三层电梯控制设计19678.pdf

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1、.综合实训设计报告 信息工程与自动化 学院 自动化 系 设计题目：基于 PLC 的三层电梯控制系统设计 姓 名：学 号：专 业：测控 121 班 指导教师：二 0 一五年七月.引言 随着城市建立的不断开展，城市迅速的崛起，高层建筑的不断增多，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。它是采用电力拖动方式，将载有乘客或货物的轿厢，运行于垂直方向的两根刚性导轨之间，运送乘客和货物的固定式提升设备。所以，电梯是为高层建筑运输效劳的设备，它具有运送速度快、平安可靠、操作简便的优点。但传统的电梯控制系统主要采用继电器-接触器进展控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大

2、等，而采用 PLC 组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加平安、方便、舒适。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式采用可编程控制器取代微机实现信号控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别，但 PLC可靠性高，程序设计方便灵活。1.电梯的 PLC 控制方式 PLC 是一种用于工业自动给控制的专用计算机。实质上属于计算机控制方式。PLC 与普通微机一样，能通用或专用 CPU 作为字处理器，实现通道字的运算和数据存储，另外还有位处

3、理器布尔处理器，进展点位运算与控制。PLC 控制一般具有可靠性高，易操作、维修和编程简单、灵活性强等特点。1.1 PLC 控制系统的可靠性 对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。PLC 不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。PLC 采用了一系列可靠性设计的方法进展设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了 MTBF，降低了 MTTR，使可靠性提高。PLC 是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。在 PLC 的硬件方面

4、，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件，采用先进的工艺制造流水线制造，对于干扰的屏蔽、隔离和滤波等，对电源的断.电保护，对存储器容的保护等。PLC 的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波，软件自诊断，简化编程语言等。1.2 PLC 控制系统的易操作性 PLC 的易操作表现在以下几个方面：1 操作方便 对 PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数 PLC采用编程器进展输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的 PLC，编程器采用了 CRT 屏幕显示，因此，程序的输入直接可显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址或接点号进

5、展搜索或顺序查找，然后进展更改，更改的信息可在液晶屏或 CRT 上显示。2编程方便 PLC 有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。3维修方便 PLC 具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。1.3 PLC 控制系统的灵活性 PLC 的灵活性表现在以下几个方面：1编程的灵活性 PLC 采用的编程语言有梯形图，布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便，应用面拓展。

6、2扩展的灵活性 PLC 的扩展灵活性是它的一个重要特点，它可根据应用的规模不同，即可进展容量的扩展、功能的扩展、应用和控制围的扩展。3操作的灵活性 操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。1.4 PLC 操作方式的优点 1在电梯控制中采用了 PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。2去掉了选层器及大局部继电器，控制系统构造简单，外部线路简化。3PLC 可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。4PLC 可进展故障自动检测与报警显示，提高运行平安性，并便于检修。.5用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。6更改控制方案时不需改动硬件接线。2.需求分析 电梯是一个具有特

7、种容载装置轿厢沿着恒定不变的铅垂导轨，在不同水平面间歇运动的用电力驱动的起重机械，它适宜于装置在二层以上的高层建筑物，专供上下运送人员或货物之用。本实训所设计的电梯模型共三层，电梯每层的楼厅均设有按钮召唤电梯；电梯部设有按钮以便乘客选择要到达的楼层，还设有开关门按钮，方便乘客进出电梯。工作中的电梯控制系统的主要任务是对各种呼梯信号和当前电梯运行状态进展综合分析，再确定下一个工作状态。为实现电梯自动控制，要求控制系统具有自动定向，顺向截梯，反向保号，外呼指令记忆，停梯销号，自动开关门，自动报警，手动开关门等。我组设计的三层电梯控制系统的主要功能有：(1)楼层指示灯亮时表示停在相应的楼层；(2)每

8、当停在各楼层时其楼层指示灯闪烁 5 秒接着常亮；(3)有呼叫的楼层有响应，反之没有;(4)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。3.电梯的控制要求 电梯由安装在各楼层门口的上升和下降呼叫按钮进展呼叫操纵，其操纵容为电梯运行方向。电梯轿厢设有楼层选按钮 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。例如，电梯停在由一层运行至三层的过程中，在二层轿厢外呼叫时，假设按二层上升呼叫按钮，电梯响应呼叫；假设按二层下降呼叫按钮

9、，电梯运行至二层时将不响应呼叫运行至三层，然后再下降，响应二层下降呼叫按钮。电梯位置由行程开关 SQ1、SQ2、SQ3 决定，电梯运行由手动依次拨动行程开关完成，其运行方向由上升、下降指示灯 UP、DOWN 决定。例如：闭合开关 SQ1，电梯位置指示灯 L1 亮，表示电梯停在 1 层，这时按下三层下呼按钮 D3，上升指示灯 UP 亮，电梯处于上升状态。断开 SQ1、闭合 SQ2，L1 灭、L2 亮，表示电梯运行至二层，上升指示灯 UP 仍亮；断开 SQ2、闭合 SQ3，电梯运行至三层，上升.指示灯 UP 灭，电梯完毕上升状态，以此类推。当电梯在三层时开关 SQ3 闭合，电梯位置指示灯 L3 亮

