PLC四层电梯课程设计

目录

一方案选择及论证................................ 错误！未定义书签。

1.1 任务详解及要求 ................................. 错误！未定义书签。

1.2 设计思路 ...................................... 错误！未定义书签。

1.3 型号选择 ...................................... 错误！未定义书签。二系统硬件设计 (8)

2.1 系统功能及原理 (8)

2.2 系统组成框图 (8)

2.3I/O的分配及接线 (9)

三系统软件设计 (11)

3.1 各软件模块的功能，梯形图及说明 (11)

四系统调试 (16)

4.1硬件调试: (16)

4.2软件调试 (16)

4.3 运行调试 (16)

4.4 错误调试与修改方法 (16)

五结果分析与展望 (17)

附录 (18)

一．方案设计及论证

1.1 任务详解及要求

用PLC实现四层电梯运行时的综合控制，本次设计选择的是民用电梯运行方式，即电梯优先到达最先产生信号的楼层，例如当四层，一层，三层依次产生呼叫信号时，电梯会先到四层，再到一层，最后才到三层。

1.2 设计思路

电梯设计中首先要考虑的是电梯的上下行问题，即当有外呼或内呼信号时，电梯应该是上行还是下行。因此我们选择的方法是当电梯位于不同平层时会产生相应的信号并锁存在寄存器里，当不同的楼层产生外呼或内呼信号时也会将一个信号送入锁存器中，然后将之与电梯位于某一楼层时产生的信号相比较，进行判断电梯的运行方向。

其次要考虑的是怎样保证先叫先停的运行方式，电梯接收到多个信号时，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。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。

1.3 PLC型号选择：

FX0N-40MR技术指标

合计总数40点－24点输入，DC24V，16点继电器输出；

FX0N-40MR系列PLC的功能

FX0N的EEPROM用户存储器容量为2000步。基本指令有20条，步进指令2条，应用指令36种51条。FX0N有500多点的辅助继电器，128点状态寄存器，95个定时器和45个计数器（其中高速计数器13个）还有大量的数据寄存器，76点指针用于跳转，中断和嵌套。FX0N有较强的通信功能，可与内置RS－232C通信接口的设备通信，如使用FX0N－485APP 模块，可与计算机实现1：N（最多8台）的通信。FX0N还备有8位模拟量输入输出模块（2路输入，1路输出）用以实现模拟量的控制。由于FX0N体积小，功能强，使用灵活，特别适用于由于安装尺寸的限制而难以采用其他PLC的机械设备上。本课题选用FX0N-40MR系列PLC。

二．系统硬件设计

2.1系统的功能及原理

本实验选用了PLC-电梯控制挂件、PLC-控制主机来实现电梯的运行，其功能（如上文所述）较为全面，基本上满足了民用电梯的需求。

2.2系统组成框图

图1 系统流程图

图2 数码管I/O分配表

图4-1为PLC输入输出接线图。X000～X023为输入信号，Y000～Y026为输出信号，其中Y020～Y026分别按顺序接数码管的A～G显示轿厢所在楼层。输入端的公共端COMI接地，输出端的公共端COMⅡ接+24V电源。

三．系统软件设计与说明

3.1内呼信号的输入及存储程序

编程思路：首先打开电梯开关，以一楼内呼为例，按下X000按钮，则Y000被接通并保持，直到电梯到达一楼时利用M1常闭触点断开Y000。在按下X000的同时D1赋值为1，从而实现存储功能。当Y000失电时，D1和M0、M1、M2被清零。

梯形图如图3-1所示。

图3-1

3.2外呼信号的输入及存储程序

以一楼向上外呼信号为例，如果电梯不在一楼，此时按下X004，D5赋值为2，M104得电并保持。如果此时电梯为下行，则M104、Y017常开闭合，Y004得电并且在电梯下降过程中一直保持。如果电梯处于上行阶段，则M104、Y016常开闭合，Y004得电并保持，直到电梯上行到一楼时失电。Y004失电时，D5和M12、M13、M14被清零。其它外呼类似。

梯形图如图3-2所示。

图3-2

3.3电梯平层信号的存储程序

轿厢停于某层时，该楼层平层开关被接通，为D0赋予对应的值。梯形图如图3-3所示

3.4比较判断电梯上下行程序

按下某楼层按钮则将该按钮所对应的数据寄存器中的值与轿厢所在楼层数据寄存器D0中的值进行比较，从而可以判断上下行。判断上下行程序：当D1到D10中任一数据寄存器中的值大于D0中的值，则轿厢上行；当D1到D10中任一数据寄存器中的值小于D0中的值，则轿厢下行。如果当D1到D10中任一数据寄存器中的值既有大于D0的，又有小于D0的，则轿厢上下行以第一次按下按钮所对应的数据寄存器中的值与D0的比较结果而得。

