四層電梯的PLC控制

畢業(yè)設計題目四層電梯的PLC控制系別電氣工程系專業(yè)電氣自動化班級機器人1001班姓名王偉學號指導教師郭繼紅日期2012年10設計任務書設計題目四層電梯的PLC控制設計要求1、接受每個呼叫按鈕（包括內(nèi)部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相應的響應。2、電梯運行的不換向原則是指電梯優(yōu)先響應不改變現(xiàn)在電梯運行方向的呼叫，直到這些命令全部響應完畢后才響應使電梯反方向運行的呼叫。電梯在每一層都有1個行程開關，當電梯碰到某層的行程開關時，表示電梯已經(jīng)到達該層。3、當按動某個呼叫按鈕后，相應的呼叫指示燈亮并保持，直到電梯響呼叫為止。4、當電梯停在某層時，在電梯內(nèi)部按動開門按鈕時，電梯門不會被打開，按動電梯內(nèi)部的關門門按鈕，電梯門關閉。但在電梯行進期間電梯門是不能被打開的。設計進度要求第一周：確定題目，查閱資料。第二周：根據(jù)設計要求分析四層電梯PLC控制工作原理。第三周：硬件設計。第四-五周：運用PLC編程軟件對電梯進行編程第六周：模擬調(diào)試，改進設計方案。第七周：撰寫論文。第八周：完成設計，準備答辯。指導教師（簽名）：摘要PLC(可編程控制器)作為一種工業(yè)控制微型計算機，隨著社會和科技的發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)以其運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設計調(diào)試周期較短等優(yōu)點倍受人們的重視，現(xiàn)在已發(fā)展成為目前電梯控制系統(tǒng)使用最多的控制方式，也泛應用于電梯傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造°PLC控制系統(tǒng)能與電梯控制系統(tǒng)中的各種邏輯開關很好的結(jié)合，更好的實現(xiàn)了對電梯系統(tǒng)的控制。本文介紹了西門子公司S7-200系列可編程控制器(PLC)在四層電梯控制系統(tǒng)中的應用，給出了可編程控制器控制四層電梯電氣控制系統(tǒng)的硬件組成和軟件設計。提出了四層電梯的可編程控制器(PLC)控制系統(tǒng)總體設計方案、設計過程、系統(tǒng)組成，并設計了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案。關鍵詞：電梯控制，PLC，CPU226目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要4第一章前言4第二章緒論5一、設計任務5\o"CurrentDocument"二、設計說明5\o"CurrentDocument"三、電梯運動的控制要求5第三章可編程控制器硬件、軟件的概述及PLC編程設計一、可編程控制器的概述7\o"CurrentDocument"二、SIMATICSTEP7編程軟件的介紹8\o"CurrentDocument"三、PLC型號的選擇8四、地址分配表及接線圖10\o"CurrentDocument"五、PLC程序設計思路及程序12一、設計思路13二、軟件設計132.1STEP7-Micro/WIN32簡介152.2電氣控制程序流程圖16\o"CurrentDocument"3.程序圖17\o"CurrentDocument"模擬調(diào)試24對電梯控制系統(tǒng)的描述27\o"CurrentDocument"第四章結(jié)束語29\o"CurrentDocument"致謝31\o"CurrentDocument"參考文獻32Notableoffiguresentriesfound.第一章前言可編程控制系統(tǒng)（PLC）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，可執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產(chǎn)過程。電梯廣泛的應用于高層住宅，大型公共建筑，工廠倉庫等場所，節(jié)省了人力和時間，提高了工作效率。傳統(tǒng)的電梯自動控制由繼電器——接觸器進行控制，其缺點是觸點多，接線復雜，故障率高，可靠性差，維護工作量大，而采用PLC組成的控制系統(tǒng)很好的解決了上述問題。它工作可靠性高，靈活性好，通用性高，編程簡單，使用方便，而且它的抗干擾能力遠遠強于傳統(tǒng)電梯的。本設計主要通過提出電梯系統(tǒng)的基本功能要求，為實現(xiàn)這幾種功能，我從硬件和軟件兩個方面入手，硬件方面，主要從PLC的選型，PLC輸入輸出地址的分配方面考慮；軟件方面，由于整個系統(tǒng)的程序設計相當復雜，為了便于設計，基于系統(tǒng)不同的功能要求，我將系統(tǒng)劃分為電梯開門控制、電梯到層指示、層呼叫指示燈控制、箱內(nèi)指令指示控制和電梯方向選擇、啟動控制、過載指示、限位保護等基本模塊。完成硬件和軟件部分的設計，整體工程就完成了絕大部分，此后還需要程序的反復驗證，現(xiàn)場調(diào)試等等。鑒于本人水平有限，不足之處還請批評指正。第二章緒論一、設計任務設計電梯控制系統(tǒng)。