电梯plc控制系统设计

毕业设计（论文）题目电梯PLC控制系统设计所属院（系）电子信息工程学院2012年06月11日毕业设计（论文）任务书学院（直属系）电子信息工程学院时间2012年3月14日学生姓名指导教师设计（论文）题目电梯PLC控制系统设计主要研究内容1电梯的位置确定与显示2轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号3电梯自动运行时的信号响应4轿厢的启动运行轿厢的平层与停车5安全保护研究方法以软件设计为主，模拟演示中硬件设计主要为软件服务，演示所设计的电梯系统的信号处理功能。主要技术指标或研究目标1电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯2各层设上/下呼叫开关最顶层与起始层只设一只，电梯内设有层楼指令键，开关门按键3电梯到位后具有手动或自动开门关门功能4轿内指令记忆，自动定/换向教研室意见教研室主任（专业负责人）签字年月日目录摘要IIIABSTRACTIV第1章绪论111选题背景及研究意义112继电器控制系统的特点及存在问题1121继电器控制系统的特点1122电梯继电器控制系统存在的问题113可编程控制器PLC在电梯控制中的应用2131可编程控制器PLC的特点2132可编程控制器PLC控制电梯的优点414国内外发展状况4第2章电梯的概述721电梯的定义722电梯的分类7221按用途分类7222按驱动系统分类7223按操作控制方式分类823电梯的主要机械部件8第3章系统硬件设计1031概述1032控制系统11321系统PLC选择12322S7200简介13323电梯PLC信号控制系统框图1433演示模型硬件设计14331PLC外部接线图14332I/O点数的估算15333输入/输出的分配16第4章系统软件设计1741PLC语言及STEP7概述17411PLC的编程语言17412STEP7概述17413程序设计常用方法1842系统结构框图20421电梯开关门流程图20422电梯上升下降流程图2143四层电梯梯形图22431外召唤信号登记及消除22432内指令信号登记及消除23433电梯的平层信号处理24434选层定向及反向截梯25435内指令外召唤信号的保持27436各楼层停车信号29437开关门30第5章总结32参考文献33致谢34电梯PLC控制系统设计摘要当今世界，电梯的生产情况和使用数量已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。随着城市人口的不断提高，人们物质文化生活水平的提高，建筑业不断的发展，已是高楼林立，电梯在人们的生产、生活、工作中日益重要。因此电梯的研究也越来越重要。国内外对电梯的研究一直没有停滞过。在中高层建筑中，电梯是必不可缺少的垂直运输设备。人们对电梯安全性、高效性、舒适度的不断追求推动了电梯技术的进步。电梯质量的好坏在很大程度上取决于它的控制系统。目前，电梯控制系统已基本上淘汰了传统继电器控制方式取而代之的是以PLC积分控制器为核心的数字控制系统。其中，PLC由于编程简单、使用维护方便、设计和调试周期短、抗干扰能力强、可靠性高等优点，倍受人们重视，被广泛的应用在电梯控制系统中。本文主要分析了电梯的主要结构以及控制要求，对电梯的硬件进行相应的选择，又对电梯的PLC软件进行设计，以此完成对基于PLC的电梯控制设计。关键词电梯，PLC，三相异步交流电机DESIGNOFELEVATORCONTROLSYSTEMBASEDONPLCABSTRACTSUMMARYOFTODAYSWORLD,THEELEVATORNUMBEROFPRODUCTIONANDUSEHAVEBECOMETHEMEASUREOFTHEDEGREEOFMODERNIZATIONOFACOUNTRYONEOFTHESYMBOLSWITHTHECONTINUOUSIMPROVEMENTOFTHEURBANPOPULATION,PEOPLESMATERIALANDCULTURALLIVINGSTANDARDS,THECONSTRUCTIONINDUSTRYCONTINUESTODEVELOP,HASTHETALLBUILDINGS,ELEVATORSINPEOPLESPRODUCTIONANDLIVINGANDWORKINGINTHEINCREASINGLYIMPORTANTTHEREFORE,THEELEVATORRESEARCHISINCREASINGLYIMPORTANTSTUDYATHOMEANDABROADONTHEELEVATORHASNOTBEENSTAGNANTINTHEHIGHRISEBUILDINGS,ELEVATORS,ISESSENTIALFORTHEVERTICALTRANSPORTATIONEQUIPMENTPEOPLEONTHEELEVATORSAFETY,EFFICIENCY,COMFORTTHECONSTANTPURSUITOFTECHNOLOGICALPROGRESSTOPROMOTETHEELEVATORLIFTTHEQUALITYOFGOODORBADDEPENDSLARGELYONITSCONTROLSYSTEMATPRESENT,THEELEVATORCONTROLSYSTEMHASLARGELYELIMINATEDTHETRADITIONALRELAYCONTROLMODEINTEGRALCONTROLLERBASEDONPLCISTHECOREDIGITALCONTROLSYSTEMPLC,WHICHHASADVANTAGEOFSIMPLEANDEASYTOUSEANDEASYMAINTENANCE,DESIGNANDDEBUGCYCLEISSHORT,ANTIINTERFERENCEABILITY,HIGHRELIABILITY,ISWIDELYUSEDINELEVATORCONTROLSYSTEMTHISPAPERANALYZESTHEMAINSTRUCTUREOFTHEELEVATORANDTHECONTROLREQUIREMENTSOFTHEELEVATORANDMAKETHEAPPROPRIATECHOICEOFHARDWARE,BUTALSOONTHEELEVATORPLCSOFTWAREDESIGN,THEREBYCOMPLETINGTHEELEVATORPLCBASEDCONTROLDESIGNKEYWORDSELEVATOR,PLC,THREEPHASEASYNCHRONOUSELECTRICMOTORS第1章绪论11选题背景及研究意义电梯是高层建筑不可缺少的交通运输工具，电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速的发展，其拖动技术己经发展到了变频调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。