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西华大学课程设计说明书第1页1前言1.1电梯的发展简史很久之前，人们就使用一些原始的升降工具运送人和货物。公元前100年前后，我国古人发明了辘轳，它采用卷筒的回转运动完成升降动作，因而增加了提升物品的高度。公元前236年，希腊数学家Archimedes设计制作了由绞车和滑轮组构成的起重装置。这些升降工具的驱动力一般是人力或畜力。19世纪初，在欧美开始用蒸汽机作为升降工具的动力。1845年，威廉汤姆逊研制出1台液压驱动的升降机，其液压驱动的介质是水。尽管升降工具被一代代富有革新精神的工程师们进行不断改进，然而被工业界普遍认可的升降机仍未出现，直到1852年世界第1台安全升降机诞生。1889年，升降机开始采用电力驱动，真正出现了电梯。19世纪末,采用沃德-伦纳德系统驱动控制的直流电梯出现，使电梯的运行性能明显改善。在20世纪初，美国OTIS电梯公司首先使用直流电动机作为动力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯。从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异的发展着。目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。1.2电梯的结构电梯是一个具有特种容载装置轿厢沿着恒定不变的铅垂导轨，在不同水平面间歇运动的用电力驱动的起重机械，它适宜于装置在二层以上的高层建筑物内，专供上下运送人员或货物之用。电梯的结构及其装备可分为机械、电气两大部分，电梯的主要部件包括曳引机、限速器、控制屏、主开关。西华大学课程设计说明书第2页2可编程控制器简介可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器是60年代末在美国首先出现，当时叫PLC（ProgrammableLogicController），PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电器接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。2.1PLC的结构可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构。通常由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输出输出单元（I/O）、电源和编程器等几个部分组成。图2.1PLC的结构图CPU存储器电源部分输入单元输出单元编程器或其他设备按钮接触器电磁阀指示灯行程开关继电器触点西华大学课程设计说明书第3页2.2PLC的工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回到第一条，如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。2.3PLC的编程语言（1）梯形图编程语言梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，它是在电路控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变来的，形象、直观、实用。梯形图的设计应注意以下三点：（一）梯形图按从左到右、从上到下的顺序排列。每一逻辑行起始于左母线，然后是触点的串、并联接，最后是线圈与右母线相联。（二）梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。（三）输入继电器用于接收外部的输入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出继电器线圈得电时,就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出继电器的触点可供内部编程使用。（2）语言表编程语言指令语句表示一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式，但比汇编语言易懂易学。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。2.4三菱PLC基本指令表2.1基本指令表名称助记符目标元件说明取指令LDXYMSTC常开接点逻辑运算起始取反指令LDIXYMSTC常闭接点逻辑运算起始线圈驱动指令OUTYMSTC驱动线圈的输出西华大学课程设计说明书第4页与指令ANDXYMSTC单个常开接点的串联与非指令ANIXYMSTC单个常闭接点的串联或指令ORXYMSTC单个常开接点的并联或非指令ORIXYMSTC单个常闭接点的并联或块指令ORB无串联电路块的并联连接与块指令ANB无并联电路块的串联连接主控指令MCYM公共串联接点的连接主控复位指令MCRYMMC的复位置位指令SETYMS使动作保持复位指令RSTYMSDVZTC使动作复位上升沿产生脉冲指令PLSYM输入信号上升沿产生脉冲输出下降沿产生脉冲指令PLFYM输入信号下降沿产生脉冲输出空操作指令NOP无使步序作空操作程序结束指令END无程序结束2.5梯形图设计规则1.触点的安排梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。2.串、并联的处理在有几个串联回路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。在有几个并联图回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。3.线圈的安排不能将触点画在线圈右边，只能在触点的右边接线圈。4.不准双线圈输出如果在同一程序中同一元件的线圈使用两次或多次，则称为双线圈输出。这时前面的输出无效，只有最后一次才有效，所以不应出现双线圈输出。