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1、摘 要随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在人们的生活中占有着越来越重要的地位。本文介绍一种电梯PLC控制系统。电梯是垂直方向的运输设备，是高层 建筑中不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。而控制电梯运行的PLC系统也要求越来越高，要求达到电梯运行 的“稳、准、快”的运行目的。在介绍电梯基本结构的基础上，深入分析了电梯的工作原理，重点分析了电梯的硬件设计和软件设计。论述PLC在电梯控制系统中的运用，研究并提出了基于西门子 PLC (S7-200）的五层电梯控制系统设计的实现方案，通过合理的选择
2、和设计，实现电梯指层、选层、选向、手动和自动关门等基本功能关键词：电梯、PLC、控制46AbstractWith the city constructions continuous development , the amount of high-rise buildings is increasing rapidly，which makes the role that elevator played in peoples daily life become more and more important. This text introduces the control system of
3、a kind of elevator PLC. The elevator is perpendicular directional of the conveyance equipment be indispensable in the high building of transportation equipment. It depends electric power, dragging along to move a car that can carry person or thing and lead a track in the building of the well way up
4、do perpendicularity to ascend and descend sport, there is prominent function in the peoples life. And the control elevator circulate of the PLC system also has more and more high request, request to attain the movement purpose of steady, quasi, quick of elevator movement. In this thesis, based on th
5、e introduction of the basic structure of the elevator, we deeply analyzed how the elevator works, and emphasized on the elevators hardware and software design. By stating the application of PLC in the system of elevator control, we researched and worked out a practical scheme of 5 layer elevators co
6、ntrol system based on Siemens PLC (s7-200).through the rational selection and design, we manager to make the elevator carry out the basic function such as layer pointing, layer selecting, direction selecting, manual and automatic door operation, etc.Key words: elevator, PLC, control目 录1 概述11. 1 本课题的
7、设计背景11. 2 PLC在电梯中的应用22 电梯硬件分析32. 1 电梯的组成32. 2 电梯工作原理53 PLC简介63. 1 PLC的定义63. 2 PLC的产生发展与应用63. 3 PLC的特点与工作原理83.3.1 PLC的特点83.3.2 PLC的工作原理83. 4 PLC的编程语言93. 5 PLC控制系统设计思路94 硬件设计114.1 电梯控制硬件设计114.2 PLC I/O分配与选型114.2.1 PLC控制系统的I/O点数计算与分配114.2.2 西门子S7-200PLC简介144.3 主电路及输入输出电路设计144.3.1 交流双速电梯主电路144.3.2 门机电路、
8、抱闸电路、门锁及安全运行电路154.3.3 PLC输入输出接线图165 软件设计185.1 开关门环节185.2 层楼信号的产生与清除环节205.3 停层信号的登记与消除环节215.4 外呼信号灯的登记与消除环节225.5 电梯的定向环节235.6 自动运行时起动加速和稳定运行环节255.7 停车制动环节276 仿真306.1 开门环节仿真306.2 关门环节仿真306.3 层楼信号的产生与清除仿真316.4 停层信号的登记与消除仿真316.5 外呼信号的登记与消除环节仿真326.6 启动加速和稳定运行环节仿真336.7 停车制动环节仿真34结 论35致 谢36参考文献37附录A 英文原文38
