電梯控制系統(tǒng) PLC 哈工大

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1、 Harbin Institute of Technology 課程設(shè)計(jì)說明書（論文） 課程名稱： 邏輯與可編程控制器 設(shè)計(jì)題目： 電梯控制系統(tǒng) 院 系： 電氣工程及自動(dòng)化 班 級(jí)： 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 設(shè)

2、計(jì)時(shí)間： 2014年3月 17日-- 3月23日 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 姓 名： 院 （系）：電氣工程及自動(dòng)化 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 號(hào)： 任務(wù)起至日期： 2014 年 3 月 17 日至 2014 年 3 月 23 日 課程設(shè)計(jì)題目： 電梯控制系統(tǒng) 已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求： 電梯控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備由PLC、電梯模型、編程計(jì)算

3、機(jī)組成。CPU224 XP DC/DC/DC為西門子S7-200系列PLC。每組由3或4名學(xué)生組成，共同合作完成如下的設(shè)計(jì)任務(wù)。 1）電梯運(yùn)動(dòng)和功能描述：要求乘坐真實(shí)的電梯，觀察梯外呼叫和梯內(nèi)選層，記錄電梯的運(yùn)動(dòng)過程，給出電梯控制的詳細(xì)描述。閱讀電梯控制方面的資料，進(jìn)行調(diào)研。 2）根據(jù)電梯模型的控制要求，分配PLC系統(tǒng)的輸入和輸出地址，完成電纜接線，檢查并核對(duì)接線是否與所分配的地址一致。 3）設(shè)計(jì)電梯控制的PLC程序，掌握符號(hào)表的使用，監(jiān)視變量表，程序下載，程序監(jiān)視和測(cè)試等。PLC程序的注釋和說明，程序的打印與輸出。 4）共同完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫。 工作量： 正確

4、連接接線，并設(shè)計(jì)完成以下功能。 1）升降模擬功能： 模型中的升降模擬器由數(shù)字電路構(gòu)成，可根據(jù)CN2連接器9，10兩端子上施加的電平和脈沖，驅(qū)動(dòng)操作面板上的7個(gè)轎箱位置指示燈來模擬電梯的升降運(yùn)動(dòng)。脈沖周期選為300ms時(shí)，電梯位置指示燈變換的速度較為合適。RESET按鈕用于將模擬器的指示復(fù)位到一樓。 2）轎廂的平層檢測(cè)： 當(dāng)轎廂位置指示燈運(yùn)行到S1,S2或S3位置時(shí)，分別表示轎廂運(yùn)行到1,2或3樓的平層位置，此時(shí)對(duì)應(yīng)的平層檢測(cè)開關(guān)S1,S2或S3閉合，向控制系統(tǒng)提供平層檢測(cè)信號(hào)。 3） 電梯呼叫功能： 面板上的按鈕PB1~PB4為梯外呼叫按鈕，PB5~PB7為梯內(nèi)呼叫按鈕。所有呼叫按

5、鈕均為帶燈按鈕，可用作狀態(tài)指示，指示燈均為24V電壓等級(jí)。 4） 電梯門的控制： 按鈕PB8和PB9為開、關(guān)電梯門控制按鈕。指示燈D用來模擬電梯門的狀態(tài)，開門時(shí)燈亮，關(guān)門時(shí)燈滅。 設(shè)計(jì)說明書由全組人員共同完成。 工作計(jì)劃安排： (1) 2013年3月17日：選擇設(shè)計(jì)題目，成立項(xiàng)目組；根據(jù)實(shí)際電梯的工作情況，觀察梯外呼叫和梯內(nèi)選層，記錄電梯的實(shí)際運(yùn)行，提出電梯控制的具體要求；查閱有關(guān)文獻(xiàn)，制定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案；然后根據(jù)設(shè)計(jì)分工編寫PLC控制程序。 (2) 2013年3月18日：進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，完成系統(tǒng)的硬件連線。在實(shí)驗(yàn)裝置上調(diào)試程序，調(diào)試過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題、改進(jìn)設(shè)計(jì)方案、完

6、善軟件功能。 (3) 2013年3月19號(hào)：進(jìn)一步完善軟件功能，完成設(shè)計(jì)要求，并在調(diào)試完成后，由指導(dǎo)老師和助教來驗(yàn)收。 (4) 2013年3月20~3月23號(hào)：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 同組設(shè)計(jì)者及分工： 編寫調(diào)試梯內(nèi)梯外呼叫和指示部分程序和升降模擬功能部分程序； 編寫調(diào)試平層自動(dòng)開門控制部分程序和電梯門的手動(dòng)控制部分程序； 線路連接、接線故障排查和程序聯(lián)調(diào)查錯(cuò)。 指導(dǎo)教師簽字___________________

7、 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任簽字___________________ 年 月 日 *注：此任務(wù)書由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師填寫。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書（論文） 目 錄 一．設(shè)計(jì)要求與指標(biāo) 1 二、控制功能描述 1 三、電氣部分接線 1 四、程序規(guī)劃與PLC程序程設(shè)計(jì) 1 五、程序調(diào)試 1 六、遇到的問題與解決方法 1 七、結(jié)論 1 八

