两层货运电梯控制系统PLC课程设计报告.docx

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两层货运电梯控制系统PLC课程设计报告

学院

HezeUniversity

课程设计

题　目

两层货运电梯控制系统

姓　名

袁硕学号2015174084

院系

震机电工程学院

专　　业

自动化〔本〕

指导教师

慧刚职称助教

年月日

学院教务处制

PLC课程设计任务书及成绩评定

专业自动化设计题目两层货运电梯控制系统

学生袁硕学号2015174084指导教师慧刚指导教师职称助教

1.设计的主要容〔技术指标〕与要求：

本文主要介绍运用PLC所控制的两层货运电梯控制系统，以及相关程序和硬件的设计。

主要容包括：

1.两层货运电梯控制系统的根本构造原理；

2.两层货运电梯控制系统的PLC机型选择、I/O分配以及外部接线图；

3.两层货运电梯控制系统的控制流程及相关程序的设计。

2.进度安排：

第一、二天：

        查阅相关文献第三、四天：

   确立多个方案，选择最优方案第五、六天：

        针对方案进展硬件电路设计并调试第七、八天：

        针对方案进展软件设计并调试第九、十天：

        总结报告，写论文

成绩评定

设计成绩：

指导教师：

〔签字〕年月日

两层货运电梯控制系统

专业学生袁硕

指导教师慧刚

摘要：

本文在阐述电梯的构造和可编程控制器的机构和工作原理的根底上，针对两层电梯，采用西门子S7-200〔CPU224〕可编程控制器，提出了电梯的PLC控制系统的总体方案、设计过程、组成，包括电梯的选层和定向模块、电梯运行方向和停靠的层站的控制，自动运行和自动开关门等功能。

通过对PLC编写相应的梯形图程序，到达电梯的不同情况的运行的控制。

其构造简单，使用方便，便于理解和掌握。

关键词：

PLC；电梯；逻辑控制

TwolayersoftheelevatorPLCcontroldesign

StudentmajoringinautomationYuanShuo

TutorYanghuiGang

Abstract：

Thisarticleonthestructureoftheelevatorandtheinstitutionsandworkingprincipleofprogrammablecontroller,onthebasisofinviewofthetwolayersofelevator,theSiemensS7-200CPU224）programmablecontroller,theoverallschemeoftheelevatorPLCcontrolsystemwasputforward,thedesignprocess,position,includingtheselectedlayerandorientationoftheliftmodule,thecontrolofelevatorrunningdirectionandparkedstop,automaticoperationandautomaticdoors,andotherfunctions.WritethecorrespondingbasedonPLCladderdiagramprogram,tothedifferentsituationofelevatorrunningcontrol.Itsstructureissimple,easytouse,easytounderstandandgrasp.

Keywords:

PLC;Theelevator;Logiccontrol

1绪论

随着城市建立的不断开展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。

电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已于人们的日常生活密不可分。

在许多交通设备中，电梯时自动化程度最高的先进设备的一种。

以前的电梯主要是采用单片机控制，其性能等各方面都不太完善，现在电梯控制系统多采用PLC，从电梯的性能、器件的灵活性及平安保障等方面都有了很大的提高。

实际上电梯是根据外部呼叫通信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，拖动控制那么有变频器来完成；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。

有PLC控制代替传统继电器控制已成为开展定局。

PLC是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。

它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言，控制灵活方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，通过对电梯控制系统的研究和设计，可以更加深刻的了解和认识PLC技术的核心和未来开展的方向。

PLC〔ProgrammableLogicController〕，可编程逻辑控制器，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。

它采用一类可编程的存储器，用于其部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算数操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器是以微处理器为核心，结合计算机技术，自动控制技术和通信技术开展起来的一种新型工业控制装置。

目前可编程控制器成为工业领域中最重要应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱的首位。

其应用的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度上下的标志。

1.1概述

本文提出了一种基于西门子S7-200系列PLC的两层电梯控制系统方案。

本方案以西门子PLCS7-200〔CPU226〕作为主控核心，与辅助电路相结合，组成两层电梯系统。

设计包括两个方面，一是系统的硬件设计，包括PLC，曳引电机和门电路；二是系统的软件设计，实现程序对系统的实现。

电梯由安装在每个楼层的上升和下降呼叫按钮进展呼叫操纵，其操纵容为电梯运行方向，SQ4，SQ5为到位行程开关。

使电梯完成上行、下行功能，并有故障提示。

1.2设计题目应用背景和意义

课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作容和具体设计方法。

通过设计也有助于复习、稳固以往所学的知识，到达灵活应用的目的。

电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、构造、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。

