西门子S7200PLC控制4四层电梯方案.docx
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西门子S7200PLC控制4四层电梯方案
PLC程序设计的一般步骤
进行PLC控制设计时必须做好以下3方面基础工作（调研）：
•1.了解系统的概况：
包括系统的控制目标、控制方案、控制规模、整体功能、具体功能、控制精度、I/O种类和数量、是否需要通讯、通讯内容与方式、是否需要显示、显示内容与方式、操作方式，等等，应尽量对系统有一个全面的了解。
•2.熟悉使用的PLC的类型、功能、编程语言和指令系统，能熟练地操作编程器和控制器。
•3.根据控制系统的控制要求、设备、器件条件、工艺过程，结合采用的PLC的功能强弱，确定PLC在整个控制系统中所承担的工作任务。
PLC设计主要有以下几个步骤：
•1．根据PLC担负的任务，明确PLC的输入输出信号的种类和数量，编制输入输出信号表。
•2．制定控制结构框图,选择控制方案。
•3．按选定的方案,制定相应的图表。
•4．编写PLC梯形图程序。
•5．编写PLC语句程序。
•6．程序调试和修改。
•7．编制程序使用说明书和其他文件
PLC程序设计常用的方法：
主要有经验设计法、继电器控制电路转换为梯形图法、顺序控制设计法、逻辑设计法等。
•1.经验设计法：
经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。
这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。
•2.继电器控制电路转换为梯形图法：
用PLC的外部硬件接线和梯形图软件来实现继电器控制系统的功能。
•3.顺序控制设计法：
根据功能流程图，以步为核心，从起始步开始一步一步地设计下去，直至完成。
此法的关键是画出功能流程图。
•4.逻辑设计法：
通过中间量把输入和输出联系起来。
实际上就找到了输出和输入的关系，完成了设计任务。
用这种方法设计PLC程序，设计者可以顺利地设计出结果正确的PLC程序。
一、PLC控制系统设计的基本原则
1）充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制要求；
2）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便；
3）保证控制系统安全可靠；
4）应考虑生产的发展和工艺的改进，在选择PLC的型号、I/O点数和存储器容量等内容时，应留有适当的余量，以利于系统的调整和扩充。
二、PLC控制系统设计的一般步骤
1．熟悉被控对象，制定控制方案；
2．确定I/O设备；
3．选择PLC：
选择时主要包括PLC机型、容量、I/O模块、电源的选择；
4．分配PLC的I/O地址：
列出输入/输出设备与PLC输入输出端子的对照表；
5．设计软件及硬件；
6．联机调试；
7．整理技术文件：
包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。
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实例一PLC在电梯控制中的应用
1.熟悉被控对象，制定控制方案；
电梯控制是一个随机控制系统，系统没有固定的控制顺序，其控制作用是根据PLC外部提出的控制要求（输入的信号）而实施的。
电梯的控制内容包括：
箱内、外按钮的控制，电梯运行到位开门、关门的控制，每层指示灯及安全措施、报警作用的控制等。
在此以三层的电梯箱内控制为例。
图三层楼电梯控制示意图
电梯控制系统的要求（F:
呼梯开关）
（1）电梯在一层或二层时，出现三层呼梯（3F＝ON）信号，则电梯上升，运行到三层，三层限位开关闭合（SQ:
限位开关；SQ3＝ON）后停止运行。
（2）电梯在一层时，出现二层呼梯（2F=ON）信号，则电梯上升，运行到二层，二层的限位开关闭合（SQ2=ON）后停止运行。
（3）电梯在一层时，同时出现二层和三层的呼梯（2F=ON,3F=ON）信号，则电梯上升运行；先上升到二层（SQ2=ON）,暂停运行2s后，再继续上升到三层，直到三层的限位开关闭合（SQ3=ON）电梯停止运行。
（4）电梯在三层或二层时，出现一层呼梯（1F=ON）信号，则电梯下降运行；直到一层的限位开关闭合（SQ1=ON）,电梯停止运行。
