三层电梯控制 《PLC课程设计》报告书

机械与车辆学院PLC课程设计报告（2013-2014学年第二学期） 课程设计题目：三层电梯控制 姓名： 学号： 班级：指导老师： 时间： 年06月09 日 年06月20日成绩： 摘要随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。PLC在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。在PLC课程设计中，我设计了一个三层电梯控制系统，在学完电气控制与PLC应用课程后，我们在设计过程中较为得心应手，不至于从头开始。整个过程包括了方案讨论，程序设计，程序修改，上机调试等，在程序设计方面花了比较多的时间，主要考虑到电梯分别停在一层、二层和三层时在其他楼层呼叫等各种情况。三层电梯是由三菱PLC作为电梯的控制器，控制电梯的运行。通过PLC控制程序经过OPC与组态王结合起来达到全程仿真的过程。本文设计的三层电梯主要是一些简单得运行程序，通过电梯控制系统的组成，阐述可编程控制器（PLC）在电梯控制中的应用，采用三菱PLC编程的程序控制方式，提出了三层电梯的PLC控制系统总体设计方案、设计过程、组成，列出了具体的主要硬件电路、电梯的控制梯形图及指令表。并给出了系统组成框图和程序流程图，在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上，提出了PLC的编程方法，设计了一套完整的电梯控制系统方案。采用本方案实现电梯控制，能够解决继电器接触器触点多，故障率高、可靠性差、安装调试周期长、维修工作量大、接线复杂等缺点。使电梯运行更加安全、方便、舒适。目录一、课程设计性质和目的 - 3 -二、课程设计的内容及要求- 4 -三、课程设计的进度及安排- 6 -四、设计所需软件平台- 7 -五、设计思路及梯形图程序- 7 -六、组态王人界界面设计- 12 -七、调试运行- 17 -八、结果及分析- 19 -九、心得体会- 19 -十、参考文献- 20 -十一、致谢- 20 -十二、 附录- 21 -一、 课程设计性质和目的 PLC课程设计是PLC原理及应用课程与实验结束后的一门应用性很强的实践课。是机械电子工程专业的必修实践环节，是与实际直接接轨的课程。所选题目三层电梯控制紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力。要求我们利用课本所学习的有关知识，在老师的指导下，利用GX Developer编程软件和组态王开发软件进行设计。针对具体的问题，完成课程设计要求的内容。在设计中要求我们全面考虑各个设计环节以及它们之间的相互联系，发出模拟控制的交互界面，让我们全面了解三层电梯设计的整个开发过程。培养我们综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。运用所学的知识灵活使用仿真工具来进行课程设计，完成课程设计的要求。通过PLC课程设计提高我们的综合设计能力。二、 课程设计的内容及要求功能要求：1、在三菱软件GX Developer 8.0中设计出三层电梯的梯形图控制程序； 2、在组态王软件中设计出三层电梯模拟控制的人机界面； 3、将组态王运行界面与plc程序联合仿真调试，模拟出电梯控制。设计内容：本设计是基于组态王的三层电梯控制，电梯控制程序由三菱PLC编程软件GX Developer开发，人机界面由组态王开发。电梯控制要求如表1所示。表1 三层电梯控制要求序号输入输出原停层呼叫层运行方向运行结果113升上升到3层同时开门，4s后关门223升上升到3层同时开门，4s后关门333停开门，4s后关门412升上升到2层同时开门，4s后关门522停开门，4s后关门632降下降到2层同时开门，4s后关门711停开门，4s后关门821降下降到1层同时开门，4s后关门931降下降到1层同时开门，4s后关门1012,3升 先上升到2层，开门，4s后关门；再上升到3层开门，4s后再关门112先1后3先降后升 先下降到1层，开门，4s后关门；再上升到3层开门，4s后再关门122先3后1先升后降 先上升到3层开门，4s后再关门； 再下降到1层，开门，4s后关门1332,1降 先下降到2层，开门，4s后关门；再下降到1层开门，4s后再关门14任意报警任意报警指示灯亮15在轿厢运行期间不能开门16轿厢关好门后，才允许运行17按下轿厢开门按钮，开门（只在电梯停在楼层时动作）18按下轿厢关门按钮，立即关门（不需要等待4s）19电梯运行期间，暂时不接受呼叫指令，等待到达指定楼层，开门、关好门后，才接受下一次的呼叫指令。