四層電梯plc控制

1、菏澤學(xué)院本科生課程設(shè)計（論文）目錄摘要1關(guān)鍵詞11 引言11.1設(shè)計的目的意義11.2設(shè)計要求12 系統(tǒng)的總體設(shè)計32.1 電梯的控制系統(tǒng)簡介32.2 電梯控制系統(tǒng)的原理與要求52.2.1電梯位置的確定（平層信號）52.2.2 轎廂內(nèi)的運行命令及門廳的召喚信號52.2.3 電梯運行時的信號響應(yīng)52.2.4 電梯的啟動62.2.5 電梯的平層與停車63 PLC硬件設(shè)計63.1 可編程控制器機型的選擇63.1.1 輸入/輸出點的估算63.1.2 內(nèi)存容量的估算73.2 輸入/輸出點分配73.3 PLC外部接線圖84 PLC軟件設(shè)計94.1 STEP 7編程軟件的編程語言94.2四層電梯控制的梯形圖

2、105 四層電梯程序的調(diào)試23結(jié)論24參考文獻25謝辭2626四層簡易電梯的PLC控制自動化學(xué)生 朱明輝指導(dǎo)老師 任國軍摘要：本文介紹一種電梯PLC控制系統(tǒng)。電梯是垂直方向的運輸設(shè)備，是高層建筑中不可缺少的交通運輸設(shè)備。它靠電力，拖動一個可以載人或物的轎廂，在建筑的井道內(nèi)導(dǎo)軌上做垂直升降運動，在人們生活中起著舉足輕重的作用。而控制電梯運行的PLC系統(tǒng)也要求越來越高，要求達到電梯運行的“穩(wěn)、準、快”的運行目的。該系統(tǒng)主要由PLC、邏輯控制電路組成。其中包括交流異步電動機、繼電器、接觸器、行程開關(guān)、按鈕、發(fā)光指示器組成為一體的控制系統(tǒng)。本機控制系統(tǒng)通過PLC對電梯的升降，平層，起動、制動，開關(guān)門控

3、制。要求其達到結(jié)構(gòu)簡單、運行效率高、平層精度高、使其能夠易于理解與掌握。最后再通過西門子PLC調(diào)試軟件進行調(diào)試，滿足設(shè)計所需要的要求。關(guān)鍵詞：LC控制;四層電梯;CPU2261 引言1.1設(shè)計的目的意義在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟活動中, 電梯已成為城市物質(zhì)文明的一種標志。在中高層建筑中,電梯更是不可缺少的垂直運輸設(shè)備。人們對電梯安全性、高效性、舒適性的不斷追求推動了電梯技術(shù)的進步。電梯質(zhì)量的好壞在很大程度上取決于它的控制系統(tǒng)。目前,電梯控制系統(tǒng)已基本上淘汰了傳統(tǒng)的繼電器控制方式,取而代之的是以PLC 和微控制器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。其中,PLC 由于編程簡單、使用維護方便、

4、設(shè)計和調(diào)試周期短、抗干擾能力強、可靠性高等優(yōu)點,倍受人們重視,被廣泛地應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)中。 該設(shè)計針對四層電梯的PLC控制系統(tǒng)，通過設(shè)計掌握PLC的基本指令的綜合應(yīng)用，熟悉PLC與外圍控制電路的實際接線，學(xué)會以PLC作為工具對四層電梯的各種操作進行控制。1.2設(shè)計要求1）采用PLC構(gòu)成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機拖動，電動機正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕SB11和指示燈H11，二層有上升呼叫按鈕SB21和指示燈H21以及下降呼叫按鈕SB22和指示燈H22，三層有上升呼叫按鈕SB31和指示燈H31以及下降呼叫按鈕SB32和指示燈H32，四層有下

5、降呼叫按鈕SB41和指示燈H41。一至四層有到位行程開鈕SB5和SB6，電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵YA1和YA2控制，關(guān)門到位由行程開關(guān)ST5檢測。此外還有電梯載重超限檢測壓力繼電器KP以及故障報警電鈴HA。控制信號說明如表1-1所示。 表1-1 四層電梯控制信號說明 輸入 輸出 文字符號 說明 文字符號 說明 SB1電梯內(nèi)一層按鈕H1電梯內(nèi)一層按鈕指示燈SB2電梯內(nèi)二層按鈕H2電梯內(nèi)二層按鈕指示燈SB3電梯內(nèi)三層按鈕H3電梯內(nèi)三層按鈕指示燈SB4電梯內(nèi)四層按鈕H4電梯內(nèi)四層按鈕指示燈SB11一層上升呼叫按鈕H11一層上升呼叫按鈕指示燈SB21二層上升呼叫按鈕H21二層上升呼叫按鈕指示燈SB

