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1、信息与电气工程学院课程设计说明书（2010/2011 学年第一学期）课程名称 ：可编程控制器应用题 目 ：四层电梯模型电气控制系统设计专业班级 ：电气0701班学生姓名 ：尹茚学 号：070060101指导教师 ：岑毅南、李兵、安宪军设计周数 ：两周设计成绩 ：2011 年 1 月 12 日目录一电梯控制要求 3二 电梯应用及其特点 3三 设计方式 4四 电梯控制系统硬件设计 4五 分析电梯的要求及其工作过程 4六I/O分配表8七PLC程序编写9八设计总结 12一、电梯控制要求：1) 开始时，电梯处于任意一层。2) 当有外呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门
2、打开，延时 3S 后自动关门。3) 当有内呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯队信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢 门打开，延时3S自动关门。4) 在电梯轿厢运行过程中，轿厢上升(或下降)途中，任何反方向下降(或上升)的外呼 梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应 该外呼梯信号。例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在此过程中可以响应二层向 上外呼梯信号，但不响应二层向下外呼梯信号。同时，如果电梯到达三层，如果四层没 有任何呼梯信号，则电梯 可以响应三层向下外呼梯信号。否则，电梯轿厢将继续运行 至四楼，然后向下运行响应三层向下外呼梯信号。5) 电梯应具有最远
3、反向外呼梯响应功能。例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下外呼 梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯轿厢先去四楼响应四层向下外呼梯信号。6) 电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢停止运行后， 按开门按钮轿厢门打开，按关门钮轿厢门关闭。二、电梯应用及其特点电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。 PLC 作为新 一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由 传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的 热点之一。可编程控制系统(PLC)是一种专门为在工业环境下应用而设
4、计的数字运算操作系统。它采 用一种可编程的存储器，可执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作指令， 通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。电梯是一种起重运输设备，广泛的应用于高层住宅，大型公共建筑，工厂仓库等场所，节省 了人力和时间，提高了工作效率。影响的质量好坏的重要因数是它的控制系统。传统的电梯 自动控制由继电器接触器进行控制，其缺点是触点多，接线复杂，故障率高，可靠性差，维护工作量大，而采用 PLC 组成的控制系统很好的解决了上述问题，它工作可靠性高，灵活性好，通用性高，编程简单，使用方便，而且它的抗干扰能力远远强于传统电梯的，它使 电梯的运行更加安全
