《基于西門子PLCs7-300的三層電梯課程設計報告》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于西門子PLCs7-300的三層電梯課程設計報告（22頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、目錄 一、 引言………………………………………………………………………………………2 1、 設計目的…………………………………………………………………………………………2 2、 設計任務…………………………………………………………………………………………2 3、 設計內(nèi)容…………………………………………………………………………………………2 4、 設計意義…………………………………………………………………………………………2 二、基礎(chǔ)知識 ………………………………………………………………………………3 1、PLC的工作原理……………………………………………………………………………

2、……3 2、STEP7的簡介……………………………………………………………………………………4 三、系統(tǒng)的設計準備……………………………………………………………………6 1、電梯控制示意圖…………………………………………………………………………………6 2、系統(tǒng)流程圖………………………………………………………………………………………6 四、系統(tǒng)的硬件設計 …………………………………………………………………9 1、PLC硬件配置說明………………………………………………………………………………9 2、PLC的I/O地址分配表…………………………………………………………………………9

3、 3、交通燈控制系統(tǒng)的I/O接線圖…………………………………………………………………10 五、三層電梯控制系統(tǒng)的軟件設計…………………………………………11 1.樓層呼叫 …………………………………………………………………………………………11 2.轎廂停止控制 ……………………………………………………………………………………12 3.電梯上下行 ………………………………………………………………………………………12 4.轎廂開門關(guān)門 ……………………………………………………………………………………13 5.樓層顯示 ……………………………………………………………………………………

4、……15 六、軟件的調(diào)試與仿真………………………………………………………………16 1.調(diào)試步驟 …………………………………………………………………………………………16 2.調(diào)試結(jié)果 …………………………………………………………………………………………16 七、總結(jié)………………………………………………………………………………………20 八、心得體會………………………………………………………………………………21 九、參考文獻………………………………………………………………………………22 一、引言 1、設計目的 （1）熟練使用西門子公司的S7-300系列產(chǎn)品

5、各基本指令和部分應用指令，根據(jù)控制要求進行PLC梯形圖編程 。 （2）進一步熟悉PLC的I/O連接。 （3）熟悉三層樓電梯采用轎廂內(nèi)外按鈕的編程方法 2、設計任務 電梯由安裝在各樓層廳門口的上升和下降呼叫按鈕進行呼叫操作，其操縱內(nèi)容為電梯運行方向。電梯轎廂內(nèi)設有樓層內(nèi)選按鈕S1~S3，用以選擇需?？康臉菍印1為一層指示，L2為二層指示，L3為三層指示，SQ1~SQ3為到位行程開關(guān)。電梯上升途中只響應上升呼叫，下降途中只響應下降呼叫，任何反方向的呼叫均無效。 3、設計內(nèi)容 電梯處于基站，關(guān)門等運行狀態(tài)時，此時按基站外呼按鈕，信號經(jīng)按鈕傳輸?shù)絇LC，經(jīng)PLC判斷為本層開門，再將信號傳

6、輸?shù)介_關(guān)門電動機。輸出開門信號，電梯開門。 人進入轎廂后，經(jīng)延時，電梯自動關(guān)門。也可按關(guān)門按鈕，使電梯提前關(guān)門。如果轎內(nèi)指令選第幾層按鈕，則指令經(jīng)串行傳輸?shù)絇LC上，顯示屏上的對應層發(fā)光二極管閃亮，當手離開按鈕后，信號被登記，電梯開始運行。PLC核實信號后，可將運行信號傳輸?shù)礁鱾€工作部位并發(fā)出運行指令。電梯開始按給定曲線運行，其給定速度信號不斷與速度反饋信號比較，不斷校正，使電梯運行的速度曲線盡量符合理想的運行曲線，使電梯運行平穩(wěn)。 運行過程中，井道中的轎廂位置傳感繼電器每過一個隔磁板即核對一次運行位置，并將信號輸入PLC與其中記憶的位置和旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)回的脈沖數(shù)量核對，三個信號核對無誤后電