注意：本次课程设计必须完成序号19,1519中的要求；如有时间，在此基础上进行扩展完成118的要求。输入点分配如表2所示。表2 输入点分配序号名称输入点0轿厢内，呼1层按钮X0001轿厢内，呼2层按钮X0012轿厢内，呼3层按钮X0023轿厢内，开门按钮X0034轿厢内，关门按钮X0045轿厢内，报警按钮X0056第1层，上行按钮X0067第2层，下行按钮X0078第2层，上行按钮X0209第3层，下行按钮X02110第1层限位开关X02211第2层限位开关X02312第3层限位开关X02413开门限位开关X02514关门限位开关X026输出点分配如表3所示。表3 输出点分配序号名称输出点0电梯上行Y0001电梯下行Y0012上行指示灯Y0023下行指示灯Y0034开门Y0045关门Y0056报警指示灯Y006其中X005，Y006为扩展任务预留I/O分配。通过对课程设计的任务的详细了解，最后完成所有的电梯运行要求，能够完美运行电梯三、 课程设计的进度及安排序号项 目时 间1老师布置课程设计任务、讲授控制方法和要求，按照课程设计要求对各个部分开始做大概的了解。查阅与PLC课程设计相关的书籍和论文资料1天2根据老师的讲解对软件MX OPC与GX Simulator通信调试，通过调试简单的程序熟悉编程过程和参数设置，最主要的是OPC之间的参数设置，他是连接组态王最重要的纽带。1天3查阅书籍资料和老师提供的软件学习资料，对仿真软件进行学习与简单发的仿真，对组态王软件操作学习，编写和创建简单的控制程序，设置简单的参数，通过OPC然后与画面进行连接。连接成功后查看结果是否与预想的一致。1天4根据三层电梯控制要求在软件组态王中建立好的电梯控制模型，合理选择每个门，电梯，灯还有每个按钮的参数，要与组态王词库中设置的端口一致，这样才能够通讯。在组态王画面中创建完整的三层电梯控制画面。1天5根据上面的设计内容和平时上课学习的内容对三层电梯控制PLC程序的编写与调试，根据课程设计的三层电梯的要求，找到其中的逻辑关系，编写和调试中不断改进程序，直到程序符合设计要求。1天6查阅资料和同学讨论、学习组态王命令语言的编写，对每层电梯的门，开关，电梯的高度，开门速度，电梯运行速度进行设置，通过OPC与PLL程序连接，查看动画仿真，然后对三层电梯的命令语言进行修改。1天7将PLC控制程序与组态王中的电梯控制模型和控制画面进行动画的编程及参数设置。组态王运行界面与PLC程序联合仿真调试，模拟电梯的控制。查看和条件运行结果。1天8将所有的控制程序和仿真、组态王三层电梯控制系统整体调试，改进其中的不足，运行动画界面，进参数的修改。1天9检测验收、将两个星期以来的详细工作内容和过程进行编写，根据要求写课程设计报告1天10答辩1天四、 设计所需软件平台课程设计所需要的软件是GX Developer，是进行三层电梯控制程序编写的软件，运用课上所学习到的各个指令，在GX Developer界面进行编写与仿真。编好的程序要与组态王动画进行连接，必须要先在软件MELSOFT Application中的MX opcconfigurator中进行控制参数的设计，它是连接动画与控制程序之间的桥梁。组态王是开发监控系统软件，用来开发出模拟控制的交互界面，在组态王中进行三层电梯的动画设计。它是显示控制程序的实时运行状态，用来实时监控程序的工作流程和运行过程。让什么更加直观的了解运行过程。五、 设计思路及梯形图程序通过对电梯控制要求，运用书本所学内容和查阅相关的资料，编写电梯控制程序。我运用的是PLC中的基本指令编写的梯形图。首先分析每个楼层的之间的关系，怎么的运行状态，还有每个限位开关之间怎么工作，弄好逻辑关系，然后进行PLC梯形图的编写，编写完成后对照任务书上的内容进行程仿真，查看仿真结果与要求改进PLC梯形图。在每个楼层中运用继电器与电梯的输入和输出连接。