PLC课程设计五层电梯系统的设计报告.docx
《PLC课程设计五层电梯系统的设计报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC课程设计五层电梯系统的设计报告.docx（37页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
PLC课程设计五层电梯系统的设计报告
PLC设计与调试
课程名称电气控制与PLC应用技术
设计题目五层电梯的PLC控制设计
专业班级
姓名
学号
指导教师
起止时间
成绩评定
考核
内容
设计
表现
设计
报告
答辩
综合
评定
成绩
电气与信息学院
课程设计考核和成绩评定办法
1．课程设计的考核由指导教师根据设计表现、设计报告、设计成果、答辩等几个方面，给出各项权重，综合评定。
该设计考核教研室主任审核，主管院长审批备案。
2．成绩评定采用五级分制，即优、良、中、及格、不及格。
3．参加本次设计时间不足三分之二或旷课四天以上者，不得参加本次考核，按不及格处理。
4．课程设计结束一周内，指导教师提交成绩和设计总结。
5．设计过程考核和成绩在教师手册中有记载。
课程设计报告内容
课程设计报告内容、格式各专业根据专业不同统一规范，经教研室主任审核、主管院长审批备案。
注：
1.课程设计任务书和指导书在课程设计前发给学生，设计任务书放置在设计报告封面后和正文目录前。
2.为了节省纸张，保护环境，便于保管实习报告，统一采用A4纸，实习报告建议双面打印（正文采用宋体五号字）或手写。
09/10学年第二学期
《电气控制与PLC应用技术》课程设计任务书
指导教师：
蔡长青班级：
自动化0741、2班
地点：
PLC实验室
课程设计题目：
五层电梯的PLC控制设计
一、课程设计目的
本课程设计的目的在于培养学生运用已学的PLC控制技术的基础知识和基本理论，加以综合运用，进行PLC控制系统设计的初等训练，掌握运用PLC进行系统控制设计的原则、设计内容和设计步骤，为从事PLC相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的基础。
二、课程设计内容（包括技术指标）
1、电梯轿箱的控制要求：
选向：
根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼层位置决定电梯的运行方向。
选层：
指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原则。
楼层位置的指示：
选用数码管显示的方法。
2、电梯门的控制要求：
要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过5秒钟后电梯门自动关上。
如果遇到有人在门中间的情况，电梯自动开门。
三、课程设计原则
1、尽可能地满足被控对象的控制要求；
2、在满足控制的前提下，力求使控制系统简单、经济；
3、保证控制系统安全可靠；
4、考虑到被控对象的改进，在选择PLC的I/O数量时，应适当留有余量；
四、课程设计步骤
1、对控制系统任务和要求作深入的调查研究，明确控制任务：
2、选择和确定用户I/O设备：
根据传统控制线路，确定出PLC改造所需的各种输入/输出设备，即各种按钮、开关、继电器和接触器等。
3、确定系统整体设计方案，选择PLC型号
确定系统整体设计方案十分重要，要在全面了解控制要求的基础上确定电气控制方案。
根据所选用的电器或元件的类型和数量，计算所需PLC的输入/输出点数，选择合适的点数。
由于本设计中只涉及到开关量，因此在选择PLC型号时，只需考虑I/O点数，并有一定的余量（10%~15%）选择小型PLC。
4、控制系统的硬件设计
（1）主电路的设计；
（2）确定出输入、输出信号，画出PLC的I/O接线图；
5、控制系统的软件设计
（1）首先分别设计出全自动洗衣机各部分的控制软件梯形图；
（2）整体控制软件梯形图设计；
6、联机调试；
7、撰写设计说明书。
五、时间安排
时间
内容
备注
第17周周一
集中讲解课程设计要求，分配设计题目，明确任务和具体安排
周二
调研、查阅资料、给出设计方案
周三
检查设计方案，
XJ3-2038：
00-10：
00
周四
上机调试
周五
上机调试
第18周周一
上机调试
周二
上机调试
周三
上机调试
周四
写课程设计报告
周五
答辩
六、基本要求
（一）课程设计报告
1．控制流程图一张（A4）
2．控制系统硬件设计图一张；（A4）
3．控制系统软件梯形图一张；（A4）
4．设计说明书一份，包括以下内容
1）写出设计计划和基本步骤。
2）写出控制要求并画出设计流程图。
3）画出I/O分配表和I/O接线图。
4）画出具体设计的梯形图，并加以注释。
5）写出调试过程和结果。
6）写课程设计小结。
（二）成绩评定标准
对学生进行全面考核，重点考核设计图纸、说明书质量；独立思考、独立工作能力，综合运用知识的能力；平时的工作态度及表现；答辩情况。
最后按平时表现、报告质量、答辩成绩，其权重分别为0.2、0.4、0.4综合评定成绩，分优、良、中、及、不及格五个等级。
组长:
廖玉芳
组员:
李阳阳、刘加新、李正阳、田野、张佳伟、郑震、李博、宋春昊
任务分配：
任务一
编写任务书及I/O端子表，总体系统编程与调试
任务二
考查电梯实际运行情况及三层电梯的设计
任务三
五个行程开关的屏蔽（实现手动）
廖玉芳
李阳阳
刘加新
李正阳
田野
张佳伟
郑震
李博
宋春昊
摘要
在现代社会，随着高层建筑越来越多，电梯在其中扮演着重要的角色，而可编程控制技术（PLC技术）作为新一代工业控制器，由于其自身一方面向高性能、高速度、大容量发展，一方面又注重发展微机型，以及智能型I/O模块和分布式子系统，从而使PLC成为应用场合最多、使用最普及的另一种通用工业控制装置，当然在电梯中应用广泛。