二、設計說明電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系°PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進性，在電梯控制中得到廣泛應用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計算機控制的一個重要方向，成為當前電梯控制和技術(shù)改造的熱點之一。高校中關于PLC教學實驗的中等模型較少，為此，自行設計并制作了專用4層集選電梯。此電梯模型所采用的類型為西門子°PLC程序設計采用模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實現(xiàn)的條件及原則設計各個功能模塊。設計的程序要求完成電梯自動運行功能如：內(nèi)選外召喚信號的登記、到層自動開門、延時自動運行等。合理分配轎廂內(nèi)指令的執(zhí)行和廳外召喚的應答。三、電梯運動的控制要求（1）開始時，電梯處于任意一層。（2）當外呼信號到來時，轎廂響應該呼梯信號，到達該樓層時，轎廂停止運行，轎廂門打開，延時4s后自動開門.（3）當內(nèi)呼梯信號到來時，轎廂響應該呼梯信號，到達該樓層時，轎廂停止運行，轎廂門打開，延時4s后自動關門。（4）電梯轎廂運行過程中，轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應，但如果某反向外呼梯信號前方再無其他內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應該外呼梯信號。例如：電梯轎廂在一樓，將要運行到三樓，在此過程中可以響應二層向上外呼梯信號，但不響應二層向下外呼梯信號。同時，如果電梯到達三層，如果四層沒有任何呼梯信號，則電梯可以響應三層向下外呼梯信號。否則，電梯轎廂將繼續(xù)運行至四樓，然后向下運行響應三層向下外呼梯信號。（5）電梯應當具有最遠反向外呼梯響應功能，例如，電梯轎廂在一樓，而同時有二層向下外呼梯、三層向下外呼梯，則電梯轎廂先去四樓響應四層向下外呼梯信號。第三章可編程控制器硬件、軟件的概述及PLC編程設計一、可編程控制器的概述可編程控制器的起源于在1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969年，美國數(shù)字設備公司研制出了第一臺可編程控制器PDP—14，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認的第一臺PLC。初期它僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，用于開關量控制，實際只能進行邏輯運算，所以稱為可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡稱PLC。20世紀80年代后，以微處理器構(gòu)成的微機取得了飛速發(fā)展，使得可編程邏輯控制器在概念、設計、性能上都有了新的突破。這種控制器的功能不再局限于當初的邏輯運算，增加了數(shù)值運算、模擬量的處理、通信等功能，成為真正意義上的可編程控制器(ProgrammableController)，簡稱PC。但為了與個人計算機PC(PersonalComputer)相區(qū)別，可編程控制器仍簡稱為PLC。隨著可編程控制器的不斷發(fā)展，其定義也在不斷變化。最終國際電工委員會(IEC)1987年頒布的可編程邏輯控制器的定義如下：“可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的一種數(shù)字運算操作的電子裝置，是帶有存儲器、可以編制程序的控制器，它能夠存儲和執(zhí)行命令，進行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作、并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P的外圍設備，都應按易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則設計?！笔聦嵣?，由于可編程控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，許多新產(chǎn)品的功能已超出上述定義。二、SIMATICSTEP7編程軟件的介紹SIMATICSTEP7編程軟件是指西門子公司為可編程控制器編制的工業(yè)編程軟件的集合，STEP7—Micro/WINV4.0SP4版的編程軟件是基于Windows的S7—200專用編程軟件。其也是西門子公司2007年推出的S7—200編程軟件，適用于所有S7—200CPU的編程，并具有TD400C在內(nèi)的文本顯示向?qū)Чδ?。編程軟件STEP7的基本功能是協(xié)助用戶完成PLC應用程序的開發(fā)，同時具有設置PLC參數(shù)、加密和運行監(jiān)視等功能。STEP7—Micro/WIN編程軟件在離線條件下，可以實現(xiàn)程序的輸入、編輯、編譯等功能，在聯(lián)機工作方式（PLC與編程計算機相連）可實現(xiàn)上載、下載、通信測試及實時監(jiān)控等功能。三、PLC型號的選擇根據(jù)控制要求，PLC控制系統(tǒng)選用西門子公司S7—200系列CPU224。小型PLC系統(tǒng)由主機（主機箱）、I/O擴展單元、文本/圖形顯示器、編程器等組成。其中CPU224型PLC的主機外形結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。