8、、關(guān)于本課程設(shè)計(jì)的感想與建議 2 九、參考文獻(xiàn) 2 （選中目錄項(xiàng)，右鍵，更新域，可以生成新的目錄） 13 一．設(shè)計(jì)要求與指標(biāo) 以“電梯模型”為被控對(duì)象，以S7 200 PLC-CPU224XP為控制器，設(shè)計(jì)電梯的邏輯控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)單臺(tái)電梯的控制功能。 二、控制功能描述 1）升降模擬功能： 模型中的升降模擬器由數(shù)字電路構(gòu)成，可根據(jù)CN2連接器9，10兩端子上施加的電平和脈沖，驅(qū)動(dòng)操作面板上的7個(gè)轎箱位置指示燈來模擬電梯的升降運(yùn)動(dòng)。脈沖周期選為300ms時(shí)（具體周期可以通過改變定時(shí)器計(jì)時(shí)來改變，此處為演示方便設(shè)置為300mS），電梯位置指示燈變換的速度較為合

9、適。RESET按鈕用于將模擬器的指示復(fù)位到一樓。 2）轎廂的平層檢測(cè)： 當(dāng)轎廂位置指示燈運(yùn)行到S1,S2或S3位置時(shí)，分別表示轎廂運(yùn)行到1,2或3樓的平層位置，此時(shí)對(duì)應(yīng)的平層檢測(cè)開關(guān)S1,S2或S3閉合，向控制系統(tǒng)提供平層檢測(cè)信號(hào)。 5） 電梯呼叫功能： 面板上的按鈕PB1~PB4為梯外呼叫按鈕，PB5~PB7為梯內(nèi)呼叫按鈕。所有呼叫按鈕均為帶燈按鈕，可用作狀態(tài)指示，指示燈均為24V電壓等級(jí)。 6） 電梯門的控制： 按鈕PB8和PB9為開、關(guān)電梯門控制按鈕。指示燈D用來模擬電梯門的狀態(tài)，開門時(shí)燈亮，關(guān)門時(shí)燈滅。 三、電氣部分接線 四、程序規(guī)劃與PLC程序

10、程設(shè)計(jì) 1. 程序規(guī)劃： 將程序按照不同的功能可以分為如下幾個(gè)部分：梯內(nèi)梯外呼叫和指示部分（即電梯呼叫和狀態(tài)指示）、電梯定向上下行部分（即模擬升降功能）、平層自動(dòng)開門控制部分（即轎廂的平層檢測(cè)）、電梯門的手動(dòng)控制部分。 電梯呼叫和指示部分將按每個(gè)按鈕的情況都列出來。按一層的按鈕時(shí)，只要電梯不在1樓就要向下運(yùn)行。按二層按鈕時(shí)，電梯在1層則向上運(yùn)行，電梯在3層時(shí)向下運(yùn)行。按三層按鈕時(shí)，電梯只要不在3樓就向上運(yùn)行。如果恰好電梯停在呼叫的所在樓層則執(zhí)行開門操作。按鍵按下時(shí)，相應(yīng)按鍵燈應(yīng)點(diǎn)亮，按下呼叫按鍵或樓層按鍵時(shí)，按鍵燈應(yīng)維持點(diǎn)亮直到電梯到達(dá)指定樓層。 電梯的上下運(yùn)行采用中間變量來控制實(shí)現(xiàn)，

11、M0.0表示定向上行，M0.1表示定向下行，置1有效，到達(dá)指定樓層時(shí)要將中間變量清零。 按照電梯模型上的指示圖，控制運(yùn)行應(yīng)向2通道的9、10口施加矩形脈沖（此處脈沖周期設(shè)置為300ms），因此應(yīng)編一個(gè)閃爍電路的程序供調(diào)用，即可控制電梯運(yùn)行。 電梯門開關(guān)控制即控制黃燈的亮滅。每次開門要求能維持1秒（具體時(shí)間可以通過改變定時(shí)器計(jì)時(shí)來改變，此處為演示方便設(shè)置為1S），1秒后若沒有按下關(guān)門鍵則自動(dòng)關(guān)門，電梯停止時(shí)按開門鍵應(yīng)立即開門，并將控制開門的定時(shí)器清零。開門鍵應(yīng)以常閉開關(guān)的形式串聯(lián)在定時(shí)器程序中，按下開門鍵即將定時(shí)器清零，黃燈點(diǎn)亮，即表示電梯門打開。關(guān)門鍵應(yīng)串聯(lián)在維持開門指示燈（黃燈）點(diǎn)亮的自

