【基于S7-200PLC的五层电梯控制系统设计9100字】

[17]。3.3.1限位开关厢体的定位、运行以及控制厢门的开与关都是由限位开关来进行控制的。①楼层上/下层限位开关由八个限位器组合而成，对电梯的运行速度进行控制。限位器用来控制电梯的运行速度。当电梯下行想停在某目标楼层时，当厢体接触到目标楼层的上层限位器后，速度从高速变为低速，即可做到平稳停止。若又向下运行时，接触到刚才目标楼层的下行限位器后，电梯从低速变为高速，上行同理运行。②门层限位开关，包括：上平层、门区和下层三种限位器，分别置于不同位置。当电梯停止时，若三个限位器若是同时被接通了，则代表门的位置完成了定位，厢门现在所停的位置没有问题，这时电梯可以就能进行关门和开门③开门关门限位器的作用是为了准确检验厢门状态，厢门处于完全打开的状态时开门限位器才会被接通，厢门处于完全关闭的状态时关门限位器才会被接通，，电梯才可以进行下一步的上下运行。3.3.2按钮当电梯处于运行时一般使用旋钮，而我们这次设计中有维修、运行两种运行状态。其他按钮均采用触电式触发按钮：按下接通、释放复位。3.3.3传感器为了防止超重，因此装设有传感器。需要经过不断的调试，将其设置在适当的位置，让其准确的重量出物品的重量，若是在设定阈值重量内就可以安全运行，若是超过了设定阈值重量，电梯就不会关闭厢门，更无法上下运行。3.3.4接触器在此控制系统中，通过控制各接触器的通断，实现电梯的升降、两速运行控制。上行接触器的线圈通电后，线圈通电让开关闭合，则电机正转电梯向上方运行。下行接触器的线圈通电后，线圈通电让开关闭合，则电机反转电梯向下方运行。快速运行接触器线圈通电后，线圈通电让开关闭合，使电机旋转从而带动电梯快速运行。慢速运行接触器线圈通电后，线圈通电让开关闭合，使电动机低转速运转，使电梯缓慢运转。3.3.5指示灯指示灯可以采用二极管，也可以采用数码管。在显示的单元多的情况下，使用数码管显示，可以减少输出点数。如果显示不是很多，也可以采用二极管显示。该控制系统，采用二极管作为显示单元，显示楼层和电梯的运行状态（上行/下行）。超限警报可以做到声光报警，蜂鸣器的指示灯和闪烁信号都可以发出。3.3.6电动机电机主要是做到拖动和控制电梯厢门开关作用，也是我们此次电梯设计系统最重要的被控设备。根据我们所选用的阈值重量，按所对应的容量功率来选择适合的电机。4软件系统设计根据电梯控制系统的要求，软件编程进行了PLC控制系统的硬件设计和输入/输出单元I/O点的分配。对于软件设计，我们按照先画出流程图，再进行程序编写的顺序进行。4.1总体流程设计首先我们把电梯分为维修和正常两种状态进行设计。。4.1.1维修状态当处于维修状态时，旋钮则是断开的，电梯就会直接运行到最底层。处于维修状态时，其他的指令这个时候全部失效，流程图如图4-1。图4-14.1.2正常运行状态当旋钮闭合时，电梯正常运行。此时,根据用户的呼叫指令,对现在所处位置进行比较，按下一步的运行呼叫方向移动。在运行到目标楼层的过程中，电梯会自动对速度进行切换达到一个平稳的运行状态。流程图如图4-2所示。图4-24.2各个模块梯形图设计根据图4-2的流程图，我们采用了模块化编程方法。建立了元件设置表（如表4-1所示），以便于程序设计和程序的修改及完善。4.2.1电梯运行/维修状态选择程序维修状态时的梯形图程序如图4-3所示。运行/维修切换旋钮I0.0闭合时，电梯正常运行启动；电梯处于故障状态时，中间继电器M0.0闭合，电梯直接下到一楼。如果电梯在一楼，设定在厢上的限位器向PLC发送信号，经过一段时间延时，厢门打开，进行维修。程序执行过程如下：电梯现所在楼层寄存器VB0与1层的比较，判断当前楼层是否为1层。到达指定楼层后，楼层到达标志M0.6闭合，下行状态标志M0.3复位，同时抱闸停车标志M1.1闭合，电梯制动停车，开门延时定时器T38启动，延时1秒后，开门启动标志M1.2闭合，电梯开门。