1、電氣控制與PLC課程設計題 目： 四層電梯控制系統 姓 名： 學 號： 指 導 教 師： 專 業： 班 級： 所 在 學 院： 電氣信息學院 2014年 1月1日目錄摘 要IAbstractII第一章 緒論11.1 課題背景及現實意義11.2 本文主要工作1第二章 設計任務2 2.1設計任務書22、2控制要求：2第三章 設計方案的選擇43.1 設計方案選擇43.2 總體方案的確定4第四章 電氣主電路圖5第五章 硬件電路圖及電梯運行流程圖65.1 控制電路和保護電路圖65.2 電梯運行流程圖6第六章 PLC接線圖，I/O分配、梯形圖設計及指令表86.1 PLC接線圖86.2 I/O分配表96.3

2、 梯形圖106.4 指令表15第七章 所有低壓電氣電器型號選擇清單18總 結18參考文獻20小組分工21摘 要本次課程設計是設計一個基于歐姆龍CPM1A系列PLC控制系統的四層電梯自動控制系統。在設計中采用歐姆龍CPM1A系列配套的電梯模板，通過相應的梯形圖程序使電梯能自動對各樓層信號進行檢測，根據系統提供的輸入控制信號自動響應樓層呼喚信號和轎廂服務指令信號，實現電梯的自動上下運行，并用信號指示燈顯示響應情況。同時，在電梯上行時，只能響應上行呼喚信號，下行時只能響應下行呼喚信號；自動完成轎廂層樓位置的顯示和電梯運行方向的顯示，當電梯到達某平層時能通過數碼管來顯示樓層層號；同時為了安全起見，在電

3、梯運行的過程中，電梯自動禁止開關門操作，只有當電梯到達某平層時才能進行開關門操作。關鍵詞：四層電梯；歐姆龍；PLC控制AbstractThis course is intended to design a four-story elevator control system which is based on Omron CPM1A PLC automatic control system . By using the elevator template which is matched with Omron CPM1A series , and through the correspondi

4、ng ladder program ,the elevator can automatically detect the signal on each floor and give automatically response to the call signal and the car floor service command signal according to the input control signal provided by the system to achieve the automatically running like up and down, then the e

5、levator should show the response of the signal with indicators. Meanwhile, the elevator can only respond to the uplink signal when it is on the upward .And the elevator can only respond to the downlink signal when it is on the downward ;the elevator also can automatically display the direction of th

6、e elevator cars position and show elevator running direction,use digital tubes display the F layers number when the elevator reaches a flat layer ; for safety reasons, in the course of operation of the elevator, the elevator door automatically disables the opening and closing operation unless the el

7、evator reaches a certain layer. Keywords:four-story elevator;Omron ;PLC controlII第一章 緒論1.1 課題背景及現實意義可編程控制器(ProgrammableLogicController)簡稱PLC，它是一個以微處理器為核心的數字運算操作的電子系統裝置，專為在工業現場應用而設計。PLC是一種用于自動化實時控制的數位邏輯控制器，廣泛應用于目前的工業控制領域。在PLC出現之前一般要使用成百上千的繼電器以及計數器才能組成具有相同功能的自動化系統。而現在，經過編程的簡單的PLC已經代替了這些大型裝置。可程式邏輯控制器的系

8、統程序一般在出廠前已經初始化完畢，用戶可以根據自己的需要編程來實現自動化要求。PLC自問世以來，盡管時間不長，但發展迅速，目前PLC已經廣泛地應用在各種機械設備和生產過程的自動控制系統中，例如和日常生活密切相關的電梯。電梯是現代高層建筑中不可缺少的交通工具，廣泛用于住宅、公共建筑、工廠倉庫等重要場所，方便了人們的生活，節省了時間和體力。而隨著高層建筑的不斷增加，對電梯的控制要求也越來越高，從而需要更加完善和科學的控制技術和控制系統。隨著科學技術的發展，我國的電梯生產技術也在不斷改進設計。目前電梯控制系統主要有三種控制方式：繼電路控制系統(早期安裝的電梯多位繼電器控制系統)、PLC控制系統、微機

