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1、 中南民族大学计算机科学学院课 程 创新设计大赛 设计题目 八层电梯楼层定位及显示系统设计年级专业 2011级自动化 指导教师 陈勉 樊金荣 2014年 9 月 20 日目 录引言21. 课题要求22. 系统总体方案设计22.1系统硬件配置及组成原理22.2系统变量定义及分配表32.3系统接线图设计42.4系统可靠性设计43.控制系统设计43.1 控制程序流程图设计43.2 控制程序时序图设计53.3 控制程序设计思路63.4 创新设计内容64.人机界面设计64.1选用界面介绍64.2画面制作与设计65.系统调试及结果分析75.1 系统调试及解决的问题75.2 结果分析12结束语12参考文献1
2、3附录：带功能注释的源程序13八层电梯楼层定位及显示系统设计引言随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。当前用于工业控制的计算机可以分为几类，例如可编程序控制器、基于PC总线的工业控制计算机、基于单片机的测控装置、用于模拟量闭环控制的可编程序调节器、集散控制系统和现场总线控制系统等。现代社会要求制造业对市场需求做出迅速反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产设备和自动生产线的控制系统具有极高的可靠性和灵活性，可编程序控制器正是顺着这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。PLC的应用方面广、功
3、能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。PLC已经广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控。控制系统中，PLC也应用在其他领域，例如民用和家庭自动化的应用也得到了迅速的发展。本次设计八层电梯楼层定位及显示系统，就是对PLC的应用的一个方面。1. 课题要求设计目的：（1） 根据各楼层行程开关的状态，确定轿厢所在楼层；（2） 用九段LED数码管作十进制楼层位置显示。设计内容：（1） 确定输入/输出设备；（2） 九段码编码示意图、真值表、I/O编址；（3） PLC I/O点分配，并绘制I/O接线图以及其他外部硬件图；（4） 绘制系统功能表图：设计梯形图和人机界面并调试运行并模拟调试；（5
4、） 整理技术资料，编写使用说明书。2. 系统总体方案设计2.1系统硬件配置及组成原理 九段数码管编码示意图： 九段数码管编码示意图2.2系统变量定义及分配表真值表：abcdefghi数字2.0000000001112.0111011010022.0211110010032.0300000111142.0410110110052.0510111110062.0611100000072.071111111008I/O表：输入输出0.00 起动按钮1.00 a数码管0.01 停止按钮1.01 b数码管2.00 1楼行程开关1.02 c数码管2.01 2楼行程开关1.03 d数码管2.02 3楼行程开
5、关1.04 e数码管2.03 4楼行程开关1.05 f数码管2.04 5楼行程开关1.06 g数码管2.05 6楼行程开关1.07 h数码管2.06 7楼行程开关1.08 i 数码管2.07 8楼行程开关2.3系统接线图设计iagfedcba PLC 1.000.00 1.010.01 2.00 1.022.01 1.032.022.03 1.042.04 1.052.052.06 1.062.07 1.07 COM 1.08 COM2.4系统可靠性设计设有紧急停止按钮，以防紧急情况的发生。各楼层之间的状态互锁以保证程序安全、准确的运行。3. 控制系统设计3.1 控制程序流程图设计下面是八层八
