三层电梯控制PLC专业课程设计方案报告书.doc

机械和车辆学院
《PLC课程设计》汇报
（-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
伴随社会不停发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房必需设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭贡献。PLC在电梯升降控制上应用关键表现在它逻辑开关控制功效。因为PLC含有逻辑运算，计数和定时和数据输入输出功效。在电梯升降过程中，多种逻辑开关控制和PLC很好结合，很好实现了对电梯控制。
在PLC课程设计中，我设计了一个三层电梯控制系统，在学完《电气控制和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。整个过程包含了方案讨论，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时间，关键考虑到电梯分别停在一层、二层和三层时在其它楼层呼叫等多种情况。三层电梯是由三菱PLC作为电梯控制器，控制电梯运行。经过PLC控制程序经过OPC和组态王结合起来达成全程仿真过程。
本文设计三层电梯关键是部分简单得运行程序，经过电梯控制系统组成，叙述可编程控制器（PLC）在电梯控制中应用，采取三菱PLC编程程序控制方法，提出了三层电梯PLC控制系统总体设计方案、设计过程、组成，列出了具体关键硬件电路、电梯控制梯形图及指令表。并给出了系统组成框图和程序步骤图，在分析、处理随机信号逻辑关系基础上，提出了PLC编程方法，设计了一套完整电梯控制系统方案。采取本方案实现电梯控制，能够处理继电器——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。使电梯运行愈加安全、方便、舒适。

目录
一、课程设计性质和目标 - 3 -
二、课程设计内容及要求 - 4 -
三、课程设计进度及安排 - 6 -
四、设计所需软件平台 - 7 -
五、设计思绪及梯形图程序 - 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、参考文件 - 20 -
十一、致谢 - 20 -
十二、 附录 - 21 -

一、 课程设计性质和目标
PLC课程设计是《PLC原理及应用》课程和试验结束后一门应用性很强实践课。是机械电子工程专业必修实践步骤，是和实际直接接轨课程。所选题目《三层电梯控制》紧密结合所学关键内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定深度和广度，能充足发挥学生能动性和想象力。要求我们利用书本所学习相关知识，在老师指导下，利用GX Developer编程软件和组态王开发软件进行设计。针对具体问题，完成课程设计要求内容。在设计中要求我们全方面考虑各个设计步骤和它们之间相互联络，发出模拟控制交互界面，让我们全方面了解三层电梯设计整个开发过程。培养我们综合分析问题、发觉问题和处理问题能力。利用所学知识灵活使用仿真工具来进行课程设计，完成课程设计要求。经过PLC课程设计提升我们综合设计能力。

二、 课程设计内容及要求
功效要求：
1、在三菱软件GX Developer 8.0中设计出三层电梯梯形图控制程序；
2、在组态王软件中设计出三层电梯模拟控制人机界面；
3、将组态王运行界面和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所表示。
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
1
1
3
升
上升到3层同时开门，4s后关门
2
2
3
升
上升到3层同时开门，4s后关门
3
3
3
停
开门，4s后关门
4
1
2
升
上升到2层同时开门，4s后关门
5
2
2
停
开门，4s后关门
6
3
2
降
下降到2层同时开门，4s后关门
7
1
1
停
开门，4s后关门
8
2
1
降
下降到1层同时开门，4s后关门
9
3
1
降
下降到1层同时开门，4s后关门
10
1
2,3
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
11
2
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
12
2
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
13
3
2,1
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，才许可运行
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（不需要等候4s）
19
电梯运行期间，临时不接收呼叫指令，等候抵达指定楼层，开门、关好门后，才接收下一次呼叫指令。
注意：此次课程设计必需完成序号1~9,15~19中要求；如有时间，在此基础上进行扩展完成1~18要求。

输入点分配如表2所表示。
表2 输入点分配
序号
名称
输入点
0
轿厢内，呼1层按钮
X000
1
轿厢内，呼2层按钮
X001
2
轿厢内，呼3层按钮
X002
3
轿厢内，开门按钮
X003
4
轿厢内，关门按钮
X004
5
轿厢内，报警按钮
X005
6
第1层，上行按钮
X006
7
第2层，下行按钮
X007
8
第2层，上行按钮
X020
9
第3层，下行按钮
X021
10
第1层限位开关
X022
11
第2层限位开关
X023
12
第3层限位开关
X024
13
开门限位开关
X025
14
关门限位开关
X026

