五层电梯模型PLC控制系统设计说明书Word文件下载.docx
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因此,可以说乘坐电梯更安全.美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真的调查和科学计算,其结论是:
乘电梯比走楼梯安全5倍。
据资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。
日前，由可编程序控制器（PLC）和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着.采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短,这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务,己成为电梯控制的发展力向。
1.1设计内容
这次的课程设计题目是五层楼电梯模型PLC控制系统设计。
在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度己和经济发展同样的速度成长起来。
作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，己经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。
可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，简称PLC）根据国际电工委员会（IEC）在1987年的可编程控制器国际标准第三稿中，对其作了如下定义：
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外部设备,都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
”可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大支柱性产业之一"
，在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。
由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展.目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。
1.2设计要求
1.根据被控对象的工艺条件和控制要求，确定PLC控制的基本方式、应完成的基本动作、必要的连锁等。
2.根据被控对象对PLC控制系统功能要求，选定所需输入信号（如按钮、行程开关、转换开关等）、输出信号（如接触器、电磁阀、指示灯等）的点数，选定适当类型的PLC。
对PLCI/O点信号定义（指明信号的性质、作用，信号的有效状态或信号的有效方式）,I/O点的分配与编号.绘出I/O分配表。
4。
根据控制要求,画出工作循环图表，或状态流程图,表明动作的顺序和条件.
5.根据工作循环图表，或状态流程图设计出梯形图，并写出对应的语句表。
利用编程软件进行调试。
6.绘制PLC应用电气线路图（包括主电路图、PLC外部I/O电路图、系统电源供电线路、电气原件清单，以及电气控制柜内电器安装位置图、电气安装接线图等工艺设计）。
7。
编写设计说明书和使用维护说明书。
设计说明书中应包括程序设计思想、程序框图、程序及程序说明。
1.3设计思路
而PLC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务,而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能正确运行；
又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元,即无线圈又无触点，使用次数不受限制,属无触点运行，因此,它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长,工作更加可靠安全，自动化水平更高。
该设计题目是一种乘客自己操作或有时也可以有专职司机操作的自动电梯.电梯在底层和顶层分别设有一个向上或向下的，而在其它层站设有向上、下两个召唤按钮。
集选控制轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，当进入轿厢的乘客按下指令按钮,指令信号就被登记.电梯在向上过程中按登记的指令信号和向上召唤信号逐一停靠，直到有这些信号登记的最高层站和有向下召唤登记的最底层为止,然后又反向向下安置指令及向下召唤信号逐一停靠。
第2章系统总体方案分析与设计
2.1控制要求
1。
应具有有司机、无司机、消防等三种工作模式。
2。
自动响应层楼召唤信号（含上召唤和下召唤）.
3.自动响应轿厢服务指令信号.
自动完成轿厢层楼位置显示（二级制方式）.
5。
自动显示电梯运行方向。
6.具有电梯直达功能和反向最远停站功能。
7.能够进行运行模式的选择（正常运行方式、只服务于奇数楼层、只服务于偶数楼层和只服务于四层及以上楼层等四种运行模式）。
2方案分析与设计
目前,在电梯的控制方式上,主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种而PIC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行,否则电梯不会工作；
又山于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行,因此，它比继电器控制有着明显的优越性,运行寿命更长,工作更加可靠安全,自动化水平更高。
PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。
本系统是一个五层电梯的PLC控制系统，利用西门子公司的S7—200可编程逻辑控制器对电动机进行控制，从而实现人们对电梯的控制。
本系统具有一定的智能性,即它可以让电梯按人们的要求来运行。
根据控制要求，要实现电梯的控制,如：
外呼、内选、停层、信号的登记与消除等.用2个时间继电器和多个接触器来控制电梯动作,实现电梯的外呼、内选、停层、信号的登记与消除、自动定向、自动开关门等。
3设备选型
由于根据控制要求所确定的输入点为27个、输出点为24个,控制开关、行程开关、指令按钮、召唤按钮以及模式选择按钮是输入信号;
运行显示、方向显示、楼层显示等输出信号。
考虑到够用并节省开支为准，所以我选择了CPU226这一具有较强控制功能的控制器和EM223（DC24V输入8点/输出8点）输入/输出扩展模块.
