三层电梯plc控制系统

可编程控制器课程设计

题目：三层电梯plc控制系统

院 系：工学院电气及电子工程系 专 业：电子信息工程 班 级：电子工程1401班 姓 名：龚自立 学 号：2

指导教师：刘金海

烟台南山学院教务处

二〇一六年十二月

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三层电梯plc控制系统

摘 要

随着社会的不断发展和科学技术的不断提高，各种工业自动化不断升级，尤其是在工业上PLC的应用越来越广泛。其中在生产的第一线有着各种各样的自动加工系统，其中多种原材料混合再加工，在工业上常常可见。

本次设计课题为“基于PLC的多种液体混合控制设计”，此设计以液体混合控制系统为中心，从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计过程。此次设计主要内容包括：工作过程分析，I/O分配，主电路，梯形图，流程图，指令表，接线图，程序分析等, 经过多次修改和调试，最终实现题目要求。设计采用西门子S7-300去实现设计要求。

关键词：自动控制 PLC 自动混合装置

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目录

第1章 概述 ............................................................................................................................................ 1

1.1 课题背景 .................................................................................................................................... 1 1.2 课题的意义及发展方向 ......................................................................................................... 1

第2章 设计要求及内容 ..................................................................................................................... 2

2.1 课题介绍 .................................................................................................................................... 2 2.2 电梯工作过程 ........................................................................................................................... 2 2.3 控制要求 .................................................................................................................................... 2

第3章 硬件设计 ................................................................................................................................... 3

3.1 PLC的选择 ................................................................................................................................. 3 3.2 输入输出数据 ........................................................................................................................... 3 第4章 软件设计 ................................................................................................................................... 5

4.1 系统图 ........................................................................................................................................ 5 4.2 梯形图 ........................................................................................................................................ 6

心得体会 ................................................................................................................................................... 15 参考文献 ................................................................................................................................................... 16

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第1章 概述

1.1 课题背景

随着社会科学技术的不断发展，自动控制在人类活动的各个领域中的应用越来越广泛，它的水平已成为衡量一个国家生产和科学技术先进及否的一项重要标志。在许多行业中，多种液体自动混合装置是必不可少的，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。

由于在某些生产要求中，要求系统要具有配料精确、控制可靠等特点，这也是人工操作所难以实现的。所以为了达到生产要求，特别是要实现多种液体自动混合的目的,多种液体自动混合装置势必就是摆在我们眼前的一大课题[1]。

随着PLC控制器的不断发展和计算机技术的不断提高，对原有液体混合装置进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行管理等多方面的要求。设计的多种液体混合装置利用PLC可编程控制器可实现在混合过程中精确控制，提高了液体混合比例的稳定性、自动化程度，适合相关工业生产的需要[2]。

1.2 课题的意义及发展方向

在工业生产中，把多种原料在合适的时间和条件下进行需要的加工得到产品一直都是在人监控或操作下进行的，在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作，但是现在随着时代的发展，这些方式已经不能满足工业生产的实际需要。实际生产中需要更精确、更便捷的控制装置[3]。

PLC一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大关注，生产PLC的厂家云起。随着大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用，使PLC的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。由于PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上，且编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现，所以本系统采用PLC控制是再合适不过了。

根据多种液体自动混合系统的要求及特点，我们采用的三菱FX2N-48 PLC具有小型化、高速度、高性能等特点，其指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，所以相当具有研究意义[4]。

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第2章 设计要求及内容

2.1 课题介绍

电梯是高层宾馆，商店，住宅建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。目前电梯控制主要由plc实现，现代的电梯控制除了需要满足基本的载客运货功能，还要保证安全高效。

2.2 电梯工作过程

电梯由安装在各楼层厅门口的呼叫按钮进行操纵，其操纵内容为呼叫电梯、运行方向和停靠楼层。每层楼设有呼叫按钮（一层U1，二层U2，D2，三层D3），指示灯L1指示电梯在一层及二层之间运行、L2指示在二层及三层之间运行、L3指示在三层及二层之间运行、SQ1～SQ3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。输出端用输出指示灯的状态来模拟输出设备的状态。

2.3 控制要求

（1）当电梯停于1F或2F时，如果按3F按钮呼叫，则电梯上升到3F，由行程开关SQ3停止；

（2）当电梯停于3F或2F时，如果按1F按钮呼叫，则电梯下降到1F，由行程开关LS1停止；

（3）当电梯停于1F，如果按2F按钮呼叫，则电梯上升到2F，由行程开关LS2停； （4）当电梯停于3F，如果按2F按钮呼叫，则电梯下降到2F，由行程开关LS2停； （5）当电梯停于2F，而2F、3F按钮均有人呼叫时，电梯先上升到2F，由LS2控制暂停2S后，继续上升到3F，由LS3停止；

（6）当电梯停于3F，而 1F、2F按钮均有人呼叫时，电梯下降到2F，由LS2控制暂停2S后，继续下降到1F，由LS1停止；

（7）在电梯上升途中，任何反方向的下降按钮呼叫均无效； （8）在电梯下降途中，任何反方向的上升按钮呼叫均无效； （9）每层楼之间的到达时间应在10s内完成，否则电梯停机； （10）电梯的起始位置和程序的启动、停止运行自行设计。

