基于S7-200四层电梯控制系统设计

学号1151401102《电气控制与PLC》课程设计（2011级本科）题目：基于S7-200四层电梯控制系统设计系（部）院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名邴治邦指导教师：张静职称：副教授完成日期：2014年6月30日1课程设计任务书学生姓名邴治邦学号1151401102专业方向电气工程及其自动化班级11级1班题目名称基于S7-200四层电梯控制系统设计一、设计要求：1.根据控制要求进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。2.分析电梯所有可能运行的方式，并依此编制电梯运行PLC控制程序。3.编写设计说明书，内容包括：（1）设计过程和有关说明；（2）基于PLC的电梯电气控制系统电路图；（3）PLC控制程序；（4）参考资料、参考书及参考手册；（5）其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决办法、对课程设计的认识和建议等。二、设计内容1.采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为电梯下降。2.楼层呼叫按钮及电梯内按钮按下，电梯未达到相应楼层或未得到相应的响应时，相应指示灯一直接通指示。3.电梯运行时，电梯开门与关门按钮不起作用，电梯到达停在各楼层时，电梯开门与关门动作可由电梯开门与关门按钮控制，也可延时控制。4.电梯拖动电动机控制电路有各种常规电气保护，如短路保护、过载保护、正反转互锁等。三、设计进度第一周：星期一上午讨论设计题目星期一下午至星期二查资料星期三至星期五完成对硬件电路的基本设计2第二周：星期一至星期二完成软件流程图及软件设计星期三至星期四软硬件系统调试，写说明书，画图星期五答辩指导教师签字：3目录一、设计的目的及意义.............................................................................................................1二、总体方案设计....................................................................................................................1三、PLC系统硬件设................................................................................................................13.1四层电梯主电路............................................................................................................23.2输入输出点数的分配...................................................................................................23.3PLC外部接线图...........................................................................................................33.4电梯工作流程图............................................................................................................4四、系统软件设计......................................................................................................................54.1梯形图设计....................................................................................................................64.2仿真软件及CPU配置..............................................................................................194.3系统仿真与调试..........................................................................................................19五、总结......................................................................................................................................20参考文献......................................................................................................................................211一、设计的目的及意义在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。随着高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期,电梯控制技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。