【正文】 為模型，以三菱 FX2N48MR001 系列 PLC 為基礎(chǔ)， 完成其硬件設(shè)計(jì)和軟件測(cè)試過(guò)程。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我的指導(dǎo)老師 閆光遠(yuǎn) 的悉心指導(dǎo)下完成 的。閆 老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無(wú)私的奉獻(xiàn) 精神使我受益匪淺。該系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯控制，即在以順序邏輯控制實(shí)現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)的輸入信號(hào)，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時(shí)的控制電梯的運(yùn)行。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō)，這兩種方法并沒(méi)有太大的區(qū)別。 (5)用數(shù)碼管顯示轎廂當(dāng)前所在的樓層，用指示燈指示上行還是下行。應(yīng)該是 X014的常閉 ，而程序中一直是 X015 的常閉，所以每次下行到二樓都會(huì)停一次（如圖 414 所示）。解決的辦法：在程序中利用 Y016 和 Y017 將同向信號(hào)與反向信號(hào)進(jìn)行了區(qū)分（如圖 411 所示）。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 (4)將模擬調(diào)好的程序送入用戶存儲(chǔ)器進(jìn)行總調(diào)試，直到各部分的功能均正常，并能協(xié)調(diào)一致成為一個(gè)完整的整體控制為止。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 49 轎廂下行程序 梯形圖 程序調(diào)試 設(shè)計(jì)一個(gè) PLC 應(yīng)用系統(tǒng)，關(guān)鍵要解決的第一個(gè)問(wèn)題是進(jìn)行 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，即根據(jù)受控對(duì)象的功能和工藝要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和因此必備的條件。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 47 開關(guān)門程序 梯形圖 轎廂上行程序 編程思路：在比較判斷出轎廂上行以后，執(zhí)行以下程序。 否則一旦轎廂停止上下行，電梯外面的人就無(wú)法進(jìn)入轎廂， 梯形圖如圖 46 所示。如果此時(shí)電梯為下行，則 M10 Y017 常開閉合， Y006 得電并且在電梯下降過(guò)程中一直保持。如果在上行過(guò)程中按下二樓向下按鈕，由于是反向信號(hào)，所以電梯先去三樓，所有的上行信號(hào)均響應(yīng)以后再響應(yīng)下行哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 信號(hào)。 X000～ X023 為輸入信號(hào)， Y000～ Y026 為輸出信號(hào)，其中 Y020～ Y026 分別按順序接數(shù)碼管的 A～ G顯示轎廂所在樓層。 轎廂在模型的左側(cè)，由小型直流電機(jī)來(lái)控制它的上升和下降，轎廂門模擬在裝置的右上方，可進(jìn)行開門和關(guān)門控制。對(duì) 6 種基本單元，可以以最小 8 點(diǎn)為單位連接輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，最大可以擴(kuò)展輸入輸出 256 點(diǎn)。門檻電平值越大，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也就越遠(yuǎn)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)初編者應(yīng)多留一些內(nèi)存余量，而有經(jīng)驗(yàn)者可少留一些余量 綜上所述，推薦下面的經(jīng)驗(yàn)公哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 式：存儲(chǔ)器總數(shù) =開關(guān)量 I／ 0 總點(diǎn)數(shù) 10+模擬量點(diǎn)數(shù) 150 然后按計(jì)算結(jié)果的 25％ 余量。 I／ 0 點(diǎn)數(shù)是衡量 PLC 規(guī)模大小的重要指標(biāo)，選擇相應(yīng)規(guī)模的 PLC 需要留有余量。同時(shí)，每層樓設(shè)置一個(gè)接近開關(guān)用于檢測(cè)系統(tǒng)的樓層信號(hào)。故在此段采用加速度的時(shí) 間控制原則，當(dāng)啟動(dòng)上升段速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的 90%時(shí)， 將系統(tǒng)由加速度控制切換到速度控制，因?yàn)樵诜€(wěn)速段，速度為恒值控制波動(dòng)較小，加速度變化不大，且采用速度閉環(huán)控制可以使穩(wěn)態(tài)速度保持一定的精度，為制動(dòng)段的精確平層創(chuàng)造條件。 (3)減速制動(dòng)曲線的產(chǎn)生 為保證制動(dòng)過(guò)程的完成，需在主程序中進(jìn)行制動(dòng)條件判斷和減速點(diǎn)確定。這種機(jī)制有其方便的一面，但實(shí)時(shí)性差。 (2)加速給定曲線的產(chǎn)生 8 位 D/A 輸出 0～ 5V/0～ 10V，對(duì)應(yīng)數(shù)字值為 16 進(jìn)制數(shù) 00～ FF， 共 255 級(jí)。即當(dāng)電梯停得太早時(shí)，變頻器增大低速度值或減少制動(dòng)斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動(dòng)斜坡值，在電梯到距平層位置 410cm時(shí)，有平層開關(guān)自動(dòng)斷開低速信號(hào)，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實(shí)現(xiàn)高精度的平層，從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。