基于PLC四层电梯控制系统设计

1、山东工商学院2015届毕业论文山 东 工 商 学 院SHANDONG INSTITUTE OF BUSINESS AND TECHNOLOGY毕业论文(设计)GRADUATIONTHESIS（DESIGN）论文（设计）题目Title Of Thesis（Design） 基于PLC的四层电梯控制系统设计 分院（系别）Department 专业Specialty 班级Class论文（设计）作者Author of Thesis（Design）论文完成日期Date 论文（设计）指导教师Advisor指导教师职称The Title of Advisor 基于PLC的四层电梯控制系统设计Based on

2、PLC four layers of elevator control system design张三（宋体 ，三号，加粗，居中）Zhang San（Times New Roman三号，居中）2015年 5月May 2015指导教师对毕业论文（设计）的评语Advisors Comments on Graduation Thesis (Design)评语： 指导教师（签章）Signature of Advisor 日期 Date 评阅人意见评阅人姓名：职称：选项标准： A很同意 B同意 C基本同意 D不同意分项评价评价项目ABCD选题质量1选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求2题目难易适度

3、3题目工作量适当4有理论意义或实际价值能力水平5查阅文献资料能力强6综合运用知识能力强7研究方案的设计能力强8研究方法和手段的运用能力强9外文应用能力强成果质量10文题相符11写作水平高12写作规范13篇幅适度14成果有理论或实际价值总体评价： 优 良 中 及格 不及格 评阅人评语 评阅人签字： 年 月 日答辩（评审）委员会意见Appraisal of Defense Commission答辩（评审）成绩Mark of Defense鉴定意见Appraisal & Comments 主任（签章） Signature of Dean 日期Date基于PLC的电梯控制系统设计摘要 本文介绍

4、一种电梯PLC控制系统。伴随着可编程控制技术的发展，PLC被越来越深入的应用到生活中去，与此同时PLC还促进传统控制技术快速更新。电梯靠电力,拖动一个可以载人的轿厢,在建筑的井道内做垂直运动,是高层建筑或地下关键的垂直交通工具方式，已经与人们的日常生活密切相关，现在人们对运行控制系统要求越来越高,继电器控制已被PLC取代。由PLC、逻辑控制电路作为该系统的主要组成部分。控制系统主要对电梯的升降运行、平层停止、启动、停车制动、开关门控制。该系统结构简单、性能运行效率高、平层精度要求高。软件编程通过西门子PLC调试软件S7-200进行调试，满足控制要求。关键词S7-200 CPU226 PLC控制

5、 四层电梯 Based on PLC four layers of elevator control system designAbstract This paper introduces a four layers of elevator control system which is based on PLCWith the rapiddevelopment of programmable logic controls technology, PLC applications are continually deepening, while the traditional control

6、test technology is changing with each passing day the design of the PLC as a tool to elevators for various control system. people are strict with control of demand, then the elevator control system requirements to steady, accurate and fast. The system is mainly composed of PLC, the logic control cir

7、cuitThe contact device carries on the control, its shortcoming is the electronic contact are many, failure rate high, reliability bad, service work load big and so on, but uses the PLC composition the control system to be possible to solve the above problem well, causes the elevator movement to be s

8、afer, to be convenient, is comfortable. Through debugging Siemens PLC debugging software, we find that the system meet the needs of design requirements.Key Words S7-200 four layer elevator CPU226 PLC controlII目录引言VIII第一章 绪论11.1电梯控制系统课题背景11.2 PLC（可编程控制器）的 基础21.2.1 PLC（可编程控制器）的基本概念21.2.2 PLC

9、发展概况2第二章 系统的总体设计42.1电梯的结构42.2 电梯的控制系统简介52.3二次侧控制电路部分72.4 电梯控制系统的原理与要求82.4.1 电梯位置的确定（平层信号）82.4.2 轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号82.4.3 电梯运行时的信号响应82.4.4 电梯的启动与运行速度92.4.5 电梯的平层与停车9第三章 PLC硬件设计113.1 PLC的工作原理113.2 可编程控制器机型的选择123.2.1 I/O点的计算：123.2.2 内存容量的估算123.3 输入/输出点分配123.4 PLC外部接线图13第四章 PLC软件设计154.1 PLC的STEP 7编程软件简介15

