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电梯控制系统——PLC——哈工大

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    电梯控制系统课程设计报告

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     Harbin Institute of Technology 课程设计说明书(论文) 课程名称: 逻辑与可编程控制器 设计题目: 电梯控制系统 院 系: 电气工程及自动化 班 级: 设 计 者: 学 号: 指导教师: 设计时间: 2014年3月 17日-- 3月23日 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名: 院 (系):电气工程及自动化 专 业: 电气工程及其自动化 班 号: 任务起至日期: 2014 年 3 月 17 日至 2014 年 3 月 23 日 课程设计题目: 电梯控制系统 已知技术参数和设计要求: 电梯控制系统的实验设备由PLC、电梯模型、编程计算机组成。CPU224 XP DC/DC/DC为西门子S7-200系列PLC。每组由3或4名学生组成,共同合作完成如下的设计任务。 1)电梯运动和功能描述:要求乘坐真实的电梯,观察梯外呼叫和梯内选层,记录电梯的运动过程,给出电梯控制的详细描述。阅读电梯控制方面的资料,进行调研。 2)根据电梯模型的控制要求,分配PLC系统的输入和输出地址,完成电缆接线,检查并核对接线是否与所分配的地址一致。 3)设计电梯控制的PLC程序,掌握符号表的使用,监视变量表,程序下载,程序监视和测试等。PLC程序的注释和说明,程序的打印与输出。 4)共同完成课程设计报告的撰写。 工作量: 正确连接接线,并设计完成以下功能。 1)升降模拟功能: 模型中的升降模拟器由数字电路构成,可根据CN2连接器9,10两端子上施加的电平和脉冲,驱动操作面板上的7个轿箱位置指示灯来模拟电梯的升降运动。脉冲周期选为300ms时,电梯位置指示灯变换的速度较为合适。RESET按钮用于将模拟器的指示复位到一楼。 2)轿厢的平层检测: 当轿厢位置指示灯运行到S1,S2或S3位置时,分别表示轿厢运行到1,2或3楼的平层位置,此时对应的平层检测开关S1,S2或S3闭合,向控制系统提供平层检测信号。 3) 电梯呼叫功能: 面板上的按钮PB1~PB4为梯外呼叫按钮,PB5~PB7为梯内呼叫按钮。所有呼叫按钮均为带灯按钮,可用作状态指示,指示灯均为24V电压等级。 4) 电梯门的控制: 按钮PB8和PB9为开、关电梯门控制按钮。指示灯D用来模拟电梯门的状态,开门时灯亮,关门时灯灭。 设计说明书由全组人员共同完成。 工作计划安排: (1) 2013年3月17日:选择设计题目,成立项目组;根据实际电梯的工作情况,观察梯外呼叫和梯内选层,记录电梯的实际运行,提出电梯控制的具体要求;查阅有关文献,制定系统的总体设计方案;然后根据设计分工编写PLC控制程序。 (2) 2013年3月18日:进入实验室,完成系统的硬件连线。在实验装置上调试程序,调试过程中不断发现问题、改进设计方案、完善软件功能。 (3) 2013年3月19号:进一步完善软件功能,完成设计要求,并在调试完成后,由指导老师和助教来验收。 (4) 2013年3月20~3月23号:撰写课程设计报告。 同组设计者及分工: 编写调试梯内梯外呼叫和指示部分程序和升降模拟功能部分程序; 编写调试平层自动开门控制部分程序和电梯门的手动控制部分程序; 线路连接、接线故障排查和程序联调查错。 指导教师签字___________________ 年 月 日 教研室主任意见: 教研室主任签字___________________ 年 月 日 *注:此任务书由课程设计指导教师填写。 目 录 目 录 i 一.设计要求与指标 1 二、控制功能描述 1 三、电气部分接线 2 四、程序规划与PLC程序程设计 3 五、程序调试 12 六、遇到的问题与解决方法 12 七、结论 12 八、关于本课程设计的感想与建议 12 九、参考文献 13 (选中目录项,右键,更新域,可以生成新的目录) 一.设计要求与指标 以“电梯模型”为被控对象,以S7 200 PLC-CPU224XP为控制器,设计电梯的逻辑控制系统。实现单台电梯的控制功能。 二、控制功能描述 1)升降模拟功能: 模型中的升降模拟器由数字电路构成,可根据CN2连接器9,10两端子上施加的电平和脉冲,驱动操作面板上的7个轿箱位置指示灯来模拟电梯的升降运动。脉冲周期选为300ms时(具体周期可以通过改变定时器计时来改变,此处为演示方便设置为300mS),电梯位置指示灯变换的速度较为合适。RESET按钮用于将模拟器的指示复位到一楼。 2)轿厢的平层检测: 当轿厢位置指示灯运行到S1,S2或S3位置时,分别表示轿厢运行到1,2或3楼的平层位置,此时对应的平层检测开关S1,S2或S3闭合,向控制系统提供平层检测信号。 