本设计针对我国电梯业的现状，将可编程序控制器(PLC)应用于四层电梯进行逻辑控制，通过合理的选择和设计，不但提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性，同时延长了使用寿命，缩短了电梯的开发周期，并提高了电梯的控制水平，改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。本文所设计的电梯与传统的电梯相比，在运行上具有良好的舒适感，在生活中可以节约电能，取得了良好的经济效益和社会效益，达到了理想的目的。二、总体方案设计1.电梯停于1层同一时刻，若2、3、4楼只有其中一层有呼叫信号，则电梯直接到达呼叫楼层；若2、3、4楼有两层或两层以上的楼层有呼叫信号，则电梯先在低楼层停7S，再到达高楼层。如，2、4楼都有呼叫信号，先在2楼停7S，再到达4楼。2.电梯停于2层（1）若1楼有呼叫信号，下降到一楼；（2）若3楼或四楼有呼叫信号，则直接到达有呼叫信号的楼层；3、4楼都有呼叫信号，则先在3楼停4S后，再到达4楼。3.电梯停于3层（1）若1楼或2楼有呼叫信号，则直接到达有呼叫信号的楼层；若1、2楼皆有呼叫信号，则先下降到2楼停4S后，再降到一楼。（2）4楼有呼叫信号时，直接到达4楼。4.电梯停于四层同一时刻，若1、2、3层只有其中一层有呼叫信号，则直接到达有呼叫信号的楼层；若有两层或三层都有呼叫信号，则先在高楼层停4S后再下降到低楼层。5.当电梯到达呼叫楼层楼层时，自动开门；开门4S后自动关门或按下关门按钮时关门。在关门的过程中，若感应装置有信号或按下开门按钮时，门再次打开。6.在轿厢运行期间轿厢门不能打开。7.轿厢门未关闭，电梯不能运行。8.电梯上升（或下降）过程中任何反向的呼叫均无效三、PLC系统硬件设计23.1四层电梯主电路根据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图如图所示。图2-1中M1，M2为曳引电机和门电机，交流接触器KM1～KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和轿厢门，从而进行对电梯的控制。FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用。3.2输入输出点数的分配输入输出点数的分配见表1所示图1四层电梯主电路表1输入输出点数分配序号输入输出名称代号输入点名称输出点1一层平层SQ1I0.0电梯上行记忆HL1Q0.02二层平层SQ2I0.1电梯下行记忆HL2Q0.133三层平层SQ3I0.2拽引电机正转KM1Q0.24四层平层SQ4I0.3拽引电机反转KM2Q0.35内呼一楼SB10I0.4内呼一楼指示HL3Q0.46内呼二楼SB9I0.5内呼二楼指示HL4Q0.57内呼三楼SB8I0.6内呼三楼指示HL5Q0.68内呼四楼SB7I0.7内呼四楼指示HL6Q0.79一层上呼按钮SB1I1.0一层上呼指示HL7Q1.010二层上呼按钮SB2I1.1二层上呼指示HL8Q1.111三层上呼按钮SB3I1.2三层上呼指示HL9Q1.212二层下呼按钮SB4I1.3二层下呼指示HL10Q1.313三层下呼按钮SB5I1.4三层下呼指示HL11Q1.414四层下呼按钮SB6I1.5四层下呼指示HL12Q1.515手动开门按钮SB12I2.0门电机反转KM3Q1.616手动关门按钮SB13I2.1门电机正转KM4Q1.717开门限位SQ5I2.218关门限位SQ6I2.319电梯上升极限位SQ7I2.420电梯下降极限位SQ8I2.5由上表可知输入、输出点数为20入16出，可选用CPU226（24入16出）与扩展模块EM223（8入8出）实现四层电梯自动控制系统的功能。3.3PLC外部接线图PLC外部接线图如图2所示4I0.0I0.1I1.0I0.7I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I1.1I2.1I2.0I1.5I1.4I1.3I1.2I2.5I2.4I2.2I2.3SB4SB3SB2SB1SB7SB8SB9SB10SQ1SQ4SQ3SQ224VQ0.0Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1Q0.6Q0.5Q0.7Q1.3Q1.2Q1.1Q1.0Q1.0Q1.7Q1.6Q1.5Q1.4KM3KM4KM1SB5SB11SB6KM2CPU226SB12SQ8SQ7SQ6SQ5图2PLC外部接线图HL1HL2HL6HL5HL4HL3HL11HL10HL9HL8HL7HL13HL121L2L3LAC1M2M3.4电梯工作流程图电梯工作流程图如图3所示5开始初始化目标层与所停层同层确认目标楼层是否外呼是否内呼目标层与所停层之间的关系电梯选向运行楼层信号是否目标楼层停止运行开门延时关门是否停止停止YNYNYNNYY图3电梯工作流程图NY四、系统软件设计64.1梯形图设计789101112131415161718194.2仿真软件及CPU配置4.3系统仿真与调试电梯在一层（I0.0）,二楼有外呼上行信号（I1.1），电机正转（Q0.2），电梯上行（Q0.0）。到达二层（I0.1），门电机反转（Q1.6）开门。20开门限位（I2.2）,5S后门电机正转（Q1.7）关门。关门限位（I2.3），Q1.7灭，表示关门结束。等待下一次呼叫信号五、总结通过此次课程设计，对电梯的实际工作过程有了更具体的了解，将理论知识运用到实际生活中，即加深了对课本理论知识的理解，也明白了学以致用的重要性。在实现电梯自动控制的过程中，亦是对课本中各种指令的熟悉和应用，其体现了PLC在实际生活中的重要作用和在自动控制领域中的重要地位。在设计的过程中遇到诸多问题，在解决问题的过程中意识到做事要全局考虑，避免顾此失彼的做法，要时刻谨慎、认真。在本次设计中，指导老师给予了细心的指导，再此表示衷心的感谢。21参考文献[1]张晓峰，张静.电气与PLC控制技术及应用[M].北京：高等教育出版社.2013[1]王整风，谢云敏.可编程控制器原理与实践教程[M].上海：上海交通大学出版社.2007[2]郁汉琪，电气控制与可编程序控制器应用技术[M].南京：东南大学出版社.2003[3]常晓玲，电气控