哈工大课程设计电梯控制系统.docx
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哈工大课程设计电梯控制系统
HarbinInstituteofTechnology
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。
CPU224XPDC/DC/DC为西门子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PB1~PB4为梯外呼叫按钮,PB5~PB7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7~1月11号:
撰写课程设计报告。
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。
一.设计要求与指标
以“电梯模型”为被控对象,以S7200PLC-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PB1~PB4为梯外呼叫按钮,PB5~PB7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、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,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S7200PLC-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