PLCS7200电梯设计.docx

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PLCS7200电梯设计

机电职业技术学院

课题设计

基于S7-200PLC的电梯系统控制设计

系〔部〕电气工程系

专业机电一体化

班级机电3135班

姓名黄蒙蒙

学号1202133197

指导教师曾劲松

2015～2016学年第1学期

摘要

我国的电梯行业已经进入高速开展阶段，无论是产量还是销量都已经界首位。

电梯作为垂直运输工具，已经成了人们生活中不可缺少的一局部。

随着计算机技术、电力电子技术与自动控制技术的迅速开展，电梯行业也进入了更高的高度，调频调压调速和由可编程控制器组成的逻辑控制器成为了现在电梯控制技术。

现代电梯在追求速度、简单和舒适的同时，也在提高平安性能和节能上面提出了更高的要求。

通过对I/O点数的估算，选择了西门子S7-200系列CPU224型可编程控制器作为电梯控制器。

采用变频调速技术提高电梯效率、节省能源，本课题选择的是VS-61665型变频器。

为了使电梯平稳调速，获得良好地舒适感，设计了电梯的起制动速度曲线为两段抛物线加一段直线，加速度斜率和抛物线变化率决定该曲线形状的构成和改变；采用旋转编码器来发出脉冲信号构成位置反应，到达电梯的准确位移控制。

本文所设计的电梯与传统的电梯相比，在运行上具有良好的舒适感，在生活中可以节约电能，取得了良好的经济效益和社会效益，到达了理想的目的。

本文针对国电梯行业的现状，设计出了基于可编程控制器的电梯控制系统，实现了电梯的开关门控制、外召唤指令的登记与消除、层楼显示、呼梯铃控制与故障报警、定向和反向截梯等功能。

关键词：

电梯；控制系统；可编程控制器目录

第一章概述3

1.1电梯的开展状况与趋势3

1.2设计方案比拟3

第二章可编程序控制器原理分析4

2.1可编程控制器的根本构造4

2.2可编程控制器的工作原理5

2.3可编程控制器的特点5

2.4电梯控制系统的设计要求6

第三章硬件系统的设计7

3.1　电梯模型控制系统的总体设计7

3.2　地址分配及I/O7

第四章　软件系统的设计9

4.1程序设计梯形图9

参考文献12

第一章概述

1.1电梯的开展状况与趋势

电梯的开展现状和趋势主要表达在以下几个方面：

〔1〕电梯控制技术方面

智能化、网络化、人性化；采用高位数CPU，增强电梯信号的处理和速度；电梯群控系统中应用模糊逻辑和专家控制，以提高效率和精度；不断增加和扩展电梯的各种选择并与建筑物和谐的融为一体。

〔2〕电梯拖动技术方面

电梯的拖动技术有了较大的开展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点，逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得到愈來愈广泛的应用。

〔3〕速度要求方面

多用途、全功能的塔式建筑成为潮流，超高速电梯在2012年继续成为研究方向。

曳引式超高速电梯的研究正在向超大容量电动机、高性能的微处理器、减振技术、新式滚轮导靴、平安钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓解和噪声抑制系统等方面推进。

同时，采用直线电机驱动的电梯也有较大研究空间，超高速电梯的舒适感也会明显提高。

〔4〕节能高效方面

电梯作为高层建筑最大能耗设备之一，节能将成为行业开展方向。

要求电梯功耗小、电磁兼容性强、噪声低、寿命长、采用绿色装潢材料、与建筑物协调等。

1.2设计方案比拟

电梯控制方式主要分为三种，分别是继电器控制方式、微机控制方式和可编程控制器〔PLC〕控制方式，由于继电器控制存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短的缺陷现在已逐渐被淘汰，微机控制可靠性差故也不多采用，而PLC控制采用一种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，否那么电梯不会工作。

又由于PLC中的部辅助继电器及保持继电器等是它本身系统存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，因此，它比继电器控制有明显的优越性，比微机控制有明显的可靠性，自动化水平更高。

综上所述PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、优越性和实用性的控制方式，它更适合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，所以本次毕业设计采用可编程控制器（PLC）作为控制方式。

第二章可编程序控制器原理分析

2.1可编程控制器的根本构造

可编程序控制器的英文全称是ProgrammableLogicalController，简称PLC。

可编程控制器采用一类可编程的存储器。

它用于其部存储程序；执行逻辑运算、顺控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令；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；它是专为工业现场应用而设计的。