9、附录B 汉语翻译431 概述1. 1 本课题的设计背景追溯电梯的起源，在我国及国外都能找到其雏形。如我国公元前1700 多年出现的桔棒，是一种用于提水的升降装置。公元前1100 多年出现的轴辘，是一种用于提水或升举重物的升降装置。在古代希腊，于公元前236 年出现的阿基米德绞车，是一种升举重物的升降装置。它们的共同特点是都由支架、卷筒、绳索、摇杆、乘物装置几部分组成的最原始、最简单的升降机械，由木（竹）材料制成，靠人力或畜力驱动在很低速度下运行。1889年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力，这才出现名副其实的电梯，并使电梯趋于实用化。1900年还出现了第一台自动扶梯。1949年出现
10、了群控电梯，首批4-6 台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。1955年出现了小型计算机（真空管）控制电梯。1962年美国出现了速度达8米/秒的超高速电梯。1963年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。1967年可控硅应用于电梯，使电梯的拖动系统简化，性能提高。1971年集成电路被应用于电梯。第二年又出现了数控电梯。1976 年微处理机开始用于电梯，使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期。由于早期的电梯及电气控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程控制器（即PLC）既保留了传统继电器控制系统的简单易懂，而且具备控制
11、精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口连接、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC 在电梯控制领域得到了广泛而深入的运用。如今，电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的交通工具，随着时代的发展，科技的进步，人们对电梯在运行时的平稳性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能提出了更高的要求。电梯今后的发展将主要呈现以下趋势：（1）超高速电梯。随着人们生活节奏的加快，高层建筑的增加，全功能的塔式建筑将会促使超高速电梯继续成为研究方向，5m/s以上运行速度的超高速电梯，成为人们关注的重点和市场发展的新趋向。（2）大型超载重电梯用导轨。随着大型公共场所、购物场所等公用建筑的增加，大型
12、超载重电梯的运用日益广泛，对于垂直电梯、自动扶梯的载重量和运行平稳性提出了新的要求。（3）新型自动扶梯导轨。随着社会进步、城市化水平的提高以及越来越多的国家逐渐步入老龄化社会，各国政府对人文关怀日益重视，促使城市公共设施对自动扶梯和自动人行道的需求加速增长。为实现公共场所的无障碍通行，大量的体育场馆、地铁、机场、商场、写字楼、宾馆等需要加装自动扶梯和自动人行道。（4）无机房电梯导轨。对于高度在20层以下的民用建筑，可以通过改变曳引机的安装方式去除电梯机房的设计，从而降低建筑总高度、保持整体造型、节省建筑成本。此外，人们要求电梯节能、电磁兼容性强、噪声低、长寿命、采用绿色装潢材料、与建筑物协调等
13、，甚至有人设想在大楼顶部的机房利用太阳能作为电梯驱动补充能源等等，而这些都会对电梯导轨的运行技术不断提出新的要求1. 2 PLC在电梯中的应用随着城市建设的不断发展，城市迅速的崛起，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。它是采用电力拖动方式，将载有乘客或货物的轿厢，运行于垂直方向的两根刚性导轨之间，运送乘客和货物的固定式提升设备。所以，电梯是为高层建筑运输服务的设备，它具有运送速度快、安全可靠、操作简便的优点。但传统的电梯控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地
14、解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适。2 电梯硬件分析2. 1 电梯的组成电梯是机电合一的大型复杂产品，机械部分相当于人的躯体，电器部分相当于人的神经。机与电的高度合一，使电梯成了现代科学技术的综合产品对于电梯的结构而言，传统的方法是分为机械部分和电气部分， 但以功能系统来描述， 则更能反映电梯的特点。下面简单介绍电梯机械部分的结构，而我们的主要目的是怎样来控制它。图1.1 电梯机械部分结构示意图1）曳引电动机齿轮曳引系统作为电梯的提升机构，主要由驱动电动机、电磁制动器（也称电磁抱闸）、减速器及曳引轮组成。 2）自动门机用来完成电梯的开门与关门：电梯的门由厅门（每层站一个）和轿门（只有
15、一个）。只有当电梯停靠在某层站时，此层厅门才允许开启（由门机拖动轿门，轿门带动厅门完成）；也只有当厅门、轿门全部关闭后才允许启动运行（检修状态时，可以在不关门的状态下运行）。3）层楼指示层楼指示也叫层显，过去常由低压灯泡构成，安装在每层站厅门的上方和轿厢内轿门的上方；现多由数码管或LED点阵结构组成，与呼梯盒、运行方向指示做成一体结构。4）呼梯盒呼梯盒也叫召唤按钮或外呼盒，用以在每层站召唤电梯。常安装在厅门外，离地1m左右的墙壁上。基站与顶站只有一个按钮，中间层站由上呼和下呼两个按钮组成。按钮带有呼梯记忆灯，灯亮时表示呼梯信号已经被接收并记忆；当电梯满足呼梯要求并停层开门时，呼梯记忆灯熄灭。基站的呼梯盒上，常带有钥匙开关，供电梯管理员开关电梯。5）操纵箱操纵箱安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作指令。操纵箱上设有与电梯层数相同的内层选按钮（带指示记），上、下行启动按钮(带上、下行指示记忆灯，检修时用)，开、关门按钮，急停按钮，电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动运行还是检修状态）以及风扇、照明等的控制开关。6）平层及开门装置该装置由磁铁板和上、下平层感应器1KR、2KR组成。上行时，1KR首先插入隔铁磁板，发出