电梯是垂直运输工具，属于位能负载，并且要求频繁起停，随着载客量多少的变化、上下行的变换，在空载上行或重载下行时，电动机的负载最小，甚至是处于发电状态，而电梯在重载上行或空载下行时，电动机的负载最大，是处于电动状态，这就要求电动机在四象限运行。传统的电梯曳引电动机采用接触器来实现电动机工作状态的改变，这满足不了乘客的舒适感另外，传统的电梯控制系统由继电器控制逻辑组成，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PLCPROGRAMMABLELOGICCONTROLLER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。鉴于其优点，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。因此，PLC控制技术己成为现代电梯行业的一个热点。此次设计主要探讨了变频调速电梯PLC控制系统的运行规律和逻辑控制，限于实验条件的限制，本次设计以软件设计为主，模拟演示中硬件设计主要为软件服务，演示作者所设计的电梯系统的信号处理功能，从而进一步论证PLC在电梯控制系统中的优越性。12继电器控制系统的特点及存在问题121继电器控制系统的特点1所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。2系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。3大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。4多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉掌握的人员较多。122电梯继电器控制系统存在的问题1系统触点繁多接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。2普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。3电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。4系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。5由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。13可编程控制器PLC在电梯控制中的应用131可编程控制器PLC的特点PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样。以通用或专用CPU作为字处理器，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器布尔处理器，进行点位运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高，易操作、维修，编程简单，灵活性强等特点。1可靠性对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。1PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。2PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了MTTR，使可靠性提高。3PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。图11PLC的基本结构4PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程错误率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。5在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽，隔离和滤波等；对电源的断电保护；对存储器内容的保护等。6PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波等；软件自诊断；简化编程语言等。2易操作性PLC的易操作性表现在下列几个方面1操作方便PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。2编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言，十分有助于编程人员的编程。3维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。3灵活性PLC的灵活性表现在以下几个方面1编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助一记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语一言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。2扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。3操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。132可编程控制器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。3PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。4PLC可进行故障自动检测报警显示，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。14国内外发展状况国内外发展状况在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们R常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯市场。上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的，目自口进入了“第三次浪潮”，2004年总产量超过了8力台，而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6L万多台电梯。尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有L台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到2005年，中国电梯的年产量达到135万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长178。2005年安装验收电梯124465台，截至05年底，我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、只立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74先进技术和先进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISOTCL78以来，先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有许多企业可以生产了。国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。随着计算机技术的发展，微型计算机在工业控制系统中得到了广泛的应用，在电梯控制上采用微型计算机，取代传统的继电器控制方式越来越受到人们的重视。使用微型计算机控制，它成本低，体积小，可靠性高，使用寿命长，简化了安装调试工作，使得电梯控制系统体积减小，节省能源、可靠性提高。可编程使灵活性增大。更突出的优点是微型计算机具有算术运算功能和灵活的逻辑运算功能，因此可以实现更完善的自动控制，例如对于电梯平层可以实现自适应控制，便平层情况达到最佳状态”目前，交流调压调速电梯技术已趋成熟，一些企业都有成功的产品。微机控制电梯是电梯技术的方向，些生产企业与科研单位相结合，相继推出了微机控制的电梯新机型使控制功能得到增强，电梯的性能得到改善，明显提高了可靠性。除了合资企业外，也有其他厂家开发出了变频调速电梯新产品。另外，用可编程序控制器取代继电器控制系统的机型对单梯进行控制还是有前途的。有些生产企业开发了紧急供电装置、防火厅门、地震控制、自检测以及语言合成等电梯新功能；对机械系统采用了新结构、新材料、新技术和新工艺。总之，与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距但国内电梯技术正以迅猛的发展速度赶超世界先进水平。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量己达L万台左右，约占亚洲市场的150，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。世界上有名的几家电梯公司，诸如美国奥的斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等，其电梯的产量已占世界市场的51。其中，奥的斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成走电梯家族中新的组成部分。随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色”也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。国外对绿色电梯的研究做得比较出色的可能要数PETERS了，他专门就绿色电梯进行研究。当然，他的研究是从电梯对环境影响的角度进行的。不可再生资源的消耗、产生废弃物和为生产满足曳引电梯的电力而产生的二氧化碳。同时他还认为，目前电力是不可持续的并对环境有损害，作为在地球上有责任的人，我们应当减少能源消耗，寻找可持续发展的能源。第2章电梯的概述随着我国社会经济的迅猛发展，人民物质文化生活水平日益提高，伴随建筑业的发展，为建筑物内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种人们频繁乘用的交通运输设备。为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、管理电梯、维护好电梯。21电梯的定义电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的倾角小于15度的钢性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。它适用于装置在两层以上的建筑内，是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具。22电梯的分类221按用途分类1客梯代号K为运行乘客而设计的电梯,有完善的安全装置。2货梯代号H为运送货物而设计的电梯,通常有人操作,有必备的安全装置。3客货梯代号L主要用作运送乘客,但也可运送货物,它与客梯的区别在于轿厢内部装饰结构不同。4病床电梯代号B为运送病床而设计的电梯,具有轿厢长而窄的特点。5住宅电梯代号Z供住宅楼使用的电梯,一般采用下集选控制方式,轿厢内部装饰较简单。6杂物电梯代号W供图书馆,办公楼,饭店运送图书,文件,食品等不容许人员进入电梯,结构简单,无乘人必备的安全装置。7船舶电梯代号C用于船舶上的电梯,能在船舶摇晃中正常工作。8观光电梯代号G轿厢壁透明供乘客观光之用。