毕业设计（论文）基于PLC的七层电梯设计

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1、 （2010届） 毕业设计（论文）资料 题 目 名 称： 基于PLC的七层电梯设计 学 院（部）： 专 业： 电气自动化 学 生 姓 名： 班 级：学号 07 指导教师姓名： 职称 最终评定成绩： 2010 年 6月前言电梯控制系统经历了继电接触器控制、单片机控制、PLC控制三个阶段。最早期的电梯是由继电接触器直接控制的。但电梯控制系统是一个非常复杂的控制系统，继电接触器控制接触点繁多，线路复杂，维修和检修非常不方便。人们又着手单片机电梯控制系统的研究设计。单片机控制有很多优点：控制方便，容易修正，价格便宜。但由于其对环境的要求比较高，在程序不十分完美的情况下容易出现死机现象，对设计人员有很高

2、的要求。电梯控制要求操作方便，稳定性强，安全性可靠。所以现代电梯多用PLC(工控机)控制。PLC控制有很多优点，它可以像单片机一样在需要的时候改变程序。当需要改变或优化控制方案时不需要改变硬件。并且PLC的环境适应能力强，一般不用考虑环境带来的诸多因素。考虑到电梯对安全性能的要求，近年来PLC在电梯控制中得到了极大的应用。本次设计主要目的是通过对电梯系统的设计，来熟悉西门子S7-200的使用。了解PLC的设计方法，并且对系统设计有一个明朗的认识。目 录第一章 绪论1.1 电梯产品发展简史. . .31.2 PLC的简介. .31.3 课题背景. . . . . .41.4 课题意义. . .

3、. .5第二章电梯的设方案及要求2.1电梯的组成. . . .62.2驱动的选择. . . . .82.3电梯具备的工作状态：. . . .92.4编写程序时遵循的几个原则. . . .102.5电梯消防的基本要求. . . . . .11第三章 硬件设计4.1硬件图4.2.1 PLC选择. . . 114.2.2变频器主回路的选择. . . .123.2 电梯图及主电路图. . . . .1313第四章软件设计 . . . .134.1 变频器设置. . . .144.2 PLC 编辑环境. . . .154.3 PLC程序设计. .154.4输入输出分配如图：. . . .174.5 脉冲

4、输出设计步骤：. . . . . .184.6流程图. . .204.7 程序的编写. . . .26第五章程序的调试结论. . . . .43致谢. . .43附件. . .43第一章绪论1.1 电梯产品发展简史 1900年，美国奥的斯电梯公司通过代理商TullockCo.获得在中国的第1份电梯合同为上海提供2台电梯。从此，世界电梯历史上展开了中国的一页。1951年冬，党中央提出要在北京天安门安装1台我国自己制造的电梯，任务交给了天津（私营）从庆生电机厂。4个多月后，第1台由我国工程技术人员自己设计制造的电梯诞生了。该电梯载重量为1000kg，速度为0.70m/s，交流单速、手动控制。20世

5、纪初，我国开始安装电梯，当时电梯是西方舶来品；新中国成立后，我国电梯行业艰苦创业，自行研制生产电梯；改革开放以来，国外电梯企业纷纷进入中国兴办三资企业，电梯行业飞速发展。近二十年来，电梯行业在我国得到长足的发展。特种电梯、双层矫箱电梯、螺旋形自动扶梯、变频调速自动扶梯、倾斜段高速运行扶梯在我国相继产生。但由于我们我们起步较晚，跟国外一些发达国家在电梯行业还存在一定的差距。为了跟世界接轨，为了给人民生活，生产带来更大的方便，提高我们的综合国力。电梯的研究具有广阔的天地与具有巨大的意义。 1.2 PLC的简介上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时

6、期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集

7、成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。1

8、 CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CP

9、U的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。PLC控制电梯的优点:(1)在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。(2)去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。(3)PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。

10、(4)PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。(5)用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。(6)更改控制方案时不需改动硬件接线采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了严格的抗干扰技术，具有很高的可靠性，从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点以减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低，此外，PLC带有故障电路的自我检测功能，出现故障时可及时发出报警信息，这样，整个系统具有极高的可靠性也就不足为怪了。1.3 课题背景随着时代的发展，工业自动化程度的不断提高，PLC行业已经在工业市场上占有一大片领地。在此次设计中，

11、我将利用PLC来实现对电梯的控制。其中包括对PLC硬件的设计，软件设计，驻点路的设计，控制柜的设计，以及电梯惦记和其他设备的选择，还有原理分析等。相信此次设计后，我对电梯的实际运行能有初步的了解,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与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号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

