四层电梯控制模块 PLC 西门子.doc

PLC毕业设计（论文） PLC课程设计报告 设计名称：四层电梯控制 所在组别：第二组 成员：张寿远、张俊、潘勇 班级：电气0811 专业：电气自动化成绩：评语：目录摘要- 1 -前言- 2 -二四层电梯的功能- 3 -三PLC控制系统硬件设计- 4 -3.1、系统面板图- 4 -3.2、系统示意图- 6 -3.3、I/O的分配如下- 7 -3.4、 PLC外部接线图- 8 -3.5、系统流程图- 10 -四四层电梯的软件设计- 12 -4.1、四层电梯梯形图- 12 -4.2、四层电梯调试过程说明- 18 -五机型及其他设备的选择- 19 -5.1、机型的选择- 19 -5.2、 实验设备- 20 -设计过程记录- 20 -总结- 21 -摘要 在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。随着高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期,电梯控制技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。本设计针对我国电梯业的现状，将可编程序控制器(PLC)应用于四层电梯进行逻辑控制，通过合理的选择和设计，不但提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性，同时延长了使用寿命，缩短了电梯的开发周期，并提高了电梯的控制水平，改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。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，达到了理想的目的。该电梯控制系统具有指层、厅召唤、选层选向、手动和自动等功能，具有集选控制的特点。在介绍电梯基本结构的基础上，深入分析了电梯的工作原理，阐述了PLC的优点及特点，重点分析了电梯的硬件设计和软件设计，研究并提出了基于PLC电梯控制系统设计的实现方案，最后对本论文的研究内容进行了总结与展望。关键词： 电梯 变频器 PLC控制 变频调速前言 电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要有货梯;高层住宅需要有住宅梯;百货大楼和宾馆需要有客梯,自动扶梯在现代社会,电梯已像汽车、轮船一样,成为人类不可缺少的交通运输工具。据统计,美国每天乘电梯的人次多于乘载其它交通工具的人数。当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。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要求的，因此，电梯控制系统应采用随机逻辑控制方式控制。目前电梯的控制普遍采用两种控制方式：一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯的信号采集、运行状态和功能的设定，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，这两种方式并没有太大的区别。国内厂家大多采用答二种方式，其原因在于用PLC控制有许多优点： 1，可靠性高，由于采取了一系类的PLC高可靠性的措施，PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达35万小时。而且PLC的环境适应性也很强，它能在工业环境下可靠地工作；2，编程简单，PLC最常用的编程语言是梯形图语言。这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活；3，体积小、结构紧凑、安装、维修方便。PLC的体积小，重量轻，便于安装。一般PLC都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能。可编程控制器不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气维护人员的技能和习惯，摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学、调试和查错都很容易。总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用，然而其控制性能与自身的功能已经无法满足与适应电梯控制的要求和发展，与PLC相比较，存在质的差别。电梯使用继电接触器控制的时代，很难设计出质量优良的电梯控制系统，而现在，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了更广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠、抗干扰性能增强、机械与电气部件被机结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此它已成为电梯运行中的关键技术。二四层电梯的功能PLC在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯控制过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。 本文主要讨论研究利用西门子公司可编程控制器对四层电梯的控制，形成电梯控制系统。电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。当乘员进入电梯，按下楼层按钮，电梯门自动关闭后控制系统进行下列运作：根据轿厢所处位置及乘员所处层数判定轿厢运行方向，保证轿厢平层时减速。将轿厢停在选定的楼层上；同时，根据楼层的呼叫，顺路停车，自动开关门。另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。