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1、 目 录1.摘要21.绪论31.课程设计目的52.课程设计题目和要求52.1设计题目52.2控制要求53.可编程控制器的特点54.设计内容74.1 PLC的构成74.2 电梯模型PLC控制系统设计84.3 I/O地址分配94.4 I/O接线图104.5电梯的控制系统设计114.5.1电梯控制系统实现的功能124.5.2电梯操作方式134.5.3控制系统流程图154.6控制系统梯形图16参考书目17摘 要 可编程控制器是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置，经过30多年的发展在工业生产中获得的了极其广泛的应用。目前，可编程控制成为工业自动化领域中
2、极为重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱(可编程控制器、机器人、计算机辅助设计和制造)的首位。其应用的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。可编程控制器的定义 早期的可编程控制器主要是用来替可变横控制器（Programmable controller）缩写为PC。为了与个人计算机的PC（personal computer）相区别。有时在PC中人为的加上L而写成PLC. 自1969年第一台可编程控制器面试以来，经历了30多年的发展可编程控制器已成为一种最重要，最普及、应用场合最多的工业控制器，可以说只有可编程控制器才是真正的工业控制计算机初期可编程控制器只是用于逻辑控
3、制器用于代替继电器控制盘，但现在可编程控制器已进入过程控制、位置控制等场合的所有控制领域现在可编程控制器继续保留了原来逻辑控制器的所有优点，同时它吸收和发展了其他控制器（过程仪表、计算机、集散系统、分散系统等）的优点。在许多场合只需可编程控制器即可构成包括逻辑控制、过程控制、数据采集及控制和图形工作站的经济合算、体积小巧，设计调试方便的综合控制关键词：PLC 、电梯控制 、程序设计 、梯形图 绪 论0.1选题背景随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分，广泛的应用于高层住宅，大型公共建筑，工厂
4、仓库等场所，节省了人力和时间，提高了工作效率。电梯作为现代化的产物，早在上个世纪就进入了我们的生活之中。大规模的经济建设尤其是蓬勃发展的房地产业给国内电梯行业开拓了更为广阔的市场。随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。由此，一个更为庞大的电梯市场已经在国内轰然形成。我国以前主要都是依靠国外的进口技术，本国的电梯厂商主要都是依靠为进口电梯作销售代理或者售后维修进行经营。但是随着技术的革新和与国外的交流，当今经济建设需求的各类电梯，几乎全部都可以在中国生产。电梯生产作为一门国家的新兴产业，它这种能有减少人口膨胀对环境所造成的巨大压力的特性，注定了其在中国具有一片光明的前景。国内电梯的
5、生产能力、产品质量和制造成本有很强的国际竞争力。关税的降低使国外电梯产品的进口量有可能增长，但同时也给国产电梯以及零部件的出口提供了机会；我国电梯市场是很大的市场，也是很挑剔的市场。随着我国城市化、城镇化和村镇化建设步伐的加快，尤其是西部大开发战略的实施，住宅建设势头不减，住宅电梯的需求量继续看好；电梯是一种售后服务工作量特别大的机电产品，其使用可靠性不但取决于产品的制造与安装，而且更大程度上取决于完善的维修与保养。为了更好地适应市场要求，电梯企业目前应该注意进一步遵守市场行为规范，努力培育自主开发能力，组建完善的维修保养和售后服务网络，不断提高国产电梯和民族品牌的市场竞争力。 0.2方案的比
6、较和论证影响电梯质量好坏的关键是它的控制系统。传统的电梯自动控制一是由继电器接触器进行控制，其缺点是触点多，接线复杂，故障率高，可靠性差，维护工作量大，二是有微机控制，其缺点是系统抗干扰能力弱，而采用PLC组成的控制系统很好的解决了上述问题，它工作可靠性高，灵活性好，通用性高，编程简单，使用方便，而且它的抗干扰能力远远强于传统电梯的，它使电梯的运行更加安全，方便。已成为目前电梯系统中使用最多的控制方式。1 课程设计题目和要求（1）通过对工程实例的模拟，熟练的掌握PLC的编程和程序调试方法。（2）进一步熟悉PLC的I/O连接。（3）熟悉三层楼电梯采用轿厢内外按钮的编程方法。 2.课程设计题目和要
7、求2.1设计题目三层电梯控制系统2.2控制要求电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操作，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1S3，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示，L2为二层指示，L3为三层指示，SQ1SQ3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。具有数据处理、调节和数据通信功能。3. 可编程控制器的特点3.1可编程控制器的特点1.可靠性高，抗干扰能力强现代PLC采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠程度是使用机械触点的继电器所无法比较的。为了保证PLC能在恶劣的
