基于PLC的四层电梯控制

1.1概述…………………………………………………………………2

    1.2课设要求……………………………………………………………2

1.3设计思路 ……………………………………………………………3

1.4设计程序………………………………………………………………3

第二章 基于PLC的四层电梯控制 …………………………………………4

2.1PLC概述 ……………………………………………………………………4

2.2电梯概述……………………………………………………………………5

2.3电梯设计要求 ……………………………………………………………6

2.4电梯设计原理 ……………………………………………………………7

2.5四层电梯PLC设计图……………………………………………………8

第三章 变频器………………………………………………………………………13

3.1概述…………………………………………………………………………13

3.2变频器工作原理 ………………………………………………………13

心得体会………………………………………………………………………………14

参考文献………………………………………………………………………15

第一章 组态王实现霓虹灯系统

1.1 概述

组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。

1.2 课设要求

设计一个霓虹灯控制电路，该电路可以控制霓虹灯L1、L2和L3按照如下方式亮灭。

（1）LI亮1s

（2）L2亮1s

（3）L3亮1s

（4）三个灯都灭1s

（5）三个灯都亮1s

（6）三个灯都灭1s

（7）三个灯都亮1s

（8）三个灯都灭1s

1.3 设计思路

定义五个变量：离散变量L1、L2、L3、按钮，整数变量M。 L1控制霓虹灯亮灭（L1=1时灯L1亮，L1=0时灯L1灭），L2控制霓虹灯L2亮灭（同L1），L3控制霓虹灯L3亮灭（同L1）。M从1到8循环，每秒变化一次，每次控制着L1、L2、L3的一种状态。按钮负责启动和停止循环（按钮=1启动、按钮=0停止）。画面如图1：

图1 霓虹灯画面图

1.4 设计程序

if(按钮==1)

{M=M+1;

if(M==1)

{L1=1;L2=0;L3=0;}

if(M==2)

{L1=0;L2=1;L3=0;}

if(M==3)

{L1=0;L2=0;L3=1;}

if(M==4)

{L1=0;L2=0;L3=0;}

if(M==5)

{L1=1;L2=1;L3=1;}

if(M==6)

{L1=0;L2=0;L3=0;}

if(M==7)

{L1=1;L2=1;L3=1;}

if(M==8)

{L1=0;L2=0;L3=0;M=0;}}

else

{L1=0;L2=0;L3=0;M=0;}

第二章 基于PLC的四层电梯控制

2.1 PLC概述

在市场经济的推动下，人们要求产品品种齐全且质优价廉。为适应市场需求，工业产品的品种就要不断更新换代，从而要求附属的控制系统不断地更改甚至更换。美国的数字设备公司与1969 年生产了第一台可编程控制器，简称PLC。它是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。 可编程控制器的出现很快引起了各国的注意，中国于1973 年开始研制PLC,并于1977年应用到生产线上。 

PLC的特点 ：

1) 学习编程容易 

PLC 是面向用户的设备，考虑到现场普通工作人员的知识面及习惯，PLC 可以采用梯形图来编程，这种编程更直观，不需专业计算机知识，本课设就是采用这种编程方法。

2）控制系统简单，更改容易，施工周期短 

PLC及其外围模块品种多，可灵活组合完成各种要求的控制系统。只需在PLC的端子上接入相应的输入输出信号即可。相比继电器控制系统施工周期明显缩短，施工工作量也大大的减少。 

2）系统维护容易

PLC 具有完善的监控及自诊断功能，内部各种元件的工作状态可用可编程软件进行监控，配合程序针对性编程及内部特有的诊断能力，可准确找到故障并排除。

2.2 电梯概述

在现代化城市的高速发展中，一幢幢高楼拔地而起，电梯的广泛应用已成为城市物质文明的一种标志。特别是在高层建筑中，电梯作为不可缺少的垂直运输设备，已与人们的日常生活密不可分。

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要求的。因此，电梯控制系统应采用随机逻辑控制方式控制。目前电梯的控制普遍采用两种控制方式：一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯的信号采集、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，这两种方式并没有太大的区别。国内厂家大多采用答二种方式，其原因在于用PLC控制有许多优点： 1，可靠性高，由于采取了一系类的PLC高可靠性的措施，PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达3~5万小时。而且PLC的环境适应性也很强，它能在工业环境下可靠地工作；2，编程简单，PLC最常用的编程语言是梯形图语言。这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活；3，体积小、结构紧凑、安装、维修方便。PLC的体积小，重量轻，便于安装。一般PLC都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能。

