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1、 機械與車輛學院PLC課程設計報告（2013-2014學年第二學期） 課程設計題目：三層電梯控制 姓名： 學號： 班級：指導老師： 時間： 年06月09 日 年06月20日成績： 摘要隨著社會的不斷發(fā)展，樓房越來越高，而電梯成為了高層樓房的必須設備。電梯從手柄開關操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運輸做出了不可磨滅的貢獻。PLC在電梯升降控制上的應用主要體現(xiàn)在它的邏輯開關控制功能。由于PLC具有邏輯運算，計數(shù)和定時以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯升降過程中，各種邏輯開關控制與PLC很好的結合，很好的實現(xiàn)了對電梯的控制。在PLC課程設計中，我設計了一個三層電梯控制系統(tǒng)，在學完電氣
2、控制與PLC應用課程后，我們在設計過程中較為得心應手，不至于從頭開始。整個過程包括了方案討論，程序設計，程序修改，上機調(diào)試等，在程序設計方面花了比較多的時間，主要考慮到電梯分別停在一層、二層和三層時在其他樓層呼叫等各種情況。三層電梯是由三菱PLC作為電梯的控制器，控制電梯的運行。通過PLC控制程序經(jīng)過OPC與組態(tài)王結合起來達到全程仿真的過程。本文設計的三層電梯主要是一些簡單得運行程序，通過電梯控制系統(tǒng)的組成，闡述可編程控制器（PLC）在電梯控制中的應用，采用三菱PLC編程的程序控制方式，提出了三層電梯的PLC控制系統(tǒng)總體設計方案、設計過程、組成，列出了具體的主要硬件電路、電梯的控制梯形圖及指令
3、表。并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖，在分析、處理隨機信號邏輯關系的基礎上，提出了PLC的編程方法，設計了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案。采用本方案實現(xiàn)電梯控制，能夠解決繼電器接觸器觸點多，故障率高、可靠性差、安裝調(diào)試周期長、維修工作量大、接線復雜等缺點。使電梯運行更加安全、方便、舒適。目錄一、課程設計性質(zhì)和目的 - 3 -二、課程設計的內(nèi)容及要求- 4 -三、課程設計的進度及安排- 6 -四、設計所需軟件平臺- 7 -五、設計思路及梯形圖程序- 7 -六、組態(tài)王人界界面設計- 12 -七、調(diào)試運行- 17 -八、結果及分析- 19 -九、心得體會- 19 -十、參考文獻- 20 -十一、致謝-
4、20 -十二、 附錄- 21 -一、 課程設計性質(zhì)和目的 PLC課程設計是PLC原理及應用課程與實驗結束后的一門應用性很強的實踐課。是機械電子工程專業(yè)的必修實踐環(huán)節(jié)，是與實際直接接軌的課程。所選題目三層電梯控制緊密結合所學的主要內(nèi)容，加深鞏固所學知識，同時對所學內(nèi)容進行擴展，有一定的深度和廣度，能充分發(fā)揮學生的能動性和想象力。要求我們利用課本所學習的有關知識，在老師的指導下，利用GX Developer編程軟件和組態(tài)王開發(fā)軟件進行設計。針對具體的問題，完成課程設計要求的內(nèi)容。在設計中要求我們?nèi)婵紤]各個設計環(huán)節(jié)以及它們之間的相互聯(lián)系，發(fā)出模擬控制的交互界面，讓我們?nèi)媪私馊龑与娞菰O計的整個開發(fā)