8、工业环境下可靠工作，在其设计好制造过程中采取了一系列硬件和软件主面的抗干扰措施。硬件主面采取的主要措施有： 1、隔离-PLC 的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来传递信号，这种光电隔措施使外部电路与PLC内部之间完全避免了电的联系，有效 的抑制了外部的干扰源对PLC的影响，还可防止外部强电窜入内部CPU。2、滤波-在PLC电路电源和输入、输出（I/O）电路中设置多种滤波电 路，可有效抑制高频干扰信号。 3、在PLC内部对CPU供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措施，防止干扰信号通过供电电源进入PLC内部，另外各个输入、输出（I/O）接口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的互相干扰。4、内部设
9、置连锁、环境检测和诊断等电路，一旦发生故障，立即报警。 5、 外部采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构，一适应恶劣的工作环境。在软件方面采取的主要措施有： 1、设置故障检测与诊断程序，每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环境和故障进行检测和诊断，发现错误后，立即自动做出相应的处理，以适应恶劣的工作环境。 2、对用户程序及动态数据进行电池后备，以保障停电后有相关状态及信息人不会因此而丢失。采用以上抗干扰措施后，一般PLC的抗干扰强度可达峰值1000V，脉宽10US，其平均无故障时间可高达3050万小时以上。2、编程简单易学PLC采用与继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语言，它既有继电器电路清
10、晰直观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯，对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识，因此，易学易懂，程序改变也容易修改。3、功能完善，适应性强目前PLC产品已经标准化，系列化和模块化，不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有A/D、D/A转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。它能根据实际需要，方便灵活的组装成大小各异，功能不一的控制系统：即可控制一台单机、一条生产线、也可以控制一个机群，多条生产线，既可以现场控制，也可以远程控制。针对不同的工业现场信号，如交流和直流、开关量或模拟量、电流或电压、脉冲或电位、强电或弱电等，PLC都有相应的I/O接口模
11、块与工业现场控制器件和设备直接连接，用户可以根据需要方便进行配置，组装使用，紧凑的控制系统。4、使用简单，调试维修方便PLC的接线极其方便，只需将产生的输入信号设备（按钮、开关等）与PLC的输入端子连接，将接受输出信号的被控设备（如接触器、电磁阀等）与的输出端子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。PLC的用户程序可在实验室模拟调试，输入信号用开关来模拟。输出信号可以观察PLC的发光二极管。调试后再将PLC在现场安装调试，调试工作量要比继电器控制系统少的多。PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。一旦发生故障，可以通过PLC机上各种发光二极管的亮灭状态迅速查明原因，排除故
12、障。5、体积小、重量轻、功耗低4.设计内容 4.1 PLC的构成根据物理结构形式不同，PLC分为整体式和组合式（模块式）两种。整体式PLC是将CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等组装在一个箱体内构成主机。组合式PLC是将CPU模块、I/O模块、内存、电源模块分别作成相应的电路板或模板，各模板可以插在带有总线的底版上。PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。4.2 电梯模型PLC控制系统设计由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号
13、，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号。为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采用LED和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示(开关上带有指示灯)。为了提高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求PLC能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。为了电梯的运行安全，系统应设置可靠的故障保护和相应的显示。根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级