222按驱动系统分类（1）交流电梯曳引电动机是交流电机。当电机是单速时,称为交流单速电梯。当电机是双速时,称为交流双速电梯。当电机具有调压调速装置时,称为交流调速电梯。当电机具有调压调频调速装置时,称为变频调速电梯。（2）直流电梯曳引电动机是直流电机分为直流有齿和直流无齿电梯。（3）液压电梯靠液压传动的电梯,分为柱塞直顶式和柱塞侧置式。（4）齿轮齿条式电梯一般为工程电梯。223按操作控制方式分类1门外按钮控制小型杂物电梯2内外按钮控制自动门电梯该电梯是一种乘客自己操作的电梯，电梯在各层站分别设有一个召唤按钮。轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，某一层等待电梯的乘客按下召唤按钮，就能使不被占用的轿厢到来，电梯停靠时立即自动开门，乘客进入轿厢后，按下他要去的楼层的指令按钮，电梯就自动关门，自动行驶到该站。每次停靠时，电梯自动进行减速、平层、开门。3集选控制电梯该电梯是一种乘客自己操作或有时也可以有专职司机操作的自动电梯。电梯在底层和顶层分别设有一个向上或向下的，而在其它层站设有向上、下两个召唤按钮。集选控制轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，当进入轿厢的乘客按下指令按钮，指令信号就被登记。电梯在向上过程中按登记的指令信号和向上召唤信号逐一停靠，直到有这些信号登记的最高层站和有向下召唤登记的最底层为止，然后又反向向下安置指令及向下召唤信号逐一停靠。每次停靠时电梯自动进行减速、平层、开门。23电梯的主要机械部件1、轿厢2、电梯门3、开关门机构4、层门门锁5、机械安全装置电梯中，限速器、安全钳装置是十分重要的机械安全保护装置。它的作用在于因机械或电气的某种原因，例如断绳或失控使电梯超速下降时当下降速度达到一定限值时，将轿厢擎停在导轨上。不论是限速器还是安全钳都不能单独完成上述任务。上述任务的完成是靠它们的配合动作来完成的。图21是电梯的基本结构剖视图及机械部件说明1减速箱；2曳引轮；3曳引机底座；4导向轮；5限速器；6机座；7导轨支架；8曳引钢丝绳；9开关碰铁；10紧急终端开关；11导靴；12轿架；13轿门；14安全钳；15导轨；16绳头组合；17对重；18补偿链；19补偿链导轮；20张紧装置；21缓冲器；22底坑；23层门；24呼梯盒；25层楼指示灯；26随行电缆；27轿壁；28轿内操纵箱；29开门机；30井道传感器；31电源开关；32控制柜；33曳引电机；34制动器21电梯的基本结构剖视图第3章系统硬件设计31概述电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。图21电梯PLC控制系统结构图图31电梯PLC控制系统结构图电梯PLC控制系统实现的功能上行要求1当电梯停于1层或2层、或3层时，按S4按钮呼梯则电梯上升至LS4停。2当电梯停于1层，若按S2按钮呼梯，则电梯上升LS2停，若按S3按钮呼梯，则电梯轿箱上升至LS3停。3当电梯停于2层，若按S3按钮呼梯，则电梯上升到LS3停，4当电梯停于1层而S2、S3按钮均有人呼梯时，电梯上升到LS2暂停5秒后继续上升到LS3停。5当电梯停于2层，而S3、S4按钮均有人呼梯时，电梯上升到LS3暂停5秒后继续上升到LS4暂停。6当电梯、停于1层，而S2、S4按钮均有人呼梯时，电梯上升到LS2暂停5秒后，继续上升到LS4停。7当电梯停于1层，而S3、S4按钮均有人呼梯时，电梯上升到LS3暂停5秒后继续上升到LS4停。8当电梯停于1层，而S2、S3、S4按钮均有人呼梯时，电梯上升到LS2暂停5秒后继续上升到LS3暂停5秒后继续上升到LS4停。下行要求9当电梯在4层或3层或2层时，按S1呼梯，则电梯下降到LS1停。10当电梯停于4层，若按S3呼梯，则电梯下降到LS3停，若按S2呼梯，则电梯下降到LS2停。11当电梯停于3层，若按S2按钮呼梯，则电梯下降到LS2停止。12当电梯停于4层，而S2、S3按钮均有人呼梯时，电梯下降到LS3暂停5秒后继续下降至LS2停。13当电梯停于4层，而S3、S1均有人呼梯时，电梯下降到LS3暂停5秒，继续下降到LS1停止。14当电梯停于4层，而S3、S2、S1按钮均有人呼梯，则电梯下降到LS3暂停5秒继续下降到LS2暂停5秒后，继续下降到LS1停止。15当电梯停于3层，而S2、S1按钮均有人呼梯，则电梯下降到LS2暂停5秒后继续下降到LS1停止。16当电梯停于2层，而S1、S3、S4按钮均有人呼梯，则电梯先下降至LS1暂停5秒后，再上升。17当电梯停于3层，而S1、S2、S4按钮均有人呼梯，则电梯先下降至LS2暂停5秒后，继续下降到LS1暂停5秒，再上升至LS4停止。注选择方向与运行方向不一致时，呼叫无效，内选同上。32控制系统根据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图如图所示。图中M1，M2为曳引电机和门电机，交流接触器KM1KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用。M1、M2选择型号为YTD200的电梯用三相异步电动机。YTD系列电梯用三相异步电动机可用作各种类型电梯驱动之用，适用于干燥、通风、灰尘少的场所。该电动机具有较高的堵转转矩、较低的堵转电流和噪声低等优点，是交流客梯、货梯等各类电梯的理想牵引动力，尤其是YTD160中心高更适合家庭住宅交流客、货梯上使用。电动机的额定电压为380V，额定频率为50HZ，冷却空气最高容许温度不超过40，海拔不超过1000M能正常运行。图32电梯PLC控制系统主电路321系统PLC选择SIMATICS7200系列PLC及其编程软件STEP7MICRO/WIN32SIMATIC小型S7200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。S7200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。S7200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。S7200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。