六层电梯实验指导书.docx
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六层电梯实验指导书
六层电梯模型实验指导书
深圳松特高新实业有限公司
综述………………………………………………………………………3
第一章实验设备使用说明
§1-1实验设备简介……………………………………………………4
§1-2电梯控制逻辑关系………………………………………………6
§1-3输入、输出信号分配
§1-4S7-200系列的PLC的特点及编程软件的安装…………………8
第二章实验任务书
§2-1基本实验
实验一电梯开、关门控制实验……………………………………11
实验二电梯轿厢升降点动控制实验………………………………12
实验三电梯开关门、升降点动控制实验…………………………12
实验四电梯楼层连续运行显示实验………………………………13
实验五电梯内选、外呼信号操作指示的记忆与解除控制实验…14
实验六电梯自动选向控制实验……………………………………16
§2-2应用实验
实验一司机驾驶运行方式控制实验………………………………17
实验二检修运行方式控制实验……………………………………18
实验三直驶运行方式控制实验……………………………………19
实验四消防运行方式控制实验……………………………………20
实验五电梯自动运行方式控制实验………………………………20
实验六电梯程序组合实验…………………………………………21
实验七组态软件电梯监控实验……………………………………22
实验设备的验收与维护
一、设备验收…………………………………………………………25
二、设备维护…………………………………………………………25
综述
现代社会高层建筑越来越多，电梯成为极其常见的垂直交通工具。
近几十年来，因为可编程序控制器控制技术突飞猛进得发展和在我国的日益推广,国内大部分中、低速电梯都采用了可编程序控制器控制系统取代了原来的继电逻辑控制线路，使电梯更有能力满足人们安全便捷舒适的要求。
因为各式电梯都具有相当复杂的逻辑控制关系和安全保障措施，而且大部分是开关量信号，因此成为了深入学习可编程控制器绝好的实验对象。
因为可编程控制器编程维护简单和工作稳定可靠，逐渐成为现代工业自动化控制系统的核心器件之一。
可编程控制器已经成为大学、大专和职业技术学校很多专业学生的重点学习对象。
可编程控制器的应用实例非常多，其中电梯是最接近我们生活的应用可编程控制器的大型工业产品之一。
通过对电梯的机械构造、电气连接及程序编写的了解和学习，学生基本掌握实际工业现场中可编程控制器的使用技术和方法。
我公司开发并批量生产的六层电梯教案实验模型，满足了实际实验的需要，是公司在教案用可编程控制器开发方面丰富经验的结晶。
模型全面、立体、逼真地模拟了实际电梯的结构和运行方式，同时充分考虑到教案设备的工艺特点，努力使其成为专业老师和同学紧密联系实际的理想实验控制对象。
本实验模型适合于已经掌握一定可编程控制器基础知识的同学，也是课题开发和毕业设计的理想实验对象。
实际电梯的机械结构比较复杂：
轿厢有配重机构，其升降受升降电机的控制；轿厢门随轿厢做升降运动，当行至某平层时，可由轿厢门上的门刀控制打开或关闭该层厅门，而且还有关门过程中夹人自动打开和超重不关门等控制功能。
这些电梯特点和控制功能在我们的电梯模型上都得到了充分的体现。
电梯模型框架全部使用铝合金型材，简洁美观。
面板及侧板都是由光亮透明的有机玻璃组成，便于实验者观察其内部的结构及动作。
因为模型轿厢内部按钮人不可能进去按，我们将它们改成了遥控方式来操作，既方便又新颖独特。
本模型需要I/O点数在64点以上的控制器来控制。
工作电压是由开关电源提供的直流24伏，不使用控制器模块自身输出的电源，避免了调试和编程错误所容易造成的模块烧坏事故的发生。