9、控制系統。繼電器控制系統由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點，目前已逐漸被淘汰；微機控制系統雖在智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差，系統設計復雜，一般維修人員難以掌握其維修技術等缺陷；而PLC控制系統由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強,設計和調試周期較短等優點，倍受人們重視，已成為目前在電梯控制系統中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統繼電器控制系統的技術改造。1.2 本文主要工作本次課程設計的是利用PLC控制系統來控制四層電梯的運行。將采用OMRON CPM1A系列PLC進行控制，故利用的是OMRON CPM1A系列PLC對應的梯形圖指令，實現對電機驅

10、動已到達電梯上、下行的順序控制，隨機呼叫的優化控制，自動準確定位，上、下行及平層指示燈顯示，上位監控系統以及自動安全防護等功能。本文主要包括：（1）介紹了四層電梯控制系統的方案 。 （2）它的電氣控制圖以及對電梯的硬件部分進行設計，給出了PLC控制系統硬件電路的結構框圖。 （3）對系統地軟件進行設計與調試，設計了電梯系統流程圖以及梯形圖。 （4）總結了本文的主要工作，包括得出的成果以及課程設計的心得。 第二章 設計任務書2.1設計任務書對于各層樓的按鍵和開關門，需要用歐姆龍CPM1A系列PLC進行控制，包括PLC對各樓層信號的檢測，樓層呼叫信號檢測、開關門控制、最終控制電梯正反轉信號的輸出等。

11、電梯電機額定功率為13kw，供電電電壓為三相四線制AC380V。2、2控制要求：1）自動響應層樓呼喚信號(含上呼喚和下呼喚)。2）自動響應轎廂服務指令信號。3）自動完成轎廂層樓位置顯示(數碼管方式)。4）自動顯示電梯運行方向（上箭頭和下箭頭）。5）系統提供的輸入控制信號。名稱文字符號名稱文字符號一樓上召喚按鈕SB1一樓限位開關SQ1二樓上召喚按鈕SB2二樓限位開關SQ2二樓下召喚按鈕SB3三樓限位開關SQ3三樓上召喚按鈕SB4四樓限位開關SQ4三樓下召喚按鈕SB5轎廂開門到位開關SQ5四樓上召喚按鈕SB6轎廂關門到位開關SQ6四樓下召喚按鈕SB7電梯上下行過載保護FR1轎廂內開門按鈕SB8電梯

12、門開關過載保護FR2轎廂內關門按鈕SB9轎廂內一樓按鈕SB10轎廂內二樓按鈕SB11轎廂內三樓按鈕SB12轎廂內四樓按鈕SB13 6）系統需要輸出的開關控制信號.名稱文字符號名稱文字符號一樓到達指示燈HL1七段顯示器 a 段發光二極管LEDa二樓到達指示燈HL2七段顯示器 b 段發光二極管LEDb三樓到達指示燈HL3七段顯示器 c 段發光二極管LEDc四樓到達指示燈HL4七段顯示器 d 段發光二極管LEDd電梯上行接觸器KM1七段顯示器 e 段發光二極管LEDe電梯下行接觸器KM2七段顯示器 f 段發光二極管LEDf電梯門開接觸器KM3七段顯示器 g 段發光二極管LEDg電梯門關接觸器KM4第

13、三章 設計方案的選擇3.1 設計方案選擇目前電梯控制系統主要有三種控制方式：繼電路控制系統(早期安裝的電梯多位繼電器控制系統)、PLC控制系統、微機控制系統。繼電器控制系統由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點，目前已逐漸被淘汰；微機控制系統雖在智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差，系統設計復雜，一般維修人員難以掌握其維修技術等缺陷；而PLC控制系統由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強,設計和調試周期較短等優點，倍受人們重視，已成為目前在電梯控制系統中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統繼電器控制系統的技術改造。目前，國內眾多的生產廠家生產了多種系列功能各異的

