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1、Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称： 逻辑与可编程控制器 设计题目： 电梯控制系统 院 系： 电气工程及自动化 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 2017年1月 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名： 院 （系）：电气工程及自动化 专 业： 电气工程及其自动化 班 号： 任务起至日期： 2017 年 1 月 3 日至2017 年 1 月 12 日 课程设计题目： 电梯控制系统 已知技术参数和设计要求：电梯控制系统的实验设备由PLC、电梯模型、编程计算机组成。CPU224 XP DC/DC/DC为西门子
2、S7-200系列PLC。每组由5名学生组成，共同合作完成如下的设计任务。1）电梯运动和功能描述：要求乘坐真实的电梯，观察梯外呼叫和梯内选层，记录电梯的运动过程，给出电梯控制的详细描述。阅读电梯控制方面的资料，进行调研。2）根据电梯模型的控制要求，分配PLC系统的输入和输出地址，完成电缆接线，检查并核对接线是否与所分配的地址一致。3）设计电梯控制的PLC程序，掌握符号表的使用，监视变量表，程序下载，程序监视和测试等。PLC程序的注释和说明，程序的打印与输出。4）共同完成课程设计报告的撰写。工作量：正确连接接线，并设计完成以下功能。1）升降模拟功能：模型中的升降模拟器由数字电路构成，可根据CN2连
3、接器9，10两端子上施加的电平和脉冲，驱动操作面板上的7个轿箱位置指示灯来模拟电梯的升降运动。脉冲周期选为300ms时，电梯位置指示灯变换的速度较为合适。RESET按钮用于将模拟器的指示复位到一楼。2）轿厢的平层检测：当轿厢位置指示灯运行到S1,S2或S3位置时，分别表示轿厢运行到1,2或3楼的平层位置，此时对应的平层检测开关S1,S2或S3闭合，向控制系统提供平层检测信号。3） 电梯呼叫功能：面板上的按钮PB1PB4为梯外呼叫按钮，PB5PB7为梯内呼叫按钮。所有呼叫按钮均为带灯按钮，可用作状态指示，指示灯均为24V电压等级。4） 电梯门的控制：按钮PB8和PB9为开、关电梯门控制按钮。指示
4、灯D用来模拟电梯门的状态，开门时灯亮，关门时灯灭。设计说明书由全组人员共同完成。 工作计划安排：(1) 2017年1月3日：选择设计题目，成立项目组；根据实际电梯的工作情况，观察梯外呼叫和梯内选层，记录电梯的实际运行，提出电梯控制的具体要求；查阅有关文献，制定系统的总体设计方案；然后根据设计分工编写PLC控制程序。(2) 2017年1月5日：进入实验室，完成系统的硬件连线。在实验装置上调试程序，调试过程中不断发现问题、改进设计方案、完善软件功能。(3) 2017年1月6号：进一步完善软件功能，完成设计要求，并在调试完成后，由指导老师和助教来验收。 (4) 2017年1月71月11号：撰写课程设
5、计报告。 同组设计者及分工： 指导教师签字_ 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字_ 年 月 日*注：此任务书由课程设计指导教师填写。目 录一设计要求与指标1二、控制功能描述1三、电气部分接线1四、程序规划与PLC程序程设计1五、程序调试1六、遇到的问题与解决方法1七、结论1八、关于本课程设计的感想与建议2九、参考文献2一设计要求与指标以“电梯模型”为被控对象，以S7 200 PLC-CPU224XP为控制器，设计电梯的逻辑控制系统。实现单台电梯的控制功能。二、控制功能描述1）升降模拟功能：模型中的升降模拟器由数字电路构成，可根据CN2连接器9，10两端子上施加的电平和脉冲，驱动操作面
6、板上的7个轿箱位置指示灯来模拟电梯的升降运动。脉冲周期选为300ms时（具体周期可以通过改变定时器计时来改变，此处为演示方便设置为300mS），电梯位置指示灯变换的速度较为合适。RESET按钮用于将模拟器的指示复位到一楼。2）轿厢的平层检测：当轿厢位置指示灯运行到S1,S2或S3位置时，分别表示轿厢运行到1,2或3楼的平层位置，此时对应的平层检测开关S1,S2或S3闭合，向控制系统提供平层检测信号。5） 电梯呼叫功能：面板上的按钮PB1PB4为梯外呼叫按钮，PB5PB7为梯内呼叫按钮。所有呼叫按钮均为带灯按钮，可用作状态指示，指示灯均为24V电压等级。6） 电梯门的控制：按钮PB8和PB9为开
