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1、课程设计报告（2022-2023学年第二学期）课程：电气控制与PLC课程设计题目：三层电梯PLC控制的实现目录一绪论-3-二、三层电梯的设计方法-3-1.1 设计任务分析-3-1.1.1 设计的目的-3-1.1.2 三层电梯控制要求-3-1.2 系统设计方案-3-1.3 课程设计研究内容-4-三 .系统硬件设计-5-3.1 PLC选型和配置-5-3.2 三层电梯的PLC控制系统框图错误!未定义书签。3.3 PLC的I/O点的分配及电路接线图错误!未定义书签。3.3.1 PLC的地址的分配-5-3.3.2 PLC的电路原理图-6-四 .PLC程序设计-7-4.1 控制流程图-7-4.2 梯形图设
2、计与分析-7-4.2.1 主程序-7-4.2.2 选择性分支程序错误!未定义书签。4.3 仿真测试-9-五 .系统调试及心得体会-10-5.1 系统调试-10-5.2 设计心得-H-一、绪论随着科学技术和社会经济的发展，高层建筑已成为现代城市的标志。电梯作为垂直运输工具，承载着大量的人流和物流的输送，在建筑物中起着至关重要的作用。采用可编程控制器对电梯进行控制,通过合理的选择和设计，能够有效地提高电梯的控制水平，使电梯的控制达到比较理想的控制效果.本文设计一个三层电梯控制系统，基于西门子TlAPortalV16中如何用PLC实现控制系统，编制梯形图，并完成程序的调试，利用TlAPOrtalV1
3、6型实验装置的电梯模块对三层电梯控制系统进行仿真实验.二、三层电梯的设计方法5.3 设计任务分析5.3.1 设计的目的通过本课程的学习，使学生了解和掌握PLC在机电设备控制中的现状、技术应用和发展趋势；了解并掌握西门子系列PLC硬件组成，控制程序的基本编写过程掌握和使用及调试，能够根据机电设备的功能要求独立完成控制系统的硬件设计及软件设计，培养学生的分析能力和实践动手能力。5.3.2 三层电梯的控制要求(1)当轿厢停在IF(1楼)或2F,如果3F有呼叫，则轿厢上升到3F。(2)当轿厢停在2F(2楼)或3F,如果IF有呼叫，则轿厢下降到1F。(3)当轿厢停在IF(I楼),2F,3F均有人呼叫，则
4、先到2F,停8s后继续上升，每层均停8s,直到3F0(4)当轿厢停在3F(3楼)，IF,2F均有人呼叫，则先到2F,停8s后继续下降，每层均停8s,直到IF。(5)在轿厢运行途中，如果有多个呼叫，则优先相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IOs,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。5.4 系统设计方案(1) 一台实际的电梯控制是很复杂的，涉及的内容很多，需要的输入/输出点数也很多,一般是通过教学用的
5、模型电梯来完成设计课题。前面所提的要求只是一般要求，可根据模型电梯的具体功能，增减控制任务。(2)数码管所显示的楼层，在每层楼都是相同的，也可以用点亮对应位置的指示灯的方法指示轿厢所在的楼层。(3)进行调试，及时发现问题，改正错误。主单元与存储器输出组件输入组件电源组件图IPLC控制系统结构框图5.5 课程设计研究内容系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进
6、行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择可编程的PLC,并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用可控制编程。此编程工具更有可靠、可拓展、可维护性
7、。三、系统硬件设计3.1PLC选型和配置为满足本设计中的各项控制要求，设计中PLC的型号采用西门子输入规格如下所述。(1)输入规格：输入点数：32；输入信号形式：无电压触点输入；(2)输出规格：输出种类：晶体管/源型输出；输出点数：32；外部电源：DC530V;最大电阻负载：0.5A/1点(3)电源模块：电源电压：AC100-240V,电源电压允许范围AC85264V,额定频率5060Hz,允许瞬时停电时间，对IOms以下的瞬时停电会继续运行。冲击电流最大30A5ms以下/AClOOV最大65A5ms以下/AC200V,消耗功率45W,DC24V供给电源600mA以下DC5V内置电源500mA
8、以下。3.2PLC的地址分配MOQ M).1 XIOJ ,M03V04 M5 M06 M)7 MQ %I1.1本设计有开关量输入输出信号，完整的输入通道分配如图2所示。- Q幕嫉血状态O”去用修冷43电t即当前晨度43电榻厮如- Q电保待致5度aITfiWMVQS- a执行关rm9电梯伶琳离窿3上升便柠SFltfltt3所接用43ETf-O三ltO修定O1卷上升福O2lHttS3O4上升按期35#上升按BIo6Hsa43雁上升按日QSe上升IIB-Q3.3.2PLC的电路原理图外部接线图如图2所示。图2PLC外部接线图3.3.3电机的主电路图曳引电机门电机图3电机接线原理图四、PLC程序设计4