12、态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；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。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。在改善电梯

13、性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求。1.4课题的意义电气控制技术是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业课，该课程不但有较高的理论基础要求，而且工程实践性很强，因此除安排上完理论课时外，还安排了两周的的课程设计。通过课程设计一方面可巩固已学过的理论知识，更重要的是给学生一次独立设计的实践机会，以培养其设计能力和实际工作能力PLC产业近年来得到广足的发展，在工业生产中得到越来越多的应用。新产品层出不穷。由于PLC卓越的优势，在要求比较要求的环境中越来越得到人们的信赖。掌握学习PLC 的方法，便变得至关重要。电梯控制系统，由于其对安全性的要求颇高，所以是一个相对较复杂的设计系

14、统。要求我们踏踏实实，完全按照正规思路及步骤去完成，对于我们养成一个良好的设计思想具有重要的意义。通过课程设计，使学生学生加深理解所学的理论知识，提高运用所学知识的能力，按照给定的设计资料和设计要求，使学生掌握电气控制系统设计的基本技能，增强独立分析与解决问题的能力,电梯控制，是一个多元化的控制。它包括安全系统的设计，报警系统的设计，安全运行系统的设计，检修系统的设计，电机系统设计，平衡系统的设计等多个系统的设计。对于设计人员有很高的要求。也为我们在以后的工作中树立起一个旗帜。第二章电梯的设方案及要求2.1电梯的组成通过对重可以减少电机的功率，由曳引电机牵引桥厢上下运动每层都有两个感应开关，一

15、个用来楼层计数，另一个用来准确停车。桥厢外有上下呼叫信号，通过信号输入PLC来判断停车位置电梯是一种复杂的机电产品，一般由机房、轿厢、厅门及井道和井底设备等4个基本部分组成。1.机房机房位于电梯井道的最上方或最下方，用于装设曳引机、控制柜、限速器、选层器、地震检测仪、配线板、总电源开关及通风设备等。当机房设在井道底部时，称为下置式曳引方式。由于此种方式结构较复杂，钢丝绳弯折的次数较多，缩短了钢丝绳的使用期限，增加了井道承重，且保养困难，所以一般不采用，只有机房不可能设在井道顶部时才采用。相反，机房上置式曳引方式因设备简单，钢丝绳弯折次数少，成本低，维护简单等特点，最为普遍采用。如果机房即不可能

16、设在井道底部，也不了能设在顶部时，可考虑选用液压式电梯，即机房侧置式。机房结构必须坚固，防震和隔音，有足够的面积，、高度、承重能力和良好的通风条件，而且室内经常保持有适度的照明亮度，保持干燥清洁等。通常有如下的规定：1)面积一般至少为井道侧面积的2倍以上，对交流电梯，一般为22.5倍；对直流电梯，一般为33.5倍。2)高度指机房地面至顶板的垂直距离。对客梯、病房梯，一般为2.22.8m以上；对货梯，一般为2.22.4m以上。3)承重能力。机房的地板要求能承重6kPa(杂物梯为4kPa)的均部载荷。在曳引机安装的上方，应设吊钩用于维修。钩的承重能力如下：对额定载重量5003000kg的电梯，应大

17、于2000kg；对额定载重量5000kg的电梯，应大于3000kg。4)对于机房的设置有以下3种方式：机房下置式、机房上置式和机房侧置式。2)曳引机 曳引机是电梯升降的动力源，由曳引电动机、电磁制动器、减速器、曳引轮和盘车手轮等组成，通过业余绳与曳引绳轮的摩擦产生的牵引力来实现轿厢和平衡对重升降驱动装置。按曳引电动机与曳引轮之间有无减速箱，又可以分为有齿轮曳引机和无齿轮曳引机。有齿轮曳引机采用涡轮蜗杆减速传动。a)曳引电动机：根据梯形的不同，可分别采用笼型单速电动机、笼型双速电动机、笼型三速电动机或直流电动机。b)电磁制动器：采用闭式双制动瓦块直流电磁制动器，电动机旋转时松闸，停止时制动，以保

18、持轿厢位置不变。c)曳引轮：具有V形、半圆形或带缺口的绳槽轮，靠摩擦力曳引起动。d)盘车手轮：装在曳引电动机的后端轴上，供盘手时使用。(2)控制柜 该装置能发出指令，检测各机器的动作情况，并具有控制功能，从而使电梯能安全、稳妥、快速到达目的层。该装置由主电路接触器、管理继电器、控制继电器、时限继电器、半导体器等组装而成。因是精密设备，所以要防尘，并保持良好的通风，以维持规定电温度。3)限速器 限速其为电梯限速保护装置，是重要的安全设备。当电梯超过额定速度或失控时（为额定速度的115%），限速器能发出电信号，自动切断控制电路。如果轿厢仍然继续高速下行，此时限速器则以机械方式操纵安全钳动作，将轿厢

