六层电梯的PLC控制系统设计.docx

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太原科技大学毕业设计（论文）

目录

摘要 I

Abstract II

第1章引言 1

第2章功能需求分析 3

2.1电梯的集选控制功能 3

2.2电梯的楼层检测及平层功能 3

2.3电梯门的控制功能 3

2.4电梯的调速功能 4

2.5电梯的安保功能 4

第3章电梯控制系统的硬件设计 5

3.1可编程控制器（PLC）的选型 5

3.2其他主要器件的选型 5

3.2.1电机的选型 5

3.2.2变频器的选型 6

3.2.3开关器件的选型 6

3.3电气原理图的设计及工作原理 7

3.3.1主电路图的设计及工作原理 7

3.3.2电梯升降控制部分电路图设计及工作原理 9

3.3.3电梯门控制部分电路图设计及工作原理 10

3.4输入输出（I/O）口分配及PLC接线 11

第4章系统软件设计 15

4.1软件设计思想及主程序流程图 15

4.2电梯控制系统各环节梯形图设计 16

4.2.1外部请求响应子程序 16

4.2.2梯内请求信号响应子程序 18

4.2.3当前层显示子程序 18

4.2.4上升控制子程序 19

4.2.5下降控制子程序 19

II

4.2.6电梯门控制子程序 20

4.2.7电梯升降控制子程序 20

第5章系统的仿真 22

第6章结论 24

致谢 26

参考文献 27

III

摘要

本文采用可编程控制器（PLC）代替传统的继电器接触控制，设计了六层电梯的控制系统。

在功能需求分析的基础上，选用S7-200系列PLC（CPU226）作为控制器完成了系统的硬件系统的设计，利用编程软件Step7-Micro结合模块化的编程思想设计了电梯系统各环节的梯形图，并借助S7-200仿真软件对六层电梯控制系统进行了模拟仿真，给出了仿真结果图。

仿真结果表明本设计实现了电梯运行的基本功能。

本文设计的电梯控制系统提高了电梯的控制水平，克服了手动操作所带来的一些人为干扰因素，取得了良好的预期效果，也为高层电梯及电梯的群控技术提供了理论依据。

关键字：

电梯，PLC控制系统，硬件系统，梯形图，仿真

I

Abstract

Inthispaper,theprogrammablecontroller（PLC）isusedtoreplacethetraditionalrelaycontactcontrolandthedesignofthecontrolsystemforanelevatorofsixlevelsisintroduced.Onthebasisofanalysisofthefunctionalrequirements,S7-200seriesPLC（CPU226）isselectedasthecontrollertocompletethesystemhardwaredesign,theuseoftheprogrammingsoftwareStep7-Microdesignedtheelevatorsystematallstagesoftheladderwithmodularprogrammingideas,andtheuseofS7-200simulationsoftwareforasix-storyelevatorcontrolsystemsimulationdebugging,simulationresultsaregivenandtheFigsimulationresultsshowthatthedesignofthebasicfunctionsofelevatorrunningcanberealized.Inthispaper,thedesignofelevatorcontrolsystemimprovesthecontrolleveloftheelevator,andovercomessomehumaninterferencefactorsinmanualoperation,andhasachievedgoodresult.meanwhileitprovidesthetheorybasisforhigh-levelelevatorandthecontroltechnologyofelevatorgroup.

Keywords:

elevator,PLCcontrolsystem,hardwaresystem,ladderdiagram,simulation

III

第1一章引言

随着经济的发展，社会的进步，以及人口密度的增加，城市土地资源的紧缺，城市里高楼大厦越来越多，高层建筑在城市里已然随处可见，甚至一度被作为衡量一个城市发达与否的标准，而电梯承担着高楼里人和物的主要运输工作，已然成为了高楼不可或缺的设备，因此，随着高楼的不断涌现，电梯行业也得以迅速发展，电梯的逻辑控制由原来的继电器——接触器控制发展到了现在的可编程控制器控制（PLC）和微机控制，电梯的控制方式由原来的手柄开关控制、按钮信号控制发展到了现在的集选控制、并联控制、群控等，电梯的传动方式由原来的直流电机传动发展到了现在的交流电机传动，从而使得电梯的可靠性得到了大大的提高，电梯的速度得到了大幅度提升，电梯的能耗也得到极大的改善。

电梯为人们的生活带来了极大的便利，也为我国的现代化建设提供了重要保障。

对于高速发展的电梯产业来说，提供更加安全、高效、环保、稳定的电梯控制系统，使每一部电梯都能安全高效稳定地运行，将成为电梯行业未来的主要发展方向。

近年来，随着生活水平的进一步提高，人们对乘坐电梯的安全性和舒适性提出了更高的要求，这就要求电梯的研究者和开发者不断提高电梯控制技术，以满足人们对于乘坐电梯日益增长的要求。

