四层电梯plc控制及组态.docx

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四层电梯plc控制及组态

四层电梯PLC控制及组态

为了提高人们的生活水平和工作效率，人们发明了电梯。

现在，电梯成为生活中不可或缺的一部分。

本次毕业设计的主要内容是开发基于PLC的四层电梯系统程序，利用计算机与可编程控制器的结合，设计电梯系统的梯形逻辑图，并利用组态软件进行了模拟运行。

围绕这个目标，本文首先介绍了电梯的基本结构，接着论述了各主要环节的控制部分以及控制要求，然后着重介绍了基于PLC的电梯系统程序开发过程，最后通过实训室装置反复调试运行以及进行组态仿真。

经过测试仿真运行，该于PLC的电梯系统程序实现了预期的功能。

圆满完成了此次毕业设计的任务。

通过这次锻炼，我积累了宝贵的经验，又把以前所学的都熟练应用了一遍，为以后在电梯行业工作打下了良好的基础。

关键词可编程逻辑控制器（PLC）  四层电梯   梯形图程序组态模拟

ThePLCControlSystemForFourlayersofliftcontrol

Author：

Jiyanchen

Tutor：

Linwei

AbstractDegreethebuildingisembodiedashumancivilizationsign,itnotdifferentwithdevelopingaperiod.In21centuriesmany-storiedbuildingsalreadycanbeseeneverywheretoday.Everybigcitybuildinghavingselfsign,developsbeingindicatingmoderncivilization.

Forthelivingstandardandavailabilityimprovingpeoplewhohasinventedanelectricelevator.Now,theelectricelevatorbecomestheindispensablemiddlepartliving.MaintimeofgraduationpracticecontentistheproceduredevelopingPLC-basedfourtierofelectricelevatorsystem,Makeuseofcomputerandprogrammingcontrollerunion,Designsystematicelectricelevatorechelonlogicpicture,And,thesimulationhavingbeeninprogresswithgroupstatesoftwareworks.

Aboutthatthistarget,themainbodyofabookhaveintroducedelectricelevatorbasicstructurefirst,proceedtohavediscussedeverykeylink'saswellascontrolsectioncontrollingarequest,emphasizetheprocesshavingintroducedPLC-basedelectricelevatorsystemproceduredevelop,testoperationfinallybythefactthattheexperimentdevicechangesoverandoveragainforaswellasthegroupstatesimulatesandthen.

Procedurehasrealizedtheexpectedfunctionasaresultoftestingsimulatedoperation,owingtheelectricelevatorinPLCsystem,haspulledalongfinallybyassemblinganexperiment,missionhavingaccomplishedthisgraduationpracticerunsuccess,perfectonboardinexperiment.Bythefactthatthistimehastakenpreciousexperienceexercise,Ihaveaccumulated,thejobbeingahereafterhaslaiddownfinebasis.