10、4.2 PLC四层电梯控制的梯形图154.3 PLC四层电梯程序的调试27第五章： 故障分析与安全运行295.1可能出现的故障295.2检修29致谢语31参考文献32附录33引言控制要求：本次PLC控制的四层电梯控制系统只采用一台电动机实现电梯的升降运行，当电动机正转时，电梯为上行状态。当电梯运行在下行状态时，电动机则反转。在一层设置只有上升呼叫按钮SBK1和指示灯HK1（K为楼层），在二、三、四层既有上升呼叫按钮SBK1和指示灯HK1以及下降呼叫按钮SBK2和指示灯HK2，一至四层都设有到位行程开关SQK。在电梯内每一层都安有呼叫按钮SBK和指示灯HK；电梯载重超限检测功能设为SP，电梯开门

11、按钮设为SB5，关门按钮设置为SB6，电梯开门通过电磁铁YA1控制，关门通过电磁铁YA2控制，检修开关功能设为SQ7，行程开关SQ5检测门是否关好，由行程开关SQ6检测是否开门完毕。电梯的轿厢上行状态由接触器KM1控制，电梯的下行运行状态由KM2控制，并设有电梯故障报警电铃HA。2）内唤信号按钮按下，电梯此时还未运行到指定的楼层，则相应的指示灯常亮。 3）电梯运行在楼层间时，电梯不能开关门。只有电梯到达指定各楼层时，电梯开门与关门动作可以由按钮控制，也可延时自动控制，当电梯超重时，电梯自动监测功能发挥作用并报警，电梯不能关门即电梯不能启动，以保证电梯运行的安全。4）.三层楼的运行空间要保证，电

12、梯连续运行时间超过30s，电梯停运，由 HA报警。 5）检修时，电梯停在一楼位置，其他所有的信号都不起作用。6）电动机控制电路有各种常规电气保护，如堵转电流保护。 第一章 绪论1.1电梯控制系统课题背景当代，电梯作为城市中重要的垂直运输交通工具，在人们的生活中起到至关重要的作用。我国的电梯历史不长，截至1979年，我国的电梯总产量为10000台，2004年国内电梯总产量达11万台。电梯产业的迅速发展促进了传统电梯控制系统的进一步发展。国内较早的电梯运行逻辑控制是由继电器回路组成的。电梯运行指令通过继电器或者时间继电器触点组成的开关式逻辑电路实现。其后经历了较长一段发展时期，由手柄操纵控制电梯、

13、单指令控制电梯、司机控制电梯到现在的单台电梯集选控制电梯、并联控制电梯。70年代后期，随着微电子技术和PLC的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制发展到数字控制以及生产过程控制领域。电梯的功能得到一个质的飞跃。对于电梯控制技术未来的发展方向包括5个方面：1) 在电梯能力上的拓展运行速度、提升能力、提升的高度作为电梯产品的硬性参数指标，是体现一个公司技术能力的综合标杆。目前，世界各个顶尖公司子在不断刷新电梯的相关数据。2) 新技术的应用各行各业飞速涌现的新技术、新材料的加入，可以形成更具竞争力的电梯产品，例如：能量回馈技术的应用大大降低了热损耗以及体积主减缩小，将对电梯控制系统产生极其深远的影响

14、。3) 低碳绿色环保随着全球变暖，国际低碳、节能的要求日益增强，“节能、低碳”技术必将是电梯产品未来的主流发展方向。能量回馈技术正是适合主流发展的技术，具有非常的好潜在发展力。在电梯的使用过程中，电动和发电的比例基本上是一致的，扣除设备本身的损耗，可以回馈的能量是非常多的。这部分能量可以回馈电网或者存储供电梯后续运行使用。4) 系统潜力的拓展电梯产品已有150多年的历史，在中国也已发展成为一个成熟的行业。因此，要想在竞争中获得技术和市场，可以通过不断观察客户要求、关注市场潮流的变化，并在传统的电梯控制系统中挖掘潜在的发展力以及功能用途。这样既可以针对生产随时改进，又可以达到较好的效果。5) 电

15、梯控制系统的微型化当代微电子技术的快速发展和集成电子的实现，使得大量控制方法得以实现，运算速度和体积都不再是问题。1.2 PLC（可编程控制器）的 基础1.2.1 PLC（可编程控制器）的基本概念PLC即为可编程序控制器：PLC英文全拼为Programmable Logic Controller1 ,中文名字即为可编程逻辑控制器，PLC被定义为一种进行数字运算操作的电子系统，是一种特别在工业环境应用而设计的系统。PLC正是顺应人们的这种要求诞生的。产品生产要求小批量、多品种和多规格，产品成本要尽量低，但是质量要求更加严格，因为人们要求制造业对市场需求能够做出最快速度的反应。1985年，PLC被

