三菱PLC四层电梯控制设计

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1、电气与电子信息工程学院电气控制与PLC实训设计报告名 称： 三菱PLC四层电梯控制 专业名称： 电气工程及其自动化 班 级： 2222级 学号： 222222222222 姓 名： 路人甲 指导教师： 111111、333333 设计时间： 22222.4.28-222222.5.11 设计地点： PLC实验室 22电气控制与PLC实训成绩评定表姓 名学号专业班级电气工程及其自动化班题目： 三菱PLC四层电梯控制答辩记录：1、 该电梯系统是怎样实现上下行的？答：当电梯停于某楼层时，此时若有呼梯信号，当呼梯信号所在楼层大于现在所在的楼层时，则电梯上行；反之，若呼梯信号所在楼层小于现在所在楼层时，

2、则电梯下行。 2、该电梯系统是怎么实现楼层的优先选择的？答：当电梯在上行或下行的过程中，有多个呼梯信号同时被选择时，则电梯首先响应同向外呼信号或内呼信号，响应完毕后或在轿厢前方再无同向信号，若有反向外呼信号，则轿厢行至最远反向外呼信号所在楼层。成绩评定及依据：1. 考勤情况（10%）：2. 设计调试情况（30%）：3. 设计答辩（20%）：4. 设计报告（完成情况、报告规范性等情况40%）：最终评定成绩（以分数和优、良、中、及格、不及格评定）： 指导教师签字： 设计任务书20132014 学年第2学期学生姓名： 专业班级： 电气工程及其自动化班 指导教师： 工作部门： 电气与电子信息工程学院一

3、、设计题目 课题1 ：.电动机的综合控制方向课题2 ：竟猜抢答系统的设计方向课题3 ：交通灯控制方向课题4 ：电梯控制方向课题5 ：喷泉或彩灯控制方向二、设计内容（含技术指标） 1、用PLC实现四台以上电动机综合控制，要求模拟实际的工况，包括电机的顺序控制、电机的连锁和互锁控制，电机间的逻辑联系应具有一定的复杂程度，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。2、用PLC实验装置设计竟猜抢答系统，要求不少于5组，有必要的组号显示、记时显示和模拟记分系统，有优先抢答功能，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。3、用PLC实现各种路口的交通信号灯控制，要求与实际交通灯工作情况基本相符，具有必

4、要显示和通过外部设备进行设定功能，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。4、用PLC实现电梯控制，要求与实际基本相符，电梯层数不少于4层，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。5、用PLC实现喷泉控制，要求花样不少于6种，能自动循环、单循环、和手动控制，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。6、同组同学要求不能完全重复，必须有自己的亮点，对思路新颖的、和用到更多功能指令的有加分。7、所有小组均应在开题的过程中，由指导老师对与题目相关的具体的设计控制要求进行审核。三、设计进度安排序 号内 容学时安排（天）1选题、讲解设计要求、查资料； 12方案论证、说题及硬件选型和设计23软件

5、设计24程序及系统调试35绘制图纸、撰写和打印设计报告16设计答辩1合 计10设计指导答辩地点：K3PLC实验室四、基本要求设计报告：不少于5000字，幅面，统一复印封面。 封面、设计任务书 目录1）方案选择，方案论证（综述、任务详解及设计思路，PLC选型等）2）系统硬件设计（系统功能及原理、系统组成框图、器件选择、电路原理图、I/O分配及接线）3）系统软件设计（各软件模块的功能，梯形图及说明） 4）系统调试（调试步骤、方法及调试过程中的问题及如何解决等）5）结果分析及展望（最后的结果成功点和不足之处、总结及改进等） 附录-参考文献五、设计考核办法与成绩评定根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，

6、成绩按得分0100分，可分为优、良、中、及格、不及格五等。评定项目基本内涵分值设计考勤考勤、自行设计、按进度完成任务等情况10设计调试软硬件调试过程及完成情况30设计答辩回答问题等情况20设计报告完成情况、报告规范性、创新性、雷同率等情况4090100分：优；8089分：良；7079分：中；6069分，及格；60分以下：不及格六、参考资料1李仁主编，电气控制，北京：机械工业出版社，20002陈立定等主编，电气控制与可编程控制器，广州：华南理工大学出版社，20013王仁祥主编，常用低压电器原理及其控制技术，北京：机械工业出版社，20024郑萍主编，现代电气控制技术，重庆：重庆大学出版社，2001

