基于西门子PLC的电梯控制系统设计及调试

XY学院PLC编程及应用课程设计题目基于西门子PLC的电梯控制系统设计及调试系(部)智能与信息工程学院班级姓名学号指导教师2016年1月4日至1月15日共2周2016年1月13日目录1控制系统硬件设计..................................................................................................................21.1设计要求.......................................................................................................................21.2设计分析.......................................................................................................................21.2.1控制系统的I/O点数........................................................................................21.2.2PLC的型号选择.................................................................................................31.3系统整体分析...............................................................................................................31.3.1电梯上行分析....................................................................................................31.3.2电梯下行分析....................................................................................................41.3.3电梯上行或下行执行要求.................................................................................51.3.4系统PLC控制程序设计....................................................................................52系统原理设计..........................................................................................................................62.1I/O点分配....................................................................................................................62.2程序设计.......................................................................................................................72.2.1内选分析............................................................................................................72.2.2外呼分析............................................................................................................92.2.3开门分析..........................................................................................................112.2.4关门分析..........................................................................................................123总结........................................................................................................................................13参考文献....................................................................................................................................14附录一梯形图..........................................................................................................................15附录二接线图..........................................................................................................................25附录三主回路电气原理图......................................................................................................26附录四仿真结果......................................................................................................................27课程设计说明书1引言随着科学技术的发展，我国的电梯生产技术得到了迅速发展。随着自动控制理论与微电子技术的发展、电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐步被淘汰，微机控制系统虽智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期较短等优点，备受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。随着我国经济的高速发展，自动控制技术也得到了迅猛发展，而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，在工业、商业和民用方面应用已十分广泛，与人们的生活紧密相关。本文利用西门子S7-200可编程控制器编写的一个四层电梯的控制系统，主要分析并叙述了电梯的控制、运行情况。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制系统(早期安装的电梯多继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。由于PLC具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点。自80年代后期PLC引入我国电梯行业以来，由PLC组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用。在传统继电器系统的改造工程中，PLC系统一直是主流控制系统。为了改善电梯的舒适感和运行的可靠性，现在都改为用PLC来控制电梯的运行，这样大大提高了电梯的性能。本文就是详细介绍PLC的特点及整个设计过程。课程设计说明书21控制系统硬件设计1.1设计要求（1）电梯具有运行速度（高速）和平层速度（低速）两种运行速度并可实现高低速的平滑转换（2）电梯具有呼梯登记及登记显示功能（3）电梯具有轿内选层及选层登记及显示功能（4）电梯具有自动停层功能（5）电梯具有顺向截停功能，若已经完成当前方向的最后一站请求，亦可实现逆向截停功能（6）电梯具有自动确定运行方向及运行方向保持功能（7）电梯具有厅门、轿门连锁保护功能（8）电梯具有自动平层功能（9）电梯具有超载、超速及端站限位保护功能（10）电梯具有运行方向及层楼指示功能（11）满足了呼梯要求即应消除呼梯登记信号1.2设计分析1.2.1控制系统的I/O点数1、输入信号1)轿厢内及各层门厅外呼按钮主要是轿厢内的楼层选择数字键1至4，各层门厅外呼按钮，除一层只设置上升按钮，四层只设置下降按钮外，其他层均设置上升和下降两个按钮。一共需要10个输入。2)位置信号位置信号由安装于各楼层的电梯停靠位置的4个传感器产生，以及轿厢顶层和底层的两个传感器。所以位置信号一共需要6个输入。3)电梯门控制信号大部分电梯都具有开门按钮、关门按钮，以方便手动开关门。一共需要两个输入。4)模拟到位按钮设置了2个到位按钮，即开门到位和关门到位，所以一共需要2个输入。5)保护信号课程设计说明书3考虑到电梯运行的安全，防止上升超过最大高度以及下降超过最低点，故有上限位和下限位保护装置；在关门过程中，可能会出现门的确关闭但未关紧的情况，从而造成安全隐患，因此一共需要3个输入。综上所述，共需要输入点23个输入点。2、输出信号1)显示指示信号内呼指示信号有四个，分别用来表示1至4层楼层内呼的指令被接受，并在内呼指令完成后，信号消失。外呼指示信号共有六个，分别用来表示1至4层楼层外呼的指令被接受，并在外呼指令完成后，信号消失。以及1至4层指示信号四个和上下行指示两个。因此共需要16个输出信号。2）电梯上下行输出信号，共两个。3）高低速输出信号，共两个。4）开门和关门输出信号，共两个。因此，共需要22个输出信号。1.2.2PLC的型号选择综合输入、输出点的以及要实现的电梯控制功能，西门子CPU224型的PLC四层电梯控制系统的模拟系统完全能实现设计要求。1.3系统整体分析1.3.1电梯上行分析最初，电梯停在一层，当有外呼上行时，电梯门开，一层指示持续亮，一楼上层输出，关门到位低电平，开门到位高电平，人进入电梯后按下关门，开门到位低电平，关门到位高电平。内选二、三或四层，电梯开始运行，比如选择四层，上层输出作用，电梯开始高速运行，上平层感应器、下平层感应器和一层限位低电平，当电梯运行至二层和三层时，上平层感应器、二层（三层）限位和下平层感应器依次闭合，输出二层指示、三层指示依次亮，电梯依然加速运行，当上平层感应器和四层限位依次高电平时，电梯减速运行当下平层感应器高电平时，电梯完全到达目标层，关门到位低电平，电梯门开，开门到位高电平，无动作三秒后门自动关闭，开门到位低电平，关门到位高电平。同时在电梯运行过程中，即轿厢上升途中，任何反方向（下降）的呼叫信号均不响应。课程设计说明书41.3.2电梯下行分析1）当电梯停于4楼，2楼呼叫时，则下行，待2楼的限位开关动作，则减速下行，上平层感应器完全动作之后，电梯停止运行，轿厢门与厅门打开至开门到位，时间到后，轿厢门与厅门关闭至关门到位。2）当电梯停于4楼，3楼呼叫时，则下行，待3楼的限位开关动作，则减速下行，上平层感应器完全动作之后，电梯停止