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第3章 硬件设计

3.1 PLC的选择

传统的控制方法是采用继电器—接触器控制。这种控制系统较复杂，并且大量的硬件接线使系统可靠性下降，也间接的降低了设备的工作效果。采用可编程序控制器较好的解决这一问题，可编程序控制器是一种将计算机技术、自动化技术和通信技术结合在一起的新型工业自动化控制设备，不仅能实现对开关量信号的逻辑控制，还能及上位计算机等智能设备之间的通信。因此，将可编程序控制器应用于多种液体混合灌装机，完全能满足控制要求。且具有操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点。

（1）CPU

及通用计算机中的CPU一样。PLC中的CPU也是整个系统的核心。主要有运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成，此外还有外围芯片、总线接口及有关电路。 （2）存储器

存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。PLC常用的存储器类型有RAM、EPROM、 EEPROM等[8]。 （3）I/O模块

输入模块和输出模块通常称为I/O模块或I/O单元。PLC的对外功能主要是通过各种I/O接口模块及外界联系而实现的。输入模块和输出模块是PLC及现场I/O装置或设备之间的连接部件，起着PLC及外部设备之间传递信息的作用。通常I/O模块上还有状态显示和I/O接线端子排，以便于连接和监视。

(4)电源模块

它的作用是将输入信号转换为PLC能够接收和处理的信号，将CPU送来的弱电信号转换为外部设备所需要的强电信号

3.2 输入输出数据

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（1） 发往控制器的数字量信号

分类 呼叫信号 变量说明 1-3层轿内指令登记按键 1，2层上行呼叫按键 2，3层下行呼叫按键 控制信号

（2） 控制器输出的数字量信号

分类 楼层信号显示 控制信号

变量说明 电梯所在楼层显示 上行指示灯信号 下行指示灯信号 电机上行方向接触器 电机下行方向接触器 开门继电器 关门继电器 数量 数量 3 2 2 1 轿厢内开关门按键 （3） I/O分配表

输入点地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.1 I1.2 I1.3 功能 内梯关门按键 一楼平层传感器 二楼平层传感器 三楼平层传感器 一楼上行呼叫按键 二楼上行呼叫按键 二楼下行呼叫按键 三楼下行呼叫按键 轿内一楼指令按键 轿内二楼指令按键 轿内三楼指令按键 输出点地址 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 功能 电梯停止 电梯到达一层指示灯 电梯到达二层指示灯 电梯到达三层指示灯 电梯开门到位指示灯 电梯下行接触器 电梯上行接触器 4 / 194 / 19

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第4章 软件设计

4.1 系统图

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4.2 梯形图

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第5章 系统调试

根据所设计的关于搅拌控制的梯形图，选用PLC的仿真软件进行仿真，具体步骤如下：

（1） 下载梯形图 （2） 点击运行 （3） 进行调试

假设电梯处于三楼即Q0.3打钩时，一楼先按上行呼叫，二楼再按上行呼叫，电机下行，Q0.5打钩。

由于一楼先按按键，二楼是上呼，所以电梯暂不相应二楼上呼申请，电梯在二楼时，继续下行即Q0.5任然打钩。

电梯到达一楼即Q0.1打钩，电梯停转即Q0.0打钩，电梯门自动打开即Q0.4打钩。乘坐电梯人进入轿厢并选择到达三层

当电梯到达二层时，由于先前二楼上呼申请和电梯要到达三层同一方向，所以电梯此时停转并开门

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当电梯到达指定三层时电梯停转并开门

由于乘客已经全部离开轿厢，六秒后电梯自动关门并停留到三楼等待下次指令

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心得体会

经过王老师的指导和同组成员的共同努力，和反复查阅资料，也在其他同学的帮助下，我们终于完成了这次课程设计。本次的设计使我从中学到了很多东西，不管是将我所学到的知识运用到我以后的工作中去，还是通过一些学习手段更好的完善知识，总的来说，我受益匪浅。我们先根据其主电路图详加分析，画出流程图，再根据流程图画程序图。在其当中我们还要画出I/O接线图及PLC外部接线图。因此，我在书上看了2—3遍才把所有的图搞好，再根据老师给我们的要求好好的排版，就很快把课程设计的任务完成好了，此次液体混合装置的设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习当中把我学到的用到我们现实的生活中去，学以致用，方能见成效。没有什么是唾手可得的，只有经历辛勤的汗水，才能让知识绽放出美丽的花朵。同学和老师的指导当然也是一个不可忽视的方面，让我明白了自己的不足，并马上改正。也让我们能够更好的完成自己的设计。

对现场的控制只是理论，没有完成PLC及液位传感器之间的通讯。若以后有条件允许，可以对以上设计进行进一步的完善。

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参考文献

[1] 张文明、全自动液体灌装机. 机电一体化. 2003(2).

[2] 张桂香、马全广. 电器控制及PLC应用. 化学工业出版社. 2004-2-4.

[3] 陈士瑞、王祥群. 高精度灌装生产线中的自动化技术应用[M].机械工业出版

社.2004.

[4] 朱旦、 PLC在纯净水灌装设备中的应用[M]. 电子工业出版社. 2000. [5] 王东梅、李玉成等. PLC在啤酒灌装压盖机上的应用[M]. 重庆大学出版社.

2000.

[6] 李国厚、PLC原理及应用设计[M]. 北京：化学工业出版社. 2005. [7] 田瑞庭、可编程控制器及其应用技术[M]. 机械工业出版社. 1994. [8] 杨存祥、提高PLC控制系统的可靠性设计[J]. 机床及液压. 2003.

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