基于西门子PLC-s7-300的三层电梯课程设计报告

PAGEPAGE5目录引言………………………2设计目的…………………………2设计任务…………………………2设计内容…………………………2设计意义…………………………2二、基础知识………………31、PLC的工作原理…………………32、STEP7的简介……………………4三、系统的设计准备……………………61、电梯控制示意图…………………62、系统流程图………………………6四、系统的硬件设计…………………91、PLC硬件配置说明………………92、PLC的I/O地址分配表…………93、交通灯控制系统的I/O接线图…………………10五、三层电梯控制系统的软件设计…………111.楼层呼叫…………………………112.轿厢停止控制……………………123.电梯上下行………………………124.轿厢开门关门……………………135.楼层显示…………………………15六、软件的调试与仿真………………161.调试步骤…………………………162.调试结果…………………………16七、总结………………………20八、心得体会………………21九、参考文献………………22一、引言1、设计目的（1）熟练使用西门子公司的S7-300系列产品各基本指令和部分应用指令，根据控制要求进行PLC梯形图编程。（2）进一步熟悉PLC的I/O连接。（3）熟悉三层楼电梯采用轿厢内外按钮的编程方法2、设计任务电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操作，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1~S3，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示，L2为二层指示，L3为三层指示，SQ1~SQ3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。3、设计内容电梯处于基站，关门等运行状态时，此时按基站外呼按钮，信号经按钮传输到PLC，经PLC判断为本层开门，再将信号传输到开关门电动机。输出开门信号，电梯开门。人进入轿厢后，经延时，电梯自动关门。也可按关门按钮，使电梯提前关门。如果轿内指令选第几层按钮，则指令经串行传输到PLC上，显示屏上的对应层发光二极管闪亮，当手离开按钮后，信号被登记，电梯开始运行。PLC核实信号后，可将运行信号传输到各个工作部位并发出运行指令。电梯开始按给定曲线运行，其给定速度信号不断与速度反馈信号比较，不断校正，使电梯运行的速度曲线尽量符合理想的运行曲线，使电梯运行平稳。运行过程中，井道中的轿厢位置传感继电器每过一个隔磁板即核对一次运行位置，并将信号输入PLC与其中记忆的位置和旋转编码器发回的脉冲数量核对，三个信号核对无误后电梯继续运行。电梯每到一个隔磁板，门区继电器即吸合一次，层楼指示便变化一次。运行过程中PLC里的“先行楼层”不断寻索楼层呼梯指令信号。当“先行楼层”导索到呼梯指令后，上到站钟GU或下到站钟GD发出到站钟声，经延时，电脑发出换速信号，电梯开始减速运行。当隔磁板插入平层感应器时，电梯进一步减速进入爬行。当轿厢到达平层位置后，接触器断电，电梯停止运行。制动系统工作，电梯停稳。电梯停稳后，发出开门信号，电梯开门。经延时，关门时间到，发出关门信号，电梯又开始关门。电梯门关好后，其运行方向按轿内指令和厅外召唤与轿厢的相对位置而定。如没有任何指令，电梯就地待命。4、设计意义随着城市建设的不断发展，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。电梯就是用于高层建筑物中的固定式升降运输设备，它有一个装载乘客的轿厢，沿着垂直或倾斜角度小于15°的导轨在各楼层间运行，是垂直运行的电梯、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市才得以长高。据估计，截至2002年，全球在用电梯约635万台，其中垂直电梯约610万台，自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。如今，世界各国的电梯公司还在不断地进行电梯新品的研发、维修保养服务系统的完善，力求满足人们的对现代建筑交通日益增长的需求。三、系统的设计准备1、电梯控制示意图图3.1电梯控制示意图系统程序流程图图3.2楼层显示图3.3楼层呼叫图3.4轿厢停止控制图3.5轿厢上下行图3.6轿厢开关门四、三层电梯控制系统硬件设计1.PLC的机型选择为了完成设定的控制要求，主要根据电梯的控制方式与输入输出点数和占用内存多少来确定PLC的机型。本系统为三层电梯，采用了级选控制方式。根据电梯控制特点，输入信号应该包括以下几个部分：轿厢内的楼层选择按钮SB1,SB2，SB3，开门按钮SB4和关门按钮SB5，以及安装于各楼层的电梯停靠位置的三个传感器SQ1，SQ2，SQ3，平时它们为常开，当电梯运行到平层时关闭。所以输入信号共有八个。输出信号应该包括：轿厢内呼叫指示信号三个，分别表示一层到三层的呼叫被接收，并在呼叫指令完成后，信号消失；电梯上、下行指示信号有两个，门电动机开、关指示信号两个。共需要输出信号7个。综合输入/输出点的计算及要实现的电梯功能，使用西门子s7-300系列的CPU-315-2DP，有16个开关量输入，16点开关量输出，这样就足以满足设计要求。2.输入输出点分配该系统占用PLC的15个I/O口，8个输入点，7个输出点，具体的I/O分配表如下表所示表4.1I/O分配表3.