电梯有许多复杂的运行方式逻辑关系，如：
司机方式、检修方式、自动方式、消防方式、直驶方式、并联通讯方式等。
本实验指导书中详细描述电梯的逻辑关系。
同时我们还可提供上位机组态软件，在线监视和控制电梯的运行。
我公司具有多年研发和生产教案仪器设备的经验，销售产品遍布全国，在广大用户的支持下得到了高速发展，我们将不断提高自身的能力和水平,严把质量关,为用户提供优质的售前和售后服务，更多的为用户着想，以维护公司信誉。
因为此产品涉及的理论和实践知识较多，故难免有不足之处,恳请提出宝贵建议。
感谢您的支持！
第一章实验设备使用说明
§1-1实验设备简介
一、设备外观
1、模型外形尺寸820毫M<长）×565毫M<宽）×2140毫M（高>,方柱形结构，楼层六层。
2、模型框架全部采用铝合金型材，简洁美观。
面板及侧板都采用高档的有机玻璃组成，光亮透明，便于实验者观察内部的结构及动作。
各楼层外部面板都配有带指示灯的工业用按钮和用来显示轿厢楼层数的数码管。
电梯上行和下行时，外部有上行下行箭头显示楼层走向。
3、排线大都隐藏在导线槽或拖链内，尽管电路走线复杂，但不显零乱。
4、选择1和选择2两个开关可以方便地选择电梯在4种工作模式下运行。
5、因为电梯内部的按钮不可能在里面操作，特将内选按钮用遥控器来操作，既操作简单，又上档次。
二、运动系统
该电梯模型由两个电机分别来控制轿厢的升降运动和轿厢门的开关。
升降运动选用的是交流电机，开关门电机选用的是带减速箱的高档微型直流电动机，运动平滑噪音小。
在机械结构上，非常接近实际电梯。
1、升降运动系统
电梯的顶部装有一个升降电动机和5个小滑轮，轿厢和配重体之间用钢丝绳连接，电机通过钢丝绳来控制轿厢的升降。
电梯采用了PWM脉宽调制的方式来进行控制，实现了电动机转速可调的功能。
PWM脉冲是通过编程，由PLC输出口Q0.0或Q0.1来输出完成的。
上升下降电机可以通过改变Q0.0给出信号的占空比进行调速。
开门关门同样可以通过改变Q0.1的信号进行调速。
各楼层都装有一个限位开关，作为平层信号。
当轿厢运动到此楼层时限位开关动作，PLC就可以收到一个平层限位信号。
2、门拖动系统
电梯门分为轿厢门和厅门，轿厢门由电机直接拖动来实现开关门,而厅门则由轿厢门带动实现开关门。
我们模拟实际电梯，厅门增加配重来实现厅门常态下的自然闭合。
当电梯运行时，轿厢门和厅门都关闭，轿厢门随轿厢做升降运动。
当行至某层停止后，可由轿厢门上的门刀打开或关闭该层厅门，这些机械动作与实际电梯完全相同。
轿厢门有开门限位、关门限位还有防夹人保护信号。
轿厢超重我们用按钮来模拟，超重时蜂鸣器响，电梯不关门。
三、电气系统
1、设备电源
实验设备工作电源为交流220V，由电源线插入市电即可使用。
内部装有+24V直流开关电源，可给可编程控制器和电动机等供电。
请确保本系统接地线与大地相连，否则有可能会造成设备的损坏或人员触电。
2、输入输出口
一共29个输入信号：
操作面板上有10个外部呼叫按钮，分别用来输入每层上升/下降的外部呼叫信号；可确定轿厢6个平层位置的平层位置限位信号；轿厢门的内部有开门限位和关门限位2个检测信号；对电梯运行模式进行选择的2个选择信号；还有6个内选楼层信号、2个内选开关门信号和1个开关灯信号。
遥控器的输出信号直接连接到了PLC的输入上，用户可以通过操作遥控器按钮来完成上述信号的输入目的。
遥控器的1-6键分别对应1-6层的内选信号，7和8键对应轿厢内部的开门和关门信号，9键对应轿厢照明灯的开灯和关灯信号。
一共21个输出信号：
调节上行下行和开门关门电机转速的两个脉冲量输出；上下行控制和开关门控制的4个PLC输出；决定电梯内部灯亮或灭的1个开关量输出；10个外部呼叫灯输出，分别决定10个呼叫按钮上灯的亮灭；用4个输出给数码管用来显示楼层数。