图4-3维修状态时的梯形图程序4.2.2楼层指令输入程序程序如图4-4所示，将收到的不同楼层指令，依次存储在对应寄存器，电梯以此目的在楼层之间行驶。在操作中按下其他楼层的按钮，PLC进行计算，根据输入命令在指定楼层停止。按下各楼层的上行按钮后，其相应的数字就会存放在对应的寄存器中。按下各楼层的下行按钮后，其相应的数字就会存放在对应的寄存器中。按下电梯轿厢内各楼层的按钮后，其相应的数字就会存放在对应的寄存器中。图4-44.2.3电梯上下行运行判断程序电梯在一楼只能上行，五楼只能下行。中间楼层则与目标楼层进行比较，再输出指令，程序如图4-5。如图所示，当电梯闲置时，所按按钮对应的楼层寄存器大于现在则上升，否则它就会下降。用于判断电梯在升、降过程中的工作状态。网络1：电梯处于底层（1楼）时，上行，M0.2为上行运行标志；电梯处于顶层（5楼）时，下行，M0.3为下行运行标志。网络2：目标楼层与当前楼层电梯相比，大于，上行;将目标楼层与当前电梯楼层进行比较，小于，下行。网络3：1层按钮（楼1选择按钮或楼1上呼按钮）被按下后，电梯下行；处于中间楼层的2、3、4楼的按钮（上呼、下叫按钮）被按下后，与电梯现所在楼层进行比较，大于，上行；同电梯现所在楼层相比较，小于，下行。5层按钮（楼层5选择按钮或楼5下行呼叫按钮）被按下后，电梯上行。网络4、5：电梯上行、下行互锁图4-5电梯上下行判断程序4.2.4最近上行目标楼层确定程序若电梯从1楼往上运行，此时二楼的向上按钮被按下，则电梯向上的目标楼层变为2。但是，按下一楼的上行按钮的话，对电梯的上行没有影响。确定最新的上线目标人群的程序如图4-6所示。检测厢内楼层的按钮是否被按下。检测楼层2、3、4的上行按钮以及楼层5的下行按钮是否被按下。网络2：若按下厢内楼层按钮或上行呼叫按钮，按下按钮的楼层在目标楼层和现在楼层之间时，将按钮所在楼层设置为最近的目标楼层。图4-6每个扫描周期PLC都要检测厢内和按钮情况。按下按钮，若现在楼层高于目标楼层，就会改变目标层数。4.2.5上行运行程序确定目标楼层后，通过PLC输出命令电梯向上移动。快到达目的层后，用目的层的下层限值器向PLC输入信号，调用速度开关程序。如图4-7所示。I1.5～I2.0分别为楼层2～5的下层限位器，采用上升沿触发，每经过一个下层限位器，电梯所在楼层就加1。到达目标楼层后，启动速度开关程序。图4-7上行运行程序4.2.6最近下行目标楼层确定程序电梯收到指令启动后，当电梯从五楼下来后，马上按下四楼的下行按钮，电梯中最近的下行目标楼层会变为四楼。此时，按下5楼的下行按钮的话，对电梯的运行状态没影响。程序如图4-8所示。PLC在每个扫描周期检查每层楼的电梯楼层按钮，按下任何一个按钮，并且楼层低于上一个目标楼层，则目标楼层号将被更改。检测厢内楼层的按钮是否被按下。检测楼层2、3、4的下行按钮以及楼层1的上行按钮是否被按下。网络2：若按下厢内楼层按钮或下行呼叫按钮，按下按钮的楼层在目标楼层和现在楼层之间时，将按钮所在楼层设置为最近的目标楼层。图4-8每个扫描周期PLC都要检测厢内和按钮情况。按下按钮，若现在楼层低于目标楼层，就会改变目标层数。4.2.7下行运行程序确定目标楼层后，通过PLC输出命令电梯向下移动。快到达目的层后，用目的层的上层限值器向PLC输入信号，调用速度开关程序。如图4-9所示。I1.1~I1.4分别为1~4层的上限器件，由上升沿触发。通过上限位装置后，电梯所在楼层减少1。当到达目标楼层时，切换到速度开关程序。图4-94.2.8开关门程序电梯运行时无法开门，电梯门打开时电梯不能上下移动，程序如图4-10。开门子程序如图4-10（a）所示。电梯定位完成后，开门定时器进行计时，延时1秒。计时结束，门自动打开。开门到位之后，自锁断开。手动开门按钮I2.6也要在延时结束后操作。关门子程序如图4-10（b）所示。电梯门打开后，可以根据实际情况决定关门的延迟时间。在这个步骤中，设定为5秒。时间一到，关闭继电器启动，自动关闭门。