西门子PLC电梯控制系统设计电气工程及其自动化专业毕业设计毕业论文.doc

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湖南科技大学

毕业设计（论文）

题目

基于PLC的电梯控制系统设计

作者

何奕

学院

信息与电气工程学院

专业

电气工程及其自动化

学号

0704010316

指导教师

谢道文

二〇一一年月日

摘要

当今世界，电梯的生产情况和使用数量已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。

随着城市人口的不断提高，人们物质文化生活水平的提高，建筑业不断的发展，已是高楼林立，电梯在人们的生产、生活、工作中日益重要。

因此电梯的研究也越来越重要。

　　国内外对电梯的研究一直没有停滞过。

在中高层建筑中，电梯是必不可缺少的垂直运输设备。

人们对电梯安全性、高效性、舒适度的不断追求推动了电梯技术的进步。

电梯质量的好坏在很大程度上取决于它的控制系统。

目前，电梯控制系统已基本上淘汰了传统继电器控制方式．取而代之的是以PLC积分控制器为核心的数字控制系统。

其中，PLC由于编程简单、使用维护方便、设计和调试周期短、抗干扰能力强、可靠性高等优点，倍受人们重视，被广泛的应用在电梯控制系统中。

本文主要分析了电梯的主要结构以及控制要求，对电梯的硬件进行相应的选择，又对电梯的PLC软件进行设计，以此完成对基于PLC的电梯控制设计。

关键词

电梯；PLC；三相异步交流电机

Abstract

Summaryoftoday'sworld,theelevatornumberofproductionandusehavebecomethemeasureofthedegreeofmodernizationofacountryoneofthesymbols.Withthecontinuousimprovementoftheurbanpopulation,people'smaterialandculturallivingstandards,theconstructionindustrycontinuestodevelop,hasthetallbuildings,elevatorsinpeople'sproductionandlivingandworkingintheincreasinglyimportant.Therefore,theelevatorresearchisincreasinglyimportant.Studyathomeandabroadontheelevatorhasnotbeenstagnant.Inthehigh-risebuildings,elevators,isessentialfortheverticaltransportationequipment.Peopleontheelevatorsafety,efficiency,comforttheconstantpursuitoftechnologicalprogresstopromotetheelevator.Liftthequalityofgoodorbaddependslargelyonitscontrolsystem.Atpresent,theelevatorcontrolsystemhaslargelyeliminatedthetraditionalrelaycontrolmode.IntegralcontrollerbasedonPLCisthecoredigitalcontrolsystem.PLC,whichhasadvantageofsimpleandeasytouseandeasymaintenance,designanddebugcycleisshort,anti-interferenceability,highreliability,iswidelyusedinelevatorcontrolsystem.Thispaperanalyzesthemainstructureoftheelevatorandthecontrolrequirementsoftheelevatorandmaketheappropriatechoiceofhardware,butalsoontheelevatorPLCsoftwaredesign,therebycompletingtheelevatorPLC-basedcontroldesign.

Keywords

Elevator;PLC;Three-phaseAsynchronousElectricMotors

-ii-

湖南科技大学本科生毕业设计（论文）

目录

摘要 i

Abstract ii

前言 2

第1章绪论 3

1.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题 3

1.1.1电梯继电器控制系统的优点 3

1.1.2电梯继电器控制的缺点 3

1.2PLC及在电梯控制中的应用特点 4

1.2.1PLC简介及其特点 4

1.2.2PLC控制电梯的逻辑关系 6

1.2.3PLC控制电梯的优点 6

1.3电梯变频调速控制的特点 7

第2章PLC控制系统硬件设计 8

2.1四层电梯主电路 8

2.1.1四层电梯曳引电机及门电机电路图 8

2.1.2plc外部接线图 9

2.2I/0点数的分配及机型的选择 9

2.2.1I/O点数的估算 9

2.2.2输入/输出的分配 10

2.2.3机型的选择 11

第3章系统软件设计 11

3.1四层电梯梯形图 11

3.1.1PLC的编程语言 12

3.1.2STEP7概述 12

3.1.3程序设计常用方法 13

3.2.1外召唤信号登记及消除 15

3.2.2内指令信号登记及消除 16

3.2.3电梯的平层信号处理 17

3.2.4选层定向及反向截梯 18

3.2.5内指令外召唤信号的保持 20

3.2.6各楼层停车信号 21

3.2.7自动开关门 22

第4章结论 23

参考文献 24

谢辞 25

前　言

电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。

多层厂房和多层仓库需要有货梯;高层住宅需要有住宅梯;百货大楼和宾馆需要有客梯,自动扶梯……在现代社会,电梯已像汽车、轮船一样,成为人类不可缺少的交通运输工具。

据统计,美国每天乘电梯的人次多于乘载其它交通工具的人数。

当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。

追溯电梯这种升降设备的历史,据说它起源于公元前236年的古希腊。

当时有个叫阿基米德的人设计出-----人力驱动的卷筒式卷扬机。

1858年以蒸汽机为动力的客梯，在美国出现,继而又在英国出现水压梯。

1889年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力,这才出现名副其实的电梯,并使电梯趋于实用化。

1900年还出现了第一台自动扶梯。

1949年出现了群控电梯,首批4—6台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。

1955年出现了小型计算机（真空管）控制电梯。

1962年美国出现了速度达8米/秒的超高速电梯。

1963年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。

1967年可控硅应用于电梯，使电梯的拖动系统筒化，性能提高。

1971年集成电路被应用于电梯。

第二年又出现了数控电梯。

1976年微处理机开始用于电梯，使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期。

实际上，电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足要求的，因此，电梯控制系统应采用随机逻辑控制方式控制。

目前电梯的控制普遍采用两种控制方式：

一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯的信号采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。

从控制方式和性能上来说，这两种方式并没有太大的区别。

国内厂家大多采用答二种方式，其原因在于用PLC控制有许多优点：

1，可靠性高，由于采取了一系类的PLC高可靠性的措施，PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达3~5万小时。

而且PLC的环境适应性也很强，它能在工业环境下可靠地工作；2，编程简单，PLC最常用的编程语言是梯形图语言。

这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。

当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活；3，体积小、结构紧凑、安装、维修方便。

PLC的体积小，重量轻，便于安装。

一般PLC都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能。

可编程控制器不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气维护人员的技能和习惯，摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学、调试和查错都很容易。

用户买到所需要的PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可以灵活而方便地将PLC应用于生产实践，而且用户程序的编制、修改和调试都不需要具有专门的计算机编程语言知识。

PLC现在已经成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代有大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的继电-接触控制系统，在机械、化工、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等各行各业都得到广泛的应用。

总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用，然而其控制性能与自身的功能已经无法满足与适应电梯控制的要求和发展，与PLC相比较，存在质的差别。

电梯使用继电接触器控制的时代，很难设计出质量优良的电梯控制系统，而现在，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了更广阔的空间。

PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠、抗干扰性能增强、机械与电气部件被机结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。

因此它已成为电梯运行中的关键技术。

-26-

第1章绪论

1.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题

1.1.1电梯继电器控制系统的优点:

（1）所有控制功能及信号处理均有硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。

（2）系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。

（3）大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。

（4）多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已经形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。

1.1.2电梯继电器控制的缺点:

（1）系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。

（2）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。

（3）电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。

（4）系