情境6：電梯控制系統杜俊賢煙臺汽車工程職業學院【工程名稱】：電梯控制系統【教學目標】：能力目標：〔1〕能夠進行PLC數碼顯示的硬件設計連接圖和軟件編程方法。〔2〕掌握PLC隨機控制系統的設計方法。〔3〕能對交通燈控制系統進行外部接線。〔4〕能對電梯控制系統中觸摸屏進行設計和參數設置。煙臺汽車工程職業學院電梯控制系統教學設計〔5〕培養學生分析問題和解決問題的能力〔6〕培養學生團隊協作能力、表達能力〔7〕培養學生查閱資料和自學能力，提高他們的可持續開展的能力。知識目標：〔1〕掌握PLC數碼顯示的硬件設計和軟件編程。〔2〕掌握PLC隨機控制系統的設計方法。〔3〕掌握電梯控制系統中觸摸屏的設計方案和參數設置。煙臺汽車工程職業學院【教學重點】：1、PLC數碼顯示的硬件設計連接圖和軟件編程方法。2、電梯控制系統中觸摸屏的設計方案和參數設置。

【教學難點】：PLC數碼顯示的硬件設計連接圖和軟件編程方法。煙臺汽車工程職業學院PLC實訓臺、數據線、導線、電腦上課課件、活頁、程序、評價表【教學素材】：項目導入1通過演示實驗引出工程【教學過程實施】：告知、資訊2☆電梯是高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會的開展，對其靜態和動態特性提出了更高的要求。☆電梯是根據外部呼叫信號以及自身控制規律等運行的，而呼叫是隨機的，因此，電梯控制系統采用隨機邏輯方式控制。☆目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態和功能的設定，實現電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制那么由變頻器來完成；第二種控制方式用PLC取代微機實現信號集選控制。現在的電梯控制系統廣泛采用可編程控制器來實現。電梯曳引機種類很多，傳統的有齒輪曳引機由電動機、制動器、減速箱及底座等組成。減速箱通常采用蝸輪蝸桿傳動，它具有傳動比大、結構緊湊、傳動平穩、運動噪音小等優點。在電梯上大多采用交流異步電機，有交流雙速〔常用于貨梯〕、交流調速、變頻調速三種。轎廂是運送乘客或貨物的承載部件，也是唯一為乘客所看到的電梯部件，如圖6-1。轎廂一般有轎架、轎頂、轎壁、轎底、操縱壁、門橫梁等主要部件組成。主要作用有控制超載；對集選控制電梯，配合電氣部件完成滿載直行的功能；對于高速電梯，稱重裝置的信號作為曳引電動機的預負載控制用。對重作用主要是平衡轎廂自重和局部載荷的重量，減少電機功率的消耗。電梯的門分為轎門〔隨轎廂上下運動〕和廳門〔安裝在層站入口處〕兩種。廳門是指每一樓層的電梯門，廳門平時應是關閉的。而且從外面不能翻開。當電梯轎廂到達一層樓時，由轎廂門上的拔叉插入廳門上的兩個渡輪之間，帶動廳門與轎廂一起開、關。在廳門的門框旁，裝有兩個按鈕，用來發出呼喚電梯信號，一個是上呼喚按鈕，一個是下呼喚按鈕。(2)、電梯的電氣控制系統

