电梯实验报告1

五层电梯的PLC 控制设计

专业班级 09级自动化 小组成员 王大伟 李沅泽 李强 杨国相 指导教师 吴贺荣 起止时间 2012.07.19 ~201.07.25

实验五 五层电梯控制

一、实验目的

1. 熟悉电梯的控制要求及特点。 2. 掌握用PLC 实现电梯控制的方法。

3. 通过编程与调试，进一步提高应用PLC 的能力。

二、实验设备：

1. 个人 PC 机 1 台

2. CPM1A PLC实验教学机 1 台 3. 五层电梯模型 1 台

曳引钢丝绳

三、实验要求：

1. 简述所编程序的功能。

2. 给出PLC 的I/O地址分配表并画出PLC 的I/O

3. 画出梯形图程序（包括注释）。 4. 程序运行调试并修改，直到满足要求为止。 5. 记录实验中遇到的问题，并写出分析及解决方法。

附图2.19 电梯传动方式原理示意图

四、实验内容：

1. 电梯的基本原理：

电梯是机械、电气紧密结合的大型机电产品。主要有机房、井道、轿厢、门系统和电气控制系统组成。 井道中安装有导轨，轿厢和对重由曳引钢丝绳连接，曳引钢丝绳挂在曳引轮上，曳引轮由曳引电动机拖动。轿厢和对重都装有各自的导靴，导靴卡在导轨上。曳引轮运转带动轿厢和对重沿各自导轨做上下相对运动，轿厢上升，对重下降。这样可通过控制曳引电动机来控制轿厢的启动、加速、运行、减速、平层停车，实现对电梯运行的控制。附图2.19为1:1传动方式电梯的原理示意图。五层电梯控制示意图见附图2.20。

（1）电梯轿厢内部部件功能简介：

在电梯轿厢内部，设有楼层按钮、开门和关门按钮以及楼层显示器、上升和下行显示器。当乘客进入电梯后，电梯内设有能让乘客按下的代表其要去目的地的楼层按钮，称为内呼叫按钮。

电梯停下时，应具有开门、关门的功能，即电梯门可以自动打开，经过一定的延时后，又可自动关闭。而且，在电梯内部也应有控制电梯开门、关门的按钮，使乘客可以在电梯停下时随时地控制电梯的开门与关门。

电梯轿厢内部还应配有指示灯，用来显示电梯现在所处的状态，即电梯是上升还是下降以及电梯处在楼层的第几层，这样可以使电梯里的乘客清楚地知道自己所处的位置，离自己要到的楼层还有多远，电梯是上升还是下降等。

（2）电梯的外部部件功能简介：

电梯的外部每层都设有呼叫按钮、呼叫指示灯、上升和下降指示灯，以及楼层显示器。

呼叫按钮是乘客用来发出呼叫的工具，呼叫指示灯在完成相应的呼叫请求之前应一直保持为亮，它和上升指示灯、下降指示灯、楼层显示器一样，都是用来显示电梯所处的状态的。一层只有上呼叫按钮，顶

层层只有下呼叫按钮，其余各层都同时具有上呼叫和下呼叫按钮。而上升、下降指示灯以及楼层显示器应相同。

2. 控制要求：

附图2.20 五层电梯控制示意图

（1）接受每个呼叫按钮（包括内部和外部的呼叫）的呼叫命令，并作出相应的响应。即当按动某个呼叫按钮后，相应的呼叫指示灯亮并保持，直到电梯响应该呼叫为止。

（2）当电梯运行到某层后，相应的楼层指示灯亮，直到电梯运行到前方一层时楼层指示灯改变。 （3）能自动判别电梯运行方向，并发出相应的上行、下行指示信号。

（4）电梯在每一层都有一个行程开关，当电梯碰到某层的行程开关时，表示电梯已经到达该层（称为平层）。

（5）电梯停在某一层（例如3层）时，此时按动该层（3层）的呼叫按钮（上呼叫或下呼叫），则相当于发出打开电梯门命令，进行开门的动作过程；若此时电梯的轿箱不在该层（在1、2、4、5层），则等到电梯关门后，按照不换向原则控制电梯向上或向下运行。在电梯轿厢内部按动开门按钮，则电梯门打开，按动电梯内部的关门按钮，则电梯门关闭。但在电梯行进期间电梯门是不能被打开的。

