PLC五层电梯控制 - 图文

课程设计(论文)

题 目 名 称 五层电梯的PLC控制 课 程 名 称 PLC原理及应用 学 生 姓 名 周红贵 学 号 0941201183 系 、专 业 电气工程、电气工程及其自动化 指 导 教 师 刘丽

2011年 12 月 9 日

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邵阳学院课程设计（论文）任务书

年级专业 09电气工程及其自动化 学生姓名 周红贵 学号 0941201183 2011年12月5日—12月16日 数字控制与PLC实验室课程名称 PLC原理及应用 课程编号 121200107 设计地点 （306） 题目名称 五层电梯的PLC控制 设计时间 一、课程设计（论文）目的 PLC原理及应用课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性PLC控制系统的软、硬件设计为主。 课程设计的目的和任务：全面熟练掌握PLC的硬件组成以及各种指令的应用，使学生掌握小型PLC应用系统设计的步骤，熟悉和掌握PLC开发系统的应用和软件调试过程，通过设计过程中对故障的分析、判断、检修进一步锻炼和培养学生的动手能力。 二、已知技术参数和条件 在现代社会中，电梯的使用非常普遍。随者PLC控制技术的普及，大大提高了控制系统的可靠性，减少了控制装置的体积。 控制任务和一般要求： 1、当轿厢停在1F（1楼）或2F,3F,4F,如果5F有呼叫，则轿厢上升到5F。 2、当轿厢停在2F（2楼）或3F,4F,5F,如果1F有呼叫，则轿厢下降到1F。 3、当轿厢停在1F（1楼），2F,3F,4F,5F均有人呼叫，则先到2F,停8s后继续上升，每层均停8s，直至5F。 4、当轿厢停在5F（5楼），1F,2F,3F,4F均有人呼叫，则先到4F,停8s后继续下降，每层均停8s，直至1F。 5、在轿厢运行途中，如果有多个呼叫，则优先响应与当前运行方向相同的就近楼层，对反方向的呼叫进行记忆，待轿厢返回时就近停车。 6、在各个楼层之间的运行时间应少于10s，否则认为发生故障，应发出报警信号。 7、电梯的运行方向指示。 8、用数码管显示轿厢所在的楼层。 9、在轿厢运行期间不能开门。 10、轿厢不关门不允许运行。 1

某五层电梯轿内控制面板如图1所示，电梯的示意图如图2所示。 三、任务和要求 1、设计系统的PLC外部接线图 2、系统的操作面板 3、设计好顺序功能图 4、系统的T形图 5、按照要求书写课程设计报告 注： 1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；

2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。

上行、下行及楼层指示 开门按钮 关门按钮 楼层按钮 上行、下行按钮 上行层感应器 下行层感应器 54321 图2 电梯示意图 图1 轿厢内控制面板 2

四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等） 实验室有EL型PLC实验系统4套； FX2N系列实验装置8台，以及相关的软件； FX2N系列、S7系列产品说明书； FX2N系列实验装置实验指导书。 五、进度安排 2011年12月5日-6日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求 2011年12月7日-8日：总体方案设计 2011年12月9日-10日：外部接线图 2011年12月11日-12日：T形图设计 2011年12月13日-14日：系统调试改进 2011年12月15日：整理书写设计说明书 2011年12月16日：答辩 六、教研室审批意见 教研室主任（签字）： 年 月 日 七|、主管教学主任意见 主管主任（签字）： 年 月 日 八、备注 指导教师（签字）： 学生（签字）：

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邵阳学院课程设计（论文）评阅表

学生姓名 周红贵 学 号 0940210183 系 电气工程 专业班级 电气工程及其自动化二班 题目名称 五层电梯的PLC控制 课程名称 PLC原理及应用 一、学生自我总结

通过此次课程设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。感谢我们的指导老师对我悉心的指导，感谢老师们给我的帮助。我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。 学生签名： 年 月 日 二、指导教师评定 评分项目 权 重 单项成绩 指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 日 注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；

2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。

平时成绩 30 40 论文 30 答辩 综合成绩 4

摘 要

我国的电梯生产技术随着科学技术的发展，得到了迅速提高．一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。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。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，目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。而PLC控制系统（FX2N系列）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，而对于基于PLC控制的电梯程序设计成为了近几年电梯领域发展的关键和重点。

关键词：电梯控制，PLC，FX-2N

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目录

1PLC发展及原理..................................................................................................................................1 1.1 PLC的应用发展及结构.............................................................................................................1 1.2 PLC工作原理及特点..................................................................................................................2 1.3电梯的组成及工作原理.............................................................................................................2 2 系统软件的设计................................................................................................................................3 2.1控制系统的工作流程...................................................................................................................3 2.2系统梯形图的设计........................................................................................................................4 3 硬件的设计与选择........................................................................................................................14 3.1 PLC外部接线及主电路设计................................................................................................14 3.2电路电气原理图...........................................................................................................................15 4 总结........................................................................................................................................................16 参考文献...................................................................................................................................................17

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1PLC发展及原理

1.1PLC的应用领域

在发达的工业国家，PLC已经广泛应用于所有的工业部门，随着其性能价格比的

不断提高，应用范围也不断扩大。PLC在未来将会有更大的发展。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。