12、鎖行中，當(dāng)按下關(guān)門鍵時(shí)自鎖解除，黃燈熄滅，即表示電梯門關(guān)閉。 2. 程序設(shè)計(jì) 五、程序調(diào)試 為避免接線錯(cuò)誤、虛接、短接以及電梯模型損壞，程序調(diào)試分塊進(jìn)行，分別對(duì)梯內(nèi)梯外呼叫和指示部分（即電梯呼叫和狀態(tài)指示）、電梯定向上下行部分（即模擬升降功能）、平層自動(dòng)開門控制部分（即轎廂的平層檢測(cè)）、電梯門的手動(dòng)控制部分等進(jìn)行調(diào)試。各塊調(diào)試成功后再將程序一塊一塊加上去進(jìn)行調(diào)試，直到整體聯(lián)調(diào)合格為止。 梯外樓層按鈕調(diào)試：程序下載到PLC后，先按復(fù)位按鈕將模型復(fù)位，電梯停在1層。分別按下2層和3層按鈕，電梯指示燈

13、只是電梯運(yùn)行到2層和3層。隨后再按下2層的另一個(gè)按鈕和1層按鈕，電梯運(yùn)行到2層和1層。最后按下3層按鈕，電梯直接運(yùn)行到3層，再按下1層按鈕，電梯直接返回1層。 梯內(nèi)樓層按鈕調(diào)試：程序下載到PLC后，先按復(fù)位按鈕將模型復(fù)位，電梯停在1層。先后按下“2”和“3”，電梯先后運(yùn)行到2層和3層。隨后再先后按下“2”和“1”，電梯先后運(yùn)行到2層和1層。最后先后按下“3”和“1”，電梯直接運(yùn)行到3層，隨后直接返回1層。 電梯開關(guān)門調(diào)試：程序下載到PLC后，先按復(fù)位按鈕將模型復(fù)位，電梯停在1層。按1層呼叫按鈕，電梯門開，1秒后自動(dòng)關(guān)閉。將電梯呼叫到2層和3層，開關(guān)門同1層一樣正常。黃燈熄滅后按下開門鍵，黃

14、燈立刻點(diǎn)亮，再按下關(guān)門鍵，黃燈熄滅。按下開門鍵后開門時(shí)間重新計(jì)時(shí)仍為1秒。 六、遇到的問題與解決方法 1. 實(shí)驗(yàn)最初階段，調(diào)試時(shí)電梯模型沒反應(yīng)。在對(duì)接線檢查之后發(fā)現(xiàn)有虛接的問題，重新接線后就解決了問題。 2. 最初的程序無論怎樣寫，對(duì)應(yīng)到電梯模型上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是與預(yù)期不符合。我們先檢查軟件上各個(gè)輸入輸出的狀態(tài)對(duì)應(yīng)到PLC上是否無誤，確認(rèn)無誤后排除PLC的故障可能。隨后檢查調(diào)試程序是否有錯(cuò)誤或者邏輯沖突，發(fā)現(xiàn)我們的程序邏輯上存在問題，在各種調(diào)試修改依舊不成功后我們到圖書館借了相關(guān)的參考書[1]，是一本西門子PLC與變頻器觸摸屏綜合應(yīng)用教程，在參考了書本上一個(gè)四層電梯的模型和控制邏輯之后對(duì)我

15、們自己的程序做了修改最終達(dá)到了控制要求。 七、結(jié)論 本次課程設(shè)計(jì)，我們小組完成了基本的電梯控制模型，能夠?qū)崿F(xiàn)最為簡(jiǎn)單的電梯運(yùn)行任務(wù)，但仍有許多細(xì)節(jié)部分可以改進(jìn)，例如按鍵優(yōu)先級(jí)、運(yùn)行中多按鍵按下等方面。 八、關(guān)于本課程設(shè)計(jì)的感想與建議 通過本次課程設(shè)計(jì)，我們小組成員將以前學(xué)過的有關(guān)邏輯控制方面的知識(shí)復(fù)習(xí)了一遍并加以鞏固，并將其應(yīng)用到實(shí)際編程當(dāng)中，鍛煉自己的動(dòng)手和實(shí)踐能力。在單純的編程過程之中，邏輯控制等方面可能考慮不夠周全，實(shí)際調(diào)試時(shí)才能發(fā)現(xiàn)這樣那樣的問題，比如邏輯沖突、時(shí)序問題、中間寄存器執(zhí)行過程中被覆蓋、程序過于混亂等問題，尤其是不同塊的程序一同調(diào)試時(shí)更是容易出現(xiàn)問題，這些都是我們平時(shí)理論學(xué)習(xí)中無法發(fā)現(xiàn)的問題，所以這次課程設(shè)計(jì)讓我們大家獲益匪淺。同時(shí)小組成員分工明確，大家分別負(fù)責(zé)控制的各個(gè)模塊，提高了編程開發(fā)速度，使得大家意識(shí)到了團(tuán)隊(duì)分工和協(xié)作的重要性。 對(duì)于此課程的建議，我希望如果以后資源允許的話，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的個(gè)別電腦予以更新?lián)Q代，我們小組分到的實(shí)驗(yàn)臺(tái)電腦反應(yīng)過慢，在實(shí)驗(yàn)的過程中有諸多不便。 九、參考文獻(xiàn) [1] 吳志敏, 陽(yáng)勝峰. 西門子 PLC 與變頻器、觸摸屏綜合應(yīng)用教程[M]. 中國(guó)電力出版社, 2009：294-297