10、。按下轿厢选开关S1，电梯进入下降状态。在电梯从三层运行至一层的过程中，假设按下二层上呼U2 与下呼按钮 D2，由于电梯处于下降状态中，电梯将只响应二层下呼，不响应二层上呼。当电梯运行至二层时，电梯停在二层，当电梯运行至一层时，一层选指示灯 SL1 灭，下降指示灯 DOWN 灭，上升指示灯 UP 亮，电梯转为上升状态，响应二层上呼，当电梯运行至二层时，上升指示灯 UP 灭。每当到达楼层假设电梯门指示灯不闪烁则继续前进，否则执行电梯门开关动作。4.PLC 硬件设计 4.1 PLC 型号选择 PLC 的种类非常繁多，不同种类之间的功能设置差异很大，这既给 PLC 机型的挑选提供了十分广阔的空间，同

11、时也带来了一定的难度。机型选择的根本原则应是在功能满足要求的前提下，力争最好的性价比，并有一定的升级空间。考虑到本次设计的电梯系统只有 3 层，且开关量居多，模拟量较少；对于开关量控制为主的系统而言，一般 PLC 的响应速度足以满足控制的要求，在小型PLC 中整体式比模块式的价格廉价，体积也小，但是在设计活动中，经常碰到一些估计的指标，在设计活动中需要进展局部调整，另外模块式 PLC 排除故障所需时间短；由于考虑到本次设计的电梯系统只有 3 层，考虑到工厂造价，我们采用离线编程的方式，以减小软硬件的开销。统计输入、输出点数并选择 PLC 型号：输入信号有 11 个，考虑到有 15的备用点，即

12、1011512.65，取整数 13，因此共需 13 个输入点。输出信号有 8 个，考虑到有 15的备用点，即 81159.2，取整数 10，因此共需 10 个输出点。因此可选用三菱公司生产的 F*2N-32MR 型号的主机，它有 16 个输入点，16个输出点，满足本设计的要求。4.2 I/O 分配表.(1)输入分配：序号 名 称 输入点 0 三层选按钮 S3*0 1 二层选按钮 S2*1 2 一层选按钮 S1*2 3 三层下呼按钮 D3*3 4 二层下呼按钮 D2*4 5 二层上呼按钮 U2*5 6 一层上呼按钮 U1*6 7 三层行程开关 SQ3*7 8 二层行程开关 SQ2*10 9 一层

13、行程开关 SQ1*11 10 复位 RST*12 2输出分配：序号 名 称 输出点 0 三层指示灯 L3 Y0 1 二层指示灯 L2 Y1 2 一层指示灯 L1 Y2 3 电梯下降指示 DOWN Y3 4 电梯上升指示 UP Y4 5 三层选指示灯 SL3 Y5 6 二层选指示灯 SL2 Y6 7 一层选指示灯 SL1 Y7 4.3 I/O 接线图 KM1KM2PLCX0X2X1X7X6X5X3X4X10X11COM+_24VS3S2S1D3D2U2U1SQ3SQ2SQ1Y0Y1Y2Y4Y5Y3Y6Y7COM1L3L2L1DOWNUPSL3SL2SL1FX2N图 1 PLC I/O 接线图.5

14、.模拟装置设计 模拟装置实验面板图如图 2 所示：图 2 模拟实验面板图 6.软件设计 6.1 PLC 控制系统流程图及描述 图 3 电梯的工作流程图 电梯启动时，检测电梯是否停在二或三楼层且有呼叫信号，如果是就等待呼叫信号，如果不是时，电梯自动下降到一层等待呼叫信号。当检测到有呼叫信号时，例如：电梯停在一层时检测到三层呼叫信号，电梯离开一层经过二层，接着到达三层，电梯停顿。当电梯停前检测到呼叫信号，例如：电梯停在一层时检测到三层呼叫信号，电梯离开一层经过二层，准备到达三层时检测到二层呼叫信号，电梯停在三层后继续下降到二层等待呼叫信号。6.2 PLC 程序梯形图 7.组态监控系统设计 组态王

15、6.55 具有流程监控、完整的脚本编辑、实时趋势监视、全面报警、历史数据管理、报表展示等核心性能，同时具有可视化操作界面、自动建立 I/O点、分布式存储报警和历史数据、设备集成能力强等优点，其功能强大、性能优异、质量可靠。（1）启动组态王 6.55 软件，进入工程管理器中建立一个三层电梯的新工程，如图 4 所示：图 4 工程建立画面 2进入工程浏览器中，在左侧设备中设置组态王软件和 PLC 间的通信参数，如图 5、图 6 所示：图 5 口参数设置界面 图 6 组态王上 PLC 参数设置界面 3在工程浏览器数据库的数据词典里建立上位机监控画面所需的变量，如图 7 所示：图 7 组态王数据库变量建

