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1、实践教学环节课程名称机电设计课程编码佳木斯大學机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书题目：三层电梯设计学院：机械工程学院专业： 机械设计制造及其自动化组别：指导教师：完成日期：2013年 11月28日佳木斯大学机械工程学院2013年 11月佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书目录第 1章 控制要求 3第 2章 PLC控制器控制系统设计基本步骤 4第 3 章 I/O 分配表 5第 4 章 电梯梯形图 6第 5 章 程序设计创新点 9第 6 章 模拟程序的调试 10第 7章 心得体会 11-II-佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书第 1
2、 章 控制要求对电梯自动控制系统的要求如下。（1）电梯运行到位后具有手动或自动开关门的功能。 手动开门时，当电梯运行到位，手动开门按钮 X0 闭合时， Y0 有效，电梯门被打开； 开门到位时，开门行程开关动作， X2 常闭触点断开，开门过程结束；自动开门时，当电梯 运行到位后，相应的楼层接近开关（ X11、X12 或 X13）闭合，定时器 T0 开始计数，计到 3s， T0 触点闭合， Y0 输出有效，打开电梯门。手动关门时，按下关门按钮 X1， Y1 有效 并自锁，驱动关门继电器，关闭电梯门。自动关门时，当电梯运行到位，定时器 T1 定时 5s,T1触点闭合， Y1 输出有效，实现自动关门。
3、当自动关门时，为防止夹住乘客，在门两 侧安装红外线检测装置（ X6 和X7），有人进出时， X6 和 X7 闭合，T2 开始定时， 2s后才 关门。（2）用指示灯显示轿厢外召唤信号、厢内指令信号、电梯到达信号 该电梯用轿厢外呼叫，轿厢内按钮控制方式的自动控制形式。由安装在轿厢内的指令 按钮进行操纵， 其操作内容为响应， 轿厢内依层次指令运行启动电梯， 使电梯到达目标层。 轿厢外指令即做呼叫作用。电梯上、下由一台电动机驱动：电动机正转，驱动电梯上升；电动机反转，驱动电梯 下降。电梯轿厢门由另一台小电机驱动，该电动机正转，轿厢门开；电动机反转，轿厢门 关。每层楼设有呼叫按钮 SB6SB9，轿厢内开
4、门按钮 SB1，关门按钮 SB2，轿厢内层指令 按钮 SB3SB5。（3）能自动辨别电梯运动方向，并发出响应的指示信号 电梯运行方向是由输出继电器 Y16 和 Y5 指示的，当电梯运行方向确定后，在关门信 号和门锁信号符合要求的情况下，电梯开始启动运行。电梯启动后快速运行，2s 后加速，在接近目标楼层时，相应的接近开关动作，电梯开始转为慢速运行，直至电梯到达目标楼 层位置为止。当有乘客在轿厢外某层按下呼叫按钮（ X17、X2、X21 、X22）中的任何一个时，相应 的指示灯亮，说明有人呼叫。呼叫信号一直保持到电梯到达该层，相应的接近开关动作才 被撤销。-3-佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业
5、（卓越工程师）设计说明书第 2 章 PLC 控制器控制系统设计基本步骤系统设计的主要内容：（1）拟定控制系统设计的技术条件；（2）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；（3）选定 PLC 的型号；（4）编制 PLC 的输入 / 输出分配表和绘制输入 / 输出端子接线图；（5）绘制用户程序流程图 , 然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计 根据系统设计的要求编写软件文档；（6）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善 关系；（7）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；（8）编写设计说明书和使用说明书；-4-佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程
6、师）设计说明书第 3 章 I/O 分配表电梯有 23 个输入信号， 17 个输出信号，输入 /输出及地址分配表如下输入输出名称编号功能名称编号功能SB1X0开关按钮KM1Y0开门继电器SB2X1关门按钮KM2Y1关门继电器SQ1X2开门行程开关KM3Y2上行继电器SQ2X3关门行程开关KM4Y3下行继电器SQ3X4向上运行转换开关KM6Y5加速继电器SQ4X5向下运行转换开关E1Y16上行方向灯SL1X6红外传感器（左）E2Y5下行方向灯SL2X7红外传感器（右）E3Y17一层指示灯KX10门锁输入信号E4Y7二层指示灯SQ5X11一层接近开关E5Y4三层指示灯SQ6X12二层接近开关E6Y6
7、一层内指令指示灯SQ7X13三层接近开关E7Y10二层内指令指示灯SB3X14一层指令按钮E8Y11三层内指令指示灯SB4X15二层指令按钮E9Y12一层向上召唤灯SB5X16三层指令按钮E10Y13二层向上召唤灯SB6X17一层向上召唤按钮E11Y14二层向下召唤灯SB7X20二层向上召唤按钮E12Y15三层向下召唤灯SB8X21二层向下召唤按钮SB9X22三层向下召唤按钮SQ8X23一层下接近开关SQ9X24二层上接近开关SQ10X25三层上接近开关SQ11X26二层下接近开关表 2-1 I/O 分配表-5-佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书第 4 章 电梯梯形图
