基于s7200plc的电梯控制系统设计本科论文.docx

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基于s7200plc的电梯控制系统设计本科论文

基于S7-200PLC的电梯控制系统设计

（陕理工机械工程学院，测控技术与仪器专业，071班，陕西汉中723003）

指导教师：

[摘要]电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密联系，随着人们对电梯运行的安全性、高效性、舒适性、方便性等要求的不断提高，让电梯得到快速发展。

本文介绍了一种基于力控组态软件和西门子可编程控制器的电梯控制系统。

该控制系统使用西门子S7-200系列的可编程控制器CPU226作为控制器，实现对电梯的精确控制；并利用装有力控组态软件的工控机作为上位机，来对电梯控制系统进行监控和数据采集。

CPU226和上位机采用PPI接口来进行数据通讯和交换。

分析了电梯的控制原理，对控制系统的硬件结构、软件设计和力控组态画面进行了较详细的说明。

该电梯控制系统具有层楼信号的产生与消除、停层信号的登记与消除、电梯的定向、停车信号、开关门环节及报警等功能。

[关键词]电梯；可编程控制器；控制；组态软件

DesignofelevatorcontrolsystembasedonS7-200PLC

ZhangJing

（Grade07,Class1,MajorObservationandcontroltechnologyandinstrument,SchoolofMechanicalengineering,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003Shanxi）

tutor:

WangMingwu

Abstract:

Aselevatoristheverticaltraffictoolsofamodernhigh-risebuildings,itcloselycontactwithpeople'slife.aspeople’srequirementsforsaferunning,highefficiency,comfortandconveniencetheunceasingenhancementoftheelevator,theelevatorhasfastdeveloped.ThispaperdescribestheelevatorcontrolsystemconfigurationsoftwarebasedonconfigurationsoftwareandSiemensPLC.ThecontrolsystemusestheSiemensS7-200seriesPLCCPU226asthecontrollertoachieveprecisecontroloftheelevator;andtheuseofconfigurationsoftwareinstalledindustrialcomputerasthehostcomputer,achievetheelevatorcontrolsystemtomonitoranddatacollection.CPU226andPCinterfacewithPPIdatacommunicationandexchange.Analysisoftheelevatorcontroltheory,thecontrolsystemhardwarearchitecture,softwaredesignandpowercontrolconfigurationscreenforamoredetailedexplanation.Theelevatorcontrolsystemhasthefloorandtheeliminationofsignalgeneration,stoptheregistrationandtheeliminationofthesignallevel,elevatordirectional,stopsignal,switchingthedoorsessions,alarmfunctionsandsoon.

Keywords:

Elevator;ProgrammableLogicController;control;Configurationsoftware

1电梯的发展与分类

1.1概述

1.1.1电梯产品的录属关系和在人们物质生活中的作用

随着人口的增加、科学技术日新月异地发展、人们物质生活水平的逐步提高，建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼鳞次栉比。

我们完全可以想到，随着社会的发展，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将会和汽车一样，成为重要的运输设备之一。

在我国，电梯、手扶梯、自动人行道等属于起重运输设备。

电梯是在垂直方向上运行的运输设备，手扶梯是在斜面上运行的运输设备。

但是电梯和手扶梯都是把人或货物从一个水平面提升到另一个水平面的起重运输设备。

1.1.2电梯产品发展简史

根据国外有关资料介绍，公元前2800年在古代埃及，为了建筑当时的金字塔，曾使用过由人力驱动的升降机械。

公元1765年瓦特发明了蒸汽机后，1858年美国研制出以蒸汽机为动力，并通过带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯。

1878年英国的阿姆斯特郎发明了水压梯。

并随着水压梯的发展，淘汰了蒸汽梯。

后来又采用液压泵和控制阀以及直接拄塞式和侧拄塞式结构的液压梯，这种液压梯至今仍为人们所采用。

但是电梯得以兴盛发展的根本原因在于采用了电力作为动力来源。

我国电梯的使用历史悠久。

80年代中期以来，随着我国对外开放，对内告活经济的政策深入贯彻执行，随着技术引进工作的进一步开展，在国内建立一批合资和独资电缆生产厂，使我国的电梯工业又取得巨大的发展，我国又新颁布一批具有80年代国际水平的电梯制造标准，随着采用新标准生产的电梯批量推向市场，技术性能和质量明显提高的电梯又进一步促进建筑业和电梯业的发展，电梯工业蓬勃发展的局面已经形成。

1.1.3电梯的运行工作情况

电梯在做垂直运行的过程中，有起点站也有终点站。

对于三层以上建筑物内的电梯，起点站和终点站之间还设有停靠站。

起点站设在一楼，终点站设在最高楼，设在一楼的起点站常作为基站。

起点站和终点站之间的停靠站称为中间站。

各站的厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮或触钮。

一般电梯在两端站的召唤箱上各设置一只按钮或触钮，中间层站的召唤箱上各设置两只按钮或触钮。

对于无司机控制的电梯。

在各层站的召唤箱上均设置一置有手柄开关或与层站对应的按钮或触钮，供司机或乘用人员控制电梯上下运行。

召唤箱上的按钮或触钮称为指令或触钮，操纵箱上的按钮或触钮称为内指令按钮或触钮。

外指令按钮或触钮发出的电信号称为外指令信号。

内指令按钮或触钮发出的电信号称为内指令信号。

80年代中期后，触钮已被微动按钮所取代。

作为电梯基站的厅外召唤箱，除设置一只召唤按钮或触钮外，还设置一只钥匙开关，以便下班关闭电梯时，司机或管理人员把电梯开到基站后，可以通过专用钥匙扭动钥匙开关，把电梯的厅轿门关闭妥当后，自动切断电梯控制电源或动力源。