16、国际电工委员会(IEC)定义为能够应用一类可以随时编程的存储器，在其内部存储器内存储程序，、实现顺序控制器、定时器、计数器与算术运算器等操作指令，同时可以通过数字量、模拟量的输入、输出，能够用来进行逻辑运算 ；可编程控制器存在的原则是方便外围设备比如I/O口的扩充，一切有利于工厂环境便利，有利于产品的生产。由于PLC强大的功能以及便捷简单的操作，无可比拟的优点迅速普及各种机械设备和生产过程，在民用和家庭自动化应用中应用极为广泛，PLC仍然处于不断发展中。其功能在不断增强。PLC应用面之广是其他计算机控制设备难以比拟的。1.2.2 PLC发展概况20世纪60年代，继电器控制装置是自动控制系统主导

17、成分。20世纪是生产力迅速发展的时代，因为继电器控制存在着繁琐、费工、费料的缺点，因此阻碍了可编程控制技术和各种生产的发展。，美国通用汽车公司为了解放生产力，便提出10项指标来招标一种新的可编程控制器，1969年这10项指标伴随着第一台PLC问世，因为这种PLC具有编程方法简单便捷、占用空间小、容易变化、强大的功能、高性价比、全套的硬件设备更换方便、用户口碑好、使用时间长、可适应性好等优点受到广大用户的欢迎。1971年，日本从美国引进了PLC技术，并很快研制成功。我国从1974年开始研制，到1977年开始用于工业控制领域。随后几年，使得PLC发生了巨大的变化的是微处理器的问世。PLC的CPU被

18、美国、德国、日本等部分厂家采用微处理器作为核心，此时 PLC的功能得到非常大的扩充。现在软件方面，原来的逻辑运算器、计时器、计数器等功能保留，还被增加了算术运算功能、数据处理器、网络通信器、自诊断器等功能。在硬件功能,原来的开关模块留下，新添了模拟量模块、大量的远程I/O模块，各种各样的特殊功能模块，存储器的容量被极大的扩充，PLC还提供了一定数量的数据寄存器来供用户使用。20世纪80年代，伴随着科技革命得到迅速发展的超大规模集成电路技术，微处理器的价格得到批量生产后因此价格大幅度下跌，早期的PLC一般8位的CPU是通用的，现在的PLC 使用16位或32位的CPU作为核心。各种类型的PLC更换

19、所采用的微处理器的档次普遍得到提高。为了使PLC软、硬件功能提升，厂家专门生产进行逻辑运算芯片提高逻辑运算速度，从而提升PLC的处理数据的速度。第二章 系统的总体设计2.1电梯的结构电梯是由机械部分和电气部分组成的,结构包括四大空间(机房、井道和底坑、围壁和层站)八大系统（曳引系统、导向系统、门系统、轿厢、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统）。1. 机房部分机房中安装了曳引机、电控屏、限速器等。机房可以安装在井道的顶部或者底部。当机房安装在井道的底部时，即为曳引机下置式曳引方式。这种安装方式要求大尺寸的井道，建筑物城中要求很大，一般只有在机房无法安装在顶部时使用。2. 井道

20、及底坑部分 井道由围壁、顶板、及底坑构成，在每个层站都有供人们出入的开口，缓冲器、限速器、钢丝绳涨紧装置安装在井道的地步，因此，井道的防水工作要求很严格。3. 围壁部分围壁，顾名思义，就是将电梯与外界分离开来，当导轨架直接安装在围壁上时，他还承受费切力，按结构分为封闭式和空格式。4. 层站部分层站是每一层电梯的停靠点。层站每层有且只有一个，但根据某些需要某些楼层可以不设层站。5. 八大系统1) 曳引系统由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮以及反绳轮组成。其中曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成。轿厢和对重的间距由导向轮分开，为了增加曳引能力，导向轮可以采用复绕型。2) 导向系统导