14、PCL產品。由任務書分析可知，本次設計共有21個輸入控制信號，15個輸出控制信號，故根據對輸入輸出點的選擇，對儲存容量的選擇，對響應時間的選擇以及輸出負載的特點的選擇，一般使用歐姆龍CPM1A系列PLC作為電梯的控制器。3.2 總體方案的確定 電梯PLC的控制系統和其他類型的電梯控制系統一樣主要由信號控制系統和拖動控制系統兩部分組成。電梯PLC控制系統主要硬件包括PLC主機及擴展、機械系統、轎廂內操縱盤、廂外呼叫盤與主拖動系統等。系統通過PLC輸入接口送入PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發出顯示信號，向拖動和門機控制系統發出控制信號。電梯信號控制基本由PLC軟件實現。輸入到PLC的控制信號有

15、：運行方式選擇、運行控制、轎內指令、廂外召喚、開關門及限位信號等。具體方案如下：轎廂內設置一個開門按鈕和一個關門按扭 。整個電梯系統，包括電機正反向繼電器，電梯開門關門，電梯上升下降控制。電梯的上升和下降由一臺電動機控制：正轉時電梯上升，反轉時電梯下降。電梯轎廂有內選開門、關門，且由一臺電動機控制：正轉時電梯開門，反轉時電梯關門。轎廂內有四個樓層選擇按鈕，分別是一到四樓。轎廂外各層兩個呼叫開關（一個上升開關，一個下降開關）及對應的顯示。由于本設計是四層電梯，因此，在四樓只需設一個呼叫開關，一樓只需設一個上升開關。同時，各層設一個到位行程開關。電梯樓層可通過七段共陰極數碼管顯示，電梯上下行由相應

16、的指示燈指示。電梯能夠隨時接受呼叫請求，在上行過程中，先響應上面的呼叫請求，下行的過程中，優先響應下面的呼叫。當沒有呼叫時，電梯停在最后響應的樓層。系統原理就是將所有的呼叫信號儲存起來，然后按照響應原則逐個去響應呼叫信號，響應過程中電梯自動開關門。完成呼叫信號后，清除掉已經完成的呼叫。第四章 電氣主電路圖下圖4-1為設計電路的主電路圖，左邊電機控制電梯上下運動，KM1為控制電梯上行的主觸頭，KM2為控制電梯下行的主觸頭；右邊電機控制電梯門開關運動，KM3為控制電梯門開的主觸頭，KM4為控制電梯門關的主觸頭。FR為起過載保護作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。FU為熔斷器，起過電流保護

17、作用。 圖4-1電氣主電路圖第五章 硬件電路圖及電梯運行流程圖5.1 控制電路和保護電路圖下圖5-1為系統硬件控制電路和保護電路圖PLC控制器編碼器按鈕電路樓層傳感器檢測電路電梯其它輸入信號發光二極管記憶燈電路PWM控制調整電路轎廂開關門電路樓層顯示電路 圖5-1控制電路和保護電路圖5.2 電梯運行流程圖 下圖5-2為電梯運行流程圖，電梯實際運行時即按照下圖的流程進行工作。 圖5-2電梯運行流程圖 第六章 PLC接線圖，I/O分配、梯形圖設計及指令表6.1 PLC接線圖 圖6-1 PLC接線圖6.2 I/O分配表下表為此控制系統的I/O分配表 表6-1 I/O分配表名稱符號名稱符號一樓限位開關

18、0.00二樓上召喚按鈕0.05二樓限位開關0.01二樓下召喚按鈕0.06三樓限位開關0.02三樓上召喚按鈕0.07 四樓限位開關0.03三樓下召喚按鈕1.00 轎廂開門到位開關2.02 轎廂關門到位開關2.03 四樓下召喚按鈕1.01 電梯上下行過載保護2.04轎廂內開門按鈕1.02 電梯門開關過載保護2.05轎廂內關門按鈕1.03轎廂內一樓按鈕1.04轎廂內二樓按鈕1.05轎廂內三樓按鈕2.00轎廂內四樓按鈕2.01一樓到達指示燈10.04二樓到達指示燈10.05七段顯示器 a 段發光二極管10.08三樓到達指示燈10.06七段顯示器 b 段發光二極管10.09四樓到達指示燈10.07七段顯