7、、关电梯门控制按钮。指示灯D用来模拟电梯门的状态，开门时灯亮，关门时灯灭。三、电气部分接线四、程序规划与PLC程序程设计1. 程序规划：将程序按照不同的功能可以分为如下几个部分：梯内梯外呼叫和指示部分（即电梯呼叫和状态指示）、电梯定向上下行部分（即模拟升降功能）、平层自动开门控制部分（即轿厢的平层检测）、电梯门的手动控制部分。电梯呼叫和指示部分将按每个按钮的情况都列出来。按一层的按钮时，只要电梯不在1楼就要向下运行。按二层按钮时，电梯在1层则向上运行，电梯在3层时向下运行。按三层按钮时，电梯只要不在3楼就向上运行。如果恰好电梯停在呼叫的所在楼层则执行开门操作。按键按下时，相应按键灯应点亮，按下
8、呼叫按键或楼层按键时，按键灯应维持点亮直到电梯到达指定楼层。电梯的上下运行采用中间变量来控制实现，M0.0表示定向上行，M0.1表示定向下行，置1有效，到达指定楼层时要将中间变量清零。按照电梯模型上的指示图，控制运行应向2通道的9、10口施加矩形脉冲（此处脉冲周期设置为300ms），因此应编一个闪烁电路的程序供调用，即可控制电梯运行。电梯门开关控制即控制黄灯的亮灭。每次开门要求能维持1秒（具体时间可以通过改变定时器计时来改变，此处为演示方便设置为1S），1秒后若没有按下关门键则自动关门，电梯停止时按开门键应立即开门，并将控制开门的定时器清零。开门键应以常闭开关的形式串联在定时器程序中，按下开门
9、键即将定时器清零，黄灯点亮，即表示电梯门打开。关门键应串联在维持开门指示灯（黄灯）点亮的自锁行中，当按下关门键时自锁解除，黄灯熄灭，即表示电梯门关闭。2. 程序设计五、程序调试为避免接线错误、虚接、短接以及电梯模型损坏，程序调试分块进行，分别对梯内梯外呼叫和指示部分（即电梯呼叫和状态指示）、电梯定向上下行部分（即模拟升降功能）、平层自动开门控制部分（即轿厢的平层检测）、电梯门的手动控制部分等进行调试。各块调试成功后再将程序一块一块加上去进行调试，直到整体联调合格为止。梯外楼层按钮调试：程序下载到PLC后，先按复位按钮将模型复位，电梯停在1层。分别按下2层和3层按钮，电梯指示灯只是电梯运行到2层
10、和3层。随后再按下2层的另一个按钮和1层按钮，电梯运行到2层和1层。最后按下3层按钮，电梯直接运行到3层，再按下1层按钮，电梯直接返回1层。梯内楼层按钮调试：程序下载到PLC后，先按复位按钮将模型复位，电梯停在1层。先后按下“2”和“3”，电梯先后运行到2层和3层。随后再先后按下“2”和“1”，电梯先后运行到2层和1层。最后先后按下“3”和“1”，电梯直接运行到3层，随后直接返回1层。电梯开关门调试：程序下载到PLC后，先按复位按钮将模型复位，电梯停在1层。按1层呼叫按钮，电梯门开，1秒后自动关闭。将电梯呼叫到2层和3层，开关门同1层一样正常。黄灯熄灭后按下开门键，黄灯立刻点亮，再按下关门键，
11、黄灯熄灭。按下开门键后开门时间重新计时仍为1秒。六、遇到的问题与解决方法1. 在到达实验室调试时，将我们编写好的程序下载到PLC中，出现了逻辑错误的问题，PLC面板上的指示灯没有按照要求点亮，同时电梯也没有达到控制要求，之后我们不断检查程序，发现我们的程序在逻辑上出现了问题，于是进行修改。2. 当我们对程序进行修改后，依旧没有解决问题，最后发现是我们在接线的时候没有弄清楚个别接线头的定义，之后进行改线并反复检查，最终解决了问题，电梯模型达到了控制要求。七、结论本次课程设计，我们以S7 200 PLC-CPU224XP为控制器，设计了电梯的逻辑控制系统，实现了单台电梯的控制功能，能够实现简单的电
12、梯运行任务，但控制程序还需要进一步的完善，使得程序能够更加精简和高效。八、关于本课程设计的感想与建议通过本次课程设计，我收获了很多知识，也提高了自己的动手能力。我的收获主要有以下几点：1.基础知识得到了巩固。在本学期学习的PLC课程中，我们学习了PLC的基础知识。但这是一门实践性很强的课程，只有书本上的知识是不够的，需要通过实际调试进行巩固，这次的课程设计恰恰满足了这一要求。在实际调试的过程中，会发现各种问题，比如逻辑冲突、时序问题、中间寄存器执行过程中被覆盖、程序过于混乱等问题，尤其是不同块的程序一同调试时更是容易出现问题。当出现这些问题时，我们可以通过复习平时的基础知识对问题进行解决，因此
13、这样的锻炼对于巩固知识和提高能力是非常有帮助的。2.学会了分工明确，合作学习。在本次课程设计初始，我们小组就进行了明确的分工，每个人都有自己确定的任务，这样既有助于我们进行自主学习和进步，又有利于提高程序编写的速度。在进入实验室调试时，我们又进行合作，出现问题时大家一起思考，一起解决，这样既可以让我们认识到合作的重要性，又可以高效的解决遇到的问题。3.提高了动手能力和实践能力。在实验室调试时需要动手进行连线等操作，这对于提高自己的动手能力有很大的帮助。以上就是我在这次课程设计中的一些收获，同时在本次课程设计中老师和助教给与了我们很大的帮助，在此衷心的感谢老师和助教的帮助！此外，对于此课程的建议，希望如果条件允许的话，实验室的开放程度可以增加，这样可以更有利于同学们进行调试和学习。九、参考文献1 吴志敏, 阳胜峰. 西门子 PLC 与变频器、触摸屏综合应用教程M. 中国电力出版社, 2009：294-297