14、队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列。上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级陈列，为实现随机逻辑控制提供了基础。当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼叫信号(上行呼叫标志寄存器、下行呼叫标志寄存器、有呼叫请求时，相应寄存器为l，否则为0)，如有，将相应的寄存器的脉冲数与
15、比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车：如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。系统還利用行程判断楼层，并转化成BCD码输出，通过硬件接口电路以LED显示。4.3 I/O地址分配I/O分配表如表3-3所示输入输出输入继电器电路元件作用输出继电器电路元件作用X000SB1开门按钮Y01KM1开门继电器X001SB2关门按钮Y02KM2关门继电器X002SQ1开门行程开关Y03KM3上行继电器X003SQ2关门行程开关Y04KM4下行继电器X004SQ3向上运行转换开关Y
16、05KM5快速继电器X005SQ4向下运行转换开关Y06KM6加速继电器X006SL1红外传感器（左）Y06KM7慢行继电器X007SL2红外传感器（右）Y07HL1上行方向灯X010K门锁输入信号Y08HL2下行方向灯X011SQ5一层接近开关Y09HL3一层指示灯X012SQ6二层接近开关Y10HL4二层指示灯X013SQ7三层接近开关Y11HL5三层指示灯X014SB3一层箱指令按钮Y12HL6一层箱指令指示灯X015SB4二层箱指令按钮Y13HL7二层箱指令指示灯X016SB5三层箱指令按钮Y14HL8三层箱指令指示灯X017SB6一楼向上呼叫按钮Y15HL9一层向上呼叫灯X020SB
17、7二楼向上呼叫按钮Y16HL10二层向上呼叫灯X021SB8二楼向下呼叫按钮Y17HL11二层向下呼叫灯X022SB9三楼向下呼叫按钮Y18HL12三层向下呼叫灯X023SQ8一楼下接近开关X024SQ9二楼上接近开关X025SQ10三楼上接近开关X026SQ11二楼下接近开关表3-3 I/O分配表4.4 I/O接线图电梯控制系统I/O接线图如图3-4所示图3-4 电梯的PLC控制的输入/输出接线图4.5电梯的控制系统设计4.5.1电梯控制系统实现的功能(1)一台电机控制上升和下降(2)各层设上/下呼叫开关(最顶层与起始层只设一只)(3)电梯到位后具有手动或自动开门关门功能(4)电梯内设有层楼
18、指令键，开关门按键，警铃风扇及照明按键(5)电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯(6)待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门迎客(7)自动关门与提早关门.在一般情况下，电梯停站4-6秒应能自动关门;在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作.(8)按钮开门。在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开。(9)内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序自动停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向。(10)自动定向。当轿厢内操纵盘上，选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自动确定
19、运行方向。(11)呼梯记忆与顺向截停。电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。(12)自动换向。当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号。(13)自动关门待客。当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时电梯应自动关门在调定时间内自动关闭轿厢照明。(14)自动返基站。当电梯设有基站时，电梯在完成全部指令后，自动驶回基站，停机待客。4.5.2电梯操作方式1)单轿厢下集选控制登记所有轿厢和厅门下行召唤;轿厢上行是只答应轿厢召唤，直至最高层;自动改变运行方向为下行，应答厅门下行召唤。2)单轿厢全集选登记所有厅门和轿厢召唤;上行时顺应答轿厢和厅门上
20、召唤。直至最高层自动反向应答下行召唤和轿厢召唤。4.5.3控制系统流程图开始置初始状态输入外召唤信号输入指令信号启动关门关门结束启动，满速运行层楼到？减速平层位置到？停层开门停止运行？结束4.6控制系统梯形图参考书目1杨长能.可编程序控制器(PC)基础及应用lull，重庆:重庆大学出版社，19992高丽丽. PLC控制交流变频调速控制系统在电梯中的研究，山东：山东科技大学，2003-63廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用，重庆：重庆大学出版社，20014汪晓平.可编程控制器系统开发实例导航，北京：人民邮电出版社，2004-75郁汉琪.机床电气及可编程控制器实验、课程设计指导书，高等教育出版社2001