四、设置PLC
必须为STEP7-Micro/WIN和S7-200配置波特率和站地址。
波特率的设置必须与网络上的其他设备相同，而站地址则必须是唯一的。
通常，不需要改变STEP7-Micro/WIN的缺省地址0。
S7-200的波特率和站地址存储在系统块中。
在为S7-200选择了参数以后，必须将系统块下载到S7-200中。
每一个S7-200通讯口的波特率缺省设置为9.6k,站地址的缺省设置为2。
可以在操作栏中点击系统块图标或者在命令菜单中选择View→Component→SystemBlock,然后执行以下步骤：
1．为S7-200选择站地址。
2．为S7-200选择波特率。
3．下载系统块到S7-200。
§1-2电梯控制逻辑关系
电梯主要控制逻辑关系如下：
1、司机运行方式
1）、电梯由司机控制运行；
2）、行车楼层由司机控制内选信号来决定；
3）、有外呼梯信号时该呼梯按钮灯亮,轿厢顺向到达呼梯楼层时该外呼指示灯灭；
4）、内选信号、呼梯信号具有记忆功能，执行后消除；
5）、当轿厢到达司机选择的楼层后，需要由司机来控制开门关门，行车时轿厢门不能打开，开门不能行车；
6）、当电梯在关门过程中，按下内部的开门按钮可以重新开门。
关门时夹人则自动开门，轿厢超重蜂鸣器响，不关门。
2、自动运行方式
1）、电梯运行楼层由乘客决定，轿内优先；
2）、行车方向由内选信号和呼梯信号决定，顺向优先执行；
3）、内选信号和呼梯信号具有记忆功能，顺向执行后复位；
4）、无内选和无顺向呼梯信号时，应行驶到最远反向呼梯信号位置截车。
5）、行驶到呼叫楼层时可自动开门，也可用内部呼梯按钮控制开门；
6）、开门一定的时间后，自动关门，关门后有呼叫，自动行车；
7）、关门过程中按下内部开门按钮，立刻调用开关门子程序，轿厢开门。
关门夹人同样可以自动开门；
8）、轿厢超重，蜂鸣器响且不关门；
9）、按钮信号与呼叫灯信号分离，如果某一层上下呼叫按钮都被按下，轿厢到达这一层后，先执行开关门程序，把顺向按钮上的灯灭掉。
然后判断顺向楼层还有没有呼叫信号，有的话继续顺向运动，没有则执行开关门程序，灭掉另一个呼叫按钮上的灯；
10）、如果轿厢执行开关门程序时，按下此平层的顺向呼叫按钮，立刻执行开关门程序，且呼叫灯不亮，；
11）、启动时进行初始化，没有关门先关门。
不在平层位置，上行到最近的平层位置。
3、检修运行方式
1）、电梯由维修人员来控制其动作；
2）、轿厢内的一楼和六楼按钮点动控制轿厢的下行和上行；
3）、平层时，内部的开门和关门按钮控制轿厢门的开门和关门；
4）、行车或不在平层位置不能开门，开门不能行车。
4、直驶运行方式
只通过轿内指令驶往特定楼层，专为特定楼层乘客提供服务，不应答其他层站和呼叫。
在直驶运行方式下，如果轿厢没有关门，自动关门。
如果轿厢不在平层位置，自动上行到就近的平层位置开关门，选择一个楼层后，直达内选所选楼层开关门，主逻辑切断所有截车呼叫，然后返回开始所在楼层开关门，如此反复。
5、消防运行方式
在消防运行方式下，主逻辑切断所有呼梯、内选信号，一层内选。
若电梯正在上行，就近停车换向，转为下行至一层，若电梯在下行，就直驶至一层。
到达一层后，自动开门并保持开门状态。
6、群控运行方式
1）、数码管显示楼层数
2）、电梯由乘客控制执行，轿内优先；
3）、内选信号和呼梯信号具有记忆功能，可以在顺向执行后消除；
4）、行至某层时可自动开门，也可内部呼梯按钮来控制开关门，开门时内选可以强行开门，关门时内选可以强行开门；
5）、开门过程中，轿厢门碰到开门限位延时2秒自动关门，关门后如果有任务自动行车；
6）、关门过程中按下内部开门按钮，门继续打开。
关门夹人则自动开门；
7）、轿厢超重，蜂鸣器响不关门；
8）、可通过改变PWM0`和PWM1的数值来改变轿厢上下行和开关门的速度。
