西门子电梯四层plc控制

沈阳工程学院课程设计摘要随着科学技术的发展近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(“早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。关键词 plc 电梯 控制系统 电梯系统运行IIAbstract Along with sciences and technologys development, the recent years, our countrys elevator production technology obtained the rapidly expand. Some elevator factory unceasingly is also improving the design, the revision craft. The renewal production renewals elevator, the elevator mainly divides into the mechanical system and the control system two major parts, along with the automatic control theory and microelectronic technologys development, elevators dragging way and the control method has had the very big change, the exchange velocity modulation is the current elevator dragging main development direction. At present the lift control system mainly has three control modes: Following electric circuit control system (“early installment elevator many black-white control system), PLC control system, microcomputer control system. Because the black-white control system the failure rate is high, the reliability is bad, control mode not nimble as well as consumed power big and so on shortcomings, at present has been eliminated gradually. Although the microcomputer control system has the strong function in the intelligent control aspect, but also has the interference rejection to be bad, the system design is complex, generally the servicemen master flaws with difficulty and so on its service technology. But PLC control system, because moves the reliability to be high, the use service is convenient, anti-jamming, the design and the debugging cycle is short and so on merits, time is taken seriously the people and so on merits, have become present use most control modes in the lift control system, at present also widely use in the tradition black-white control systems technological transformations.Key Words: the plc lift control system elevator systems operation overhauls and debugsI目录摘要IAbstractII1.引言12.PLC的产生及发展23.PLC及MCGS软件简介33.1 PLC简介33.2 PLC的分类33.3 PLC的工作原理和结构33.3.1 PLC的工作原理33.3.2 结构43.4 西门子S7-200系列的编程软件43.4.1 编程准备43.4.2 程序的调试和监控54.电梯的基本结构54.1电力拖动系统54.2导向系统54.3门系统64.4轿厢64.5电气控制系统65.设计要求65.1 开关门控制实验65.2 外呼按钮控制电梯升降实验65.3 内选按钮控制电梯升降实验76 .信号控制系统76.1信号控制系统介绍76.2电梯的控制系统实现如下功能77.硬件设计87.1输出输入地址分配87.2硬件接线图98.系统结构框图108.1电梯开关门流程图108.2电梯上升下降流程图118.3梯形图12总结16致谢17 参考文献18I1.引言电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。PLC作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。高校中关于PLC教学实验的中等模型较少，为此，自行设计并制作了专用4层集选电梯。 此电梯模型所采用的类型为西门子S7-200。PLC程序设计采用模块化编程思想，即根据各功能实现的条件及原则设计各个功能模块。设计的程序要求完成电梯自动运行功能如：内选外召唤信号的登记、消号、到层自动开门、延时自动 运行等。合理分配轿厢内指令的执行和厅外召唤的应答。2.PLC的产生及发展1968年美国汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器PDP14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。1969年，美国研制出世界第一台PDP-14;1971年，日本研制出第一台DCS-8;1973年，德国研制出第一台PLC;1974年，中国研制出第一台PLC。早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、交通，轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。3.PLC及MCGS软件简介3.1 PLC简介PLC可编程序控制器：PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司的这种要求，研制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。3.2 PLC的分类（1）按PLC的结构形式分类：1）整体式；2）模块式。（2）按PLC的I/O点数分类：1）小型256点以下；2）中型256点以上，2048点以下；3）大型2048点以上。（3） 按PLC功能分类：抵挡型，中挡型，高档型。3.3 PLC的工作原理和结构图2.1.1plc结构图3.3.1 PLC的工作原理 1）输入采样阶段，在此阶段，顺序读入所有输入缎子通段状态，并将读入的信息存入内存，接着进入程序执行阶段，在程序执行时，即使输入信号发生变化，内存中输入信息也不变化，只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。 2）程序执行阶段：plc对用户程序扫描。 