本次设计的内容为用欧姆龙CPM2A型可编程控制器（PLC）控制一个五层电梯。
由于电梯的控制程序复杂，以有限的条件拟做一个电梯模拟控制器。
关键词
PLC（可编程控制器）五层电梯欧姆龙
Abstract
Inmodernsociety,asmoreandmorehigh-risebuildings,elevatorplaysanimportantroleandprogrammablelogiccontrol（PLC）technologyasanewgenerationofindustrialcontroller,duetotheirownhandtohighperformance,highspeed,highcapacitydevelopmentanddevelopment,ontheonehandtheintelligentmicrocomputertypeofI/Omodulesanddistributedsubsystem,andthusbecomeapplications,PLCusingthepopularityofanotherkindofgeneralindustrialcontrolequipment,ofcourse,applicationintheelevator.ThecontentofthedesignfortheuseofCPM2AOmronPLCcontrolafive-layerelevator.Duetothecontrolproceduresofelevatoriscomplex,wedoanelevatorsimulationcontrollerwithlimitedconditions.
Keywords
ProgrammableLogicControlFiveelevatorOmron
1、课程设计的目的和意义
学校为我们安排了为期两周的PLC课程设计，可以说让我们受益匪浅。
细想，其目的及意义主要有以下几点：
目的
通过PLC的课程设计，加深对PLC的更深层次的理解，熟悉PLC的内部硬件资源，掌握PLC的编程方法及技巧，要学会对PLC的硬件资源的控制、分配，特别是掌握PLC的编程方法。
灵活运用PLC的基础知识，依据课程设计内容，能够完成从硬件设计，再到软件编程及系统调试实现系统功能，完成课程设计，加深对PLC基础知识的理解，并灵活运用，将各门知识综合应用。
能够上网查询器件资料，培养对新知识新技术的独立的学习能力和应用能力。
独立完成一个小的系统设计，从硬件设计到软件设计，增强分析问题、解决问题的能力，为日后的毕业设计及科研工作奠定良好的基础。
通过这次设计，要学会怎么利用所学PLC知识独立设计系统的能力，达到学于致用的目的，要学会发散创造设计编程思想，要学会开发系统的一般过程，并不断创新。
意义
作为一名自动化专业的大三学生，做PLC课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。
在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业基础课及专业课。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？
如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？
我想做类似本次的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。
在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识以及一些实践性很强的软件和工具，如：
CX-Programmer软件、电气控制技术及PLC技术等。
虽然在过去的学习中曾独立地学习了它们中的一部分，但都不知道学的那些东西具体可以运用在那些领域。
可是在本次课程设计中，我们将所学的知识都汇聚到了一起，并适当地加入了一定的其它知识，让我们自己动手动脑完成一项PLC任务，我认为这是很有意义的。
而且在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，利用软件调试去发现问题并解决问题也让我们学到了不少在课堂上无法学到的东西，这是我本次课程设计的巨大收获。
并掌握了目前自动化仪表的一般设计过程，锻炼了我们的动手能力和分析、解决问题的能力；积累经验，培养按部就班、一丝不苟的工作和对所学知识的综合应用能力。
2、系统方案设计及提出
2.1系统方案的提出
2.1.1课程设计内容及技术指标
.电梯轿箱的控制要求：
选向：
根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼层位置决定电梯的运行方向。
选层：
指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向上或一直向下的原则。
楼层位置的指示：
选用数码管显示的方法。
.电梯门的控制要求：
要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过5秒钟后电梯门自动关上。
如果遇到有人在门中间的情况，电梯自动开门。
2.1.1系统设计方案框图
系统设计方案框图如图2.1所示。
图2.1系统设计方案框图
2.2方案的比较及确定
2.2.1电梯运行过程
电梯分为客梯和货梯，客梯运行过程中的速度比货梯快，且在轿厢快准备停止时使用变频器将轿厢的速度慢慢降下来，而货梯的运行速度很慢，其惯性不大，因此在轿厢将要停止时不需要使用变频器。
为了减小设计过程当中的复杂性，我们在电梯的运行过程中采用货梯的运行方式，即运行速度慢，无变频变速。
2.2.2轿厢门保护
在实际生活中，当电梯在关门的过程中，只要遇到有物体挡住门时，电梯立即将门打开，那是因为电梯门上有一排光电管，任何物品只要切断一个光点，通过控制电路放大，就重新把电梯门打开。