9、.1 控制流程图根据控制要求，三层电梯的工作流程图，如图4所示。图4PLC程序过程图4.2 梯形图设计与分析根据控制耍求和控制流程图设计程序。1.轿厢上行程序当电梯在一楼，请求上行，二楼或三楼的数字键按下，电梯关门，这两个请求都满足，电梯上行。当电梯在二楼，请求上行，按下三楼数字键，电梯关门，这两个请求都满足，电梯上行。%MW1O%MW14%MW16系统动状态电梯的当前高度 电梯运动状态.f 1%hWV18电悌待到E高度% MOJ下降保持.-H/1%M1Q下降保持(1)%M0.1上升保持%M0.7上升保持(1%MD.1上升保持%MM22门的动作位置f 1%M0.0ADD算法用脉冲AutO(W)
10、-IIENLNG%MW14%MW14电悌的当前高度一INlOUT电懂的当前高度.1IN2&MOVEEN-ENO1TN%MW16lOUTI电梯运动状态.图5轿厢上行2.轿厢下行程序当电梯在三楼，请求下行，一楼或二楼的数字键按下，电梯关门，这两个请求都满足，电梯下行。%MWW系统M功状态%MW14电梯的当前高度Tl%WM20电悌侍到下高度%MW16电梯运动状态TA%MD.7上升保持(1)-IZI-%M0.1上升保f%M02下降保持当电梯在二楼，请求下行，按下一楼数字键，电梯关门，这两个请求都满足，电梯下行。%M1.0下隆保持%MOJ下崎保持tMJM22门的动作位置%M0.0算法用脉冲SUBMtoo
11、nt)%MN14电悌的与曲离度一IN1IN2%MW14OUF电梯的当曲高度MOVEEN%MW16电梯运动状态2INOUTI图6轿厢下行3.开关门程序控制当电梯到达每个平层，按下开门按钮，电梯开门，或者到达目的平层后，两秒无人应答，电梯自动开门，八秒后自动关门。在轿厢运行期间不能开门，轿厢不关门不允许运行。4.3仿真测试使用TIAPortalV16仿真软件进行仿真测试。图7仿真结果仿真结果:(1)当轿厢停在IF(I楼)或2F,如果3F有呼叫，则轿厢上升到3F。(2)当轿厢停在2F(2楼)或3F,如果IF有呼叫，则轿厢下降到1F。(3)当轿厢停在IF(I楼)，2F,3F均有人呼叫，则先至J2F,停
12、8s后继续上升，每层均停8s,直到3F。(4)当轿厢停在3F(3楼)，IF,2F均有人呼叫，则先到2F,停8s后继续下降，每层均停8s,直到IF。(5)在轿厢运行途中，如果有多个呼叫，则优先相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IOs,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。五、系统调试及心得体会5.1 系统调试在对程序进行调试时，应先将程序下载到PLC的存储器中，下载程序时先检查电脑与PLC之间的通信是
13、否正常,通信正常时才能进行下载程序。编辑完成的程序可以点击工具条中的下载按钮进行下载。下载前软件将对下载的程序进行编译,编译中若发现错误,则在输出窗口给出提示，并暂停下载。编译无误的程序下载后会给出下载成功提示。(1)设置扫描次数三层电梯程序调试时需要观察一定次数的扫描执行结果，因此需要设置扫描次数，设置时将PLC置于SToP模式，使用“调试(DebUg)”菜单中的“初次扫描(Firstscans)命令及多次扫描(MUltiPleSCans)”命令，即可指定执行扫描次数，然后单击确认(OK)按钮进行监视。(2)程序监视在程序的调试过程中，利用梯形图在PLC运行时,监视程序的执行对各元件的执行结
14、果,并可监视操作数的数值.在QSPLC-IIi型可编程控制模拟实验箱的电梯模块上对照I/O分配表连接线路。由于电梯运行过程中需要手动按下实验装置中的一些开关按钮,然后点击编程软件工具条中的程序状态监控按钮，监视在线程序状态。梯形图中将显示所有操作数的值,所有这些操作数的状态都是PLC在扫描周期完成时的结果，结合控制要求通过对操作数的值观察来判断程序是否合理正确5.2 设计心得通过本次设计，让我们很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。我们也学习到了许多PLC程序上的重要指令，和梯形图的编写方法。在这课程设计中我们也遇到了许多困难，得到了老师的帮助和指导，经过这段时间，在老师、同学的帮助下，在我们的不断努力下，这次课程设计终于要完成了。从设计中我们学到许多知识，也理解了做任何事都要细心的道理。知识的积累是一点一滴的，在设计中我们也感受颇深。在此我们要真诚的感谢老师及时的帮我们解决设计中遇到的各种问题和困难，并主动为我们提供各种相关技术资料。我们在这次毕业设计中受益匪浅，认识了团队合作的力量，要完成一个项目不是一个人的事情，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。附件L梯形图程序
