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1、CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGYPLC课程设计题目：五层电梯的PLC设计二级学院（直属学部）： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师姓名： 职称： 副教授 2011年 12 月26日电器与可编程控制器课程设计任务书延陵学院 专业：电气工程及其自动化 班级：学生姓名指导老师职称副教授课题名称课题：五层电梯的PLC设计指标及要求达到设计课题的控制要求，上机调试PLC控制程序，打印PLC程序，计算机绘图。课题工作内容工作内容：1、熟悉课题工作原理。2、设计方案论证，系统建立，电气原理控制设计。3、元器件选择，梯形图设计（控制分析）。4、完成设计图纸，完成设计
2、任务书。5、设计测评。进程安排第1-2天：下达任务，收集资料，设计准备，方案确定。第3-5天：电气原理控制设计，元器件选择。第6-8天：梯形图设计（控制分析），上机调试。第9-10天：完成设计图纸，完成设计任务书，设计测评。主要参考文献可编程控制原理与应用北京理工大学出版社 范次猛可编程控制应用技术实训指导化学工业出版社 李俊秀电气控制与PLC应用北京机械工业出版社 余雷生 方宗达电气控制与可编程控制器技术化学工业出版社 史国生基于三菱PLC实验报告常州工学院出版社 罗慧芳地点A308教室起止日期2011.12.262012.01.6目 录1.绪论42.课 题 介 绍63.设计内容及要求73.
3、1控制要求73.2设计要求73.3电梯的控制原理83.4控制方案94.硬件设计94.1元器件选择94.1.1 电机选择94.1.2 熔断器的选择104.1.3 热继电器的选择104.1.4 接触器的选择104.1.5 PLC芯片的选择114.2元器件清单114.3硬件控制原理图11 4.3.1控制思想及要求11 4.3.2原理图12 4.3.3 PLC外部接线图145.软件设计165.1设计思想及程序框图165.2 I/O地址表175.2.1输入信号的确定175.2.2输出信号的确定185.2.3 内部辅助继电器的确定185.3程序设计及说明195.3.1外呼信号的登记与消除195.3.2 开
4、门控制225.3.3 关门控制245.3.4 楼层信号的显示245.3.5 电梯箱内选择停层与显示265.3.6 电梯的定向环节285.3.7 电梯的起步、稳定运行环节325.3.8 电梯的制动环节336.运行调试377.小结388.参考文献39附录40主电路40完整的接线图411.绪论目前，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。一、PLC的国内外状况世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的
5、逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现
6、代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造
7、、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔
8、的应用天地。二、PLC未来展望21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计
9、算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。2.课 题 介 绍在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。一、PLC的构成 从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。二、CPU的构成 CPU是P
10、LC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC
11、的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。三、I/O模块 PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。四、电源模块 PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24
12、V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。 五、底板或机架 大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。3.设计内容及要求3.1控制要求 (1)电梯轿箱的控制要求: 选向: 根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼层位置决定电梯的运行方向. 选层换速:指电梯能够根据轿箱内所选层而决定运行方向,而且 遵守或一直向上,或一直向下的原则.并且在每次平层的时候都能够 换速. 楼层位置的指示:选用了数码管显示的方法.由于 FX
13、2N 系列已 有内部计数-译码驱动模块,所以只要外部加上 LED 七段显示管和电 源就可以显示楼层了. (2) 电梯门的控制要求: 要求当电梯平层的时候,电梯门自动打开,经过10秒钟后电梯 门自动关上.如果遇到有人在门中间的情况,电梯会因为光电开关的 作用而自动开门. (3) 补充要求: 出了上述两个要求以外, 还要注意的一点就是备用电梯电机的使 用,一但曳引电机出现故障,备用电机将手动控制转入运行状态,避 免因曳引惦记出故障而引发的不必要的麻烦.3.2设计要求对于电梯的控制, 可选用继电-接触系统或可编程控制器来完成, 但是二者有各自的特点: (1) 继电-接触系统:它的优点是线路直观,大部
14、分电器均为常用 电器,更换方便,价格较便宜.但是他触点繁多,线路复杂,电器的 电磁机构及触点动作较慢, 能耗高, 机械动作噪音大, 而且可靠性差. (2) PLC 在设计和制造上采取了许多抗干扰措施,使用方便,扩展 容易.它使用了梯形图和可编程指令,易于掌握.总之,PLC 取代继电-接触系统已经成为大的趋势. 基于上述原因,我们选择用可编程控制器来完成对电梯的控制.3.3电梯的控制原理曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道
15、墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。图1实验面板图3.4控制方案平层信号平层拖动系统减速减速点信号启动安全保护系门锁保护定向、选向轿内指令厅外召唤楼层信号楼层指示
