基于PLC的七层电梯控制系统设计.doc

I 基于基于 PLCPLC 的七层电梯控制系统设计的七层电梯控制系统设计 摘摘 要要 本次毕业设计是基于 PLC 的七层电梯控制系统 电梯是垂直方向的运输设 备 是高层建筑中不可缺少的交通运输设备 它靠电力拖动一个可以载人或物 的轿厢 在建筑的内导轨上做垂直升降运动 它在人们的日常生活中起着举足 轻重的作用 该系统主要由 PLC 逻辑控制电路组成 在硬件上以西门子公司 的 PLC 做为控制中心 以及交流异步电动机 继电器 接触器 行程开关 按 钮 发光指示器和 PLC I O 接口组成为一体的控制系统 在软件上采用模块的 设计法 包括楼层及轿厢内外呼叫请求 平层检测及开关门 控制电梯升降 电梯运行状态指示控制等模块 整个系统通过 PLC 逻辑控制电路对电梯的升 降 加减速 平层 起动 制动等进行控制 其结构简单 运行率高 平层精 度高 关键字 关键字 PLC 电梯 逻辑控制电路 II Summary The text descrribes a control system that is dased on PLC The elevator is perpendicular directional of the coneyance equipments be indispensable in the high building of transportation equipents It depends electric power dragging along to move a car that can carry person and lesd a track in the building of the well way up do perpendicularity to ascend and descend sport there is prominent function in the people s life And the control elevator circulate of the PLC system slso has more and more high request request to attain the movement purpose of steady quasi quick of elevator movement That system mainly from PLC logic control the electric circuit constitute In hardware for siemens plc to the control and an exchangs difference to tread electric motor among them affter the electric appliances get in touch with a machine route of travel switch and press button give out light the indicator constitute and PLC I O turned around the interface for the control system of integral whole In the software to design of the modules including the floor and the car is outside the call for the floor inspection and control of the elevator door and the state indicates that control adding modules The whole system passes PLC logic control the electric is to the rise and fall of elevator Add decelerate Even layer Start make to move a control Its struclue is simple and circulate an effciency even layer accuracy and with good value promote Keywords PLC elevator The logic controls electric circuit III 目录目录 1 绪论 1 2 电梯控制系统方案设计 2 2 1 电梯的构造 2 2 2 电梯对控制信号的响应要求及其流程 3 2 2 1 电梯对控制信号的响应要求 3 2 2 2 电梯的控制流程 3 2 3 电梯的控制要求 4 2 3 1 电梯位置的确定与显示 4 2 3 2 轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号 5 2 3 3 电梯自动运行时的信号响应 5 2 3 4 轿厢的启动与运行 6 2 3 5 轿厢的平层与停车 6 2 4 可编程序逻辑控制器 PLC 6 2 5 PLC 的分类 6 2 6 PLC 的机型和 I O 点的点数选择 7 2 7 PLC 控制系统的组成 7 2 8 安全设置 8 3 电梯控制系统硬件设计 9 3 1 程序设计思路 9 3 2 电梯的基本电路设计 9 3 2 1 主电路 交流双速电梯的拖动电路 9 3 2 2 开关门电路安全运行电路 10 3 3 电梯电器元件表 11 3 3 1 输入设备的确定 12 3 