PLC可以代替继电器来控制复杂的控制系统，最大的特点就是减少了绝大局部的机械触点，从而提高了可靠性，降低了功耗；PLC还具备微机技术，可以程序编制，大大提高了灵活性，而且PLC的编程和继电器梯形图根本一致，使用户方便易学；PLC还具备很强的抗干扰能力，使其迅速在工业领域普及。

PLC种类虽然很多，但根本思路是一样的，用户一般按照说明书就能学会编程和如何去接线，可以看出PLC的灵活方便。

可编程控制器主要由编程器、存储器、输入装置、输入电路、主机、电源、输出装置、输出电路、外围设备组成。

图2-1可编程控制器构造图

2.2可编程控制器的工作原理

可编程控制器是通过执行程序来完成各项任务的，执行程序只能一步一步的进

行，所以同一时间只能做一件事情，属于串行工作方式。

可编程控制器的工作状态

有两种，一种是运行〔RUN〕状态；一种是停顿〔STOP〕状态。

运行状态是执行应

用程序的状态，停顿状态一般用于程序的编写和修改。

可编程序控制器运行状态是

采用不断顺序扫描循环的工作方式，按顺序逐条的执行用户程序，直到用户程序结

束，然后又开场新一轮扫描。

所以可编程控制器只能是停机或切换到停顿状态，才能停顿运行。

可编程控制的循环过程一般来说可分为5个阶段，部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理。

图2-2可编程控制器循环过程

2.3可编程控制器的特点

〔1〕高可靠性

①PLC部电路与外部的工业现场电路均采用了光电隔离，使输出信号对输入端无影响，最大程度保护PLC的平安和抗干扰能力。

②各输入端均采用R-C滤波器。

③各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。

④采用性能优良的开关电源。

⑤对采用的器件进展严格的筛选。

⑥良好的自诊断功能，以防止故障扩大。

⑦大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统；甚至可以采用三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。

（2）编程简单易学PLC的编程和继电器梯形图根本一致，用户只要能看懂继电器接线图，就能够按照继电器的逻辑关系进展编程，就能够很快地轻松学会并掌握PLC的编程。

（3）采用模块化构造模块化构造是各个行业设备的开展趋势，它最大的优势就是可根据用户需要自行组合。

模块化构造就是每个功能编程一个模块，简单的说就是一个子程序，只要说明入口出口就行了，方便自己的同时也方便了别人。

（4）安装简单，维修方便PLC抗干扰能力强，一般只要把PLC的I/O端与相应的设备相连，即可投入运行。

由于PLC由各个模块组成，所以一旦出现问题，只要把问题模块换掉，就可以轻松解决问题，即可迅速恢复正常工作。

2.4电梯控制系统的设计要求

2.4.1电梯控制要求

（1）.开场时，电梯处于任意一层。

（2）.当有外呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到达该楼层时，轿厢停顿运行，停假设干秒后，轿厢门翻开，延时4S后自动关门。

（3）.当有呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯队信号，到达该楼层时，轿厢停顿运行，停假设干秒后，轿厢门翻开，延时4S自动关门。

（4）.在电梯轿厢运行过程中，轿厢上升〔或下降〕途中，任何反方向下降〔或上升〕的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它、外呼梯信号时，那么电梯响应该外呼梯信号。

例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在此过程中可以响应二层向上外呼梯信号，但不响应二层向下外呼梯信号。

同时，如果电梯到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，那么电梯可以响应三层向下外呼梯信号。

否那么，电梯轿厢将继续运行至四楼，然后向下运行响应三层向下外呼梯信号。

（5）.电梯应具有最远反向外呼梯响应功能。

例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，那么电梯轿厢先去四楼响应四层向下外呼梯信号。

（6）.电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。

平层且电梯轿厢停顿运行后，按开门按钮轿厢门翻开，按关门钮轿厢门关闭。

根据上述分析,该系统共有19个输入点,9个输出点,选用SIMATlCS7-200CPU226对其进展改良相当适宜,而且S7-200的扩展模块还有利于今后系统的进一步扩展。

