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1、PLC课程设计书课题名称： 四层电梯自动控制作者姓名：作者学号：专业名称： 机械设计制造及其自动化所在班级：08机制（二）班08机制（二）班制第一章概述1.1可编程控制器的产生与定义31.2 可编程控制器的特点31.3可编程控制器的组成与工作原理4第二章总体设计2.1设计目的52.2 设计方案与技术指标5第三章硬件设计3.1 装置结构与工艺要求63.2硬件框图及输入输出分配73.2.1. 分配PLC的输入/输出端子73.2.2. 统计输入、输出点数并选择PLC型号83.2.3. 输入/输出端子接线8梯形图设计93.3硬件设计原理15第四章 电梯的模拟调试4.1 电梯调试前的准备164.2 电梯
2、的模拟调试过程16第五章参考文献18附录：指令程序表19第一章概述1.1可编程控制器的产生与定义1. 可编程控制器的产生20世纪20年代出现了将接触器、各种继电器、定时器、其他电器及其触头按一定逻辑 关系连接的继电器控制系统，其结构简单、便宜、便于掌握，在一定范围内能满足控制要求， 在工业中一直占有主导地位。但也存在着设备体积大、同做速度慢、功能少而固定、可靠性 差、难于实现复杂的控制的缺点。特别是由于它是靠硬件连线逻辑构成的关系，接线复杂， 当生产工艺改变时，原有的接线和控制盘就要更换，缺乏通用性和灵活性。20世纪60年代末，美国汽车制造业竞争激烈，各种生产厂家的汽车型号不断更新，它 必然要
3、求加工的生产线随之改变，整个控制系统需要重新配置。为了适应生产工艺不断更新 的需要，寻找一种比继电器更可靠，功能更齐全，响应速度更快的新型工业控制器势在必行。 1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出了第一台可编程控制器PDP_14，并在GM公司汽车 生产线上试用成功，并取得了满意的效果可编程控制器由此诞生。所以可编程控制器是生产 力发展的必然产物。2. 可编程控制器的定义可编程控制器是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程 控制器称作可编程逻辑控制器，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术 的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，198
4、2年国际电工委员会(IEC)颁布的可编程控制器标准草案中又作了如下定义：可编 程控制器是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了一类可编程 序的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面 向用户的指令，并通过数字式和模拟式输入输出控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的 原则设计。1.2可编程控制器的特点1抗干扰能力强，可靠性高2控制系统结构简单、通用性强、应用灵活3编程方便，易于使用4功能完善，扩展能力强5 .PLC控制系统设计、安装、调试方便6. 维修方便，维修工作量小7. 体积小、重量轻、是“机电一体化”特有的产品1.3可编程控制器的组
5、成与工作原理1. 可编程控制器的组成：主要由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）输入输出 单元（I/O）、电源和编程器等几部分组成。2. 可编程控制器的工作原理PLC使用循环扫描的工作方式。这个工作过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、 程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需要的时间称为一个扫描周期。内部处理 阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。在通信操作服务阶段，PLC 处于停状态，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、 通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。循环扫描的工作方式是 PLC的一
6、大特点，也可以说PLC是“串行”工作的，这和传统的继电器控制系统“并行”工 作有质的区别，PLC的串行工作方式避免了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题。1.4可编程控制器的应用PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限制。但最近几年来，PLC 的应用面越来越扩大，其主要原因是：一方面由于微处理机芯片及时性有关元件的价格大大 下降，由此PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增强，它也能解决复杂的计算和通信 问题，PLC的应用面也日益增大。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石 油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保、娱乐等各行各业oPLC的
7、应 用范围通常可分成五种类型：1、顺序控制2、运动控制3、闭环过程控制4、数据处理5、 通信和联网。1.5电梯的发展状况随着科学技术的发展，近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展。一些电梯厂也在 不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与控制系统 两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很 大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方 式：继电路控制系统（“早期安装的电梯多位继电器控制系统）、PLC控制系统、微机控制系 统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大