電梯作為高層建筑中垂 直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。采用指令語(yǔ)句編程時(shí)，通常都預(yù)先用以上幾種方式之一表達(dá)控制原理 ，然后改寫成相應(yīng)的指令語(yǔ)句。），因此程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，可大大減輕編程工作量，縮短編程和調(diào)試時(shí)間。 (2)功能模塊圖（ FBD → Function Black Diagram ） 功能模塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯門電路的編程語(yǔ)言。這種表達(dá)方式與傳統(tǒng)的繼電器控制電路圖非常相似，不同點(diǎn)是它的特定的元件和構(gòu)圖規(guī)則。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。 除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 (2)存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。在草案中對(duì)可編程控制器定義如下：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 (3)轎廂內(nèi)有位置顯示器、操縱盤及開關(guān)門按鈕和層樓選層按鈕。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電動(dòng)機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置等組成。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。 繼電器 。國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的電梯控制是由繼電器、接觸器構(gòu)成 的 。為了改善電梯的舒適感和運(yùn)行的可靠性，現(xiàn)在都改為用 PLC 來(lái)控制電梯的運(yùn)行，這樣大大提高了電梯的性能。 1．文章結(jié)構(gòu)不合理，層次不夠清晰，同一問(wèn)題在多處進(jìn)行闡述； 2．所搜集資料過(guò) 于陳舊，缺少實(shí)際應(yīng)用性。 1．文章有個(gè)別地方標(biāo)點(diǎn)符號(hào)使用不正確， 詞語(yǔ)用的不準(zhǔn)確，缺 少參考文獻(xiàn)的標(biāo)注，排版不符合系里的統(tǒng)一要求； 2．摘要和結(jié)論寫的不夠完整，英文翻譯不準(zhǔn)確 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文任務(wù)書 姓 名： 韓玉明 類 別： 函授 班 號(hào)： 層 次： 專升本 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 三菱 PLC 控制四層電梯 立題目的意義： 以前的電梯主要 采用單片機(jī)控制，其性能等各方面都不太完善，現(xiàn)在電梯控制系統(tǒng)多采用 PLC，從電梯的性能、器件的靈活性及安全保障方面等都有了很大的提高。 最終，學(xué)生應(yīng)撰寫系統(tǒng)的、條理的分析研究報(bào)告，得出有效、科學(xué)的結(jié)論。該課題的設(shè)計(jì)任務(wù)是用可編程控制器 （ PLC） 控制四層電梯，實(shí)現(xiàn)所有的控制要求。 relay。 (4)門系統(tǒng)： 門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。 (8)安全保護(hù)系統(tǒng) 保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。轎廂層樓位置指示燈顯示抵達(dá)層樓并待轎廂門開啟后即可離開。 PLC 的基本結(jié)構(gòu) 和工作原理 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。 I/O 模塊集成了 PLC 的I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V 的工作電源。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。 即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。如 圖 11a)所示的繼電器控制電路，用 PLC 完成其功能的梯形圖如圖 11b)。 圖 12 功能模塊圖 功能模塊圖的特點(diǎn)是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡(jiǎn)單容易；以圖形的形式表達(dá)功能，直觀，有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握；對(duì)規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達(dá)功能關(guān)系，使編程調(diào)試時(shí)間大大減少。 圖 13 順序功能流程圖的示意圖 (4)指令表 （ IL → Instruction List） 它采用類似于匯編語(yǔ)言的指令語(yǔ)句來(lái)編程。 (5)結(jié)構(gòu)化文本 （ ST → Structured Text ） 結(jié)構(gòu)化文本是 IEC 工作組對(duì)各種高級(jí)編程語(yǔ)言合理地吸收、借鑒的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的針對(duì)工業(yè)控制的一種專用高級(jí)編程語(yǔ)言。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō)，這兩種方法并沒(méi)有太大 的區(qū)別。能保證 a、 p 最佳取值的電梯運(yùn)行曲線稱為電梯的理想運(yùn)行曲線。 由于電梯邏輯控制部分程序最大，而 PLC 運(yùn)行采用周期掃描機(jī)制，因而采用通常的查表方法，每次查表的指令時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)，不能滿足給定曲線的精度要求。