输出点分配如表3所表示。
表3 输出点分配
序号
名称
输出点
0
电梯上行
Y000
1
电梯下行
Y001
2
上行指示灯
Y002
3
下行指示灯
Y003
4
开门
Y004
5
关门
Y005
6
报警指示灯
Y006

其中X005，Y006为扩展任务预留I/O分配。经过对课程设计任务具体了解，最终完成全部电梯运行要求，能够完美运行电梯

三、 课程设计进度及安排

序号
项              目
时   间
1
老师部署课程设计任务、讲授控制方法和要求，根据课程设计要求对各个部分开始做大约了解。查阅和PLC课程设计相关书籍和论文资料
1天
2
依据老师讲解对软件MX OPC和GX Simulator通信调试，经过调试简单程序熟悉编程过程和参数设置，最关键是OPC之间参数设置，她是连接组态王最关键纽带。
1天
3
查阅书籍资料和老师提供软件学习资料，对仿真软件进行学习和简单发仿真，对组态王软件操作学习，编写和创建简单控制程序，设置简单参数，经过OPC然后和画面进行连接。连接成功后查看结果是否和预想一致。
1天
4
依据三层电梯控制要求在软件组态王中建立好电梯控制模型，合理选择每个门，电梯，灯还有每个按钮参数，要和组态王词库中设置端口一致，这么才能够通讯。在组态王画面中创建完整三层电梯控制画面。
1天
5
依据上面设计内容和平时上课学习内容对三层电梯控制PLC程序编写和调试，依据课程设计三层电梯要求，找到其中逻辑关系，编写和调试中不停改善程序，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编写，对每层电梯门，开关，电梯高度，开门速度，电梯运行速度进行设置，经过OPC和PLL程序连接，查看动画仿真，然后对三层电梯命令语言进行修改。
1天
7
将PLC控制程序和组态王中电梯控制模型和控制画面进行动画编程及参数设置。组态王运行界面和PLC程序联合仿真调试，模拟电梯控制。查看和条件运行结果。
1天
8
将全部控制程序和仿真、组态王三层电梯控制系统整体调试，改善其中不足，运行动画界面，进参数修改。
1天
9
检测验收、将两个星期以来具体工作内容和过程进行编写，依据要求写课程设计汇报
1天
10
答辩
1天

四、 设计所需软件平台
课程设计所需要软件是GX Developer，是进行三层电梯控制程序编写软件，利用课上所学习到各个指令，在GX Developer界面进行编写和仿真。编好程序要和组态王动画进行连接，必需要先在软件MELSOFT Application中MX opcconfigurator中进行控制参数设计，它是连接动画和控制程序之间桥梁。组态王是开发监控系统软件，用来开发出模拟控制交互界面，在组态王中进行三层电梯动画设计。它是显示控制程序实时运行状态，用来实时监控程序工作步骤和运行过程。让什么愈加直观了解运行过程。

五、 设计思绪及梯形图程序
经过对电梯控制要求，利用书本所学内容和查阅相关资料，编写电梯控制程序。我利用是PLC中基础指令编写梯形图。首先分析每个楼层之间关系，怎么运行状态，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梯形图编写，编写完成后对照任务书上内容进行程仿真，查看仿真结果和要求改善PLC梯形图。在每个楼层中利用继电器和电梯输入和输出连接。每个楼层电梯到时设置定时器延时，让电梯自动关门。电梯控制程序以下:

电梯在1楼时候，2楼呼叫程序以下，经过继电器M1形成自锁。

电梯上行程序，经过X026限位开关来控制电梯关好门才能够运行。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，经过T1计时器计时4S，然后关门。

关门控制程序以下，TO~T5计时器是自动关门程序设置，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候4S。

