四层电梯PLC控制系统设计

1、学号期靳理工辱itPLC课程设计题目：基于PLC的四层电梯模拟控制研究作 者 彭翼届别 2013届学 院信息与通信工程学院专业 自动化指导教师 万军华 职 称 副教授完成时间2016年12月错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未

2、定义书签 错误! 未定义书签目录引言 第 1 章系统的总体设计 电梯的控制系统简介 电梯控制系统的原理与要求 电梯位置的确定（平层信号） 轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号 电梯运行时的信号响应 电梯的启动 电梯的平层与停车 第 2 章 plc 硬件设计 可编程控制器机型的选择 输入/ 输出点的估算： 内存容量的估算 输入 / 输出点分配 PLC 外部接线图 第 3 章 plc 软件设计 STEP 7 编程软件的编程语言 四层电梯控制的梯形图 四层电梯控制的语句表 四层电梯程序的调试 结 论 设计总结 谢 辞 参考文献 错误！未定义书签引言1. 控制要求1）采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统

3、。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SB11和指示灯H11,二层有上升呼叫按钮SB21和指示灯H21以及下降呼叫按钮SB22和指示 灯H22,三层有上升呼叫按钮SB31和指示灯H31以及下降呼叫按钮SB32和指示 灯H32,四层有下降呼叫按钮SB41和指示灯H41。一至四层有到位行程开钮 SB5 和SB6电梯开门和关门分别通过电磁铁 YA1和YA2控制，关门到位由行程开关 ST5检测。此外还有电梯载重超限检测压力继电器KP以及故障报警电铃HA控制信号说明如表1-1所示。表1-1四层电梯控制信号说明输入输出文字符号说明文字符号说明SB1电梯内一层

4、按钮H1电梯内一层按钮指示灯SB2电梯内二层按钮H2电梯内二层按钮指示灯SB3电梯内三层按钮H3电梯内三层按钮指示灯SB4电梯内四层按钮H4电梯内四层按钮指示灯SB11一层上升呼叫按钮H11一层上升呼叫按钮指示灯SB21二层上升呼叫按钮H21二层上升呼叫按钮指示灯SB22二层下降呼叫按钮H22二层下降呼叫按钮指示灯SB31三层上升呼叫按钮H31三层上升呼叫按钮扌曰示灯SB32三层下降呼叫按钮H32三层下降呼叫按钮指示灯SB41四层下降呼叫按钮H41四层下降呼叫按钮指示灯SB5电梯开门按钮KM1电动机正转接触器SB6电梯关门按钮KM2电动机反转接触器SB7检修开关YA1电梯开门电磁铁ST1电梯一

5、层到位限位开关YA2电梯关门电磁铁ST2电梯二层到位限位开关HA电梯故障报警电铃ST3电梯三层到位限位开关ST4电梯四层到位限位开关ST5电梯关门到位限位开关SP电梯载重超限检测FR电动机过载保护热继电器2).楼层呼叫按钮及电梯内按钮按下， 电梯未达到相应楼层或未得到相应的响应时，相应指示灯一直接通指示。3) .电梯运行时，电梯开门与关门按钮不起作用，电梯到达停在各楼层时，电梯开门与关门动作可由电梯开门与关门按钮控制，也可延时控制，但检测到电梯超重时，电梯门不能关闭，并由报警电铃发出报警信号。4) .电梯最大运行区间为三层距离，若一次运行时间超过30s，则电动机 停转，并由HA报警。5) .检

6、修开关SB7接通时，电梯下行停在一层位置，进行检修，其他所有 动作均不相应6) .电梯拖动电动机控制电路有各种常规电气保护，如短路保护、过载保 护、正反转互锁等。7) .相关参数： 拖动电动机 M ， AC380V，1440r/min。 指示灯H:，DC24V 电铃 HA 8W，AC220V 电磁铁 YA：100mA，AC220V。2、设计内容及步骤1). 总体方案的确定 根据控制要求，确定总体方案。2) . 正确选用电气控制元件和 PLC根据选用的输入输出设备的数目和电气特性，选择合适的PLC要求进行电气元件的选用说明。3) . 分配 I/O 点，画出 I/O 连线图根据选用的输入输出设备，