19、示器 c 段發光二極管10.10電梯上行接觸器10.02七段顯示器 d 段發光二極管10.11電梯下行接觸器10.03七段顯示器 e 段發光二極管10.12電梯上行指示燈10.00七段顯示器 f 段發光二極管10.13電梯上行指示燈10.01七段顯示器 g 段發光二極管10.14電梯門關接觸器11.07電梯門開接觸器11.06一樓上召喚按鈕0.046.3 梯形圖6.4 指令表20LD 1.05OR 11.05ANDNOT 204.03OUT 11.05LD 1.02OR 11.02LDNOT 204.02OR 10.03ANDLDOUT 11.02LD 1.04OR 11.04LDNOT 20

20、4.02OR 10.02ANDLDOUT 11.04LD 1.01ANDNOT 204.01LD 11.01AND 10.03ORLDOUT 11.01LD 1.03OR 11.03LDNOT 204.01OR 10.02ANDLDOUT 11.03LD 1.00OR 11.00ANDNOT 204.00OUT 11.00LD 0.04OR 10.04ANDNOT 0.00OUT 10.04LD 0.05OR 10.05ANDNOT 0.01OUT 10.05LD 0.06OR 10.06ANDNOT 0.02OUT 10.06LD 0.07OR 10.07ANDNOT 0.03OUT 10.

21、07LD 0.00OR 204.00ANDNOT 0.01ANDNOT 0.02ANDNOT 0.03OUT 204.00LD 0.01OR 204.01ANDNOT 0.00ANDNOT 0.02ANDNOT 0.03OUT 204.01LD 0.02OR 204.02ANDNOT 0.00ANDNOT 0.01ANDNOT 0.03OUT 204.02LD 0.03OR 204.03ANDNOT 0.00ANDNOT 0.01ANDNOT 0.02OUT 204.03LD 10.05OR 10.06OR 10.07OR 10.11OR 10.12OR 10.13OR 10.14OR 10.

22、15AND 204.00OUT 202.02LD 10.06OR 10.07OR 10.12OR 10.14OR 10.15AND 204.01OUT 202.03LD 10.15OR 10.07AND 204.02OUT 202.04LD 202.02OR 202.03OR 202.04OUT 202.00LD 10.00ORNOT 202.01AND 202.00ANDNOT 10.03ANDNOT 2.04ANDNOT 200.00ANDNOT 11.07OUT 10.02LD 10.02OR 10.00ANDNOT 10.03ANDNOT 0.03OUT 10.00LD 10.04OR

23、 10.05OR 10.06OR 11.00OR 11.01OR 11.02OR 11.03OR 11.04AND 204.03OUT 202.05LD 10.04OR 10.05OR 11.00OR 11.01OR 11.03AND 204.02OUT 202.06LD 10.04OR 11.00AND 204.01OUT 202.07LD 202.05OR 202.06OR 202.07OUT 202.01LD 10.01ORNOT 202.00AND 202.01ANDNOT 10.02ANDNOT 2.05ANDNOT 200.00ANDNOT 11.07OUT 10.03LD 10.

24、03OR 10.01ANDNOT 10.02ANDNOT 0.00OUT 10.01LD 11.00OR 201.00LDNOT 201.06ORNOT 0.00ANDLDOUT 201.00LD 11.01ANDNOT 10.03OR 201.01LDNOT 201.06ORNOT 0.01ANDLDOUT 201.01LD 11.02ANDNOT 10.03OR 201.02LDNOT 201.06ORNOT 0.02ANDLDOUT 201.02LD 11.03ANDNOT 10.02OR 201.03LDNOT 201.06ORNOT 0.01ANDLDOUT 201.03LD 11.

