五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

微機控制技術(shù)課程設(shè)計課 題： 五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計系 另U： 電氣與控制工程學(xué)院專業(yè)：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：河南城建學(xué)院2016年月日摘要電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制、PLC控制、微機控制，其中繼電器控制系統(tǒng)故障率高，微機控制系統(tǒng)抗干擾能力弱，而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，成為目前電梯系統(tǒng)中使用最多的控制方式，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。本文采用了可編程邏輯控制器（PLC）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制設(shè)計了五層電梯的控制系統(tǒng)。該設(shè)計以西門子PLC為主控器，采用交流異步電動機調(diào)速系統(tǒng)和集選控制.并通過用博途V13軟件采用模塊化的編程思想、設(shè)計了樓層位置的產(chǎn)生消除及顯示、電梯的開關(guān)門、內(nèi)外呼信號的產(chǎn)生消除及指示、電梯的上行行運動方向指示。以及為應(yīng)對不同工作情況，可設(shè)定三種工作模式：有司機模式、無司機模式、消防模式.通過軟件調(diào)試和仿真，并組態(tài)WINCC畫面監(jiān)控，實現(xiàn)了電梯的基本功能.關(guān)鍵字：西門子plc五層電梯有司機模式無司機模式消防模式目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設(shè)計目的及設(shè)計要求 1\o"CurrentDocument"1。1設(shè)計目的 1\o"CurrentDocument"1.2設(shè)計要求 1\o"CurrentDocument"系統(tǒng)硬件設(shè)計 2\o"CurrentDocument"2.1電梯控制系統(tǒng)的組成 2\o"CurrentDocument"2。1.1電梯的電力拖動部分 2\o"CurrentDocument"2.1.2電梯的電氣控制部分 2\o"CurrentDocument"2.2電梯模型結(jié)構(gòu) 3\o"CurrentDocument"2。2.1電梯層門 3\o"CurrentDocument"2.2.2轎廂內(nèi)控制屏 4\o"CurrentDocument"2.2.3樓位置顯示功能 5\o"CurrentDocument"2.3設(shè)計參數(shù) 5\o"CurrentDocument"2。4系統(tǒng)硬件電路圖 6\o"CurrentDocument"2。4。1主電路圖 6\o"CurrentDocument"2.4.2PLC外圍接線圖 6\o"CurrentDocument"系統(tǒng)分析 6\o"CurrentDocument"I/O地址分配 6\o"CurrentDocument"PLC的選型 7\o"CurrentDocument"3。4電梯控制系統(tǒng)三種工作方式介紹 9\o"CurrentDocument"系統(tǒng)軟件設(shè)計 10\o"CurrentDocument"系統(tǒng)功能分析 10\o"CurrentDocument"控制程序設(shè)計思路 11\o"CurrentDocument"各部分功能具體實現(xiàn) 12\o"CurrentDocument"系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 15\o"CurrentDocument"5。1系統(tǒng)調(diào)試 15