7、确定I/O端口。依据输入输出设备和 PLC的 I/O 端口分配关系，画出 I/O 连线图。4) . 程序设计说明及过程分析要求绘制控制系统流程图， 详细进行程序设计过程的分析说明， 设计简单、 可靠的控制程序。5) . 对系统工作原理进行分析，最后审查控制实现的可靠性 检查系统功能，完善控制程序。6) . 编写设计说明书第1章系统的总体设计电梯的控制系统简介通过对电梯工作原理分析得出流程图1-1 ,主电路图2-1电梯的控制系统大致有以下几部分组成：（1）运行（2）停机、开门。为实现运行须有上升，下降信号，进而相匹配的上升下降信号的保持及消除须考虑。为实 现停机开关门控制，须有平层信号，停车信号

8、及停车后停车信号的消除。 主要程序设计完后，需考虑手动自动开关门，过载保护，检修信号，开门 与运行互锁等。因此本系统有开关门控制、轿内指令登记与消号、厅外召 唤登记与消号、定向选层线路等模块组成。这几部分共同构成电梯的控制 系统，实现电梯的登记、开关门、启动、运行、平层等各种功能。图1-1工作流程图电梯控制系统的原理与要求电梯位置的确定（平层信号）电梯的运行需要准确的电梯位置信号，以满足制动停车等控制的需要 传统电梯的位置信号一般由设在井道中的位置开关，如限位开关，当轿厢 上装置碰到限位开关时，发出位置信号，指示电梯停于哪层。轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号司机及乘客可按下轿厢内操作盘上的选层

9、按钮选定电梯运行的目的楼 层，此为内选信号。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信号，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，按电梯集选控制原则， 电梯上行时，应响应层站的上呼叫信号，下行时，响应下呼叫信号。在上 行时应保留层站的下呼信号，在下行时应保留层站的上呼信号这些保持信 号在要求得到满足时应能自动消号。例如电梯从三层执行下行信号到一层， 同时有二层上行的外唤信号，则电梯下行至二层时不停车即不响应该外唤 信号，等到电梯上行时才响应，因此该外唤信号须保持，直到响应为止。电梯运行时的信号响应电梯自动运行时应根据内

10、选及外唤信号，决定电梯运行的运行方向。 在定向时，根据电梯轿厢内乘客欲往层楼的位置信号或各层楼大厅乘客的 召唤信号位置与电梯所处层楼的位置信号进行比较，门厅信号和内选信号 都做为输入信号与电梯位置信号进行比较，凡是在电梯位置信号上方向的 轿内或层楼厅外召唤信号，则电梯属上行状态；凡在其下方向的，则定下 行状态。而且规定在运行方向确定之后只有同方向的才能截梯，反向不能 截梯，不响应中途的方向呼唤要求，直到到达本反方向的最远战点才开始 返程。要保持最远层楼召唤信号所要求的电梯运行方向，而不能轻易地更 改，这样以保证最高层楼 （ 或最低层楼 ） 乘客的乘用电梯，而只有在电梯完 成最远层楼乘客的要求后

11、，方能改变电梯运行方向。同时轿内指令信号优 先于各层楼厅外召唤信号而定向，即当空轿厢电梯被某层厅外乘客召唤到 达该层后，某层的乘客即可进入电梯轿厢内而先按指令按钮令电梯定上行 方向 （ 或下行方向 ） ，如果召唤信号指令电梯的运行方向有别于已进入轿厢 内的乘客要求指令电梯的运行方向，则电梯的运行方向应由已进入轿厢内 的乘客要求而定向，而不是根据其他层楼厅外乘客的要求而定向。因此需 要电梯的正反转记忆信号，即记忆电梯是在上行方向还是下行方向，直到 上行方向 （ 或下行方向 ） 信号执行完之后才执行下行方向（ 或正行方向 ） 信号。电梯的启动轿厢的运行方向确定，轿厢已关好门时才启动运行。电梯的平层

12、与停车停车需平层信号和停车信号同时有效才执行。第 2 章 plc 硬件设计可编程控制器机型的选择为了完成设定的控制任务 , 主要根据电梯控制方式与输入 / 输出点数和占用 内存的多少来确定PLC的机型。本系统为四层楼的电梯，采用集选控制方式。所 需输入 / 输出点数与内存容量估算如下 :输入/ 输出点的估算：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SB11和指示灯H11,二层有上升呼叫按钮SB21和指示灯H21以及下降呼叫按钮SB22和指示灯 H22,三层有上升呼叫按钮SB31和指示灯H31以及下降呼叫按钮S