電梯邏輯控制部分的程序掃描時(shí)間已超過(guò)10ms，盡管采取 了一些減少程序掃描時(shí)間的辦法，但仍無(wú)法將掃描時(shí)間降到 10ms 以下。電梯以對(duì)應(yīng)模式的最大值運(yùn)行，在該模式減速點(diǎn)到后，產(chǎn)生高速計(jì)數(shù)中斷，執(zhí)行減速服務(wù)程序。在系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降至 120r/min 之前，為了使兩者得到兼顧，采取以加速度對(duì) 時(shí)間控制為主，同時(shí)根據(jù)在每一制動(dòng)距離上實(shí)際轉(zhuǎn)速與理論轉(zhuǎn)速的偏差來(lái)修正加速度給定曲線的方法。 第 3 章 電梯控制系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 PLC 機(jī)型的選擇 PLC 選型分析 PLC 的 I／ O 點(diǎn)數(shù)估算 根據(jù)被控對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和要求，確定用戶所需的輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定 PLC 的 I／ O 點(diǎn)數(shù)。高的利用率給用戶帶來(lái) 好處，同樣的程序可以減少內(nèi)存，從而降低內(nèi)存投資，同時(shí)，也可縮短掃描周期，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。例如：某 PLC 產(chǎn)品檢測(cè)系統(tǒng)，其有效檢測(cè)寬度為 5cm，若產(chǎn)品傳送速度為 50m／ min，為了確保不會(huì)漏檢經(jīng)過(guò)的產(chǎn)品，要求可編程控 輸入輸出模塊的選擇 來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備按鈕、限位開關(guān)、行程開關(guān)等的電平信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為機(jī)器內(nèi)部電平信號(hào)，模塊類型為直流和交流兩種。輸出模塊優(yōu)點(diǎn)是適用電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降損失小，價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是壽命短，響應(yīng)速度慢。 (4)豐富的軟元件范圍 輔助繼電器： 3072 點(diǎn)，定時(shí)器： 256 點(diǎn) ， 計(jì)數(shù)器： 235 點(diǎn) .數(shù)據(jù)寄存器： 8000 點(diǎn) 根據(jù) PLC 機(jī)型選擇的基本原則 ， 本課題中選擇了三菱公司 FX2N48MR001 系列的PLC。 使用時(shí)首先將模型與 PLC 主機(jī)輸入、輸出端口連接好，檢查無(wú)誤后，接通電源，模型處于待機(jī)狀態(tài)，啟動(dòng) PLC 運(yùn)行程序，按動(dòng)模型選層的內(nèi)呼或外呼按鈕，若 PLC 運(yùn)行程序編制正確的話，電梯模型將按內(nèi)、外呼按鈕指令正常運(yùn)行。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第 4 章 電梯控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 程序流程圖 圖 41 為該課題整個(gè)程序的流程圖。然后再上行至二樓、三樓。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 43 外呼信號(hào)輸入及存儲(chǔ)程序梯形圖 轎廂停于某層時(shí)，所在樓層存于 D0 并用數(shù)碼管顯示程序 編程思路：轎廂停于某層時(shí)，該樓層平層開關(guān)被接通，為 D0 賦予對(duì)應(yīng)的值， 梯形圖如圖 44 所示。 程序中 C0、 C1 的重要作用： 在程序中 C0、 C1 的作用是保證每次平層時(shí)只有一次開關(guān)門，防止轎廂一直上升或下降而不執(zhí)行平層開關(guān)門程序，同時(shí)也防止電梯一直處于開關(guān)門狀態(tài)。如果電梯在一樓、二樓或三樓，按下 X003 則 M9 接通， M42 得電并自鎖直到轎廂到達(dá)四樓時(shí)失電。 總裝調(diào)試步驟： (1)模擬調(diào)試。 程序運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及調(diào)試 (1)出現(xiàn)的問(wèn)題：在畢業(yè)設(shè)計(jì)初期階段，我根據(jù)控制要求逐個(gè)編程實(shí)現(xiàn)，當(dāng)程序編寫到第四個(gè)要求（即方向判別）的時(shí)候，我感覺(jué)編程初期設(shè)計(jì)思路的錯(cuò)誤，需要在原來(lái)的程序中再加入方向判別。解決的辦法：在某一外呼或內(nèi)呼信號(hào)被解除后，將該信號(hào)對(duì)應(yīng)的中間繼電器清零，同時(shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器需要清零，這 樣可以便于下一次按下該信號(hào)后再與 D0 比較（如圖 412 所示）。 (2)若同時(shí)按下多層反向外呼按鈕，則轎廂首先運(yùn)行最遠(yuǎn)的反向外呼信號(hào)所在的樓層，然后再順序執(zhí)行其他的外呼信號(hào)。 (3)鄰近的大容量電氣設(shè)備起動(dòng)和停機(jī)時(shí)，因電磁感應(yīng)引起的干擾。 FX2N48MR001 是日本三菱公司的可編程控制器 (PLC)；繼電器輸出及輸入 24 點(diǎn)、輸出 24 點(diǎn)。此次 畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅讓我對(duì) PLC 和組態(tài)軟件有的更深一步的了解，同時(shí)也增加了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。 最后，向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意 ! 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）