【Keywords】Programminglogiccontroller（PLC） Fourlayersofelectricelevator

LadderdiagramprocedureThegroupstateimitates

绪论1

第1章四层电梯控制系统的设计要求……………………………………………………3

第2章电梯基本结构和构造……………………………………………………………4

第3章电梯各主要控制电路及控制环节……………………………………………7

3.1轿厢指令及厅外召唤电路……………………………………………………………7

3.2层显电路与定向控制电路…………………………………………………………9

第4章电梯的安全保护系统

第5章四层电梯控制系统的工作流程…………………………………………………11

第6章四层电梯控制系统设计过程……………………………………………………13

6.1可编程序控制器的介绍…………………………………………………………13

6.2可编程序控制器的选型及地址分配……………………………………………14

6.3梯形图程序………………………………………………………………………17

第7章硬件设计…………………………………………………………………………25

7.1曳引电动机主电路及控制电路…………………………………………………25

7.2PLC外部接线图…………………………………………………………………28

第8章系统调试…………………………………………………………………………29

第9章组态仿真…………………………………………………………………………30

9.1MCGS组态介绍…………………………………………………………………30

9.2通信连接…………………………………………………………………………32

9.3MCGS组态监控……………………………………………………………………33

设计总结……………………………………………………………………………………34

致谢…………………………………………………………………………………………35

参考文献……………………………………………………………………………………36

附录…………………………………………………………………………………………37

附件…………………………………………………………………………………………38

绪论

随着社会的发展和进步，在各大、中城市，几十层甚至上百层的高楼大厦已随处可见。

电梯已成为生活中不可或缺的一部分。

在繁忙的生活中，电梯的产生无疑提供给了我们一个便捷的工具。

电梯还在不断的发展中，已经产生了适用于各种用途的专用电梯。

乘客电梯、载货电梯，医用电梯，观光电梯，无机房电梯，杂物梯，自动扶梯等都已出现在我们的日常生活当中。

现在城市楼房几乎全部覆盖了电梯，除了六层以下国家规定可以不用电梯，其他高层都有。

可以说，与我们的生活特别密切相关。

电梯服务于我们的生活。

当我们享受着电梯给我们快捷方便的时候，我们是否想过电梯的运行过程是怎样的呢？

在这篇关于四层电梯PLC控制系统设计中我们将会很清楚的了解电梯了。

此次设计应用了先进的可编程逻辑控制器。

可编程逻辑控制器，简称PLC（ProgrammableLogicalController）是一种专门为适应工业环境而设计的工业控制计算机。

它自1969年问世以来，随着微电子技术、集成电路技术、微处理器技术和微计算机技术的发展，已经取得了巨大的进步。

现在的PLC不仅已经大大超过了设计的初衷（即替代继电接触器），用逻辑编程取代了硬连线逻辑，而且在容量、速度、功能和通信能力等方面有了大大的增强。

现在的PLC由于采用了功能强大的高档微处理器（如16位、32位微处理器），处理速度快，存储容量大大增加；由于采用了多种编程语言和先进的指令系统，增强了过程控制和数据处理的功能，如PID控制、数据文件传送、浮点运算功能，同时，完善的输入/输出系统使得系统的处理能力和控制能力得到大大加强，足以满足绝大多数的控制要求。

在这次毕业设计中我所设计的是交流双速集选控制电梯。

电梯按其控制方式来分有信号控制电梯、按钮控制电梯集选控制电梯、下集选控制电梯群控电梯，微机控制电梯等。

按拖动系统来分有交流单速/双速拖动电梯、交流调压/调速电梯（简称acvv）、直流发电机—电动机可控硅励磁拖动电梯、VVVF变频调压调速电梯以及永磁同步电梯等。

交流双速电梯是常用的一种电梯，它具有简单、经济等特点，舒适感也较好。

由于传统电梯通常采用常规继电器控制，而且电梯的控制屏可靠性较差，并且接线相对复杂，故障率高，不易排查，并且接线复杂。

采用PLC控制之后，由于PLC是采用程序控制，是软接线，故可靠性大大提高，接线比继电器的简单。

但是PLC控制与继电器控制相比，PLC的成本较高但是特别实用，。

还可以采用节省输入点的办法来解决成本高的问题。

不过就现在来说，这类梯已经不流行，因为有更高性能的永磁同步电机，专用的微机板和变频器。

在公司实习这一段，所见到的都是永磁同步电机，虽然造价高，但是好用，性能好，体积小，也便于矢量控制，微机板用的新时达的，变频器用日本安川的，总的来说已经淘汰了plc控制的方式，但是经过对此类电梯的学习，了解到原理都是互通的，编程思想也一致，只是更先进。

所以我根据在公司学到的，在加上两年在学校学习的plc知识，综合运用，来完成这个设计。

这次毕业设计所选择的是西门子SIMATICS7系列的PLC。

在大学这几年学校实训室用的就是这一型号的PLC。

所用对它特别熟悉。

平时的课程也都是围绕着它来学习编程以及实现控制。

同时也对自动化控制有了更深的认识。

PLC所采用的CPU模板是CPU22X系列CPU226。

CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O或35路模拟量I/O点，13KB程序和数据储存空间。

CPU22X系列的特点是：

CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型。

并且，具有30KHz高速计数器，20KHz高速脉冲输出，RS-485通信/编程口，PPI、PMI通信协议和自由通信口能力。

CPU222及以上还具有PID控制和扩展功能，内部资源及指令丰富，功能更加强大。

可编程控制器在工业上得到了特别广泛的应用。

我们在设计、调试PLC程序时，实际被控制对象有时候还未制造完成，或者得先要了解控制效果能否达到，效果好不好，有没有错误，受到环境的局限，通常用一些按钮开关和指示灯来进行调试程序、排错，纠正更改。

