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1、目录之中。机电工程学院课程设计说明书设计题目: 五层电梯模型PLC控制系统设计 学生姓名： 黄力鹏 学 号： 201048050618 专业班级： 机制F1004班 指导教师： 王宗才 张士雄 2013年 12月 18日内容摘要伴随建筑业的发展，为建筑物内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯不仅是生产环节中的一种重要设备，而且是人们频繁乘用的一种交通运输设备。随着科技的飞速发展，更是给电梯带来了日新月异的变化。为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、管理电梯、维护好电梯。 本设计采用的是德国西门子S7200系列的可编程控制器CPU226作为控制核心，与扩充模板EN223
2、来实现五层楼电梯的控制。这次以“五层电梯模型PLC控制系统设计”为题目的课程设计方案基本满足控制要求，电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及 PLC 单元构成。PLC用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，停止，运行方向及显示，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，安全保护等指令信号进行管理和控制功能。设计电梯的主要功能有：开关门的控制、层楼信号的产生与消除、数码管的显示、停层信号的登记与消除、电梯的定向、起动、稳速运行、制动减速、外呼叫信号的登记与消除、停车信号和智能控制。技术上的突破有：本设计大量的节约了PLC接口数量;采用了智能控制模板，提高了电梯的运行效率。关键词：PLC控制;
3、自动响应；指令登记; 楼层显示；登记消除1目 录第1章 引言11.1 设计内容11.2 设计要求21.3 设计思路2第2章 系统总体方案分析与设计32.1 控制要求32.2 方案分析与设计32.3 设备选型3第3章 PLC控制系统设计53.1控制要求分析及设计53.1.1确定I/O点数量及PLC类型53.2 I/O点的分配与编号53.3 PLC端子接线图63.4 PLC控制功能顺序图73.5 控制程序编制73.5.1梯形图（见附录）83.5.2指令表（见附录）83.6 程序调试83.6.1 设置PLC配置83.6.2 PLC控制功能调试9结论12设计总结13致谢14附录 梯形图及指令表15参考
4、文献371第1章 引言电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由制造造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和输查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此，可以说乘坐电梯更安全。美国一家保
5、险公司对电梯的安全性做过认真的调查和科学计算，其结论是：乘电梯比走楼梯安全5倍。据资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。日前，由可编程序控制器(PLC）和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展力向。1.1 设计内容这次的课程设计题目是五层楼电梯模型PLC控制系统设计。在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度己和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺
6、的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，己经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称 PLC) 根据国际电工委员会(IEC)在1987年的可编程控制器国际标准第三稿中，对其作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩
7、充其功能的原则设计。”可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大支柱性产业之一”，在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。1.2 设计要求1. 根据被控对象的工艺条件和控制要求，确定PLC控制的基本方式、应完成的基本动作、必要的连锁等。2.根据被控对象对PLC控制系统功能要求，选定所需输入信号（如按钮、行程开关、转换开关等）、输出信号（如接触器、电磁阀、指示灯等）的点数，选定适当类型的PLC。3.对PLC I/O点信号定义（指明