6、22二層下降呼叫按鈕H22二層下降呼叫按鈕指示燈SB31三層上升呼叫按鈕H31三層上升呼叫按鈕指示燈SB32三層下降呼叫按鈕H32三層下降呼叫按鈕指示燈SB41四層下降呼叫按鈕H41四層下降呼叫按鈕指示燈SB5電梯開門按鈕KM1電動機正轉(zhuǎn)接觸器SB6電梯關(guān)門按鈕KM2電動機反轉(zhuǎn)接觸器SB7檢修開關(guān)YA1電梯開門電磁鐵ST1電梯一層到位限位開關(guān)YA2電梯關(guān)門電磁鐵ST2電梯二層到位限位開關(guān)HA電梯故障報警電鈴ST3電梯三層到位限位開關(guān)  ST4電梯四層到位限位開關(guān)  ST5電梯關(guān)門到位限位開關(guān)  SP電梯載重超限檢測 

7、0;FR電動機過載保護熱繼電器  2）樓層呼叫按鈕及電梯內(nèi)按鈕按下，電梯未達到相應(yīng)樓層或未得到相應(yīng)的響應(yīng)時，相應(yīng)指示燈一直接通指示。 3）電梯運行時，電梯開門與關(guān)門按鈕不起作用，電梯到達停在各樓層時，電梯開門與關(guān)門動作可由電梯開門與關(guān)門按鈕控制，也可延時控制，但檢測到電梯超重時，電梯門不能關(guān)閉，并由報警電鈴發(fā)出報警信號。 4）電梯最大運行區(qū)間為三層距離，若一次運行時間超過30s，則電動機停轉(zhuǎn)，并由 HA報警。 5）檢修開關(guān)SB7接通時，電梯下行停在一層位置，進行檢修，其他所有動作均不相應(yīng) 6）電梯拖動電動機控制電路有各種常規(guī)電氣保護，如短路保護、過載保護、正反轉(zhuǎn)互鎖等。 7

8、）相關(guān)參數(shù)： 拖動電動機M：5.5kW，AC380V，11.6A，1440r/min。 指示燈H：0.25W，DC24V。 電鈴HA：8W，AC220V。 電磁鐵YA：100mA，AC220V。2 系統(tǒng)的總體設(shè)計2.1 電梯的控制系統(tǒng)簡介通過對電梯工作原理分析得出流程圖2-1，主電路圖2-2電梯的控制系統(tǒng)大致有以下幾部分組成：（1）運行（2）停機、開門。為實現(xiàn)運行須有上升，下降信號，進而相匹配的上升下降信號的保持及消除須考慮。為實現(xiàn)停機開關(guān)門控制，須有平層信號，停車信號及停車后停車信號的消除。主要程序設(shè)計完后，需考慮手動自動開關(guān)門，過載保護，檢修信號，開門與運行互鎖等。因此本系統(tǒng)有開關(guān)門控制、

9、轎內(nèi)指令登記與消號、廳外召喚登記與消號、定向選層線路等模塊組成。這幾部分共同構(gòu)成電梯的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯的登記、開關(guān)門、啟動、運行、平層等各種功能。樓層位置檢測呼梯判斷升降關(guān)門啟動開門停機到指定樓層并平層圖2-1工作流程圖圖2-2主電路圖2.2 電梯控制系統(tǒng)的原理與要求2.2.1電梯位置的確定（平層信號）電梯的運行需要準確的電梯位置信號，以滿足制動停車等控制的需要。傳統(tǒng)電梯的位置信號一般由設(shè)在井道中的位置開關(guān)，如限位開關(guān)，當(dāng)轎廂上裝置碰到限位開關(guān)時，發(fā)出位置信號，指示電梯停于哪層。2.2.2 轎廂內(nèi)的運行命令及門廳的召喚信號司機及乘客可按下轎廂內(nèi)操作盤上的選層按鈕選定電梯運行的目的樓層，此為內(nèi)