21、向系统由导轨、导靴和导轨架等组成，目的是限制轿厢和对重的活动自由度，这样是轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。导轨被固定在导轨架上，导轨架是承重导轨的组件，与井道壁相连。导向靴安装在轿厢和对重架上，与导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。3) 门系统门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁构成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。4) 轿厢运送乘客或者货物的电梯的重要组成部分，有两部组成：轿厢体和轿厢架。轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置和轿厢内操作按钮组成。轿厢架是轿厢体的承重架构，由横梁、立柱、底梁和斜拉杆组成。5) 重量平衡系统由对重和重量

22、补偿装置组成。对重会把轿厢的自重和额定载重平衡掉，为了补偿高层电梯的轿厢对重曳引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计的重量补偿装置。6) 电力拖动系统由曳引电机、供电系统、测速装置、调速装置组成，实现对电梯的调速。7) 电气控制系统由操作装置、控制屏、位置显示装置、平层装置、选层器等组成，实现对电梯运行控制系统的操纵和控制。8) 安全保护系统包括机械和电气各种各样的保护系统，来保证电梯运行的安全运行。机械方面的保护有：为了防止超速造成安全隐患设置了限速器和安全钳，缓冲器用来防止冲顶和撞底。还有切断电源的极限保护等。2.2 电梯的控制系统简介通过对电梯工作原理分析得出流程图2-1，主电路图2-2电梯的

23、控制系统大致有以下几部分组成：（1）运行（2）停机、开门。为实现运行须有上升，下降信号，进而相匹配的上升下降信号的保持及消除须考虑。为实现停机开、关门控制，须有平层信号，停车信号及停车后停车信号的消除。主要程序设计完后，需考虑手动自动开关门，过载保护，检修信号，开门与运行互锁等。因此本系统有开关门控制、轿内指令登记与消号、厅外召唤登记与消号、定向选层线路等模块组成。这几部分共同构成电梯的控制系统，实现电梯的登记、开关门、启动、运行、平层等各种功能。楼层位置检测呼梯判断升降关门启动开门停机到指定楼层并平层图2-1工作流程图图2-2主电路图2.3二次侧控制电路部分1. 切断各相电流的接触器接触器广

24、义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。至少在每次改变运行方向之前应该释放接触器线圈。如果接触器未释放，应防止轿厢的再运行。2. 限位开关限位开关是限制工作机械位置的主令电器。一般用于工作机械到达终点时发生作用。电梯控制系统中用来获得精准的平层信号。来保证电梯停车时乘客的安全。3. 安全运行定时器电梯要设有电动机运转时间限制器，比如说在电梯启动时，曳引机不动或者轿厢或对重向下运动时由于故障而停住，导致曳引绳在曳引轮上打滑。应限定电梯单次运行的时间在30S左右。4限速器在井道的两端设置强制减速装置来保证停车顺利，而轿厢则在检测到减速装置信号后必须减速。并给出速

25、度上限值，自动减速到低速状态。2.4 电梯控制系统的原理与要求2.4.1 电梯位置的确定（平层信号）为了满足制动2、停车等电梯控制系统的动作，电梯的在运行时需要提供准确的电梯位置信号来保证安全。所以在电梯井道中的位置开关处设置传统电梯的位置信号来满足要求，如限位开关，当轿厢上装置碰到限位开关时，发出位置信号，控制电梯停在指示信号指示的楼层。在电梯发生故障时，电梯缓慢运行到就近的层站，打开电梯门，让乘客安全离开。电梯定位系统要求十分地安全和可靠，电梯在每一楼层停靠位置都精确到毫米，从而避免乘客在电梯边缘绊倒。2.4.2 轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号内唤信号：乘客站在轿厢内按下操作面板上的选择

26、楼层按键，依次确定电梯运行的目的到达停止楼层号，按键按下后，相应楼层指示灯被点亮，同时该信号应被保存在映像寄存区或者某个存储器内。外唤信号：在门厅或者电梯外等候乘坐电梯的乘客可以操作电梯门外的上行或下行按键。该操作会点亮楼层上的上行灯或者下行灯，同时该信号也应被保存到映像寄存区或者存储器内，应按照电梯运行时集选控制的原则，电梯在上行状态时，上呼叫信号被系统响应，电梯在下行状态时，下呼叫信号得到电梯控制系统的响应。同时在电梯运行上行状态时应保留电梯控制系统的下呼信号，在系统运行下行状态时时应保留系统的上呼信号，要求保持信号在要求系统已满足时能够自动消号。例如电梯从四层执行下行信号到一层，同时有二