7、梯繼續(xù)運行。電梯每到一個隔磁板，門區(qū)繼電器即吸合一次，層樓指示便變化一次。 運行過程中PLC里的“先行樓層”不斷尋索樓層呼梯指令信號。當“先行樓層”導索到呼梯指令后，上到站鐘GU或下到站鐘GD發(fā)出到站鐘聲，經(jīng)延時，電腦發(fā)出換速信號，電梯開始減速運行。當隔磁板插入平層感應器時，電梯進一步減速進入爬行。當轎廂到達平層位置后，接觸器斷電，電梯停止運行。制動系統(tǒng)工作，電梯停穩(wěn)。 電梯停穩(wěn)后，發(fā)出開門信號，電梯開門。經(jīng)延時，關(guān)門時間到，發(fā)出關(guān)門信號，電梯又開始關(guān)門。電梯門關(guān)好后，其運行方向按轎內(nèi)指令和廳外召喚與轎廂的相對位置而定。如沒有任何指令，電梯就地待命。 4、設計意義 隨著城市建設的不斷發(fā)

8、展，高層建筑的不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。 電梯就是用于高層建筑物中的固定式升降運輸設備，它有一個裝載乘客的轎廂，沿著垂直或傾斜角度小于15°的導軌在各樓層間運行，是垂直運行的電梯 、傾斜方向運行的自動扶梯、傾斜或水平方向運行的自動人行道的總稱。隨著城市建設的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟和生活中有著廣泛的應用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。有了電梯，摩天大樓才得以崛起，現(xiàn)代城市才得以長高。據(jù)估計，截至2002年，全球在用電梯約635萬臺，其中垂直電梯約610萬臺，自動扶梯和自動人行道約25萬臺。電梯

9、已成為人類現(xiàn)代生活中廣泛使用的人員運輸工具。人們對電梯安全性、高效性、舒適性的不斷追求推動了電梯技術(shù)的進步。如今，世界各國的電梯公司還在不斷地進行電梯新品的研發(fā)、維修保養(yǎng)服務系統(tǒng)的完善，力求滿足人們的對現(xiàn)代建筑交通日益增長的需求。 二、基礎(chǔ)知識 1、PLC的結(jié)構(gòu) PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定

10、規(guī)則組合配置。 圖2.1 2、PLC的工作原理 當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 1．輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)

11、和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2．用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 3．輸出刷新階段 當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段

12、。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。 PLC的掃描工作過程如圖2-2、圖2-3所示 ： 圖2.2 PLC的掃描工作過程圖 圖2.3 PLC的掃描周期 3、STEP7的簡介 STEP7 編程軟件是一個用于SIMATIC 可編程邏輯控制器的組態(tài)和編程的標準軟件包。STEP7 標準軟件包中提供一系列的應用工具，如：SIMATIC 管理器、符號編輯器、硬件診斷、編程語言、硬件組態(tài)、網(wǎng)絡組態(tài)等。STEP7 編程軟件可以對硬件和網(wǎng)絡實現(xiàn)組態(tài)，具有簡單、直觀、便于

13、修改等特點。該軟件提供了在線和離線編程的功能，可以對PLC 在線上載或下載。利用STEP7 可以方便地創(chuàng) 建一個自動化解決方案。圖2.4為創(chuàng)建一個自動化項目的基本步驟 圖2.4 創(chuàng)建一個自動化項目 項目可用來存儲為自動化任務解決方案而生成的數(shù)據(jù)和程序。這些數(shù)據(jù)包括：硬件結(jié)構(gòu)的組態(tài)數(shù)據(jù)及模板參數(shù)；網(wǎng)絡通訊的組態(tài)數(shù)據(jù)以及為可編程模板編制的程序。它們都被收集在一個項目下。在生成一個項目后，先插入站，然后可以組態(tài)硬件。在組態(tài)硬件時，可以借助于模板樣本對可編程控制器中的CPU 及各模板進行定義，通過雙擊站來啟動硬件組態(tài)的應用程序。一旦

14、存儲并退出硬件組態(tài)，對于在組態(tài)中生成的每一個可編程模板，都會自動生成S7/M7 程序及空的連接表。連接表可用來定義網(wǎng)絡中可編程模板之間的通訊連接。硬件組態(tài)完成后就可為編程模板生成軟件。為可編程模板編制的軟件存儲在對象文件夾中。對該對象文件夾稱作“S7-Program”。在子菜單中，可以選擇想要生成的塊的類型(如：數(shù)據(jù)塊，用戶定義的數(shù)據(jù)類型，功能，功能塊，組織塊或變量表)。打開一個空的塊，然后用語句表，梯形圖或功能圖輸入程序。在完成組態(tài)，參數(shù)賦值，程序創(chuàng)建和建立在線連接后，可以下載整個用戶程序或個別塊到一個可編程序控制器。在下載完整的或部分用戶程序到CPU 之前，把工作方式從RUN 模式置到ST