第三章硬件系统的设计

3.1　电梯模型控制系统的总体设计

本系统中的五层电梯模型采用的是曳引式电梯,这种类型的电梯是垂直交通工具中使用最普遍的一种。

根本构造包括曳引系统、导向系统、门系统、轿厢、质量平衡系统等。

本系统主要由五层电梯模型柜、电动机、松下变频调速器、控制器、开关按钮、开关灯和开门灯等构成。

系统的总体框图如图3-1所示。

3-1电梯控制系统总体框图

3.2　地址分配及I/O

本次设计使用的梯形图来编写程序，梯形图是PLC使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。

梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。

梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。

下面就程序的各个模块单独列出程序。

SIMATICS7-200CPU226输入端口（I）和输出端口（Q）的地址分配以及I/O连接如图3-2所示。

图3-2I/O地址分配及接线图

第四章　软件系统的设计

PLC控制系统中的软件设计主要包括梯形图和指令,S7-200系列无需使用手持编程器,它直接通过RS485通讯/编程口和计算机相连,在安装有西门子S7-200编程软件STEP7-Micro/WIN32V3.2+SP4的计算机上设计出梯形图,通过编程口将逻辑梯形图传输到PLC部存储器,如果发现问题,直接在计算机上对梯形图进展修改即可。

4.1程序设计梯形图

以西门子S7-200CPU226PLC为核心的电梯模型控制系统的主要梯形图及实现的具体功能如下。

（1）电梯上升和下降电梯的运行方向取决于电动机的旋转方向,本系统中电动机正转对应于电梯上升（如图4-3所示）;电动机反转对应于电梯下降（如图4-4所示）。

图4-3电动机正传电梯上升梯形图

图4-4电动机反传电梯下降梯形图

（2）　二楼上升、下降梯形图分析:

假设有人已经按下二楼向上按钮,电梯停靠二楼,二楼向上指示灯Q0.1熄灭,并且二楼的霍尔感应器I1.1有感应,给电机一个脉冲,通过程序自锁,电梯上升,如图4-5（a）所示;假设有人已经按下二楼向下按钮,电梯停靠二楼,二楼向下指示灯Q0.2熄灭,并且二楼的霍尔感应器I1.1有感应给电机一个脉冲,通过程序自锁,电梯下降,如图4-5（b）所示。

三楼、四楼的上升、下降梯形图和二楼类似,这里不再重复。

图4-5二楼上升、下降梯形图图4-6电机正反转延时梯形图

〔3〕楼层延时在电梯模型柜到达指定楼层时应该延时一段时间,以此来模拟乘客上下电梯,本系统中在每一楼停留时间暂设定为3s,相对应的延时梯形图如图4-6所示。

〔4〕底层（一楼）和顶层（五楼）指示灯

在整个模拟电梯系统控制过程中底层（一楼）和顶层（五楼）比拟特殊,梯形图如图4-7所示。

Q0.0一直亮着。

当电梯停靠一楼时,霍尔感应器I1.0有感应,长闭触点断开,指示灯熄灭,如图4-7（a）所示。

当五楼按钮I0.7按分析:

当一楼按钮I0.0按下,并且此时一楼霍尔感应器I1.0没有感应,通过程序自锁,一楼指示灯下,并且此时五楼霍尔感应器I1.4图4-7一楼、五楼指示灯梯形图没有感应,通过程序自锁,五楼指示灯Q0.7一直亮着。

当电梯停靠五楼时,霍尔感应器I1.4有感应,长闭触点断开,指示灯熄灭,如图4-7（b）所示。

〔5〕二楼向下指示灯

二楼向下指示灯梯形图见图4-8所示。

分析:

当二楼向下按钮I0.2按下,并且此时二楼霍尔感应器I1.1没有感应,通过程序自锁,二楼向下指示灯Q0.2一直亮着。

此时需要判断电梯是上升还是下降。

当一楼指示灯Q0.0处于熄灭状态时,说明电梯是上升停靠二楼,此时线路导通指示灯亮着。

当三楼向下指示灯Q0.4处于熄灭状态时,说明电梯是下降停靠二楼,霍尔感应器I1.1有感应,线路断开,指示灯熄灭,如图4-8所示。

二楼向上指示灯以及三楼、四楼指示灯梯形图和二楼类似,同样需要判断电梯是上升还是下降,这里不再重复。

其余的一些小功能,如上下极限开关以及开门灯的梯形图相对来说就比拟容易了,这里就不一一列举了。

本系统的电梯模型在尺寸上远远小于现实生活中的电梯,暂时没有设置轿厢响应,假设只有某一层的指示灯亮（厅外）,那么电梯停靠该层,并且一直停顿,直到有其他楼层呼叫。

图4-8二楼向下指示灯梯形图

参考文献

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[2]〔德国）西门子公司.S7-200可编程控制器系统手册[S].

[3]长能.可编程控制器根底及应用.:

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社,1992[M].

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重

庆大学,2001[M].

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[6]叶安丽.电梯控制技术.:

机械工业，2008[M].

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[8]:

东南大学，2003[3]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.:

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