下来，经过调试和改正使得这个问题得到了很好的解决。

（2）当电梯在3楼时，如电梯1楼外呼叫，这时电梯外2楼向上呼叫，电梯从3楼下到1楼经过2楼时，电梯在2楼会停车。

这不符合电梯实验的要求，也不符合实际电梯的功能。

心得：

通过这次课程设计，提高了我们的忍耐力，懂得了怎么样缓解压力，学会了独立思考、动手能力，也懂得了合作、提出问题、分析问题、解决问题的方法。

这是我们希望看到的，也正是我们进行课程设计的目的所在。

虽然课程设计内容繁多，过程繁琐，但我们的收获却更加丰富。

通过与老师和同伴的沟通和交流，我了解此系统的功能，也解决了过程中的问题，最终完成了本次设计。

我们的收获是很难用那个语言来描述的。

非常感谢老师的指导与帮助。

顺利的完成本次课程设计，给我了很大的信心，让我了解了专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。

它们有着很多的优越性，但也存在一定的不足，这些不足在一定程度上限制了我们的创造力。

发现问题，面对问题，才有可能解决问题。

我会好好努力多学点先进的知识，更好的为社会做出贡献。

8附录

8.1仪器与设备清单

表一：

电气元件以及使用的型号和功能

序

代号

名称

数量

型号

备注

1

FR

电机热继电器

2

JR0-20/3D

用于电机过载保护

2

KM

控制电机M的接触器

4

CJ10-10

交流接触器

3

FU

熔断器

3

RL1-15

主电路保护

4

PLC

可编程控制器

1

OMRONCP

欧姆龙OMRONCP系列

表二：

器件清单

器件名称及型号

数量

器件名称及型号

数量

三相电机

2台

限位开关

6个

PLC（CP1H）

1台

按钮

16个

MT506T触摸屏

1个

组合开关

1个

USB接线

1条

熔断器座

3个

220V电源线

1条

热继电器

2个

24V直流电源

1个

熔断器

3个

220V交流电源

1个

220V接触器

4个

导线

若干

220V指示灯

11个

接线端子排

1排

8.2资源分配表

I/O输入，输出分配表

输入

设备

输出

设备

0.06

启动

100.00

1楼向上指示灯

0.07

停止

100.01

2楼向上指示灯

1.00

1楼限位开关SQ1

100.03

3楼向上指示灯

1.01

2楼限位开关SQ2

100.02

2楼向下指示灯

1.02

3楼限位开关SQ3

100.04

3楼向下指示灯

1.03

4楼限位开关SQ4

100.05

4楼向下指示灯

1.04

1楼向上呼叫

100.06

1楼内指示灯

1.05

2楼向上呼叫

100.07

2楼内指示灯

1.07

3楼向上呼叫

101.00

3楼内指示灯

1.06

2楼现下呼叫

101.01

4楼内指示灯

1.08

3楼现下呼叫

101.03

电梯向上运动

1.09

4楼现下呼叫

101.04

电梯向下运动

0.08

1楼内呼叫

0.09

2楼内呼叫

0.10

3楼内呼叫

0.11

4楼内呼叫

1.10

过载保护

1.11

检修开关

内部输出

输出

设备

W1.01

1楼停梯信号

W1.02

2楼停梯信号

W1.03

3楼停梯信号

W1.04

4楼停梯信号

W4.11

故障报警信号

W4.12

检修信号

8.3原理图

8.4触摸屏页面图

8.5操作说明书

操作说明：

（1）首先：

要将启动按钮按下，接着对应操作将在PLC实验板上进行操作。

（2）其次：

具体操作过程，在触摸屏上按下启动按钮，接着给电梯一个初始位置（如1楼就拨开关1.00），接着按1楼外向上呼叫，这时门就开了，人进入电梯，接着在触摸屏上按你要去的楼层，达到对应的楼层，电梯箱将停止，对应电梯门将开启，人走后，几秒后电梯门又将自动关闭，总之哪楼先呼叫电梯就向哪楼先运行，达到对应楼层电梯就停止，关好门后电梯有将向下一个地点运动，如电梯在2分钟内无呼叫，电梯将会回到一楼，如对应楼层呼叫电梯运动十来秒电梯还没达到对应呼叫楼层，这时电梯将报警。

（3）最后：

按停止按钮停止电梯运行，一切回到初始态。