27、层上行的外唤信号，则电梯下行至二层时不停车即不响应外唤信号，等到电梯上行时才响应，因此该电梯外唤信号须保持，直到系统响应为止。2.4.3 电梯运行时的信号响应电梯控制系统的内唤信号和外唤信号决定了电梯的运行方向。在确定运行方向时，首先根据轿厢内乘客想要到达楼层的位置信号或电梯门外等候的乘客的外唤信号位置与运行或者静止的电梯当前所在楼层的位置信号进行比较，门厅信号和内选信号同时作为输入与电梯当前的位置进行比较，在电梯上方的，定为电梯上行信号，在电梯下方的，确定为电梯下行信号，在上行过程中，只有上行信号能够拦截电梯，在下行状态时，只有下行能够拦截电梯。中途的方向信号要求不予理会，直到上行状态或者下

28、行状态结束开始返程。，不能轻易地更改电梯当前运行方向状态，以保证电梯在最低楼层和最高楼层之间穿梭。保证所有楼层乘客都能乘坐电梯。轿厢内的内唤信号优先级高于电梯外的外唤信号，即如果外唤信号与电梯内的乘客的内唤信号冲突时，电梯的运行方向应由轿厢内的乘客的内唤信号要求而定。因此电梯需要正反转记忆信号。 2.4.4 电梯的启动与运行速度电梯启动的条件是电梯轿厢的上行运行方向和下行运行方向已经确定，必须等到电梯轿厢门关闭后，电梯控制系统才可以启动运行。如果电梯关门的信号没有，电梯不能够启动。电梯有一个轿厢和一个对重，通过钢丝绳将它们连接起来，钢丝绳通过驱动装置（曳引机）的曳引带动，使电梯轿厢和对重在电梯

29、内导轨上做上下运动。曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导向靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运

30、动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。2.4.5 电梯的平层与停车为了保证电梯运行的安全和乘客的安全，平层信号和停车信号要同时存在，只有这样电梯轿厢才能停止。平层信号是保证电梯准确停在每一层层站的证明。电梯的停车一定要平稳，电梯的运行速度不论是上行还是下行，均应在规定的额定速度范围内运行，速度无论向上行或者向下行，不能大于额定转速的105%或者低于额定转速的92%。一般不会超速，如果出现超速，在电梯控制系统内是有防超速装置，此时，该装置会自动动作，使电梯减速或停止运行。电梯的厅门在厅外是不能扒开的，必须用专用工

31、具才能开启（专用工具由维修人员掌管）。乘客是不准扒门的，更不能打开，否则会有坠落井道的危险。电梯运行中如遇到突然停电或供电线路出现故障，电梯会自动停止运行，不会有什么危险。因为电梯本身设有电气、机械安全装置，一旦停电，电梯的制动器会自动制动，使电梯不能运行。另外，供电部门如有计划的停电，事先会通知的，电梯或提前停止运行。第三章 PLC硬件设计3.1 PLC的工作原理初始化工作会在PLC上电后开始进行。初始化后的可编程控制器会分阶段处理系统中的任务。为以便PLC的输出能够及时地响应映像寄存区的输入信号，这种不断循环的方式称为PLC扫描工作周期方式。1) 读取输入信号存入输入映像寄存区在读取输入过

32、程中，PLC所有外部数字量输入量号或者模拟量输入信号经过A/D转化后，都将存入输入映像寄存器区域。这样PLC在执行程序时从输入映像寄存器或者其他位元件的映像寄存器直接读取信号。并根据PLC内部程序的指令要求执行对应的逻辑运算。2) 执行程序阶段在执行阶段，输入映像寄存器的状态不会轻易改变，即使外部输入信号的状态发生了变化3，因为这一扫描周期还没执行完，如果输入信号发生改变，在下一扫描周期会被读入。3) 通信处理过程在通信处理数据过程时，在通信接口模块和智能模块收到的信号会被PLC的CPU会直接处理，PLC的CPU会定期检查CPU模块的操作过程是否正常运行，将定时器复位。4) 改写输出映像状态寄

