plc四层电梯课程设计

电气控制与PLC课程设计

题目：四层电梯控制系统

姓名：

学号：

指导教师：

专业：

班级：

所在学院：电气信息学院

2014年1月1日

目录

摘要............................................................................................................................ I Abstract .......................................................................................................................... II 第一章绪论. (1)

1.1 课题背景及现实意义 (1)

1.2 本文主要工作 (2)

第二章设计任务 (2)

2.1设计任务书 (2)

2、2控制要求： (2)

第三章设计方案的选择 (5)

3.1 设计方案选择 (5)

3.2 总体方案的确定 (6)

第四章电气主电路图 (7)

第五章硬件电路图及电梯运行流程图 (8)

5.1 控制电路和保护电路图 (8)

5.2 电梯运行流程图 (9)

第六章PLC接线图，I/O分配、梯形图设计及指令表 (12)

6.1 PLC接线图 (12)

6.2 I/O分配表 (13)

6.3 梯形图 (14)

6.4 指令表 (19)

第七章所有低压电气电器型号选择清单 (24)

总结 (18)

参考文献 (20)

小组分工 (21)

摘要

本次课程设计是设计一个基于欧姆龙CPM1A系列PLC控制系统的四层电梯自动控制系统。在设计中采用欧姆龙CPM1A系列配套的电梯模板，通过相应的梯形图程序使电梯能自动对各楼层信号进行检测，根据系统提供的输入控制信号自动响应楼层呼唤信号和轿厢服务指令信号，实现电梯的自动上下运行，并用信号指示灯显示响应情况。同时，在电梯上行时，只能响应上行呼唤信号，下行时只能响应下行呼唤信号；自动完成轿厢层楼位置的显示和电梯运行方向的显示，当电梯到达某平层时能通过数码管来显示楼层层号；同时为了安全起见，在电梯运行的过程中，电梯自动禁止开关门操作，只有当电梯到达某平层时才能进行开关门操作。

关键词：四层电梯；欧姆龙；PLC控制

Abstract

This 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 corresponding 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 elevator 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 the elevator car’s 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 elevator reaches a certain layer.

Keywords:four-story elevator;Omron ;PLC control

第一章绪论

1.1 课题背景及现实意义

可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计。PLC是一种用于自动化实时控制的数位逻辑控制器，广泛应用于目前的工业控制领域。在PLC出现之前一般要使用成百上千的继电器以及计数器才能组成具有相同功能的自动化系统。而现在，经过编程的简单的PLC已经代替了这些大型装置。可程式逻辑控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完毕，用户可以根据自己的需要编程来实现自动化要求。PLC自问世以来，尽管时间不长，但发展迅速，目前PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，例如和日常生活密切相关的电梯。

电梯是现代高层建筑中不可缺少的交通工具，广泛用于住宅、公共建筑、工厂仓库等重要场所，方便了人们的生活，节省了时间和体力。而随着高层建筑的不断增加，对电梯的控制要求也越来越高，从而需要更加完善和科学的控制技术和控制系统。随着科学技术的发展，我国的电梯生产技术也在不断改进设计。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰；微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷；而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电

器控制系统的技术改造。

1.2 本文主要工作

本次课程设计的是利用PLC控制系统来控制四层电梯的运行。将采用OMRON CPM1A 系列PLC进行控制，故利用的是OMRON CPM1A系列PLC对应的梯形图指令，实现对电机驱动已到达电梯上、下行的顺序控制，随机呼叫的优化控制，自动准确定位，上、下行及平层指示灯显示，上位监控系统以及自动安全防护等功能。

