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SoutheastUniversityPLC实验报告——三层电梯模拟班级：******班姓名：****学号：*******指导教师：****小组成员：***SoutheastUniversity一、实验目的与要求1、了解PLC实验原理，掌握简单的PLC编程方法；2、学习三层电梯的原理电路和面板操作功能，了解其运行原理，掌握控制方法；3、通过编程模拟三层电梯的真实运行情况。二、硬件原理简述本实验编程及功能的实现均依赖实验室的三层电梯模拟装置，模拟真实电梯的运行情况。电梯模拟装置由主体框架及导轨、轿箱及门控系统、配重、驱动电机、外呼按钮及显示屏、内选按钮及指示灯和控制系统组成，其实物如图所示。实验指导书中已详细给出其原理电路，在此不再赘述，仅将面板操作功能简述如下：面板主体可分为四层，自下而上依次为一至四层，其中一到三层与电梯楼层相对应，第四层主要是人在电梯内时对应的操作面板，另外还包括一些其他功能的输入输出端口。图2操作面板第四层2.1按钮与按键背景灯电梯中共有七个按钮，分别是四层的“1”、“2”、“3”，三层的“DOWN”，二层的“UP”、“DOWN”和一层的“UP”。这七个按钮原理相同，当按下按钮后，相应的开关量信息将从X1至X7送出，若将H1至H7的红黑端子和24V直流电源相连，则按键背景灯会亮起。2.2上下行拨动开关与控制端SA1拨动开关可在电梯处于手动模式时控制上下行，向左拨动，电梯向下运行，向右拨动，电梯向上运行。当电梯处于自动模式时，将PLC实验箱中的“SD”与“正转”短接，则电梯上行，将“SD”与“反转”短接，则电梯下行。2.3防夹传感器图1三层电梯模拟装置SoutheastUniversity最右侧的三对黑黄色小孔是防夹传感器SENSOR的输出。防夹传感器是位于电梯门内的红外线收发装置，正常时，防夹传感器输出开关断开，一旦电梯门夹住人时，输出开关闭合。2.4指示灯与蜂鸣器LIGHT和BUZZER均可通过通电控制，将它们与24V直流电源串联，则指示灯会发亮，蜂鸣器会报警。图3操作面板第二层2.5限位开关三层的3S1至3S5、二层的2S1至2S4、一层的1S1至1S5均为限位开关的输出。其中每层的S1、S2为电梯门限位开关的输出，S3、S4为电梯上下位置的限位开关输出，S5为上极限开关的输出。这十四个开关量代表电梯门以及箱体的位置。2.6开关门拨动开关与控制端3SA1、2SA1、1SA1三个拨动开关为开关门拨动开关，在电梯处于手动模式时，向左拨动，电梯门打开，向右拨动，电梯门关闭。CCW、CW端可控制门控电机的正转和反转，即电梯的开门关门。将24V正电接入CCW、CW，可控制电梯开关门。2.7LED显示器STOREYDISPLAY是LED显示器，用以显示楼层位置，为8421BCD码输入。另外还有电源开关、直流电源输出端、由变频器供电的异步电动机电源输入端口、手动自动模式切换开关等控制按键和输入输出端口，用以实现基本功能。三、设计思路鉴于本组同学未学习过PLC课程，对PLC编程方法掌握不足，因此本组选择最基本的编程方法——纯粹采用开关量编程，开关量也称逻辑量，指仅有两个取值，0或1、ON或OFF。它是最常用的控制，对它进行控制是PLC的优势，也是PLC最基本的应用。开关量控制的目的是，根据开关量的当前输入组合与历史的输入顺序，使PLC产生相应的开关量输出，以使系统能按一定的顺序工作。采用开关量编程需要充分利用电梯的输出SoutheastUniversity量，控制输入量，以实现预期功能。参考电梯的实际功能，本组的设计思路主要分为以下几个模块：3.1按钮与按键背景灯对于一部电梯，无论是电梯外还是电梯内的操作按钮，都应实现按下按钮，按键背景灯常亮，到达相应楼层后按键背景灯熄灭的功能。在此将电梯的七个按钮一并讨论，它们的亮灯条件相同，即一旦收到按键的闭合脉冲信号，就输出自锁信号，控制按键背景灯亮；当电梯停在相应楼层并开门后，该层对应的按钮熄灭。3.2开关门电梯停下后，打开对应楼层的门；考虑到乘客上电梯的时间，开关门之间应有一定延时，此处设为2S，延时结束后电梯关门。3.3停下对于电梯内部的“1”、“2”、“3”按钮来说，只要它们中的任意一个按键灯亮着，并且电梯到达相应楼层，就应当使电梯停下。举例来说，如果“2”按键亮着，并且电梯的“2S3”、“2S4”限位开关有输出，就表示电梯在2楼且有人想去这一层，这时电梯就应当停下开门。三层的“DOWN”和一层的“UP”也是如此，有人在3层想下楼或在1层想上楼，当电梯到达3层或1层时就应停下开门。有所不同的是二层的“UP”、“DOWN”，当有人在2层想上楼时，若电梯内部的“1”被按下且尚未得到响应，或者有人在1层也想上楼，此时电梯路过2楼时不应当停下，而应当先去1楼，等再次上行到达2层时再停下。也就是说，二层“UP”按键灯亮且“2S3”、“2S4”限位开关有输出时，若“1”或一层“UP”按键灯也亮着，则电梯不应停下，若这两个按键灯没有亮，则电梯应停下。同理，二层“DOWN”按键灯亮且“2S3”、“2S4”限位开关有输出时，若“3”或三层“DOWN”按键灯也亮着，则电梯不应停下，若这两个按键灯没有亮，则电梯应停下。