（5）电梯在三层时，出现二层呼梯（2F=ON）信号，则电梯下降运行；直到二层的限位开关闭合（SQ2=ON）,电梯停止运行。
（6）电梯在三层时，同时出现二层或一层呼梯（2F=ON、1F=ON）信号，则电梯下降运行；先到二层，暂停运行2s后，电梯又继续下降，直到一层的限位开关闭合（SQ1=ON）,电梯停止运行。
（7）电梯在上升途中，任何下降呼梯均无效。
（8）电梯在下降途中，任何上升呼梯均无效。
（9）电梯到达每层的运行时间限定小于10s；超过10s，则电梯自动停止运行。
（10）此控制采用FX系列PLC实现控制。
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四层电梯控制要求：
上行要求：
1.当电梯停于1层或2层、或3层时，按S4按钮呼梯则电梯上升至LS4停。
2.当电梯停于1层，若按S2按钮呼梯，则电梯上升LS2停，若按S3按钮呼梯，则电梯轿箱上升至LS3停。
3.当电梯停于2层，若按S3按钮呼梯，则电梯上升到LS3停，
4.当电梯停于1层而S2、S3按钮均有人呼梯时，电梯上升到LS2暂停5秒后继续上升到LS3停。
5.当电梯停于2层，而S3、S4按钮均有人呼梯时，电梯上升到LS3暂停5秒后继续上升到LS4暂停。
6.当电梯、停于1层，而S2、S4按钮均有人呼梯时，电梯上升到LS2暂停5秒后，继续上升到LS4停。
7.当电梯停于1层，而S3、S4按钮均有人呼梯时，电梯上升到LS3暂停5秒后继续上升到LS4停。
8.当电梯停于1层，而S2、S3、S4按钮均有人呼梯时，电梯上升到LS2暂停5秒后继续上升到LS3暂停5秒后继续上升到LS4停。
下行要求：
9.当电梯在4层或3层或2层时，按S1呼梯，则电梯下降到LS1停。
10.当电梯停于4层，若按S3呼梯，则电梯下降到LS3停，若按S2呼梯，则电梯下降到LS2停。
11.当电梯停于3层，若按S2按钮呼梯，则电梯下降到LS2停止。
12.当电梯停于4层，而S2、S3按钮均有人呼梯时，电梯下降到LS3暂停5秒后继续下降至LS2停。
13.当电梯停于4层，而S3、S1均有人呼梯时，电梯下降到LS3暂停5秒，继续下降到LS1停止。
14.当电梯停于4层，而S3、S2、S1按钮均有人呼梯，则电梯下降到LS3暂停5秒继续下降到LS2暂停5秒后，继续下降到LS1停止。
15.当电梯停于3层，而S2、S1按钮均有人呼梯，则电梯下降到LS2暂停5秒后继续下降到LS1停止。
16.当电梯停于2层，而S1、S3、S4按钮均有人呼梯，则电梯先下降至LS1暂停5秒后，再上升。
17.当电梯停于3层，而S1、S2、S4按钮均有人呼梯，则电梯先下降至LS2暂停5秒后，继续下降到LS1暂停5秒，再上升至LS4停止。
注：
选择方向与运行方向不一致时，呼叫无效，内选同上。
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3.电梯控制程序的设计
1．I/O地址分配
对于四层电梯来说：
该系统占用PLC的30个I/O口，14个输入点，16个输出点，具体的I/O分配如下表所示。
序号
名 称
输入点
序号
名 称
输出点
0
一层平层
I0.0
0
电梯上行记忆
Q0.0
1
二层平层
I0.1
1
电梯下行记忆
Q0.1
2
三层平层
I0.2
2
电机正转
Q0.2
3
四层平层
I0.3
3
电机反转
Q0.3
4
内呼一楼
I0.4
4
内呼一楼指示
Q0.4
5
内呼二楼
I0.5
5
内呼二楼指示
Q0.5
6
内呼三楼
I0.6
6
内呼三楼指示
Q0.6
7
内呼四楼
I0.7
7
内呼四楼指示
Q0.7
8
一层外呼上行
I1.0
8
一层外呼上行指示
Q1.0
9
二层外呼上行
I1.1
9
二层外呼上行指示
Q1.1
10
三楼外呼上行
I1.2
10
三楼外呼上行指示
Q1.2
11
二楼外呼下行
I1.3
11
二楼外呼下行指示
Q1.3
12
三楼外呼下行
I1.4
12
三楼外呼下行指示
Q1.4
13
四楼外呼下行
I1.5
13
四楼外呼下行指示
Q1.5
14
手动开门
I2.0
14
门电机正转
Q1.6
15
手动关门
I2.1
15
门电机反转
Q1.7
16
开门限位
I2.2
17
关门限位