3 2 输出设备的确定 13 4 电梯控制系统软件设计 14 4 1 电梯的开关门控制 14 4 2 层楼信号的产生与消除 17 IV 4 3 内选指令的登记与消除 18 4 4 外呼信号的登记与消除 19 4 6 电梯自动运行时启动 加速和稳定运行环节 22 4 7 停车制动环节 23 5 电梯控制系统仿真 25 6 结论 30 参考文献 31 致谢 32 附录 33 附录一 PLC 的 I 0 接线 33 附录二 梯形图 35 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 1 1 1 绪论绪论 近年来我国经济飞速发展 人民生活水平的迅速提高 工作居住条件得到了巨大 的改善 电梯作为建筑内的垂直交通运输工具 它与人们的生活息息相关 传统的电 梯曳引电动机采用接触器控制 存在着电气元件多 功能弱 电气故障频繁 可靠性 差和工作寿命短等缺陷 可编程控制器 PLC 是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的 是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置 由于它的种种优点 目前 电梯的继电器控制方式已逐渐被 PLC 控制代替 同时 由于 PLC 控制的准确性与高效 性 不仅能满足乘客的舒适感和保证平稳的精度 还可以降低能耗 节约能源 减少 运行费用 因此 PLC 控制技术已成为现代电梯行列的一个热点 本次毕业设计的题目是 基于 PLC 的七层电梯控制系统设计 PLC 控制是指 电梯信号控制由 PLC 及其软件来实现 控制系统的核心为 PLC 本次设计的主要任务和 内容是 建立 PLC 控制的电梯系统 的信号控制系统的总体框架 利用 PLC 集中处理 电梯运行方式 安全保护信号 内指令信号 外召唤信号 井道信号 门区信号 开 关门及限位信号等信号 并显示电梯所到楼层 运行方向及呼梯应答等 实现电梯运 行到位后具有手动和自动开关门功能 拖动控制系统中曳引机的启动 运行 制动停 止 包括正反转信号及多种速度信号 经 PLC 运算 判断后通过电机来实现 达到的 要求是 通过深入的理论研究和编程实践 全面认真的完成上述几个内容 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 2 2 2 电梯控制系统方案设计电梯控制系统方案设计 2 12 1 电梯的构造电梯的构造 电梯是一种特殊的起重运输设备 它由轿厢及配重 拖动电动机及减速传动机械 井道以及井道设备 召唤系统及安全装置构成 轿厢是用于载人或物的部位 配重是 用来改变电梯电动机负载的特性以及提高电梯的安全性而设置的 如图 2 1 所示为电 梯拖动系统示意图 电梯的轿厢及配重分系在钢丝绳的两端 钢丝绳跨挂在曳引轮上 曳引轮经减速机构由电动机拖动 形成轿厢的上下运动 图 2 1 电梯拖动系统示意图 井道是指建筑中用于安装电梯并提供电梯运行的通道 轿厢以及配重都是在井道 中运行的 井道在各层都设有门厅和呼梯设备 门厅有门厅门 厅门顶部装有层楼指 示器 用于指示电梯的运行方向和电梯所在的位置 门厅里还有呼梯盒 其作用是在 每一个层站召唤电梯 呼梯盒常安装在厅门外离地面 1m 高左右的墙壁上 基站与顶站 只有一个按钮 中间层站有上行与下行两个呼梯按钮 按钮下面带有呼梯的记忆灯 基站的呼梯盒上还设有许多定位装置和安全设备 井道的顶部和底部还设有冲顶和蹲 底的缓冲设备 用以确保电梯的运行安全 轿厢内的自动门机是用来实现电梯的开门及关门 电梯门分厅门及轿厢门 当电 梯停靠在某一层时 这一层的厅门在轿厢门的带动下开启或关闭 电梯的操纵箱也安 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 3 装在轿厢内 供司机和乘客对电梯发布操作的命令 上面设有与电梯层站数相同的内 选层按钮 带有内选记忆指示灯 上下行启动按钮 带有上下行记忆指示灯 开关门 按钮 急停按钮 风扇 照明 层楼指示灯的控制开关 电梯运行状态选择钥匙开关 等 2 22 2 电梯对控制信号的响应要求电梯对控制信号的响应要求及其流程及其流程 2 2 1 电梯对控制信号的响应要求 1 当在轿厢内按下关门按钮时 电梯门自动关闭并进行锁保护 电梯门锁上以 后电梯将自动启动并运行 2 当电梯到达指定的楼层后 电梯自动停止运行 并且自动开门 随后电梯延 时自动关门 等待厅外召唤 3 电梯运行时只响应和电梯运行方向相同的厅外召唤 4 当电梯到达顶层或底层时 自动停止并且改换方向 5 电梯接受轿厢内外的每一个呼叫按钮的呼叫命令 进行自动登记和记忆 当 任务完成后 其自动消除记忆 6 电梯的楼层门厅和轿厢的内部都有电梯运行情况的显示 7 当电梯接受到多个信号时 采用第一个信号来进行运行方向的定向 先响应 现在电梯的运行方向的呼叫 一个方向的任务执行完后再换向执行下一个方向 8 当执行完一个方向的任务要进行换向时 根据最远站换向原则来进行运行方 向的转换 9 当电梯进行维修时 要将所有楼层的电梯门关闭 以防止行人误入 2 2 2 电梯的控制流程 当电梯接收到来自厅外的召唤时 自动的进行定向 并且电动机 M1 高速运行到达 指定楼层 当到达指定楼层后电动机 M1 减速 以低速运行至停层位置 当到达停层位 置后 电动机 M1 反转控制电梯自动开门 此时厅内乘客由轿厢内出来 而厅外乘客也 可进入轿厢内 当乘客进入轿厢后按下关门按钮 SB2 门厅自动关门 如图 2 2 所示 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 