本文主要包括：（1）介绍了四层电梯控制系统的方案。

（2）它的电气控制图以及对电梯的硬件部分进行设计，给出了PLC 控制系统硬件电路的结构框图。

（3）对系统地软件进行设计与调试，设计了电梯系统流程图以及梯形图。

（4）总结了本文的主要工作，包括得出的成果以及课程设计的心得。

第二章设计任务书

2.1设计任务书

对于各层楼的按键和开关门，需要用欧姆龙CPM1A系列PLC进行控制，包括PLC 对各楼层信号的检测，楼层呼叫信号检测、开关门控制、最终控制电梯正反转信号的输出等。电梯电机额定功率为13kw，供电电电压为三相四线制AC380V。

2、2控制要求：

1）自动响应层楼呼唤信号(含上呼唤和下呼唤)。

2）自动响应轿厢服务指令信号。

3）自动完成轿厢层楼位置显示(数码管方式)。4）自动显示电梯运行方向（上箭头和下箭头）。5）系统提供的输入控制信号。

6）系统需要输出的开关控制信号.

第三章设计方案的选择

3.1 设计方案选择

目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。

继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰；微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷；而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视，已成

为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。

目前，国内众多的生产厂家生产了多种系列功能各异的PCL产品。由任务书分析可知，本次设计共有21个输入控制信号，15个输出控制信号，故根据对输入输出点的选择，对储存容量的选择，对响应时间的选择以及输出负载的特点的选择，一般使用欧姆龙CPM1A系列PLC作为电梯的控制器。

3.2 总体方案的确定

电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。电梯PLC控制系统主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢内操纵盘、厢外呼叫盘与主拖动系统等。系统通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。电梯信号控制基本由PLC软件实现。输入到PLC的控制信号有：运行方式选择、运行控制、轿内指令、厢外召唤、开关门及限位信号等。具体方案如下：

轿厢内设置一个开门按钮和一个关门按扭。整个电梯系统，包括电机正反向继电器，电梯开门关门，电梯上升下降控制。电梯的上升和下降由一台电动机控制：正转时电梯上升，反转时电梯下降。电梯轿厢有内选开门、关门，且由一台电动机控制：正转时电梯开门，反转时电梯关门。轿厢内有四个楼层选择按钮，分别是一到四楼。轿厢外各层两个呼叫开关（一个上升开关，一个下降开关）及对应的显示。由于本设计是四层电梯，因此，在四楼只需设一个呼叫开关，一楼只需设一个上升开关。同时，各层设一个到位行程开关。电梯楼层可通过七段共阴极数码管显示，电梯上下行由相应的指示灯指示。电梯能够随时接受呼叫请求，在上行过程中，先响应上面的呼叫请求，下行的过程中，优

先响应下面的呼叫。当没有呼叫时，电梯停在最后响应的楼层。

系统原理就是将所有的呼叫信号储存起来，然后按照响应原则逐个去响应呼叫信号，响应过程中电梯自动开关门。完成呼叫信号后，清除掉已经完成的呼叫。

第四章电气主电路图

下图4-1为设计电路的主电路图，左边电机控制电梯上下运动，KM1为控制电梯上行的主触头，KM2为控制电梯下行的主触头；右边电机控制电梯门开关运动，KM3为控制电梯门开的主触头，KM4为控制电梯门关的主触头。FR为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU为熔断器，起过电流保护作用。

图4-1电气主电路图

第五章硬件电路图及电梯运行流程图5.1 控制电路和保护电路图

下图5-1为系统硬件控制电路和保护电路图

图5-1控制电路和保护电路图

5.2 电梯运行流程图

下图5-2为电梯运行流程图，电梯实际运行时即按照下图的流程进行工作。

PLC

控制器

编码器

按钮电路

楼层传感器 检测电路

电梯其它输入信号 发光二极管记

忆灯电路

PWM 控制调整电路

轿厢开关门电路

楼层显示电路

图5-2电梯运行流程图

第六章PLC接线图，I/O分配、梯形图设计及

指令表

6.1 PLC接线图

图6-1 PLC接线图6.2 I/O分配表

下表为此控制系统的I/O分配表

表6-1 I/O分配表

6.3 梯形图