西门子PLC在五层电梯中的应用.docx

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西门子PLC在五层电梯中的应用

目录

摘要1

ABSTRACT2

前言3

第一章概述4

1.1电梯的起源与发展4

1.2电梯硬件分析5

1.2.1电梯的组成5

1.2.2电梯的主要电气设备：

6

1.2.3电梯工作原理8

1.3PLC简介8

1.3.1PLC的定义8

1.3.2PLC的产生与发展8

1.3.3PLC的特点9

1.3.4PLC的应用领域11

1.3.5PLC的工作原理12

1.3.6PLC的编程语言13

1.3.7西门子s7-200PLC简介14

1.4PLC控制系统设计思路14

第二章硬件设计16

2.1控制要求分析16

2.2PLC选型17

2.2.1PLC控制系统的I/O点数计算与分配17

2.2.2PLC的型号选择18

第三章软件设计19

3.1开关轿厢门程序19

3.2自动选向程序21

3.3轿厢内呼和楼层外呼指示程序24

结论26

参考文献27

致谢28

附录PLC电梯控制梯形图29

摘要

随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在人们的生活中占有着越来越重要的地位。

本文结合PLC的性能，在介绍电梯基本结构的基础上，深入分析了电梯的工作原理，重点分析了电梯的硬件设计和软件设计。

论述PLC在电梯控制系统中的运用，研究并提出了基于西门子PLC（S7-200）的5层电梯控制系统设计的实现方案，通过合理的选择和设计，实现电梯指层、选层、选向、手动和自动关门等基本功能。

关键字：

电梯、PLC、控制

ABSTRACT

withthecityconstruction'scontinuousdevelopment,theamountofhigh-risebuildingsisincreasingrapidly，whichmakestherolethatelevatorplayedinpeople'sdailylifebecomemoreandmoreimportant.Inthisthesis,basedontheintroductionofthebasicstructureoftheelevator,wedeeplyanalyzedhowtheelevatorworks,andemphasizedontheelevator'shardwareandsoftwaredesign.BystatingtheapplicationofPLCinthesystemofelevatorcontrol,weresearchedandworkedoutapracticalschemeof5layerelevator'scontrolsystembasedonSiemensPLC（s7-200）.throughtherationalselectionanddesign,wemanagertomaketheelevatorcarryoutthebasicfunctionsuchaslayerpointing,layerselecting,directionselecting,manualandautomaticdooroperation,etc.

keywords:

elevator,PLC,control

前言

在现代化城市的高速发展中，一幢幢高楼拔地而起，电梯的广泛应用已成为城市物质文明的一种标志。

特别是在高层建筑中，电梯作为不可缺少的垂直运输设备，已与人们的日常生活密不可分。

在计算机技术、自动控制技术和电力电子技术飞速发展的今天，电梯也随之进入了新的发展时期。

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。

PLC现在已经成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其优异的性能，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。

第一章概述

1.1电梯的起源与发展

追溯电梯的起源，在我国及国外都能找到其雏形。

如我国公元前1700多年出现的桔槔，是一种用于提水的升降装置。

公元前1100多年出现的轱辘，是一种用于提水或升举重物的升降装置。

在古代希腊，于公元前236年出现的阿基米德绞车，是一种升举重物的升降装置。

它们的共同特点是都由支架、卷筒、绳索、摇杆、乘物装置几部分组成的最原始、最简单的升降机械，由木（竹）材料制成，靠人力或畜力驱动在很低速度下运行。

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。

由于早期的电梯及电气控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。

可编程控制器（即PLC）既保留了传统继电气控制系统的简单易懂，而且具备控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口连接、维修方便等诸多高品质性能。

因此，PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的运用。

如今，电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的交通工具，随着时代的发展，科技的进步，人们对电梯在运行时的平稳性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能提出了更高的要求。

电梯今后的发展将主要呈现以下趋势。

（1）超高速电梯。

随着人们生活节奏的加快，高层建筑的增加，全功能的塔式建筑将会促使超高速电梯继续成为研究方向，5m/s以上运行速度的超高速电梯，成为人们关注的重点和市场发展的新趋向。

（2）大型超载重电梯用导轨。

随着大型公共场所、购物场所等公用建筑的增加，大型超载重电梯的运用日益广泛，对于垂直电梯、自动扶梯的载重量和运行平稳性提出了新的要求。

（3）新型自动扶梯导轨。

随着社会进步、城市化水平的提高以及越来越多的国家逐渐步入老龄化社会，各国政府对人文关怀日益重视，促使城市公共设施对自动扶梯和自动人行道的需求加速增长。

为实现公共场所的无障碍通行，大量的体育场馆、地铁、机场、商场、写字楼、宾馆等需要加装自动扶梯和自动人行道。

（4）无机房电梯导轨。

对于高度在20层以下的民用建筑，可以通过改变曳引机的安装方式去除电梯机房的设计，从而降低建筑总高度、保持整体造型、节省建筑成本。

   此外，人们要求电梯节能、电磁兼容性强、噪声低、长寿命、采用绿色装潢材料、与建筑物协调等，甚至有人设想在大楼顶部的机房利用太阳能作为电梯驱动补充能源等等，而这些都会对电梯导轨的运行技术不断提出新的要求

1.2电梯硬件分析

1.2.1电梯的组成

电梯是机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气部分，但以功能系统来描述，则更能反映电梯的特点。

下面简单介绍电梯机械部分的结构，而我们的主要目的是怎样来控制它。

图1.1电梯机械部分结构示意图

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。

　　曳引系统主要由曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。

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。

　　导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。

3）轿厢

　　轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。

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。

　　门系统由轿厢门,层门,开门机,门锁装置组成。

5）重量平衡系统

　　系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。

系统主要由对重和重量补偿装置组成。

6）电力拖动系统

　　电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。

　　电力拖动系统由曳引电动机，供电系统,速度反馈装置，电动机调速装置等组成。

7）电气控制系统

　　电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。

　　电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏（柜），平层装置，选层器等组成。

8）安全保护系统

　保证电梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故发生。

由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。

1.2.2电梯的主要电气设备：

1）曳引电动机：

齿轮曳引系统作为电梯的提升机构，主要由驱动电动机、电磁制动器（也称电磁抱闸）、减速器及曳引轮组成。

2）自动门机

用来完成电梯的开门与关门：

电梯的门由厅门（每层站一个）和轿门（只有一个）。

只有当电梯停靠在某层站时，此层厅门才允许开启（由门机拖动轿门，轿门带动厅门完成）；也只有当厅门、轿门全部关闭后才允许启动运行