在这里我采用德国西门子公司的S7-200可编程控制器,它是积木式结构，安装比较方便，中央处理单元和信号模板有多种类型。
根据本系统输入点数及控制要求，中央处理单元可选用CPU226,该CPU板上本身具有24输入/16输出共40个数字量I/O点，可连接7个扩展模板单元，最大可扩展至248个数字量I/O或35路模拟量I/O。
电源模块将交流电源转换成供CPU，存储器等所有扩展模块使用的直流电源，是整个PLC系统的能源供给中心.S7-200属于小型PLC，电源模块与CPU模块封装在一起，通过连接总线为本机和扩展模块提供+5V（DC）电源。
同时，还可通过端子向外输出一个+24V（DC）电源，供本机输入点和扩展模块继电器线圈使用。
需注意的是，从资料中我了解到,外部电源不可与S7—200的传感器电源并联使用。
否则，将会导致两个电源的竟争而影响它们各自的输出，缩短其使用寿命，使得一个或两个电源同时失效，使PLC系统产生不正确的操作.正确的使用方法是S7—200的传感器电源和外部电源应该在不同的点上提供电源，而两者之间只能有一个会共连接点。
第3章PLC控制系统设计
3.1.1确定I/O点数量及PLC类型
主电路主要采用比较指令判断时间的范围，从而实现控制要求.分析PLC的输入和输出信号，在满足控制要求的前提下,要减少占用PLC的I/O点.
选择PLC型号：
该系统需要27个输入信号,24个输出信号，主机选用CPU226，扩展模块选用EM223（DC24V输入8点/输出8点）,内部电源供电,继电器输出，内置数字量输入/输出:
输入分为三组，11、13和3;
输出分为五组，4、5、7、4和4。
表3—1系统I/O分配表
控制信号
元件及信号名称
元件符号
地址编码
输入信号
向上行驶按钮
SB1
I0。
向下行驶按钮
SB2
I0.1
有/无司机选择开关
SQ1
I0.2
指令专用开关（直驶）
SQ2
I0.3
置消防开关
SQ3
I0.4
正常运行方式
SB3
I0.5
只服务奇数楼层
SB4
I0.6
只服务偶数楼层
SB5
7
只运行四层以上楼层
SB6
I1.0
1～5楼行程开关
SQ4～SQ8
I1。
1～I1。
5
1~5楼指令按钮
SB7—1～SB7—5
6、I1。
7、I2.0~I2。
2
1～4楼上召唤按钮
SB8—1～SB8-4
I2。
3～I2。
6
2～5楼下召唤按钮
SB9-1～SB9-4
I2.7、I3。
0～I3。
输出信号
开门显示
HL1
Q0.0
关门显示
HL2
Q0.1
门关闭显示
HL3
Q0.2
上行显示
HL4
Q0.3
下行显示
HL5
Q0.4
运行显示
HL6
Q0。
上行继电器
HL7
Q0.6
下行继电器
HL8
A、G、D段发光二极管
HL9~HL11
Q1。
0~Q1。
1~5楼指令登记显示
HL12～HL16
Q1.3～Q1。
（续表）
1～4楼上召唤登记显示
HL17～HL20
Q2.0～Q2.3
2～5楼下召唤登记显示
HL21～HL24
Q2.4~Q2。
根据I/O表及PLC的配置图很容易就可以得到PLC端子接线图3-2如下所示：
图3-1端子接线图
3.4PLC控制功能顺序图
图3—2PLC控制顺序功能图
本次课程设计所使用的编程软件为STEP7—Micro/WIN，打开软件的操作界面可以看到默认的编程方法为梯形图模式，如图3-3所示。
图3-3STEP7—Micro/WIN操作界面
3.5。
1梯形图
梯形图采用PLC编程软件做出来的，感谢指导老师--王宗才老师的监督、指导及修正。
（梯形图见附录1）
3.5.2语句表
语句表是由梯形图转换得到的。
（语句表见附录2）
3.5程序调试
3.5.1设置PLC配置
1.本毕业设计的仿真软件是运用西门子S7_200_sim1.2，双击打开该软件，进入软件后就如图3-2所示设置PLC配置，选用CPU226加EM223扩展.
图3-4PLC的配置
2.装载由梯形图到处的awl文件然后进行仿真调试.
图3-5装载调试程序
2PLC控制功能调试
执行关门模块电梯在自动运行过程中的关门:
当电梯运行到目的站停站时间继电器延时后，电梯自动关门.仿真效果图如图3-4所示.