2.3 电梯设计要求

[1]电梯上行：

    ①当电梯停于1楼(1F)或2F、3F时，4楼呼叫．则上行到4楼碰行程开关后停止。

    ②电梯停于1F或2F，3F呼叫、则上行，到3F行程开关控制停止。

    ②电梯停于1F，2F呼叫，则上行，到2F行程开关控制停止。

    ④电梯停于lF，2F、3F同时呼叫，则电梯上行到2F后，停5秒种，继续上行到3F停止。

    ⑤电梯停于1F，3F、4F同时呼叫，电梯上行到．3F，停5秒，继续上行到4F停止。

    ⑥电梯停于1F，2F、4P同时呼叫，电梯上行到2F，停5秒，继续上行到4F停止

    ⑦电梯停于1F，2F、3F、4F同时呼叫，电梯上行到2F，停5秒，继续上行到3F，停5秒，继续上行到4F停止。

    ⑧电梯停于2F、3F，4F同时呼叫，电梯上行到3F停5秒，继续上行到4F停止。

[2]电梯下行：

  ①电梯停于4F或3F或2F，1F呼叫，电梯下行到1F停止。

  ②电梯停于4F或3F，2F呼叫，电梯下行到2F停止。

  ③电梯停于4F，3F呼叫，电梯下行到3F停止。

  ④电梯停于4F，3F、2F同时呼叫，电梯下行到3F，停5秒，继续下行到2F停止

  ⑤电锑停于4F，3F、1F同时呼叫，电梯下行到3F，停5秒，继续下行到1F停止

  ⑥电梯停于4F，2F、1F同时呼叫，电梯下行到2F，停5秒，继续下行到1F停止。

  ⑦电梯停于4F，3F、2F、1F同时呼叫，电梯下行到3F，停5秒，继续下行到2F停5秒，继续下行到lF停止。

[3]各楼层运行时间应在15秒以内，否则认为有故障。

[4]电梯停于某一层，数码管应显示该层的楼层数。

[5]设计电梯停于2F,3F时，电梯运行状态。（上下同时呼叫时，采取先上后下的原则）

2.4 电梯设计原理

                      图2 电梯模块图

    本电梯设计采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，由Y0输出，反转为下降由Y1输出，一层有上升呼叫按钮X11，二层有上升呼叫按钮X5以及下降呼叫按钮X12，三层有上升呼叫按钮X6以及下降呼叫按钮X13，四层有下降呼叫按钮X7。一至四层有到位行程开关X0、X2、X3、X1。一层至四层外部有指示灯Y2、Y3、Y4、Y5，用数码管显示楼层和报警（报警时显示0），分别为Y6、Y7、Y10、Y11、Y12、Y13、Y14。

I\\O端子分配：

第三章 变频器

3.1 概述

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力传动元件。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。

3.2 变频器工作原理

　　变频器的主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容，电压型变频器特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲，直流电压比较平稳，直流电源内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器，常选用于负载电压变化较大的场合；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感，电流型变频器特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压接近正弦波，由于该直流内阻较大，故称电流源型变频器（电流型）。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。 

1）整流器：

　　最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。 

2）平波回路：

　　在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。 

3）逆变器：

　　同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。 

　　控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。

心得体会

    一周的紧张而又充实的课程设计已经结束了，通过这次的学习与研究，我对PLC和组态王的应用有了很深的认识。而且对以前摸棱两可的知识得到进一步的认识与巩固，使我对专业的东西认识更加深刻。

    由于我们的课程设计包括三部分内容，刚刚进入课程设计时我觉得真是无从下手不知到底从哪步开始，在机房老师的帮助下安装GX Developer和组态王，通过观看组态王视频教程和试验箱的电梯模块渐渐的对自己的题目有了些理解，四层电梯的编程采用了T型结构的梯形图，这个想法开始时感觉很很新意，但是编程的过程中遇到了很多问题，也曾一度放弃这种思路，但是由于不甘心再次使用并在同学不断帮我看程序找错误的帮助下完成了电梯在一楼，2、3同时呼叫的处理，接下来的要求便是水到渠成了，在这里感谢那些给予我帮助的同学与老师，没有他们耐心的辅导与讲解，可能我真的会放弃T型结构的结构图设计或者会失败。

在设计中，我锻炼了自己动手能力，提高了自己解决问题的能力。通过本次实习培养了我理论联系实际的能力，提高了我分析问题和解决问题的能力，增强了工作的能力。

参考文献

1. 《现代电气控制及PLC应用技术》  王永华   北京航天航空大学出版社（第二版）

2. 《PLC电气控制技术》  漆汉宏  机械工业出版社