Imnnriiii頂部端于蓋電源及輸出端子[JI：.?.LRUN/STOP開關及電位器擴展I/O連接底部端子冷輸入端子及傳感器也源口7一口圖3-1CPU224型PLC的主機外形結(jié)構(gòu)CPU224型PLC主機箱體外部設有Imnnriiii頂部端于蓋電源及輸出端子[JI：.?.LRUN/STOP開關及電位器擴展I/O連接底部端子冷輸入端子及傳感器也源口7一口2-1VDC中.通，接地利桔H缶「曲2/1如匚瀚!圖3-2CPU224外部電路接線電路圖2AVDC共端卻1士24VDCr3區(qū)輸入電路采用了雙向光電耦合器，2-1VDC中.通，接地利桔H缶「曲2/1如匚瀚!圖3-2CPU224外部電路接線電路圖2AVDC共端卻1士24VDCr3區(qū)四、地址分配表地址分配表如表3-1所示：符號地址符號地址四層下I5.1二層上燈Q5.3三層上I5.2二層下燈Q5.4三層下I5.3三層上燈Q5.5二層上I5.4三層下燈Q5.6二層下I5.5四層下燈Q5.7一層上I5.6內(nèi)叫一層燈Q6.0一層限位I5.7內(nèi)叫二層燈Q6.1二層限位I6.0內(nèi)叫三層燈Q6.2三層限位I6.1內(nèi)叫四層燈Q6.3四層限位I6.2超重報警Q6.4內(nèi)叫一層I6.3一樓數(shù)碼顯示Q6.5內(nèi)叫二層I6.4二樓數(shù)碼顯示Q6.6內(nèi)叫三層I6.5三樓數(shù)碼顯示Q6.7內(nèi)叫四層I6.6四樓數(shù)碼顯示Q7.0開門I6.7電梯上行Q7.1關門I7.0電梯下行Q7.2開門限位I7.1開門繼電器Q7.3關門限位I7.2關門繼電器Q7.4超重檢測I7.3到位音響Q7.5一層上燈Q5.2表3-1PLC的電氣接線圖設計7也監(jiān)關《SQ1二壕曜開壽_/SQ2睫也皆1弟/SQ3SQ+-槎髓評/kio二摟蹈開*/做/K8哭踏開尋/K7TM呼融任_/K1H二磋二我括控句—/K3K5二*雅布句―/C三幻姬韓近/￡4na炒擁.讖起/K624V10.0QC'.C]0.1QC.l10.2Q0.2]03Q0.3】旗QO.i]05QO.jK.6哄］叩妙-]1.0Q]￡]1.1Q：：]1J11.3叫]14QN]1.5QljQ1.6Q：「IL加21m3L1；V五、PLC程序設計思路及程序-上行驅(qū)動指示

邛行驅(qū)動指示

，上行驅(qū)動電機*下行驅(qū)動電機二慘二?亍豚括登無三攜二?亍阡扃管至=街1.設計思路（1）內(nèi)叫的實現(xiàn)按下按鈕后通過自鎖達到一直亮，串上常閉的限位開關實現(xiàn)到位后燈滅。（2）外叫的實現(xiàn)按下按鈕后通過自鎖達到一直亮，串上常閉的限位開關及上下行指示實現(xiàn)有選擇的到位后燈滅。（3）開門的實現(xiàn)到位后指示燈由亮變滅，通過到位后產(chǎn)生的下降沿觸發(fā)及自鎖為開門計時，達到到位后計時開門，串上手動按鈕及在符合開門的情況下實現(xiàn)手動開門。（4）關門的實現(xiàn)通過開門完畢的計時實現(xiàn)自動關門，并通過串聯(lián)的手動按鈕在符合開門的情況下實現(xiàn)手動開門。（5）樓層指示的實現(xiàn)通過限位開關，及各層的聯(lián)系及自鎖實現(xiàn)正確顯示。（6）上行的實現(xiàn)分析內(nèi)外叫按鈕對電梯上下行的啟動作用，從內(nèi)外叫按鈕分情況編寫，然后組合到一塊兒，實現(xiàn)電梯的上下行。