4 M1 换低速 低速运行 是否到达停层位置 M1 停转 自动开门 按下 SB2 乘客是否出门 自动关门 M1 反转 平 层 开门过程减速 门是否开到位 开门控制过程结束 门是否关闭 厅外召唤楼层 自动定向 M1 起动 高速运行 是否到召唤楼层 N N Y Y N Y 出门 进门 图 2 2 电梯的控制流程 2 32 3 电梯的控制要求电梯的控制要求 2 3 1 电梯位置的确定与显示 轿厢中的乘客及门厅中等待乘坐电梯的人都需要知道电梯的位置 因而轿厢及门 厅都设有显示层楼标志的电梯位置显示装置 此外 电梯的运行还需要更加准确的电 梯位置信号 以满足制动停车等控制的需要 电梯的位置信号一般由设在井道中的位 置开关 如磁感应器提供 当轿厢上设置的隔磁板插入感应器时 发出位置信号 并 启动楼层指示 如图 2 3 所示 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 5 图 2 3 电梯的平层 停层装置 2 3 2 轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号 司机和乘客可以按下轿厢内的操控盘上的选层按钮来选定电梯运行的目的楼层 此为内选信号 当按钮按下后 该信号应被记忆并使相应的指示灯点亮 在门厅等候 电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤按钮 此为外唤信号 该信号也需记忆并点 亮门厅的上行或下行指示灯 这些保持信号在要求得到满足时应能自动消除 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 6 2 3 3 电梯自动运行时的信号响应 电梯自动运行时应根据内选及外唤信号 决定电梯的运行方向及在哪些站点停站 一般情况下 电梯按先上后下的原则安排运送乘客的次序 而且规定在运行方向确定 之后 不响应中途的反向呼唤要求 直到到达本方向的最远站点才开始返程 2 3 4 轿厢的启动与运行 当轿厢的运行方向确定后 而且轿厢门已经关好的时候启动运行 运行的初始阶 段是加速运行阶段 其后是稳定运行阶段 2 3 5 轿厢的平层与停车 轿厢运行后需要确定在哪一层站停车 平层停车时 轿厢的底与门厅 地平面 应相平齐 一般规定具体的平层误差 如平层时两平面不得超过 5mm 平层停车过程需 在轿厢底面与停层楼面相平之前开始 先是减速 再是制动 以满足平层的准确性及 乘客的舒适感 电梯的平层开始信号由平层感应器发出 如图 2 3 所示 上平层感应 器 KR8 及下平层感应器 KR9 装在轿厢顶部 隔磁板安装在进道壁上 上行时 KR8 首先 插入隔磁铁板 发出减速信号 电梯开始减速 至 KR9 插入隔磁板时 发出开门及停 车信号 电动机停转 抱闸抱死 下行时 KR9 首先插入隔磁铁板 发出减速信号 电 梯开始减速 到 KR8 插入隔磁铁板时 发出开门及停车信号 如图 2 3 所示 2 42 4 可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器 PLC PLC PLC 采用的是 8 位或 16 位微处理器为核心 其不仅具有可编程序内存对指令的存 储 还具有逻辑 顺序 计数 计时 算术运算 数据比较 数据传送等功能 PLC 采 用循环扫描方式 对输入信号不断的进行采样 然后根据检测到的信号状态 通过程 序等做出反应 并且将这些反应以输出信号的形式由输出信号控制系统的外部负载 如继电器 电动机 指示灯和报警器等 产生相应的动作 由此通过以上过程完成对 电梯的控制 2 52 5 PLCPLC 的分类的分类 PLC 通常可以按结构特征以及输入输出点数的多少两种方法分类 1 按结构特征 PLC 可以分为整体式 模块式 整体模块混合式这三种类型 其中整体式的 PLC 般都是小型或微型机 集中 CPU 输入 输出单元 电源 通信接 口等部件都集中到一个机壳内 模块式 PLC 是将 CPU 输入 输出单元 电源 通信 接口等分别做成模块 在应用中可以按需要对模块进行组装 而大 中型 PLC 一般都 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 7 是模块式结构 整体模块混合式 PLC 将 CPU 电源模块 通信模块及一定数量的输入 输出单元集成到一个机壳内 当其中的输入 输出模块不够使用时再进行模块扩展 2 按输入 输出点多少 PLC 可以分为微型 小型 中型及大型机 微型 PLC 输 入 输出点数小于 128 点 中型 PLC 输入 输出点数为 128 512 点 大型 PLC 输入 输出 点数在 512 点以上 2 62 6 PLCPLC 的机型和的机型和 I OI O 点的点数选择点的点数选择 针对此次的毕业设计我采用了西门子 S7 200 系列 PLC 根据七层七站交流双速电 梯的控制要求 选用了 S7 200 类型中的 CPU226 AC DC RLY 型 其输入映象寄存器为 I0 0 I2 7 输出映象寄存器为 Q0 0 Q1 7 共有 24 点输入 16 点输出 为了满足系统 I O 点要求 需要对其进行扩展 选用 EM223 EM223 输入输出模块有 4 点输入 4 点输 出 8 点输入 8 点输出 16 点输入 16 点输出模块 而在本次毕业设计中选用 1 个 EM223 的 16 点输入 16 点输出模块和 1 个 EM223 的 8 点输入 8 点输出模块做为扩展模块 可以满足本次设计的要求 附录 1 