图3-6执行关门
执行开门模块
（1）电梯在刚投入运行的开门:
电梯开始停留在基站,工作人员用钥匙打开电梯（即I4。
5）时,电梯应自动开门。
（2）电梯在运行过程中停层时的开门：
当电梯到达目的层时，时间继电器接通，延时后，电梯自动开门。
图3-7执行开门
3.楼层信号的产生、消除及显示当电梯运行到某一层楼时，对应楼层的感应器将会接受到感应信号，并与它的相邻楼层进行互锁，从而保证电梯楼层信号在逻辑上的唯一，并将此信号送楼层指示.例如：
以第四层为例，当电梯到达第四层时,四楼的感应器（I1.4）接通，只有当三楼、五楼的感应器I1.3、I1。
5没有接通的情况下才能正常的显示。
仿真效果如图3-6所示。
图3-8电梯到达四层
4.电梯的定向电梯在运行状态下,首先应确定电梯的运行方向.电梯的上行与下行是内选信号和外呼信号与当前所处的位置进行比较,再确定是上行还是下行。
一旦电梯定向后，内选与外呼信号对电梯进行顺向运行的要求没有满足时,定向信号不能消除。
Q0.6和Q0.7分别为定上行和定下行辅助继电器，它们线圈的工作条件触点块由内外呼信号及电梯位置信号组成.电梯上或下行的程序框图如图3-7所示。
图3-9电梯下行
5.内指令与外呼叫信号的登记与清除在厅内按指令按钮或厅外呼梯时，呼梯信号应被接收与记忆。
当到该层时，若定向方向与目的方向一致时，呼梯要求被满足,呼梯信号被取消。
例如：
以第二层上外呼为例,当电梯在第一层时，若二层有人按外呼上行按钮，则I2。
4接通，Q2.1动作，指示灯亮。
由于从一层到达第二层是上行，则Q7。
0是断开的，当电梯到达第二层时Q2。
1断开，指示灯熄灭。
仿真效果图如图3—8所示。
图3—10响应二楼上召唤
结论
本次课程设计的内容是PLC在电梯上控制系统设计。
采用德国西门子PLCCPU226加扩展模板EM223,通过程序优化减少了I/O接点数，降低了成本。
通过模拟，本设计基本达到了任务所要求的各项控制工能。
由于本次课程设计只是五层电梯模型,而电梯作为当今高层建筑中的主要交通工具，为了更好地满足用户的要求，方便人们，它将随之不断改进，使之更加舒适、安全、可靠、方便。
在舒适方面可以采用变频调速，让人感觉犹如平地.从方便来看，可以用微机智能控制，实现智能化。
同时为配合楼层的伸高,要开发安全的高速电梯。
本系统同样存在很多不合理的地方，编写程序时前期工作量很大,而且需要用到各种繁琐的指令。
画梯形图工作量比较大，编写较多指令，理解起来不太容易。
程序过多，有点让人不寒而栗。
治学者在学习中，追求简单而有效的解决方法是最可取的，是世人所推崇的。
那么后续的工作是改进设计思路，简化设计程序。
我们要研究的方向就是要用最简单,最有效的程序来控制电梯运行，使其在现实生活中体现设计思路的价值。
在实际生活中具有一定的实际意义。
电梯PLC控制系统所涉及的面非常广，使我原来的知识得到了巩固和加深.通过这次毕业设计我又学到了很多新的知识，特别是电梯的基本结构、基本工作原理、PLC的编程方法、软件的仿真、控制系统的设计。
而且这是一次难得的把所学的理论知识在实践中加以运用的机会，使之更融会贯通，对我日后的学习和工作都会有很大的帮助。
电梯自动化的设计因设计角度和设计理念的不同和偏差,可能造成设计上的一些差异。
本论文中较为详细地介绍了五层电梯模型PLC控制系统设计的方法和过程，论述了五层电梯模型的结构设计和工作流程与工艺设计。
但因为,自动化设计的内容量过大，涉及的专业较多，牵扯面也很宽。
仅仅一片专业课程设计实在无法全盘托出，有些地方的表述可能会存在不够准确，或者描述上存在未能描述到的地方。
通过这次课程设计，作者对PLC控制系统有了更深一步的了解，提高了对PLC控制的编程思路、方法以及应用能力。
电梯自动化的设计因设计角度和设计理念的不同和偏差，可能造成设计上的一些差异.本论文中较为详细地介绍了交流双速电梯设计的方法和过程，论述了交流双速电梯的结构设计和工作流程与工艺设计。
但因为,自动化设计的内容量过大,涉及的专业较多，牵扯面也很宽.仅仅一片专业课程设计实在无法全盘托出，有些地方的表述可能会存在不够准确,或者描述上存在未能描述到的地方。
设计中遇到了不少困难，一个困难的解决，就是一次知识和经验积累的过程，让我明白了真正设计出成果的不易，更加认识到知识的力量,让我在以后的工作和学习过程中可以时刻提醒自己.