5) 电梯呼叫功能: 面板上的按钮PB1~PB4为梯外呼叫按钮,PB5~PB7为梯内呼叫按钮。所有呼叫按钮均为带灯按钮,可用作状态指示,指示灯均为24V电压等级。 6) 电梯门的控制: 按钮PB8和PB9为开、关电梯门控制按钮。指示灯D用来模拟电梯门的状态,开门时灯亮,关门时灯灭。 三、电气部分接线 四、程序规划与PLC程序程设计 1. 程序规划: 将程序按照不同的功能可以分为如下几个部分:梯内梯外呼叫和指示部分(即电梯呼叫和状态指示)、电梯定向上下行部分(即模拟升降功能)、平层自动开门控制部分(即轿厢的平层检测)、电梯门的手动控制部分。 电梯呼叫和指示部分将按每个按钮的情况都列出来。按一层的按钮时,只要电梯不在1楼就要向下运行。按二层按钮时,电梯在1层则向上运行,电梯在3层时向下运行。按三层按钮时,电梯只要不在3楼就向上运行。如果恰好电梯停在呼叫的所在楼层则执行开门操作。按键按下时,相应按键灯应点亮,按下呼叫按键或楼层按键时,按键灯应维持点亮直到电梯到达指定楼层。 电梯的上下运行采用中间变量来控制实现,M0.0表示定向上行,M0.1表示定向下行,置1有效,到达指定楼层时要将中间变量清零。 按照电梯模型上的指示图,控制运行应向2通道的9、10口施加矩形脉冲(此处脉冲周期设置为300ms),因此应编一个闪烁电路的程序供调用,即可控制电梯运行。 电梯门开关控制即控制黄灯的亮灭。每次开门要求能维持1秒(具体时间可以通过改变定时器计时来改变,此处为演示方便设置为1S),1秒后若没有按下关门键则自动关门,电梯停止时按开门键应立即开门,并将控制开门的定时器清零。开门键应以常闭开关的形式串联在定时器程序中,按下开门键即将定时器清零,黄灯点亮,即表示电梯门打开。关门键应串联在维持开门指示灯(黄灯)点亮的自锁行中,当按下关门键时自锁解除,黄灯熄灭,即表示电梯门关闭。 2. 程序设计 五、程序调试 为避免接线错误、虚接、短接以及电梯模型损坏,程序调试分块进行,分别对梯内梯外呼叫和指示部分(即电梯呼叫和状态指示)、电梯定向上下行部分(即模拟升降功能)、平层自动开门控制部分(即轿厢的平层检测)、电梯门的手动控制部分等进行调试。各块调试成功后再将程序一块一块加上去进行调试,直到整体联调合格为止。 梯外楼层按钮调试:程序下载到PLC后,先按复位按钮将模型复位,电梯停在1层。分别按下2层和3层按钮,电梯指示灯只是电梯运行到2层和3层。随后再按下2层的另一个按钮和1层按钮,电梯运行到2层和1层。最后按下3层按钮,电梯直接运行到3层,再按下1层按钮,电梯直接返回1层。 梯内楼层按钮调试:程序下载到PLC后,先按复位按钮将模型复位,电梯停在1层。先后按下“2”和“3”,电梯先后运行到2层和3层。随后再先后按下“2”和“1”,电梯先后运行到2层和1层。最后先后按下“3”和“1”,电梯直接运行到3层,随后直接返回1层。 电梯开关门调试:程序下载到PLC后,先按复位按钮将模型复位,电梯停在1层。按1层呼叫按钮,电梯门开,1秒后自动关闭。将电梯呼叫到2层和3层,开关门同1层一样正常。黄灯熄灭后按下开门键,黄灯立刻点亮,再按下关门键,黄灯熄灭。按下开门键后开门时间重新计时仍为1秒。 六、遇到的问题与解决方法 1. 实验最初阶段,调试时电梯模型没反应。在对接线检查之后发现有虚接的问题,重新接线后就解决了问题。 2. 最初的程序无论怎样写,对应到电梯模型上的实验结果总是与预期不符合。我们先检查软件上各个输入输出的状态对应到PLC上是否无误,确认无误后排除PLC的故障可能。随后检查调试程序是否有错误或者逻辑冲突,发现我们的程序逻辑上存在问题,在各种调试修改依旧不成功后我们到图书馆借了相关的参考书[1],是一本西门子PLC与变频器触摸屏综合应用教程,在参考了书本上一个四层电梯的模型和控制逻辑之后对我们自己的程序做了修改最终达到了控制要求。 七、结论 本次课程设计,我们小组完成了基本的电梯控制模型,能够实现最为简单的电梯运行任务,但仍有许多细节部分可以改进,例如按键优先级、运行中多按键按下等方面。 八、关于本课程设计的感想与建议 通过本次课程设计,我们小组成员将以前学过的有关逻辑控制方面的知识复习了一遍并加以巩固,并将其应用到实际编程当中,锻炼自己的动手和实践能力。在单纯的编程过程之中,逻辑控制等方面可能考虑不够周全,实际调试时才能发现这样那样的问题,比如逻辑冲突、时序问题、中间寄存器执行过程中被覆盖、程序过于混乱等问题,尤其是不同块的程序一同调试时更是容易出现问题,这些都是我们平时理论学习中无法发现的问题,所以这次课程设计让我们大家获益匪浅。同时小组成员分工明确,大家分别负责控制的各个模块,提高了编程开发速度,使得大家意识到了团队分工和协作的重要性。 对于此课程的建议,我希望如果以后资源允许的话,可以对实验台的个别电脑予以更新换代,我们小组分到的实验台电脑反应过慢,在实验的过程中有诸多不便。 九、参考文献 [1] 吴志敏, 阳胜峰. 西门子 PLC 与变频器、触摸屏综合应用教程[M]. 中国电力出版社, 2009:294-297

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