由于我们的课程设计缺少光电管设备，因此利用一个强制按钮代替观点管设备，即当有物体挡住轿厢门时，此强制按钮按下，当无物体挡住轿厢门时，强制按钮不工作。
3、系统硬件设计
3.1系统硬件介绍
国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
PLC已经具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
在可预见的将来，PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的主导地位，是其他控制技术无法取代的。
3.1.1PLC的构成
从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。
固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。
模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
3.1.2PLC的各组成元素的构成及功能：
CPU的构成及功能
CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。
每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。
进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。
对使用者来说，不必详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。
CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令，但工作节奏由震荡信号控制。
运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。
寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。
I/O模块
PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。
I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。
输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。
I/O种类有开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等。
开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。
常用的I/O分类如下：
开关量：
按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量：
按信号类型分有电流型、电压型等，按精度分有12bit,14bit,16bit等。
除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。
内存
内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。
不同机型的PLC期内存大小也不尽相同，除主机单元的已有的内存区外，大部分机型还可根据用户具体需要加以扩展。
电源模块
PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。
同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。
电源输入类型有：
交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。
底板或机架
大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：
电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。
PLC系统的其它设备
i）编程设备：
编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编写程序、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。
某些PLC也配有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。
ii）人机界面：
最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面也非常普及。
iii）输入输出设备：
用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。
3.2系统输入输出点分配
系统I/O表如图3.1所示。
注：
输入中的障碍物指令即2.2中电梯轿厢门门保护时所提到的强制按钮。
输入
输出
1
一楼接近开关
0.01
一楼向上按钮指示灯
10.00
2
二楼接近开关
0.02
二楼向上按钮指示灯
10.01
3
三楼接近开关
0.03
三楼向上按钮指示灯
10.02
4
四楼接近开关
0.04
四楼向上按钮指示灯
10.03
5
五楼接近开关
0.05
二楼向下按钮指示灯
10.04
6
一楼向上按钮
0.06
三楼向下按钮指示灯
10.05
7
二楼向上按钮
0.07
四楼向下按钮指示灯
10.06
8
三楼向上按钮
0.08
五楼向下按钮指示灯
10.07
9
四楼向上按钮
0.09
厢内一楼按钮指示灯
11.00
10
开门限位开关
0.10
厢内二楼按钮指示灯
