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四层电梯模型PLC控制系统设计

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摘要

设计讲述了电梯在使用PLC控制时的硬件和软件的设计过程，列出了具体的主要硬件电路，并分析了主要输入输出点的作用.在PLC的电梯控制系统中,电梯的使用功能都是通过控制软件来实现的。为了使控制软件和电梯的运行动作有较好的对应关系，电梯的软件控制程序，主要分为楼层的显示程序、呼叫信号程序、上下行程序、开关门程序，各司其职，对电梯的运行进行控制。设计使用三菱FX1N-40MR型PLC模拟进行四层电梯运行的仿真设计。提高了电梯的控制水平,并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。

关键词:PLC、电梯模型、程序、调试；

前言

随着城市建设的不断发展,楼群建筑不断增多，电梯在当今社会的生活中有着广泛的应用。电梯作为楼群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，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，大部分电梯控制系统都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、可靠性高等特点,所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器（PLC）来实现.

目录

第一章 PLC的概述 4
1.1三菱PLC简介： 4
1.2 PLC的组成： 4
1.3 PLC的工作原理： 4
1。4 三菱PLC的特点： 4
第二章 总体设计方案的确定 5
2。1 设计任务： 5
2.2设计实现思路: 5
2。3控制流程图 6
第三章控制系统设计 7
3.1 I/O口分配表： 7
3。2 PLC选型: 8
3.3 PLC的外部接线图 ： 8
3。4 软件流程图： 8
3.5梯形图： 9
3。6 调试及结果分析： 12
第四章 设计小结 12
致谢 13
参考文献 13
附录 15

第一章 PLC的概述
1.1三菱PLC简介
FX1S系列:
三菱PLC是一种集成型小型单元式PLC。且具有完整的性能和通讯功能等扩展性。如果考虑安装空间和成本是一种理想的选择。
　　FX1N系列:
　　是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。具有扩展输入输出，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性.是一款广泛应用于一般的顺序控制三菱PLC。
FX2N系列：
是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点,为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。
1.2 PLC的组成:
PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程设备组成。大部分PLC还可以配备特殊功能模块,用来完成某些特殊任务。
1。3PLC的工作原理:
PLC采用的是循环扫描的工作方式，分为采样输入，程序执行和输出刷新三个阶段。三个阶段称为一个扫描周期.PLC完成一个周期后,又重复这个过程，周而复始。
1.4三菱PLC的特点
三菱PLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置，除输入出16～25点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接,模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。

第二章 总体设计方案的确定
2.1 设计任务:
四层电梯模型 PLC 控制系统设计。系统工作受开关控制，启动开关 ON 则系统工作;起动开关 OFF 则系统停止工作。系统应具备自动响应层楼召唤信号（含上召唤和下召唤)；自动完成轿厢层楼位置显示（二进制方式）;实现定向上行和定向下行；I/O足够时可实现轿厢召唤信号等控制功能。
画出 PLC 端子接线图及控制梯形图；完成 PLC 端子接线工作, 下载程序到PLC，并对程序进行调试运行。观察电梯能否按照控制要求运行.完成课程设计说明书。
2.2设计实现思路：
(1）当电梯的轿厢停于第一层或第二层或第三层时，按第四层上升按钮，则轿厢上升至第四层后停；
（2）当电梯的轿厢停于第四层或第三层或第二层时,按第一层下降按钮,则轿厢下降至第一层后停;
（3）当轿厢停在第一层，若按第二层呼梯按钮，则轿厢上升至第二层平层开关闭合后停，若再按第三层呼梯按钮则继续上升至第三层平层开关闭合；
（4）当轿厢停在第四层，若按第三层呼梯按钮，则轿厢下降至第三层平层开关闭合后停，若再按第二层呼梯按钮则继续上升至第二层平层开关闭合;
（5）当轿厢停在第一层，若第二层、第三层、第四层均有呼梯信号，则轿厢上升至第二层暂停后，继续上升至第三层，在第三层暂停后,继续上升至第四层；
(6）当轿厢停在第四层，若第三层、第二层、第一层均有呼梯信号,则轿厢下降至第三层暂停后，继续下降至第二层，在第二层暂停后,继续下降至第一层;
（7）轿厢在楼梯间运行时间超过3s，即电梯任一层楼的时间若超过3s电梯停止运行；
（8）当轿厢上升（或下降)途中,任何反方向下降（或上升）的按钮呼梯均无效，但记忆。
呼楼指示、记忆条件是有呼楼信号，且电梯没有在呼叫层。
电梯上升控制条件分别为第四层呼而电梯在第三层;或者电梯在第二层，在第四层或第三层呼梯；或电梯在第一层,在第四层、第三层或第二层呼梯。同时必须电梯没有处于下降状态且时间定时器没有到时。
电梯下降控制与上升控制原理相同。
2.3控制流程图

第三章控制系统设计
3.1 I/O口分配表：
代码
地址
注释
代码
地址
注释
SIN1
X7
一楼行程开关
A
Y7
LEDa段发光二极管
SIN1
X10
二楼行程开关
B
Y10
LEDb段发光二极管
SIN1
X11
三楼行程开关
C
Y11
LEDc段发光二极管
SIN1
X12
四楼行程开关
D
Y12
LEDd段发光二极管
P01
X1
一楼上楼召唤
E
Y13
LEDe段发光二极管
P02
X2
二楼上楼召唤
F
Y16
LEDf段发光二极管
P03
X3
三楼上楼召唤
G
Y17
LEDg段发光二极管
P04
X4
四楼下楼召唤
启/停
Y14