每个楼层电梯到时设置定时器延时，让电梯自动关门。电梯控制程序如下:电梯在1楼时候，2楼呼叫程序如下，通过继电器M1形成自锁。电梯上行程序，通过X026限位开关来控制电梯关好门才可以运行。在3层呼叫3层时候，用继电器M2连接到开门控制程序里。触碰带开门开关后，通过T1计时器计时4S，然后关门。关门控制程序如下，TOT5计时器是自动关门程序的设置，当门打开触碰到开门限位开关时候，X025限位开关闭合然后关门，触碰到关门限位开关Y005断电。当停在楼层时候，按关门开关直接关门不需要等待4S。电梯开门程序控制。电梯在3层，呼叫层为2层控制程序。运用继电器M4与电梯下行进行连接。电梯下行控制程序如下。只有当门闭合时候才可以运行。电梯在2、3层控制程序；报警指示灯控制和电梯运行时候不能开门控制程序。MX OPC参数设置。六、 组态王人界界面设计组态王与PLC程序连接设置：根据电梯控制要求，设置3层电梯控制人界界面： 电梯各个门，按钮，灯，电梯参数设置：电梯控制程序组态王命令控制语言：组态王与OPC之间数据库连接：组态王命令语言编写：代码说明：动画设置电梯在1楼的门控制代码如下：if(本站点a1=0 | 本站点a2=0 | 本站点a3=0)/一二三楼电梯门关闭状态本站点x25=1;else本站点x25=0;/ 判断开门限位开关的状态if(本站点a1=200 &本站点a2=200 & 本站点a3=200)/一二三楼门开启本站点x26=1;else本站点x26=0;/ 判断关门限位开关状态if(本站点高度=0)/ 设置电梯在一楼时候的高度本站点x22=1;else本站点x22=0;/ 判断一楼限位开关开或闭if(本站点高度=50)/ 电梯在二楼时候的高度本站点x23=1;else本站点x23=0;/ 判断二楼限位开关开或闭if(本站点高度=100)/ 电梯在三楼本站点x24=1;else本站点x24=0;/ 三楼限位开关开或闭if(本站点y0=1)/ 电梯上行本站点高度=本站点高度+10;/ 电梯上行动画速度设置if(本站点y1=1)/下行 电梯下行本站点高度=本站点高度-10;/ 电梯下行动画速度设置if(本站点x22=1 & 本站点y4=1)/ 电梯到达第一层触碰到限位开关，电梯开门开门本站点a1=本站点a1-20;/一楼门打开if(本站点x23=1 & 本站点y4=1)/ 电梯触碰到第2层限位开关，电梯开门本站点a2=本站点a2-20;/ 二楼门打开动画速度设置if(本站点x24=1 & 本站点y4=1)/ 电梯到达第三层触碰到限位开关，电梯开门本站点a3=本站点a3-20;/ 电梯三楼门打开动画速度if(本站点x22=1 & 本站点y5=1)/ 电梯到达第一层限位开关，电梯关门本站点a1=本站点a1+20;/ 一楼门打开动画速度if(本站点x23=1 & 本站点y5=1)/ 电梯到达第二层限位开关，电梯开门本站点a2=本站点a2+20;/ 二楼门打开动画速度if(本站点x24=1 & 本站点y5=1)/ 电梯到达第三层触碰限位开关，电梯开门本站点a3=本站点a3+20;/ 电梯到达三楼门动画速度打开七、 调试运行将设计好的控制程序和组态王连接起来，查看运行结果与是否课程设计要求。前面通过检查虽然PLC程序梯形图运行没有问题，但是经过加载到组态王动画中则出现很多问题。在程序加载进入在一开始运行时候电梯没有运行，通过查找组态王与PLC之间的关系和组态王参数的设置。发现最重要的电梯和3个门参数没有设置，所以导致运行动画没有反应。在通过设置组态王中每个门的参数和电梯上行和下行参数后，发现只有开门的按钮和门有动画其他的没有变化。查找原因，发现在电梯设置参数的时候电梯的上行和下行的运行参数中没有加载表达式。在联动的运行中由于组态王中的命令语言没有设置正确，导致电梯在运行中出现很多问题，通过同学和老师的帮助，进行命令语言的修改，最后电梯完美运作了。电梯运行调试控制：OPC调试运行：组态王运行界面：八、 结果及分析通过PLC程序用OPC于组态王连接起来，运行程序查看运行结果，在开始时候，由于一些参数没有设置正确，导致电梯的运行有错误。在运行中有时候，OPC无法正确连接组态王，也导致PLC程序执行正确，但是组态王里面无法控制。