19、夹持在导轨上，阻止起继续下降，避免产生不良后果。电梯上的限速器大多属于离心式限速器，由轮盘、开关、缆绳和夹钳装置构成，以旋转所产生的离心力反映电梯的运行速度，常见的有甩块式和甩球式两种。轴承、销部的磨损是误动作的主要原因，会降低安全装置的机能，故要经常检查。4）轿厢与对重(1)轿厢 轿厢是是用来安全运送乘客及物品到目的层的箱体装置，它的运行轨迹是在曳引钢丝绳的牵引下沿导轨上下运行。(2)对重 对重又称平衡重，起到平衡轿厢的作用（但这种平衡是相对的和变化的）。对重与轿厢通过曳引绳的连接，利用曳引绳与曳引轮槽之间的摩擦力驱动轿厢的上升和下降。3.厅门（层门）厅门是为确保在候梯厅的乘客安全而设置的开

20、闭装置，只有在轿厢停层和平层时才被打开。4.井道与井底设备(1)曳引钢丝绳 连接轿厢与对重，驱动轿厢上下运行。(2)导轨 使轿厢和平衡对重在井道内垂直升降的导向装置。(3)限速钢丝绳、张紧装置 用以防止限速钢丝绳的松弛或摇动，把轿厢速度正确地传送到限速器的辅助装置。(4)补偿链 由于轿厢升降，轿厢侧与对重侧的曳引钢丝绳重量比随之变化。为了修正这个变化，减轻电动机的负载，将轿厢与对重用补偿链连接起来，一般用于提升高度超过30m的电梯。(5)终端保护装置 终端保护装置由终端电气保护装置和机械缓冲装置两部分组成，终端电气保护装置由换速开关、限速开关和极限开关组成。机械缓冲装置是指位于底坑的各种缓冲器

21、，它们是电梯安全保护的最后一道措施，设置在井道底坑中且正对轿厢和对重，起作用是防止轿厢和对重冲顶撞底。常用的缓冲器有弹簧缓冲器和油压缓冲器两种。2.2驱动的选择一驱动方式有三种： 1 采用曳引电机驱动 2采样液压驱动 由于液压驱动只适合于低层和低速电梯，所以本设计采用曳引电机驱动二曳引电机的选择 1交流双速电机变极调速的开环控制 2交流双速电机调压调速的闭环控制 3交流单速电机调频调压调速的闭环控制 由于只要电梯只要七层，楼层较少，采用开环控制，为了满足舒适度，使运行速度比较平稳，则采样单速电机调频调压调速控制。 2.3 电梯具备的工作状态：1开梯工作状态、开梯是应将基站钥匙开关置于“运行”位

22、置，厅桥门子哦的那个开启，桥厢照明点亮，显示正常，即可选择“自动”或“司机”状态，电梯开始运行。2自动工作状态桥厢操纵盘内的检修开关置于“正常”，自动开关置于运行”位置时，电梯进入自动工作状态，当有内选或外呼信号时，电梯可自动关门启动运行，到站停层后会自动关门。3锁梯工作状态在自动状态执行锁梯时，可将电梯开到基站，也可以在电梯自动运行是锁梯，只有基站锁置“ON”时，电梯会响应。方向内选外呼信号返基站后电梯开门，待门关闭，若此时们没有关闭，则电梯不会断电，延时一段时间自动关门，当门关闭收到锁门信号是电梯断电。4检修工作状态电梯分别在桥检修箱，桥厢操纵箱和机房机房控制设置了三支开关，当电梯的检修开

23、关闭合后自动门机构和平层装置都失效，电梯只能凭检修上/下行按钮点动开慢车，电梯可在任意位置停止，便于检修人员查找故障和维修。在上述三只检修开关中，桥厢“检修”具有优选权。当桥顶“检修”开关闭合后，为保证检修人员的安全，桥厢和机房都无法启动电梯。5消防工作状态如遇火警信号，消防员将一楼大厅的消防开关置于运行状态，如此时电梯正在上行，则电梯就进层站停车，方向自动返回基站，停车开们后进入消防状态。消防员进入电梯后，按内选按钮点动关门，门锁闭合后电梯运行，停车后点动开门，释放开门按钮时电梯自动关门。当营救工作结束后，消防开关置于停止位置，电梯即进入“自动”或“司机”运行状态。2.4 编写程序时遵循的几