PWM0和PWM1必须由Q0.0和Q0.1给出。
9）、如果轿厢到达的平层位置上下呼叫灯都亮，则先执行开关门程序把顺向呼叫灯灭掉。
如果响应此呼叫是主站分配的任务，则开关门，两电梯的呼叫灯都灭；如果是另一个电梯的任务，则只开关门灭掉自己的呼叫灯；
10）、启动时进行初始化，没有关门先关门。
不在平层位置，上行到最近的平层位置；
11）、执行外呼信号开关门的时候，按下此呼叫按钮，轿厢不关门。
§1-3输入、输出信号分配
一、输入端子分配<29个）
I0.0
一层上呼按钮
I1.3
一层内选按钮
I2.7
五层平层限位
I0.1
二层下呼按钮
I1.4
二层内选按钮
I3.0
六层平层限位
I0.2
二层上呼按钮
I1.5
三层内选按钮
I3.1
选择1开关
I0.3
三层下呼按钮
I2.0
四层内选按钮
I3.2
选择2开关
I0.4
三层上呼按钮
I2.1
五层内选按钮
I3.3
遥控开门信号
I0.5
四层下呼按钮
I2.2
六层内选按钮
I3.4
遥控关门信号
I0.7
四层上呼按钮
I2.3
一层平层限位
I3.5
遥控灯按钮
I1.0
五层下呼按钮
I2.4
二层平层限位
I3.6
开门限位信号
I1.1
五层上呼按钮
I2.5
三层平层限位
I3.7
关门限位信号
I1.2
六层下呼按钮
I2.6
四层平层限位
二、输出端子分配<21个）
Q0.0
上下电机PWM
Q0.7
一层上呼指示灯
Q2.4
五层下呼指示灯
Q0.1
开关电机PWM
Q1.0
二层下呼指示灯
Q2.5
五层上呼指示灯
Q0.2
上行控制
Q1.1
二层上呼指示灯
Q2.6
六层下呼指示灯
Q0.3
下行控制
Q2.0
三层下呼指示灯
Q3.3
数码管1
Q0.4
开门控制
Q2.1
三层上呼指示灯
Q3.4
数码管2
Q0.5
关门控制
Q2.2
四层下呼指示灯
Q3.5
数码管4
Q0.6
内部灯控制
Q2.3
四层上呼指示灯
Q3.6
数码管8
上述I/O分配按照西门子主机S7200-224加扩展模块EM223机型端子编号排列，因为机型不同、程序侧重不同，I/O分配不一定相同，用户可自行安排。
为编程方便电梯模型上所有输入信号都已设计为正逻辑。
§1-4S7-200系列的PLC的特点及编程软件的安装
本装置控制采用德国西门子公司的S7-200系列的PLC，它可以满足多种多样的自动化控制需要，具有紧凑的设计，良好的扩展性，低廉的价格以及强大的指令，这使得S7-200可以近乎完美的满足小规模控制的要求。
此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的适应性。
S7-200的用户程序中包括了位逻辑，中断，计数器，定时器，复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等的指令内容，能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制的目的。
在晶体管输出的主机中，Q0.0和Q0.1除了作为高速脉冲输出口使用，完成PWM脉宽调制和PTO脉冲串输出的功能外，还可以用来完成普通的开关量输出功能。
下图S7-200PLC的接线原理图：
西门子200系列的PLC配套的编程软件是V4.0STEP7MicroWINSP3，是汉化版的西门子PLC编程软件。
其安装也非常简单，首先将我们附带的光盘放入光驱，打开文件夹STEP7V4.0，直接点击Setup.exe文件，按照步骤提示来进行英语版的安装，如果想升级为汉化版软件，还需要安装STEP7_MicroWIN_V40_SP3，它的安装过程中会提示卸载刚安装的STEP7V4.0程序，只有卸载掉才能继续安装。
安装完成后，执行下列操作：
1、打开程序
2、点击菜单选项里的Tools选项，选择Options