也可以任何时候选择手动按关门键。关门后，关闭继电器断开。（a）开门子程序（b）关门子程序图4-10当厢门完全打开才能进行关门，当开门到位限位器闭合后，才能使用手动关门。但是关门时可以通过手动按钮变为开门状态。4.2.9换速程序为了在电梯内有舒适的体验，我们采用低速和高速两种速度。刚开始电梯运行采用低速运行，适应之后，电梯以较高的速度运行。快速到达目的楼层，而不会产生强烈震动。程序如图4-11所示。电梯向上运行时，通过2、3、4、5层的下层限位时，会减速至慢速。通过1、2、3、4层上限制器时，加速至快速运行。当电梯下行时，通过1、2、3、4层的上限装置时，其运行速度会降到低速。通过2楼、3楼、4楼和5楼的下限制器时，加速至高速。图4-114.2.10门定位程序利用三个限位器实现电梯门的定位，同时要复位楼层寄存器，如图4-12。网络1：上平层限位器，门区限位器，下平层限制器3限制器全部对准时，门定位完成，电梯抱闸停止。网络2:电梯上行运行时，一楼的上层限位器通过一楼，复位一楼全部的上行寄存器，2、3、4楼同理。电梯到达顶层时，复位楼层所有的上行寄存器。网络3：电梯下行时，通过第5楼的下层限制器，通过第5层后，将第5层下行相关寄存器全部复位，2、3、4楼也是该原理电梯到达一楼，复位楼层所有的下行寄存器。图4-124.2.11超重报警程序为避免电梯运行时超过最大重量而造成安全事故，故在有乘客进入的时候，需要不断采集电梯厢内的重量，以达到该目的。其程序如图4-13所示。把收集到的数据存储在寄存器VW100中，与存储在VW102中的标准数据进行比较。超重时，复位上下行接触器，并输出超重声光报警。图4-13超重报警程序5总结本文采用s7-200plc对电梯实现了控制，使用STEP7编写了程序，分析了继电器和plc两种电梯控制的利与弊。此次设计查阅了很多文章和书本，经过研究和学习掌握了plc知识，同时融入到了电梯的实际应用中，实现了五层电梯的控制。此次设计只完成软件设计部分，仿真设计还有一定的不足，希望以后提升自己经验与能力后能完成一个完整的多层电梯设计。通过此次设计与学习，我对电梯系统有了不同的认识，同时提升了一定的知识量和自我解决问题的能力。参考文献汪丽群,张润良,许世杰,吴建龙.基于PLC的电梯并联控制优化设计[J].苏州市职业大学学报,2021,32(01):17-21.王阿根.PLC控制程序精编108例[M].北京:电子工业出版社，2009.周美兰.PLC电气控制与组态设计[M].2版.北京:科学出版社，2009.孙振强.可编程控制器原理及应用教程[M].清华大学出版社，2006.王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社，2010.谢丽萍,王占富,岂兴明.西门子S7-200系列PLC快速入门与实践[M].北京:人民邮电出版社，2010.尹家骏.基于信捷PLC电梯维修实训设备设计[D].齐鲁工业大学,2020.李英楠.别墅用迷你电梯设计与研究[D].中南林业科技大学,2018.李根.基于PLC的电梯群控系统设计与研究[D].广西大学,2020.刘林飞.基于PLC的群控电梯设计[D].华东交通大学,2020.冯仓成.基于PLC控制的群控电梯系统的设计与研究[D].青岛科技大学,2019.鞠延鹏,尹振红.基于PLC电梯控制系统的设计[J].吉林工程技术师范学院报,2020,36(11):120-122.杨国柱.试论基于变频技术的电梯PLC控制系统设计[J].特种设备安全技术,2021(01):33-35.欧阳敏.基于西门子PLC的电梯控制系统的设计[J].数字技术与应用,2020,38(12):13-15.FengX.TheFourLayersElevatorControlSystemDesignBasedonS7-200PLC[C]//InternationalConferenceonMaterialsEngineering