PLC 的 I O 接线图 2 72 7 PLCPLC 控制系统的组成控制系统的组成 PLC 控制系统组成如图 2 4 输 入 端 I 输 出 端 Q 召唤按钮 指令按钮 报警器 自动开关门控制 指示 主拖动控制电路 电磁制动器 层楼平层感应器 运行方式 安全开关 检修开关 图 2 4 PLC 控制系统组成 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 8 2 82 8 安全设置安全设置 电梯的运行可以分为自动运行状态 司机状态或检修状态 可以有一个转换触点 来实现 三种运行状态为并行 三种状态中自动运行最为关键也最为复杂 并且电梯 的运行并无明显状态步骤 不是顺序运行 所以设计时是以经验设计法为主 把控制 电路分成几个部分 再合起来形成统一的流程图和梯形图 电梯的安全保护很多 如冲顶与蹲底 断钢丝绳 轿厢内人员的跌落 逃生等保 护 还有消防运行等多项 电梯的安全是电梯最重要的技术指标 电梯的安全设备有 安全窗及其开关 安全钳及其开关 限速器及其开关等 安全窗在轿厢的顶部 供应 急情况下疏散乘客 当安全窗打开时 电梯不准运行 安全钳是为了防止电梯曳引钢绳 断裂及超速运行的机械装置 用以在上述情况下将轿厢夹持在轨道上 限速器是检测电 梯运行速度的装置 当电梯超速运行时 限速器动作 带动安全钳使电梯停止运行 极 限开关 强迫换速开关是电梯限位安全装置 当电梯运行到上下极限位置时仍不停车 上下限开关动作 发出停车信号 若仍不能停车 将压下强迫停车开关 强制电梯停 止运行 若还不能停车 将通过机械装置带动极限开关切断曳引电动机电源 以达到 停车的目的 避免电梯出现冲顶或蹲底事故 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 9 3 3 电梯控制系统电梯控制系统硬件设计硬件设计 3 13 1 程序设计思路程序设计思路 本次毕业设计针对的是基于 PLC 的七层电梯控制系统设计 在电梯的每一层面均 需有升降和轿厢所在楼层的指示灯显示 1 7 楼所对应的指示灯表示楼层号 每层的楼 厅均有输入按钮控制电梯上行或下行 工作中的电梯主要对各种呼梯信号和当时运行 状态进行综合的分析 再确定下一个工作状态 为此它要求具有自动的定向 顺向的 截梯 反向保护 内 外呼记忆 自动开 关门 停梯消号 自动停层等功能 3 23 2 电梯的基本电路设计电梯的基本电路设计 3 2 1 主电路 交流双速电梯的拖动电路 L1 L2 L3 SQ FU 1 SQ 0 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM 6 KM 7 KM8 L1 L2 FR1FR2 M 3 R1 R2 图 3 1 电梯拖动电路 图 3 1 为交流双速电梯的拖动电路 M1 为 YTD 系列电梯专用双速笼型异步电动机 6 24 极 KM1 KM2 为电动机正反转接触器 用于实现电梯上 下行控制 KM3 KM4 为电梯高 低速运行接触器 用以实现电梯的高速或低速运行 KM5 为启动加速接触器 KM6 KM7 KM8 为减速制动接触器 用以调整电梯制动时的加速度 L1 L2 与 R1 R2 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 10 为串入电动机定子电路中的电抗与电阻 与 KM5 KM8 配合实现电动机的加 减速控制 1 当 KM1 或 KM2 与 KM3 得电吸合时 电梯将进行上行和下行启动 延时后 KM5 得电吸合 短接 R1 L1 电梯转为上行或下行的稳定运行 2 当电梯接收到停层指令后 KM3 失电释放 KM4 得电吸合 电动机转为低速 接法 串入阻抗制动 实现上升与下降的低速运行 延时时间到 KM6 KM7 KM8 依次 得电吸合 用来控制制动过程的强度 提高停车制动时的舒适感 3 到达平层位置时 接触器全部失电释放 抱闸抱死 电梯停止运行 4 在检修状态时 电梯只能在低速接法下点动运行 3 2 2 开关门电路安全运行电路 图 3 2 开关门安全运行电路 图 3 2 所示为开关门电路安全运行电路 门电动机为他励直流电动机 可由 KM9 KM10 控制其正反转 1 KM9 接通时 电阻 R2 与电动机电枢并联 电流由电枢左端流向右端 电动机 正转实现开门 压下 SQ8 时 R2 部分被短接 实现开门调速 减速 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 11 2 KM10 得电时 电阻 R2 与电动机电枢并联 电流由电枢右端流向左端 电动 机将反转 实现关门 压下 SQ9 时 R3 部分被短接 实现关门调速 3 在电梯上 下行运行时 抱闸 YB 应打开 其线圈应得电 电梯停止运行时 抱闸应抱死 其线圈应得电 因此用 KM1 KM2 控制抱闸线圈 YB 的得电与失电 4 将所有厅门与轿门开关 SQ11 SQ18 串联在一起 控制门锁继电器 KA1 以保 证各层楼的门全部关闭正常后电梯才能运行的控制 这样既可以减少占用 PLC 的输入 口 又便于检修 5 将安全窗开关 SQ1 安全钳 SQ2 限速开关 SQ3 轿内急停开关 SQ4 上下强 迫停止开关 SQ19 和 SQ20 基站开关梯钥匙开关 SA2 以及热继电器触点 FR1 FR2 串 联在一起 构成安全回路 控制安全运行继电器 KA2 用 KA2 的触点控制 PLC 的 RUN 口 只有当 KA2 得电吸合时 才允许 PLC 处于运行状态 这样既可以节省 PLC 的输入口 又可以实现在多种紧急情况下的立即停车 