10、選信號。按鈕按下后，該信號應(yīng)被記憶并使相應(yīng)的指示燈點亮。在門廳等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號，此為外喚信號。該信號也需記憶并點亮門廳的上行或下行指示燈，按電梯集選控制原則，電梯上行時，應(yīng)響應(yīng)層站的上呼叫信號，下行時，響應(yīng)下呼叫信號。在上行時應(yīng)保留層站的下呼信號，在下行時應(yīng)保留層站的上呼信號這些保持信號在要求得到滿足時應(yīng)能自動消號。例如電梯從三層執(zhí)行下行信號到一層，同時有二層上行的外喚信號，則電梯下行至二層時不停車即不響應(yīng)該外喚信號，等到電梯上行時才響應(yīng)，因此該外喚信號須保持，直到響應(yīng)為止。2.2.3 電梯運行時的信號響應(yīng)電梯自動運行時應(yīng)根據(jù)內(nèi)選及外喚信號，決定電梯運行的運行方向。

11、在定向時，根據(jù)電梯轎廂內(nèi)乘客欲往層樓的位置信號或各層樓大廳乘客的召喚信號位置與電梯所處層樓的位置信號進行比較，門廳信號和內(nèi)選信號都做為輸入信號與電梯位置信號進行比較，凡是在電梯位置信號上方向的轎內(nèi)或?qū)訕菑d外召喚信號，則電梯屬上行狀態(tài)；凡在其下方向的，則定下行狀態(tài)。而且規(guī)定在運行方向確定之后只有同方向的才能截梯，反向不能截梯，不響應(yīng)中途的方向呼喚要求，直到到達本反方向的最遠戰(zhàn)點才開始返程。要保持最遠層樓召喚信號所要求的電梯運行方向，而不能輕易地更改，這樣以保證最高層樓(或最低層樓)乘客的乘用電梯，而只有在電梯完成最遠層樓乘客的要求后，方能改變電梯運行方向。同時轎內(nèi)指令信號優(yōu)先于各層樓廳外召喚信號

12、而定向，即當(dāng)空轎廂電梯被某層廳外乘客召喚到達該層后，某層的乘客即可進入電梯轎廂內(nèi)而先按指令按鈕令電梯定上行方向(或下行方向)，如果召喚信號指令電梯的運行方向有別于已進入轎廂內(nèi)的乘客要求指令電梯的運行方向，則電梯的運行方向應(yīng)由已進入轎廂內(nèi)的乘客要求而定向，而不是根據(jù)其他層樓廳外乘客的要求而定向。因此需要電梯的正反轉(zhuǎn)記憶信號，即記憶電梯是在上行方向還是下行方向，直到上行方向(或下行方向)信號執(zhí)行完之后才執(zhí)行下行方向(或正行方向)信號。2.2.4 電梯的啟動轎廂的運行方向確定，轎廂已關(guān)好門時才啟動運行。2.2.5 電梯的平層與停車停車需平層信號和停車信號同時有效才執(zhí)行。3 PLC硬件設(shè)計3.1 可編

13、程控制器機型的選擇為了完成設(shè)定的控制任務(wù),主要根據(jù)電梯控制方式與輸入/輸出點數(shù)和占用內(nèi)存的多少來確定PLC的機型。本系統(tǒng)為四層樓的電梯,采用集選控制方式。所需輸入/輸出點數(shù)與內(nèi)存容量估算如下:3.1.1 輸入/輸出點的估算采用PLC構(gòu)成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機拖動，電動機正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕SB11和指示燈H11，二層有上升呼叫按鈕SB21和指示燈H21以及下降呼叫按鈕SB22和指示燈H22，三層有上升呼叫按鈕SB31和指示燈H31以及下降呼叫按鈕SB32和指示燈H31，四層有下降呼叫按鈕SB41和指示燈H41。一至四層有到位行程開關(guān)SQ1

14、SQ4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕SB1SB4和指示燈H1H4；電梯開門和關(guān)門按鈕SB5和SB6，電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵YA1和YA2控制，關(guān)門到位由行程開關(guān)SQ5檢測，開門到位由行程開關(guān)SQ6檢測。轎廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，并有電動機過載保護熱繼電器FR，電梯載重超限檢測SP，檢修開關(guān)SB7，電梯故障報警電鈴HA。輸入點共有21個，輸出點共有15個,總共36個。3.1.2 內(nèi)存容量的估算用戶控制程序所需內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、輸入/輸出點數(shù)、用戶的程序編寫水平等因素有關(guān)。因此,在用戶程序編寫前只能根據(jù)輸入/輸出點數(shù)、控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度進行估算。本系統(tǒng)有開關(guān)量I/O總點數(shù)有3