6、层电梯楼层定位及显示系统设计的控制程序流程图：开始起动1楼行程开关2楼行程开关6楼行程开关3楼行程开关4楼行程开关5楼行程开关7楼行程开关8楼行程开关结束1楼2楼5楼4楼3楼6楼7楼8楼3.2 控制程序时序图设计本次课程设计采用简单的互锁功能，没有涉及到时序问题，故没有相应的时序设计图。3.3 控制程序设计思路（1）本课程设计用到了一个起动按钮和一个停止按钮，及相应的中间继电器。（2）用八个行程开关控制每个楼层的状态，开状态表示轿厢位于该楼层，关闭状态表示不在该楼层。（3）用九个继电器分别控制九段数码管的亮灭情况，线圈吸合表示接通，将点亮该段数码管，线圈断开表示将熄灭该段数码管。（4）采用互锁
7、方式，当本楼层行程开关闭合时，通过中间继电器使其他行程开关控制的中间继电器处于断开模式。（5）采用“或”的逻辑方式，将所有能使相应数码管点亮的中间继电器的常开触点并在一起，控制这段数码管的继电器线圈。（6）各个行程开关之间的优先级相同，以保证电梯能在任何情况显示相应楼层数字。3.4 创新设计内容本程序只能实现相应楼层的状态与数字显示功能，不能控制轿厢的停止还有轿厢上下运动过程及轿厢门的开关情况。总之，不是一个完整的电梯控制程序。为了实现完整的控制电梯，并能应对各种可能发生的情况，还需要对程序进行大量修改，以完善其功能。4. 人机界面设计 4.1选用界面介绍组态软件是有专业性的，一种组态软件只能
8、适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中，如DCS（集散控制系统）、PLC（可编程序控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。其实在其他行业也有组态的概念，人们只是不这么叫而已。如AutoCAD、Photoshop、办公软件（PowerPoint）都存在相似的操作，即用软件提供的工具来形成自己的作品，并以数据文件保存作品，而不是执行程序。组态形成的数据只有其制造的工具或其他专业用工具才能识别。虽然说组态就是不需要编写程序就能完成特定的应用。但是为了提供一些灵活性，组态软件业提供了编程手段，一般都是内置编译系统，提供类BASIC语言，有的甚至支持VB。4.2画面制作与
9、设计画面制作的图形如下图所示：5. 系统调试及结果分析5.1 系统调试及解决的问题系统调试如下图所示：按下起动按钮： 1到8楼的行程开关状态及相应的数字显示：按下停止按钮：5.2 结果分析从以上的图形可以看出系统调试的结果。按下起动按钮，程序开始起动，然后分别改变各个楼层的行程开关的状态，观察相应的数字显示，最后按下停止按钮，程序停止运行。结果显示程序能实现课程设计的基本要求，能实现相应的功能。结束语通过欧姆龙CP1E PLC来设计八层电梯楼层定位及显示的梯形图控制程序设计与调试。对欧姆龙CP1E PLC有了进一步的了解，并熟悉了其基本操作。根据要求设计出梯形图程序。在预装有欧姆龙CP1E P
10、LC系统的电脑中，将设计好的梯形图输入到处软件中，进行模拟仿真。通过欧姆龙CP1E PLC的仿真操作，实现了电梯到各个楼层的显示。对于九段LED数码管做十进制楼层位置显示，其中以各段数码管显示为输出，行程开关状态为输入量。当输入有信号时，对应于输出有相应的信号，达到表示轿厢到各楼层的层数的目的。本次课程设计使我对欧姆龙CP1E PLC有了进一步的了解，对该系统有了更深入的认识并熟悉了其操作方法及过程，得到了很大的收获。参考文献 （1）欧姆龙CJ1系列PLC原理与应用机械工业出版社，樊金荣 （2）电气控制与PLC应用技术机械工业出版社，黄永红 （3）PLC编程及应用北京机械工业出版社，廖常初（4
11、）供配电技术电子工业出版社 唐志平 附录：带功能注释的源程序各楼层之间的状态互锁a到c之间的数码管亮灭控制d到f之间的数码管亮灭控制g到i之间的数码管亮灭控制使用说明书： 按下起动按钮，起动PLC程序。当行程开关的状态发生变化时，九段数码管将随各层行程开关的状态来相应显示轿厢所在楼层数。当一楼的行程开关闭合即置1时，数码管h，i亮，在数码管上显示“1”，表示轿厢在一楼。当电梯上升，数码管保持为“1”，当轿厢上到二楼，二楼行程开关置1，同时，一楼与二楼行程开关互锁，此时数码管h，i复位，数码管a，b，d，e，g亮，显示数字“2”，表示轿厢在二楼。同理，依次往下表示各楼层。 按下停止按钮，系统停止工作。数码管显示消失。 16