3、选择左侧General里Language选项中的Chinese。
点击OK，再打开程序，就是中文版的了。
第二章实验任务书
§2-1基本实验
实验一电梯开、关门控制实验
实验目的：
熟悉可编程序控制器基本指令和电气基本控制环节。
熟悉电梯门控制方法。
实验任务：
将轿厢手动运行到某一层，编写程序后将程序输入PLC，进行控制操作，可实现在该层的手动开门、手动关门和延时自动关门的功能；关门时夹人则自动开门，轿厢超重不关门等逻辑功能。
反复调试，直到程序通过为止。
实验步骤：
1）、按接线土接好线路。
2）、编写程序，标注释。
3）、输入程序<使用手持式编程器或计算机梯形图软件）。
4）、操作并调试程序。
5）、保存程序。
6）、书写实验报告和实验体会。
I/O分配及接线端子位置：
输入信号
信号元件名称和作用
I3.2
I3.3
I3.6
I3.7
开门按钮信号<超重、防夹）
关门按钮信号
开门限位信号
关门限位信号
输出信号
控制对象及作用
Q0.4
Q0.5
开门控制
关门控制
实际电梯产品的门机构是机械部分中关键、也是容易出故障的一个部分。
电梯的门，分为轿厢门和厅门，厅门为被动门，由轿门带动，轿门上装有门刀，通过门刀带动厅门运动。
如果是单刀，两扇以上的厅门还需要有门联动机构。
实际电梯为了安全，必须在轿厢门和厅门完全关闭时才能运行，因此，厅门上装有电气联动的自动门锁，决定电梯控制回路的接通与断开。
行车时不能开门、开门时不能行车。
<检修时除外）厅外通过钥匙可打开厅门的自动门锁。
实验二电梯轿厢升降点动控制实验
实验目的：
熟悉可编程序控制器基本指令和电梯轿厢升降的点动控制方法。
实验任务：
用一层内选按钮实现轿厢下行点动控制；用六层内选按钮实现轿厢上行点动控制。
遇到上终端限位信号和下终端限位信号停止，允许反向倒车。
上下有加减速功能。
实验步骤：
1）、按I/O分配接好实验线路。
2）、编写程序，标注释。
3）、输入程序<使用手持式编程器或计算机梯形图软件）。
4）、操作并调试程序。
5）、保存程序。
6）、书写实验报告和实验体会。
I/O分配及接线端子位置：
输入信号
信号元件名称和作用
I1.3
I2.2
I2.3
I3.0
一层内选按钮信号
六层内选按钮信号
一层限位信号
六层限位信号
输出信号
控制对象及作用
Q0.2
Q0.3
升降电机上行
升降电机下行
实验三开关门、升降点动控制实验
实验目的：
熟悉电梯门控制方法和电梯轿厢升降的点动控制方法。
熟悉可编程序控制器基本指令。
实验任务：
将实验一与实验二合并，遥控器上的1、6、7、8按钮实现电梯的下行、上行、开门、关门四个点动控制。
有加减速功能。
同时可以继续思考检修模式，程序该怎样完成。
I/O分配及接线端子位置：
输入信号
信号元件名称和作用
I1.3
I2.2
I2.3
I3.0
I3.2
I3.3
I3.6
I3.7
一层内选按钮信号
六层内选按钮信号
一层限位信号
六层限位信号
开门按钮信号<超重、防夹）
关门按钮信号
开门限位信号
关门限位信号
输出信号
控制对象及作用
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
升降电机上行
升降电机下行
开门控制
关门控制
实验四电梯楼层连续运行显示实验
实验目的：
熟悉电梯楼层连续指示功能。
掌握PLC编程的一般方法。
实验任务：
每次按下遥控器6按钮，轿厢上行一个层站，到达平层位置停止，到达六层平层位置后不再向上运行；每次按下遥控器1按钮，轿厢下行一个层站，到达平层位置停止，到达一层后不再向下运行。
数码管具有楼层显示功能，和实际电梯一样在没有完全到达下一楼层前一直显示上一楼层数。
实验步骤：
1）、按I/O分配接好实验线路。
2）、编写程序，标注释。
3）、输入程序<使用手持式编程器或计算机梯形图软件）。