2軟件設計2.1STEP7-Micro/WIN32簡介STEP7-Micro/WIN32是西門子公司專門為S7-200系列PLC設計在個人計算機Windows操作系統(tǒng)下運行的編程軟件（如圖3.1所示），它的功能強大，使用方便，簡單易學，可用梯形圖（LAD）、語句表（STL）和功能塊圖三種編程語言編制程序，不同的編程語言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換。STEP7-Micro/WIN32提供兩套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和國際標準指令集（IEC1131-3方式）。程序編制完成之后，利用PLC與計算機專用的PC/PPI電纜傳送程序至PLC，使PLC按照程序要求完成工作。2&臼皿IT血電Ig倒臼|HNt!3卜■j隅弒El旦如?「眼獨敏敏~［國Program茹mBlookSpmbdIade2&臼皿IT血電Ig倒臼|HNt!3卜■j隅弒El旦如?「眼獨敏敏~［國Program茹mBlookSpmbdIade'StatusLharl:D-ataSlockInlcrfacfl輿腰電觥I|C:\Dooumert5arid'=■?:回WhnC*Ncty曰CPJ226CMREL02DI[r>1PiogiarriBlrKkgjTable■IjEl9i：abjsChs-iDataBlockElDckC1055ReJbec停CamnrijnLdlicr-d國WiEerdiTacdiInstruoSiDUflIjfjFav￡<t&:-lidflitLonoLjEJCbck|:flCamnriji-'ic.dlicr-dM)CorriparpCon^aitComtersliljFloatrngFcirtMath|jF|IntegerMath■liiilIrt^iiupiIjfllLaQ￡dl■I'-^lMoveRntFiogiarriCor<rDl|贏Shfl/Rotatal￡￡jSIrrig由配IT占」之■I<b|IrnerT血F&gL：,融WMATI€LAD5PRDQRAMCOMMENTSHle-twarfc2Tkb程圖，具體的程序流程圖如圖3.2所示。2、3、4樓

樓有指令停止1樓樓有指令3、4樓樓有指令電梯在三樓Yes1、2樓樓有指令4樓樓有指令停止停止電梯在四樓L.JYes1、2、3樓樓有指令Se芋，電梯上升下行驅(qū)動下冷驅(qū)動飩梯上升

公O公YNYSeY3.程序圖網(wǎng)紿1TOC\o"1-5"\h\zSM0.1M0.0—I|(日)40同器2內(nèi)叫一層一層限位內(nèi)叫一層燈—II—I―I，I()內(nèi)叫一層燈M1.0網(wǎng)鏘3肉叫二層二層邛艮位內(nèi)叫二層燈—I1—1—I，I()內(nèi)叫二層燈M1.1網(wǎng)鏘4肉叫三層三層限位內(nèi)叫三層燈—II—I—I，I()內(nèi)叫三層燈M1.2網(wǎng)紿5內(nèi)叫四層四層限位內(nèi)叫四層燈—II—pH、I()內(nèi)叫四層燈M13網(wǎng)爵6二層上二層書艮位二層上燈TH-pH『I1—C)二層上燈電梯下行M0.3M2.1R&7三層上三層限位三層上燈M1.7網(wǎng)命8一屋上一層限位一層上燈—IHq—I■IC)一層上燈M2.3網(wǎng)爵9四層下四層F艮位四層下燈TH-pH■IC)四層下燈M1.6