7、5 佟为明等编，低压电器继电器及其控制系统，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20006 王海，李洪奎，刘晓。基于PLC的多轴控制研究J。机械工程学报,2008, 6(4):470-472.7 杨东,黄永红,张新华,吉敬华.用PLC基本指令实现自动运动定位控制的 研究J. 微计算机信息,2010,26(2-1):62-64。 8 秦琴，王忠庆.。利用PLC的高速计数功能实现轴的精确定位控制.。电气技术。2009(3)。9 陈婵娟,薛恺.基于PLC的步进电动机单双轴运动控制的实现.机械设计与制造.2009(3)。10 杨涛,王启江等。基于PLC绕线机控制系统设计J。组合机床与自动化加工技术，2005

8、(8)：58-59。 教研室主任： 2222年2月 22日目 录一、 方案选择及论证11.1 综述11.2 设计任务及要求11.3 设计思路21.3.1电梯输入信号及其意义21.3.2电梯输出信号及其意义21.4 可编程控制器的机型选择31.4.1 PLC的IO点数估算31.4.2响应时间31.4.3输入输出模块的选择31.4.4机型的确定31.5 控制电路系统设计4二、系统硬件设计52.1电梯模型介绍52.2输入输出分配表52.3 PLC接线图6三、系统软件设计73.1程序流程图73.2 梯形图93.2.1外召唤信号登记及消除93.2.2内指令信号登记及消除103.2.3电梯的平层信号处理1

9、13.2.4选层定向及反向截梯113.2.5内指令外召唤信号的保持143.2.6各楼层停车信号163.2.7自动及手动开关门17四、系统调试184.1 系统调试184.2 调试过程中出现的问题及解决办法194.3 程序最终调试运行情况19五、结果分析及展望20附录21参考文献21 湖北理工学院电气学院 课程设计1、 方案选择及论证1.1 综述随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯

10、用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。1.2 设计任务及要求 通过

11、软硬件的设计，系统需完成以下要求：（1）接收并登记电梯在楼层以外的所有指令信号、呼梯信号，给予登记并输出登记信号。 （2）根据最早登记的信号，自动判断电梯是上行还是下行，这种逻辑判断称为电梯的定向。电梯的定向根据首先登记信号的性质可分为两种。一种是指令定向，指令定向是把指令指出的目的地与当前电梯位置比较得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼，指令为一楼则向下行；指令为四楼则向上行。第二种是呼梯定向，呼梯定向是根据呼梯信号的来源位置与当前电梯位置比较，得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼，三楼乘客要向下，则按AX3，此时电梯的运行应该是向上到三楼接乘客，所以电梯应向上。 （3）电梯

12、接收到多个信号时，采用首个信号定向，同向信号先执行，一个方向任务全部执行完后再换向。例如，电梯在三楼，依次输入二楼指令信号、四楼指令信号、一楼指令信号。如用信号排队方式，则电梯下行至二楼上行至四楼下行至一楼。而用同向先执行方式，则为电梯下行至二楼下行至一楼上行至四楼。显然，第二种方式往返路程短，因而效率高。 （4）具有同向截车功能。例如，电梯在一楼，指令为四楼则上行，上行中三楼有呼梯信号，如果该呼梯信号为呼梯向上（K5），则当电梯到达三楼时停站顺路载客；如果呼梯信号为呼梯向下（K4），则不能停站，而是先到四楼后再返回到三楼停站。 （5）一个方向的任务执行完要换向时，依据最远站换向原则。例如，电

13、梯在一楼根据二楼指令向上，此时三楼、四楼分别有呼梯向下信号。电梯到达二楼停站，下客后继续向上。如果到三楼停站换向，则四楼的要求不能兼顾，如果到四楼停站换向，则到三楼可顺向截车。 1.3 设计思路1.3.1电梯输入信号及其意义（1）位置信号 位置信号由安装于电梯停靠位置的4个传感器SQ1SQ4产生。平时为OFF，当电梯运行到该位置时ON。 （2）指令信号 指令信号有4个，分别由“一至四”（K7K10）4个指令按钮产生。按某按钮，表示电梯内乘客欲往相应楼层。 （3）呼梯信号 呼梯信号有6个，分别由K1K6个呼梯按钮产生。按呼梯按钮，表示电梯外乘客欲乘电梯。例如，按K3则表示二楼乘客欲往上，按K4则