5、過程。培養(yǎng)我們綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。運用所學的知識靈活使用仿真工具來進行課程設計，完成課程設計的要求。通過PLC課程設計提高我們的綜合設計能力。二、 課程設計的內(nèi)容及要求功能要求：1、在三菱軟件GX Developer 8.0中設計出三層電梯的梯形圖控制程序； 2、在組態(tài)王軟件中設計出三層電梯模擬控制的人機界面； 3、將組態(tài)王運行界面與plc程序聯(lián)合仿真調(diào)試，模擬出電梯控制。設計內(nèi)容：本設計是基于組態(tài)王的三層電梯控制，電梯控制程序由三菱PLC編程軟件GX Developer開發(fā)，人機界面由組態(tài)王開發(fā)。電梯控制要求如表1所示。表1 三層電梯控制要求序號輸入輸出原停層呼叫層運行方
6、向運行結果113升上升到3層同時開門，4s后關門223升上升到3層同時開門，4s后關門333停開門，4s后關門412升上升到2層同時開門，4s后關門522停開門，4s后關門632降下降到2層同時開門，4s后關門711停開門，4s后關門821降下降到1層同時開門，4s后關門931降下降到1層同時開門，4s后關門1012,3升 先上升到2層，開門，4s后關門；再上升到3層開門，4s后再關門112先1后3先降后升 先下降到1層，開門，4s后關門；再上升到3層開門，4s后再關門122先3后1先升后降 先上升到3層開門，4s后再關門； 再下降到1層，開門，4s后關門1332,1降 先下降到2層，開門，4
7、s后關門；再下降到1層開門，4s后再關門14任意報警任意報警指示燈亮15在轎廂運行期間不能開門16轎廂關好門后，才允許運行17按下轎廂開門按鈕，開門（只在電梯停在樓層時動作）18按下轎廂關門按鈕，立即關門（不需要等待4s）19電梯運行期間，暫時不接受呼叫指令，等待到達指定樓層，開門、關好門后，才接受下一次的呼叫指令。注意：本次課程設計必須完成序號19,1519中的要求；如有時間，在此基礎上進行擴展完成118的要求。輸入點分配如表2所示。表2 輸入點分配序號名稱輸入點0轎廂內(nèi)，呼1層按鈕X0001轎廂內(nèi)，呼2層按鈕X0012轎廂內(nèi)，呼3層按鈕X0023轎廂內(nèi)，開門按鈕X0034轎廂內(nèi)，關門按鈕X
8、0045轎廂內(nèi)，報警按鈕X0056第1層，上行按鈕X0067第2層，下行按鈕X0078第2層，上行按鈕X0209第3層，下行按鈕X02110第1層限位開關X02211第2層限位開關X02312第3層限位開關X02413開門限位開關X02514關門限位開關X026輸出點分配如表3所示。表3 輸出點分配序號名稱輸出點0電梯上行Y0001電梯下行Y0012上行指示燈Y0023下行指示燈Y0034開門Y0045關門Y0056報警指示燈Y006其中X005，Y006為擴展任務預留I/O分配。通過對課程設計的任務的詳細了解，最后完成所有的電梯運行要求，能夠完美運行電梯三、 課程設計的進度及安排序號項 目時
9、 間1老師布置課程設計任務、講授控制方法和要求，按照課程設計要求對各個部分開始做大概的了解。查閱與PLC課程設計相關的書籍和論文資料1天2根據(jù)老師的講解對軟件MX OPC與GX Simulator通信調(diào)試，通過調(diào)試簡單的程序熟悉編程過程和參數(shù)設置，最主要的是OPC之間的參數(shù)設置，他是連接組態(tài)王最重要的紐帶。1天3查閱書籍資料和老師提供的軟件學習資料，對仿真軟件進行學習與簡單發(fā)的仿真，對組態(tài)王軟件操作學習，編寫和創(chuàng)建簡單的控制程序，設置簡單的參數(shù)，通過OPC然后與畫面進行連接。連接成功后查看結果是否與預想的一致。1天4根據(jù)三層電梯控制要求在軟件組態(tài)王中建立好的電梯控制模型，合理選擇每個門，電梯，