十一届三中全会以后，在改革开放的浪潮下，我国经济得以迅速发展，也使得我国的电梯行业进入了高速发展的时期。

如今，在我国大部分城市，电梯都在被广泛地应用着。

我国拥有的电梯数量已然居于世界第一，我国的电梯技术也达到了世界领先水平。

然而，随着现代化建设的发展，科学与技术的进步，智能化和信息化建筑的出现，以及人们生活观念的改变，电梯行业将面临新一轮挑战，人们对电梯的要求将不只是完成垂直运输的基本功能，人们本着以人为本的观念，对电梯的安全性和舒适性提出了更高的要求，这就要求电梯的研究者和开发者从电梯运行的控制智能化角度考虑，电梯的优质服务不再是单一的“时间最短”问题，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统等方法，以期实现单梯与群控管理的最佳模式。

合理的配置与使用远程监控与故障诊断、节能以及减少环境污染等。

本论文中将重点研究电梯的升降控制逻辑以及电梯的整个运行过程，不着重介绍主电动机的升降速度以及电梯的安全保护措施。

本设计主要是用可编程控制器（PLC）代替电梯的传统电气控制系统。

由于大部分老式电梯的电气控制系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电气控制系统进行技术改造，以便改善电梯性能，减少电梯成本。

因此，对电梯的控制系统进行研究，提出一条适合国产老式传统电梯的改造技术，并进而提高国产电梯的技术水平和质量，将具有十分重要的意义。

针对老式传统电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷，本论文提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯系统。

本论文对电梯控制系统及可编程控制器（PLC）作了简单的介绍。

并对本电梯控制系统进行了功能需求分析，确定了本系统的总体设计方案，由可编程控制器（PLC）来实现电梯的逻辑信号控制，由交流电机来实现电梯的调速。

然后对本系统硬件开发部分做了相关介绍，确定了PLC的选型、I/O点数分配以及与PLC连接的外部设备。

在确定了系统的硬件系统之后，认真分析了电梯控制系统的软件设计方法，根据功能需求设计出了控制系统的软件流程图，提出了模块化编程思想，并详细介绍了系统的软件开发，对电梯控制系统的各个环节的梯形图进行了设计与工作原理阐述。

最后对本设计过程中遇到的问题及本设计的不足之处进行了一个总结。

第二章电梯及PLC的基本知识

本章主要介绍电梯及PLC的基本知识，以便于更好的理解该系统。

电梯的基本知识介绍了电梯的定义、分类、组成结构以及现有电梯存在的问题，PLC的基本知识从PLC的定义和特点，PLC的组成，PLC的工作原理及PLC控制电梯系统的优点等方面做了相关介绍。

2.1电梯的基本知识

2.1.1电梯的定义及分类

根据国家标准GB/T7024.-1997《电梯、自动扶梯、自动人行道术语》，电梯的定义：

服务于规定楼层的固定式升降设备。

它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小15°的刚性导轨之间。

轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。

根据我国的行业习惯，电梯的分类有如下几种形式：

（1）按用途分类：

乘客电梯、载货电梯、客货电梯、病床电梯、杂物电梯、住宅电梯、特种电梯；

（2）按速度分类：

低速电梯（以下）、快速电梯（-）、高速电梯（-）、超高速电梯（以上）；

（3）按拖动方式分类：

交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、螺杆式电梯、直线电动机驱动的电梯；

（4）按控制方式分类：

层间控制、简易集选控制、集选控制、有无司机控制、群控；

（5）按曳引机结构分类：

有齿曳引机电梯、无齿曳引机电梯。

2.1.2电梯的结构组成

电梯是机电一体化产品，也是一个典型的自动控制系统，其控制部分是该系统的控制器，电气部分组成了该系统的执行器及检测元件，机械部分为该系统的控制对象。

在控制器的统筹调度下，各部分协调配合，共同保证了电梯的正常安全运行。

尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳曳引式结构，其机械部分由曳引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。

（1）曳引系统

电梯曳引系统负责输出动力和传递动力，用于驱动电梯运行。

主要由曳引机，曳引钢丝绳，导向轮和反绳轮等装置组成。

曳引机是电梯的动力提供装置，由电动机，曳引轮，联轴器，减速箱，制动器，机座等部分组成。

曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重（或者两端固定在机房上），依靠钢丝绳和曳引轮绳槽之间的摩擦来驱动轿厢的升降。

导向轮用于使轿厢和对重间隔开，为增加曳引力，可以采用复绕型，导向轮安装在曳引机架上或承重梁上。

（2）导向系统

导向系统由导轨，导靴和导轨架等部分组成。

它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，以保证轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。

导轨固定在导轨架上，导轨架是承重导轨的组成部件，与井道壁连接。

导靴安装在轿厢和对重架上，与导轨配合，以强制轿厢和对重在导轨的直立方向运动。

（3）门系统

门系统由轿厢门，层门，开门机，联动机构等组成。

轿厢门设在轿厢入口处，由门扇，门导轨架、门靴和门刀等组成，层门设在层站入口处，由门扇，门导轨架等部分组成。

开门机设在轿厢上，是轿厢和层门开合的动力装置。

（4）轿厢

轿厢的功能是运送乘客或者货物。

它是由轿厢架和轿厢体两部分组成的。

轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。

轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。

轿厢体空间的大小取决于额定载重的大小和额定客人的数量。

（5）重量平衡系统

重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。

对重由对重架和