15、6個，模擬量I/O數(shù)為0個。利用估算PLC內(nèi)存總?cè)萘康挠嬎愎? 存字數(shù)=開關(guān)量I/O總點數(shù)×(1015)+模擬量I/O總點數(shù)×(150250)再按30%左右預(yù)留余量。估算本系統(tǒng)需要約1K字節(jié)的內(nèi)存容量。綜合I/O點數(shù)以及內(nèi)存容量，S7200的CPU226輸入，輸出點數(shù)為2416，足以滿足要求。3.2 輸入/輸出點分配該系統(tǒng)占用PLC的36個I/O口，21個輸入點，15個輸出點，具體的I/O分配如表3-1所示。表3-1 I/O分配表器件名稱說 明輸入點器件名稱說 明輸出點SQ1電梯一層到位限位開關(guān)I0.0YA1電梯開門Q0.0SQ2電梯二層到位限位開關(guān)I0.1YA2電梯關(guān)門

16、Q0.1SQ3電梯三層到位限位開關(guān)I0.2KM1電機正轉(zhuǎn)Q0.2SQ4電梯四層到位限位開關(guān)I0.3KM2電機反轉(zhuǎn)Q0.3SB1電梯內(nèi)一層按鈕I0.4H1電梯內(nèi)一層按鈕指示燈Q0.4SB2電梯內(nèi)二層按鈕I0.5H2電梯內(nèi)二層按鈕指示燈Q0.5SB3電梯內(nèi)三層按鈕I0.6H3電梯內(nèi)三層按鈕指示燈Q0.6SB4電梯內(nèi)四層按鈕I0.7H4電梯內(nèi)四層按鈕指示燈Q0.7SB11一層上升呼叫按鈕I1.0H11一層上升呼叫按鈕指示燈Q1.0SB21二層上升呼叫按鈕I1.1H21二層上升呼叫按鈕指示燈Q1.1SB31三層上升呼叫按鈕I1.2H31三層上升呼叫按鈕指示燈Q1.2SB22二層下降呼叫按鈕I1.3H2

17、2二層下降呼叫按鈕指示燈Q1.3SB32三層下降呼叫按鈕I1.4H32三層下降呼叫按鈕指示燈Q1.4SB41四層下降呼叫按鈕I1.5H41四層下降呼叫按鈕指示燈Q1.5SB11檢修開關(guān)I1.6HA電梯故障報警電鈴Q1.6FR電動機過載保護熱繼電器I1.7SB5電梯開門按鈕I2.0SB6電梯開門按鈕I2.1SQ5開門限位開關(guān)I2.2SQ6關(guān)門限位開關(guān)I2.3SP電梯載重超限檢測I2.43.3 PLC外部接線圖本設(shè)計的PLC外部接線圖如圖3-1所示.CPU226的傳感器電源24V(DC)可以輸出600mA電流，CPU226的輸出繼電器觸點容量為2A，通過核算在本設(shè)計中PLC容量完全滿足要求。圖3-

18、1PLC I/O接線圖4 PLC軟件設(shè)計4.1 STEP 7編程軟件的編程語言標準的STEP 7軟件包配3種基本編程語言，即梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）、語言表（STL）和順序功能圖編程語言，它們在STEP 7中可以相互轉(zhuǎn)換。本實驗采用梯形圖這種編程語言。梯形圖結(jié)構(gòu)形式類似地傳統(tǒng)的繼電器控制電路，它是由圖形符號連接而成，這些符號分別代表常開觸點、常閉觸點、并聯(lián)接線、串聯(lián)接線及繼電器線圈等，每個觸點和線圈都有一個編碼。梯形圖具有如下特點：（1） 梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列，也是程序的執(zhí)行順序。通常每個繼電器線圈為一邏輯行，即一層階梯。每一邏輯起始于母線，然后是觸點的各種連接，最

19、后經(jīng)過繼電器線圈終止于母線，整個梯形圖呈現(xiàn)梯形。（2）梯形圖中的繼電器不同于傳統(tǒng)繼電器控制線路中的物理繼電器，它實質(zhì)上是內(nèi)部存儲中的位觸發(fā)器，因此稱為“軟繼電器”或“軟元件”。這些軟元件輸出繼電器，輔助繼電器，定時器，計數(shù)器及狀態(tài)器等，它們均有無限常開觸點和常閉觸點。在PLC內(nèi)部可以自由選取使用。如果某個位觸發(fā)為“1”，表示對應(yīng)的繼電器線圈接通，相應(yīng)的常開觸點都閉合，而常閉觸點都斷開。（3） 梯形圖是一種形象化的編程語言，其兩端的母線是沒有電源連接。因此核彈頭形圖中不存真實的物理電流，而具有“概念”電流，是用戶程序運算過程中滿足輸出執(zhí)行條件的形象化表示方式。“概念”電流只能從左到右流動，層次的