8、等缺点，目 前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统 设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高， 使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目 前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改 造。电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系oPLC作为新一 代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传 统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热 点之一。自8
9、0年代后期PLC引入我国电梯行业以来，由PLC组成的电梯控制系统被许多电梯制 造厂家普遍采用。并形成了一系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中，PLC系统 一直是主流控制系统。第二章总体设计2.1设计目的1. 根据实际控制要求，掌握应用PLC解决实际问题的能力。2. 用PLC构成一个四层电梯自动控制系统，熟悉电梯自动运行过程。3. 进一步熟悉PLC的I/O点数并掌握PLC的编程。2.2设计方案与技术指标1. 设计方案(1) 电梯的上升，下降由一台电动机控制：正转时电梯上升，反转时电梯下降。(2) 电梯的开门和关门由一台电动机控制：正转时电梯开门，反转时电梯关门。(3) 各层两个呼叫开关(
10、一个上升开关，一个下降开关)，由于本设计是四层电梯， 因此，在四楼只需设一个呼叫开关，一楼只需设一个上升开关。各层设一个到位行程开关。(4) 轿厢内设置一个开门按钮和一个关门按扭。2. 主要技术指标(1) 每个楼层都有一个到位指示灯，到达每个楼层对应的指示灯亮。(2) 电梯在上升和下降的过程由一台电动极控制，电动极正转，电梯上升；电动极反 转，电梯下降。(3) 开门关门的过程由另外一台电动极控制，电动极正转，电梯开门；电动极反转， 电梯关门。3. 系统设计(1) 熟悉控制对象确定控制范围首先要全面详细地了解被控制对象的特点和生产工艺过程,归纳出工作循环图或状态流 程图，与继电器控制系统和工业控
11、制计算机进行比较后加以选择。如果控制对象是工业环境 较差，而安全性、可靠性要求又特别高、系统工业又复杂、输入输出点数多，则用常规继电 器系统难以实现。工艺流程又要经常变动的机械和现场，用plc进行控制是合适的。（2）制定控制方案，进行PLC选型根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定电控系统的工作方式是手动、半自动还是全 自动；是单机运行还是多机联线运行等。（3）硬件和软件设计PLC选型和I/O配置是硬件设计的重要内容。设计出合理的PLC外部接线图也很重要。对PLC的输入、输出进行合理的地址编号，会给PLC系统的硬件设计、软件设计和系统 调整带来很多方便。输入输出地址编号确定后，硬件设计和软件设
12、计工作可平行进行。（4）模拟调试将设计好的程序键入PLC后应仔细检查与验证，改正程序设计语法错误。之后在实验室 里进行用户程序的模拟运行和程序调试，观察各输入量、输出量之间的变化关系及逻辑状态 是否符合设计要求，发现问题及时修改，直到满足工艺流程和状态流程图的要求。（5）现场运行调试模拟调试好的程序传送到现场使用的PLC存储器中，接入PLC的实际输入接线和负载。 进行现场调试的前提是PLC的外部接线一定要准确无误。反复现场调试,发现问题现场解决。 如果系统调试达不到指标要求，则可对硬件和软件作市调整，通常只需修改用户程序即可达 到调整目的。现场调试后，一般将程序固化在有长久记忆功能的可擦可编程
13、只读存储器 （DPRO M）卡盒中长期保持。第三章硬件设计3.1装置结构与工艺要求本系统采用轿厢外召唤、轿厢内按钮控制方式的形式。电梯的上升和下降由一台电动机 驱动。电动机正转，电梯上升；电动机反转，电梯下降。电梯轿厢门由另外一台电动机驱动。 该电动机正转，电梯开门；电动机反转，电梯关门。每个楼层都置呼叫开关，具体要求如下： 1电梯在一层时，三层有呼叫请求，则电梯上升到三层。2电梯在一层时，二层有呼叫请求，则电梯上升到二层3. 电梯在一层时，一层有呼叫请求，则电梯不动，呼叫无效。4. 电梯在一层时，二层三层同时都有呼叫请求，则电梯先上升到二层,再继续上升到三层。5电梯在二层时，三层有呼叫请求，
14、则电梯上升到三层。6. 电梯在二层时，二层有呼叫请求，则电梯不动，呼叫无效。7. 电梯在二层时，一层有呼叫请求，则电梯下降到一层。8电梯在二层时，三层先有呼叫请求，然后一层也有呼叫请求，则电梯上升到三层。9. 电梯在三层时，二层有呼叫请求，则电梯下降到二层。10. 电梯在三层时，一层有呼叫请求，则电梯下降到一层。11. 电梯在三层时，三层有呼叫请求，则电梯不动，呼叫无效。12. 电梯在三层时，二层一层同时都有呼叫请求，则电梯先下降到二层，再继续下降到一层。13. 电梯在四层时，一层有呼叫请求，则电梯下降到一层。14. 电梯在四层时，二层有呼叫请求，则电梯下降到二层。15. 电梯在四层时，三层有
15、呼叫请求，则电梯下降到三层。16. 电梯在四层时，一、二、三层都有呼叫请求，则电梯先下降到三层，再继续下降到二层、 一层17. 电梯在上升途中，任何下降呼叫请求均无效。18. 电梯在下降途中，任何上升呼叫请求均无效。3.2硬件框图及输入输出分配1.分配PLC的输入/输出端子四层电梯PLC输入/输出端子分配表输入电器输入端子输出电器输出端子开门按钮SB10000开门继电器KM10504关门按钮SB20001关门继电器KM20505开门行程开关SL10002上行继电器KM30500关门行程开关SL20003下行继电器KM40501红外传感器SA10004加速继电器KM50506红外传感器SA20005低速继电器KM60502门锁输入信号SA30006快速继电器KM70503一层接近开关SA40007上行方向灯HL10508二层接近开关SA50008下行方向灯HL20509三层接近开关SA60009层指示灯HL30600四层接近开关SA70010二层指示灯HL40601一层内指令按钮SB30011三层指示灯H