5。2結(jié)果分析 16設(shè)計心得 16附錄一主電路圖 錯誤附錄一主電路圖 錯誤!未定義書簽。錯誤!錯誤!未定義書簽。18附錄二PLC外圍接線圖參考文獻設(shè)計目的及設(shè)計要求1。1設(shè)計目的■通過這次課程設(shè)計進一步加深對計算機控制技術(shù)課程的理解.掌握計算機控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計思路，以及對相關(guān)課程理論知識的理解和融會貫通，提高運用已有的專業(yè)理論知識分析實際應(yīng)用問題的能力和解決實際問題的技能，培養(yǎng)獨立自主、綜合分析與創(chuàng)新性應(yīng)用的能力。熟練掌握可編程邏輯控制器的的應(yīng)用，如對三菱PLC,西門子PLC的應(yīng)用；鞏固提高編程語言的編程和調(diào)試能力。1。2設(shè)計要求（1） 系統(tǒng)應(yīng)具備:有司機，無司機,消防三種工作模式。（2） 系統(tǒng)應(yīng)具備下列幾項控制功能：＞自動響應(yīng)層樓召喚信號（含上召喚和下召喚）＞自動響應(yīng)轎廂服務(wù)指令信號＞自動完成轎廂層樓位置顯示（二進制方式）＞自動顯示電梯運行方向＞具備電梯直達功能和單項最遠停站功能二系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1電梯控制系統(tǒng)的組成電梯控制系統(tǒng)主要由電力拖動部分和電氣控制部分組成。2。1.1電梯的電力拖動部分轎廂升降運動的常見的電力拖動方式總體上可以劃分為直流拖動和交流拖動。而直流拖動發(fā)電機組供電的直流電動機由于能耗大、技術(shù)落后已不再生產(chǎn)，只有少量舊電梯還在運行.本次方案選用的是交流雙速異步電動機定子串電阻調(diào)速拖動方式,此方式不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且使用方便，易于保養(yǎng)，價格低廉，在一般的電梯中得到了廣泛的應(yīng)用.2.1。2電梯的電氣控制部分電氣控制系統(tǒng)由控制柜、操縱箱、層樓指示、召喚箱及曳引電動機等幾十個分散安裝在電梯井道內(nèi)外和各相關(guān)電梯部件中的電器元件構(gòu)成。電氣控制系統(tǒng)通過電路控制電力拖動系統(tǒng)工作程序,完成各種電氣動作功能,保證電梯安全運行。電梯一般是由電動機來拖動的，其運行過程大多包括啟動、正（反）轉(zhuǎn)、停止等，這整個過程是由電氣控制系統(tǒng)來完成。具體地說電梯的控制主要是指對電動機的起動、停止、運行方向、層樓指示、層站召喚、轎廂內(nèi)指令等進行處理。其操縱是實行各個控制環(huán)節(jié)的方式和手段.電梯電氣控制系統(tǒng)與電力拖動系統(tǒng)比較，變化范圍比較大。當一臺電梯的類別、額定載重

量和額定運行速度確定后,電力拖動系統(tǒng)各零部件就基本確定了，而電氣控制系統(tǒng)則有比較大的

選擇范圍，必須根據(jù)電梯安裝使用地點、乘載對象進行認真選擇，才能最大限度地發(fā)揮電梯的使用效益.2。2電梯模型結(jié)構(gòu)電梯主體包括升降電機、轎廂、滑輪、鋼絲繩、行程開關(guān)等。升降電機為交流可逆電動機，轎廂套在鋼絲繩上，電機帶動鋼絲繩正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時,轎廂對應(yīng)上升或下降。每層樓均安裝行程開關(guān)，利用機械碰撞,給出各樓層的層信號.曳引電動機引導(dǎo)輪轎廂關(guān)門到位轎廂關(guān)門到位轎廂門驅(qū)動電機曳引電動機引導(dǎo)輪轎廂關(guān)門到位轎廂關(guān)門到位轎廂門驅(qū)動電機圖1五層電梯的簡化模型和控制柜示意圖2。2。1電梯層門電梯層門是為了確保安全，而在各層樓的停靠站，通向井道的入口處，設(shè)置供司機、乘用人員和貨物等出入的門。

圖2為電梯層門示意圖。電梯層門旁裝有消防按鈕、上召喚按鈕和下召喚按鈕（最底層只有上召喚按鈕、最高層只有下召喚按鈕），并有召喚登記指示燈。層門上方裝有LED數(shù)碼管，以顯示轎廂所在層樓位置，另外還有轎廂上行和下行指示燈。人E人E3>圖2電梯層門示意圖2.2。2轎廂內(nèi)控制屏轎廂內(nèi)控制屏示意圖如圖3所示。其中包括上行、下行顯示及LED層樓位置的顯示。另外還有1樓一6樓的指令按鈕及登記顯示和有司機/無司機的選擇按鈕.在有司機工作狀態(tài)下還有指令專用開關(guān)，即只響應(yīng)指令信號，不響應(yīng)召喚信號?此外，還有消防按鈕，當發(fā)生火災(zāi)時，立即清除所有指令信號和召喚信號，電梯直達底樓后開門。需要說明的是，本實驗裝置在無司機狀態(tài)下，利用定時器控制開門、關(guān)門和上下客時間；有司機狀態(tài)下，則直接由司機控制開門、關(guān)門和上下客時間。