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。STEP7MICRO/WIN32是西门子公司专门为S7200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。STEP7MICRO/WIN32提供两套指令集，即SIMATIC指令集（S7200方式）和国际标准指令集（IEC11313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。322S7200简介S7200是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7200系列具有极高的性能/价格比。S7200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。S7200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。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制、运动系统。S7200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供您使用。各型号CPU特点CPU221本机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点。无I/O扩展能力。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30KHZ高速计数器，2路独立的20KHZ高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。CPU222本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。可连接2个扩展模块。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30KHZ高速计数器，2路独立的20KHZ高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。CPU224本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30KHZ高速计数器，2路独立的20KHZ高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。CPU224XP本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展值至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。20K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器（100KHZ），2个100KHZ的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O,位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。CPU226本机集成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点或35路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30KHZ高速计数器，2路独立的20KHZ高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。323电梯PLC信号控制系统框图图33电梯PLC信号控制系统框图33演示模型硬件设计331PLC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24VDC可以输出600MA电流，通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求，CPU226CN的输出继电器触点容量为2A，电压范围为530V（DC）或5250V（AC）。图34PLC外部接线图332I/O点数的估算采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮K1和指示灯H1，二层有上升呼叫按钮K2和指示灯H2以及下降呼叫按钮K4和指示灯H4，三层有上升呼叫按钮K3和指示灯H3以及下降呼叫按钮K5和指示灯H5，四层有下降呼叫按钮K6和指示灯H6。一至四层有到位行程开关SQ1SQ4。电梯内有一至四层呼叫按钮K10K7和指示灯H10H7；电梯开门和关门按钮SB5和SB6，电梯开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制，关门到位由行程开关ST1检测，开门到位由行程开关ST2检测。轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制，并有上行记忆和下行记忆两路指示灯。综上所述，输入点共有20个，输出点共有16个。可编程控制器S7200的CPU226输入，输出点数为2416。足以满足要求。333输入/输出的分配该系统占用PLC的30个I/O口，20个输入点，16个输出点，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0一层平层I000电梯上行记忆Q001二层平层I011电梯下行记忆Q012三层平层I022电机正转Q023四层平层I033电机反转Q034内呼一楼I044内呼一楼指示Q045内呼二楼I055内呼二楼指示Q056内呼三楼I066内呼三楼指示Q067内呼四楼I077内呼四楼指示Q078一层外呼上行I108一层外呼上行指示Q109二层外呼上行I119二层外呼上行指示Q1110三楼外呼上行I1210三楼外呼上行指示Q1211二楼外呼下行I1311二楼外呼下行指示Q1312三楼外呼下行I1412三楼外呼下行指示Q1413四楼外呼下行I1513四楼外呼下行指示Q1514手动开门I2014门电机正转Q1615手动关门I2115门电机反转Q1716开门限位I2217关门限位I2318电梯上升极限位I2419电梯下降极限位I25图35PLCI/O分配图第4章系统软件设计41PLC语言及STEP7概述411PLC的编程语言PLC程序是PLC指令的有序集合，PLC运行程序就是按一定的顺序，执行这集合中的一条条指令。