10、燈還有每個按鈕的參數(shù)，要與組態(tài)王詞庫中設置的端口一致，這樣才能夠通訊。在組態(tài)王畫面中創(chuàng)建完整的三層電梯控制畫面。1天5根據(jù)上面的設計內(nèi)容和平時上課學習的內(nèi)容對三層電梯控制PLC程序的編寫與調(diào)試，根據(jù)課程設計的三層電梯的要求，找到其中的邏輯關系，編寫和調(diào)試中不斷改進程序，直到程序符合設計要求。1天6查閱資料和同學討論、學習組態(tài)王命令語言的編寫，對每層電梯的門，開關，電梯的高度，開門速度，電梯運行速度進行設置，通過OPC與PLL程序連接，查看動畫仿真，然后對三層電梯的命令語言進行修改。1天7將PLC控制程序與組態(tài)王中的電梯控制模型和控制畫面進行動畫的編程及參數(shù)設置。組態(tài)王運行界面與PLC程序聯(lián)合仿
11、真調(diào)試，模擬電梯的控制。查看和條件運行結果。1天8將所有的控制程序和仿真、組態(tài)王三層電梯控制系統(tǒng)整體調(diào)試，改進其中的不足，運行動畫界面，進參數(shù)的修改。1天9檢測驗收、將兩個星期以來的詳細工作內(nèi)容和過程進行編寫，根據(jù)要求寫課程設計報告1天10答辯1天四、 設計所需軟件平臺課程設計所需要的軟件是GX Developer，是進行三層電梯控制程序編寫的軟件，運用課上所學習到的各個指令，在GX Developer界面進行編寫與仿真。編好的程序要與組態(tài)王動畫進行連接，必須要先在軟件MELSOFT Application中的MX opcconfigurator中進行控制參數(shù)的設計，它是連接動畫與控制程序之間
12、的橋梁。組態(tài)王是開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，用來開發(fā)出模擬控制的交互界面，在組態(tài)王中進行三層電梯的動畫設計。它是顯示控制程序的實時運行狀態(tài)，用來實時監(jiān)控程序的工作流程和運行過程。讓什么更加直觀的了解運行過程。五、 設計思路及梯形圖程序通過對電梯控制要求，運用書本所學內(nèi)容和查閱相關的資料，編寫電梯控制程序。我運用的是PLC中的基本指令編寫的梯形圖。首先分析每個樓層的之間的關系，怎么的運行狀態(tài)，還有每個限位開關之間怎么工作，弄好邏輯關系，然后進行PLC梯形圖的編寫，編寫完成后對照任務書上的內(nèi)容進行程仿真，查看仿真結果與要求改進PLC梯形圖。在每個樓層中運用繼電器與電梯的輸入和輸出連接。每個樓層電梯到時設置定
13、時器延時，讓電梯自動關門。電梯控制程序如下:電梯在1樓時候，2樓呼叫程序如下，通過繼電器M1形成自鎖。電梯上行程序，通過X026限位開關來控制電梯關好門才可以運行。在3層呼叫3層時候，用繼電器M2連接到開門控制程序里。觸碰帶開門開關后，通過T1計時器計時4S，然后關門。關門控制程序如下，TOT5計時器是自動關門程序的設置，當門打開觸碰到開門限位開關時候，X025限位開關閉合然后關門，觸碰到關門限位開關Y005斷電。當停在樓層時候，按關門開關直接關門不需要等待4S。電梯開門程序控制。電梯在3層，呼叫層為2層控制程序。運用繼電器M4與電梯下行進行連接。電梯下行控制程序如下。只有當門閉合時候才可以運
14、行。電梯在2、3層控制程序；報警指示燈控制和電梯運行時候不能開門控制程序。MX OPC參數(shù)設置。六、 組態(tài)王人界界面設計組態(tài)王與PLC程序連接設置：根據(jù)電梯控制要求，設置3層電梯控制人界界面： 電梯各個門，按鈕，燈，電梯參數(shù)設置：電梯控制程序組態(tài)王命令控制語言：組態(tài)王與OPC之間數(shù)據(jù)庫連接：組態(tài)王命令語言編寫：代碼說明：動畫設置電梯在1樓的門控制代碼如下：if(本站點a1=0 | 本站點a2=0 | 本站點a3=0)/一二三樓電梯門關閉狀態(tài)本站點x25=1;else本站點x25=0;/ 判斷開門限位開關的狀態(tài)if(本站點a1=200 &本站點a2=200 & 本站點a3=200)/一二三樓門開