24、个原则 因为程序量很大，不方便贴出，下面就我编写程序时遵循的几个原则简明说一下。因为电梯是作为载人的工具和汽车、飞机一样无论在硬件制作或软件编程时都遵循了很多原则，在软件编程时考虑到安全以及有效的运行我仅遵循了以下几个原则：1电梯在走梯过程中绝对不能开门 这是编程人员在门机编程时首要注意的问题之一。其实它包括两个部分：（1）走梯过程中，门锁断开立即停梯；（2）门关不上，电梯不能走梯。2电梯只有在门区内才能开门任何状态下都要遵守这个原则，门区是个什么概念？门区在默认状态下是上、下平层的区间。我电梯模型在每层的底部都装有一个平层开关（接近开关），只有接近开关ON时电梯才能开门。真实电梯中是有两个平

25、层信号，即上平层信号和下平层信号。如果电梯开门时至少有一个平层在上、下平层标准距离是22cm,也就是说当只有一个平层在的时候是可以开门的，这时开门要小心了，电梯与楼层之间形成了一个最大20cm的台阶，不小心就会踩空或绊倒，所以，大家上、下电梯时一定要遵守一看二慢三通过的原则。 以上两点是说电梯在正常运行时所遵循的原则，如果在消防状态下可以不遵循。3电梯开门优先与关门 这个原则主要是防止电梯门夹人。当你按下关门按钮时，门进入关门状态，在关门过程中按下开门按钮，门立即转为开门状态。在硬件上，我在轿门的上部装有红外线光幕，如果在电梯关门时，某人急匆匆跑来抢门，在快关上门的那一刻他把手伸进了两扇门中间

26、，由于红外光幕被阻断，PLC程序上响应开门指令，门转为开门状态。4轿厢内指令优先与电梯外呼指令 只有进入了轿厢你才能选择你要去几楼，外呼只是说明你给电梯是是要下还是上的信号。同时也遵循了下一条原则。5定向优先乘电梯时常常会遇到电梯停靠某个楼层开门后却看不到人的情况，这种情况有一部份是定向优先原则引起的，意思是如果电梯已给出方向，只能朝这个方向运行，举个例子：电梯当时在5楼待梯，你着急要去1楼，不小心错按了上召按钮，于是又补按下召，注意，电梯在你按上召时就已开门并定好上方向，当你进入电梯时，正好22楼有人打了下召，对不起，根据原则，只能向上运行，你登记的1楼指令无效了，那么，电梯关好门后会绑架你

27、到22楼，再向下运行时才响应你登记的5楼下召，当电梯重回5楼开门却没见到人时，请你不要开骂，因为这是你造成的。 所以大家召唤电梯时方向一定要对，不然，电梯会绑架你的。6顺向截车顾名思义，相同方向可以截到电梯，但这个原则有个前提条件：电梯应有足够的减速时间或距离。大家可能有过这种情况，电梯快到本层了，赶紧按同向外召，可惜电梯很不给面子冲层而过，这就是电梯没有足够的减速距离而无法响应。 因为我自制的电梯模型梯间距离比较小，而且平层开关每层只装了一个，因此不便于说明问题，那么举个现实中的例子：每层楼高3米，电梯最高速1400mm/秒，那么电梯在全速通过每层时只需1.7秒的时间，设加减/速度为550m

28、m，那么t=(V0-Vt)/a=1750/550=3.18秒，也就是说当电梯在最高速度运行时要截车的话应至少提前3秒多的时间，相当于提前两个楼层，电梯响应后需位移S=at2=550*3.82=2780mm，即电梯响应后在距你2780mm的地方开始减速，如果减速度距离不够别怪它不给你面子。解决方法就是提前两个楼面截车。7超载不关门电梯超载有危险，后果很严重，一般电梯超载后会蜂呜提示，门关不上意思就是请出去几个，不然不走了。遇到这种情况时，最后进去的应退出来，如果互不谦让，电梯就没法走了。有些情况是人出来后再轻轻的进去，电梯就不报超载了，这和称重装置的灵敏度有关，如果大家看到这种情况，最好是主动出