33、存器的值PLC的CPU运行完程序后，输出映像寄存器的状态将被传送到输入输出模块并保存起来。通过输出电路来驱动相应的外部设备，假设某一输出线圈上电后，与其对应的输出映像寄存器为高电平，这种输出信号经过模块隔离后经过功率放大模块放大，在继电器型输出模块中存在对应继电器线圈动作，然后常开触点闭合，常闭触点断开，驱动外部负载上电运行工作。如果梯形图中输出点信号为低电平，此时为断电状态，这种状态信号输送到输出模块后，与此对应继电器型的线圈动作，常开触点断开，外部负载断电停止运行。5) 中断程序处理中断源是指请求中断的事件，又叫中断事件。例如外部开关量的上升沿和下降沿触发事件, CPU响应中断的原则：一个

34、程序总共有128个中断。CPU在某一时刻，最多只能正在执行一个中断程序4，按照中断优先级排队，CU中断程序一旦开始执行后，则只能继续执行，不能被打断，直到执行完成。，优先级别更高的中断事件也不能打断级别低的中断程序。在PLC的CPU226中断执行时，后来的中断按优先级排队等候，中断能够记忆的数量是可见的，如果超出，则会产生溢出。6) 立即I/O处理PLC在运行程序过程中如果要直接存取输入输出点，可以使用立即I/O指令，在读输入点的值时，此时输入映像寄存器的状态不会更新，但是使用来改写输出点时，与之相应的输出映像寄存器的值会被立即被更新。3.2 可编程控制器机型的选择为了满足既定的控制任务的要求

35、, PLC的机型主要根据电梯控制方式、I/O点的数量和内存量的大少来确定 。本次PLC控制对象为四层楼的电梯,控制电梯采用集选控制方式5。因此本次基于PLC四层电梯控制系统的I/O点数量与内存大小计算如下:3.2.1 I/O点的计算：本次PLC控制的四层电梯控制系统只采用一台电动机实现电梯的升降运行，当电动机正转时，电梯为上行状态。当电梯运行在下行状态时，电动机则反转。在一层设置只有上升呼叫按钮SBK1和指示灯HK1（K为楼层），在二、三、四层既有上升呼叫按钮SBK1和指示灯HK1以及下降呼叫按钮SBK2和指示灯HK2，一至四层都设有到位行程开关SQK。在电梯内每一层都安有呼叫按钮SBK和指示

36、灯HK；电梯载重超限检测功能设为SP，电梯开门按钮设为SB5，关门按钮设置为SB6，电梯开门通过电磁铁YA1控制，关门通过电磁铁YA2控制，检修开关功能设为SQ7，行程开关SQ5检测门是否关好，由行程开关SQ6检测是否开门完毕。电梯的轿厢上行状态由接触器KM1控制，电梯的下行运行状态由KM2控制，并设有电梯故障报警电铃HA。I点总共安排21个，O总共设有15个,I/O点设置总共36个。3.2.2 内存容量的估算I/O点的数量、内存使用率、编写的程序精简度决定了用户控制所需内存大小。本电梯控制系统有36个开关量I/O点数。所以选择PLC内存容量大小的计算如下: 存字数=开关量输入输出点数

37、5;(1015)+模拟输入输出量I/O点数×(150250)再按30%预留量。计算所得本PLC电梯控制系统大约1KB的内存。而S7200的CPU226的I/O点数为2416，完全满足系统需求。3.3 输入/输出点分配表3-1 I/O分配表器件名称说 明输入点器件名称说 明输出点SQ1电梯一层到位限位开关I0.0YA1电梯开门Q0.0SQ2电梯二层到位限位开关I0.1YA2电梯关门Q0.1SQ3电梯三层到位限位开关I0.2KM1电机正转Q0.2SQ4电梯四层到位限位开关I0.3KM2电机反转Q0.3SB1电梯内一层按钮I0.4H1电梯内一层按钮指示灯Q0.4SB2电梯内二层按钮I0.5

38、H2电梯内二层按钮指示灯Q0.5SB3电梯内三层按钮I0.6H3电梯内三层按钮指示灯Q0.6SB4电梯内四层按钮I0.7H4电梯内四层按钮指示灯Q0.7SB11一层上升呼叫按钮I1.0H11一层上升呼叫按钮指示灯Q1.0SB21二层上升呼叫按钮I1.1H21二层上升呼叫按钮指示灯Q1.1SB31三层上升呼叫按钮I1.2H31三层上升呼叫按钮指示灯Q1.2SB22二层下降呼叫按钮I1.3H22二层下降呼叫按钮指示灯Q1.3SB32三层下降呼叫按钮I1.4H32三层下降呼叫按钮指示灯Q1.4SB41四层下降呼叫按钮I1.5H41四层下降呼叫按钮指示灯Q1.5SB11检修开关I1.6HA电梯故障报警