15、啟本站點x26=1;else本站點x26=0;/ 判斷關門限位開關狀態(tài)if(本站點高度=0)/ 設置電梯在一樓時候的高度本站點x22=1;else本站點x22=0;/ 判斷一樓限位開關開或閉if(本站點高度=50)/ 電梯在二樓時候的高度本站點x23=1;else本站點x23=0;/ 判斷二樓限位開關開或閉if(本站點高度=100)/ 電梯在三樓本站點x24=1;else本站點x24=0;/ 三樓限位開關開或閉if(本站點y0=1)/ 電梯上行本站點高度=本站點高度+10;/ 電梯上行動畫速度設置if(本站點y1=1)/下行 電梯下行本站點高度=本站點高度-10;/ 電梯下行動畫速度設置if(
16、本站點x22=1 & 本站點y4=1)/ 電梯到達第一層觸碰到限位開關，電梯開門開門本站點a1=本站點a1-20;/一樓門打開if(本站點x23=1 & 本站點y4=1)/ 電梯觸碰到第2層限位開關，電梯開門本站點a2=本站點a2-20;/ 二樓門打開動畫速度設置if(本站點x24=1 & 本站點y4=1)/ 電梯到達第三層觸碰到限位開關，電梯開門本站點a3=本站點a3-20;/ 電梯三樓門打開動畫速度if(本站點x22=1 & 本站點y5=1)/ 電梯到達第一層限位開關，電梯關門本站點a1=本站點a1+20;/ 一樓門打開動畫速度if(本站點x23=1 & 本站點y5=1)/ 電梯到達第二層
17、限位開關，電梯開門本站點a2=本站點a2+20;/ 二樓門打開動畫速度if(本站點x24=1 & 本站點y5=1)/ 電梯到達第三層觸碰限位開關，電梯開門本站點a3=本站點a3+20;/ 電梯到達三樓門動畫速度打開七、 調(diào)試運行將設計好的控制程序和組態(tài)王連接起來，查看運行結果與是否課程設計要求。前面通過檢查雖然PLC程序梯形圖運行沒有問題，但是經(jīng)過加載到組態(tài)王動畫中則出現(xiàn)很多問題。在程序加載進入在一開始運行時候電梯沒有運行，通過查找組態(tài)王與PLC之間的關系和組態(tài)王參數(shù)的設置。發(fā)現(xiàn)最重要的電梯和3個門參數(shù)沒有設置，所以導致運行動畫沒有反應。在通過設置組態(tài)王中每個門的參數(shù)和電梯上行和下行參數(shù)后，發(fā)
18、現(xiàn)只有開門的按鈕和門有動畫其他的沒有變化。查找原因，發(fā)現(xiàn)在電梯設置參數(shù)的時候電梯的上行和下行的運行參數(shù)中沒有加載表達式。在聯(lián)動的運行中由于組態(tài)王中的命令語言沒有設置正確，導致電梯在運行中出現(xiàn)很多問題，通過同學和老師的幫助，進行命令語言的修改，最后電梯完美運作了。電梯運行調(diào)試控制：OPC調(diào)試運行：組態(tài)王運行界面：八、 結果及分析通過PLC程序用OPC于組態(tài)王連接起來，運行程序查看運行結果，在開始時候，由于一些參數(shù)沒有設置正確，導致電梯的運行有錯誤。在運行中有時候，OPC無法正確連接組態(tài)王，也導致PLC程序執(zhí)行正確，但是組態(tài)王里面無法控制。經(jīng)過查找原因，發(fā)現(xiàn)是OPC無法連接組態(tài)王，然后重新編寫了O
19、PC程序，與組態(tài)王正確連接，這樣組態(tài)王與PLC之間就可以完美結合了。在課程設計過程中有很多的問題，比如開關的設置，命令語言的編寫，電梯的高度設置，樓層的顯示.在設計過程中都有很多的問題，經(jīng)過查找資料與同學討論和相互的學習，電梯能夠在3層樓之間完成基本的運行，最后完成了課程設計的內(nèi)容。九、 心得體會 通過這次設計使我對PLC程序編寫和組態(tài)王動畫設計有了更加深刻的了解。學習到了各個軟件之間的相互聯(lián)系與互補，通過這次課程設計我對PLC三層電梯的控制有了深入的了解，尤其是電梯的PLC控制和畫面的設計以及他們之間的聯(lián)系。在這次設計中，我通過查找大量的資料和書籍、與同學老師討論與學習、最后通過自己的思考完