课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及根底知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。

1.3课程设计目的

课程设计的主要目的是通过某一生产设备的PLC控制装置的设计实践，了解一般PLC控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作容和具体设计方法。

通过设计也有助于复习、稳固以往所学的知识，到达灵活应用的目的。

PLC设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、构造、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。

课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意独立工作能力与创造力等方面能力的培养与提高。

1.4电梯的工作原理

两头分别连着轿厢和对重，环绕在曳引轮和导向轮上靠曳引绳与通过减速器变速后带动曳引轮转动曳引轮摩擦产生的牵引力是实现轿厢起落运动和到达运输目的主要动力，导靴固定在轿厢上，可以沿着安装在墙体上的固定导轨做重复起落运动，预防轿厢在运动中偏斜或摆动，常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停顿运动，并在指定层站上保持其静止状态，让人员和货物出入，运载乘客或其他载荷的箱体的部件是轿厢，用来补充曳引绳运动中的力和重量变化，使曳引电动机平安运行，轿厢得以平安停靠的装置也很重要，电气系统控制电梯选层、平层、测速和照明工作，并随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置，平安装置保证电梯运行平安。

1.5系统组成总体构造

通过利用PLC控制两层电梯的设计方案总体框图如图1所示

图1设计方案总体框图

各局部功能：

〔1〕以PLC为主控制器，接收电梯的楼层呼叫信号与霍尔元件产生的楼层感应信号〔即行程开关〕，经程序判断使曳引电机和门电机启动，并通过楼层指示灯和上下行指示灯显示电梯的行程，如有故障那么故障灯亮。

〔2〕楼层位置感应，用霍尔元件实现，用霍尔元件输出的开关量表示感应到的电梯当前位置，用三个开关量SQ4，SQ5表示。

当SQ4接通时，表示电梯当前位置为一楼；当SQ5接通时，表示电梯当前位置为二楼。

SQ4，SQ5即行程开关。

〔3〕电梯指令按钮按下，表示要到达的楼层。

〔4〕门电机通过正转反转控制电梯的开门关门。

〔5〕曳引电机控制电梯的上升与下降。

〔6〕楼层指示灯显示楼层的位置，上下行指示灯显示轿厢的运行方向，故障报警灯是当断电时产生故障显示的装置。

2硬件设计

2.1PLC的选定与根本构造

完成所设定的控制任务所需要的PLC规模主要取决于控制系统对输入输出点的需求量和控制过程的难易程度。

2.1.1CPU的构成及功能

与一般计算机一样，CPU是PLC的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊的工作。

CPU芯片的性能关系到PLC处理控制信号的能力与速度，CPU位数越高，系统处理信息量越大，运算速度越快。

随着芯片技术的不断开展，PLC所用的CPU芯片也越来越高档。

CPU在PLC中主要的任务有五个：

控制用户程序和数据的接收与存储；通过I/O接口接收现场信号状态或数据，存在输入映像存放器或数据存储器里面；诊断部故障和语法错误；传送数据、逻辑或算术运算等；更新结果，经输出部件输出控制[1]。

2.1.2储存器

PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两局部。

系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在RAM，用户不能直接更改。

用户存储器包括用户程序存储器和功能存储器两局部[3]。

2.1.3I/O点的统计与CPU选型

输入、输出接口是PLC与外界连接的接口。

输入接口用来采集和承受两种类型的输入信号：

一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关数字拨码开关等的开关量输入信号[2]；另一类是由电位器、测速发电机和各种变换器传来得各种模拟信号。

输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀、调速装置等。

系统的输入点有：

楼层感应2个，开关门感应3个，指令按钮4个，共计输入9个。

输出点有：

电梯上行下行指示灯2个，开关门运行指示灯2个，共计输出4个。

总计I/O点数为9/4。

综上所述，根据具体情况，选择西门子S7-200系列PLC，因为CPU224的输入/输出点数为14/10，所以所选CPU型号为224。

2.1.4PLC的选取

存估计：

用户程序所需存容量要受到下面几个因素的影响：

存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数；用户的编程水平[5]。

程序编写质量：

用户编写的程序优劣对程序长短和运行时间都有较大影响。

对于同样系统不同用户编写程序可能会使程序长度和执行时间差距很大。

一般来说对初编者应为存多留一些余量，而有经历的编程者可少留一些余量。

响应时间：

对过程控制，扫描周期和响应时间必须认真考虑。

可编程控制器顺序扫描的工作方式使