梯形图如图3-4所示。

图3-4

3.5开关门程序

电梯停于某层时，按下当前层外呼信号启动开门程序。及其它开关门程序。

电梯未平层时，M30得电，此时手动开关门按钮X012和X013按下均无效，M31和M32不得电。电梯平层时，M33得电，轿厢门打开，延时10S后，自动关闭。

程序中C0、C1的重要作用：

在程序中C0、C1的作用是保证每次平层时只有一次开关门，防止轿厢一直上升或下降而不执行平层开关门程序，同时也防止电梯一直处于开关门状态。

电梯平层以后，按下开门按钮或者开门限位开关被触发则C0得电；按下关门按钮或者关门限位开关被触发并且C0得电时，C1得电。

在电梯上升或降价过程中即电梯未平层时C0清零。当电梯平层并且C0被清零时，C1清零。程序运行时，首先开关门一次，所以C0、C1得电。

梯形图如图3-5所示。

图3-5

3.6电梯上下行程序

在比较判断出轿厢上行以后，执行以下程序。首先是内呼信号，如果电梯在一楼，按下

X001则M3接通，此时C1是接通的，所以M40得电并自锁直到轿厢在二楼平层时失电。如果电梯在一楼或二楼，按下X002则M6接通，M41得电并自锁直到轿厢到达三楼时失电。如果电梯在一楼、二楼或三楼，按下X003则M9接通，M42得电并自锁直到轿厢到达四楼时失电。外呼信号上行与内呼信号上行原理相同，只是加上外呼信号之后，需要给外呼信号和内呼信号之间加上互锁。至于最远反向呼功能：如果电梯在一楼，按下二楼向下X005，则M72得电，电梯上行；如果再按下X007，则M72失电，M71得电，电梯到二楼不停下继续上行；如果再按下X011，则M71失电，M70得电，电梯直接运行至四楼。

需要注意的是：在最远反向呼程序里需要加入内呼信号和外呼信号的互锁。

电梯下行程序与上行程序类似

梯形图如图3-6所示。

图3-5

四．系统调试

4.1硬件调试

（1）按照图将所有的设备连接起来，并接通电源，观察PLC的指示灯，PLC上的RUN 和RDY指示灯正常亮起，则PLC正常工作，观察电梯模型上，电源指示灯正常亮起，则电梯模型正常工作。

（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。

4.2软件调试

按照设计，写好的梯形图，并通过变换成指令来检查程序是否有误，检查无误后，在电脑中开启梯形图逻辑测试，测试达到预想结果后，将主程序写入PLC。

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。

4.3运行调试

（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10S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10S延时过程中，轿厢不能上升和下降。

4.3错误调试与修改方法

（1）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Y016和Y017将同向信号与反向信号进行了区分（如图4-1所示）。

图4-1

（2）出现的问题：在电梯上行过程中，同时按下几个外呼信号和内呼信号，电梯不能在中间信号处停下，而是一直上行到最远信号所在的楼层。解决的办法：将外呼信号和内呼信号进行互锁（如图4-2所示）。

图4-2

五．结果分析及展望

经过我们小组一段时间的钻研，我们较圆满的完成了课程设计的课题任务，实现了基于PLC的四层电梯控制系统的设计要求及功能。该系统采用随机逻辑控制，即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。

在本次课程设计中，我算是明白了团结就是力量的真谛啊，这个在刚开始的的时候我以为会非常难的任务，在我们团队的努力下最终还是攻克了，但本次设计还是不够完美，仍有可以改进的地方，如电梯楼层的显示，或者加上一个拥有最高优先级的按键便可以将这个电梯系统用于医院，该按键的作用就是当有需要手术的病人送入医院时，可以优先使用电梯。

附录

轿厢停于某层时，所在楼层存于D0并用数码管显示程序梯形图

参考文献：

[1]PLC编程及应用.廖常初主编.第3版.北京：机械工业出版社,2006

[2]史国生. 电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，2003

[3]孙振强. 可编程控制器原理及应用教程.北京：清华大学出版社,2006

[4]王庭有. 可编程控制器实用技术原理及应用. 北京：国防工业出版社，2005.

[5]蔡红斌. 电气与PLC控制技术. 北京：清华大学出版社，2007