基于S7-300五层电梯控制系统设计毕业设计Word下载.doc
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2电梯的基本结构………………………………………………………7
2.1电梯的组成…………………………………………………………………………………7
2.2电梯的主要电气设备………………………………………………………………………8
2.3电梯系统工作原理…………………………………………………………………………9
3可编程控制器PLC……………………………………………………10
3.1PLC的简介…………………………………………………………………………………10
3.1.1PLC的基本结构………………………………………………………………………10
3.1.2S7-300系列PLC模块性能简介……………………………………………………11
3.2PLC的工作原理……………………………………………………………………………13
4系统硬件设计………………………………………………………13
4.1I/O点数的分配……………………………………………………………………………13
4.2变频器……………………………………………………………………………………14
5系统软件设计………………………………………………………16
5.1软件设计流程图…………………………………………………………………………16
5.2梯形图及仿真……………………………………………………………………………17
5.2.1外召唤、内指令信号登记消除回路………………………………………………17
5.2.2电梯平层信号处理…………………………………………………………………22
5.2.3电梯的选层定向及反向截梯回路…………………………………………………23
5.2.4外召唤、内指令信号的保持………………………………………………………29
5.2.5各楼层停车信号……………………………………………………………………32
5.2.6自动开关门…………………………………………………………………………34
6总结…………………………………………………………………39
参考文献………………………………………………………………39
致谢…………………………………………………………40
基于S7-300五层电梯控制系统设计
牛航
南京信息工程大学信息与控制学院，江苏南京210044
摘要：
本文介绍一种通过PLC控制的电梯系统，利用PLC的可编程性对电梯的升降、加减速进行逻辑控制。
此类电梯具有较高的灵活性、可改造性，并且维护周期短，适应时代发展的需要。
本次设计采用西门子S7-300系列PLC，重点介绍对电梯定向、平层、停车以及开关门等问题的研究。
关键词：
PLC；
电梯；
控制系统设计
Abstract
Thispaperintroducesakindof
elevator
PLCcontrolsystemby
using
theprogrammablePLC,
lifting,
theelevatoraccelerationanddeceleration
controllogic.
This
hashighflexibility,
cantransformnature,
and
shortmaintenancecycle,
adapttotheneeds
ofthedevelopmentofthetimes.Thisdesignuses
theSIEMENSS7-300
seriesPLC,
focusesonthe
researchon
directional,
Pinglayer,
stop
andswitch
door
problem.
Keywords：
PLC;
elevator;
controlsystemdesign
1引言
1.1电梯的发展历史
在现代社会和经济活动中，电梯已是城市物质文明的一种标志。
在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。
每幢大型高楼都可以说是一座垂直的城市。
电梯不仅是代步的工具，也是人类物质文明的标志。
电梯问世不过100多年，但发展神速。
作为升降设备，据说它起源于公元前236年古希腊阿基米德设计的一种人力驱动的卷筒卷扬机。
事实上，早在公元前1115年至1079年之间我国劳动人民就已经开始使用“桔棒”、“辘护”等人力升降机。
18世纪末瓦特发明了蒸汽机后，人们尝试用蒸汽机来驱动。
1852年，美国人伊莱沙·
格雷夫斯·
奥的斯（Elisha
Gravies
Otis）发明了世界上第一部以蒸汽机为动力、配有安全装置的载人升降机。
这是世界上第一台具有安全装置的电梯，在电梯历史上具有划时代的意义。
1889年，奥的斯公司推出了第一台电力驱动齿轮直接传动电梯。
1903年，奥的斯公司设计出了槽轮式驱动电梯。
槽轮式驱动也称为曳引式驱动，是在曳引绳的一端提升重物，另一端为平衡重，依靠曳引绳与开有绳槽的曳引轮之间的磨擦来驱动重物作垂直运动。
其设计思想为长行程并具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。
电梯曳引传动控制技术也经历了由简单到复杂的发展阶段。
从19世纪末电梯问世开始，对于调速性能要求较高的电梯，都是采用直流电机控制。
直流电机控制系统具有调速范围宽、可连续平衡地调速以及控制方便、灵活、快捷、准确等优点。
然而，早期的直流电机控制系统往往是直流发电机一电动机组调速系统，其体积、重量、能耗和噪声都很大。