15、OP 模式?？梢酝ㄟ^在線連接下載各個塊或整個用戶程序到RAM。當電源關(guān)斷后和CPU 復位時，保存在他們上面的數(shù)據(jù)將被保留。另外，可以從可編程控制器中上載一個工作站，或從一個S7 CPU 中上載塊到PG/PC。這樣，當出現(xiàn)故障而不能訪問到程序文檔的符號或注釋時，就可以在PG/PC 中編輯它。用于S7-300 的編程語言有：梯形圖(LAD)，語句表(STL)和功能塊圖(FBD)。LAD 是STEP7 編程語言的圖形表達方式。它的指令語法與一個繼電器梯形邏輯圖相似：當電信號通過各個觸點復合元件以及輸出線圈時，梯形圖可以讓你追蹤電信號在電源示意線之間的流動。STL 是STEP7 編程語言的文本表達方式

16、，與機器碼相似，CPU 執(zhí)行程序時按每一條指令一步一步地執(zhí)行。FBD 是STEP7 編程語言的圖形表達方式，使用與布爾代數(shù)相類似的邏輯框來表達邏輯。STEP7 編程軟件允許結(jié)構(gòu)化用戶程序，可以將程序分解為單個的自成體系的程序部分。從而使大規(guī)模的程序更容易理解，可以對單個的程序部分進行標準化。程序組織簡化，修改更容易。系統(tǒng)的調(diào)試也容易了許多。在S7 用戶程序中可以使用如下幾種不同類型的塊：組織塊(OB)是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口。它們由操作系統(tǒng)調(diào)用，并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動。它們還處理對錯誤的響應。組織塊決定各個程序部分執(zhí)行的順序。用于循環(huán)程序處理的組織塊OB1

17、的優(yōu)先級最高。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用OB1 并用這個調(diào)用啟動用戶程序的循環(huán)執(zhí)行。功能(FC)屬于用戶自己編程的塊。功能是“無存儲區(qū)”的邏輯塊。FC 的臨時變量存儲在局域數(shù)據(jù)堆棧中，當FC 執(zhí)行結(jié)束后，這些數(shù)據(jù)就丟失了。功能塊(FB)屬于用戶自己編程的塊。功能塊是具有“存儲功能”的塊。用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲器(背景數(shù)據(jù)塊)。傳遞給FB 的參數(shù)和靜態(tài)變量存在背景數(shù)據(jù)塊中。背景數(shù)據(jù)塊(背景DB)在每次功能塊調(diào)用時都要分配一塊給這次調(diào)用，用于傳遞參數(shù)。 系統(tǒng)功能塊(SFB)和系統(tǒng)功能(SFC)是STEP7為用戶提供的己編程好的程序的塊，經(jīng)過測試集成在CPU 中的功能程序庫。SFB 作為操作系統(tǒng)的一部分并

18、不占用程序空間，是具有存儲能力的塊，它需要一個背景數(shù)據(jù)塊，并須將此塊作為程序的一部分安裝到CPU 中。STEP7 的調(diào)用結(jié)構(gòu)如下圖2.5所示： 圖2.5 STEP7的調(diào)用結(jié)構(gòu) 三、系統(tǒng)的設計準備 1、電梯控制示意圖 圖3.1 電梯控制示意圖 2、 系統(tǒng)程序流程圖 圖3.2 樓層顯示 圖3.3 樓層呼叫 圖3.4 轎廂停止控制