3.4上下行与优先级根据上述停下的条件，若电梯在某一层，恰好有人按下了这一层的按键，又不与其他层按键冲突，比如电梯停在2楼时只有二层的“UP”被按下，则电梯会直接开门，因此不必再在控制上下行的条件中考虑这种情况。首先，考虑对单个按键的响应。对于三层电梯来说，去3层必定是上行，去1层必定要下行，2层的情况则稍微复杂些，要结合电梯所处的位置进行考虑，若电梯此时在楼的上半部分则需下行，在下半部分则需上行。其次，考虑多个按键被同时按下的情况，我们引入优先级的概念，界定按键命令的处理顺序：上行时，设定优先级，下行时，设定优先级。优先级的概念在“停下”的条件中已有体现，同时因为已经设定电梯停下开门后就熄灭相应按键，因此可以排除已经完成的命令，结合3.3中所述，即可满足电梯的控制要求。以下通过两个例子说明：假如电梯停在在1层时，有“3”、二层“DOWN”和一层的“UP”同时被按下，则电梯将运行如下：先在1楼打开门，一层“UP”按键熄灭；上行到2楼时因为“3”亮着，虽SoutheastUniversity然二层“DOWN”按键亮且“2S3”、“2S4”限位开关有输出，但仍不满足停下条件，电梯不停；继续上行到3楼停下开门，“3”熄灭；随后电梯下行到2楼，停下开门，二层“DOWN”熄灭。假如电梯停在在1层时，有“3”、“2”和一层的“UP”同时被按下，则电梯将运行如下：先在1楼打开门，一层“UP”按键熄灭；随后按照优先级应首先响应“3”按键，但是经过2楼时有“2”按键灯亮，且“2S3”、“2S4”限位开关有输出，满足停下条件，因此电梯会在2楼停下开门，“2”熄灭；随后电梯上行到3楼停下开门，“3”熄灭。3.5楼层显示设定LED灯显示的数字为电梯最后经过的楼层。当某层的上下限位开关同时有输出时，说明电梯经过或停在该层，此时就将楼层示数更新为该楼层并保持，直到下一个更新条件满足。四、程序流程图程序主要流程可表示如下，需说明，本组全部采用开关量编程，程序中并不存在循环，却可以起到下图所示的效果：图3程序流程图五、端子接线图编程中共用到输入量24个，输出量17个，将各端子连接内容列于下表：表1输入量X3X1DOWN3X12X1UP2X1DOWN2X11X1UP1X1X0X1X2X3X4X5X6SENSOR11S11S21S31S41S5X10X11X12X13X14X15SENSOR22S12S22S32S4X20X21X22X23X24SENSOR33S13S23S33S43S5X30X31X32X33X34X35表2输出量Y3L1DOWN3L12L1UP2L1DOWN2L11L1UP1L1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6SoutheastUniversity1开门1关门2开门2关门3开门3关门Y10Y11Y12Y13Y14Y15上行下行Y20Y21ABY30Y31硬件接线图如下：图4端子接线图六、实验成果与不足本组模拟真实电梯运行情况进行设计，主要可实现以下功能：1、响应按键命令，并对同时存在的按键命令进行排序处理，实现正常上下行和停止；SoutheastUniversity2、电梯在相应楼层停止时开门，经过2S延时后关门；3、LED灯显示电梯所在楼层。本组成功实现了电梯的基本功能，但仍存在许多可以改进之处。例如，可以对防夹传感器进行设置，当相应楼层的防夹传感器有输出时，控制该层的电梯门打开；又如，可以对“3S5”、“1S5”两个上下极限限位开关进行设置，正常情况下极限开关不应有输出，若存在输出则启动蜂鸣器报警，说明电梯运行出现问题。由于实验器材中部分传感器不灵敏以及实验时间的限制，上述想法最终未能来得及实现，不得不说是一个遗憾。我相信若有足够的时间，我们一定能将上述功能实现，将电梯设计得更加完美。七、心得与体会这次的实验对我们组而言不是很轻松，因为我们组的两个人都没有学过PLC的理论课程，所以做起实验来要相对有些吃力。我们的实验题目是电梯控制，其实算起来电梯控制的逻辑并不是很复杂，只不过要将逻辑语言转化成梯形图，这一步对我们组而言稍微困难一些。电梯在日常生活中随处可见，其实以前也有思考过电梯的控制程序具体如何，不过没有仔细研究。这次是要在模拟电梯实验台上世纪模拟出来，其实还是挺有意思的。在实验之前我也上网去找了一些资料，参考了一下资料里的逻辑结构，有一些逻辑相对复杂，而我们这次试验是要实现三层的电梯模拟，所以相对来说，难度大大降低了。在参照了一些资料以后，然后我们决定用自己的逻辑去实现。不过，这个程序也仅是适用于三层电梯，而对于多层电梯我们没有测试环境，所以也无法验证。真正实验的时候，我们从头学起，先从演示实验，学习基本的梯形图编程，之后开始测试电梯，从每一个限位开关，每一盏信号灯。不过中间也遇到很多问题，这实验设备虽然是最新的，不过在实验的过程中还是会出现很多故障。我们在实验的过程中，遇到自己不能解决的难题，也会去找老师，还有和其他组的同学交流讨论，共同解决问题。PLC在工业生产中应用非常广泛，虽然我们没有学过PLC的理论课程，不过这一次的实验仍然让我受益良多。