3 33 3 电梯电器元件表电梯电器元件表 表 3 1 电梯电器元器件表 元件符号名称及作用元件符号名称及作用 KM1 上行接触器 7KR 7 楼感应器 KM2 下行接触器 8KR 上平层感应器 KM3 高速接触器 9KR 下平层感应器 KM4 低速接触器 SB0 极限开关 KM5 启动接触器 SB1 开门按钮 KM6 KM8 制动接触器 SB2 关门按钮 KM9 开门接触器 SB3 上行启动按钮 KM10 关门接触器 SB4 下行启动按钮 1HL 7HL 1 7 层层楼指示灯 SB5 SB11 1 7 楼轿内选层按钮 8HL 9HL 上行 下行指示灯 1SB1 6SB1 1 6 楼上行外呼按钮 HL8 HL9操纵箱上下行指示记忆灯 2SB2 7SB2 2 7 楼下行外呼按钮 HL10 1 楼上呼记忆灯 SQ 电源开关 HL11 2 楼上呼记忆灯 SQ1 安全窗开关 HL12 2 楼下呼记忆灯 SQ2 安全钳开关 HL13 3 楼上呼记忆灯 SQ3 限速器开关 HL14 3 楼下呼记忆灯 SQ4 轿内急停开关 HL15 4 楼上呼记忆灯 SQ5 基站开关 HL16 4 楼下呼记忆灯 SQ6 开门到位开关 HL17 5 楼上呼记忆灯 SQ7 关门到们开关 HL18 5 楼下呼记忆灯 SQ8 开门调整开关 HL19 6 楼上呼记忆灯 SQ9 关门调整开关 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 12 HL20 6 楼下呼记忆灯 SQ11 SQ17 1 7 楼厅门锁开关 HL21 7 楼下呼记忆灯 SQ18 轿门关闭到位开关 1KR 1 楼感应器 SQ19 上限位开关 元件符号名称及作用元件符号名称及作用 2KR 2 楼感应器 SQ20 下限位开关 3KR 3 楼感应器 SQ21 上行强迫停止开关 4KR 4 楼感应器 SQ22 下行强迫停止开关 5KR 5 楼感应器 SA1 运行状态选择钥匙开关 6KR 6 楼感应器 SA2 基站开关梯钥匙开关 3 3 1 输入设备的确定 在操作厢上应有各层的选层按钮 7 层共有 7 个 开关门操作厢需要 2 点输入 考 虑到乘客的安全 电梯在门未关好的情况下禁止启动 对轿厢门及厅门的开关应设极 限开关 需 2 点输入 为防止轿箱冲顶或蹲底 应设上行 下行限位 需 2 点输入 共需 13 个开关输入点 井道内每层都应设置感应器 以便感知轿厢当前所在层 所以每层设一个楼层感 应器 需 7 个感应器 为保证轿厢停靠时对层准确 在轿厢上设置了上平层感应器和 下行层感应器两个感应器 用以感知停靠偏上还是偏下 当停层准确时 2 个感应器均 接通 共需用 9 点输入 各门厅乘客召唤时 除底层和顶层只有一个召唤按钮外 其它各层均设上下两个 召唤按钮 7 层共需 12 个按钮 轿厢无指令运行中停靠的层站 应设置一个基站输入点 其它还需要有门锁 自 动 检修以及上 下行启动等输入点 共需 6 点 经以上分析 可知共需用 40 个输入 端点 表 3 2 PLC 控制输入表 PLC 控制输入表 I0 0 门锁 I1 6 3 楼内选 I3 3 2 楼上行 I0 1 自动运行 I1 7 4 楼内选 I3 4 2 楼下行 I0 2 检修 I2 0 5 楼内选 I3 5 3 楼上行 I0 3 开门 I2 1 6 楼内选 I3 6 3 楼下行 I0 4 关门 I2 2 7 楼内选 I3 7 4 楼上行 I0 5 上行启动 I2 3 1 楼感应器 I4 0 4 楼下行 I0 6 下行启动 I2 4 2 楼感应器 I4 1 5 楼上行 I0 7 基站 I2 5 3 楼感应器 I4 2 5 楼下行 I1 0 开门到位 I2 6 4 楼感应器 I4 3 6 楼上行 I1 1 关门到位 I2 7 5 楼感应器 I4 4 6 楼下行 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 13 I1 2 上行限位 I3 0 6 楼感应器 I4 5 7 楼下行 I1 3 下行限位 I3 1 7 楼感应器 I4 6 上平层感应器 I1 4 1 楼内选 I3 2 1 楼上行 I4 7 下平层感应器 I1 5 2 楼内选 3 3 2 输出设备的确定 控制电梯的上行 下行 即电机的正 反转 需 2 点输出 控制电梯高速 低速需 2 点输出 启动加速 3 级制动减速共 4 点输出 开关门接触器 2 点输出 楼层指示灯 7 点输出 上 下行指示灯 2 点输出 上下呼记忆灯七层共 12 个 楼层内选记忆指示 共 7 个 输出部分共需 38 点输出 表 3 3 PLC 控制输出表 PLC 控制输出表 Q0 0 上行 Q1 5 4 层层楼指示 Q3 2 1 楼上呼记忆 Q0 1 下行 Q1 6 5 层层楼指示 Q3 3 2 楼上呼记忆 Q0 2 高速 Q1 7 6 层层楼指示 Q3 4 2 楼下呼记忆 Q0 3 低速 Q2 0 7 层层楼指示 Q3 5 3 楼上呼记忆 Q0 4 启动加速 Q2 1 上行指示 Q3 6 3 楼下呼记忆 Q0 5 制动减速 1 Q2 2 下行指示 Q3 7 4 楼上呼记忆 Q0 6 制动减速 2 Q2 3 1 层内选记忆指示 Q4 0 4 楼下呼记忆 Q0 7 制动减速 3 Q2 4 2 层内选记忆指示 Q4 1 5 楼上呼记忆 Q1 0 开门 Q2 5 3 层内选记忆指示 Q4 2 5 楼下呼记忆 Q1 1 关门 Q2 6 4 层内选记忆指示 Q4 3 6 楼上呼记忆 Q1 2 1 层层楼指示 Q2 7 5 层内选记忆指示 Q4 4 6 楼下呼记忆 Q1 