致谢
能完成这次的课程设计，首先要感谢我此次设计的指导老师--—--王宗才老师。
自从做设计以来，我不仅在专业上有了很大的进步，而且恩师的严谨治学态度、务实工作作风、高度的责任心，也使我受益非浅。
在此,我要向王老师表示深深的敬意和衷心的感谢!
此外,作者在学习期间，还得到许多老师、同学、朋友的帮助，在此表示衷心的感谢!
在这三年里有许多让我感动的事和让我感激的人。
但由于时间的仓促和主客观条件的限制我们只是做出模型做演示,当然这与真正的实物相比，在工艺上还有很大差距，尽管有些不太完美的地方，但我们已经很努力了。
最后祝愿老师们工作顺利，身体健康！
祝愿同学们前程似锦，一切顺利!
附录
1.梯形图
2.指令表
TITLE=五层电梯模型PLC控制系统
Network1//网络标题
//关门条件
LDNM0。
3
AM3.4
LDQ0.3
AI0.0
LDQ0。
4
AI0.1
OLD
LDI0.2
OM2。
ALD
ANQ0.0
ANI3.3
=M0。
Network2
//关门显示
LDM0.5
LDI0.4
ANM2。
OQ0.1
ANQ0.2
LPS
ANM3。
=Q0.1
LPP
TONT37，+3
Network3
//3秒延时关门
LDT37
=M3。
Network4
//开门初始化
LDI3.3
ANM5。
1
=Q0。
TONT50，+3
Network5
LDT50
=M5。
Network6
//开门显示
LDM0。
OM0。
OQ0.0
LDNI0.4
OI1。
LDI0。
AM4。
ANM3.3
TONT38，+3
Network7
//延时3秒
LDT38
=M3.3
Network8
//有司机直驶
AI0.3
Network9
//门关闭
LDM3。
OQ0。
=Q0.2
Network10
//4秒开门状态
TONT39，+3
Network11
LDT39
=M3.4
Network12
//上/下行继电器
AQ0.3
ANQ0.7
=Q0.6
AQ0。
ANQ0。
=Q0.7
Network13
//运行显示
OQ0.7
Network14
//到层延时1秒
LDNI1.1
ANI1.2
ANI1.3
ANI1.4
ANI1。
=M2。
Network15
LDM2。
OM3.0
Network16
LDM3.0
ANM2.7
TONT40,1
Network17
LDT40
Network18
//置消防
LDI1.1
OM2.6
AI0.4
Network19
//正常运行状态
LDM2.6
ONI0.4
=M0.4
Network20
//厢内指令登记
LDI1.6
OQ1.3
ANM0。
ANM4。
ANM4.5
=Q1。
LRD
LDI1.7
OQ1.4
ANM0.7
ANM1。
ANM4.3
=Q1.4
LDI2.0
OQ1.5
ANM1.0
ANM4.1
ANM4.4
=Q1.5
LDI2.1
OQ1.6
ANM2.0
LDI2.2
OQ1。
ANM1.2
=Q1.7
Network21
//清除箱内指令登记
LDI1。
OM0.3
=M0.6
Network22
=M0.7
Network23
=M1。
Network24
ANM2.6
Network25
LDI1.5
Network26
//M5。
OI1.1
Network27
//停站
LDQ0.6
AQ2.1
LDQ0.7
AQ2。
AI1.2
AQ2.2
AQ2.5
ANM3.1
AI1。
OM2.1
AM5.0
AM3。
=M0.1
Network28
//指令优于召唤
Network29
//M4。
LDNQ0。
A
升级会员 