3）输出刷新阶段：当所有指令执行完毕通过隔离电路，驱动功率放大器，电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。3.3.2 结构plc实质上是一种专用与工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机再结构上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，内存模块，电源模块，底板或机架。这些模块可以按照一定的规则组合配置。3.4 西门子S7-200系列的编程软件3.4.1 编程准备 (1)指令集和编辑器的选择写程序之前，用户必须选择指令集和编辑器。在S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3两种。SIMATIC是专为S7-200PLC设计的，专用性强，采用SIMATIC指令编写的程序执行时间短，可以使用LAD、STL、FBD三种编辑器。IEC1131-3指令集是按国际电工委员会（IEC）PLC编程标准提供的指令系统，作为不同PLC厂商的指令标准，集中指令较少。有些SIMATIC所包含的指令，在IEC 1131-3中不是标准指令。IEC1131-3标准指令集适用于不同厂家PLC，可以使用LAD和FBD两种编辑器。本教材主要用SIMATIC编程模式。单命令“工具”“选项” “一般”标签“编程模式” 选SIMATIC。程序编辑器有LAD、STL、FBD三种。本论文主要用LAD和STL。择编辑器的方法如下：用菜单命令“检视” LAD或STL。或者菜单命令“工具”“选项” “一般”标签“默认编辑器”。(2) 根据PLC类型进行参数检查在PLC和运行STEP7-Micro/WIN的PC连线后，在建立通信或编辑通信设置以前，应根据PLC的类型进行范围检查。必须保证STEP7-Micro/WIN中PLC类型选择与实际PLC类型相符。方法如下：菜单命令“PLC”“类型” “读取PLC”。b. 在指令树“项目”名称“类型” “读取PLC”3.4.2 程序的调试和监控在运行STEP 7-Micro/WIN 32编程设备和PLC之间建立通信并向PLC下载程序后，便可运行程序，收集状态进行监控和调试程序。(1)选择工作方式PLC有运行和停止两种工作方式。在不同的工作方式下，PLC进行调试的操作方法不同。 单击工具栏中的“运行”按钮或“停止”按钮可以进入相应的工作方式.选择STOP工作方式:在STOP（停止）工作方式中，可以创建和编辑程序，PLC处于半空闲状态：停止用户程序执行；执行输入更新；用户中断条件被禁用。PLC操作系统继续监控PLC，将状态数据传递给STEP 7-Micro/WIN 32，并执行所有的“强制”或“取消强制”命令。当PLC位于STOP（停止）工作方式可以进行下列操作：(1) 使用图状态或程序状态检视操作数的当前值。（因为程序未执行，这一步骤等同于执行“单次读取”）(2) 可以使用图状态或程序状态强制数值。使用图状态写入数值。(3) 写入或强制输出。(4)执行有限次扫描，并通过状态图或程序状态观察结果。选择运行工作方式:(1)使用图状态收集PLC数据值的连续更新。如果希望使用单次更新，图状态必须关闭，才能使用“单次读取”命令。(2)使用程序状态收集PLC数据值的连续更新。(3)使用RUN工作方式中的“程序编辑”编辑程序，并将改动下载至PLC。4.电梯的基本结构4.1电力拖动系统电力拖动系统由电机，供电系统，等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。4.2导向系统导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。4.3门系统门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架，等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。4.4轿厢轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定4.5电气控制系统电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。 5.设计要求5.1 开关门控制实验 按下开门按钮，电梯门打开，碰到开门限位停止一段时间，自动关门。如果在开门过程中，按下关门按钮后，电梯门关闭。5.2 外呼按钮控制电梯升降实验按4层下呼梯按钮，4层下呼梯按指示灯亮，电梯上升，电梯上升到四层，四层限位开关动作，电梯停止，4层下呼梯按指示灯灭。按1层上呼梯按钮，1层上呼梯按钮指示灯亮，电梯下降，电梯下降到一层，一层限位开关动作，电梯停止，1层上呼梯按钮指示灯灭。 当电梯响应4层下呼梯按钮信号时，电梯向上运行，此时可以接收记忆1层的上呼梯按钮的信号，等电梯上升到4层后，等待一段时间后马上响应1层上呼梯按钮的信号。同理，电梯响应1层上呼梯按钮信号时，同样记忆4层下呼梯按钮信号。5.3 内选按钮控制电梯升降实验电梯响应内部面板信号14，顺向优先执行。对内选信号具有记忆功能,执行后解除。有内选信号输入时对应的指示灯亮，执行后消除。6 .信号控制系统6.1信号控制系统介绍电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图3-2所示，输入到PLC的控制信号有：运行方式选择（如自动、有/无司机、检修、消防运行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。图4.1.1信号控制图6.2电梯的控制系统实现如下功能1)行车方向由内选信号决定,顺向优先执行; 2)行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车; 3)内选信号、呼梯信号具有记忆功能,执行后解除。 4)内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示5)停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门; 6)有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车; 7)无内选时延时5s自动关门，但不能自动行车; 8)行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。7.硬件设计7.1输出输入地址分配图6.1.1I/O地址分配表输入点名称输入点地址输出点名称输出点地址1楼外呼上I0.01楼外呼上信号灯Q0.02楼内呼I0.12楼内呼信号灯Q0.12楼外呼上I0.22楼上外呼信号灯Q0.23楼外呼下I0.33楼下外呼信号灯Q0.33楼外呼上I0.43楼上外呼信号灯Q0.44楼外呼下I0.54楼外呼下信号灯Q0.5开门按钮I0.6开门信号Q0.6关门按钮I0.7关门信号Q0.71楼限位I1.0上升信号Q1.02楼限位I1.1下降信号Q1.13楼限位I1.24楼限位I1.3关门限位I1.4开门限位I1.57.2硬件接线图图6.1.2硬件接线图8.系统结构框图8.1电梯开关门流程图图7.1.1电梯开关流程图8.2电梯上升下降流程图图7.1.2电梯上升下降流程图8.3梯形图图7.1.3 四层电梯PLC梯形图总结经过近两周的研究工作，通过在书店、图书馆以及互联网查阅相关资料，了解了电梯的起源和发展过程，并且加深了对电梯运行过程、控制系统的认识，熟悉了可编程控制器在电梯控制系统中的运用。并且，使我将原来所学的知识系统化、理论化、实用化，对如何使用已有知识及获取相关资料方面的能力又有了提高。通过这次设计，我还认识到无论做什么，都需要踏实，勤奋，严谨的工作态度，这对我以后的工作将会产生深渊的影响。本次设计达到了预定的设计目的。利用可编程控制器以及双速交流电动机控制技术，充分利用了数字化电子控制技术，通过合理的设别选型、软件设计，提高了电梯运行的可靠性和运行效率，使电梯结构紧凑、噪音降低、维修简单、故障率低，改善了电梯运行的舒适感，并节约了电能。具有一定的经