（6）电梯运行的不换向原则是指电梯优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫，直到这些命令全部响应完毕后才停到离轿厢最远的反向呼叫点（即上行时下呼叫，下行时上呼叫），响应使电梯反方向运行的呼叫，即顺向截车，逆向记忆。例如现在电梯的位置在一层和二层之间上行，此时出现了一层上呼叫、二层下呼叫和三层上呼叫，则电梯首先响应三层上呼叫，然后再依次响应二层下呼叫和一层上呼叫。

（7）电梯上、下运行由一台主电机驱动。电机正转，电梯上升；电机反转，电梯下降。

（8）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正转，厢门打开；电机反转，厢门关闭。

3. 设计步骤：

1、对控制系统任务和要求作深入的调查研究，明确控制任务： 2、选择和确定用户I/O设备：

根据传统控制线路，确定出PLC 改造所需的各种输入/输出设备，即各种按钮、开关、继电器和接触器等。

3、确定系统整体设计方案，选择PLC 型号

确定系统整体设计方案十分重要，要在全面了解控制要求的基础上确定电气控制方案。根据所选用的

电器或元件的类型和数量，计算所需PLC 的输入/输出点数，选择合适的点数。由于本设计中只涉及到开关 量，因此在选择PLC 型号时，只需考虑I/O点数，并有一定的余量（10%~15%）选择小型PLC 。 4、控制系统的硬件设计 （1）主电路的设计；

（2）确定出输入、输出信号，确定PLC 的I/O接线图。 5、控制系统的软件设计

（1）首先在原来经验法电梯设计的基础上，通过数据传送指令MOV 和数据比较指令CMP 来实现电梯的定向，是梯形图的结构简化，思路清晰。；

（2）将电梯的七段码显示通过七段解码指令SDEC 这个结构化设计来实现1-5层数字的显示。 （3）整体控制软件梯形图设计。 6、联机调试； 7、撰写设计说明书。

表1 电梯I/O点分配表

程序调试：

表2 电梯I/O接线图

1）调试环境介绍

我们所使用的程序调试软件为CX-Programmer 。CX-Programmer 是OMRON 公司新的编程软件，适用于C 、CV 、CS1系列 PLC，它可完成用户程序的建立、编辑、检查、调试以及监控，同时还具有完善的维护等功能，使得程序的开发及系统的维护更为简单、快捷。 5.1.1软件安装

将CX-P 安装光盘放入CD-ROM 中，在CX-P 子目录下双击安装程序Setup ，启动安装过程，并按照屏幕提示依次进行。安装时首先要选择安装语言；然后是输入许可证号码，利用许可证号码才可以使用CX-P 的所有功能，不输入许可证号码也能够完成安装，但得到的是CX-P 的“部分功能”版本，它也能正常工作，但仅支持CPM1, CPM2* 和SRM1 PLC；最后在选择是否安装CX-SERVER 时，应选择“是”。 5.1.2 CX-P编程软件的主要功能

CX-P 编程软件可以实现梯形图或语句表的编程、编译检查程序、程序和数据的上载及下载、设置PLC 的设定区、对PLC 的运行状态或内存数据进行监控和测试、打印程序清单、文档管理等功能。

CX-P 编程软件界面的外观如图5.1所示。编程界面包括标题栏、菜单条、工具条、状态栏以及5个窗口（可用“视图”菜单中的“窗口”项来选择显示窗口），下面将简单介绍各部分的功能。 ①菜单条

A 文件菜单可完成如新建、打开、关闭、保存文件、文件的页面设置、打印预览和打印设置等操作。 B 编辑菜单提供编辑程序用的各种工具，如选择、剪切、复制、粘贴程序块或数据块的操作，以及查找、替换、插入、删除和微分等功能。

图5.1 CX-P编程软件界面

C 视图菜单可以设置编程软件的开发环境，如选择梯形图或助记符编程窗口，打开或关闭其他窗口（如工程窗口、查看窗口、输出窗口等），显示全局符号表或本地符号表等。

D 插入菜单可实现在梯形图或助记符程序中插入行、列、指令或触点、线圈等功能。

E PLC菜单用于实现与PLC 联机时的一些操作，如设置PLC 的在线或离线工作方式以及编程、调试、监视和运行4种工作模式；所有程序在线编译；上载或下载程序；查看PLC 的信息等。