1.2PLC的结构工作原理及特点 1.21PLC的结构

图1-1 PLC的内部结构

图1.1 PLC的结构

1.2.2PLC的工作原理

图1.2 PLC的扫描过程

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1.2.3PLC特点

PLC有许多优点，其可概括为以下五点： (1)可靠性高，抗干扰能力强

(2)硬件配套齐全，功能完善，适用性强 (3)易学易用，深受工程技术人员欢迎

(4)系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造 (5)体积小，重量轻，能耗低

1.3 电梯的组成及工作原理

图1.3 电梯的结构

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2系统软件的设计 2.1 控制系统的工作流程

根据电梯的工作流程可以将电梯的工作过程画成如下的流程图（如图2.1）。图中展

示了电梯运行时的三种状态，即初始状态、运行中状态和运行后状态。直观的展示了电梯的工作流程。

图2.1 电梯运行的流程图

根据电梯运行流程图，大致可将软件的设计分为以下几个大部分：开关门环节、楼

层显示环节（七段码显示）、轿内呼叫信号的登记与消除环节、厅外呼叫信号的登记与消除环节、定向环节、启动环节、制动环节。

2.2 系统梯形图的设计

根据电梯运行流程，把电梯控制系统分为如下九块：开门环节、关门环节、楼层显示环节、内呼信号登记与消除环节、外呼信号登记与消除环节、定向环节、启动环节、制动环节和抱闸环节。分块设计如下。

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2.2.1开门环节

开门环节应该满足如下几点要求： (1)按下轿厢内的手动开门按钮，开门输出；

(2)电梯到所选楼层（外呼和内呼），平层抱闸后自动开门；

(3)电梯在某层停用，本层外呼，开门输出。开门环节的梯形图如图2.2所示。

图2.2 开门环节梯形图

为满足以上要求，设计中添加了中间继电器M37（开门辅助继电器1）和M39（开门辅助继电器2），此中间继电器的另外一个功能是避免了双线圈。

其中平层抱闸开门输出的启动条件是抱闸至电机停转，所以加了计时器T53，令抱闸后1s开门，此处的时间设为1s并无确实依据，显示中，要根据实际情况设置此时间。

开门输出断开的条件是开门到位，当门完全打开，开门到位触点接通，利用开门到位信号，把开门输出断开，开关门直流电机停转。

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2.2.2关门环节

关门环节应该满足的要求：

(1)轿厢内按下手动关门按钮，关门输出；

(2)开门到位15s后自动关门。此环节的梯形图如图2.3所示。

图2.3 关门环节梯形图

同开门环节，为满足上述条件，设置了中间继电器M40（辅助继电器1）和M41（关门辅助继电器2），同时避免了双线圈的出现。其中T51是开门到位计时器，当开门到位15s后，自动输出关门。关门输出的关断条件是关门到位，即关门输出时开关门直流电机运转，当关门到位，关门到位触点接通，关门输出被关断，开关门直流电机停转。

2.2.3楼层显示环节

楼层显示环节应该满足的条件是：

(1)轿厢不运行时，七段码要显示所在楼层；

(2)轿厢运行时，电梯在两层之间运行时要正确显示所在楼层，如从一楼上行，首先要碰到一楼下平层感应触点，虽然此触点被接通，但电梯仍在一楼，所以显示楼层要显示一楼；直至二楼上平层感应触点接通，显示变为二楼。其余楼层以此类推。

楼层的登记与消除部分和楼层显示部分组成了完整的楼层显示环节。

楼层显示用七段码显示，七段码显示图解如图2.4，各段标号依此图为准。其中一、二、三、四、五楼显示分别是：bc段、abdeg段、abcdg段、bcfg段和acdfg段。楼层确定由M1、M2、M3、M4和M5登记和保持。其中七段码的输出分别为：Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y16和Y17。‘+’代表‘或’的关系，通过元件的并联实现；‘·’代表‘与’的关系，通过元件的串联实现。

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图2.4 七段码显示

楼层的登记与消除部分的梯形图如2.5所示。

图2.5 楼层的登记与消除部分梯形图

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楼层显示环节的梯形图如图2.6所示。

图2.6 楼层显示部分梯形图

2.2.4内呼信号的登记与消除环节

内呼信号由轿厢内的选层按钮产生，内呼信号被登记后，要由程序完成保持，直至电梯到达内选确定的楼层后信号才被消除。内呼信号被保持的阶段，内呼信号输出要一直导通，即内呼显示灯要一直亮。内呼信号的登记与消除环节梯形图如图2.7所示。

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图2.7 内呼信号的登记与消除环节梯形图

内呼信号的消除条件是：电梯到达所选楼层，且电梯牵引电机抱闸停转。由此条件可知，若乘客进入轿厢内呼当前楼层，内呼信号是不会被登记的。

2.2.5外呼信号的登记与消除环节

外呼信号的登记与消除环节类似于内呼，都经过登记-保持-消除三个步骤。虽然电梯运行过程中要碰到很多的情况，比如，电梯在三楼正上行，此时二楼和五楼同时外呼，虽然外呼信号都要被登记和保持，但是并不影响电梯的正常运行，因为定向环节会确定电梯的运行方向，如此一来，虽然外呼信号都被登记，但有一些不会对电梯的运转产生影响。

外呼信号的消除条件亦是：电梯到达所选楼层，且电梯牵引电机抱闸停转。同样电梯在某层停转，乘客外呼本层，外呼信号不会被登记。但是若电梯在某层停用，即不运

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