13、B32和指示灯 H31,四层有下降呼叫按钮SB41和指示灯H41。一至四层有到位行程开关 SQL SQ4电梯内有一至四层呼叫按钮 SB1SB4和指示灯H1H4;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 YA1和YA2控制，关门到位由 行程开关SQ5检测，开门到位由行程开关 SQ6检测。轿厢上行和下行由接触器 KM1和KM2控制，并有电动机过载保护热继电器 FR,电梯载重超限检测SP,检 修开关SB7,电梯故障报警电铃HA输入点共有21个，输出点共有15个，总共 36 个。内存容量的估算用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入 /输出点数、用户的程序编 写水平等因素有关。

14、 因此, 在用户程序编写前只能根据输入 / 输出点数、控制系统 的复杂程度进行估算。本系统有开关量 I/O 总点数有 36 个，模拟量 I/O 数为 0 个。利用估算PLC内存总容量的计算公式：存字数=开关量I/O总点数X （1015）+模拟量I/O总点数X （150250）再按 30%左右预留余量。估算本系统需要约 1K字节的内存容量。综合I/O点数以及内存容量，S7200的CPU226俞入，输出点数为24/16, 足以满足要求。输入/ 输出点分配该系统占用PLC的36个I/O 口，21个输入点，15个输出点，具体的I/O分配如表 2-1 所示表2-1 I/O 分配表器件名称说明输入点器件名

15、称说明输出点SQ1电梯一层到位限位开关YA1电梯开门SQ2电梯二层到位限位开关YA2电梯关门SQ3电梯三层到位限位开关KM1电机正转SQ4电梯四层到位限位开关KM2电机反转SB1电梯内一层按钮H1电梯内一层按钮指示灯SB2电梯内二层按钮H2电梯内二层按钮指示灯SB3电梯内三层按钮H3电梯内三层按钮指示灯SB4电梯内四层按钮H4电梯内四层按钮指示灯SB11一层上升呼叫按钮H11一层上升呼叫按钮指示灯SB21二层上升呼叫按钮H21二层上升呼叫按钮指示灯SB31三层上升呼叫按钮H31三层上升呼叫按钮指示灯SB22二层下降呼叫按钮H22二层下降呼叫按钮指示灯SB32三层下降呼叫按钮H32三层下降呼叫按

16、钮指示灯SB41四层下降呼叫按钮H41四层下降呼叫按钮指示灯SB11检修开关HA电梯故障报警电铃FR电动机过载保护热继电器SB5电梯开门按钮SB6电梯开门按钮SQ5开门限位开关SQ6关门限位开关SP电梯载重超限检测PLC外部接线图本设计的PLC外部接线图如图3-1所示.CPU226的传感器电源24V(DC)可以 输出600mA电流，CPU226的输出继电器触点容量为2A,通过核算在本设计中PLC 容量完全满足要求。1SQ1SG2口 SEIA SB?PSE11PSE1P SB31P SB冬上PSE311口揶协JSB7并FK卩肿一335SP12 3 4 5 6 70 M o o o Q Q o o

17、 o 1 Ti I I I I Tl- Tl I TLILfCPUbLIQaQio.oo.oclELQOQ0OC&CLOL11L21.3斗 W.6Q.13Q1Q1Q1Q1Q1Q1N图3-1PLC I/O接线图第 3 章 plc 软件设计STEP 7 编程软件的编程语言标准的STEP7软件包配3种基本编程语言，即梯形图（LAD、功能块图（FBD、 语言表（STL）和顺序功能图编程语言，它们在 STEP7中可以相互转换。本实验 采用梯形图这种编程语言。梯形图结构形式类似地传统的继电器控制电路，它是由图形符号连接而成， 这些符号分别代表常开触点、常闭触点、并联接线、串联接线及继电器线圈等， 每个触点