2.2。3樓位置顯示功能由于西門子1200PLC輸入輸出點數(shù)的限制，層樓位置顯示采用二進制顯示方法。利用LED七段顯示器的A、D、G三段發(fā)光二極管來顯示一至五樓層樓位置，如圖4所示。圖4七段數(shù)碼管顯示2。3設(shè)計參數(shù)表1電梯設(shè)計參數(shù)名稱設(shè)計參數(shù)名稱設(shè)計參數(shù)客梯數(shù)量1個客梯層數(shù)5層單部載重1000Kg單部定員13人2.4系統(tǒng)硬件電路圖2.4。1主電路圖詳見附錄一：主電路圖。2.4。2PLC外圍接線圖詳見附錄二：PLC外圍接線圖.三系統(tǒng)分析3.1I/O地址分配根據(jù)電梯操作的工藝過程及對控制系統(tǒng)的要求，歸納本系統(tǒng)中所有輸入信號和輸出信號；然后根據(jù)PLC的輸入點和輸出點進行I/O地址分配，詳細I/O分配見表二。表2I/O分配輸入輸出序號名稱符號輸入點名稱符號輸出點1.1層限位開關(guān)SQ110。0七段數(shù)碼管A段HL1Q0。02.2層限位開關(guān)SQ210。1七段數(shù)碼管B段HL2Q0.13.3層限位開關(guān)SQ310。2七段數(shù)碼管C段HL3Q0.24.4層限位開關(guān)SQ410。3七段數(shù)碼管D段HL4Q0。3

5.5層限位開關(guān)SQ5I0.4七段數(shù)碼管E段HL5Q0。46.1層內(nèi)選按鈕SB1I0.5七段數(shù)碼管F段HL6Q0。57.2層內(nèi)選按鈕SB210。6七段數(shù)碼管G段HL7Q0。68.3層內(nèi)選按鈕SB3I0.71層內(nèi)選指示燈HL8Q0。79.4層內(nèi)選按鈕SB411。02層內(nèi)選指示燈HL9Q1.010.5層內(nèi)選按鈕SB5I1.13層內(nèi)選指示燈HL10Q1。111.1層外選上按鈕SB6I1.24層內(nèi)選指示燈HL11Q1.212.2層外選上按鈕SB711。35層內(nèi)選指示燈HL12Q1。313.3層外選上按鈕SB8I1.41層外選上指示燈HL13Q1。414.4層外選上按鈕SB9I1.52層外選上指示燈HL14Q1.515.2層外選下按鈕SB1011。63層外選上指示燈HL15Q1。616.3層外選下按鈕SB11I1.74層外選上指示燈HL16Q1.717.4層外選下按鈕SB1212。02層外選下指示燈HL17Q2。018.5層外選下按鈕SB1312。13層外選下指示燈HL18Q2.119.上行按鈕SB1412。24層外選下指示燈HL19Q2。220.下行按鈕SB1512。35層外選下指示燈HL20Q2。321.有/無司機選擇開關(guān)SH112。4上行指示HL21Q2。422.消防開關(guān)SH212。5下行指示HL22Q2。523.開門按鈕SB16I2.6上行接觸器KM1Q2。624.關(guān)門按鈕SB1712。7下行接觸器KM2Q2.725.開門到位限位開關(guān)SQ613。0開門繼電器KM3Q3。026.關(guān)門到位限位開關(guān)SQ713。1關(guān)門繼電器KM4Q3。1意：注PLCM2。0M5。7代替變量I0。013.1，以完成仿真。次設(shè)真用變由于的輸要外定，通過入需部給無法修故本計仿中，量軟件改。3.2PLC的選型本次設(shè)計的項目為五層電梯控制系統(tǒng)，采用了26個數(shù)字量輸入和26個數(shù)字量輸出，綜合考慮選用西門子S7-1200：CPU1214CDC/DC/DC，訂貨號：6ES7—214—1AG40-0XB0。S7-1200可編程邏輯控制器(PLC,ProgrammableLogicController)提供了控制各種設(shè)備以滿足您自動化需要的靈活性和強大功能。S7—1200設(shè)計緊湊、組態(tài)靈活且具有功能強大的指令集，這些特點的組合使它成為控制各種應(yīng)用的完美解決方案.其他模塊詳細選型表3。