19、 圖3.5轎廂上下行 圖3.6轎廂開關(guān)門 四、三層電梯控制系統(tǒng)硬件設計 1.PLC的機型選擇 為了完成設定的控制要求，主要根據(jù)電梯的控制方式與輸入輸出點數(shù)和占用內(nèi)存多少來確定PLC的機型。本系統(tǒng)為三層電梯，采用了級選控制方式。 根據(jù)電梯控制特點，輸入信號應該包括以下幾個部分：轎廂內(nèi)的樓層選擇按鈕SB1,SB2，SB3，開門按鈕SB4和關(guān)門按鈕SB5，以及安裝于各樓層的電梯?？课恢玫娜齻€傳感器SQ1，SQ2，SQ3，平時它們?yōu)槌ｉ_，當電梯運行到平層時關(guān)閉。所以輸入信號共有八個。 輸出信號應該包括：轎

20、廂內(nèi)呼叫指示信號三個，分別表示一層到三層的呼叫被接收，并在呼叫指令完成后，信號消失；電梯上、下行指示信號有兩個，門電動機開、關(guān)指示信號兩個。共需要輸出信號7個。 綜合輸入/輸出點的計算及要實現(xiàn)的電梯功能，使用西門子s7-300系列的CPU-315-2DP，有16個開關(guān)量輸入，16點開關(guān)量輸出，這樣就足以滿足設計要求。 2.輸入輸出點分配 該系統(tǒng)占用PLC的15個I/O口，8個輸入點，7個輸出點，具體的I/O分配表如下表所示 表4.1 I/O分配表 3.系統(tǒng)組態(tài)

21、 圖1 系統(tǒng)組態(tài)圖 3、 三層電梯控制系統(tǒng)的I/O接線圖 五、三層電梯控制系統(tǒng)的軟件設計 控制系統(tǒng)梯形圖 用“新建項目”向?qū)梢粋€名為“三層電梯控制軟件”的項目，采用線性化編程，控制軟件用梯形圖編寫，OB1中的程序如下： 一、 樓層呼叫 二、 轎廂停止控制 三、 電梯上下行 四、轎廂開門關(guān)門 五、樓層顯示 六、軟件的調(diào)試與仿真

22、1、調(diào)試步驟 軟件的調(diào)試是在仿真軟件中實現(xiàn)的，我們采用S7-PLCSM仿真軟件，仿真步驟如下： 1、打開S7-PLCSM仿真軟件，窗口自動出現(xiàn)CPU試圖對象。在CPU視圖對象中點擊STOP小框，靈仿真PLC處于STOP模式，在選擇菜單命令“PLC”/“Download”，將要下載的程序下載到仿真PLC中。 2、執(zhí)行菜單命令“Insert”/“Input Variable”，創(chuàng)建IB字節(jié)的視圖對象，用類似的方法生成輸出字節(jié)QB、定時器的視圖對象。點擊CPU視圖對象中RUN小框，將仿真PLC至于運行狀態(tài)。 3、測試軟件是否運行正常。 2、調(diào)試結(jié)果： （1）調(diào)試界面如下圖 （

23、2） 運行時，電梯先開門6S后關(guān)門 （3） 電梯原來在一樓，三樓呼叫 （4） 電梯到大三樓后，先延時3s然后開門6s然后關(guān)門 （5） 當電梯在三樓時，一樓有呼叫，電梯先向下運行到一樓，停3s后開門6s，然后關(guān)門 七、總結(jié) 在這次軟件設計中遇到了很多實際性的問題，在實際設計中才發(fā)現(xiàn)，只有理論與實際相結(jié)合，才能更加深入的了解問題。只有了解了實際與理論知識并把它們相結(jié)合，才能解決問題。一切問題必須靠自己一點一滴的解決，而且

24、要不斷的更正以前的錯誤。設計是比較簡單的，主要是解決程序設計中的問題，而程序設計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設計的靈魂所在。因此大部分時間是用在程序設計上面的。 在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，找很多資料，花大量的時間才能解決。但當解決了一個問題時的那種成就感是用言語無法形容的。 通過這次對停車場車位控制的PLC控制，讓我了解了PLC梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于PLC設計原理。同時對所學的知識得到很大的提高與鞏固。經(jīng)過多次的反復實驗與分析,可以對電路的原理及功能更加熟悉

