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1、课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 1摘要摘要此次设计的主要任务，是设计出一个由可编程控制器来控制（PLC）来实现 的四层楼电梯的运动模型。我根据电梯的主要控制要求，分析了 I/O 口的配置， 完成 PLC 的选型，画出了 PLC 的外部接线图和梯形图，然后对程序进行了调试， 结果证明，电梯能按照控制要求正常运行。关键词：PLC、电梯、程序、调试课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 2第第 1 1 章章 PLCPLC 基本介绍基本介绍1.11.1 PLCPLC 概况概况可编程控制器（Promgrammable Cntroller）简称 PC。个人计算机（Prsonal Cmputer）也
2、简称 PC。为了避免混淆，人们将最初应用于逻辑控制的可编程控制器叫做 PLC（Pogrammable Lgic Controller） 。国际电工委员会（IEC）在 1985 年额 PLC 标准草案第 3 稿中，对 PLC 作了如下定义：“可编程控制器是一种可实现数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及有关设别，都应按易于使工业系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 ”1.21.2 PLCPLC 的基本机构和特
3、点的基本机构和特点PLC 主要由 CPU 模块、输入模块、输出模块和编程设备组成。大部分 PLC还可以配备特殊功能模块，用来完成某些特殊任务。PLC 的主要特点：1、编程方法简单易学2、功能强，性能价格高3、硬件功能齐全，用户使用方便，适应性强4、可靠性高，抗干扰能力强5、系统的设计、安装、调试工作量少；6、维修工作量小，维修方便7、体积小，能耗低1.31.3 PLCPLC 的工作原理的工作原理PLC 采用的是循环扫描的工作方式，分为采样输入，程序执行和输出刷新三个阶段。三个阶段称为一个扫描周期。PLC 完成一个周期后，又重复这个过程，周而复始。课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 3PLC
4、 工作过程示意图如下：扫描输入端送输入 状态寄存器输出状态寄存器的 状态输出第一条指令 第二条指令. 最后一条指令用户程序存储器PLC 工作过程示意图1.41.4 PLCPLC 的应用领域的应用领域目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机 械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大 致可归纳为如下几类。（1）开关量的逻辑控制这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现 逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动 化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、 电镀流水线等。 （
5、2）模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液 位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量 （Analog）和数字量（ Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都 生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 4（3）运动控制PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期 直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的 运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。 世界上各主要 PL
6、C 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、 机床、机器人、电梯等场合。 （4）过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制 计算机，PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。 PID 调节是 一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC 都有 PID 模块，目 前许多小型 PLC 也具有此功能模块。 PID 处理一般是运行专用的 PID 子程 序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。（5）数据处理现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传 送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数
7、据的采集、分析及 处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作 ，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理 一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系 统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 （6）通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着计算机 控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC 厂商都十分重视 PLC 的 通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC 都具有通信接口， 通信非常方便。课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 5第第 2 2 章章 硬件设计
8、硬件设计2.12.1 设计任务设计任务四层电梯模型 PLC 控制系统设计。系统工作受开关控制，启动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作。系统应具备自动响应层楼召唤信号(含上召唤和下召唤)；自动完成轿厢层楼位置显示(二进制方式)；实现定向上行和定向下行；I/O 足够时可实现轿厢召唤信号等控制功能。画出 PLC 端子接线图及控制梯形图；完成 PLC 端子接线工作, 下载程序到 PLC，并对程序进行调试运行。观察电梯能否按照控制要求运行。完成课程设计说明书。2.22.2 硬件选型硬件选型按照 I/O 点的分配和项目描述的控制要求，设计 PLC 的接线图如图 17-2 所示。因为考
9、虑余量，选择 PLC 为 FX2N-48MR。2.32.3 外部接线图外部接线图图 2-1课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 6第第 3 3 章章 软件设计软件设计3.13.1I/OI/O 配置配置代码地址代码地址 SIN1X0aY0 SIN1X1bY1 SIN1X2cY2 SIN1X3dY3 P01X4eY4 P02X5fY5 P03X6gY6 P04X7升Y10 P05X10降Y11 P06X11L1Y12 SB1X12L2Y13 SB2X13L3Y14 L4Y15 L5Y16 L6Y173.23.2 梯形图和指令表梯形图和指令表图 3-1 所示为电梯控制的参考程序。根据工艺分析设计控
10、制程序。其控制要求如下。(1)当电梯的轿厢停于第一层或第二层或第三层时，按第四层上升按钮，则轿厢上升至第四层后停；(2)当电梯的轿厢停于第四层或第三层或第二层时，按第一层下降按钮，则轿厢下降至第一层后停；(3)当轿厢停在第一层，若按第二层呼梯按钮，则轿厢上升至第二层平层开关闭合后停，若再按第三层呼梯按钮则继续上升至第三层平层开关闭合；(4)当轿厢停在第四层，若按第三层呼梯按钮，则轿厢下降至第三层平层开关闭合后停，若再按第二层呼梯按钮则继续上升至第二层平层开关闭合；课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 7(5)当轿厢停在第一层，若第二层、第三层、第四层均有呼梯信号，则轿厢上升至第二层暂停后，继
11、续上升至第三层，在第三层暂停后，继续上升至第四层；(6)当轿厢停在第四层，若第三层、第二层、第一层均有呼梯信号，则轿厢下降至第三层暂停后，继续下降至第二层，在第二层暂停后，继续下降至第一层；(7)轿厢在楼梯间运行时间超过 12s，即电梯任一层楼的时间若超过 12s 电梯停止运行；(8)当轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的按钮呼梯均无效，但记忆。呼楼指示、记忆条件是有呼楼信号，且电梯没有在呼叫层。电梯上升控制条件分别为第四层呼而电梯在第三层；或者电梯在第二层，在第四层或第三层呼梯；或电梯在第一层，在第四层、第三层或第二层呼梯。同时必须电梯没有处于下降状态且时间定时器没有到时。电梯
12、下降控制与上升控制原理相同。课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 8课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 9课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 10梯形图中，S1、S2、S3 分别代表一楼召唤信号；S11、S12、S13 分别代表 到达一楼；M0 代表电机正转电梯上行，M1 代表电机反转下行。课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 11指令表指令表课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 12课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 133.33.3 程序调试程序调试按下 SIN1, X0 接通，则轿厢停在层楼 1，按下 P06，则 X9 接通，指示灯L6 亮，表示四楼有下召唤，Y10 接
13、通，电梯上升，到达四楼，电梯停。按下P01，X4 接通，指示灯 L1 亮，表示一楼有上召唤，Y11 接通，电梯下降，到达一楼电梯停。课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 14第第 4 4 章章 小结小结通过这次课程设计，我感到收获很大。首先，我对四层电梯模型的 PLC 控制的设有了一个比较清晰、具体的了解，迈出了我开发软件的第一步。其次我对 plc 梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于 PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于
14、实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET 成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力分析解决实际问题的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。同时也培养了我不骄不躁、严谨求实的工作作风。虽然在这次设计中还有一些不尽如人意的地方，但总体来说还是比较成功的。课程设计说明书黄石理工学院机电工程学院 15致谢致谢在论文完成之际，首先要向我的指导老师焉胜华、鄢圣华、陈勉舟、王先彪老师致以诚挚的谢意。在设计的创作过程中，老师们给了我许许多多的帮助和关怀。他们学识渊博、治学严谨、待人平易近人