3 2 层层楼指示 Q3 0 6 层内选记忆指示 Q4 5 7 楼下呼记忆 Q1 4 3 层层楼指示 Q3 1 7 层内选记忆指示 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 14 4 4 电梯控制系统软件设计电梯控制系统软件设计 4 14 1 电梯的开关门控制电梯的开关门控制 1 电梯开门 投入运行前的开门图 4 1 4 2 将开关梯钥匙插入 SA2 内 旋至开梯位置 则 中间继电器 KA2 得电吸合 其动合触点 KA2 1 2 闭合 接通 PLC 电源 使 PLC 处于运 行状态 图 4 1 电梯开门梯形图 IO 7 常开触点闭合 自锁 KM9 得电 则电梯自动开 门 电梯投入运行前 位于基站 基站行程开关 SQ5 闭合 输入继电器 I0 7 得 电 SM0 1 常开触点闭 合 1 个扫描周期 Q1 0 开门继电器得电 M10 0 常开触点闭合 开门辅助继电器 M10 0 得电 初始化脉冲继电器 SM0 1 自动接通 1 个扫描周期 图 4 2 电梯开门流程图 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 15 电梯检修时开门图 4 1 4 3 在检修状态下 开关门均为手动控制 由开门按钮 SB2 实施开门关门 检修时 检修开关 SA 1 2 闭合 输入继电器 I0 2 得 电 I0 2 动合触点闭合 按下开门按钮 SB1 I0 3 动合触点闭合 KM9 得电 实现检修开门 M10 0 动合触点闭合 M10 0 得电 Q1 0 得电 输入继电器 I0 3 得 电 图 4 3 电梯检修时的开门流程图 电梯自动运行时停层开门图 4 1 4 4 电梯关门过程中重新开门图 4 4 在电梯关门过程中 若有人或物夹在两门中间 则需重新开门 按下开门按钮 SB1 输入继电器 I0 3 得 电 I0 3 动合触点闭合 M10 0 得电 M10 0 动合触点闭合 Q1 0 得电 KM9 得电 实施重新开门 电梯停层时 到平层 位置 M14 0 得电 M14 0 动合触点闭合 M10 0 得电 M10 0 动合触点闭合 Q1 0 得电 KM9 得电 实现电梯开门 图 4 4 电梯自动运行以及关门过程中的重新开门流程图 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 16 呼梯开门图 4 1 4 5 电梯到达某层站后 如果没有人继续使用电梯 电梯将停 靠在该层站待命 若有人在该层站呼梯 电梯将首先开门 以满足用梯要求 若 3 层有人呼梯 则 I3 1 动合触点或 I3 2 动合触点 闭合 M10 0 得电 M10 0 动合触点闭合 Q1 0 闭合 KM9 得电 电梯将开门 例如电梯停在 3 层 则 Q1 6 动合触点闭 合 图 4 5 电梯的呼梯开门流程图 若其他层站有人呼梯 电梯将首先定向 并启动运行 到达呼梯层站时再开门 此时开门是按停层开门处理的 电梯自动运行时 M10 2 得电 M10 2 动断触点断开 使 M10 0 不能得电 进 而使 Q1 0 不能得电 KM9 不能得电 从而禁止开门 2 电梯的关门 电梯停用后的关门图 4 6 4 7 此时电梯到达基站 司机或乘客离开轿厢 电梯 自动关门 司机将开关电梯钥匙插入 SA2 旋到关梯位置 使 KA2 失电释放 PLC 停止 运行 电梯被关闭 图 4 6 电梯的关门梯形图 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 17 停站时间继电器 T37 延时结束时 T37 动合触点闭合 M10 1 得电 M10 1 动合触点闭合 Q1 1 得电 KM10 得电 电梯自动关门 图 4 7 电梯的关门流程图 自动运行时的关门 当电梯运行到某一楼层开门后 电梯内的停站时间继电器 自动开始计时 当计时时间到后 其将会自动的关门 停站时间未到时 也可通过关门按钮 SB2 I0 4 实现提前关门图 4 6 4 24 2 层楼信号的产生与消除层楼信号的产生与消除 当电梯位于某一层时 指层感应器 1KR 7KR 感应该楼层的信号 以控制层灯的状 态 离开该层时 该楼层信号应被新的楼层信号 上一层或下一层 所取代 当层的层 楼继电器是用上层或下层的层楼信号关断的 例如 电梯由 4 层下降到 3 层图 4 8 4 9 图 4 8 电梯的层楼信号的产生与消除梯形图 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 18 输入继电器 I2 5 得 电 I2 5 动合触点闭合 M11 2 得电 Q1 4 得电 M11 2 动合触点闭合 I2 5 动断触点断开 M11 3 失电 M11 3 断开 4HL 失电 4 层层楼指示关 断 3HL 得电 指示 3 层层 楼 3 楼感应器 3KR 闭合 图 4 9 电梯的层楼信号的产生与消除流程图 4 34 3 内选指令的登记与消除内选指令的登记与消除 乘客或司机通过操作轿厢的操纵盘上 1 7 层的选层按钮 SB5 SB11 可以选择要去 的楼层 选层信号被登记后 选层按钮下的指示灯 HL1 HL7 亮 当电梯到达所选的层 楼后 该层楼的层楼辅助继电器得电 其动断触点断开 使该层内选辅助继电器失电 指示灯也熄灭 即内选信号被清除 另外 停靠在某层后 该层的内选信号不能被登 记 例如 若电梯停在 2 楼时 某乘客进入电梯后按下 4 楼的内选按钮 SB8 I1 7 图 4 10 4 11 图 4 10 电梯内选指令的登记与消除梯形图 