5.重新编排电路如果电路结构比较复杂，可重复使用一些触点画出它的等效电路，然后再进行编程就比较容易。6.编程顺序对复杂的程序可先将程序分成几个简单的程序段，每一段从最左边触点开始，由上之下向右进行编程，再把程序逐段连接起来。西华大学课程设计说明书第5页3三层电梯PLC控制系统设计3.1电梯的控制要求电梯由安装在各楼层厅门口的呼叫按钮进行呼叫操纵和电梯轿厢内设有楼层内选按钮进行控制，用以选择需停靠的楼层。楼层指示灯有三个，分别指示电梯当前位置。运行状态指示灯有两个，分别指示当前电梯运行的状态。电梯每次运行只响应单一呼叫，例如，电梯停在一层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到三层），在电梯停止运行前按其他层呼叫按钮均无效，依此类推。3.2三层电梯主电路图中L1、L2、L3为三相电源，三相电动机M3~为电梯轿厢上行和下行电动机，由KM7和KM8分别控制电动机正反转从而控制轿厢的上行和下行；M1、M2、M3为电梯开关门控制的直流电机，分别由接触器KM1~KM6的触点控制；QS1为总开关（刀开关），起隔离电源作用；FU为熔断器，起短路和严重过载保护；FR为热继电器，起过载和断相保护作用。图3.1三层电梯主电路图3.3PLC机型选择西华大学课程设计说明书第6页考虑到本设计需要分配18个输入接口和14个输出接口，因此PLC机型选择FX1N-40MR（24输入点：16继电器输出），它是三菱PLC中FX1N系列是一种卡片大小的PLC，适合在小型环境中进行控制。它具有卓越的性能、串行通讯功能以及紧凑的尺寸，这使得它们能用在以前常规PLC无法安装的地方。3.4输入输出点数分配1.输入部分:X1一层内呼SB1X013一层开门到位SQ1X4一层到位SQ7X2二层内呼SB2X014二层开门到位SQ2X5二层到位SQ8X3三层内呼SB3X015三层开门到位SQ3X6三层到位SQ9X23一层外呼SB4X020一层关门到位SQ4X10一层防夹SQ10X24二层外呼SB5X021二层关门到位SQ5X11二层防夹SQ11X25三层外呼SB6X022三层关门到位SQ6X12三层防夹SQ12表3.1输入接口分配表2.输出部分:Y1灯LY14一层关门KM4Y2上升显示L4Y15二层关门KM5Y3下降显示L5Y16三层关门KM6Y4一层到位显示L1Y13电梯上升输出KM7Y5二层到位显示L2Y17电梯下降输出KM8Y6三层到位显示L3Y11二层开门KM2Y10一层开门KM1Y12三层开门KM3表3.2输出接口分配表3.5PLC外围接线图西华大学课程设计说明书第7页图3.2PLC外围接线图西华大学课程设计说明书第8页3.6①模拟装置介绍】】】】】S1、S2、S3分别为轿厢内一层、二层、三层电梯内选按钮；D2、D3分别为二层、三层电梯外下降呼叫按钮；U1、U2分别为一层、二层电梯外上升呼叫按钮；SQ1、SQ2、SQ3分别为一层、二层、三层行程开关，模拟实际电梯位置传感器的作用。L1、L2、L3分别为一层、二层、三层电梯位置指示灯；DOWN为电梯下降状态指示灯；UP为电梯上升状态指示灯；SL1、SL2、SL3分别为轿厢内一层、二层、三层电梯内选指示灯。②控制要求电梯由安装在各楼层门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿箱内设有楼层内选按钮S1～S3，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示，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。例如，电梯停在由一层运行至三层的过程中，在二层轿箱外呼叫时，若按二层上升呼叫按钮，电梯响应呼叫；若按二层下降呼叫按钮，电梯运行至二层时将不响应呼叫运行至三层，然后再下降，响应二层下降呼叫按钮。电梯位置由行程开关SQ1、SQ2、SQ3决定，电梯运行由手动依次拨动行程开关完成，其运行方向由上升、下降指示灯UP、DOWN决定。例如：闭合开关SQ1，电梯位置指示灯L1亮，表示电梯停在1层，这时按下三层下呼按钮D3，上升指示灯UP亮，电梯处于上升状态。断开SQ1、闭合SQ2，L1灭、L2亮，表示电梯运行至二层，上升指示灯UP仍亮；断开SQ2、闭合SQ3，电梯运行至三层，上升指示灯UP灭，电梯结束上升状态，以此类推。当电梯在三层时（开关SQ3闭合），电梯位置指示灯L3亮。按下轿厢内选开关S1，电西华大学课程设计说明书第9页梯进入下降状态。在电梯从三层运行至一层的过程中，若按下二层上呼U2与下呼按钮D2，由于电梯处于下降状态中，电梯将只响应二层下呼，不响应二层上呼。当电梯运行至二层时，电梯停在二层，当电梯运行至一层时，一层内选指示灯SL1灭，下降指示灯DOWN灭，上升指示灯UP亮，电梯转为上升状态，响应二层上呼，当电梯运行至二层时，上升指示灯UP灭。每当到达楼层若电梯门指示灯不闪烁则继续前进，否则执行电梯门开关动作。③I/O分配表（1）输入序号名称面板符号程序符号输入点1三层内选按钮S1S1I0.02二层内选按钮S2S2I0.13一层内选按钮S3S3I0.24三层下呼按钮D3D3I0.35二层下呼按钮D2D2I0.46二层上呼按钮U2U2I0.57一层上呼按钮U1U1I0.68三层行程开关SQ2SQ2I0.79二层行程开关SQ3SQ3I1.010一层行程开关SQ4SQ4I1.1（2）输出序号名称面板符号程序符号输出点1三层指示灯L3L3Q0.02二层指示灯L2L2Q0.13一层指示灯L1L1Q0.24电梯上升指示灯DOWNDOWNQ0.35电梯下降指示灯UPUPQ0.47三层内选指示灯SL3SL3Q0.58二层内选指示灯SL2SL2Q0.69一层内选指示灯SL1SL1Q0.7西华大学课程设计说明书第10页yesnonoyes上升下降电梯启动时，检测电梯是否停在二或三楼层且有呼叫信号，如果是就等待呼叫信号，如果不是时，电梯自动下降到一层等待呼叫信号。当检测到有呼叫信号时，例如：电梯停在一层时检测到三层呼叫信号，电