這里我們主要介紹交流單速電梯。交流單速電梯的電氣控制系統主回路非常簡單，如圖6-4。圖中M1，M2為曳引電機和門電機，交流接觸器KM1~KM4通過控制兩臺電動機的運行來控制轎廂和廳門，從而進行對電梯的控制。FR1，FR2為起過載保護作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護作用。圖6-4控制主回路原理圖12LED結構及原理：數碼管是常用的顯示器件，一般由8段組成，其中7段用來顯示數字或字母，另有1段用來在需要時顯示小數點。2、七段數碼管圖6-5七段數碼管外形和原理為了節省數碼管占用的輸出點，一般采用“動態掃描方式〞或通過使用譯碼芯片的方式。通過使用譯碼芯片的方式，如CD4513，它具有鎖存、譯碼、驅動的功能，用來驅動共陰極LED七段數碼管。本工程中采用的就是這種方式。圖6-6譯碼芯片數字顯示電路初步訓練-隨機控制3通過本次練習，掌握電動門手動、點動和停止三種模式控制的設計方法。【工程要求】【工程內容】某倉庫電動門可以用鑰匙選擇三種控制方式，分別是手動、自動和停止。在手動位置時可以用按鈕控制電動門的開和關。在自動位置時，用遙控器發出超聲波編碼，超聲波開關接收到正確編碼后，電動門開啟；用光電開關檢測車輛的進出，在檢測到車輛通過時〔光電開關信號輸出由1變0〕，大門關閉。在停止位置不能對大門進行控制。工程一：電動門控制【控制方案分析】1、手動控制方式鑰匙開關SA的狀態可用兩個輸入端口來表示如I0.6和I0.7，分別表示處于手動和自動兩種狀態，當鑰匙開關處于手動位置時，I0.6置1，此時按下開門按鈕，電動門開啟，當電動門電動門完全翻開〔碰到開門限位開關〕，電動門停止。當按下關門按鈕時，電動門關閉，當電動門完全閉合〔碰到關門限位開關〕，電動門停止。2、自動控制方式當鑰匙開關處于自動位置時，I0.7置1，此時用遙控器發出超聲波編碼，超聲波開關接收到正確編碼后，超聲波開關閉合，電動門翻開，當電動門電動門完全翻開〔碰到開門限位開關〕，電動門停止。當車輛進入大門，光電開關閉合，當車輛通過大門后，光電開關斷開，此時〔光電開關狀態由1變0〕，電動門關閉，當電動門完全閉合〔碰到關門限位開關〕，電動門停止。【控制方案設計】1、I/O地址分配2、硬件接線圖6-7電動門控制線路圖3、梯形圖程序學生根據梯形圖，分組討論，讀懂程序。然后翻開Step7-MicroWINV4.0，翻開程序塊局部，編寫梯形圖。4、演示操作1〕按圖6-7所示連接控制電路，注意線路連接及接觸器等工作在額定電壓，檢查無誤后接通220伏電源。2〕翻開計算機中的編程軟件，將程序下載給PLC。3〕使用編程軟件的運行和停止按鈕或者是撥動PLC的運行開關運行或停止程序。4〕在運行狀態下，翻開程序狀態監控，觀察結果，反復調試，直至滿足控制要求。這局部以學生操作為主，按上述步驟進行操作，觀察演示結果是否正確，教師要巡視指導。【工程內容】車庫可放置50個車位，用PLC對進出車輛計數，并顯示車庫里汽車數量。當計數為50時，車位已滿，警示燈亮。初步訓練二3工程二：車輛入庫控制【工程要求】通過本次練習，進一步掌握數據處理指令的使用和PLC數碼顯示的硬件設計和軟件編程方法。要對車輛進行計數，需要在車庫入口安裝兩個光電開關分別為門外光電開關A和門內光電開關B，判斷車輛進出方向。如果光電開關A先動作，計數加1，同時鎖定計數；當光電開關B再發生動作時，減計數失效；當車輛完全進入后，自鎖解開。當車輛離開車庫時，光電開關B先動作，計數減1，其動作原理與車輛入庫相似。車輛計數顯示采用變量VW0存儲計數制，因為存儲的是二進制，不能用十進制的數碼管顯示，這里采用I_BCD指令將二進制數轉換成BCD數，如將VW0轉換成的BCD數存在VW4中，VW4的低8位VB5存放的即為十位數和個位數。將VB5傳送給輸出繼電器QB0，經譯碼電路將車輛計數顯示出來。【控制方案分析】【控制方案設計】

