電梯控制課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　電梯控制</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)，在三菱FX0N-40MR基礎(chǔ)上，完成了四層電梯的控制?？刂齐娞葸\(yùn)行方面的程序分為三個(gè)部分即：上升過(guò)程，下降過(guò)程，靜止過(guò)程（待命階段）。在程序中設(shè)置了上升下降標(biāo)置位，方便分情況控制。增設(shè)了一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器D2，用以存放最遠(yuǎn)呼叫層數(shù)，

2、并通過(guò)最遠(yuǎn)呼叫層與即時(shí)樓層的關(guān)系來(lái)控制電梯運(yùn)行方向。通過(guò)電梯運(yùn)行方向、呼叫樓層和即時(shí)樓層的關(guān)系設(shè)定呼叫權(quán)利，不符合條件的呼叫無(wú)效。最后調(diào)試時(shí)本程序在能夠很好的完成電梯基礎(chǔ)控制，不僅可以顯示即時(shí)樓層，到達(dá)呼叫樓層時(shí)有鈴聲提示，更重要的是它有記憶呼叫樓層的功能，使得電梯的適用能力更強(qiáng)，應(yīng)用范圍更廣。</p><p>　　關(guān)鍵字：三菱FX0N-40MR、四層電梯控制、最遠(yuǎn)呼叫層、即時(shí)樓層。</p><

3、;p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1. 前言1</b></p><p>　　2. PLC簡(jiǎn)介及其工作原理1</p><p>　　2.1 PLC簡(jiǎn)介1</p><p>　　2.2 PLC的基本組成1</p><p>　　2.3 PLC的工

4、作原理2</p><p>　　3.電梯控制方案選擇與硬件電路設(shè)計(jì)2</p><p>　　3.1 電梯規(guī)則2</p><p>　　3.2方案論證與選擇3</p><p>　　3.3 硬件電路的設(shè)計(jì)3</p><p>　　3.4. I/O口分配4</p><p><b>　　4

5、.軟件設(shè)計(jì)4</b></p><p>　　4.1 程序流程圖4</p><p>　　4.2 局部程序詳細(xì)分析5</p><p>　　4.2.1 電梯初始化程序的設(shè)計(jì)5</p><p>　　4.2.2 樓層顯示程序及樓層提示程序的設(shè)計(jì)5</p><p>　　4.2.3 電梯呼叫與響應(yīng)邏輯的設(shè)計(jì)6&

6、lt;/p><p>　　5. 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果9</p><p>　　6. 設(shè)計(jì)小結(jié)10</p><p><b>　　7.參考文獻(xiàn)10</b></p><p><b>　　附錄11</b></p><p><b>　　1. 前言</b></p>

7、;<p>　　隨著人口的增加，科學(xué)技術(shù)日新月異地發(fā)展，人們物質(zhì)文化生活水平的逐步提高，建筑業(yè)的迅速發(fā)殿，大批的高樓大廈拔地而起，十幾層到幾十層的賓館、飯店、辦公樓、住宅比比皆是。伴隨建筑業(yè)發(fā)展，為建筑內(nèi)供上下交通運(yùn)輸?shù)碾娞莨I(yè)也在不斷的發(fā)展著。電梯已不僅是一種生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設(shè)備，更是一種工作和生活中的必需設(shè)備，完全可以預(yù)想到，隨著社會(huì)的發(fā)展，電梯產(chǎn)品在人們物質(zhì)文化生活呂的地位將和汽車一樣，成為重要的運(yùn)輸設(shè)備之一。作為現(xiàn)代

8、高層建筑胡垂直運(yùn)輸工具，都市人們的日常生活已經(jīng)越來(lái)越離不開(kāi)它。城市高速發(fā)展，高樓大廈處處可見(jiàn)，而高樓的主要工具都是電梯，所以接角電梯的人也越來(lái)越多，且隨時(shí)影響人們的工作、生活和學(xué)習(xí)，所以設(shè)計(jì)電梯很有意義。</p><p>　　傳統(tǒng)斷電器電梯控制系統(tǒng)，由于繼電器本身的機(jī)械和電磁慣性大，大大的降低了電梯系統(tǒng)的可靠性和安全性。為了提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的工作效率，現(xiàn)在的電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式逐漸被PLC所代

9、替，使得PLC在電梯設(shè)計(jì)方面，有非常廣泛的應(yīng)用。因此進(jìn)行電梯的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)電梯行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用 ，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價(jià)值。</p><p>　　2. PLC簡(jiǎn)介及其工作原理</p><p><b>　　2.1 PLC簡(jiǎn)介</b></p><p>　　可編程控制器(Programmable Co