14、表示三楼乘客欲往下。 1.3.2电梯输出信号及其意义 （1）运行方向信号 运行方向信号有两个，由两个箭头指示灯组成，显示电梯运行方向。 （2）指令登记信号 指令登记信号有4个，分别由L11L14个指示灯组成，表示相应的指令信号已被接受（登记）。指令执行完后，信号消失（消号）。例如，电梯在二楼，按“三”表示电梯内乘客欲往三楼，则L12亮表示该要求已被接受。电梯向上运行到三楼停靠，此时L12灭。 （3）呼梯登记信号 呼梯登记信号有6个，分别由L1L6个指示灯组成，其意义与上述指令登记信号相类似。 1.4 可编程控制器的机型选择1.4.1 PLC的IO点数估算根据被控对象对PLC控制系统的技术指标和

15、要求，确定用户所需的输入、输出设备，据此确定PLC的IO点数。在估算系统的IO点数和种类时，要全面考虑输入、输出信号的个数，IO信号类型(数字量模拟量)，电流、电压等级，是否有其他特殊控制要求等因素。以上统计的数据是一台PLC完成系统功能所必须满足的，但具体要确定I0点数时则要按实际I0点数，再向上附加2015的备用量。根据机型的选择，再对被控对象进行I0点数的估算，根据被控对象IO信号的点数，考虑留有1520的备用量以调整和扩充。估算出被控对象的I0点总数，就可根据此点数选择相当的PLC。I0点数是衡量PLC规模大小的重要指标，选择相应规模的PLC需要留有余量。1.4.2响应时间扫描周期和响

16、应时间必须认真考虑。可编程序控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠的接收持续时间小于扫描周期的输入信号。1.4.3输入输出模块的选择来自现场的设备按钮、限位开关、行程开关等的电平信号并将其转换为机器内部电平信号，模块类型为直流和交流两种。根据设备与模块之间的远近程度选择电压的大小，一般5V、12V、24V属低电平，传输距离不宜太远。另外，高密度的输入模块如32点、64点，同时接通点数取决于输入电压和环境温度。一般讲，同时接通点数不得超过60%。系统的稳定性，必须考虑门槛电平(接通电平与关断电平之差)的大小。门槛电平值越大，抗干扰能力越强，传输距离也就越远。输出模块的任务是将机器内部电平信号转换为

17、外部的控制信号。频繁、电感性、低功率因数的负载，推荐使用晶闸管输出模块，但缺点是模块价格高，过载能力差。输出模块优点是适用电压范围宽，导通压降损失小，价格便宜，缺点是寿命短，响应速度慢。输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值。1.4.4机型的确定 三菱公司的FX0N-40MR-001系列的PLC具有24点输入/16点输出，输出端接24V直流电源，而且能够满足本设计的所有技术指标及设计要求，因此选择该型号的PLC。1.5 控制电路系统设计图1-1 系统主电路图1、三相异步电动机的选取JO2-41-4：额定功率5.5KW ，额定电流11A ，额定转速1440r/min ，功率因0.88，堵转电流

18、7.0A。2、熔断器的选择使用220V三相交流电源供电，则： I(fu)=I(n)(1.5-2.5)，取I(fu)=22A 产品型号：3NA3814 2C ；适用于交流50Hz，额定电压交流380、500V，额定电流35A的配电线路中，作过载和短路保护。3、热继电器的选择电动机在启动瞬间和短时过载启动瞬间电流为（5-6）倍的I（n）。一般情况下热继电器的整定值得选取电动机的额定电流的（0.95-1.05）倍的I（n）。使用时，热继电器的旋钮应调到该额定值 ，否则起不到保护作用。选择型号：TM30-100W，额定电流16A100A，额定电压小于690V以下的电机。4、交流接触器的选择接触器是一种

19、能频繁接通和断开远距离用电设备主电路及其他大电容用电贿赂的自动控制电器，它分为直流和交流两类。控制对象主要是电动机、电炉、电焊机、电容器等。交流接触器主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。产品型号：CJX2系列，额定电流 40A，额定电压 220V。二、系统硬件设计2.1电梯模型介绍 该装置由底座、立柱及面板、主电路板等组成。底座背部设有电源插座及保险管座，保险管规格为250V1A。电源开关设置在底座上面。本装置电源为交流220V50HZ。 轿厢在模型的左侧，由小型直流电机来控制它的上升和下降，轿厢门模拟在装置的右上方，可进行开门和关门控制。 面板上的输入信号端子有内选按钮信号、外选按钮信

