三菱PLC四层电梯控制

电气与电子信息工程学院

《电气控制与PLC实训》

设计报告

名称：三菱PLC四层电梯控制

专业名称：电气工程及其自动化

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

设计时间：

设计地点：

电气控制与PLC实训成绩评定表

指导教师签字：

设计任务书

2013～2014 学年第2学期

学生姓名：专业班级：电气工程及其自动化班

指导教师：工作部门：电气与电子信息工程学院一、设计题目

课题1 ：.电动机的综合控制方向

课题2 ：竟猜抢答系统的设计方向

课题3 ：交通灯控制方向

课题4 ：电梯控制方向

课题5 ：喷泉或彩灯控制方向

二、设计内容（含技术指标）

1、用PLC实现四台以上电动机综合控制，要求模拟实际的工况，包括电机的顺序控制、电机的连锁和互锁控制，电机间的逻辑联系应具有一定的复杂程度，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。

2、用PLC实验装置设计竟猜抢答系统，要求不少于5组，有必要的组号显示、记时显示和模拟记分系统，有优先抢答功能，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。

3、用PLC实现各种路口的交通信号灯控制，要求与实际交通灯工作情况基本相符，具有必要显示和通过外部设备进行设定功能，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。

4、用PLC实现电梯控制，要求与实际基本相符，电梯层数不少于4层，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。

5、用PLC实现喷泉控制，要求花样不少于6种，能自动循环、单循环、和手动控制，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。

6、同组同学要求不能完全重复，必须有自己的亮点，对思路新颖的、和用到更多功能指令的有加分。

7、所有小组均应在开题的过程中，由指导老师对与题目相关的具体的设计控制要求进行审

核。

三、设计进度安排

四、基本要求

设计报告：不少于5000字，Ａ４幅面，统一复印封面。

①封面、设计任务书

②目录

1）方案选择，方案论证（综述、任务详解及设计思路，PLC选型等）

2）系统硬件设计（系统功能及原理、系统组成框图、器件选择、电路原理图、I/O 分配及接线）

3）系统软件设计（各软件模块的功能，梯形图及说明）

4）系统调试（调试步骤、方法及调试过程中的问题及如何解决等）

5）结果分析及展望（最后的结果成功点和不足之处、总结及改进等）

③附录---参考文献

五、设计考核办法与成绩评定

根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，成绩按得分0～100分，可分为优、良、中、

六、参考资料

[1]李仁主编，电气控制，北京：机械工业出版社，2000

[2]陈立定等主编，电气控制与可编程控制器，广州：华南理工大学出版社，2001

[3]王仁祥主编，常用低压电器原理及其控制技术，北京：机械工业出版社，2002

[4]郑萍主编，现代电气控制技术，重庆：重庆大学出版社，2001

[5] 佟为明等编，低压电器继电器及其控制系统，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000

[6] 王海，李洪奎，刘晓。基于PLC的多轴控制研究[J]。机械工程学报,2008, 6(4): 470-472.

[7] 杨东, 黄永红, 张新华, 吉敬华. 用PLC基本指令实现自动运动定位控制的研究[J]. 微计

算机信息, 2010, 26(2-1): 62-64。

[8] 秦琴，王忠庆.。利用PLC的高速计数功能实现轴的精确定位控制.。电气技术。2009(3)。

[9] 陈婵娟, 薛恺. 基于PLC的步进电动机单双轴运动控制的实现. 机械设计与制造. 2009(3)。

[10] 杨涛, 王启江等。基于PLC绕线机控制系统设计[J]。组合机床与自动化加工技

术， 2005(8)：58-59。

教研室主任：

2222年2月22日

目录

一、方案选择及论证 (1)

1.1 综述 (1)

1.2 设计任务及要求 (1)

1.3 设计思路 (2)

1.3.1电梯输入信号及其意义 (2)

1.3.2电梯输出信号及其意义 (2)

1.4 可编程控制器的机型选择 (3)

1.4.1 PLC的I／O点数估算 (3)

1.4.2响应时间 (3)

1.4.3输入输出模块的选择 (3)

1.4.4机型的确定 (3)

1.5 控制电路系统设计 (4)

二、系统硬件设计 (5)

2.1电梯模型介绍 (5)

2.2输入输出分配表 (5)

2.3 PLC接线图 (6)

三、系统软件设计 (7)

3.1程序流程图 (7)

3.2 梯形图 (9)

3.2.1外召唤信号登记及消除 (9)

3.2.2内指令信号登记及消除 (10)

3.2.3电梯的平层信号处理 (11)

3.2.4选层定向及反向截梯 (11)

3.2.5内指令外召唤信号的保持 (14)

3.2.6各楼层停车信号 (16)

3.2.7自动及手动开关门 (17)

四、系统调试 (18)

4.1 系统调试 (18)

4.2 调试过程中出现的问题及解决办法 (19)

4.3 程序最终调试运行情况 (19)

五、结果分析及展望 (20)

附录 (21)

参考文献 (21)

一、方案选择及论证

1.1 综述

随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。

1.2 设计任务及要求

通过软硬件的设计，系统需完成以下要求：

（1）接收并登记电梯在楼层以外的所有指令信号、呼梯信号，给予登记并输出登记信号。

（2）根据最早登记的信号，自动判断电梯是上行还是下行，这种逻辑判断称为电梯的定向。电梯的定向根据首先登记信号的性质可分为两种。一种是指令定向，指令定向是把指令指出的目的地与当前电梯位置比较得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼，指令为一楼则向下行；指令为四楼则向上行。第二种是呼梯定向，呼梯定向是根据呼梯信号的来源位置与当前电梯位置比较，得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼，三楼乘客要向下，则按AX3，此时电梯的运行应该是向上到三楼接乘客，所以电梯应向上。