系统组态图1系统组态图三层电梯控制系统的I/O接线图五、三层电梯控制系统的软件设计控制系统梯形图用“新建项目”向导生成一个名为“三层电梯控制软件”的项目，采用线性化编程，控制软件用梯形图编写，OB1中的程序如下：楼层呼叫轿厢停止控制电梯上下行四、轿厢开门关门五、楼层显示六、软件的调试与仿真1、调试步骤软件的调试是在仿真软件中实现的，我们采用S7-PLCSM仿真软件，仿真步骤如下：1、打开S7-PLCSM仿真软件，窗口自动出现CPU试图对象。在CPU视图对象中点击STOP小框，灵仿真PLC处于STOP模式，在选择菜单命令“PLC”/“Download”，将要下载的程序下载到仿真PLC中。2、执行菜单命令“Insert”/“InputVariable”，创建IB字节的视图对象，用类似的方法生成输出字节QB、定时器的视图对象。点击CPU视图对象中RUN小框，将仿真PLC至于运行状态。3、测试软件是否运行正常。2、调试结果：（1）调试界面如下图运行时，电梯先开门6S后关门电梯原来在一楼，三楼呼叫电梯到大三楼后，先延时3s然后开门6s然后关门当电梯在三楼时，一楼有呼叫，电梯先向下运行到一楼，停3s后开门6s，然后关门七、总结在这次软件设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，只有理论与实际相结合，才能更加深入的了解问题。只有了解了实际与理论知识并把它们相结合，才能解决问题。一切问题必须靠自己一点一滴的解决，而且要不断的更正以前的错误。设计是比较简单的，主要是解决程序设计中的问题，而程序设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力，它才是一个设计的灵魂所在。因此大部分时间是用在程序设计上面的。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，找很多资料，花大量的时间才能解决。但当解决了一个问题时的那种成就感是用言语无法形容的。通过这次对停车场车位控制的PLC控制，让我了解了PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。同时对所学的知识得到很大的提高与巩固。经过多次的反复实验与分析,可以对电路的原理及功能更加熟悉,同时提高了设计能力与及对电路的分析能力.而且在软件的编程方面得到更到的提高,对编程能力得到加强。我想通过参加这次的课程设计，也会对自己以后的学习和工作都有很大的帮助。八、心得体会赵路：经过为期不长的软件设计课程，我学到了很多。刚开始做的时候，感觉好难，无从入手，自己无法将课堂上学习到的知识运用到实践。所以就先从选题开始，纠结了好长时间，最后在老师的帮助下，拟定了初步的题目和设计软件。紧接着我就开始从网上下载STEP7编程软件，下载很简单，但是安装可把我难为住啦。弄了好几天晚上才安装好，虽然花费了好长时间，但是我也收获可很多。紧接着，我去图书馆借了很多有关的书籍，开始学习S-300的指令系统，用了几天晚上设计编写程序，检查程序。中间也遇到过好多问题，但是都在队友的帮助下解决了。当程序完成后，我又学习了仿真软件，把程序进行了仿真，但看到程序在仿真软件上完整的执行成功，心情万分激动。这是我第一次自己去主动学习软件，运用软件，编写程序。我也从中间明白了：做事一定要相信自己，努力去做，你一定会成功的。而且，做事一定要认真细心，我在写程序时，犯了很多低级的错误。也造成了很多不必要的麻烦。所以，一定要仔细。吴那：经过半个多月的艰苦奋斗，设计成果终于出来了，我才松了一口气，我通过采集资料、进行实际考察后，做出以上设计的方法。查找资料也是一件繁琐的事情，虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事，需要耐心查找。比如，我在查找STEP7软件时，好多次都因为没有注意，而下载错误，不适合自己的电脑系统，浪费了很多时间。在这次设计中我学会判断、取舍相关知识，对于提高查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。汪倩文：通过这次设计，我对PLC设计控制有了更深入的的了解，对以前学的仅限于书本上的PLC知识又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，同时也学习新的知识，而且在设计的过程中，我们遇到了很多的问题，通过上网采集资料、作出修改，一步步的完成设计，一次又一次的学习，我们慢慢地在体会、感悟，终于领会到结果出现时的那一份喜悦，从撰写报告，查找资料，程序设计，到整理每一个次的调试，我们学会了细心和耐心，很多次的成功与失败更加使我们有决心做好这次设计。这次设计不仅加深我对plc的认识，而且我相信这会对今后的学习工作生活有着积级的影响。而且大大提高了我的动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中艰难和成功的喜悦。虽然这个设计还不是很完善、很简单，但是我在这次设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获，是在书本上、题目中永远也不能体会和明白的。任帅：这次软件设计，我主要负责审核队员整理的结果，协助软件设计与调试。整个过程中，我学习到了很多。跟三个女同学一组，我学习到了女生的那种细腻，他们会注意到很多我没有注意到的，对我们这次的设计提供了很大作用。当然在审核中我也发现了很多错误，在我们共同的努力下改了过来。最后，我还负责了设计报告总体布局的设计，认真安排设计报告的排版，在排版过程中，也纠结了很久，不过，最后在同学的协助下，较完整的完成了任务。从这次设计中，我懂得了一个团队的重要性：既然我们是一个团队，那么我们就应该共同努力，共同奋斗。