20、号、平层、限位信号、厢门限位信号及公共端I等共计24个，控制时应分别与PLC主机输入端连接，公共端I与主机输入COM点连接。 面板上的输出信号端子有外呼指示灯、轿厢上升下降控制、内选指示灯、厢门控制，公共端等共计18个，控制时应分别与PLC主机输出端连接，公共端与主机输出COM连接。使用时首先将模型与PLC主机输入、输出端口连接好，检查无误后，接通电源，模型处于待机状态，启动PLC运行程序，按动模型选层的内呼或外呼按钮，若PLC运行程序编制正确的话，电梯模型将按内、外呼按钮指令正常运行。2.2输入输出分配表 输入信号有：内呼信号4个，外呼信号6个，开关门信号2个，轿厢平层信号4个共计14个。输

21、出信号有：内呼信号指示4个，外呼信号指示6个，轿厢上下行2个，轿厢上下行指示2个，门电机开关2个，共计16个。输 入输 出X000一楼位置开关SQ1Y000上行指示X001二楼位置开关SQ2Y001下行指示X002三楼位置开关SQ3Y002上行驱动X003四楼位置开关SQ4Y003下行驱动X004一楼指令开关K10Y004一楼指令登记X005二楼指令开关K9Y005二楼指令登记X006三楼指令开关K8Y006三楼指令登记X007四楼指令开关K7Y007四楼指令登记X010一楼上行按钮K1Y010一楼上行呼梯登记X011二楼上行按钮K3Y011二楼上行呼梯登记X012三楼上行按钮K5Y012三楼

22、上行呼梯登记X013二楼下行按钮K2Y013二楼下行呼梯登记X014三楼下行按钮K4Y014三楼下行呼梯登记X015四楼下行按钮K6Y015四楼下行呼梯登记Y016开门模拟Y017开门模拟表2-1 四层电梯控制I/O分配表2.3 PLC接线图图3-2为PLC输入输出接线图。X000X015为输入信号，Y000Y017为输出信号，其中输入端的公共端COMI接地，输出端的公共端COM接+24V电源。图2-1 PLC接线图三、系统软件设计3.1程序流程图 假设电梯停于一楼，此时如果按下三楼向上按钮，电梯上行。如果在上行过程中如果按下二楼向上按钮，则先停于二楼，再上行至三楼。如果在上行过程中按下二楼向

23、下按钮，由于是反向信号，所以电梯先去三楼，所有的上行信号均响应以后再响应下行信号。如果按下四楼向下按钮，则电梯完成其他外呼向上信号以后就上行至四楼。电梯到达四楼后，如果同时按下一楼向上按钮、二楼向上按钮、三楼向上按钮，则轿厢首先下行至一楼响应最远反向呼信号。然后再上行至二楼、三楼。 图3-1 系统程序流程图3.2 梯形图3.2.1外召唤信号登记及消除图3-2 外召唤信号登记及消除梯形图3.2.2内指令信号登记及消除点动内呼按钮，信号登记显示，到层信号取消。本系统设一楼为基站，两分钟内无任何操作，电梯自动返回一楼。图3-3 内指令信号登记及消除梯形图3.2.3电梯的平层信号处理图3-4 电梯的平

24、层信号处理梯形图3.2.4选层定向及反向截梯1、 轿厢上行图3-5 轿厢上行梯形图2、轿厢下行图3-6 轿厢下行梯形图3.2.5内指令外召唤信号的保持轿厢的内呼指令与外召唤指令保持信号，用于在有乘坐需要的楼层停车，并自动或手动执行开关门操作。开关门执行一次之后，信号取消。使电梯能够继续响应其他乘坐信号。图3-7 内指令外召唤信号的保持梯形图3.2.6各楼层停车信号图3-8各楼层停车信号梯形图3.2.7自动及手动开关门如梯形图所示，电梯到层停车后，延时2s开门，5s后自动关门，并设有手动开门按扭和关门按钮，可实现即时开关门。图3-9 自动及手动开关门梯形图四、系统调试4.1 系统调试 设计一个P

25、LC应用系统，关键要解决的第一个问题是进行PLC应用系统的功能设计，即根据受控对象的功能和工艺要求，明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。第二个问题是进行PLC应用系统的功能分析，即通过分析系统功能，提出PLC控制系统的结构形式、控制信号的种类、数量，系统的规模、布局。第三个问题是根据系统分析的结果，具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。 调试步骤： (1)模拟调试。用户编写的程序在总装调试前要进行模拟调试，检查程序无误后可把PLC接到系统里进行总装调试。 (2)PLC的外部接线检查，外部接线一定要准确无误。如果用户程序还没有送到机器里去，可用自行编写的试验程序对外部接线做扫描通电检查，查