5、，方便。本文主要通过提出电梯系统的基本功能要求，为实现这几种功 能，我从硬件和软件两个方面入手，硬件方面，主要从PLC的选型，内存容量计算,PLC 输入输出地址的分配和硬件的设计和选型方面考虑；软件方面，由于整个系统的程序设计相 当复杂，为了便于设计，基于系统不同的功能要求，我将系统划分为电梯开门控制、电梯到 层指示、层呼叫指示灯控制、箱内指令指示控制和电梯方向选择、启动控制、过载指示、限 位保护等基本模块。系统功能划分有利于简化设计思想，提高设计效率。三、设计方式1、根据课程设计任务书提出的控制要求选择系统方案和控制方式2、合理选择元器件型号，正确进行硬件电路设计和软件调试。3、完成电路设计
6、、编写完成实时控制程序或编写完仿真程序。4、调试和完成控制系统，使之满足控制要求。5、编写课程设计说明书。四、电梯控制系统硬件设计.根据电梯控制要求以及现有设备，选取 S7200 可编程控制器是德国西门子公司研制的 一种新型可编程控制器。它工作可靠，功能强，存储容量大，编程方便，输出端可直接驱动 2A 的继电器或接触器的线圈，抗干扰能力强。因此，能够满足电梯对电气控制系统的要求。 S7-200系列小型PLC(Micro PLC)可应用于各种自动化系统。紧凑的结构。氐廉的成本12. b 功能强大的指令集使得S7200 PLC成为各种小型控制任务理想的解决方案。利用西门子 S7200可编程序控制器
7、编写一个四层电梯的控制系统。分别完成轿内指令、厅外召唤指令、 楼层位置指示、平层换速控制、开门控制等控制任务。统计四层电梯的输入输出点个数可知，输入点有20个，输出点有16个，根据现有条 件，选取 cpu226 即可满足条件。五、分析电梯的要求及其工作过程：一、电梯的基本功能在进行上位机程序以及下位机程序编写之前，首先要做的工作是确定电梯本身所具有的 功能和电梯在乘客进行某种操作后应具有的状态。1. 电梯内部部件功能简介在电梯内部，应该有四个楼层(1-4层)按钮、开门和关门按钮以及楼层显示器、上升和下行显示器。当乘客进入电梯后，电梯内应该有能让乘客按下的代表其要去目的地的楼层按钮，称为内呼叫按
8、钮。电梯停下时，应具有开门、关门的功能，即电梯门可以自动打开，经过一定的延时后， 又可自动关闭。而且，在电梯内部也应有控制电梯开门、关门的按钮，使乘客可以在电梯停 下时随时地控制电梯的开门与关门。电梯内部还应配有指示灯，用来显示电梯现在所处的状态，即电梯是上升还是下降。 2电梯的外部部件功能简介电梯的外部共分四层，每层都应该有呼叫按钮、呼叫指示灯、上升和下降指示灯。 呼叫按钮是乘客用来发出呼叫的工具，呼叫指示灯在完成相应的呼叫请求之前应一直保 持为亮，它和上升指示灯、下降指示灯、一样，都是用来显示电梯所处的状态的。四层楼电梯中，一层只有上呼叫按钮，四层只有下呼叫按钮，其余三层都同时具有上呼 叫
9、和下呼叫按钮。而上升、下降指示灯以及楼层显示器应相同。 3电梯的初始状态、运行中状态和运行后 状态分析1) 电梯的初始状态：设电梯位于一层待命，各层显示器都被初始化，电梯处于以下状态：a. 各层呼叫灯均不亮；b. 电梯内部及外部各层电梯门均关。2) 电梯在运行过程中：a. 按下某层呼叫按钮(1-4层)后，该层呼叫灯亮，电梯响应该层呼叫；b. 电梯上行或下行直至该层；d. 运行中电梯门始终关闭，到达指定层时，门才打开；e. 在电梯运行过程中，支持其它呼叫。3) 电梯运行后状态：在到达指定楼层后，电梯会继续待命，直至新命令产生。a. 电梯在到达指定楼层后，电梯门会自动打开，经一段延时自动关闭，在此
10、过程中，支持手 动开门或关门；b. 到达目的楼层后，上行与下行指示灯均灭。根据课程设计要求，电梯实际控制过程如下：1、开关门环节电梯的天关门存在以下几种情况：(1) 电梯自动运行停层时的开门。电梯在停层时，至平层位置,Q1.4接通，电梯应开始 开门。(2) 开关门均为手动状态，由开关门按钮分别控制I1.4和I1.5实施开门与关门。（5）呼梯开门。电梯到达某层站后，如果没有人继续使用电梯，电梯将停靠在该层站 待命，若有人在该层站呼梯，电梯将首先开门，以满足用梯的要求。若其他层站有人呼梯， 电梯将首先定向，并起动运行，到达呼梯层时再开门，此时的开门按停层开门处理。（6）电梯停用后的关门。此时电梯到
