1、电气工程学院课 程 设 计 说 明 书电气控制与 PLC设计题目：自动双层停车场控制设计系 别： 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师：张立国 教师职称：副教授 2电气工程学院课程设计任务书课程名称： 电气控制与 PLC 基层教学单位： 仪器科学与工程系 指导教师：张立国学号 学生姓名 （专业）班 级 设计题目 自动双层停车场控制设计设计技术参数1. 设计内容见附页（18）2. 使用组态王实现上位控制3. 公共实践（四层电梯）4. 公共实践（邮件分拣） （选作）5. 查阅资料（变频器）设计要求采用 PLC 进行设计。画出系统图，采用梯形图编程，并给出相应的组态控制工程（附主画面） 。结合
2、公共实践部分，完成设计说明书。参考资料“电气控制”类图书及论文资料“可编程控制器”类图书及论文资料周次 20 周应完成内容分析设计要求、查资料、确定方案，设计梯形图、设计上位组态撰写课程设计说明书，答辩指导教师签字张立国 基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。电气工程学院 教务科3目 录摘要-4第一章 四层电梯的 PLC 控制-5一、四层电梯的设计要求-5二、自动电梯相关原理知识-5三、PLC 相关知识 -63.1 PLC 基本概念 -73.2 PLC 基本结构 -73.3 PLC 的工作原理 -83.4 输
3、入输出分配表-83.5 主体流程及梯形图设计-9四、变频器相关知识-204.1 变频器的工作原理-204.2 基本组成-214.3 变频器的控制方式-21第二章 双层停车场自动控制-22一、控制要求-22二、组态王软件相关知识-232.1 组态王简介-232.2 组态王实现步骤-23三、双层停车场组态王模拟-243.1 系统组成原理-243.2 数据词典-243.3 开发系统-263.4 开发程序-26心得体会-33参考文献-34意见评审表-354摘 要随着社会不断进步与发展，车辆在不断增多，这就要求提供更多的停车位来供人门停车。单城市拥挤的环境已无法提供更多的车位，这就要求车位从地面向空间发
4、展。那么，车位的空间设计技术就不得不引起人们的注意，车库的合理设计以及怎样控制设计者最需要考虑的问题。车位需要上下移动，根据不同的要求，执行一系列的操作。这需要一个很好的控制技术。本设计就是针对车库能很好运行来设计的，用 PLC 来控制。下面来介绍下 PLC。PLC 是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。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。具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。在这次为期一
5、周的课设中，我利用三菱 FX1S 系列单片机设计了四层电梯自动控制程序并且进行了仿真实验，利用组态王软件设计了双层停车场自动控制的人机界面，配合组态王的编程语言实现了组态王的仿真运行。下面将分别介绍两个题目的具体设计过程。关键词：PLC，四层电梯，组态王，双层停车场5第一章 四层电梯的 PLC 控制一、四层电梯的设计要求：如电梯模拟实验台结构所示，其动作要求如下：1电梯上行：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。电梯停于 1F 或 2F，3F 呼叫、则上行，到 3F 行程开关控制停止。电梯停于 1F，2F 呼叫，则上行，到 2F 行程开关控制
6、停止。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。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。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。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。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：电梯停于 4F 或 3F 或 2F，1F 呼叫，电梯下行到 1F 停止。电梯停于
7、4F 或 3F，2F 呼叫，电梯下行到 2F 停止。电梯停于 4F，3F 呼叫，电梯下行到 3F 停止。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。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。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
8、。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）二、自动电梯相关原理知识电梯以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。6电梯是机电一体化产品。其机械部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。1控制柜(屏)2 一拽引机3拽引钢丝绳4限速器5限速器钢绳6限速器张紧装置7轿厢8安全钳9轿厢门安全触板10导轨11对重12厅门13缓冲器图 1 电梯的基本结构 三、PLC 相关知识73.1 PLC 基本概念P
9、LC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输人和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。3.2 PLC 基本结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： 1.电源 为 PLC 提供电能的设备。2.中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是 PLC 的控制中枢。3.存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存
10、储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 4.输入输出接口电路 现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是 PLC 与现场控制的接口界面的输入通道。现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用 PLC 通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 5.功能模块 如计数、定位等功能模块。 6.通信模块 如以太网、RS485、Profibus-DP 通讯模块等。PLC 功能强大，在本次课设中主要应用 PLC 的开关逻辑、顺序控制和定时控制等功能。采用三菱 FX1S 系列的单片机，编程简单，使用方便。8中央处理单元（ C P U 板 ）输入接口
11、部件输出接口部件电源部件接受现场信息驱动受控元件接触器电磁阀指示灯等按钮继电器触点行程开关等图 2 PLC 的组成框图3.3 PLC 的工作原理PLC 是采用 “顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在 PLC 运行时，CPU 要根据用户控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令号（或地址号）作周期循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC 的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。（1）PLC 在输入采样阶段首先以扫描方
12、式按顺序将所有暂存在输入锁在器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入，随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。（2）PLC 在程序执行阶段按用户程序指令存放的先后顺序扫描并执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中的所有的内容随着程序的执行而改变。（3）输出刷新阶段当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。3.4 输入输出分配表9表一 输入输出分配表输入 输出主机 实验模块 注释 主机 实验模块 注释X1 LAY1
13、 一楼行程开关 Y0 DJB 电机下行X2 LAY2 二楼行程开关 Y1 DJA 电机上行X3 LAY3 三楼行程开关 COM1 24VX4 LAY4 四楼行程开关 COM0 24VX12 2DN 二层下呼 Y6 AX13 3DN 三层下呼 Y7 BX14 4DN 四层下呼 Y10 CX11 1UP 一层上呼 Y11 DX12 2UP 二层上呼 Y12 EX13 3UP 三层上呼 Y13 FY14 G数码管段码X0 RST 复位 LED COM GNDCOM2 24VX5 IN1 一层内选按钮 COM GNDX6 IN2 二层内选按钮 Y2 L1 一楼灯X7 IN3 三层内选按钮 Y3 L2 二楼灯X10 IN4 四层内选按钮 Y4 L3 三楼灯COM COM GND Y5 L4 四楼灯3.5 主体流程及梯形图设计四层电梯的自动控制主体思想是将四层楼分为四个状态，每个楼层分为两个子状态一、二，状态一为该楼层的等待状态，状态二为该楼层的行进状态。四个楼层状态之间依据限位开关进行切换，即一层状态可以切换到二层状态，二层状态可以切换到一、三层的状态。切换时首先判断该层是否被呼叫，如果被呼叫则切换到该层的等待状态中，等待 5 秒后进入该层的行进状10态中。 （1）主体流程图如下，假设电梯在一层：图 3 电梯设计主流程图（2）开机分支转移程序：