18、和线圈都有一个编码。梯形图具有如下特点：（1） 梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列，也是程序的执行顺序。通 常每个继电器线圈为一逻辑行， 即一层阶梯。 每一逻辑起始于母线， 然后是触点 的各种连接，最后经过继电器线圈终止于母线，整个梯形图呈现梯形。（ 2）梯形图中的继电器不同于传统继电器控制线路中的物理继电器，它实 质上是内部存储中的位触发器，因此称为“软继电器”或“软元件”。这些软元 件输出继电器，辅助继电器，定时器，计数器及状态器等，它们均有无限常开触 点和常闭触点。在PLC内部可以自由选取使用。如果某个位触发为“ T,表示 对应的继电器线圈接通，相应的常开触点都闭合，而常闭触点都断开。

19、（3）梯形图是一种形象化的编程语言， 其两端的母线是没有电源连接。 因 此核弹头形图中不存真实的物理电流，而具有“概念”电流，是用户程序运算过 程中满足输出执行条件的形象化表示方式。 “概念”电流只能从左到右流动，层 次的改变是从上到下。（4）输入继电器只能从外部输入信号驱动，而不能由内部其他触点驱动。 因此在梯形图中只能出现输入继电器的触点而不出现线圈， 输入继电器的触点状 态即表示相对应的输入信号的变化。（5）输出继电器用于PLC的输出控制，它是通过外输出触点驱动外部执行 器。因此，在梯形图中的某个输出继电器的线圈接能时， 表示在对应的输出端子上有输出信号(6) PLC内部其他软元件的触点

20、不能驱动外部执行器，它们只供PLC内部使用。(7) 当PLC处于运行状态时，CPU接梯形图中元件排列顺序从上而下处理。四层电梯控制的梯形图根据设计要求，可绘出梯形图控制程序。程序如下PROGRAM COMMENTSNetwoik 1 Net/ nrl- TitleNetwork 2 三楼上呼II.2M4.211.61 I11 Z I11 *I| QOij |Netwoik 3三楼下外呼信号与内呼信号不同在于外呼信号的取消得考虑呼叫信号与运行方向是否一致，不一致时到相应层后不能Hetwaik 4I二魅上呼.II 1Q0.1M4.111.6ao.iNetwork 511.3M4.111.6H-tI

21、，H-pH Q1 3Q02Q1.3Network 6I 一楼上呼M4.011.0Q1.0Network 7I0.4M40Q0.4)Network 8I内呼二楼11 6Network 9內呼三楼I0.6M4.211.6Q0.6()Metwaik 10内呼四搂II.6Q0.7 )Netwoik 1 层愴吕档)一楼平层信号，即电梯到达一楼,当层的平层信号用上层或下层的平Metwavk 12Network 13M4.?Network 14平层信号【四楼10.3J0.2I11 IM4.3 )NeLwark 17I三摆上行戸5T H-pHT MNetwork IB料匾1 育詹是形成总的上行信号Nrwnrh

22、 I 勺上ftl止抽)M9.0HiOT IiI Ii扌M(L12反转互锁Q1SMQ.OQU1117报警各层停车关门 热继电器inTON100-rr100nT39QO.ZQ0.3ld$|假设原来无上行记忆即断，且下降常闭触电断，及时有上行信号得电,电机也不正转，即仍下行，实现反Network 21I四楼下行信号M43Q04M2.5Q0.5Q0.6Q1.4T 1Q1.0Network 22丨三楼下行信号一Q0.4M4.2M2.6IIC )Q0.5Q1.0Q1.1T IQ1.3NiwLiik 23I二楼下行苣出04M41M2 7QI 0T PNetwork 1A韬屣hE言芝形成总的下行信号M2 7N

23、lwork 叫丨方行J肉看IH0；QlMOOQ01rio/ I1I flTON血FT103 rmNel work 2tQU?M2I OLDNetwoik 27外呼信号截梯不成时得保持停车信号，因此设立一外呼梯停车信Hetwork 2&M1.6M1.1Metwwk 29三层上升轴MtGM1.2 Q1.2QOl?_II11 Netwoik 30二层尸障呼梯M1.3Netwcnk 31三层卩剁科希Q1.4 Q0L2“丁M1.6M1.4 )Netwaik 32四层下隆呼梯Netwoik 33内呼梯停车保持信号不同于外呼梯信号，内呼梯不用考虑电Netwoik 34二层呼梯Netwoik 35二层呼梯Netwoik 3B凹层