11、达基站，人员离开轿厢，电梯自动延迟3秒关门，（7）电梯自动运行时的关门。停站时间继电器T101延时结束后，电梯自动关门。停站时间 未到，可通过关门按钮实现提前关门。2、电梯初始化环节当PLC首次运行程序时，通过SM0.1控制电梯，使电梯门关闭，并且保证电梯处于 平层状态，3、停层信号的登记与消除环节人员通过对轿厢内操纵盘上1-4层选层按钮的操作，可以选择欲去的楼层。选层信号 被登记后，选层按钮下的指示灯亮。当电梯到达所选的楼层后，停层信号即被消除，指示 灯也应熄灭。4、外呼信号的登记与消除环节人员在厅门外呼梯时，呼梯信号应被接收和记忆。当电梯到达该楼层，且定向方向与 目的地方向一致时（基层与顶
12、层除外），呼梯要求已满足，呼梯信号应被消除。按下外呼按钮时，相对应的外呼辅助继电器接通，外呼钮下的指示灯亮，表示呼梯要 求已被电梯接收并记忆。而该信号的消除环节是由当层信号的动断触点与运行方向信号的 动断并联构成。这样安排是前边提到过的电梯运行中只响应同时呼梯的原则决定的。即电 梯运行方向与呼梯目的的地方向一致且到达呼梯楼层时，电梯将停止，呼梯要求已满足， 呼梯信号被消除。电梯运行方向与呼梯目的地方向相反时，如电梯从一楼向上运行（上行） 而呼梯要求从二楼向下，若有去三楼以上的内选层要求及外呼梯要求，电梯到达二楼时（无 二楼上行要求）不停梯，呼梯要求没有满足，呼梯信号不能消除；若三楼以上无用梯要
13、求， 电梯将停在二楼，但呼梯信号（二下），不能立即消除，待人员进入轿厢，选层（去一楼）后， 电梯定向下，则二下呼梯信号已满足，呼梯信号被消除。5、电梯的定向环节在自动运行状态下，电梯首先应确定方向，也即定向。电梯的定向只有两种情况，即 上行和下行。电梯处于待命状态，接收到内选和外呼信号时，应将电梯所处的位置与内选 和外呼信号进行比较，确定是上行还是下行。一旦电梯定向后，内选与外呼对电梯进行顺 向运行的要求没有满足的情况下，定向信号不能消除。检修状态下运行方向直接由上行和下行起动按钮确定，不需定向。梯形图中M0.4及M0.5分别为定上行及定下行辅助继电器， 它们线圈的工作条件触点块由内外呼信号及
14、电梯位置信号组成，前文中所说的比较”是通 过电梯位置信号对呼梯信号的“屏蔽”实现的。6、电梯的上升与下降有逻辑关系确定电梯的运动方向，再加上内呼和外呼等信号即可控制电梯的运行，直 到到达目标层为止。 12内选按钮信号恥皿E心:；电迅产:;严产心 A 0 二公共端: o 开L关公共端11 O1-2 电梯模型图1、 实验步骤1）将PLC （选用40点主机）与TVT-99A电梯模型按I/O分配接好连接线。2）启动电源，通过计算机将演示程序输入PLC下载到模型中去。3）调试并运行程序，将PLC运行在监控状态下，按动电梯模型选层的内呼或外呼按键，相 应的PLC输入状态显示灯亮，若接线正确，将PLC置于“
15、RUN”状态，电梯模型将按内、 外呼按键指令正常运行。六、I/O分配表见表1-1所示输入输出一层内呼10.0一层内呼指示Q0.0二层内呼10.1二层内呼指示Q0.1三层内呼10.2三层内呼指示Q0.2四层内呼10.3四层内呼指示Q0.3一层外呼上10.4一层外呼上指示Q0.4二层外呼下10.5二层外呼下指示Q0.5二层外呼上10.6二层外呼上指示Q0.6三层外呼下10.7三层外呼下指示Q0.7三层外呼上I1.0三层外呼上指示Q1.0四层外呼下I1.1四层外呼下指示Q1.1开门开关I1.2电梯轿厢上行Q1.2关门开关I1.3电梯轿厢下行Q1.3一层平层I1.4门电机开Q1.4二层平层I1.5门电机关Q1.5三层平层I1.6电梯上行指示Q1.6四层平层I1.7电梯下行指示Q1.7开门限位I2.0关门限位I2.1轿厢上升极限位I2.2轿厢下降极限位I2.3七、