电梯开门程序控制。

电梯在3层，呼叫层为2层控制程序。利用继电器M4和电梯下行进行连接。电梯下行控制程序以下。只有当门闭合时候才能够运行。

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
组态王和PLC程序连接设置：

依据电梯控制要求，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：

组态王和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楼门控制代码以下：
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;}// 判定开门限位开关状态
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;}// 判定关门限位开关状态

if(\\本站点\高度==0)// 设置电梯在一楼时候高度
{\\本站点\x22=1;}else{\\本站点\x22=0;}// 判定一楼限位开关开或闭
if(\\本站点\高度==50)// 电梯在二楼时候高度
{\\本站点\x23=1;}else{\\本站点\x23=0;}// 判定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)// 电梯抵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)// 电梯抵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)// 电梯抵达第一层限位开关，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)// 电梯抵达第二层限位开关，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)// 电梯抵达第三层触碰限位开关，电梯开门
{\\本站点\a3=\\本站点\a3+20;}// 电梯抵达三楼门动画速度打开

七、 调试运行
将设计好控制程序和组态王连接起来，查看运行结果和是否课程设计要求。前面经过检验即使PLC程序梯形图运行没有问题，不过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，经过查找组态王和PLC之间关系和组态王参数设置。发觉最关键电梯和3个门参数没有设置，所以造成运行动画没有反应。在经过设置组态王中每个门参数和电梯上行和下行参数后，发觉只有开门按钮和门有动画其它没有改变。查找原因，发觉在电梯设置参数时候电梯上行和下行运行参数中没有加载表示式。在联动运行中因为组态王中命令语言没有设置正确，造成电梯在运行中出现很多问题，经过同学和老师帮助，进行命令语言修改，最终电梯完美运作了。

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
经过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，因为部分参数没有设置正确，造成电梯运行有错误。在运行中有时候，OPC无法正确连接组态王，也造成PLC程序实施正确，不过组态王里面无法控制。经过查找原因，发觉是OPC无法连接组态王，然后重新编写了OPC程序，和组态王正确连接，这么组态王和PLC之间就能够完美结合了。在课程设计过程中有很多问题，比如开关设置，命令语言编写，电梯高度设置，楼层显示…….在设计过程中全部有很多问题，经过查找资料和同学讨论和相互学习，电梯能够在3层楼之间完成基础运行，最终完成了课程设计内容。

九、 心得体会
经过这次设计使我对PLC程序编写和组态王动画设计有了愈加深刻了解。学习到了各个软件之间相互联络和互补，经过这次课程设计我对PLC三层电梯控制有了深入了解，尤其是电梯PLC控制和画面设计和她们之间联络。在这次设计中，我经过查找大量资料和书籍、和同学老师讨论和学习、最终经过自己思索完成了课程设计要求。我在设计三层电梯控制系统时，发觉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对应指示灯，造成了我在设计程序时碰到了困难，在老师和同学帮助下我发觉和修改了程序，完成了正确程序编写。花费最多时间是组态王中参数设置和命令语言编写，在仿真过程出现很多问题，比如电梯没有运作，灯没有显示，按钮无法控制电梯等等情况。使我了解不仅仅是电梯控制，最关键是我掌握了一个设计方法，思维方法，使受益非浅。这次PLC课程设计，考验了我对理论知识利用能力，锻炼了对故障排除分析能力，加强了我们合作精神，当我们碰到困难时，老师耐心指导，帮我们一起分析故障，共同处理困难。另外，这课程设计也为了我们以后毕业设计提供了很好经验，建立基础，能够说是意义重大，影响深远。

十、 参考文件
[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，
[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，
[4] 可编程序控制器操作手册，华光电子工业
[5] 可编程序控制器编程手册，华光电子工业
[6] 王阿根，电气可编程控制原理和应用，清华大学出版社

十一、 致谢
在2个星期课程设计中我碰到很多问题，在老师和每个同学帮助下完成了课程设计，感谢给我帮助老师和同学。
对课程设计中给你帮助人谢辞。

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;}// 判定开门限位开关状态
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;}// 判定关门限位开关状态

if(\\本站点\高度==0)// 设置电梯在一楼时候高度
{\\本站点\x22=1;}else{\\本站点\x22=0;}// 判定一楼限位开关开或闭
if(\\本站点\高度==50)// 电梯在二楼时候高度
{\\本站点\x23=1;}else{\\本站点\x23=0;}// 判定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)// 电梯抵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)// 电梯抵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)// 电梯抵达第一层限位开关，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)// 电梯抵达第二层限位开关，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)// 电梯抵达第三层触碰限位开关，电梯开门
{\\本站点\a3=\\本站点\a3+20;}// 电梯抵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楼呼叫系统调试图：