39、电铃Q1.6FR电动机过载保护热继电器I1.7SB5电梯开门按钮I2.0SB6电梯开门按钮I2.1SQ5开门限位开关I2.2SQ6关门限位开关I2.3SP电梯载重超限检测I2.43.4 PLC外部接线图本设计的PLC外部接线图如图3-1所示.CPU226的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流，CPU226的输出继电器触点容量为2A，通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求。PLC外部接线图第四章 PLC软件设计4.1 PLC的STEP 7编程软件简介本电梯控制系统采用STEP 7软件进行梯形图编程，梯形图简单而便捷6，非常容易掌握程序编写。梯形图由简单图形符号组成，比如;常开触点。梯

40、形图具有如下特点：（1） 梯形图的执行顺序为自上而下执行，从左到右执行。所有的逻辑都起始于母线，通常一个继电器线圈为一个逻辑输出行，最后继电器的输出线圈在母线结束。（2）梯形图程序中的所谓的继电器跟实际的物理继电器不相同，继电器的实质是位于内部存储器里的位触发器，又叫“软继电器”或“软元件”。软元件都有常开、常闭触点，使用非常自由。（3） 梯形图编程语言非常形象化，母线两端是没有电源的。因此没有实际电流，所以 “概念”电流的流动顺序是从左到右，从上到下流动。4.2 PLC四层电梯控制的梯形图电机正转根据设计要求，可绘出梯形图控制程序。程序如下：电机正转外呼信号与内呼信号不同在于外呼信号的取消得

41、考虑呼叫信号与运行方向是否一致，不一致时到相应层后不能取消，因为呼叫未得到满足。检修四楼平层一楼限位开关三楼限位开关一楼平层信号，即电梯到达一楼，当楼层的平层信号用上层或下层的平层信号关断二楼限位开关假设原来无上行记忆即M8.0断，且下降常闭触电M2.1闭合，即使有上行信号M2.0得电，电机也不能正转，即仍下行，实现反向不能截梯反转互锁报警关门热继电器各层停车M2.2 M2.3 M2.4形成总的上行信号M2.0M2.5 M2.6 M2.7形成总的下行信号M2.1正转反转停车信号取消外呼信号拦截电梯不成功时得保持停车信号，因此设立M1.0M1.5外呼电梯停车信号保持内呼电梯停车保持信号不同于外呼

42、电梯信号，内呼电梯不用考虑电机正反转，具有优先性停车保持信号和平层信号形成停车信号，实现停车过载超限关门关门限位开关开门后停止定时在各层停车状态关门互锁运行状态开门限位4.3 PLC四层电梯程序的调试本次设计采用s7-200软件进行模拟仿真运行控制。将STEP7编好的程序编译保存后，向s7-200软件中载入程序，运行软件将调到运行模式。根据实验要求，调节相应开关，观察模拟PLC对电梯控制系统的运行过程。调试图像如下以二楼内呼为例说明调试过程，初始I0.0得电时即电梯停在一层（同时M4.0在一楼平层得电），后I0.5得电（二楼内呼信号）Q0.5亮，M4.0得电的同时M2.2(一楼上行信号)得电，

43、产生上升信号M2.0，M0.2得电（电机正转）电梯上升，随后I0.1（二楼限位开关）得电后表明电梯到达二楼M4.1得电（二楼平层信号）产生M3.5（二楼停车）信号，M0.0得电（电机停），T37开始定时2秒后开门，后I2.2得电（开门到位调试时保持得电5秒以上再断）T38定时5秒后Q0.1(关门)得电，开始关门，后I2.3（开门到位）得电，后Q0.1断开（关门动作完成），正反转互锁解除，可响应下一呼叫。经测试符合要求。第五章： 故障分析与安全运行5.1可能出现的故障1） 无电压；2） 电压降低；3） 导线中断；4） 对地或者金属构件的绝缘损坏；5） 电器元件的短路以及参数或者功能的改变，如电阻