这时，我们通常用一个被控制对象的实物模型进行调试，可以早期展示实际效果。

使调试过程变得比较直观。

实验台上有输入输出指示灯，可以直观的显示，上边的按钮开关可以用来代替实际中按钮控制。

因此，我们考虑用计算机仿真各种被控制对象，用图形动画形式，显示对象的主要动作，接受PLC的控制，并将动作引起的信号返回PLC，进行调试。

和实际物理对象相比，计算机仿真对象的特点为：

制作方便、成本低廉、功能组合灵活直观显示；通过更换软件即可仿真控制对象，维护方便。

在这次设计过程中，我利用了西门子S7-200的编程软件和组态软件，并将这两种软件结合起来，达到了很好的效果。

这篇毕业设计：

第1章介绍了电梯的设计要求；第2章介绍了电梯的基本结构；第3章又详细的介绍了各个控制环节。

在第3章中主要介绍了2大块：

（1）轿厢指令及厅招换电路；

（2）指层电路与定向控制电路。

第4章介绍了电梯安全保护系统。

第5章介绍了流程图；第6章进行系统设计，设计前介绍了可编程控制器，然后进行PLC的输入/输出地址的分配，接着采用梯形图进行程序的编写。

第7章介绍了硬件的设计；第8章为软、硬件的调试过程；第9章介绍了利用组态软件以及运用组态软件进行模拟、监控运行。

第1章四层电梯控制系统的设计要求

1.1四层电梯控制系统的设计具体要求：

1、接收并登记电梯所在楼层外边的所有指令信号，登记并输出登记信号。

2、根据最早登记的信号，自动判断电梯是上行还是下行，这种逻辑判断称为电梯的定向。

电梯的定向根据首先登记信号的性质可分为两种。

一种是指令定向，指令定是把指令指出的目的地与当前电梯位置比较得出“上行”或“下行”结论。

例如，电梯在二楼，指令为一楼则向下行；指令为四楼则向上行。

第二种是呼梯定向，呼梯定向是根据呼梯信号的来源位置与当前电梯位置比较，得出“上行”或“下行”结论。

例如，电梯在二楼，三楼乘客要向下，则按AX3，这个时电梯的运行应该是向上到三楼接该乘客，所以电梯应向上。

3、电梯接收到多个信号时，采用首个信号定向，同向信号定向。

同向信号先执行，一个方向任务全部完后再换向。

例如，电梯在三楼，依次输入二楼指令信号、四楼指令信号、一楼指令信号。

如用信号排队方式，则电梯下行至二楼—上行至四楼—下行至一楼。

而用同向先执行方式，则为电梯下行至二楼—上行至四楼。

显然，第二种方式往返路程短，因而效率高。

4、要具有同向截车功能。

例如，电梯在一楼，指令为四楼则上行，上行中三楼有呼梯信号，如果该呼梯信号为呼梯向上（K5），则当电梯到达三楼时停站并且开门载客；如果呼梯信号为呼梯向下（K4），就不能停站，而是先到四楼后再返回到三楼停站。

5、一个方向的任务执行完要换向时，依据最远站换向原则。

例如，电梯在一楼根据二楼指令向上，此时三楼、四楼分别在呼梯向下信号。

电梯到达二楼停站，下客后继续向上。

如果到三楼停站换向，则四楼的要求不能兼顾，如果到四楼停站换向，则到三楼可顺向截车。

6、采用MCGS组态软件监控系统运行。

实现监控功能。

第2章电梯的基本结构

2.1电梯的基本结构

电梯的电气系统包括电力拖动系统和电气控制系统两部分。

电力拖动系统有各种交流的和直流的调速系统。

电气控制现在逐渐采用可靠性高，通用性强的可编程控制器和微型计算机控制系统。

交流双速电梯电气控制系统由拖动电路部分、直流控制电路部分、交流电路控制部分、照明电路部分、厅外召唤电路部分，轿内召唤电路，以及指示灯信号楼层显示电路等七部分组成。