16、立界面.4在工程浏览器文件下，选择画面，新建立一个主界面画面，如图 8所示：图 8 组态王画面建立 5在画面中选择工具箱中的画图工具建立电梯监控画面，如图 9 所示：图 9 组态王主监控界面 6将数据库中数据词典里建立的变量与画面中的图形元素做一一对应，如图 10 所示：图 10 组态王图形元素的变量对应设置（7）在画面中右键画面属性中选择命令语言，编写上位机电梯运行的组态王程序，如图 11 所示：图 11 组态王画面命令语言编写 8全部保存工程，运行并调试组态王上位机监控界面，如图12 所示：图 12 组态王运行监控界面 8.系统的改良设想 本系统使用三菱 F*2N-32MR PLC 实现三

17、层电梯的控制,在实际运用中，由于电梯使用的楼层比拟高，为了在运行过程中节省时间，可采用变频调速。例如：用楼层限位开关进展感应，启动时，假设电梯离起点距离为一层以下时，进展低速运转；假设电梯离起点为一层以上时，转为高速。停顿时，假设电梯当前位置离目的地有两层以上距离时，用高速进展运行；假设电梯当前位置离目的地在两层以下距离时，用低速运行。本设计的三层电梯为相应单一呼叫的电梯，即在一个动作没有完成前不响应其他呼叫，在现实生活中，通常可以响应多个呼叫，这就需要用到另外两条功能指令 SFWR、SFRD。用 SFWR 来依次存储呼叫信号，用 SFRD 来依次读取呼叫信号，以到达按呼叫顺序来控制电梯运动的

18、效果。9.总结与体会 两星期的 PLC 实训很快完毕了，在这短暂的两周实训时间里，经过教师、同学的指导，我们完成了三层电梯 PLC 控制系统的设计，到达了预期的控制要求。我获益非浅，学习了不少关于自己专业方面的知识。此次实训主要是完成一个工程：三层电梯 PLC 控制系统设计，在完成这个工.程期间还学习了画图、PLC 编程、仿真等一些与自己专业有关的软件应用。在完成工程期间，我们组首先是一起查阅资料、讨论设计方案，待设计方案确定之后我们就分工进展设计，一局部人负责 PLC 控制设计，一局部人进展组态王的虚拟设计，虽说分工明确，但在完成工程过程中遇到些麻烦的话组员之间还是相互配合相互帮助,尽量让每

19、一个组员学到更多的专业知识,使每一个组员更上一个层次。通过这次的实训，我收获颇多：第一，认识了团队合作的力量，要完成一个工程不是一个人的事情，当中我们有过分歧但最终达成共识，不管结果怎样，至少我们曾经在一起努力过，体验其中的过程才是真正的收获。第二，通过这次的实践操作，我认识到了自己的缺乏，更感觉到了自己与别人的差距。为了明年的毕业而做准备，从各方面充实自己，使自己适应这个社会。第三，要学会运用互联网工具。互联网是一个具有大量资源的信息宝库，在这次设计中如果没有互联网也许我们会画更多的时间才能完成任务，所以一定要会并善于运用互联网工具。总之，这次的实训给予了我不同的学习方法和体验，让我深切的认

20、识到实践的重要性。在以后的学习过程中，我会更加注重自己的操作能力和应变能力，多与这个社会进展接触，让自己更早适应这个陌生的环境，相信在不久的将来，可以打造一片属于自己的天地。附件：画面命令语言：if(本站点关门标志=1|本站点开门延时=30)本站点门位置=本站点门位置+10;if(本站点门位置=100)本站点关门标志=0;本站点开门延时=0;if(本站点开门标志=1)本站点门位置=本站点门位置-10;if(本站点门位置=10)本站点开门标志=0;本站点开门延时=本站点开门延时+1;if(本站点轿厢位置=0)本站点一层指示灯=1;本站点二层指示灯=0;本站点三层指示灯=0;.本站点电梯显示=1;

21、/从 1 楼上到 2 楼条件 If(本站点一层指示灯=1)&(本站点门位置=100)&(本站点轿厢位置=150)&(本站点楼键 2=1|本站点按钮 d2=1|本站点按钮u2=1)本站点轿厢位置=本站点轿厢位置+10;if(本站点轿厢位置=150)本站点一层指示灯=0;本站点二层指示灯=1;本站点三层指示灯=0;本站点电梯显示=2;本站点楼键 2=0;本站点按钮 u2=0;本站点按钮 d2=0;/从 2 楼上到 3 楼条件 If(本站点二层指示灯=1)&(本站点门位置=100)&(本站点轿厢位置=150)&(本站点楼键 2=1|本站点按钮 d2=1|本站点按钮u2=1)本站点轿厢位置=本站点轿厢

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