29、去等下部电梯，因为此时处于超载临界点，电梯启动时的拉力或运行过程中的抖动或加速度因素的影响都有可能会导致超载有效，有的程序是电梯启动后就不管超载是否有效了，但也有的是电梯运行过程中超载有效停车困人，这中情况就比较危险了，所以要注意。2.5电梯消防的基本要求1当大楼发生火警时，应使可供消防员专用的电梯(通常称“消防梯)不管电梯当时处于什么状态均应立即返回底层(基站)，为此必须作到：(1)接到火警信号后，消防梯不应答轿内指令信号和厅外的召唤信号。(2)正在上行的电梯紧急停车，但对电梯速度lms，先强行减速，后停车。(3)在上述(1)、(2)情况下，电梯停车不开门。(4)正在下行的电梯直达至底层(或

30、基站)大厅，而不应答任何内外召唤，指令信号。(5)而对其他非消防梯，根据新的消防规范规定，也应在发生火警时，令大楼内的所有非消防员专用电梯立即返回底层(或基站)大厅，开门放客。2待电梯返回底层(或基站)后，应可使消防人员通过钥匙开关，使电梯开始处于消防员专用的紧急运行状态，此时应做到：(1)电梯自动处于专用状态，只应答轿内指令信号，而仍不应答层外召唤信号。且轿内指令信号的登记，只能逐次的进行，运行一次后将全部消除轿内指令信号，第二次运行又要再一次揿按消防人员欲去层楼的指令按钮。(2)在消防紧急运行情况下，电梯的关门是通过揿按操纵箱上的关门按钮关门且关门速度约为正常时的12左右。如门未全部闭合前

31、，松开关门按钮，电梯立即开门，不再关门。因此电梯门的安全触板、光幕保护等不起作用。而当电梯到达某一层楼停车后，电梯也不自动开门，而需连续揿按开门按钮后方能开门；一松开开门按钮后电梯不再开门而变成自动关了。(3)消防紧急运行仍应在至关重要的各类保护起作用，且有效的情况下进行。3当火警解除后，消防员专用的一台电梯及大楼内的其他各台电梯均应能很快的转入正常运行。第三章 硬件设计3.1.1 PLC及选择 本系统主要由PLC，变频器，及拽引电机组成的开环控制系统。用来完成对拽引电机的启停，加减速，运行方向，安全保护等指令信号的管理和控制。为了使电梯停止即变频停机时更加准确稳定，变频器加装制动系统（外置制

32、动单元及制动电阻）。虽然电阻制动比起双IGBT模块制动在节能上存在缺陷，但是从维护成本来说，显然更换电阻会比更换模块划算很多，而且利用IGBT模块反馈电能回电网的技术推广和使用都没有普及。 本系统选择 S7200， S7200可编程控制器是德国西门子公司研制的一种新型可编程控制器。它工作可靠，功能强，存储容量大，编程方便，输出端可直接驱动2A的继电器或接触器的线圈，抗干扰能力强。因此，能够满足电梯对电气控制系统的要求。利用西门子S7200可编程序控制器编写一个四层电梯的控制系统。分别完成轿内指令、厅外召唤指令、楼层位置指示、平层换速控制、开门控制等控制任务。P PLC接受来自操纵盘和每层呼梯盒

33、的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动电梯等信号。根据要求可以估计I/O总点数约为30点。所以我选择CPU224主机，本身有14点输入/10点输出， 所以扩展：一个EM223 16点DC输入/输出 和一个EM223 4点输入/输出。3.12变频器及主回路的选择一变频器采用西门子M420二主回路设备的选择： 曳引电机 型号：额定功率：11KW ，额定电压：380V ，额定电流：20A ，功率 门机 型号双速电机 额定功率：3KW ，额定电压：380V ，额定

34、电流：7A ，功率因数：0.87计算说明：根据电梯最大载重量可算出电梯所需要的功率，约11KW。因此选择交流电机。然后根据此电机 平层开关我用的是接近开关型号为TL-Q5MC1-Z 类型为NPN型的。8个接近开关分别装置在每一层的底部，轿厢上装一个感应物体，用来触发接近开关。接近开关的作用一个是起到平层，一个是PLC记忆轿厢的位置，另一个作用是起到变频器加减速的作用。显示数码管： 由于其内部计数-译码及A-D 转换模块已经置好，所以可直接选用BS201A型号的LED七段数管。3.2 电梯图及主电路图五楼四楼三楼二楼一楼厅内厅外六楼七楼12345开门关门67呼叫信号M变频器M420Q0.5Q0.