交流双速集选控制电梯电气控制系统在单台运行的交流双速电梯中，性能完善，使用效率高，所以多被利用在速度v≤1.0m/s以下的乘客电梯上。

交流双速集选控制电梯电气控制系统按电路功能分为自动门的开关电路、轿厢指令控制与外招呼控制电路、指层电路与定向控制电路，电梯的起动加速与减速平层电路等。

电梯各部分电路之间的控制关系如图2.1所示。

正是上述电路的相互配合，曳引电机按指令起动、正转、反转、加速、匀速、调速、减速，制动、停止。

实现电梯的各种工作状态运行。

图2.1电梯各部分电路之间的控制关系

电梯从整体上分四大空间八大系统，四大空间包括机房部分，井道和地坑，轿厢部分，层站部分

八大系统：

曳引系统，导向系统轿轿厢门系统重量平衡系统电力拖动系统电气控制系统安全保护系统

功能

主要构件与装置

曳引系统

输出与传递动力，驱动电梯运行

曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮等

导向系统

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上、下运动，承受安全钳工作时的制动力

轿厢（对重）导轨、导靴及其导轨架等

轿厢

用以装运并保护乘客或货物的组件，是电梯的工作部分

轿厢架和轿厢体

门系统

供乘客或货物进出轿厢时用，运行时必须关闭，保护乘客和货物的安全

轿厢门、层门、开关门系统及门附属零部件

重量平衡系统

相对平衡轿厢的重量，减少驱动功率，保证曳引力的产生，补偿电梯曳引绳和电缆长度变化转移带来的重量转移

对重装置和重量补偿装置

电力拖动系统

提供动力，对电梯运行速度实行控制

曳引电动机、供电系统、速度反馈装置、电动机调速装置等

电气控制系统

对电梯的运行实行操纵和控制

操纵箱、召唤箱、位置显示装置、控制柜、平层装置、限位装置等

安全保护系统

保证电梯安全使用，防止危及人身和设备安全的事故发生

机械保护系统：

限速器、安全钳、缓冲器、端站保护装置等

电气保护系统：

超速保护装置、供电系统断相错相保护装置、超越上下极限工作位置的保护装置、层门锁与轿门电气联锁装置等

2.1.1机房部分

机房设在顶层，在井道上方，机房部分包括曳引机、控制柜、限速器和极限开关等。

1．曳引机

曳引机是电梯的驱动主机、电磁制动器、减速器和曳引轮。

曳引电动机为电梯专用的YTD系列双速电动机，高速时p=3,n1=250r/min.电机极对数为3电磁制动器是直流的电磁抱闸，当曳引电动机通电时松闸，停机时制动器断电抱闸制动。

减速器采用蜗轮蜗杆减速，这样有较大的减速比，并且涡轮蜗杆的减速器成本低，也便于维护。

另一头通过导向轮挂着对重（对重的重量=轿厢自重+额定载重量×50%），当轿厢上升时，对重下降；反之当轿厢下降时对重上升。

轿厢与对重下端用补偿链连接，用于平衡钢丝绳运动时产生的不平衡力。

轿厢与对重在井道中沿着各自的导轨上滑动。

导轨有导向和固定作用。

对重里边放了很多块对重铁，平衡了轿厢的重量，降低了能耗，使轿厢在空载和满载状态都得到平衡。

这也是曵引式电梯的一大特点。

2．限速器

限速器是电梯专用的一种安全保护装置，它的作用是限制轿厢和对重下降的速度，当出现超速下降时，厢速度大于等于电梯额定速度115%时，限速器动作将限速安全钳的钢丝绳夹住而使安全钳动作，将轿厢夹在导轨上，或至少使其速度下降至对重缓冲器的许用范围。

。

限速器分为摆锤式和离心式，前者多用于低速梯，后者多用于高速梯所以这里选择摆锤式

2.1.2井道部分

井道是电梯轿厢垂直运动的通道，在井道里安装有轿厢和对重的导轨、缓冲器，以及各种控制和保护用的电器——极限开关、楼层感应器、平层隔磁板，井道灯等。

2.1.3轿厢部分

电梯的轿厢部分包括轿厢体、安全钳、轿厢门的自动开关门门机装置、平层和楼层信号装置，以及轿厢内的操作屏和指示灯，轿内检修盒等。

1．轿厢体

轿厢是指电梯用来载运乘客或货物的装置，包括厢架、厢体、厢门。

在厢架上装有保证厢体沿着导轨滑行的导靴分为滑动导靴和滚动导靴。

这里选择滚动导靴，优点是减少运行时候的平稳，在轿厢运行时候，如果导轨没安装好或者距离不一致，会影响到乘坐的舒适感，这时候滚动的就可以平衡这种震动，安全钳也装在厢架夏凉上边。