20、改變是從上到下。（4）輸入繼電器只能從外部輸入信號驅(qū)動，而不能由內(nèi)部其他觸點驅(qū)動。因此在梯形圖中只能出現(xiàn)輸入繼電器的觸點而不出現(xiàn)線圈，輸入繼電器的觸點狀態(tài)即表示相對應(yīng)的輸入信號的變化。（5）輸出繼電器用于PLC的輸出控制，它是通過外輸出觸點驅(qū)動外部執(zhí)行器。因此，在梯形圖中的某個輸出繼電器的線圈接能時，表示在對應(yīng)的輸出端子上有輸出信號。（6）PLC內(nèi)部其他軟元件的觸點不能驅(qū)動外部執(zhí)行器，它們只供PLC內(nèi)部使用。 （7）當(dāng)PLC處于運行狀態(tài)時，CPU接梯形圖中元件排列順序從上而下處理。4.2四層電梯控制的梯形圖根據(jù)設(shè)計要求，可繪出梯形圖控制程序。程序如下：外呼信號與內(nèi)呼信號不同在于外呼信號的取消得

21、考慮呼叫信號與運行方向是否一致，不一致時到相應(yīng)層后不能取消，因為呼叫未得到滿足。電機正轉(zhuǎn)檢修四樓平層一樓限位開關(guān)三樓限位開關(guān)一樓平層信號，即電梯到達一樓，當(dāng)層的平層信號用上層或下層的平層信號關(guān)斷二樓限位開關(guān)假設(shè)原來無上行記憶即M8.0斷，且下降常閉觸電M2.1斷，及時有上行信號M2.0得電，電機也不正轉(zhuǎn)，即仍下行，實現(xiàn)反向不能截梯反轉(zhuǎn)互鎖報警關(guān)門熱繼電器各層停車M2.2 M2.3 M2.4形成總的上行信號M2.0M2.5 M2.6 M2.7形成總的下行信號M2.1正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)外呼信號截梯不成時得保持停車信號，因此設(shè)立M1.0M1.5外呼梯停車信號保持停車信號取消內(nèi)呼梯停車保持信號不同于外呼梯信號，

22、內(nèi)呼梯不用考慮電機正反轉(zhuǎn)，具有優(yōu)先性停車保持信號和平層信號形成停車信號，實現(xiàn)停車過載超限關(guān)門關(guān)門限位開關(guān)開門后停止定時在各層停車狀態(tài)關(guān)門互鎖運行狀態(tài)開門限位5 四層電梯程序的調(diào)試本次設(shè)計采用軟件進行模擬控制。首先在WINDOWS環(huán)境下打開軟件，向軟件中載入程序，運行軟件實現(xiàn)對過程的監(jiān)控功能。根據(jù)實驗要求，動作相應(yīng)開關(guān)，模擬電梯控制系統(tǒng)的工作過程。在實驗過程中要注意觀察程序運行的變化過程。調(diào)試圖像如下以二樓內(nèi)呼為例說明調(diào)試過程，初始I0.0得電即電梯停在一層（同時M4.0一樓平層得電），后I0.5得電（二樓內(nèi)呼信號）Q0.5亮，M4.0得電同時M2.2(一樓上行信號)得電，產(chǎn)生上升信號M2.0，

23、M0.2得電（電機正轉(zhuǎn)）電梯上升，隨后I0.1（二樓限位開關(guān)）得電表明電梯到達二樓M4.1得電（二樓平層信號）產(chǎn)生M3.5（二樓停車）信號，M0.0得電（電機停），T37開始定時2秒后開門，后I2.2得電（開門到位調(diào)試時保持得電5秒以上再斷）T38定時5秒后Q0.1(關(guān)門)得電，開始關(guān)門，后I2.3（開門到位）得電，后Q0.1斷開（關(guān)門動作完成），正反轉(zhuǎn)互鎖解除，可響應(yīng)下一呼叫。經(jīng)測試符合要求。結(jié)論行程序設(shè)計時，首先應(yīng)明確對象的具體控制要求。此設(shè)計主要以PLC為核心，利用PLC的強大的控制功能，實現(xiàn)了對四層升降電梯的控制。利用梯形圖可以很直觀的看出電梯運行過程。利用可編程控制器控制升降電梯，具有接線簡單、編程直觀、擴展容易等特點。當(dāng)建筑物的層樓增加時，硬件接線上只需增加樓層相應(yīng)的輸入信號。原來的接線不需改變，軟件上只需增加相應(yīng)樓層的功能，要改動的地方也較少。