指令是指示PLC动作的文字代码或图形符号。使用的编程语言不同，这些文字代码和图形符号就不相同。但从本质上来讲，指令的实质都是二进制机器码。同普通的计算机一样，PLC的编程软件通过编译系统把PLC程序编译成机器代码。PLC提供了功能较为完整的编程语言，以适应PLC在工业环境中的应用。利用PLC的编程语言，按照不同的控制要求编制不同的控制程序，这相当于设计和改变继电器控制的硬件接线，也就是所谓的“可编程序”。PLC的编程语言一般有五种顺序功能图SEQUENTIALFUNCTIONCHART、梯形图LADDERDIAGRAM、功能块图FUNCTIONBLOCKDIAGRAM、指令表INSTRUCTIONLIST和结构文本STRUCTUREDTEXT。其中，顺序功能图SFC、梯形图LD、功能块图FBD是图形编程语言，指令表IL和结构文本ST是文字语言。梯形图LD是目前使用最广泛的PLC图形编程语言，梯形图与继电器控制系统的电路图相似，比较易于掌握、程序表达清楚。本系统PLC程序的编制采用梯形图语言，编程软件为STEP7。该软件能够完成制作程序、对可编程控制器CPU的写入/读出、监控程序运行、调试程序、PLC错误诊断等一系列功能。412STEP7概述STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包。它是SIMATIC工业软件的组成部分。有下列版本的STEP7标准软件包用于SIMATICS7200上简单单站应用的STEP7MICRO/DOS和STEP7MICRO/WIN。用于使用带有各种功能的SIMATICS7300/ST400、SIMATICM7300/M7400和SIMATICC7的STEP7可通过选择SIMATIC工业软件中的软件产品进行扩展为功能模板和通讯处理器赋值参数强制和多处理器模式全局数据通讯使用通讯功能块的事件驱动数据传送组态连接STEP7编程软件允许结构化用户程序，可以将程序分解为单个的自成体系的程序部分从而使大规模的程序更容易理解，可以对单个的程序部分进行标准化程序组织简化，修改更容易系统的调试也容易了许多在7S用户程序中可以使用如下几种不同类型的块组织块OB是操作系统和用户程序的接口它们由操作系统调用，并控制循环和中断驱动程序的执行，以及可编程控制器如何启动。它们还处理对错误的响应组织块决定各个程序部分执行的顺序用于循环程序处理的组织块OB1的优先级最高。操作系统循环调用OB1并用这个调用启动用户程序的循环执行。功能（FC）属于用户自己编程的块功能是“无存储区”的逻辑块FC的临时变量存储在局域数据堆栈中，当FC执行结束后，这些数据就丢失了。功能块（FB）属于用户自己编程的块功能块是具有“存储功能”的块，用数据块作为功能块的存储器背景数据块传递给FB的参数和静态变量存在背景数据块中，背景数据块背景DB在每次功能块调用时都要分配一块给这次调用，用于传递参数。系统功能块SFB和系统功能SFC是STEP7为用户提供的己编程好的程序的块，经过测试集成在CPU中的功能程序库SFB作为操作系统的一部分并不占用程序空间，是具有存储能力的块，它需要一个背景数据块，并须将此块作为程序的一部分安装到CPU中。413程序设计常用方法在工程中，对PLC应用程序的设计有多种方法，这些方法的使用，也因各个设计人员的技术水平和喜好有较大的差异。现将常用的几种应用程序的设计方法简要介绍如下。1经验设计法经验设计法也叫凑试法。在掌握一些典型控制环节和电路设计的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、组合。这种方法对于一些简单的控制系统的设计是比较凑效的，可以收到快速、简单的效果。经验设计法的具体步骤如下（1）确定输入/输出电器；（2）确定输入和输出点的个数、选择PLC机型、进行I/O分配；（3）做出系统动作工程流程图；（4）选择PLC指令并编写程序；（5）编写其它控制控制要求的程序；（6）将各个环节编写的程序合理地联系起来，即得到一个满足控制要求的程序。2逻辑设计法工业电气控制线路中，有很多是通过继电器等电器元件来实现的。而继电器、交流接触器的触点都只有两种状态即断开和闭合，因此用“0”和“1”两种取值的逻辑代数设计电气控制线路是完全可以的。该方法法是根据数字电子技术中的逻辑设计法进行PLC程序的设计，它使用逻辑表达式描述问题。在得出逻辑表达式后，根据逻辑表达式画出梯形图。3顺序控制法对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，非常适合使用顺序控制设计法进行编程。顺序控制法规律性很强，虽然编程相当长，但程序结构清晰、可读性。在用顺序控制设计法编程时，功能图是很重要的工具。功能图能够清楚地表现出系统各工作步的功能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。功能图由流程步、有向线段、转移和动作组成，在使用时它有一些使用规则，具体如下步于步之间必须用转移隔开；转移与转移之间必须用步隔开；转移和步之间用有向线段连接，正常画顺序功能图的方向是从上向下或则从左向右。按照正常顺序画图时，有向线段可以不加箭头，否则必须加箭头。一个顺序功能图中至少有一个初始步。NOYESYESYESYESYESYESYESYESNONONONONONO42系统结构框图421电梯开关门流程图电梯上升判断电梯停在哪层行程开关有信号执行上升、下降流程三楼向下呼或选层三楼行程开关信号三楼停二楼向下呼或选层二楼行程开关信号二楼停一楼向下呼或选层一楼行程开关信号一楼停复位等待YESYESNONOYESYESNONOYESNOYESYESNONOYESNOYESYESNO图41电梯开关门流程图422电梯上升下降流程图电梯在一楼二三四楼有信号电梯上升停止电梯在二楼一楼有信号电梯下降三四楼有信号电梯上升停止电梯在三楼一二楼有信号电梯下降四楼有信号电梯上