35、6Q0.7567PLCS7-200曳引电机Q0.0步进电机Q0.1功率驱动门机显示输出 第四章软件设计 4.1 变频器设置操作步骤：（1） 设置参数P0010=30再设置P0970=1,按下P键，保证变频器所有参数均回到出厂设置。（2） 设置参数，使所控制电机名牌上参数一致。P0010=1P0100=0P0304=380P0305=20P0370=13P0310=50P0311=1400P1120=4P1121=4(3)多段频率设置首先设置P0700=2然后设置：P0003=2P0004=7P0701=17P0702=17P0703=17P0004=10P1000=3P1001=-50P100

36、2=-35P1003=-15P1004=0P1005=15P1006=35P1007=504.2 PLC 编辑环境对于西门子S7-200的编程环境我们是初次接触，所以要着重了解SETP7-SicroWIN编程器的使用方法。对于S7-200，SETP7-SicroWIN编程器提供了三种编程语言。梯形图编辑语言（LAD编辑器）、文本语言（STL编辑器）、图形显示程序（FBD编辑器）。LAD编辑器以图形方式显示程序。与电气接线图类似，梯形图程序允许程序仿真来自电源的电流通过一系列的逻辑输入条件，决定是否能使逻辑输出，一个LAD程序包括左侧提供能流的能量线，闭合的触电允许能流经过并到达下一个元素；打开

37、的触电会阻塞能流。6.3 PLC程序设计1、层楼计数 当电梯位于某一层时，指层感应器(I0.4)闭合，plc楼层计数器（VB1)加一或减一，以控制指层灯的状态，每到顶层或底层时极限开关闭合，楼层计数器清零或置五防止在计数过程中的误差。 2、停层信号的登记与消除环节 人员通过对轿厢内操纵盘上1-7层选层按钮的操作，可以选择欲去的楼层。选层信号被登记后，选层按钮下的指示灯亮。当电梯到达所选的楼层后，停层信号即被消除，指示灯也应熄灭。程序中各内选层辅助继电器支路中串入了层楼辅助继电器的动断触点。 3、外呼信号的登记与消除环节 人员在厅门外呼梯时，呼梯信号应被接收和记忆。当电梯到达该楼层，且定向方向与

38、目的地方向一致时(基层与顶层除外)，呼梯要求已满足，呼梯信号应被消除。 4、自动运行时启动加速和稳定运行环节 电梯的启动条件是：运行方向已确定，门已关好,达到额定速度后稳速运行5、停车制动环节 电梯在停车制动之前，应首先确定其停层信号，即确定要停靠的楼层，应根据电梯的运行方向与外呼信号的位置和轿内选层信号比较后得出，即没当I0.4闭合时楼层存储器（VB6)加一或减一然后判断是否停车，在制动过程中变频器均匀减速运行直到平层感应器I0.7闭合时抱闸6、开关门环节当电梯停车抱闸后电梯开门，门机为步进电机控制，自动加减速当开关门位置到后停止脉冲输出。转速为0。 7、电梯的定向环节在自动运行状态下，电梯

39、首先应确定方向，也即定向。电梯的定向只有两种情况，即上行和下行。电梯处于待命状态，接收到内选和外呼信号时，应将电梯所处的位置与内选和外呼信号进行比较，确定是上行还是下行。一旦电梯定向后，内选与外呼对电梯进行顺向运行的要求没有满足的情况下，定向信号不能消除。在停车启动时，在同向方向没有呼叫则换向。8、 停车等待在电梯停车关门后没有呼叫信号就进入停车等待环节，或者在电梯刚刚开机是同样如此，此时只要有呼叫信号，判断信号来自于那个方向，然后启动电梯进入正常运行环境。消防当电梯收到消防信号时(I0.0=1)，电梯进入消防环境，电梯马上在当层楼层以上（或以下）一层停车开门,并发出警报信号。8检修工作状态当

40、I4.5闭合时就进入检修状态，有I4.3和I4.4点动控制上下行。4.4输入输出点及内存分配输入输出分配如图：输入输出I0.0消防Q0.0脉冲输出I0.1起停Q0.1正反转I0.2关门Q0.2抱匝停车I0.3开门Q0.3正常运行I0.4楼层计数Q0.4消防I0.5停开机开关Q0.5变频器多段频率控制I0.6取消消防信号Q0.6I0.7平层行程开关 （准确停车）Q0.7I1.0一楼向上呼叫Q1.0一楼向上呼叫指示灯I1.1二楼向上呼叫Q1.1二楼向上呼叫指示灯I1.2三楼向上呼叫Q1.2三楼向上呼叫指示灯I1.3四楼向上呼叫Q1.3四楼向上呼叫指示灯I1.4五楼向上呼叫Q1.4五楼向上呼叫指示灯