26、找接线故障。 (3)将主电路断开，进行预调，确认接线无误后再接主电路。 (4)将模拟调好的程序送入用户存储器进行总调试，直到各部分的功能均正常，并能协调一致成为一个完整的整体控制为止。 (5)如果调试达不到指标要求，可对硬件、软件调整，一般只对软件作调整。 (6)全部调试结束以后，将程序固化在EPROM盒中保存。4.2 调试过程中出现的问题及解决办法 （1）出现的问题：在课程设计初期阶段，我根据控制要求逐个编程实现，当程序编写到第四个要求（即方向判别）的时候，我感觉编程初期设计思路的错误，需要在原来的程序中再加入方向判别。 解决的办法：编写程序应该先统观全局，先根据整体要求想出设计思路，然后再

27、逐一实现各功能块程序。也就是说编程需要先从上往下分析编程要求，再从下往上编写程序。 (2)出现的问题：在编写第四个控制要求时需要有方向的判别，如果某一楼层向上向下按钮都被按下，电梯在某一方向运行时，反向信号也被清除。这样就达不到同向运行时不响应反向信号的要求。 解决的办法：在程序中利用Y002和Y003将同向信号与反向信号进行了区分4.3 程序最终调试运行情况 (1)按下呼叫按钮，电梯在检测到外呼或者内呼信号以后，便会运行到指定楼层。上升过程中，只执行上行信号，下行信号不执行且只保持相应指示灯点亮，反之亦然。 (2)若同时按下多层反向外呼按钮，则轿厢首先运行最远的反向外呼信号所在的楼层，然后再

28、顺序执行其他的外呼信号。 (3)平层后开门，直至碰到开门到位行程开关，再经过5S的延时后自动关门。在此过程中可以按轿厢内的开门开关或关门开关进行开关门。 (4)在上升或下降过程中，开关门按钮无效。在开关门和5S延时过程中，轿厢不能上升和下降。 (5)用指示灯指示上行还是下行。五、结果分析及展望 通过本次课程设计，我完成了电梯控制的要求，如方向判断，半途截梯，开关门等功能，但设计仍存在不足之处，比如乘客在乘坐电梯的过程中不知道在几层等等，应该进行改进，可以加上数码管显示，进行显示电梯所在楼层，使电梯的使用更方便乘客。总之，经过两个星期的研究工作，通过在书店、图书馆以及互联网查阅相关资料，了解了电

29、梯的起源和发展过程，并且加深了对电梯运行过程、控制系统的认识，熟悉了可编程控制器在电梯控制系统中的运用。并且，使我将原来所学的知识系统化、理论化、实用化，对如何使用已有知识及获取相关资料方面的能力又有了提高。通过这次设计，我还认识到无论做什么，都需要踏实，勤奋，严谨的工作态度，这对我以后的工作将会产生深渊的影响。本次设计达到了预定的设计目的。利用可编程控制器以及电动机控制技术，充分利用了数字化电子控制技术，通过合理的设别选型、软件设计，提高了电梯运行的可靠性和运行效率，使电梯结构紧凑、噪音降低、维修简单、故障率低，改善了电梯运行的舒适感，并节约了电能，具有一定的经济效益和社会效益。附录参考文献

30、1李仁主编，电气控制，北京：机械工业出版社，20002陈立定等主编，电气控制与可编程控制器，广州：华南理工大学出版社，20013王仁祥主编，常用低压电器原理及其控制技术，北京：机械工业出版社，20024郑萍主编，现代电气控制技术，重庆：重庆大学出版社，20015 佟为明等编，低压电器继电器及其控制系统，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20006 王海，李洪奎，刘晓。基于PLC的多轴控制研究J。机械工程学报,2008,6(4):470-472.7 杨东,黄永红,张新华,吉敬华.用PLC基本指令实现自动运动定位控制的 研究J. 微计算机信息,2010,26(2-1):62-64。 8 秦琴，王忠庆.。利用PLC的高速计数功能实现轴的精确定位控制.。电气技术。2009(3)。9 陈婵娟,薛恺.基于PLC的步进电动机单双轴运动控制的实现.机械设计与制造.2009（3）10 杨涛,王启江等。基于PLC绕线机控制系统设计J。组合机床与自动化加工技术，2005(8)：58-59。