44、器、晶体管、灯等；6） 接触器或者继电器的可动衔铁不能吸合或者吸合不完全；7） 接触器或者继电器的可动衔铁不释放；8） 触点不能断开；9） 触点不能闭合；10） 错相；以上任何单一的电梯电气设备故障，其本身不应该成为导致电梯危险故障的原因。5.2检修进入检修状态后，要取消下列操作：1） 正常运行控制操作；2） 紧急电动运行；3） 对接操作运行；只有再次动作检修的开关，才能从电梯的检修状态恢复到正常的运行状态。结 论在进行程序设计时，首先应明确对象的具体控制要求。此设计主要以PLC为控制中心，利用PLC的逻辑运算和输入输出功能实现了对四层电梯系统的控制。根据梯形图观察出电梯系统运行情况。使用可编

45、程控制器编程控制电梯的上下行，简单便捷，容易实现。电梯系统易于扩充I/O模块接口和外部设备以适应不同的楼层，软件上只需增加部分功能，做的改动较少，非常方便。从调试结果可以看出，该方案设计的电梯控制系统适应性好，方便改动，满足控制要求。本次设计系统达到了预期预定的设计目标。通过计算合理的外部设备、软件编程，提高了电梯的安全性能和舒适性，使电梯运行效率更高。同时发现有需要改进的地方：（1）电梯关门时若有人正在进入如何保护人的安全，虽然本设计中只要关门限位开关未闭合，人都可以进，但关门过程中关门电磁铁一直得电，一直工作，虽不会出故障但可能会夹住人，存在安全隐患，若增加两个关门感应器当感应到有人进时，

46、关门电磁铁延时得电会使设计更人性化。（2）电梯在停车时电动机须有减速过程，这样停车更平稳，可以用变频器调节电动机转速。致谢语在毕业设计过程中，我遇到各种各样的问题。正因为有了老师的耐心指导我才得以解决课程设计中遇到的种种问题，这次设计才能进行的非常顺利。自已也学会了很多。对今后的学习生活提供了经验。在毕业设计的过程中，我也受到了周围同学的帮助，让我的毕业设计能更加轻松的完成，感谢同学对我的相助和提的建议， 团队合作才能跟好的双赢。再次感谢各位指导老师和同学的无私帮助。 参考文献1 廖常初.S7-200 PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社，2007. 2 程宪平.机电传动与控制M.武汉：华

47、中科技大学出版社，2003.3 廖常初.S7-200 PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社，2007. 4 陈立定，吴玉香，苏开才.电气控制与可编程控制器M.广东：华南理工大学出版社.2001. 5 陈立定.电器控制与可编程控制器M.广东：华南理工大学出版社，2001.6 吴中俊、黄永红.可编程程序控制器原理及应用M.北京：机械工业出版社，2003.附录PLC四层电梯控制的语句表Network 1 / Network Title/ 登记与消除外唤信号/ 四楼下呼LD I1.5O Q1.5AN M4.3AN I1.6= Q1.5Network 2 / 三楼上呼LD I1.2O Q1.2LDN

48、 M4.2O Q0.3ALDAN I1.6= Q1.2Network 3 / 三楼下呼LD I1.4O Q1.4LDN M4.2O Q0.2ALDAN I1.6= Q1.4Network 4 / 二楼上呼LD I1.1O Q0.1LDN M4.1O Q0.3ALDAN I1.6= Q0.1Network 5 / 二楼下呼LD I1.3O Q1.3LDN M4.1O Q0.2ALDAN I1.6= Q1.3Network 6 / 在第一楼上呼LD I1.0O Q1.0AN M4.0AN I1.6= Q1.0Network 7 / 内指令的登记与消除/在第一楼内呼LD I0.4O Q0.4O I1

49、.6AN M4.0= Q0.4Network 8 / 内呼二楼LD I0.5O Q0.5AN M4.1AN I1.6= Q0.5Network 9 / 内呼三楼LD I0.6O Q0.6AN M4.2AN I1.6= Q0.6Network 10 / 内呼四楼LD I0.7O Q0.7AN M4.3AN I1.6= Q0.7Network 11 / 平层信号一楼LD I0.0O M4.0AN I0.1= M4.0Network 12 / 平层信号二楼LD I0.1O M4.1AN I0.0AN I0.2= M4.1Network 13 / 平层信号三楼LD I0.2O M4.2AN I0.1AN I0.3= M4.2Network 14 / 平层信号四楼LD I0.3O M4.3A