20、成了課程設計的要求。我在設計三層電梯控制系統(tǒng)時，發(fā)現(xiàn)操作面板上一層上呼按鈕、二層上呼下呼按鈕和三層下呼按鈕沒有相應的指示燈，導致了我在設計程序時遇到了困難，在老師和同學的幫助下我發(fā)現(xiàn)和修改了程序，完成了正確的程序編寫?；ㄙM最多時間的是組態(tài)王中的參數(shù)設置和命令語言的編寫，在仿真過程出現(xiàn)很多問題，例如電梯沒有運作，燈沒有顯示，按鈕無法控制電梯等等情況。使我了解的不僅僅是電梯的控制，最重要的是我掌握了一種設計的方法，思維的方式，使受益非淺。這次PLC課程設計，考驗了我對理論知識的運用能力，鍛煉了對故障排除的分析能力，加強了我們合作精神，當我們遇到困難時，老師耐心指導，幫我們一起分析故障，共同解決困難
21、。另外，這課程設計也為了我們以后的畢業(yè)設計提供了很好的經(jīng)驗，建立基礎，可以說是意義重大，影響深遠。十、 參考文獻1 王儉 龍莉莉，建筑電氣控制技術，中國建筑工業(yè)出版社，1998 2 陳家盛 ，電梯結構原理及安裝維修，機械工業(yè)出版社，2000 3 李廣弟 朱月秀 王秀山 ，單片機基礎，北京航空航天大學出版社，2001 4 可編程序控制器操作手冊，華光電子工業(yè)有限公司 5 可編程序控制器編程手冊，華光電子工業(yè)有限公司 6 王阿根，電氣可編程控制原理與應用，清華大學出版社十一、 致謝 在2個星期的課程設計中我遇到很多的問題，在老師和每個同學的幫助下完成了課程設計，感謝給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W。對課程設
22、計中給予你幫助的人的謝辭。十二、 附錄 梯形圖程序 組態(tài)王命令語言：if(本站點a1=0 | 本站點a2=0 | 本站點a3=0)/一二三樓電梯門關閉狀態(tài)本站點x25=1;else本站點x25=0;/ 判斷開門限位開關的狀態(tài)if(本站點a1=200 &本站點a2=200 & 本站點a3=200)/一二三樓門開啟本站點x26=1;else本站點x26=0;/ 判斷關門限位開關狀態(tài)if(本站點高度=0)/ 設置電梯在一樓時候的高度本站點x22=1;else本站點x22=0;/ 判斷一樓限位開關開或閉if(本站點高度=50)/ 電梯在二樓時候的高度本站點x23=1;else本站點x23=0;/ 判斷
23、二樓限位開關開或閉if(本站點高度=100)/ 電梯在三樓本站點x24=1;else本站點x24=0;/ 三樓限位開關開或閉if(本站點y0=1)/ 電梯上行本站點高度=本站點高度+10;/ 電梯上行動畫速度設置if(本站點y1=1)/下行 電梯下行本站點高度=本站點高度-10;/ 電梯下行動畫速度設置if(本站點x22=1 & 本站點y4=1)/ 電梯到達第一層觸碰到限位開關，電梯開門開門本站點a1=本站點a1-20;/一樓門打開if(本站點x23=1 & 本站點y4=1)/ 電梯觸碰到第2層限位開關，電梯開門本站點a2=本站點a2-20;/ 二樓門打開動畫速度設置if(本站點x24=1 &
24、 本站點y4=1)/ 電梯到達第三層觸碰到限位開關，電梯開門本站點a3=本站點a3-20;/ 電梯三樓門打開動畫速度if(本站點x22=1 & 本站點y5=1)/ 電梯到達第一層限位開關，電梯關門本站點a1=本站點a1+20;/ 一樓門打開動畫速度if(本站點x23=1 & 本站點y5=1)/ 電梯到達第二層限位開關，電梯開門本站點a2=本站點a2+20;/ 二樓門打開動畫速度if(本站點x24=1 & 本站點y5=1)/ 電梯到達第三層觸碰限位開關，電梯開門本站點a3=本站點a3+20;/ 電梯到達三樓門動畫速度打開組態(tài)王界面截圖系統(tǒng)調(diào)試截圖，電梯在1樓時，2樓呼叫的系統(tǒng)調(diào)試圖：- 27 -
三層電梯控制 《PLC課程設計》報告書