8、信号的性质、作用，信号的有效状态或信号的有效方式），I/O点的分配与编号。绘出I/O分配表。4.根据控制要求，画出工作循环图表，或状态流程图，表明动作的顺序和条件。5.根据工作循环图表，或状态流程图设计出梯形图，并写出对应的语句表。利用编程软件进行调试。6.绘制PLC应用电气线路图（包括主电路图、PLC外部I/O电路图、系统电源供电线路、电气原件清单，以及电气控制柜内电器安装位置图、电气安装接线图等工艺设计）。7.编写设计说明书和使用维护说明书。设计说明书中应包括程序设计思想、程序框图、程序及程序说明。1.3 设计思路而PLC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依
9、靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能正确运行；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。该设计题目是一种乘客自己操作或有时也可以有专职司机操作的自动电梯。电梯在底层和顶层分别设有一个向上或向下的，而在其它层站设有向上、下两个召唤按钮。集选控制轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，当进入轿厢的乘客按下指令按钮，指令信号就被登记。电梯在向上过程中按登记的指令信号和向上召唤信号逐一停靠，直到有这些信号登记的最高层站和有向
10、下召唤登记的最底层为止，然后又反向向下安置指令及向下召唤信号逐一停靠。第2章 系统总体方案分析与设计2.1 控制要求1.应具有有司机、无司机、消防等三种工作模式。2.自动响应层楼召唤信号（含上召唤和下召唤）。3.自动响应轿厢服务指令信号。4.自动完成轿厢层楼位置显示(二级制方式)。5.自动显示电梯运行方向。6.具有电梯直达功能和反向最远停站功能。7.能够进行运行模式的选择（正常运行方式、只服务于奇数楼层、只服务于偶数楼层和只服务于四层及以上楼层等四种运行模式）。2.2 方案分析与设计目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种而PIC实际上是一种专用计算机，它采用
11、巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作;又山于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。本系统是一个五层电梯的PLC控制系统，利用西门子公司的S7-200可编程逻辑控制器对电动机进行控制，从而实现人们对电梯的控制。本系统具有一
12、定的智能性，即它可以让电梯按人们的要求来运行。根据控制要求，要实现电梯的控制，如：外呼、内选、停层、信号的登记与消除等。用2个时间继电器和多个接触器来控制电梯动作，实现电梯的外呼、内选、停层、信号的登记与消除、自动定向、自动开关门等。2.3 设备选型由于根据控制要求所确定的输入点为27个、输出点为24个，控制开关、行程开关、指令按钮、召唤按钮以及模式选择按钮是输入信号；运行显示、方向显示、楼层显示等输出信号。考虑到够用并节省开支为准，所以我选择了CPU226这一具有较强控制功能的控制器和EM223（DC24V 输入8点/输出8点）输入/输出扩展模块。在这里我采用德国西门子公司的S7-200可编
13、程控制器，它是积木式结构，安装比较方便，中央处理单元和信号模板有多种类型。根据本系统输入点数及控制要求，中央处理单元可选用CPU226，该CPU板上本身具有24输入/16输出共40个数字量I/O点，可连接7个扩展模板单元，最大可扩展至248个数字量I/O或35路模拟量I/O。电源模块将交流电源转换成供CPU，存储器等所有扩展模块使用的直流电源，是整个PLC系统的能源供给中心。S7-200属于小型PLC，电源模块与CPU模块封装在一起，通过连接总线为本机和扩展模块提供+5V（DC）电源。同时，还可通过端子向外输出一个+24V（DC）电源，供本机输入点和扩展模块继电器线圈使用。需注意的是，从资料中
14、我了解到，外部电源不可与S7-200的传感器电源并联使用。否则，将会导致两个电源的竟争而影响它们各自的输出，缩短其使用寿命，使得一个或两个电源同时失效，使PLC系统产生不正确的操作。正确的使用方法是S7-200的传感器电源和外部电源应该在不同的点上提供电源，而两者之间只能有一个会共连接点。第3章 PLC控制系统设计3.1控制要求分析及设计 3.1.1确定I/O点数量及PLC类型主电路主要采用比较指令判断时间的范围，从而实现控制要求。分析PLC的输入和输出信号,在满足控制要求的前提下,要减少占用PLC的I/O点。选择PLC型号：该系统需要27个输入信号，24个输出信号，主机选用CPU226，扩展
15、模块选用EM223（DC24V 输入8点/输出8点），内部电源供电，继电器输出，内置数字量输入/输出：输入分为三组，11、13和3；输出分为五组，4、5、7、4和4。3.2 I/O点的分配与编号表3-1 系统I/O分配表控制信号元件及信号名称元件符号地址编码输入信号向上行驶按钮SB1I0.0向下行驶按钮SB2I0.1有/无司机选择开关SQ1I0.2指令专用开关（直驶）SQ2I0.3置消防开关SQ3I0.4正常运行方式SB3I0.5只服务奇数楼层SB4I0.6只服务偶数楼层SB5I0.7只运行四层以上楼层SB6I1.015楼行程开关SQ4SQ8I1.1I1.515楼指令按钮SB7-1SB7-5I1.6、I1.7、I2.0I2.214楼上召唤按钮SB8-1SB8-4I2.3I2.625楼下召唤按钮