三PLC控制系统硬件设计3.1、系统面板图3.2、系统示意图3.3、I/O的分配如下该系统占用PLC的36个I/O口，20个输入点，16个输出点，使用的是四门子S7-200PLC控制模块。具体的I/O分配如下图所示：序号名 称输入点序号名 称输出点0一层内呼I1.60内呼一楼指示Q0.01二层内呼I1.71内呼二楼指示Q0.12三层内呼I2.62内呼三楼指示Q0.23四层内呼I0.33内呼四楼指示Q0.34一层外呼上I0.44一层外呼上行指示Q0.45二层外呼下I0.55二楼外呼下行指示Q0.56二层外呼上I0.66二层外呼上行指示Q0.67三层外呼下I0.77三楼外呼下行指示Q0.78三层外呼上I1.08三楼外呼上行指示Q1.09四层外呼下I1.19四楼外呼下行指示Q1.110开门开关I1.210电梯上行Q1.211关门开关I1.311电梯下行Q1.312一层平层I1.412门电机开Q1.413二层平层I1.513门电机开Q1.514三层平层I2.014电梯上行指示Q1.615四层平层I2.115电梯下行指示Q1.716开门限位I2.2 17关门限位I2.318电梯上升极限位I2.419电梯下降极限位I2.53.4、 PLC外部接线图 本设计的PLC外部接线图如图所示.CPU226CN的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流，CPU226CN的输出继电器触点容量为2A，电压范围为530V（DC）或5250（AC）3.5、系统流程图 电梯开关门流程图电梯上升下降流程图四四层电梯的软件设计4.1、四层电梯梯形图4.2、四层电梯调试过程说明1. 开始时，电梯处于任意一层。2. 当有外呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时3S后自动打开。3. 当有内呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时3S后自动打开。4. 在电梯运行过程中，电梯上升（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内、外呼梯信号时，则电梯响应该外信号，但不响应二层向下外呼梯信号。同时，如果过电梯到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。5. 电梯应具有最远反向外梯响应功能。例如：电梯在一楼，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，则电梯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。平层且电梯停止运行后，按开门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭。五机型及其他设备的选择5.1、机型的选择 SIMATIC 小型S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块等。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。STEP 7-Micro/WIN 32是西门子公司专门为S7-200系列PLC设计在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学，可用梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图三种编程语言编制程序，不同的编程语言编制的程序可以相互转换。STEP 7-Micro/WIN 32提供两套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和国际标准指令集（IEC1131-3方式）。程序编制完成之后，利用PLC与计算机专用的PC/PPI电缆传送程序至PLC。 5.2、 实验设备1、THPLC-DT型四层电梯实验教学模型一台2、安装了V3.2 STEP 7 MicroWIN编程软件的计算机一台 3、PC/PPI编程电缆一根 4、PLC主机一台（西门子自配），应选用40点机型（输入口大于20点、输出口大于16点）。设计过程记录一、工作计划阶段主要内容时间方法、手段负责人/分工完成情况1功能要求分析6.12-6.13研究要求、讨论记录：潘勇基本完成2I/O分配6.13研究讨论张俊、张寿远完成3接线、编程6.14研究、实践共同完成调试3文档归档6.17归总潘勇完成N汇报6.19PPTPPT：潘勇演讲：张寿远完成二、遇到的问题及解决办法 问题：虽然在我们的生可见的，但在做的时候我们才明白电梯的工作原理是多么的复杂比我们想像中的要难的多，思路上非常的模糊，然后我们让老师点拨了我们一下，我们才豁然开朗。在本组成员的共同努力下，按照课程设计要求。并参考相关资料。完成了四层电梯PLC程序的编写。在6月17日进行了课程仿真模拟。在模拟的过程，电梯上下行、内呼、外呼等一切功能均能实现。但唯一的缺陷在于电梯平层后，门不能够按照要求自动打开。经过同组成员的不断查找。理清逻辑关系，故障的原因就在于门开关的限位在PLC程序中排错位置。在纠正错误后，课程终能圆满成功！三、自评根据设计过程中的表现和对项目的贡献程度，自评如下：组员张俊张寿远潘勇贡献度33%33%33%总结四层教学电梯系统在各类院校的实践教学中得到广泛的利用，它可以作为电气及楼宇自动化等专业的PLC、变频器相关课程的实践教学平台。但是由于实际硬件的教学电梯投入较大，对教学空间也比较苛刻，从而给各个院校的实践教学带来很大的困扰。利用工控组态软件实现PLC与上位计算机通信的方法简单易行，本四层教学仿真电梯系统利用工控组态软件组态王，配合简单的PLC主机，在PC机界面上实现了实践教学训练平台，投入较少，对教学空间要求不高，适合大批量学生的实践训练，符合大多数高等院校及培训机构的教学要求。所以利用PLC主机、PC机及工控组态软件设计实现的四层教学仿真电梯系统，