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1、厦门南洋职业学院毕业设计(论文)西门子S7-200的PLC四层电梯电气控制设计学历层次大专 教学院名称机电工程学院专业名称机电一体化技术学生姓名雷航福指导教师陈清泉 侯红科2013 年 3 月24日摘要随着科学技术的不断发展，在城市建筑越来越多也越来越高,为了能方便上楼，电梯也是大家经常所用的一种垂直交通公交工具，也是并不可少的密不可分的,在现代的生活中也有广泛的应用。本文介绍的就是应用西门子S7-200可编程控制器对电梯系统进行控制。首先分析了电梯的组成部分，确定了整体设计流程，在此基础上对于该系统的硬件部分进行设计，在硬件设计过程中，对控制系统所需要的输入与输出的点数，进行了I/O分配，因
2、为考虑输出点数的数量过多，需要进行I/O扩展 ，扩展模块选择EM223，接着画出了电梯控制流程图，根据流程图以及I/O地址的分配，画出梯形图，在设计中还用到了中间继电器以及定时器，最后对程序进行了调试和运行，能够很好的实现电梯的升降以及厢门的开关，完成了设计任务的要求,运用MCGS组态软件制作人机对话界面,检验电梯PLC控制系统的运行情况。关键词:电梯 程序 PLC.目录摘要 3目录 4第一章 概述 5一 电梯的结构 5二 电梯的分类 6三 电梯控制技术的发展 9四 电梯工作原理 10第二章 可编程控制器(PLC)简介 12一 PLC的工作原理 12二 PLC编程语言 12三 PLC的主要功能
3、 13四 PLC的发展过程 13第三章 硬件设计 15一 硬件配置简介 15二 电梯控制系统 15三 电气控制系统框图 17四 输入输出的分配 17第四章 软件设计 19一 四层电梯梯形图 19二 程序流程图 25三 电梯PLC控制系统设计 26第五章 系统调试 29一 系统调试 29二 软件部分调试 29总结 30致谢 31参考文献 31 第一章 概述一、电梯的结构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和产品.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
4、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. 1.1曳引系统 曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行. 曳引系统主要由曳引钢丝绳,导向轮,反绳轮组成. 1.2导向系统 导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度,使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动. 导向系统主要由导轨,导靴和导轨架组成. 1.3轿厢 轿厢是运送乘客和货物的电梯组件,是电梯的工作部分. 轿厢由轿厢架和轿厢体组成. 1.4门系统 门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口. 门系统由轿厢门,层门,开门机,门锁装置组成. 1.5重量平衡系统 系统的主要功能是相对平衡轿厢重量,在电梯工作中能使轿厢与对重间的
5、重量差保持在限额之内,保证电梯的曳引传动正常. 系统主要由对重和重量补偿装置组成. 1.6电力拖动系统 电力拖动系统的功能是提供动力,实行电梯速度控制. 电力拖动系统由曳引电动机,供电系统,速度反馈装置,电动机调速装置等组成. 1.7电气控制系统 电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制. 电气控制系统主要由操纵装置,位置显示装置,控制屏(柜),平层装置,选层器等组成.1.8安全保护系统 保证电梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故发生. 由限速器,安全钳,缓冲器,端站保护装置组成.二、电梯的分类电梯的定义为：用电力拖动的轿厢运行于铅垂的或倾斜不大于15的两列刚性导轨之间运送乘客或货
6、物的固定设备。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下。2.1按用途分类2.1.1 乘客电梯, 为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。2.1.2 载货电梯, 主要为运送货物而设计, 通常有人伴随的电梯。2.1.3 医用电梯, 为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。2.1.4 杂物电梯, 供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。2.1.5 观光电梯, 轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。2.1.6.车辆电梯, 用
7、作装运车辆的电梯。2.1.7船舶电梯, 船舶上使用的电梯。2.1.8 建筑施工电梯, 建筑施工与维修用的电梯。2.1.9其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。2.2 按驱动方式分类交流电梯，用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。 直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。 液压电梯,一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。 齿轮齿条电梯, 将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮
8、旋转使轿厢升降的电梯。 螺杆式电梯, 将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。 直线电机驱动的电梯,其动力源是直线电机。电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。2.3 按速度分类：电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。 低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。 中速梯，常指速度在1.002.00m/s的电梯。 高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。 超高速，速度超过5.00m/s的电梯。随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、
9、低速电梯的速度限值也在相应地提高。2.4 按电梯有无司机分类 有司机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。无司机电梯，乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。 有/无司机电梯，这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。2.5 按操纵控制方式分类 手柄开关操纵，电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。 按钮控制电梯：是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。信号控制电梯，这是一种自动控制程度较高的有司机电梯
10、。除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。集选控制电梯，是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。 并联控制电梯，23台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。 群控电梯，是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。2.6 其它分类方式按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯。 按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型
11、”等抽象词汇表示。此外，还有双层轿厢电梯等。2.7 特殊电梯斜行电梯，轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行，是集观光和运输于一体的输送设备。特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后，斜行电梯发展迅速。 立体停车场用电梯，根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。建筑施工电梯，是一种采用齿轮齿条啮合方式（包括销齿传动与链传动，或采用钢丝绳提升），使吊笼作垂直或倾斜运动的机械，用以输送人员或物料，主要应用于建筑施工与维修。它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械。三、电梯控制技术的发展电梯电气控制技术是一个综合性的系统技术，包括控制器、传感器和调速方法等多种技术。本文系统分析了这
12、些技术方法的发展历史并对它们进行了分类总结。通过分析可知，在电梯电气控制节能、效率以及控制器性价比等方面还存在许多不足，须要进一步研究探讨。自从电梯发明以后，电梯电气控制技术越来越收到人们的重视。电梯电气控制技术主要体现在电梯电气控制系统的设计上。电梯的电气控制主要是对各种指令信号、位置信号、速度信号和安全信号进行管理，使电梯正常运行或处于保护状态，发出各种显示信号。电梯的电气控制，过去采用继电器逻辑线路，一般称继电器控制。这种硬布线的逻辑控制方式具有原理简单、直观等特点。但通用性差，逻辑系统由许多触点组成，接线复杂、故障率高、设备庞大，国家已规定淘汰。目前我国电梯主要由先进的、可靠性高的微型
13、计算机或可编程控制器（PLC）控制。3.1电梯交流调速方法的发展交流电梯调速方法经经历了由简单到复杂、由低级到高级的发展历程。分析这些方法，可以大致将电梯交流调速的发展历史划分为如下三个阶段。第一个阶段主要在上世纪70年代，其主要标志是交流双速电梯，该方法采用改变牵引电机极对数来实现调速。这种电梯结构简单、价格低廉、使用和维护都很方便，但调速不够平滑、舒适感较差。第二个阶段主要在上世纪80年代，主要使用交流调压调速方法，其性能优越于交流双速电梯。调压调速的方法是通过改变三相异步电机定子端的供电电压实现电机的调速，其制动多采用能耗制动。第三个阶段开始于上世纪90年代，变压变频调速电梯（VVVF电梯）开始占据了世界电梯的市场。VVVF电梯通过调节电机定子绕组供电电压的幅值和频率来实现转速的调节。由