10、ntroller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。</p><p>　　可編程控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，其出現(xiàn)后受到普遍重視，發(fā)展也十分迅速，在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中占有極其重要的地位。它與現(xiàn)有的各種控制方式相比，具有很多優(yōu)點(diǎn)，諸

11、如：可靠性強(qiáng)；控制程序可變，具有很好的柔性；編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)；功能強(qiáng)，性價(jià)比高；體積小，重量輕，能耗低等等。</p><p>　　2.2 PLC的基本組成</p><p>　　中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞，它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲(chǔ)器I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。</p>&

12、lt;p>　　CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。</p><p>　　存儲(chǔ)器：存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器；存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　I/O接口電路：PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分

13、（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。</p><p>　　另外，PLC系統(tǒng)還包含電源及其它設(shè)備，其中包括編程設(shè)備，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況等。</p><p>　　2.3 PLC的工作原理</p>&

14、lt;p>　　PLC實(shí)行循環(huán)掃描的工作方式，CUP按分時(shí)操作方式來(lái)順序處理各項(xiàng)任務(wù)。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 </p><p>　　(一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)

15、中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 </p><p>　　(二) 用戶程序執(zhí)行階段 </p><p>　　仔用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描

16、用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 </p><p>　　(三) 輸出刷新階段 </p><p>　　當(dāng)

17、掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。</p><p>　　3.電梯控制方案選擇與硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 電梯規(guī)則</b></p><p>　　由于硬件的限制，電梯設(shè)計(jì)的最高層為4層

18、。</p><p>　　當(dāng)電梯靜止時(shí)（不工作，等待呼叫），任何層呼叫均能響應(yīng)。</p><p>　　當(dāng)電梯上升時(shí)，呼叫樓層高于即時(shí)樓層，電梯可以響應(yīng)呼叫。但呼叫樓層在即時(shí)樓層下時(shí)，則不能響應(yīng)呼叫。</p><p>　　當(dāng)電梯下降時(shí)，呼叫樓層低于即時(shí)樓層，電梯可以響應(yīng)呼叫。但呼叫樓層在即時(shí)樓層上時(shí)，則不能響應(yīng)呼叫。</p><p>　　電梯響應(yīng)

19、呼叫，到達(dá)相應(yīng)樓層時(shí)，鈴聲響3s提醒乘客電梯到達(dá)目的地，并且在該處停止10s。然后接著到達(dá)其它響應(yīng)樓層。</p><p>　　同時(shí)電梯有記憶呼叫功能。</p><p>　　數(shù)碼管顯示即時(shí)樓層。</p><p>　　3.2方案論證與選擇</p><p>　　方案一： 使用基本指令編程</p><p>　　通過(guò)查閱參考資料

20、及網(wǎng)上的資料，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)電梯控制使用大量基本指令通過(guò)經(jīng)驗(yàn)法運(yùn)用邏輯關(guān)系編寫電梯的控制程序。這種方法傳統(tǒng)可靠，有較為完整的邏輯，編寫時(shí)需要較強(qiáng)的邏輯。</p><p>　　方案二：使用功能指令及數(shù)據(jù)寄存器編程</p><p>　　在了解了電梯控制的邏輯關(guān)系后，我認(rèn)為通過(guò)比較指令和傳送指令能夠很好的實(shí)現(xiàn)電梯的控制要求。使用傳送指令將當(dāng)前樓層很呼叫樓層的層數(shù)傳送給數(shù)據(jù)寄存器，通過(guò)比較指令比較后就

21、可控制電梯上升，下降，停止，樓層提示及樓層顯示。這種方法需要對(duì)功能指令有一定的了解，在編寫過(guò)程中也會(huì)遇到更多問(wèn)題。</p><p>　　比較了方案一很方案二后，發(fā)現(xiàn)方案一編寫四層電梯太繁雜，很多功能不太好實(shí)現(xiàn)。而方案二使用了功能指令，設(shè)計(jì)思路較方案一更清晰，所以選擇了方案二。</p><p>　　3.3 硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　圖1 硬

22、件電路圖</b></p><p>　　3.4. I/O口分配</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的電梯輸入24點(diǎn)，輸出13點(diǎn)，根據(jù)PLC選擇的原則，我們選擇了三菱FX0N-40MR。三菱FX0N-40MR有24個(gè)輸入，16個(gè)輸出，在本設(shè)計(jì)中完全夠用。</p><p>　　表1 PLC的I/O分配</p><p><b>　　4

