八层电梯PLC控制系统

中南民族大学 计算机科学学院 课课 程程 创新设计大赛创新设计大赛 设计题目设计题目 八层电梯楼层定位及显示系统设计八层电梯楼层定位及显示系统设计 年级专业年级专业 20112011 级自动化级自动化 指导教师指导教师 陈勉陈勉 樊金荣樊金荣 2014 年年 9 月月 20 日日 目目 录录 引言引言 2 2 1 1 课题要求课题要求 2 2 2 系统总体方案设计系统总体方案设计 2 2 2 1 系统硬件配置及组成原理 2 2 2 2 系统变量定义及分配表 3 3 2 3 系统接线图设计 4 4 2 4 系统可靠性设计 4 4 3 3 控制系统设计控制系统设计 4 4 3 1 控制程序流程图设计 4 4 3 2 控制程序时序图设计 5 5 3 3 控制程序设计思路 6 6 3 4 创新设计内容 6 6 4 4 人机界面设计人机界面设计 6 6 4 1 选用界面介绍 6 6 4 2 画面制作与设计 6 6 5 5 系统调试及结果分析系统调试及结果分析 7 7 5 1 系统调试及解决的问题 7 7 5 2 结果分析 12 12 结束语结束语 12 12 参考文献参考文献 13 13 附录 带功能注释的源程序附录 带功能注释的源程序 13 13 八层电梯楼层定位及显示系统设计八层电梯楼层定位及显示系统设计 2 引言引言 随着微处理器 计算机和数字通讯技术的飞速发展 计算机控制已经扩展到了几乎所 有的工业领域 当前用于工业控制的计算机可以分为几类 例如可编程序控制器 基于 PC 总线的工业控制计算机 基于单片机的测控装置 用于模拟量闭环控制的可编程序调节器 集散控制系统和现场总线控制系统等 现代社会要求制造业对市场需求做出迅速反应 生产出小批量 多品种 多规格 低 成本和高质量的产品 为了满足这一需求 生产设备和自动生产线的控制系统具有极高的 可靠性和灵活性 可编程序控制器正是顺着这一要求出现的 它是以微处理器为基础的通 用工业控制装置 PLC 的应用方面广 功能强大 使用方便 是当代工业自动化的主要设备之一 PLC 已经广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控 控制系统中 PLC 也应用在其他领 域 例如民用和家庭自动化的应用也得到了迅速的发展 本次设计八层电梯楼层定位及显 示系统 就是对 PLC 的应用的一个方面 1 课题要求课题要求 设计目的 1 根据各楼层行程开关的状态 确定轿厢所在楼层 2 用九段 LED 数码管作十进制楼层位置显示 设计内容 1 确定输入 输出设备 2 九段码编码示意图 真值表 I O 编址 3 PLC I O 点分配 并绘制 I O 接线图以及其他外部硬件图 4 绘制系统功能表图 设计梯形图和人机界面并调试运行并模拟调试 5 整理技术资料 编写使用说明书 2 系统总体方案设计系统总体方案设计 2 1 系统硬件配置及组成原理 九段数码管编码示意图 3 九段数码管编码示意图九段数码管编码示意图 2 2 系统变量定义及分配表 真值表 abcdefghi数字数字 2 000000000111 2 011101101002 2 021111001003 2 030000011114 2 041011011005 2 051011111006 2 061110000007 2 071111111008 4 I O 表 输入输入输出输出 0 00 起动按钮起动按钮1 00 a 数码管数码管 0 01 停止按钮停止按钮1 01 b 数码管数码管 2 00 1 楼行程开关楼行程开关1 02 c 数码管数码管 2 01 2 楼行程开关楼行程开关1 03 d 数码管数码管 2 02 3 楼行程开关楼行程开关1 04 e 数码管数码管 2 03 4 楼行程开关楼行程开关1 05 f 数码管数码管 2 04 5 楼行程开关楼行程开关1 06 g 数码管数码管 2 05 6 楼行程开关楼行程开关1 07 h 数码管数码管 2 06 7 楼行程开关楼行程开关1 08 i 数码管数码管 2 07 8 楼行程开关楼行程开关 2 3 系统接线图设计 PLC 1 00 0 00 1 01 0 01 2 00 1 02 2 01 1 03 2 02 2 03 1 04 2 04 1 05 2 05 2 06 1 06 2 07 1 07 COM 1 08 COM 2 4 系统可靠性设计 设有紧急停止按钮 以防紧急情况的发生 各楼层之间的状态互锁以保证程序安全 准确的运行 3 3 