电梯的运行工作情况和汽车有共同之处，但是汽车的起动、加速、停靠等全靠司机控制操作，而且在运行过程中可能遇到的情况比较复杂，因此汽车司机必须经过严格的培训和考核。

而电梯的自动化程度比较高，一般电梯的司机或乘用人员只需要通过操纵箱上按钮或触钮向电气控制系统下达一个指令，电梯就能自动关门、定向、起动、加速，在预定的层站平层停靠开门。

对于自动化程度比较高的电梯，司机或乘用人员一次还可以下达一个一上的指令信号，电梯便能够依次起动和停靠，依次完成任务。

尽管电梯和汽车在运行工作过程有许多不同的地方，但仍有许多共同之处，其中乘客电梯的运行工作情况类似公共汽车，在起点站和终点站之间往返运行，在运行方向前方的停靠站上有顺向的指令信号时，电梯到站能自动平层停靠开门接客。

而载货电梯的运行工作情况下则类似卡车，执行任务为一次性的，司机或乘用人员控制电梯上下运行时一般一次只能下达一个指令任务，当一个指令任务完成后才达另一个任务。

在执行任务的过程中，从一个层站出发到另一层站时，假若中间层站出现指令信号，一般都不能自动停靠，所以载货电梯的自动化程度比乘客电梯低。

1.2电梯的分类

电梯的分类比较复杂，一般常从不同的角度进行分类。

按用途分类

1）载货电梯：

为运送货物而设计的并通常有人伴随的电梯。

主要用于两层楼以上的车间和各类仓库等场合。

这类电梯的装潢不太讲究，自动化程度和运行速度一般比较低，而载重量和轿厢尺寸的变化范围比较大。

2）住宅电梯：

供住宅楼使用的电梯。

3）客货电梯：

主要用做运送乘客，但也运送货物的电梯，它与乘客电梯的区别在于轿厢内部的装饰结构不同。

4）病床电梯：

为运送病床而设计的电梯。

5）乘客电梯：

为运送乘客而设计的电梯。

主要用于宾馆、饭店、办公楼、大型商店等客流量大的场合。

这类电梯为了提高运送效率，其运行速度比较快，自动化程度比较高，轿厢的尺寸和结构形式多为宽度大于深度，使乘客能畅通地进出。

而且安全设施齐全，装潢美观。

6）杂货电梯（服务电梯）：

供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等，并不允许人员进入的电梯。

这种电梯的安全设施不齐全，不准运送乘客。

为了不使人员进入轿厢，进入轿厢内部的门洞及轿厢的面积都设得非常小，而且轿厢的净高度一般不大于1.2m。

7）特殊电梯：

除上述常用的几种电梯外，还有为特殊环境、特殊条件、特殊要求而设计的电梯。

如船舶电梯、观光电梯、防腐电梯、车辆电梯等。

按速度分类

1）电梯低速度：

速度V≤1.0m/s的电梯。

2）电梯快速度：

速度1.0m/s＜V＞2.0m/s的电梯。

3）电梯高速度：

速度V≥2.0m/s的电梯。

按有无蜗轮减速器分类

1）有蜗轮减速器的电梯：

适用于梯速为3.0m/s以下的电梯。

2）无蜗轮减速器的电梯：

适用于梯速为3.0m/s以上的电梯。

按曳引电动机的电源分类

（1）交流电源供电的电梯：

1）采用交流异步双速电机变极调速拖动的电梯，简称交流双速电梯（速度一般小于1.0m/s）。

2）采用交流异步双绕组双速电机调压调速拖动的电梯（俗称ACVV拖动电梯）

3）采用交流异步单绕组单速电机调频调压调速拖动的电梯（俗称VVVF拖动的电梯）

（2）直流电源供电的电梯：

80年代中期前用在中高档乘客电梯上，以后不再产生。

按驱动方式分类

1）钢丝绳式：

曳引电动机通过蜗杆、蜗轮、曳引绳轮、驱动曳引钢丝绳两端的轿厢和对重装置做上下运行的电梯。

2）液压式：

电动机通过液压系统驱动轿厢上、下运行的电梯。

按控制方式分类

1）轿内手柄开关控制的电梯；

2）轿内按钮开关控制的电梯；

3）轿外按钮开关控制的电梯；

4）轿内、外按钮开关控制的电梯；

5）集选控制的电梯；

6）信号控制的电梯；

7）2台或3台并联控制的电梯；

8）梯群控制的电梯。

按拖动方式分类

1）交流异步单速电机拖动的电梯；

2）交流异步双速电机变极调速拖动的电梯；

3）交流异步双绕组双速电机调压调速（俗称ACVV）拖动的电梯；

4）交流异步单速电机调频调压调速（俗称VVVF）拖动的电梯；

5）直流电机拖动的电梯。

1.3电梯的主要参数及规格尺寸

1.3.1电梯的主要参数

1）额定载重量（kg）：

制造和设计规定的电梯载重量。

2）轿厢尺寸（mm）：

高×宽×深。

3）轿厢形式：

有单或双面开关门及其它特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择等。

4）轿门形式：

有栅栏门