11.01
11
关门限位开关
0.11
厢内三楼按钮指示灯
11.02
12
厢内开门按钮
1.00
厢内四楼按钮指示灯
11.03
13
厢内关门按钮
1.01
厢内五楼按钮指示灯
11.04
14
二楼向下按钮
1.02
电梯上行
11.05
15
三楼向下按钮
1.03
电梯下行
11.06
16
四楼向下按钮
1.04
轿厢门开
11.07
17
五楼向下按钮
1.05
轿厢门关
12.00
18
厢内一楼按钮
1.06
箱内开门按钮指示灯
12.01
19
厢内二楼按钮
1.07
箱内关门按钮指示灯
12.02
20
厢内三楼按钮
1.08
电梯上行指示灯
12.03
21
厢内四楼按钮
1.09
电梯下行指示灯
12.04
22
厢内五楼按钮
1.10
显示
a
12.05
23
障碍物指令
1.11
b
12.06
24
c
12.07
25
d
13.00
26
e
13.01
27
f
13.02
28
g
13.03
图3.1系统I/O表
4、系统软件设计
4.1电梯工作情况分析
（1）当电梯在某一层时，有一高层呼叫上（下），电梯上升到该层响应。
（2）当电梯在某一层时，有一低层呼叫上（下），电梯下降到该层响应。
（3）当电梯在某一层时，有多个高层呼叫下，电梯先响应较高层的呼叫，再响应较低层的呼叫。
（4）当电梯在某一层时，有多个低层呼叫上，电梯先响应较低层的呼叫，再响应较高层的呼叫。
（5）当电梯在某一层时，有多个高层呼叫上，电梯先响应较低层的呼叫，再响应较高层的呼叫。
（6）当电梯在某一层时，有多个低层呼叫下，电梯先响应较高层的呼叫，再响应较低层的呼叫。
（7）当电梯在某一层时，有一（多）高层呼叫上，另一（多）较高层呼叫下，先按照规则
响应高层，再按照规则
响应较高层。
（8）当电梯在某一层时，有一（多）高层呼叫下，另一（多）较高层呼叫上，先按照规则
响应较高层，再按照规则
响应高层。
（9）当电梯在某一层时，有一（多）低层呼叫上，另一（多）较低层呼叫下，先按照规则
响应较低层，再按照规则
响应低层。
（10）当电梯在某一层时，有一（多）低层呼叫下，另一（多）较低层呼叫上，先按照规则
响应低层，再按照规则
响应较低层。
（11）当电梯在某一层时，同时存在多个低层指令，先响应较高层指令，再响应较低层指令。
（12）当电梯在某一层时，同时存在多个高层指令，先响应低高层指令，再响应较高层指令。
以上即是电梯的运行情况分析。
为了编程的方便，我们规定当低层指令按下时，高层指令被屏蔽；当高层指令按下时，低层指令被屏蔽；即按时间顺序运行。
4.2系统梯形图设计
4.2.1系统内存分配
DM0:
0000实际电梯所在位置
DM1:
0001目标电梯所在位置
4.2.2主程序
根据课程设计的要求，电梯主程序的流程图如图4.1所示。
图4.1主程序流程图
3.2.3开关门子程序
开关门子程序流程图如图4.2所示。
开关门子程序梯形图如图4.3所示。
注：
图中的开门指令包括电梯停止时的自动开门指令、轿厢内的开门按钮指令及轿厢门门保护中的障碍物指令。
图中的关门指令即轿厢内的关门按钮指令。
图4.2开关门子程序流程图
图4.3开关门子程序梯形图
4.2.4七段数码管显示子程序
在显示程序中，用的指令为SDEC（078）-7-SegmentDecoder7段译码器指令，其用途为将指定数字的十六进制内容转换为8位，7段显示代码，并将其放入指定目标字的高8位或低8位中。
七段数码管显示子程序如图4.4所示。
图4.4七段数码管显示子程序
5、系统调试
5.1调试环境介绍
我们所使用的程序调试软件为CX-Programmer。
CX-Programmer是OMRON公司新的编程软件，适用于C、CV、CS1系列PLC，它可完成用户程序的建立、编辑、检查、调试以及监控，同时还具有完善的维护等功能，使得程序的开发及系统的维护更为简单、快捷。
5.1.1软件安装
将CX-P安装光盘放入CD-ROM中，在CX-P子目录下双击安装程序Setup，启动安装过程，并按照屏幕提示依次进行。
安装时首先要选择安装语言；然后是输入许可证号码，利用许可证号码才可以使用CX-P的所有功能，不输入许可证号码也能够完成安装，但得到的是CX-P的“部分功能”版本，它也能正常工作，但仅支持CPM1,CPM2*和SRM1PLC；最后在选择是否安装CX-SERVER时，应选择“是”。
5.1.2CX-P编程软件的主要功能
CX-P编程软件可以实现梯形图或语句表的编程、编译检查程序、程序和数据的上载及下载、设置PLC的设定区、对PLC的运行状态或内存数据进行监控和测试、打印程序清单、文档管理等功能。
CX-P编程软件界面的外观如图5.1所示。
编程界面包括标题栏、菜单条、工具条、状态栏以及5个窗口（可用“视图”菜单中的“窗口”项来选择显示窗口），下面将简单介绍各部分的功能。
菜单条
文件菜单可完成如新建、打开、关闭、保存文件、文件的页面设置、打印预览和打印设置等操作。
编辑菜单提供编辑程序用的各种工具，如选择、剪切、复制、粘贴程序块或数据块的操作，以及查找、替换、插入、删除和微分等功能。
图5.1CX-P编程软件界面
视图菜单可以设置编程软件的开发环境，如选择梯形图或助记符编程窗口，打开或关闭其他窗口（如工程窗口、查看窗口、输出窗口等），显示全局符号表或本地符号表等。
插入菜单可实现在梯形图或助记符程序中插入行、列、指令或触点、线圈等功能。
PLC菜单用于实现与PLC联机时的一些操作，如设置PLC的在线或离线工作方式以及编程、调试、监视和运行4种工作模式；所有程序在线编译；上载或下载程序；查看PLC的信息等。
程序菜单实现梯形图和助记符程序的编译。
工具菜单用于设置PLC的型号和网络配置工具、创建快捷键、以及改变梯形图的显示内容。
窗口菜单用于设置窗口的排放方式。
帮助（Help）菜单项可以方便地检索各种帮助信息，而且在软件操作过程中，可随时按F1键
升级会员 