八层电梯PLC控制系统
中南民族大学
计算机科学学院
课程创新设计大赛
设计题目八层电梯楼层定位及显示系统设计年级专业 2011级自动化
指导教师陈勉樊金荣
2014年9 月20 日
目录
引言 (2)
1.课题要求 (2)
2.系统总体方案设计 (2)
2.1系统硬件配置及组成原理 (2)
2.2系统变量定义及分配表 (3)
2.3系统接线图设计 (4)
2.4系统可靠性设计 (4)
3.控制系统设计 (4)
3.1 控制程序流程图设计 (4)
3.2 控制程序时序图设计 (5)
3.3 控制程序设计思路 (6)
3.4 创新设计内容 (6)
4.人机界面设计 (6)
4.1选用界面介绍 (6)
4.2画面制作与设计 (6)
5.系统调试及结果分析 (7)
5.1 系统调试及解决的问题 (7)
5.2 结果分析 (12)
结束语 (12)
参考文献 (13)
附录：带功能注释的源程序 (13)
八层电梯楼层定位及显示系统设计
引言
随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。当前用于工业控制的计算机可以分为几类，例如可编程序控制器、基于PC总线的工业控制计算机、基于单片机的测控装置、用于模拟量闭环控制的可编程序调节器、集散控制系统和现场总线控制系统等。
现代社会要求制造业对市场需求做出迅速反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产设备和自动生产线的控制系统具有极高的可靠性和灵活性，可编程序控制器正是顺着这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。
PLC的应用方面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。PLC 已经广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控。控制系统中，PLC也应用在其他领域，例如民用和家庭自动化的应用也得到了迅速的发展。本次设计八层电梯楼层定位及显示系统，就是对PLC的应用的一个方面。
1.课题要求
设计目的：
（1）根据各楼层行程开关的状态，确定轿厢所在楼层；
（2）用九段LED数码管作十进制楼层位置显示。
设计内容：
（1）确定输入/输出设备；
（2）九段码编码示意图、真值表、I/O编址；
（3）PLC I/O点分配，并绘制I/O接线图以及其他外部硬件图；
（4）绘制系统功能表图：设计梯形图和人机界面并调试运行并模拟调试；
（5）整理技术资料，编写使用说明书。
2.系统总体方案设计
2.1系统硬件配置及组成原理
九段数码管编码示意图：
九段数码管编码示意图
2.2系统变量定义及分配表
真值表：
2.3系统接线图设计
2.4系统可靠性设计
设有紧急停止按钮，以防紧急情况的发生。各楼层之间的状态互锁以保证程序安全、准确的运行。
3.控制系统设计
3.1 控制程序流程图设计
下面是八层八层电梯楼层定位及显示系统设计的控制程序流程图：a b c d e f g a i
3.2 控制程序时序图设计
本次课程设计采用简单的互锁功能，没有涉及到时序问题，故没有相应的时序设计图。
3.3 控制程序设计思路
（1）本课程设计用到了一个起动按钮和一个停止按钮，及相应的中间继电器。
（2）用八个行程开关控制每个楼层的状态，开状态表示轿厢位于该楼层，关闭状态表示不在该楼层。
（3）用九个继电器分别控制九段数码管的亮灭情况，线圈吸合表示接通，将点亮该段数码管，线圈断开表示将熄灭该段数码管。
（4）采用互锁方式，当本楼层行程开关闭合时，通过中间继电器使其他行程开关控制的中间继电器处于断开模式。
（5）采用“或”的逻辑方式，将所有能使相应数码管点亮的中间继电器的常开触点并在一起，控制这段数码管的继电器线圈。
（6）各个行程开关之间的优先级相同，以保证电梯能在任何情况显示相应楼层数字。
3.4 创新设计内容
本程序只能实现相应楼层的状态与数字显示功能，不能控制轿厢的停止还有轿厢上下运动过程及轿厢门的开关情况。总之，不是一个完整的电梯控制程序。为了实现完整的控制电梯，并能应对各种可能发生的情况，还需要对程序进行大量修改，以完善其功能。
4.人机界面设计
4.1选用界面介绍
组态软件是有专业性的，一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中，如DCS（集散控制系统）、PLC（可编程序控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。其实在其他行业也有组态的概念，人们只是不这么叫而已。如AutoCAD、Photoshop、办公软件（PowerPoint）都存在相似的操作，即用软件提供的工具来形成自己的作品，并以数据文件保存作品，而不是执行程序。组态形成的数据只有其制造的工具或其他专业用工具才能识别。
虽然说组态就是不需要编写程序就能完成特定的应用。但是为了提供一些灵活性，组态软件业提供了编程手段，一般都是内置编译系统，提供类BASIC语言，有的甚至支持VB。
4.2画面制作与设计
画面制作的图形如下图所示：
5.系统调试及结果分析
5.1 系统调试及解决的问题
系统调试如下图所示：
按下起动按钮：
1到8楼的行程开关状态及相应的数字显示：
按下停止按钮：
5.2 结果分析
从以上的图形可以看出系统调试的结果。按下起动按钮，程序开始起动，然后分别改变各个楼层的行程开关的状态，观察相应的数字显示，最后按下停止按钮，程序停止运行。结果显示程序能实现课程设计的基本要求，能实现相应的功能。
结束语
通过欧姆龙CP1E PLC来设计八层电梯楼层定位及显示的梯形图控制程序设计与调试。对欧姆龙CP1E PLC有了进一步的了解，并熟悉了其基本操作。
根据要求设计出梯形图程序。在预装有欧姆龙CP1E PLC系统的电脑中，将设计好的梯形图输入到处软件中，进行模拟仿真。通过欧姆龙CP1E PLC的仿真操作，实现了电梯到各个楼层的显示。
对于九段LED数码管做十进制楼层位置显示，其中以各段数码管显示为输出，行程开关状态为输入量。当输入有信号时，对应于输出有相应的信号，达到表示轿厢到各楼层的层数的目的。
本次课程设计使我对欧姆龙CP1E PLC有了进一步的了解，对该系统有了更深入的认识并熟悉了其操作方法及过程，得到了很大的收获。
参考文献
（1）《欧姆龙CJ1系列PLC原理与应用》机械工业出版社，樊金荣（2）《电气控制与PLC应用技术》机械工业出版社，黄永红
（3）《PLC编程及应用》北京机械工业出版社，廖常初
（4）《供配电技术》电子工业出版社唐志平
附录：带功能注释的源程序
各楼层之间的状态互锁
a到c之间的数码管亮灭控制
d到f之间的数码管亮灭控制
g到i之间的数码管亮灭控制
使用说明书：
按下起动按钮，起动PLC程序。当行程开关的状态发生变化时，九段数码管将随各层行程开关的状态来相应显示轿厢所在楼层数。当一楼的行程开关闭合即置1时，数码管h，i亮，在数码管上显示“1”，表示轿厢在一楼。当电梯上升，数码管保持为“1”，当轿厢上到二楼，二楼行程开关置1，同时，一楼与二楼行程开关互锁，此时数码管h，i复位，数码管a，b，d，e，g亮，显示数字“2”，表示轿厢在二楼。同理，依次往下表示各楼层。
按下停止按钮，系统停止工作。数码管显示消失。