I2.3
18
电梯上升极限位
I2.4
19
电梯下降极限位
I2.5
2．逻辑设计
对于四层电梯，PLC外部接线图
本设计的PLC外部接线图如图4-1所示.CPU226CN的传感器电源24V（DC）可以输出600mA电流，通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求，CPU226CN的输出继电器触点容量为2A，电压范围为5~30V（DC）或5~250V（AC）
2.可编程控制器机型的选择
本系统为四层楼的电梯,采用集选控制方式。
所需输入/输出点数与内存容量估算如下:
1．输入/输出点的估算：
输入点共有14个，输出点共有16个,总共30个
2.内存容量的估算
本系统有开关量I/O总点数有30个，模拟量I/O数为0个。
利用估算PLC内存总容量的计算公式:
存字数=开关量I/O总点数×（10～15）+模拟量I/O总点数×（150～250）再按30%左右预留余量。
估算本系统需要约1K字节的内存容量。
综合I/O点数以及内存容量，S7—200的CPU226输入，输出点数为24／16，足以满足要求。
3.梯形图
1外召唤信号登记及消除2内指令信号登记及消除
点动内呼按钮，信号登记显示。
到层信号取消。
本系统设一楼为基站，两分钟内无任何操作，电梯自动返回一楼。
3电梯的平层信号处理
4选层定向及反向截梯
轿厢上行
轿厢下行
5内指令外召唤信号的保持
轿厢的内呼指令与外召唤指令保持信号，用于在有乘坐需要的楼层停车，并自动或手动执行开关门操作。
开关门执行一次之后，信号取消。
使电梯能够继续响应其他乘坐信号。
6各楼层停车信号
7自动开关门
如梯形图所示，电梯到层停车后，延时2s开门，5s后自动关门。
并设有手动开门按扭和关门按钮。
可实现即时开关门。
补充：
1—控制柜（屏）2一拽引机3—拽引钢丝绳4—限速器5—限速器钢绳6—限速器张紧装置7—轿厢8—安全钳9—轿厢门安全触板10—导轨11—对重12—厅门13—缓冲器
对于一个四层电梯的控制，要解决的主要问题包括以下几个方面：
（1）轿内按扭以及各层门厅按扭的设置；
（2）电梯运行位置的监测；
（3）电梯和各层门厅开关门状态的监测；
（4）确定控制的逻辑。
1.经验设计法
经验设计法也叫凑试法。
在掌握一些典型控制环节和电路设计的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、组合。
这种方法对于一些简单的控制系统的设计是比较凑效的，可以收到快速、简单的效果。
经验设计法的具体步骤如下：
（1）确定输入/输出电器；
（2）确定输入和输出点的个数、选择PLC机型、进行I/O分配；
（3）做出系统动作工程流程图；
（4）选择PLC指令并编写程序；
（5）编写其它控制控制要求的程序；
（6）将各个环节编写的程序合理地联系起来，即得到一个满足控制要求的程序。
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一、设计一个灯光闪烁电路.当输入有效时,要求产生一个2S通,1S断的闪烁信号.
二、设计一个锅炉鼓风机和引风机控制的梯形图.控制要求:
（1）开机时首先启动引风机,10S后自动起动鼓风机.
（2）停止时,立即关断鼓风机,经过20S后自动关断引风机.
三、设计一个30小时40分钟的长延时电路程序.
四、设计一个照明灯控制程序.当按下接在I0.0上的按钮后,接在Q0.0上的照明灯可发光30S,如果在这段时间内又有人按下按钮,则时间间隔从头开始.这样可确保在最后依次按下按钮后,灯光维持30S.
五、设计一个抢答电路程序.出题人提出问题,3个答题人按动按钮,仅仅是最早按的人面前的信号等亮,然后出题人按动复位按钮后,引出下一个问题.
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&前5题选作3题&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
六、假定你去应聘一家公司的PLC工程师职位，就技术本身而言，你将如何让面试人员对你满意（必做）？
七、谈谈你做最后1次大作业的体会（必做）。
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