23、.軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 程序流程圖</b></p><p><b>　　圖2 程序流程圖</b></p><p>　　4.2 局部程序詳細(xì)分析</p><p>　　4.2.1 電梯初始化程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3 電梯初始

24、化程序</p><p>　　電梯初始化程序的梯形圖如上，PLC啟動(dòng)后M11接通，通過(guò)M11控制電梯下降，直到碰到一樓的行程開(kāi)關(guān)X0后停止。該程序段可讓電梯啟動(dòng)時(shí)復(fù)位到一樓。</p><p>　　4.2.2 樓層顯示程序及樓層提示程序的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1. 樓層顯示程序</b></p><p><b

25、>　　圖4樓層顯示程序</b></p><p>　　樓層顯示程序的梯形圖如上，當(dāng)某一樓的行程開(kāi)關(guān)接通，則執(zhí)行傳送指令驅(qū)動(dòng)Y10-Y17八段碼顯示。該程序段可顯示電梯當(dāng)前所在樓層數(shù)。</p><p>　　樓層與八段碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：</p><p><b>　　1——H0006</b></p><p>&

26、lt;b>　　2——H005B</b></p><p><b>　　3——H004F</b></p><p><b>　　4——H0066</b></p><p><b>　　2．樓層提示程序</b></p><p><b>　　圖5 樓層提示程序&

27、lt;/b></p><p>　　樓層提示程序的梯形圖如上，當(dāng)電梯停止時(shí)M12接通，M12接通使M120接通一個(gè)掃描周期，驅(qū)動(dòng)Y4，Y4自鎖，蜂鳴器開(kāi)始響，定時(shí)器T0開(kāi)始計(jì)時(shí)，一秒后T0動(dòng)作，斷開(kāi)Y4。蜂鳴器叫1秒。該程序段的功能是在電梯停止時(shí)使蜂鳴器叫1秒。起到提醒作用。</p><p>　　4.2.3 電梯呼叫與響應(yīng)邏輯的設(shè)計(jì)</p><p><b&

28、gt;　　1.上升標(biāo)志位</b></p><p>　　圖6 上升標(biāo)志位程序</p><p>　　上升下降標(biāo)志位的梯形圖及指令表如上，Y0為上升輸出，Y2為下降輸出，D0為當(dāng)前樓層，D2為最遠(yuǎn)的呼叫樓層。當(dāng)Y0接通，電梯上升，M0接通并自鎖，此時(shí)若電梯停在中間的某一呼叫層，M0依然是接通的，只有當(dāng)電梯到達(dá)最遠(yuǎn)的呼叫層時(shí)，此時(shí)D1=D2，通過(guò)比較指令M21接通，驅(qū)動(dòng)M24，M24常

29、閉開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，M0被斷開(kāi)。下降時(shí)同理。所以當(dāng)電梯上升且沒(méi)到達(dá)最高層時(shí)，M0一直是接通的，即M0是上升標(biāo)志位。同理，M1是下降標(biāo)志位。</p><p>　　2. 判斷當(dāng)前樓層程序段</p><p>　　圖7 判斷當(dāng)前樓層程序</p><p>　　梯形圖如上，D0為當(dāng)前樓層，當(dāng)D0=1，M201接通，從而驅(qū)動(dòng)M203，同理得對(duì)應(yīng)關(guān)系：2-M213，3-M223，4-M23

30、3，5-M243，6-M253。</p><p>　　3.上升下降呼叫程序</p><p><b>　?、伲仙?lt;/b></p><p><b>　　圖8 上升呼叫程序</b></p><p><b>　　②．下降</b></p><p><b&g

31、t;　　圖9 下降呼叫程序</b></p><p>　　梯形圖如上，當(dāng)電梯上升到3樓，D0=3，根據(jù)判斷樓層的程序段，輔助繼電器M223接通，則M223常閉斷開(kāi)，則1樓2樓3樓的呼叫開(kāi)關(guān)無(wú)法接通輔助繼電器M101,M102,M103,呼叫無(wú)效。若按下4,5,6樓的呼叫開(kāi)關(guān)，對(duì)應(yīng)的輔助繼電器M接通并自鎖。呼叫過(guò)程即完成。下降時(shí)同理。</p><p><b>　　該程序段