8、可设计 PLC 控制电梯根据三层电梯控制的功能要求以及输入输出点的地址分配表，程序开门关门图 3-1 电梯启动和方向选择梯形图程序-6-佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书单层双层一楼指示二楼指示图 3-2 电梯开门、关门梯形图程序一层向上呼叫 指示二层向下呼叫 指示三层向下呼叫 指示二层向上呼叫 指示一层厢指令指示灯图 3-3 到层指示梯形图程序-7-佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书电梯向上电梯向下楼层指示起动运行电梯上行电梯下行-8-佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书第 5 章 程序设计创新点本系统的设计，表面上
9、看是把杂乱无章的执行过程，例如在中间二楼既可以上楼也可 一下楼，没有固定的规律，而且在电梯运行的过程中，电梯的位置是不固定的，这就要求 我们把每一种情况都编写出来。常规的方法是将每种情况都编织成相应的运动程序，中间 并没有太多的联系，这样编写比较复杂，而且可能会遗漏其中的一两种情况。此程序是将上述各种杂乱无章执行过程进行汇总，使电梯的运行有一定的规律，有规 律可循。在编写此程序之前，首先将程序分为上楼和下楼两种情况：上楼分为上二楼和上 三楼两种，上三楼又分为从一楼或二楼直接上三楼和从一楼先到二楼再到三楼三种情况； 下楼分为下一楼和下二楼两种，下一楼又分为从三楼或二楼直接下一楼和从三楼先到二楼
10、再到一楼三种情况。这样给各种杂乱无章执行过程进行分类，使得程序的编写简单有序， 程序阅读简单方便，一目了然。同时，在检查和调试时比较容易，能够快速找到错误的程 序，并及时改正，使程序的编写效率大大提高，较少不必要的脑力劳动。另外，本程序在实现任务书上要求的功能外，还添加了电梯的自动停止功能，并有相 应的指示灯给以指示，例如从一楼进入电梯，在轿箱内同时选择二层内选按钮 S2 和三层 内选按钮 S3，轿箱上升 UP指示灯明亮，到二楼时 UP 指示灯熄灭， 3S后即在二楼停 3S 后，UP。指示灯转为明亮继续上三楼， 达到三楼 UP 指示灯熄灭， 并停止 3S 后才执行其他的指 令。在选择 PLC
11、方面，由于电梯的控制不是很复杂，因此选用三菱公司生产的更自由、 更 便捷的 FX 系列 PLC，它不仅能满足设计的要求，而且因其可靠行、丰富性的扩展性和通 用性，使我们设计的控制系统有很强的实用性和扩展性。-9-佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书第 6 章 模拟程序的调试模拟调试原则：（1）将设计好的程序写入 PLC 后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。（2）用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来 模拟，各输出量的通断状态用 PLC 上有关的发光二极管来显示，一般不用接 PLC 实际 的负载 （如接触器、电磁阀等 ）。（3）在调
12、试时应充分考虑各种可能的情况，各种可能的进展路线，都应逐一检查， 不能遗漏。（4）发现问题后应及时修改梯形图和 PLC 中的程序，直到在种可能的情况下输入量 与输出量之间的关系完全符合要求。此程序的模拟调试是在输入端接入按钮， 在 PLC 输出指示灯上看到输出。 这种调试比 较抽象，输入信号完全靠手动来控制，如在三楼按下呼按钮 X3 时，电梯不在三楼，则电 梯上升指示灯亮，然后通过手动来控制行程开关按钮，相应的楼层指示灯也会亮，到三楼 时，升指示灯熄灭；当在一楼时，手动同时按下二层内选按钮 X1 和三层内选按钮 X0 ，轿 箱上升 UP 指示灯明亮，再通过手动来控制行程开关按钮 X10到达二楼
13、， UP指示灯熄灭， 3S后（即在二楼停 3S后）UP指示灯转为明亮 表示继续上三楼，手动来控制行程开关按钮 X11，达到三楼 UP 指示灯熄灭。其他层的运 行模拟调试同理。在调试过程中会发现很多问题，要及时发现错误，并改正错误。-10-佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书第 7 章 心得体会这次课程设计主要是针对三层电梯的控制系统，采用 FX2N-32MR 可编程控制器设计电梯的控制系统完成电梯箱外指令，箱内指令、楼层位置指示、停止控制的控制任务。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实
14、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，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。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。 有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的 耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。通过本次实验，我学习到了很多本专业的知识，锻炼了自己的动手能力，在老师和同学的指导和帮助下我完成了这篇课程设计，感谢老师和同学对我的关心和支持-11-