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 19 当电梯运行至 4 层时 4 层 层楼继电器 M11 3 得电 其动断触点 M11 3 断开 M12 3 失电 M12 3 动合触点断开 Q2 6 失电 4HL 熄灭 即 4 楼内选指令被消 除 按下 4 楼内选按钮 SB8 I1 7 得电 I1 7 动合触点闭合 M12 3 得电 M12 3 动合触点闭合 Q2 6 得电 4HL 亮 4 层内选指令被登记 图 4 11 电梯内选指令的登记与消除流程图 4 44 4 外呼信号的登记与消除外呼信号的登记与消除 乘客在厅门外呼梯时 呼梯信号被接收和记忆 当电梯到达该楼层 且定向方向 与目的地的方向一致时 基层和顶层除外 呼梯要求已满足 呼梯信号应被消除 按下外呼按钮时 相对应的外呼辅助继电器得电 外呼按钮下的指示灯亮 表示 其呼梯要求已被电梯接收并记忆 而该信号的消除电路是由当层层楼继电器 M10 0 M11 4 的动断触点 M11 0 M11 4 与运行方向继电器 M10 3 为上行辅助继电器 M10 4 为下行 辅助继电器 的动断触点 M10 3 或 M10 4 并联构成的 这样安排是前边提到过的电梯运 行中只响应同一方向呼梯的原则决定的 即电梯运行方向与呼梯目的地方向一致且到 达呼梯楼层时 电梯将停止 呼梯要求已满足 呼梯信号被消除 若电梯运行方向与 呼梯目的地的方向相反时 例如电梯从 1 楼向上运行 上行 而呼梯要求从 2 楼向下 若有去 3 楼以上的内选层要求及外呼梯要求 此时电梯到达 2 楼后 无 2 楼上行要求 不停梯 因为呼梯要求没有满足 呼梯信号不能消除 若在 3 楼以上无用梯要求 电 梯将停在 2 楼 但呼梯信号 2 下 不能立即消除 待乘客进入轿厢 选层 去 1 楼 后 电梯定向下 则 2 下呼梯信号已满足 呼梯信号被消除 如 电梯上行 其前方有向下的外呼信号图 4 12 4 13 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 20 图 4 12 外呼信号的登记与消除梯形图一 若电梯从 1 楼向上运行 上 行辅助继电器 M10 3 得电 M10 3 动断触点断开 I3 4 得电 I3 4 动合触点闭合 M13 2 得电并自锁 M13 2 动合触点闭合 Q3 4 得电 HL12 亮 2 楼下行呼梯被登记 当电梯上行到 2 层时 2 层层楼继电器 M11 1 得电 M11 1 动断触点断开 但 电梯上行非下行 下行辅 助继电器 M10 4 失电 其动断触点 M10 4 动断触 点保持闭合 M13 2 仍保 持得电 2 楼下行外呼梯 不被消除 电梯不停梯 2 楼有下行呼梯要求 则 2 楼下行呼梯按钮 2SB2 闭合 图 4 13 外呼信号的登记与消除流程图一 电梯上行 其前方有向上的外呼信号 如图 4 14 4 15 图 4 14 外呼信号的登记与消除梯形图二 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 21 I3 6 得电 I3 6 动合触点闭合 M13 3 得电并自锁 HL13 亮 3 楼上行呼梯被登记 当电梯运行到 3 层时 3 层层 楼继电器 M11 2 得电 M13 3 动合触点断开 Q3 5 失电 HL13 灭 3 楼上行呼梯信号被消除 若电梯从 1 楼向上运行 上 行辅助继电器 M10 3 得电 M10 3 动断触点断开 若此时 3 楼有上行呼梯要求 则 3 楼上行呼梯按钮 3SB1 闭合 M11 2 动断触点断开 M13 3 动断触点闭合 Q3 5 得电 M13 3 失电 图 4 15 外呼信号的登记与消除流程图二 4 54 5 电梯的定向电梯的定向 当电梯在自动运行状态下 电梯首先应确定运行方向 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 在检修状态下 运行方向直接由上行和下行启动按钮确定图 4 16 4 17 图 4 16 电梯在检修状态下的定向梯形图 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 22 在检修状态下 SA2 1 闭合 I0 2 得电 I0 2 动合触点闭合 按下上行或下行启动按 钮 SB3 或 SB4 使其闭合 输入继电器 I0 5 或 I0 6 得电 I0 5 或 I0 6 的动 合触点闭合 Q0 0 或 Q0 1 得电 确定电梯上行或下 行 图 4 17 电梯在检修状态下的定向流程图 运行状态下的定向 M10 3 及 M10 4 分别为确定上行及确定下行辅助继电器 它们线圈的工作条件触点 块由内外呼信号组成 前面所说的 比较 是通过电梯位置信号对呼梯信号的 屏蔽 实现的 例如 当电梯上行且位于 2 层时 2 层层楼继电器 M11 1 的动断触点 M11 1 断 开 2 层的内选外呼信号都不能使 M10 5 得电 因此不能再影响上行状态 4 64 6 电梯自动运行时启动 加速和稳定运行环节电梯自动运行时启动 加速和稳定运行环节 电梯启动的条件 运行方向已确定 即上行或下行辅助继电器 M14 4 或 M14 6 已得电 门已关好 即门锁继电器 KA1 得电吸合 输入继电器 I0 0 得电 I0 0 动合 触点闭合图 4 18 4 19 图 4 18 电梯自动运行时启动 加速和稳定运行环节梯形图 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 23 门已关好 KA1 得电吸 合 KA1 闭合 