32、可完成</b></p><p>　?、匐娞菰谏仙龝r(shí)只響應(yīng)電梯上面樓層的呼叫；電梯在下降時(shí)只響應(yīng)電梯下面樓層的呼叫</p><p>　?、谟洃浻行У暮艚行盘?hào)。</p><p><b>　　4.停止程序段</b></p><p><b>　　圖10 停止程序</b></p>&

33、lt;p>　　梯形圖如上，若上升時(shí)5樓有呼叫信號(hào)，即M104一直是接通的，當(dāng)?shù)竭_(dá)5樓，行程開(kāi)關(guān)X4接通M12接通并自鎖，定時(shí)器T1定時(shí)10秒，通過(guò)M12的常閉開(kāi)關(guān)將上升或下降的輸出斷開(kāi)，即可完成在5樓停止的要求，并且當(dāng)上升到5樓時(shí)，M243接通，在上升呼叫程序中，M243的常閉開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，M104被斷開(kāi)，呼叫信號(hào)被消除。下降時(shí)同理。</p><p><b>　　該程序段可完成：</b>&

34、lt;/p><p>　?、僭谟行Ш艚袑油?0。</p><p>　?、陔娞葸\(yùn)行途中，優(yōu)先響應(yīng)近層的呼。</p><p>　?、鄣竭_(dá)呼叫樓層后消除該樓層呼。</p><p><b>　　5. 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)調(diào)試，本程序能夠很好的完成電梯的基本功能。在PLC上電時(shí)，在開(kāi)機(jī)脈

35、沖的作用下，電梯能夠自動(dòng)復(fù)位到一樓。在電梯運(yùn)行過(guò)程中，數(shù)碼管能夠準(zhǔn)確的顯示即時(shí)樓層。到達(dá)呼叫樓層時(shí)，電梯會(huì)自動(dòng)停止10s，并伴隨蜂鳴器1s的鈴聲提示。10s后電梯自動(dòng)運(yùn)行，響應(yīng)其它呼叫層。在電梯上升（下降）過(guò)程中，能夠響應(yīng)同方向并大于（小于）即時(shí)樓層的樓層呼叫。在電梯靜止時(shí)（待命過(guò)程中），任何樓層呼叫均可響應(yīng)。</p><p>　　雖然基本功能很好的實(shí)現(xiàn)了，但是某些地方仍然顯得有些不靈活。例如：在些過(guò)程中，電梯無(wú)

36、法實(shí)現(xiàn)轎內(nèi)命令優(yōu)先的功能；在電梯待命時(shí)，無(wú)法記憶多層的呼叫，只能響應(yīng)最后的呼叫（初步分析是由于設(shè)置靜止待命過(guò)程時(shí)將呼叫樓層D1送給最遠(yuǎn)呼叫層D2，致使后面的呼叫將前一呼叫的值覆蓋，只能響應(yīng)最后的呼叫）。所以將程序修改如下，由于時(shí)間原因，并沒(méi)有試驗(yàn)。</p><p>　　圖11 修改后的程序</p><p><b>　　6. 設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p>&l

37、t;p>　　在此次課程設(shè)計(jì)之前，做實(shí)驗(yàn)時(shí)并沒(méi)有認(rèn)真去思考PLC輸入輸出端口接線以及其更多的含義。只是對(duì)著實(shí)驗(yàn)報(bào)告，用編程器輸入已給的程序，然后再看下結(jié)果是不是滿足題目的要求，態(tài)度好點(diǎn)兒的時(shí)候就大略的分析一下程序什么意思。長(zhǎng)此以往，只是讓自己熟練了編程器的使用，而對(duì)PLC的認(rèn)識(shí)一直停留在書本上的介紹里。而本次課程設(shè)計(jì)則不同，它讓我們收獲良多。因?yàn)樽龅氖请娞?，其中的邏輯關(guān)系最為復(fù)雜，而PLC基本的工作原理是必須掌握的，這樣才能考慮復(fù)雜

38、的邏輯關(guān)系。在電梯程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，增加了我對(duì)一些邏輯分析方面的思考。相信擁有這些經(jīng)歷，以后再分析類似的復(fù)雜邏輯也不會(huì)覺(jué)得很吃力。</p><p><b>　　7.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 范永勝.電氣控制與PLC應(yīng)用.北京：中國(guó)電力出版社，2011</p><p>　　[2] 郁漢琪.可編程序控制器原理及應(yīng)用.北京.中國(guó)電力