網(wǎng)寤10三層下三層限位三層下燈M2.0二層下二層J艮位二層下燈M2.2網(wǎng)壽12超重檢測起重報警同密13一層限位二層J艮位一樓數(shù)碼顯示網(wǎng)籍14二層書艮位三層限位一層限位二樓數(shù)詞顯示網(wǎng)籍15四層限位三樓數(shù)碼顯示H、IC)開門限位網(wǎng)路開門限位內(nèi)叫一層燈TI1'Hq內(nèi)叫二層燈TOC\o"1-5"\h\zTI1N1內(nèi)叫三層燈TI1皿1內(nèi)叫四層燈TI1'I—一層上燈TI11二層上燈TI1'1三層上燈TI11二層下燈TI1'1三層下燈—II1?I—四層下燈\o"CurrentDocument"TI11M0.0M0.0(:)T37Inton40-PT100ms關門限位網(wǎng)希1B升「」限位M0.0N1D.IT38INTON40-PT100ms網(wǎng)鏘20開門到位音響<)電梯下行電梯_L行JT門區(qū)艮位:關門催電翌N7一層上一層限位M己3二層卜二層限角M2.1_層卜M2.2三層眼位M1.7二層FMZ.U四層下四層限位M1.6開門雎電器JT門■屯器<)網(wǎng)第25上電<上電<內(nèi)叫三層燈三層限位內(nèi)叫二層燈一樓數(shù)碼顯示電梯上行M0.2網(wǎng)第26三層下四樓數(shù)碼顯示一層限位三層下四樓數(shù)碼顯示一層限位M0.4M0.4二層下M2.2網(wǎng)谿27—層上燈一層限位M0.3M0.4THqd——II——()M0.4三層上燈四層限位三層限位二層上燈酶28M0.4美邙毗鋪上有2一層臉職行「I）內(nèi)叫二層燈二層」她TI—M-電一下行內(nèi)叫三層燈三肆枚HTI-內(nèi)叫-層燈4模擬調(diào)試首先：通過運用STEP7-Micro/WIN32編程軟件編寫簡單的電梯系統(tǒng)的硬件調(diào)試程序，例如單一的電梯上下行驅(qū)動檢測電梯模型的電機是否無故障。第二步：檢測電梯模型內(nèi)部的樓層位置接觸開關是否靈敏，看是否有樓層位置接觸開關存在失靈的現(xiàn)象第三步：檢測電梯模型上的各個呼梯按鈕和梯內(nèi)指令按鈕是否管用，按下后的指示燈是否正常亮滅。有無存在異常的現(xiàn)象第四步：當檢驗完電梯模型可以正常使用時，把正確的程序編譯正確后下載至CPU226開始模擬實驗最后：如果模擬打不到控制要求，則需要對程序進行糾正，直至達到控制要求為止，模擬調(diào)試成功在調(diào)試中遇到的問題，初次調(diào)試時，當電梯處于下行指示狀態(tài)時，有人在二樓按上行呼梯按鈕I1.1時，Q1.1通電閉合，當電梯經(jīng)過二樓層時由于指層信號M0.2由常閉轉(zhuǎn)為常開使二樓的上行呼梯登記Q1.1斷開（如圖4.1所示）°Q1.1的斷開致使M1.4閉合電梯在本層停留，電梯可能仍繼續(xù)再下至一層然后上行，為了避免這種情況發(fā)生，設計了如圖4.3所示梯形圖程序避免了上刑呼梯對有下行指令電梯停車現(xiàn)象。二層上行呼梯登記Q1.1Network26M1.4(電梯在運行中停止后的開關門延時的問題，第一次設計的時候梯形圖中并沒有添加T34，致使電梯如果轎廂內(nèi)沒人了電梯系統(tǒng)也無指令則電梯不會自動關門的情況發(fā)生。為了避免電梯無法自動關門加入了T34之后，如果沒人系統(tǒng)也沒指令的情況下電梯會在10秒后自動關門，彌補了程序的不足

5.對電梯控制系統(tǒng)的描述電梯控制系統(tǒng)是模擬現(xiàn)實中的電梯，根據(jù)其工作原理制作而成，該電梯共有四層，有電梯上下行轎廂，上下行指示燈，電梯所在樓層數(shù)碼顯示和開關門功能。一樓有一個上行外交按鈕，四樓有一個下行外交按鈕，二樓和三樓均有上下按鈕。轎廂內(nèi)有一樓至四樓四個內(nèi)叫按鈕和開關門兩個按鈕。按鈕全部為非自鎖式，按下按鈕接通一個指示燈，按鈕自動化彈起。當電梯響應該請求信號運行到該層時，該指示燈熄滅優(yōu)先級上在電梯上行過程中，上行請求優(yōu)先，上行請求執(zhí)行完畢后，響應下行請求。同理在電梯下行過程中，下行請求優(yōu)先，下行完畢后響應上行請求。開關門動作在開關停在該層。該層限位開關接通時才會發(fā)生。當電梯到位時，電梯發(fā)生叮咚聲響，將發(fā)生超重報警信號。第五章結(jié)束語這次課程設計給我留下了深刻的印象，使我懂得了如何設計四層電梯控制系統(tǒng)，使我理解了電梯控制系統(tǒng)的工作原理，也學會7PLC梯形圖的編輯。使我綜合分析問題和解決問題的能力有了很大的提高。在設計中我們應用到在課堂上所學到的知識，要考慮到電梯控制系統(tǒng)的整體設計，在老師的細心指導下，使我對課程設計有了很好的了解。設計的同時，也使我感到了自己的不足以及對知識理解的不全面。畢業(yè)論文是本次學習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的PLC在自動控制系統(tǒng)中的應用設計，我擺脫了單純的理論指示學習狀態(tài)，和實際設計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。雖然畢業(yè)設計內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。和老師的溝通交流更使我從實用的角度對設計有了新的認識也對自己