25、,同時提高了設計能力與及對電路的分析能力. 而且在軟件的編程方面得到更到的提高,對編程能力得到加強。我想通過參加這次的課程設計，也會對自己以后的學習和工作都有很大的幫助。 八、心得體會 趙路：經(jīng)過為期不長的軟件設計課程，我學到了很多。剛開始做的時候，感覺好難，無從入手，自己無法將課堂上學習到的知識運用到實踐。所以就先從選題開始，糾結(jié)了好長時間，最后在老師的幫助下，擬定了初步的題目和設計軟件。緊接著我就開始從網(wǎng)上下載STEP7編程軟件，下載很簡單，但是安裝可把我難為住啦。弄

26、了好幾天晚上才安裝好，雖然花費了好長時間，但是我也收獲可很多。緊接著，我去圖書館借了很多有關(guān)的書籍，開始學習S-300的指令系統(tǒng)，用了幾天晚上設計編寫程序，檢查程序。中間也遇到過好多問題，但是都在隊友的幫助下解決了。當程序完成后，我又學習了仿真軟件，把程序進行了仿真，但看到程序在仿真軟件上完整的執(zhí)行成功，心情萬分激動。這是我第一次自己去主動學習軟件，運用軟件，編寫程序。我也從中間明白了：做事一定要相信自己，努力去做，你一定會成功的。而且，做事一定要認真細心，我在寫程序時，犯了很多低級的錯誤。也造成了很多不必要的麻煩。所以，一定要仔細。 吳那：經(jīng)過半個多月的艱苦奮斗，設計成果

27、終于出來了，我才松了一口氣，我通過采集資料、進行實際考察后，做出以上設計的方法。查找資料也是一件繁瑣的事情，雖說網(wǎng)上有資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事，需要耐心查找。比如，我在查找STEP7軟件時，好多次都因為沒有注意，而下載錯誤，不適合自己的電腦系統(tǒng)，浪費了很多時間。在這次設計中我學會判斷、取舍相關(guān)知識，對于提高查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。 汪倩文：通過這次設計，我對PLC設計控制有了更深入的的了解，對以前學的僅限于書本上的PLC知識又有了一定的新認識，溫習了以前學的知識，同時也學習新的知識，而且在設計的過程中，我們遇到了很多的問題，通過上網(wǎng)采集資料、作

28、出修改，一步步的完成設計，一次又一次的學習，我們慢慢地在體會、感悟，終于領(lǐng)會到結(jié)果出現(xiàn)時的那一份喜悅，從撰寫報告，查找資料，程序設計，到整理每一個次的調(diào)試，我們學會了細心和耐心，很多次的成功與失敗更加使我們有決心做好這次設計。這次設計不僅加深我對plc的認識，而且我相信這會對今后的學習工作生活有著積級的影響。而且大大提高了我的動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中艱難和成功的喜悅。雖然這個設計還不是很完善、很簡單，但是我在這次設計過程中所學到的東西是這次課程設計的最大收獲，是在書本上、題目中永遠也不能體會和明白的。 任帥：這次軟件設計，我主要負責審核隊員整理的結(jié)果，協(xié)助軟件設計與調(diào)試。

29、整個過程中，我學習到了很多。跟三個女同學一組，我學習到了女生的那種細膩，他們會注意到很多我沒有注意到的，對我們這次的設計提供了很大作用。當然在審核中我也發(fā)現(xiàn)了很多錯誤，在我們共同的努力下改了過來。最后，我還負責了設計報告總體布局的設計，認真安排設計報告的排版，在排版過程中，也糾結(jié)了很久，不過，最后在同學的協(xié)助下，較完整的完成了任務。從這次設計中，我懂得了一個團隊的重要性：既然我們是一個團隊，那么我們就應該共同努力，共同奮斗。 九、參考文獻 [1].趙巖著. S7-300/400系列PLC入門及應用實例.北京：電子工業(yè)出版社.2012年4月 [2].李明河著.可編程控制原理與應用.第一版.合肥工業(yè)大學出版社.2009年1月 [3].常斗南主編 可編程序控制器原理*應用*實驗.北京:機械工業(yè)出版社,2005 [4].張萬忠《可編程控制器入門與應用實例》北京：中國電力出版社2004 [5].廖常初等.PLC的順序控制編程方法.工業(yè)自動化.1997 [6]趙景波等西門子S-300/400PLC快速入門手冊.化學工業(yè)出版社.2012.5 [7]劉華波等西門子S-7300/400PLC編程與應用.2010 22