25、04ANDNOT 10.02OR 201.04LDNOT 201.06ORNOT 0.02ANDLDOUT 201.04LD 11.05OR 201.05LDNOT 201.06ORNOT 0.03ANDLDOUT 201.05LD 10.04OR 200.04LDNOT 201.06ORNOT 0.00ANDLDOUT 200.04LD 10.05OR 200.05LDNOT 201.06ORNOT 0.01ANDLDOUT 200.05LD 10.06OR 200.06LDNOT 201.06ORNOT 0.02ANDLDOUT 200.06LD 10.07OR 200.07LDNOT 2

26、01.06ORNOT 0.03ANDLDOUT 200.07LD 200.04OR 201.00ANDNOT 201.06AND 204.00OUT 203.00LD 200.05OR 201.01OR 201.03ANDNOT 201.06AND 204.01OUT 203.01LD 200.06OR 201.02OR 201.04ANDNOT 201.06AND 204.02OUT 203.02LD 200.07OR 201.05ANDNOT 201.06AND 204.03OUT 203.03LD 2.00OR 11.06OR TIM007ANDNOT 200.01ANDNOT 11.0

27、7ANDNOT 2.02OUT 11.06LD 203.00OR 203.01OR 203.02OR 203.03OUT TR0ANDNOT 11.06TIM 007 #0050LD TR0OUT 200.00LD 2.01OR 11.07OR TIM008ANDNOT 11.06ANDNOT 2.03OUT 11.07LD 2.02TIM 008 #0050LD 10.02OR 10.03ANDNOT 201.06OUT 200.01LD 11.07OUT 201.06第七章 所有低壓電氣電器型號選擇清單下表為所有低壓電氣電器型號選擇清單低壓電氣電器型號低壓電氣電器型號電梯模塊EL-PLC-

28、III-M4PLC型號歐姆龍CPM1A系列轎廂內開門按鈕SB7電梯上下行過載保護FR1轎廂內關門按鈕SB8電梯門開關過載保護FR2一樓上召喚按鈕SB1一樓限位開關SQ1二樓上召喚按鈕SB2二樓限位開關SQ2二樓下召喚按鈕SB3三樓限位開關SQ3三樓上召喚按鈕SB4四樓限位開關SQ4三樓下召喚按鈕SB5轎廂開門到位開關SQ5四樓上召喚按鈕SB6轎廂關門到位開關SQ6轎廂內一樓按鈕SB9電梯上行接觸器KM1轎廂內二樓按鈕SB10電梯下行接觸器KM2轎廂內三樓按鈕SB11電梯門開接觸器KM3轎廂內四樓按鈕SB12電梯門關接觸器KM4 表7-1 電氣電器型號選擇清單總結隨著科技的不斷發展進步，PLC的

29、應用在我們的生活中隨處可見，它在我們的生活中扮演的角色也越來越重要。雖然理論的學習使我們掌握了有關PLC的原理和功能，但是剛開始PLC課程設計的時候，心中只是有一個大概的整體想法，卻不知道如何將梯形圖完整的編寫出來。但我并沒有因此而放棄，而是不斷查詢資料來幫助自己。于是我在圖書館借了幾本關于可編程序控制器應用的書籍，參考里面的實例和方法，知道了可以將整體分解成若干個小模塊，然后對小模塊逐個破解，如將本課程設計可分為指層控制、開關門控制、轎內呼叫與標記控制、廳外呼叫與標記控制、電梯上下行選擇與指示控制、電梯的運行控制來編寫，最后再把小模塊有效地拼湊起來就可以了。這次的plc課程設計雖然不是很完美

30、，但卻讓我們真正學到了很多東西，使我們受益匪淺。通過此次課程設計，讓我對PLC梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。以前總是覺得只要對課本上的知識有一個系統的了解和掌握就夠了，但是實踐證明事實并非如此，除了課本上的知識和老師上課講的東西外，自己要學的還有很多很多。因此，在課程設計的過程中，我們認真的查閱了大量的資料和工具。這樣不僅開闊了我們的視野，讓我們學到了以前沒有接觸過的東西，還鍛煉了我們查閱資料的能力。由于平時大家都是學理論，沒有過實際開發設計的經驗，拿到的時候都不知道怎么做。但通過各方面的查資料并學習，我們基本學會了PLC設計的步驟和基本方法。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質，在沒有做實踐設計以前，我們對知道的掌握都是思想上的，對一些細節不加重視，當我們把自己想出來的程序輸入到PLC中的時候，問題出現了，不是不能運行，就是運行的結果和要求的結果不相符合。雖然本次課程設計是要求自己獨立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，通過