表3PLC及模塊選型序號名稱品牌訂貨號參數(shù)數(shù)日量1控制器SIEMENS6ES7214-1AG40-0XB0100KB工作存儲器；24VDC電源，板載DI14x24VDC漏型/源型，DQ10x24VDC和AI2；板載6個高速計數(shù)器和4路脈沖輸出；信號板擴展板載I/O;多達3個可進行串行通信的通信模塊；多達8個可用于I/O擴展的信號模塊；0。04ms/1000條指令；PROFINET接口用于編程、HMI以及PLC間通信12數(shù)字量輸入模塊SIEMENS6ES7221—1BH30—0XB0數(shù)字量輸入模塊DI16x24VDC漏型/源型；可組態(tài)輸入延時；插入式端子排23數(shù)字量輸出模塊SIEMENS6ES7222—1BH30—0XB0數(shù)字量輸出模塊DQ16x24VDC；插入式端子排23.3硬件組態(tài)控制系統(tǒng)在TIAPortalV13工程平臺中的硬件系統(tǒng)配置圖如下:圖5PLC硬件系統(tǒng)配置圖圖6PCstation硬件系統(tǒng)配置圖Ap<圖6PCstation硬件系統(tǒng)配置圖Ap<￡￡言3.4電梯控制系統(tǒng)三種工作方式介紹電梯主要有三種工作方式：①有司機方式、②無司機方式、③消防方式。有司機方式是指由專職司機操縱電梯運行.具有以下特點：電梯上行/下行啟動由司機決定>電梯開門、關(guān)門時間由司機控制電梯不再響應(yīng)內(nèi)外召喚無司機方式是指由乘客自己操縱電梯，這種電梯具有集選控制功能。具有以下特點:電梯開門/關(guān)門/上、下客時間均由定時器定時A只要電梯門關(guān)閉后自動定向?消防方式是指大樓發(fā)生火災(zāi)時，電梯運行控制的一種特殊工作方式。具有以下特點：①正在運行的電梯控制系統(tǒng)一旦收到消防信號：＞處于上行時立即返回底樓停站開門＞處于下行時立即直駛底樓停站開門＞處于底樓以外停站開門的電梯立即關(guān)門返回底樓停站開門②電梯返回底樓并在底樓開門后，電梯處于消防工作狀態(tài)。此時,電梯不再響應(yīng)外召喚信號，電梯的關(guān)門起動運行和準備前往層站由消防員控制操作。四系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)功能分析根據(jù)設(shè)計要求，畫出相應(yīng)的整體控制系統(tǒng)流程圖，見圖7。

是否到達一層平層待機'是否有'呼叫信號是否為消防模式啟動保持轎廂門常開響應(yīng)呼叫信號是否到達一層平層待機'是否有'呼叫信號是否為消防模式啟動保持轎廂門常開響應(yīng)呼叫信號清空所有信號并返回一層由司機控制上下行和開關(guān)門圖7整體控制流程圖4.2控制程序設(shè)計思路首先將程序分為六個部分進行分別編寫，主程序（main）、轎廂數(shù)碼管顯示環(huán)節(jié)（FC1）、定向環(huán)節(jié)（FC2）、內(nèi)外呼環(huán)節(jié)（FC4）、開關(guān)門控制（FC5）.如圖5所示工Ej十_gPLC_1[CPU1214CDC/DQ/DClJf設(shè)備紐態(tài)昱在純和詼箭童潘加新塊Main[0B1]Startup[QB100]?-走向環(huán)節(jié)[FC2]*偽貞輔助程序1FC6]?■驕廂巍碼管顯示環(huán)節(jié)[尸口]*幵關(guān)門動志移動[FC7]nxnti制【Fa】*剛h呼皓示[F匸4]消肪樟式[FC3]■轎廂位置寄存器[DB4]?￡系統(tǒng)塊圖8程序塊?主程序：主要用于調(diào)用響應(yīng)的FC子程序，把握系統(tǒng)的整體運行。?轎廂數(shù)碼管顯示環(huán)節(jié)：根據(jù)轎廂所在當前位置通過七段數(shù)碼管顯示出來.?定向環(huán)節(jié)：比較呼叫信號與轎廂當前位置，實現(xiàn)定向控制。?內(nèi)外呼環(huán)節(jié)：用于內(nèi)外呼信號的登記與消除。?開關(guān)門控制：對轎廂門進行手動和自動控制。4。3各部分功能具體實現(xiàn)▼程店段1;內(nèi)外呼佶示■SFC41*1外呼福示.'_EN ENQi▼程序掇2:轎廂數(shù)瑪菅顯示壞節(jié)注釋簡輛數(shù)碼骨異示環(huán)節(jié).—EN ENO圖9主程序-程序段2:艱顯示%}0.1■七段數(shù)碼管出■轎廂位置寄存器?-■轎廂位置寄存器%}0.1■七段數(shù)碼管出□W1 DW1Real| |Real1.0 5.0圖10轎廂數(shù)碼管顯示環(huán)節(jié)

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