由于交流单速控制和交流双速控制电梯的结构简单、价格较低、使用维护方便，所以从电梯问世至今，交流单速控制和交流双速控制一直广泛地应用于调速性能要求不高的场合。
交流双速电梯是靠改变定子绕组接线以变换电动机极对数P的方法进行调速。
变极调速转速是成倍地变化，因此调速的平滑性差，但它在每个转速等级运转时，都具有较硬的机械特性，稳定性好，但乘坐舒适感差，普遍应用于货梯。
1967年，由于电子技术及半导体器件的发展，出现了交流调压调速（ACVV）控制。
交流调压调速是通过控制电动机定子绕组电压来改变转差率s的方法实现调速。
交流调压调速系统采用调节器调节晶闸管交流调压电路中晶闸管的触发脉冲相位，即调节电动机的端电压，达到改变转速的目的。
交流调压调速控制电梯在起动、稳速及制动的全过程中实现了闭环控制，将速度给定曲线以模拟量或数字量的形式送入电梯传动系统，在反馈控制的作用下，使电机转速跟踪给曲线变化。
其制动减速可采用能耗制动、反接制动等方式，乘坐舒适感、平层精度均优于变极调速双速电梯，其缺点是电动机转子的发热较大、能量消耗较大。
1976年，微处理器应用于电梯控制。
在1980年，出现了将微机用于速度控制和运行管理控制的全电子化交流反馈控制的电梯，其精确的控制使电梯的舒适感和群控性能得到进一步提高。
应用微机取代继电器控制逻辑实现闭环控制，进一步提高电梯的性能和可靠性，并减少现场调试要求，是电梯控制技术的方向。
1984年，由于固态功率器件的不断发展及微机技术的应用，出现了交流变频调速（VVVF）电梯控制系统。
交流变频调速是通过调节电机定子绕组供电电压的幅值及频率来调速的。
它通过电压、电流和速度的信号反馈，由计算机对交流电动机进行精确调节控制，使电梯运行效率大大提高，运行性能更加完善。
VVVF电梯以其独特的先进技术和性能，实现了节能、快速、舒适、平层、准确、低噪音、安全等目标。
由于其具有优越的调速性能、显著的节能效果，已取代交流调压调速电梯成为电梯控制方式的主流。
1.2电梯控制系统的研究现状
在电梯控制系统方面，目前国外发达国家的电梯正在推广32位微机控制系统。
并已经开始淘汰16位以下微机控制系统。
利用微机对电梯的控制不仅能使系统的动态品质的提高，也将大大提高电梯运行效率。
它们都采用闭环反馈单微处理机控制系统或多微处理机协调控制系统。
在电梯传动系统方面，采用交流变压变频（VVVF）调速技术，使电梯从超低速到高速无级调速高精度运行，具有节能、对电网污染小、乘坐舒适感佳等优点。
在交流电机变频调速控制系统中通常采用矢量控制技术，这种控制方式能使得电机在各种速度运行时具有良好的机械特性，特别是在低速控制性能尤为突出。
在电梯反馈系统方面，采用绝对值位置编码器从电梯轿厢上反馈轿厢绝对位置信号，对曳引电机进行以距离为原则的控制，以实现直接平层技术，来达到优越的电梯运行效果。
随着经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，这使得交流变频调速电梯控制系统已经进入一个崭新的时代。
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控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、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，这两种方法并没有太大的区别。
国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；
而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
随着人们生活水平的不断提高,对电梯的要求的也相应提高，为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。
特别是随着技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。
在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求。
2电梯的基本结构
2.1电梯的组成
电梯是机与电合一的大型复杂产品，机械部分相当于人的躯体，电器部分相当于人的神经。
机与电的高度合一，使电梯成了现代科学技术的综合产品.对于电梯的结构而言，传统的方法是分为机械部分和电器部分，但以功能系统来描述，则更能反映电梯的特点。
下面简单介绍一下电梯机械部分的结构，而我们主要目的是怎样去控制它。
（1）曳引系统
曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。
主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成。
（2）导向系统
导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。
主要由导轨、导靴和导轨架等组成。
（3）轿厢
轿厢是运送乘客或货物的电梯组件，是电梯工作的重要部分之一。
轿厢由轿厢架和轿厢体组成。
（4）门系统
门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。
由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等装置组成。
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