4）、操作并调试程序。
5）、保存程序。
6）、书写实验报告和实验体会。
I/O分配及接线端子位置：
输入信号
信号元件名称和作用
I2.3
I2.4
I2.5
I2.6
I2.7
I3.0
I1.3
I2.2
一层平层信号
二层平层信号
三层平层信号
四层平层信号
五层平层信号
六层平层信号
一层内选按钮信号
六层内选按钮信号
输出信号
控制对象及作用
Q0.2
Q0.3
Q3.3
Q3.4
Q3.5
Q3.6
升降电机上行
升降电机下行
数码管1
数码管2
数码管4
数码管8
实现楼层位置显示的编程方法有很多，也很有趣味性，楼层少时可由基本指令实现，其余方法，可作为研究课题，自行编制。
此电梯使用了译码芯片74LS247，可节省输出点，楼层高时效果更加明显。
某些场合，仍会采用①②③……楼层显示，因观察全面，具有更好的心理等候感觉，而且不需PLC输出，显示楼层可以直接由每一层的限位信号给出。
实验五电梯内选、外呼信号操作指示的记忆与解除控制实验
实验目的：
熟悉电梯内选、外呼信号操作指示的记忆与解除方法。
实验任务：
该实验中轿厢的行驶仍采用实验四程序实现，每次按下六层内选按钮，轿厢上行一层，到达平层位置停止；每次按下一层内选按钮，轿厢下行一层，到达平层位置停止。
程序中增加的控制功能如下：
外呼按钮按下后，对应的指示灯亮，储存呼梯记忆，当轿厢运行到某层时，遇顺向呼梯信号，将顺向的记忆信号消除；该层的反向记忆信号不应消除。
完成后同学们可以继续思考此程序应该做怎样的修改可以达到司机运行模式的要求。
实验步骤：
1）、按I/O接线图接好实验线路。
2）、编写程序，标注释。
3）、输入程序<使用手持式编程器或计算机梯形图软件）。
4）、操作并调试程序。
5）、保存程序。
6）、书写实验报告和实验体会。
I/O分配及接线端子位置：
输出信号
控制对象及作用
Q0.2
Q0.3
Q0.7
Q1.0
Q1.1
Q2.0
Q2.1
Q2.2
Q2.3
Q2.4
Q2.5
Q2.6
升降电机上行
升降电机下行
一层上呼指示
二层下呼指示
二层上呼指示
三层下呼指示
三层上呼指示
四层下呼指示
四层上呼指示
五层下呼指示
五层上呼指示
六层下呼指示
输入信号
信号元件名称和作用
I2.3
I2.4
I2.5
I2.6
I2.7
I3.0
I1.3
I2.2
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.7
I1.0
I1.1
I1.2
一楼限位信号
二楼限位信号
三楼限位信号
四楼限位信号
五楼限位信号
六楼限位信号
一层内选按钮信号
六层内选按钮信号
一层上呼按钮信号
二层下呼按钮信号
二层上呼按钮信号
三层下呼按钮信号
三层上呼按钮信号
四层下呼按钮信号
四层上呼按钮信号
五层下呼按钮信号
五层上呼按钮信号
六层下呼按钮信号
实验六电梯自动选向控制实验
实验目的：
熟悉电梯自动选择行车方向的方法。
实验任务：
电梯根据内选信号和轿厢位置决定行车方向。
例如电梯轿厢在三层，若按下一层或二层内选按钮，电梯下行，若按三层以上的内选按钮，则电梯上行，以此类推。
运行到呼梯层平层位置后停止，如果还有别的内选信号没有执行，则继续执行。
当先后有多个内选按钮按下后，按行车方向顺向优先执行。
顺向全部执行完毕后，再反向执行。
如果顺向楼层没有呼叫信号，此层此时有反向呼叫信号，则轿厢会再一次开门。
然后判断反向楼层有没有呼叫信号。
另外楼梯具有楼层显示和加减速功能。
同学们可以思考一下，为达到自动运行控制实验的目的要对此程序做怎样的修改。
实验步骤：
1）、按I/O接线图接好实验线路。
2）、编写程序，并适当的标注释。
3）
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