经过查找原因，发现是OPC无法连接组态王，然后重新编写了OPC程序，与组态王正确连接，这样组态王与PLC之间就可以完美结合了。在课程设计过程中有很多的问题，比如开关的设置，命令语言的编写，电梯的高度设置，楼层的显示.在设计过程中都有很多的问题，经过查找资料与同学讨论和相互的学习，电梯能够在3层楼之间完成基本的运行，最后完成了课程设计的内容。九、 心得体会 通过这次设计使我对PLC程序编写和组态王动画设计有了更加深刻的了解。学习到了各个软件之间的相互联系与互补，通过这次课程设计我对PLC三层电梯的控制有了深入的了解，尤其是电梯的PLC控制和画面的设计以及他们之间的联系。在这次设计中，我通过查找大量的资料和书籍、与同学老师讨论与学习、最后通过自己的思考完成了课程设计的要求。我在设计三层电梯控制系统时，发现操作面板上一层上呼按钮、二层上呼下呼按钮和三层下呼按钮没有相应的指示灯，导致了我在设计程序时遇到了困难，在老师和同学的帮助下我发现和修改了程序，完成了正确的程序编写。花费最多时间的是组态王中的参数设置和命令语言的编写，在仿真过程出现很多问题，例如电梯没有运作，灯没有显示，按钮无法控制电梯等等情况。使我了解的不仅仅是电梯的控制，最重要的是我掌握了一种设计的方法，思维的方式，使受益非浅。这次PLC课程设计，考验了我对理论知识的运用能力，锻炼了对故障排除的分析能力，加强了我们合作精神，当我们遇到困难时，老师耐心指导，帮我们一起分析故障，共同解决困难。另外，这课程设计也为了我们以后的毕业设计提供了很好的经验，建立基础，可以说是意义重大，影响深远。十、 参考文献1 王俭 龙莉莉，建筑电气控制技术，中国建筑工业出版社，1998 2 陈家盛 ，电梯结构原理及安装维修，机械工业出版社，2000 3 李广弟 朱月秀 王秀山 ，单片机基础，北京航空航天大学出版社，2001 4 可编程序控制器操作手册，华光电子工业有限公司 5 可编程序控制器编程手册，华光电子工业有限公司 6 王阿根，电气可编程控制原理与应用，清华大学出版社十一、 致谢 在2个星期的课程设计中我遇到很多的问题，在老师和每个同学的帮助下完成了课程设计，感谢给予我帮助的老师和同学。对课程设计中给予你帮助的人的谢辞。十二、 附录 梯形图程序 组态王命令语言：if(本站点a1=0 | 本站点a2=0 | 本站点a3=0)/一二三楼电梯门关闭状态本站点x25=1;else本站点x25=0;/ 判断开门限位开关的状态if(本站点a1=200 &本站点a2=200 & 本站点a3=200)/一二三楼门开启本站点x26=1;else本站点x26=0;/ 判断关门限位开关状态if(本站点高度=0)/ 设置电梯在一楼时候的高度本站点x22=1;else本站点x22=0;/ 判断一楼限位开关开或闭if(本站点高度=50)/ 电梯在二楼时候的高度本站点x23=1;else本站点x23=0;/ 判断二楼限位开关开或闭if(本站点高度=100)/ 电梯在三楼本站点x24=1;else本站点x24=0;/ 三楼限位开关开或闭if(本站点y0=1)/ 电梯上行本站点高度=本站点高度+10;/ 电梯上行动画速度设置if(本站点y1=1)/下行 电梯下行本站点高度=本站点高度-10;/ 电梯下行动画速度设置if(本站点x22=1 & 本站点y4=1)/ 电梯到达第一层触碰到限位开关，电梯开门开门本站点a1=本站点a1-20;/一楼门打开if(本站点x23=1 & 本站点y4=1)/ 电梯触碰到第2层限位开关，电梯开门本站点a2=本站点a2-20;/ 二楼门打开动画速度设置if(本站点x24=1 & 本站点y4=1)/ 电梯到达第三层触碰到限位开关，电梯开门本站点a3=本站点a3-20;/ 电梯三楼门打开动画速度if(本站点x22=1 & 本站点y5=1)/ 电梯到达第一层限位开关，电梯关门本站点a1=本站点a1+20;/ 一楼门打开动画速度if(本站点x23=1 & 本站点y5=1)/ 电梯到达第二层限位开关，电梯开门本站点a2=本站点a2+20;/ 二楼门打开动画速度if(本站点x24=1 & 本站点y5=1)/ 电梯到达第三层触碰限位开关，电梯开门本站点a3=本站点a3+20;/ 电梯到达三楼门动画速度打开组态王界面截图系统调试截图，电梯在1楼时，2楼呼叫的系统调试图：- 27 -