P05
X5
三楼下楼召唤
升/降
Y15

P06
X6
二楼上楼召唤
L1
Y1
一楼上楼召唤显示

L2
Y2
二楼上楼召唤显示

L3
Y3
三楼上楼召唤显示

L4
Y4
四楼下楼召唤显示

L5
Y5
三楼下楼召唤显示

L6
Y6
二楼上楼召唤显示

3。2 PLC的选型：
按照I/O点的分配和项目描述的控制要求，设计PLC的接线图如下图所示。因为考虑余量，选择PLC为FX1N-40MR。
3。3 PLC的外部接线图：
P
L
C
可
编
程
控
制
器
启动
升降

初始化
开关输入扫描
程序执行
驱动电机和指示灯
反馈信号

停止
3。4 软件流程图：
3。5 梯形图：

3。6 调试及结果分析：
因为起检测位置的霍尔元件(行程开关）坏了，所以系统检测不到当前电梯的位置，只能使用手动来控制；当看到电梯达到目的层接近，闭合与之对应的开关，表示到达该层，进行了控制。在有下一个招唤请求时,应断开该开关，表示离开了该层.
(1）当电梯的轿厢停于第一层或第二层或第三层时,按P04按钮，则轿厢上升至第四层后停；
(2)当电梯的轿厢停于第四层或第三层或第二层时,按P01按钮,则轿厢下降至第一层后停；
(3）当轿厢停在第一层,若按P02按钮,则轿厢上升至第二层平层开关闭合后停，若再按P03按钮则继续上升至第三层平层开关闭合；
（4)当轿厢停在第四层，若按P05按钮，则轿厢下降至第三层平层开关闭合后停,若再按P06按钮则继续上升至第二层平层开关闭合；
(5)当轿厢停在第一层，若同时按下P02，P03，P04，则轿厢上升至第二层暂停后，继续上升至第三层,在第三层暂停后，继续上升至第四层；
（6）当轿厢停在第四层，若同时按下P01，P02，P03,则轿厢下降至第三层暂停后，继续下降至第二层，在第二层暂停后，继续下降至第一层；
(7)当轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降(或上升）的按钮呼梯均无效，但记忆呼楼指示、记忆条件是有呼楼信号，且电梯没有在呼叫层。
设计小结
通过为期两周的PLC课程设计使我对PLC的控制有了深入的了解,尤其是电梯的PLC控制系统。从开始查阅资料到做笔记再设计的定位以及设备的选型的过程,组员们都积极参与进来。虽然在平时的学习中对PLC课程内容掌握的不够到位，但是通过自身的努力以及老师的帮助达到了设计要求。
本次设计应指导老师要求，控制梯形图的编程方式采用起保停电路编程，因为其电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，任何一种PLC的指令系统都有这一类指令，可适用任意型号的PLC,设计起保停电路的关键是找出它的启动条件和停止条件。在明确了设计任务和设计要求后，开始着手PLC系统设计，从设计平台功能分析到I/O分配、plc选型、外部接线再到运行调试、结果分析。每一个环节都力求完美，最终完成本次设计任务。
总之,课程设计已经结束了,不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手.最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论:知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了.

致 谢
三年的大学生活已经快结束,在本专业的学习中使我掌握了不少的专业知识，锻炼了自己。通过本次设计,我的知识面得到进一步扩展,专业技能得到进一步提高,同时分析和解决问题实际能力也得到了很大提升,与此同时也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。
本设计中有很多的不足之处如：电梯的超载问题，电梯在空载时是否回一楼等待等细节问题。由于水平有限暂时不能一一解决，望各位老师指出纠正，在以后的工作学习中我会努力学习，争取以个人能力来完成工作。
在此，非常感谢担任本次课程设计的指导老师，正是因为有了你们的细心指导，我们才能顺利完成本次设计，这篇设计和三年来所有教育过我的老师也使分不开的，没有他们的传授的知识，我也不可能完成这个课题。我无论是在课程学习阶段，还是在论文的选题，资料查询和撰写的每一个环节，无不得到指导老师的悉心指导和帮助.经过这次的毕业设计，我要感谢母校，向关心和支持我学习的所有老师和同学们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心和支持！

参考文献
1. [1］ 杨青杰主编。三菱FX系列PLC应用系统设计指南.北京:机械工程出版社，2007。
2. ［2］ 陈洁主编.PLC基础及应用。江苏：苏州大学出版社,2006。
3. [3］ 王整峰、谢云敏主编.上海：上海交通大学出版社，2007。
4. [4] 何衍庆主编。常用PLC应用手册。北京：电子工艺出版社，2007。
5. ［5] 廖常初主编.PLC基础及应用第2版.北京：机械工业出版社，2007.
6. ［6] 阳宪惠 工业数据通信与控制网络[M］。北京：清华大学出版社，2003.

附录: 指令表

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