41、I1.5六楼向上呼叫Q1.5六楼向上呼叫指示灯I1.6超载开关Q1.6I1.7Q1.7I2.0Q2.0七楼向下呼叫指示灯I2.1二楼向下呼叫Q2.1六楼向下呼叫指示灯I2.2三楼向下呼叫Q2.2五楼向下呼叫指示灯I2.3四楼向下呼叫Q2.3四楼向下呼叫指示灯I2.4五楼向下呼叫Q2.4三楼向下呼叫指示灯I2.5六楼向下呼叫Q2.5二楼向下呼叫指示灯I2.6七楼向下呼叫Q2.6I2.7Q2.7I3.0桥厢内一楼呼叫Q3.0桥厢内一楼呼叫指示灯I3.1桥厢内二楼呼叫Q3.1桥厢内二楼呼叫指示灯I3.2桥厢内三楼呼叫Q3.2桥厢内三楼呼叫指示灯I3.3桥厢内四楼呼叫Q3.3桥厢内四楼呼叫指示灯I3.

42、4桥厢内五楼呼叫Q3.4桥厢内五楼呼叫指示灯I3.5桥厢内六楼呼叫Q3.5桥厢内六楼呼叫指示灯I3.6桥厢内七楼呼叫Q3.6桥厢内七楼呼叫指示灯I3.7开关门减速Q3.7I4.0开门到Q4.0楼层显示I4.1关门到Q4.1I4.2光感应信号Q4.2I4.3检修向上Q4.3I4.4检修向下Q4.4I4.5检修Q4.5I4.6Q4.6I4.7Q4.7012345M0运行方向起停检修正常运行VB000111111 (用于读取信号)M1运行开门关门启动停车等待VB1M2楼层计数VB2存放楼层计数（中间数据）M3向上方向呼叫VB3存放向上方向呼叫（中间数据）M4向下方向呼叫VB4存放向下方向呼叫（中间数

43、据）M5厅内呼叫VB5存放厅内呼叫（中间数据）M6分段频率中间继电器VB6中间数据4.5 脉冲输出设计步骤1确定脉冲发生器及工作模式本设计要求PLC输出一定数量的脉冲串，因此确定用PTO输出的多段管线方式，选用高速脉冲发生器为Q0.0，并且确定PTO为3段线脉冲。2设置控制字节最大脉冲频率没1Hz，对应的周期值为100us，因此时基本为us级，将16#A0此写入控制字节SMB67，功能为认脉冲输出，多段管输出不允许更新周期和脉冲数。3写入周期值周期增量和脉冲数由于是3段脉冲的包络表，并对各段参数分别设置，包络表中个脉冲都是以周期为时间参数，所以必须把频率换算为周期值(倒数计数即可)给定段的周期

44、增量按下方式计算： 段终止周期-段初始周期短周期增量= 脉冲数量求出3段脉冲的周期增量为-2 0 1包络表如图V变量存储器地址络块名称实际功能参数名称参数值VB400段数决定输出脉冲串数总包络段数3VW401段1电机减速初始值500usVW403周期增量-2usVD405输出脉冲数200VW409段2电机匀速初始值100usVW411周期增量0usVD413输出脉冲数4000VW417段3电机减速初始值100usVW419周期增量2usVD4121输出脉冲数2004装入包络表收地址，将包络表的起始地址V装入SMW168中。5执行PLS指令启动匀速减速4.6流程图是是否否是楼层计数及停车判断流程

45、图 图 0.0M2左移一位厅内是否有当前楼层呼叫楼层加一停车厅外是否有当前楼层同向呼叫是当前楼层以上没有呼叫M2&M50M2&M302*M2M32*M2M42*M2M5否继续当前方向行驶M1左移一位是否正常运行否M0.5是否等于1是否是是M1.1=1M6=7延迟2s M1左移一位M6减1判断是否到站否停车延迟2s减速停车环节流程图 图 0.0M0.0=1M6=0延迟2s M6加1判断是否到站否是M1左移一位门是否已开否是是否超载是否关门警报否Q0.0置0 延迟2s否是减速开门M1.2=1初始化脉冲输出 设定为正转加速匀速否关门M1.3=1是是否有人进入开门M1左移一位初始化脉冲输出 设定为反转