当轿厢下行超速时候，或者电梯出故障无法控制，出现冲顶或者蹲地时，会对里边乘客造成很大危险，安全钳就是为了防止这种情况。

当轿厢超速时候，安全钳动作，把电梯卡在导轨上，然后出发安全回路开关，整梯断电，抱闸。

厢门有一个的，也有两个的客梯一般就一个前门，货梯大部分有两个，前后是贯通的，便于运送货物。

在厢门上端装有门电动机及自动开关门的控制装置。

现在的门机都是交流变频一体的，买的时候都是一套，只用装上简单调试就可以用了。

所以门机虽然复杂，但是也好设计。

电梯平层装置和楼层信号的感应装置装在厢顶上。

平层装置用的是干簧管磁感应装置，分上下两个，当经过固定在导轨支架上的隔磁板时候就会动作，然后回馈信号。

当不平层时候，可以上下调隔磁板来调整。

在轿厢内有按钮和信号指示灯，此外还有轿厢内照明、通风设备和安全窗等。

1）开关门电机及自动开关门控制装置

轿厢门由门电动机拖动，能自动开关。

开关门电动机采用直流电动机，通过带传动系统带动轿厢门开和关，并由行程开关控制开关门的位置和速度。

形成开关两边各四个，分为关门到位，开门加速，开门减速，关门到位开关。

2）开关门电机及自动开关门装置

矫厢门由电机拖动，能自动开关。

开关门的电机采用直流电动机，通过链轮传动系统带动轿厢门开关，并由行程开关控制开关门的位置和速度。

3）平层和楼层信号感应装置

平层是指电梯到达规定楼层时候，轿厢地坎与层站地坎地面在同一水平面上，这样便于乘客的进出，可以有5毫米内的误差但是不能超过，超过了就不符合国家标准，并且进出轿厢时候踩着也有台阶感，我在维保现场发现好多台电梯平层不准确，没有调好，这是调试员不负责任。

为了保证电梯的平层准确度。

通常在轿厢顶设置平层器。

平层器由三个干簧感应器构成，由上至下分别为上平层感应器，门区感应器和下平层感应器。

图2.2干簧感应器结构原理示意图

干簧感应器的结构和工作原理图如图2.2所示，它由干簧管和永久磁铁组成，干簧管是一个装有触点的真空管，其动触点2是用导磁的簧片制成，触点1—2之间相当于一组动断触点，2—3之间相当于一组动合触点。

由于干簧管装在永久磁铁的旁边，在磁场的作用下簧片动作，其动断触点1—2断开，而动合触点2—3闭合如图a当隔磁铁板插入干簧管与磁铁之间如图b时,簧片复位，其动断触点1—2闭合，动合触点2—3断开。

用永磁干簧感应器作位置控制的主令电器，不但具有动作迅速可靠的优点，而且不易磨损。

4）轿厢内操纵屏和指示灯

在轿厢内的厢壁上装有操纵屏，上面有选层按钮，开门按钮，关门按钮，报警按钮，五方通话按钮。

在轿厢门上有指层灯，用以指示轿厢所在的楼层数和运行状态。

1.1.4厅门部分

厅门部分主要有厅门、厅门外的召唤按钮和指示灯，楼层显示。

1、厅门

厅门是指每一楼层的电梯外边进入的门,厅门平时应是关闭的,而且从外面不能打开。

必须有专业人员用三角钥匙打开。

比如轿厢困人的时候就用此方法。

2、厅门外的呼唤按扭和楼层信号指示灯

在厅外只能向操纵者发出呼梯的信号,而不能控制电梯的运行。

在厅门门框上方装有一排指示灯,用以指示所在楼层及运行方向。

第3章电梯各主要部分控制电路及控制环节

3.1轿厢指令及厅招换电路

轿内指令是乘坐人员按下索取的楼层按钮，然后控制器登记并运行到该楼层厅外召唤电路是在外边。

3.1.1轿厢指令控制

图3.1为轿厢指令与记忆灯电路。

图中SB1～SB4是带有指示灯的轿内指令按钮，安装在轿内操作箱上，KA19～KA22的指令继电器，R为消号电阻，HL1～HL5为轿内指令记忆灯。

下面以乘客正在2楼欲去3楼为例来说明轿厢指令按钮控制过程：

乘客在2楼进入轿厢，按下轿厢指令按钮SB3，3楼指令继电器KA21通电吸合，并经KA1自保，同时3楼记忆HL3灯亮，完成信号登记和记忆。

当电梯到达3楼后，通过层楼干簧感应器KR3S使楼层位置继电器KA17通电吸合，（见指层电路）KA17触头闭合，将KA21线圈断接而使其断电释放，将去四楼指令消除，图中R电阻起限流作用。

由于KA10是在电梯进入平层区之后才断电释放，其常闭触头才复位闭合，这就保证了电梯减速，进入平层区后才消除轿内指令。

图3.1轿内指令及记忆灯

a）轿内指令电路b）记忆灯电路

3.1