F 程序菜单实现梯形图和助记符程序的编译。

G 工具菜单用于设置PLC 的型号和网络配置工具、创建快捷键、以及改变梯形图的显示内容。 H 窗口菜单用于设置窗口的排放方式。

I 帮助（Help ）菜单项可以方便地检索各种帮助信息，而且在软件操作过程中，可随时按F1键来显示在线帮助。 ②工具条

工具条是将CX-P 编程软件中最常用的操作以按钮形式显示，提供更加快捷的鼠标操作。可以用“视图”菜单中的“工具栏”选项来显示或隐藏各种按钮。 ③工程窗口

在工程窗口中，以分层树状结构显示与工程相关的PLC 和程序的细节。一个工程可生成多个PLC ，每个PLC 包含全局符号表、设置、内存、程序等内容，而每个程序又包含本地符号表和程序段。工程窗口可以实现快速编辑符号、设定PLC 、以及切换各个程序段的显示。 ④图表工作窗口

图表工作窗口用于编辑梯形图程序或语句表程序，并可显示全局变量或本地变量等内容。 ⑤输出窗口

输出窗口可显示程序编译的结果（如有无错误、错误的内容和位置），以及程序传送结果等信息。 ⑥查看窗口

在查看窗口中，可以同时显示多个PLC 中某个地址编号的继电器的内容，以及它们的在线工作情况。 ⑦地址引用工具窗口

地址引用工具窗口用来显示具有相同地址编号的继电器在PLC 程序中的位置和使用情况。 ⑧状态栏

在编程时，状态栏将提供一些有用的信息，如即时帮助、PLC 在线或者离线状态、PLC 工作模式、连接的PLC 和CPU 类型、PLC 连接时的循环时间及错误信息等。

5.2 调试步骤

在进行PLC 调试之前，得先连接PLC 模块、按钮模块、显示模块等。

用CX-P 编程软件编制用户程序可按以下步骤进行：启动CX-P 软件、建立新工程文件、绘制梯形图、编译程序、下载程序和监视程序运行等。 5.2.1启动CX-P 编程软件

在开始菜单中找到Omron/CX- Programmer/ CX- Programmer选项即可启动CX-P 编程软件。 5.2.2建立新工程文件

启动CX-P 后，单击文件菜单中的“新建”命令，或者直接点击工具条上的“新建”按钮来创建一个新工程。此时出现如图5.2所示的更改PLC 窗口。

①在“设备名称”栏中键入新建工程的名称

②在“设备型号”栏中选择PLC 的系列号即CPM2※。

③在“网络类型”栏中选择PLC 的网络类型，一般采用系统的默认值。 ④在“注释”栏中输入与此PLC 有关的注释。

图5.2 更改PLC 窗口

5.2.3绘制梯形图

完成上述步骤后，即可开始绘制梯形图。 5.2.4程序编译及传送

在【PLC 】中选择【在线工作】，判断梯形图中是否有错误，若有错误改正后在进行在线工作。

在线工作完成后，在【PLC 】中选择【传送】中的【到PLC 】，根据提示完成后，在【PLC 】中选择【操作

模式】中的【运行】即可对程序进行PLC 仿真。

参考文献

[1] 徐世许，朱妙其，王毓顺，可编程序控制器

[2] 林敏，丁金华，田涛． 计算机控制技术及工程应用．北京：国防工业出版社，2009． [3] 郑萍． 现代电气控制技术．重庆：重庆大学出版社, 2001． [4] OMRON SYSMAC CPM1A 可编程控制器操作手册，1997．

[5] 韩顺杰，吕树清． 电气控制技术. 北京：中国林业出版社，2008． [6] 廖常初． PLC编程及应用．北京：机械工业出版社，2003

[7] 林敏，李常吾． 中小型PLC 系统应答方式的可靠性分析及其改进．电气传动，1998,28（6）：24~25 [8] 黄净． 电气控制与PLC 应用．北京：机械工业出版社,2002 [9] 周军． 电气控制与PLC ．北京：机械工业出版社,2001

[10] 刘涳． 常用低压电器与可编程控制器．西安：西安电子科技大学出版, 2005

附录

系统总程序如下：