1、I/O地址分配

I/O分配由同學們自己填寫，教師再給出正確答案。表6-2I/O地址分配2、硬件接線圖6-9車輛入庫控制線路圖3、梯形圖程序學生根據課本給出的梯形圖，分組討論，讀懂程序。然后翻開Step7-MicroWINV4.0，翻開程序塊局部，編寫梯形圖。1〕按圖6-9所示連接控制電路，注意線路連接及電阻選擇保證數碼管工作在額定電壓，檢查無誤后接通220伏電源。2〕翻開計算機中的編程軟件，將程序下載給PLC。3〕使用編程軟件的運行和停止按鈕或者是撥動PLC的運行開關運行或停止程序。4〕在運行狀態下，翻開程序狀態監控，觀察結果，反復調試，直至滿足控制要求。4、演示操作這局部以學生操作為主，按上述步驟進行操作，觀察演示結果是否正確，教師要巡視指導。1、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縱。2、電梯轎廂內設有樓層內選按鈕S1～S4，用以選擇需停靠的樓層。L1為一層指示、L2為二層指示、L3為三層指示、L4為四層指示，3、SQ1～SQ4為到位行程開關。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。例如，電梯停在一層，在三層轎廂外呼叫時，必須按三層上升呼叫按鈕，電梯才響應呼叫〔從一層運行到三層〕，按三層下降呼叫按鈕無效；反之，假設電梯停在四層，在三層轎廂外呼叫時，必須按三層下降呼叫按鈕，電梯才響應呼叫〔從四層運行到三層〕，按三層上升呼叫按鈕無效。工程：電梯控制系統的設計通過學生在初步訓練中所掌握的知識，以小組的形式，獨立完成電梯控制系統的訓練，教師負責指導、檢查和評價。強化訓練4【工程內容】【任務分析】電梯的上、下行由一臺電動機拖動，電動機正轉為電梯上升，反轉為下降。一層有上升呼叫按鈕和指示燈，二層、三層有上升呼叫按鈕和指示燈以及下降呼叫按鈕和指示燈，四層有下降呼叫按鈕和指示燈，每個樓層均由樓層限位開關檢測控制；電梯開門和關門按鈕，關門限位由行程開關檢測。1、開始時，電梯處于任意一層；2、當有外呼電梯信號到來時，電梯響應該呼電梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門翻開，延時2S后自動關門；3、當有內呼電梯信號到來時，電梯響應該呼電梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門翻開，延時2S后自動關門；4、在電梯運行過程中，響應的呼叫信號為：電梯在上升〔下降〕過程中，相應處于電梯所處位置以上〔下〕的所有內選和外選上升〔下降〕呼叫；其他呼叫均不響應，記錄該呼叫，等待條件符合時響應；【任務分析】5、電梯開門關門條件：電梯運行到某一樓層停止后自動開門，電梯門壓下開門門限開關后開始啟動關門計時，當計時時間到或者有關門按鈕按下時，電梯開始關門，在電梯關門過程中如果開門按鈕按下，停止關門，轉換為開門；只有在滿足樓層限位開關被壓下切電梯停止的前提下，電梯門才進行開關動作；不響應二層向下外呼電梯信號。同時，如果電梯到達三層，如果四層沒有任何呼電梯信號，那么電梯可以響應三層向下外呼電梯信號。6、電梯應具有最遠反向外電梯響應功能。例如：電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，那么電梯先去四樓響應四層向下外呼電梯信號。7、電梯未到達平層或運行時，開門按鈕和關門按鈕均不起作用。平層且電梯停止運行后，按開門按鈕電梯門翻開，按關門電梯門關閉。電梯未到達平層或運行時，開門按鈕和關門按鈕均不起作用。到達平層且電梯停止運行后，按開門按鈕電梯門翻開，按關門按鈕電梯門關閉。【控制方案設計】1、I/O地址分配I/O分配由同學們自己操作，教師指導。【控制方案設計】

2、硬件接線圖6-11電梯控制設計線路圖【控制方案設計】3、軟件設計1〕軟件流程圖圖6-12電梯上下行流程圖【控制方案設計】圖6-12電梯響應流程圖【控制方案設計】圖6-14電梯開關門流程圖2〕梯形圖程序學生根據課本上梯形圖，分組討論，讀懂電梯控制的方法，然后翻開Step7-MicroWINV4.0，翻開程序塊局部，編寫梯形圖。這局部以學生討論為主，教師要巡視指導，學生遇到問題及時指出，給予提示1〕按圖6-11所示連接控制電路，檢查無誤后接通220伏電源。2〕翻開計算機中的編程軟件，將圖6-15所示程序下載給PLC。3〕使用編程軟件的運行和停止按鈕或者是撥動PLC的運行開關運行或停止程序。4〕能按控制要求進行演示。4、演示操作這局部以學生操作為主，按上述步驟進行操作，觀察演示結果是否正確，教師巡視指導。任務驗收：按下表所示，驗收與評價任務完成情況。檢查評價5項目總結6做出來的，讓學生演示講解未做出來的，分析原因給予適當評價，對于做的好的組給予鼓勵。拓展訓練以MC