I0 0 得电 I0 0 动合触点闭合 Q0 2 得电T38 得电 开始计时 计时时间到 T38 动合触点闭合 高速接触器 KM3 得电 Q0 2 动断触 点断开 使 Q0 3 不能得 电 互锁 Q0 4 得电 启动加速接触器 KM5 得电 电梯加速 若电梯确定为上行 则 M14 4 得电 M14 4 动合触点闭合 Q0 0 得电 上行接触 器 KM1 得 电 Q0 0 断开 使 Q0 1 不能 得电 互锁 图 4 19 电梯自动运行时启动 加速和稳定运行环节流程图 4 74 7 停车制动环节停车制动环节 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 各层的停车触发信号在 下行下呼 上行上呼及内选层信号存在时产生 这些都是符合前边所介绍的停车原则 的 当存在触发信号 电梯又运行到当层时产生停车信号 停层信号辅助继电器 M10 5 梯形图支路中 M10 3 M10 4 的动断触点的作用是为了解决呼梯方向与电梯运行方向相 反时的停车问题 如 2 楼向下的外呼信号 使电梯从 1 楼向上运行时 M15 1 不会被触 发 到 2 楼位置时 靠 M10 3 M10 4 的动断触点使 M10 5 接通 而设置的 而停车信 号的消除是停车时间到 T37 为停层时间定时器 停层信号产生后 与上下平层感应器配合 进行停车制动 停车制动之前 应先 产生停车制动信号 然后由停车制动信号控制接触器实现停车制动 为解决电梯进入 平层区间后才出现停车信号致使电梯过急停车的问题 采用上升沿脉冲指令将 I3 6 动 合触点及 I3 7 动合触点变成短信号图 4 20 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 24 M10 6 得电 为 M14 0 得 电做准备 低速接 触器 KM4 得 电 电 梯低速 运行 T39 计时时间 到 T39 动合 触点闭合 T40 计时时间 到 T40 动合 触点闭合 T41 计时时间 到 T41 动合 触点闭合 M10 7 动断触 点断开 T37 得 电 开 始计时1 级减速接触 器 KM6 得电 2 级减速接触 器 KM6 得电 电梯减速电梯减速电梯减速 M10 7 得电 并自锁 T39 T41 得电 开始计时 3 级减速接触 器 KM6 得电 M10 6 动合触点闭合 T38 动断触点断开 Q0 2 T38 失电 M10 6 动断触点断开 Q0 3 得电 M10 7 动合触 点闭合 Q0 5 得电Q0 6 得电Q0 7 得电 Q0 4 失电 图 4 20 停车制动环节流程图 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 25 5 5 电梯控制系统仿真电梯控制系统仿真 在本次设计中为了能够验证系统的可行性 在此我利用 S7 200 仿真软件对系统 程系进行了全面的仿真 以此为依据验证了系统的可行性 其仿真结果如下 1 投入运行前的开门 当行程开关 SQ5 闭合时 I0 7 常开触点闭合控制 Q1 0 开门继电器得电 从而控制 电梯开门如图 5 1 所示 图 5 1 电梯投入运行前开门仿真图 2 检修状态下的开门 当电梯处于检修状态时 检修开关 SA 闭合 输入继电器 I0 2 得电 此时按下开 门按钮输入继电器 I0 3 得电 由此使 Q1 0 开门继电器得电 控制电梯开门如图 5 2 所示 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 26 图 5 2 电梯检修状态下的开门仿真图 3 关门过程中重新开门 当电梯在关门的过程中有人或物在门中间 需要重新开门 此时按下开门按钮 SB1 输入继电器 I0 3 得电 由此使 Q1 0 开门继电器得电 控制电梯开门如图 5 3 所示 图 5 3 电梯关门过程中重新开门仿真图 4 电梯的关门 按下关门按钮 SB2 输入继电器 I0 4 得电 由此使 Q1 1 关门继电器得电 从而控 制电梯关门如图 5 4 所示 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 27 图 5 4 电梯的关门仿真图 5 层楼信号的产生与消除 4 楼层楼感应器 4KR 接受到信号控制输入继电器 I2 6 得电使 Q1 5 输出继电器得 电即 4 层层楼指示灯 4HL 亮如图 5 5 所示 图 5 5 电梯层楼信号产生仿真图 当电梯下降到 3 层时 3 层层楼感应器 3KR 控制输入继电器 I2 5 得电使 Q1 4 输 出继电器得电即 3 层层楼指示灯 3HL 亮同时切断 4 层层楼指示灯 4HL 即 4 层层楼信 号消除如图 5 6 所示 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 28 图 5 6 电梯层楼信号消除仿真图 6 外呼信号的登记与消除 当乘客在厅外按下 2 楼下行按钮时 输入继电器 I3 4 得电 对应的输出继电器 Q3 4 得电 控制 2 楼下呼记忆灯 HL12 亮 2 楼下行信号被登记如图 5 7 所示 图 5 7 电梯外呼信号登记仿真图 当电梯动行到二楼时 输入继电器 I2 4 得电 输出继电器 Q3 4 失电 2 楼下行的 外选信号被消除如图 5 8 所示 西南科技大学应用型自学考试毕业设计 论文 29 图 5 8 电梯外呼信号消除仿真图 7 内选指令的登记与消除 当乘客进入电梯之后按下 4 楼内选按钮 SB8 输入继电器 I1 7 得电其对应的输出 继电器 Q2 6 得电即 4 层内