控制系统设计控制系统设计 3 1 控制程序流程图设计 下面是八层八层电梯楼层定位及显示系统设计的控制程序流程图 a b c d e f g a i 5 开始 起动 1 楼行程开 关 2 楼行程开 关 6 楼行程开 关 3 楼行程开 关 4 楼行程开 关 5 楼行程开 关 7 楼行程开 关 8 楼行程开 关 结束 1 楼 2 楼 5 楼 4 楼 3 楼 6 楼 7 楼 8 楼 3 2 控制程序时序图设计 本次课程设计采用简单的互锁功能 没有涉及到时序问题 故没有相应的时序设计图 6 3 3 控制程序设计思路 1 本课程设计用到了一个起动按钮和一个停止按钮 及相应的中间继电器 2 用八个行程开关控制每个楼层的状态 开状态表示轿厢位于该楼层 关闭状态表示不 在该楼层 3 用九个继电器分别控制九段数码管的亮灭情况 线圈吸合表示接通 将点亮该段数码 管 线圈断开表示将熄灭该段数码管 4 采用互锁方式 当本楼层行程开关闭合时 通过中间继电器使其他行程开关控制的中 间继电器处于断开模式 5 采用 或 的逻辑方式 将所有能使相应数码管点亮的中间继电器的常开触点并在一 起 控制这段数码管的继电器线圈 6 各个行程开关之间的优先级相同 以保证电梯能在任何情况显示相应楼层数字 3 4 创新设计内容 本程序只能实现相应楼层的状态与数字显示功能 不能控制轿厢的停止还有轿厢上下 运动过程及轿厢门的开关情况 总之 不是一个完整的电梯控制程序 为了实现完整的控 制电梯 并能应对各种可能发生的情况 还需要对程序进行大量修改 以完善其功能 4 4 人机界面设计人机界面设计 4 1 选用界面介绍 组态软件是有专业性的 一种组态软件只能适合某种领域的应用 组态的概念最早出 现在工业计算机控制中 如 DCS 集散控制系统 PLC 可编程序控制器 梯形图组态 人机界面生成软件就叫工控组态软件 其实在其他行业也有组态的概念 人们只是不这么 叫而已 如 AutoCAD Photoshop 办公软件 PowerPoint 都存在相似的操作 即用软件 提供的工具来形成自己的作品 并以数据文件保存作品 而不是执行程序 组态形成的数 据只有其制造的工具或其他专业用工具才能识别 虽然说组态就是不需要编写程序就能完成特定的应用 但是为了提供一些灵活性 组 态软件业提供了编程手段 一般都是内置编译系统 提供类 BASIC 语言 有的甚至支持 VB 4 2 画面制作与设计 画面制作的图形如下图所示 7 5 5 系统调试及结果分析系统调试及结果分析 5 1 系统调试及解决的问题 系统调试如下图所示 按下起动按钮 按下起动按钮 8 1 到到 8 楼的行程开关状态及相应的数字显示 楼的行程开关状态及相应的数字显示 9 10 11 12 按下停止按钮 按下停止按钮 13 5 2 结果分析 从以上的图形可以看出系统调试的结果 按下起动按钮 程序开始起动 然后分别改 变各个楼层的行程开关的状态 观察相应的数字显示 最后按下停止按钮 程序停止运行 结果显示程序能实现课程设计的基本要求 能实现相应的功能 结束语结束语 通过欧姆龙 CP1E PLC 来设计八层电梯楼层定位及显示的梯形图控制程序设计与调试 对欧姆龙 CP1E PLC 有了进一步的了解 并熟悉了其基本操作 根据要求设计出梯形图程序 在预装有欧姆龙 CP1E PLC 系统的电脑中 将设计好的 梯形图输入到处软件中 进行模拟仿真 通过欧姆龙 CP1E PLC 的仿真操作 实现了电梯 到各个楼层的显示 对于九段 LED 数码管做十进制楼层位置显示 其中以各段数码管显示为输出 行程开 关状态为输入量 当输入有信号时 对应于输出有相应的信号 达到表示轿厢到各楼层的 层数的目的 本次课程设计使我对欧姆龙 CP1E PLC 有了进一步的了解 对该系统有了更深入的认 识并熟悉了其操作方法及过程 得到了很大的收获 参考文献参考文献 1 欧姆龙 CJ1 系列 PLC 原理与应用 机械工业出版社 樊金荣 2 电气控制与 PLC 应用技术 机械工业出版社 黄永红 3 PLC 编程及应用 北京机械工业出版社 廖常初 4 供配电技术 电子工业出版社 唐志平 附录 带功能注释的源程序附录 带功能注释的源程序 各楼层之间的状态互锁各楼层之间的状态互锁 14 a 到到 c 之间的数码管亮灭控制之间的数码管亮灭控制 d 到到 f 之间的数码管亮灭控制之间的数码管亮灭控制 15 g 到到 i 之间的数码管亮灭控制之间的数码管亮灭控制 使用说明书 使用说明书 16 按下起动按钮 起动 PLC 程序 当行程开关的状态发生变化时 九段数