（3）电梯接收到多个信号时，采用首个信号定向，同向信号先执行，一个方向任务全部执行完后再换向。例如，电梯在三楼，依次输入二楼指令信号、四楼指令信号、一楼指令信号。如用信号排队方式，则电梯下行至二楼→上行至四楼→下行至一楼。而用同向先执行方式，则为电梯下行至二楼→下行至一楼→上行至四楼。显然，第二种方式往返路程短，因

而效率高。

（4）具有同向截车功能。例如，电梯在一楼，指令为四楼则上行，上行中三楼有呼梯信号，如果该呼梯信号为呼梯向上（K5），则当电梯到达三楼时停站顺路载客；如果呼梯信号为呼梯向下（K4），则不能停站，而是先到四楼后再返回到三楼停站。

（5）一个方向的任务执行完要换向时，依据最远站换向原则。例如，电梯在一楼根据二楼指令向上，此时三楼、四楼分别有呼梯向下信号。电梯到达二楼停站，下客后继续向上。如果到三楼停站换向，则四楼的要求不能兼顾，如果到四楼停站换向，则到三楼可顺向截车。

1.3 设计思路

1.3.1电梯输入信号及其意义

（1）位置信号

位置信号由安装于电梯停靠位置的4个传感器SQ1～SQ4产生。平时为OFF，当电梯运行到该位置时ON。

（2）指令信号

指令信号有4个，分别由“一至四”（K7～K10）4个指令按钮产生。按某按钮，表示电梯内乘客欲往相应楼层。

（3）呼梯信号

呼梯信号有6个，分别由K1～K6个呼梯按钮产生。按呼梯按钮，表示电梯外乘客欲乘电梯。例如，按K3则表示二楼乘客欲往上，按K4则表示三楼乘客欲往下。

1.3.2电梯输出信号及其意义

（1）运行方向信号

运行方向信号有两个，由两个箭头指示灯组成，显示电梯运行方向。

（2）指令登记信号

指令登记信号有4个，分别由L11～L14个指示灯组成，表示相应的指令信号已被接受（登记）。指令执行完后，信号消失（消号）。例如，电梯在二楼，按“三”表示电梯内乘客欲往三楼，则L12亮表示该要求已被接受。电梯向上运行到三楼停靠，此时L12灭。

（3）呼梯登记信号

呼梯登记信号有6个，分别由L1～L6个指示灯组成，其意义与上述指令登记信号相类似。

1.4 可编程控制器的机型选择

1.4.1 PLC的I／O点数估算

根据被控对象对PLC控制系统的技术指标和要求，确定用户所需的输入、输出设备，据此确定PLC的I／O点数。在估算系统的I／O点数和种类时，要全面考虑输入、输出信号的个数，I／O信号类型(数字量／模拟量)，电流、电压等级，是否有其他特殊控制要求等因素。以上统计的数据是一台PLC完成系统功能所必须满足的，但具体要确定I／0点数时则要按实际I／0点数，再向上附加20％～15％的备用量。根据机型的选择，再对被控对象进行I／0点数的估算，根据被控对象I／O信号的点数，考虑留有15％～20％的备用量以调整和扩充。估算出被控对象的I／0点总数，就可根据此点数选择相当的PLC。I／0点数是衡量PLC规模大小的重要指标，选择相应规模的PLC需要留有余量。

1.4.2响应时间

扫描周期和响应时间必须认真考虑。可编程序控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠的接收持续时间小于扫描周期的输入信号。

1.4.3输入输出模块的选择

来自现场的设备按钮、限位开关、行程开关等的电平信号并将其转换为机器内部电平信号，模块类型为直流和交流两种。根据设备与模块之间的远近程度选择电压的大小，一般5V、12V、24V属低电平，传输距离不宜太远。另外，高密度的输入模块如32点、64点，同时接通点数取决于输入电压和环境温度。一般讲，同时接通点数不得超过60%。

系统的稳定性，必须考虑门槛电平(接通电平与关断电平之差)的大小。门槛电平值越大，抗干扰能力越强，传输距离也就越远。

输出模块的任务是将机器内部电平信号转换为外部的控制信号。频繁、电感性、低功率因数的负载，推荐使用晶闸管输出模块，但缺点是模块价格高，过载能力差。输出模块优点是适用电压范围宽，导通压降损失小，价格便宜，缺点是寿命短，响应速度慢。输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值。

1.4.4机型的确定

三菱公司的FX0N-40MR-001系列的PLC具有24点输入/16点输出，输出端接24V直

流电源，而且能够满足本设计的所有技术指标及设计要求，因此选择该型号的PLC。

1.5 控制电路系统设计

图1-1 系统主电路图

1、三相异步电动机的选取

JO2-41-4：额定功率5.5KW ，额定电流11A ，额定转速1440r/min ，功率因0.88，堵转电流7.0A。

2、熔断器的选择

使用220V三相交流电源供电，则：

I(fu)=I(n)(1.5-2.5)，取I(fu)=22A

产品型号：3NA3814 2C ；适用于交流50Hz，额定电压交流380、500V，额定电流35A 的配电线路中，作过载和短路保护。

3、热继电器的选择

电动机在启动瞬间和短时过载启动瞬间电流为（5-6）倍的I（n）。一般情况下热继电