46、门是否已开是否Q0.0置0 减速加速延迟2s 匀速是否否是是是是是M1.4=1当前楼层同向是否有呼叫M0.0取反 是延迟2sM6加一M7是否等于7M1=1否 M0.0=1M6=5否当前楼层反向以上是否有呼叫否停车等待 M6=4否延迟2sM7减一M7是否等于0M1=1M6=3是否M1左移一位M0.4=1清除当层同向呼叫 是否停止运行停车启动及方向判断是M1.5=1有当层呼叫是停车等待 流程图开门启动是否正常运行否关门有呼叫否否6.7 程序的编写祝程序启动电梯程序初始化进入检修环节停止电梯回到一楼楼层计数开门关门方向判断启动子程序中间继电器和存储器清零把MB里的呼叫信号从QB输出I0.4闭合时 如

47、果向上 M2左移一位 vb2加一如果向下M2右移一位vb2减一楼层计数机停车判断把IB的输出信号移送到MB中判断厅外是否有当层呼叫判断厅内是否有当层呼叫同向没呼叫方向有则换向没有所有呼叫信号则停车等待每隔2秒MB6减一变频器频率均匀减少减速停车当I0.7闭合时达到平层位置抱闸停车开没环节当门已开后延迟2s 后进入关门环节脉冲输出初始化并设定运作方向关门环节脉冲输出初始化设定为反向如果此时有人进出马上重新进入开没环节方向判断脉冲输出子程序设置3个包络段加速匀速减速方向判断及启动如果当电梯运作不正常则停车等待0写入变频器同向有呼叫则继续运行，反向有则换向清除当层楼层呼叫开始启动电梯每过2s MB6

48、加一（或减一）启动电梯初始化如果当层有呼叫则开门如果其他层有呼叫则进入启动环节停车等待环节停止电梯检修环节停止读取呼叫信号点动上下运行第五章程序的调试程序的调试包括硬件(PLC)的连接，程序的输入，预定结果测试。PLC有直流供电和交流供电两种CPU模块的界限方式。连接S7-200,，只要给S7-200供电，然后再编程设备与S7-200CPU之间脸上通讯电缆即可。在安装和拆除任何电气设备之前，必须确认该设备的嗲愿意断开。在安装和拆除S7-200之前，必须确认S7-200的电源已断开。连接PC/PPI电缆：一、 将PC/PPI电缆上RS-232的一端连在编程设备的串行口上。二、 将PC/PPI电缆

49、上的RS-485的一端连在S7-200的端口上。三、 按照图示设置DIP开关。PLC与编程设备的连接（PC/PPI电缆）结论经过对基于西门子s7-200的三层电梯控制系统的设计，我们对于系统设计方法及步骤有了初步的了解，并对PLC控制的认识提高到一个新阶段，从理论知识上升到实实在在的实际运用。对于我们今后学习新一种类型的PLC，使用新一类型的PLC打下了基础。对电梯系统的设计，使我们了解了控制系统设计是怎样一步步完成的。通过这次设计使我对电梯的控制有了深入的了解，尤其是电梯的PLC控制。在这次设计中，我经历了 查资料做笔记思考定位选设备的过程，使我了解的不仅仅是电梯的控制，或是设备的选择，或浅

50、或深，最重要的是我掌握了一种设计的方法，思维的方式，使受益非浅。在此次设计中，使我还体会到了要想飞快的进步就要有一盏明灯照路。感谢刘老师多次的指点迷津，使我突破了许多难关。通过对七层电梯系统的设计，我初步了解了设计控制系统对涉及人员的要求。要求我们对控制器件有全面地了解，对系统运行过程清晰，并要求有一个严肃谨慎的态度以及对设计系统发面的全面了解，全面研究。 致谢本课程设计是在杨老师的精心指导和严格要求下完成的。从在做设计以来，我不仅在专业上有了很大的进步，而且恩师的严谨治学态度、务实工作作风、高度的责任心，也使我受益非浅。在此，我要向吕老师表示深深的敬意和衷心的感谢! 此外，作者在学习期间，还

51、得到许多老师、同学、朋友的帮助，在此表示衷心的感谢! 在这三年里有许多让我感动的事和让我感激的人。但由于时间的仓促和主客观条件的限制我们只是做出模型做演示，当然这与真正的实物相比，在工艺上还有很大差距，尽管有些不太完美的地方，但我们已经很努力了。最后祝愿老师们工作顺利，身体健康！祝愿同学们前程似锦，一切顺利！ 附件1 何献忠.可编程控制器应用技术(西门子S7-200系列) .北京：清华大学出版社，20073 汤自春.PLC原理及应用技术.北京：高等教育出版社，20064 吴明亮，蔡夕忠.可编程控制器实训教程北京：化学工业出版社，20055 贾德胜等编著PLC应用开发实用自程序.北京：人民邮电出版社，2006