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1、基于S7-200 PLC的电梯控制系统设计静陕理工机械工程学院,测控技术与仪器专业,071班, 723003指导王明武摘要电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具,与人们的生活紧密联系,随着人们对电梯运行的安全性、高效性、舒适性、方便性等要求的不断提高,让电梯得到快速发展。本文介绍了一种基于力控组态软件和西门子可编程控制器的电梯控制系统。该控制系统使用西门子S7-200系列的可编程控制器CPU226作为控制器,实现对电梯的精确控制；并利用装有力控组态软件的工控机作为上位机,来对电梯控制系统进行监控和数据采集。CPU226和上位机采用PPI接口来进行数据通讯和交换。分析了电梯的控制原理,对控制系统的硬
2、件结构、软件设计和力控组态画面进行了较详细的说明。该电梯控制系统具有层楼信号的产生与消除、停层信号的登记与消除、电梯的定向、停车信号、开关门环节及报警等功能。关键词电梯；可编程控制器；控制；组态软件Design of elevator control system based on S7-200 PLCZhang JingGrade07,Class1,Major Observation and control technology and instrument, School of Mechanical engineering, Shaanxi University of Technology
3、, Han zhong 723003 Shanxi tutor: Wang MingwuAbstract: As elevator is the vertical traffic tools of a modern high-rise buildings, it closely contact with peoples life .as peoples requirements for safe running ,high efficiency, comfort and conveniencethe unceasing enhancement of the elevator, the elev
4、ator has fast developed. This paper describes the elevator control system configuration software based on configuration software and Siemens PLC. The control system uses the Siemens S7-200 series PLC CPU226 as the controller to achieve precise control of the elevator; and the use of configuration so
5、ftware installed industrial computer as the host computer, achieve the elevator control system to monitor and data collection. CPU226 and PC interface with PPI data communication and exchange. Analysis of the elevator control theory, the control system hardware architecture, software design and powe
6、r control configuration screen for a more detailed explanation. The elevator control system has the floor and the elimination of signal generation, stop the registration and the elimination of the signal level, elevator directional, stop signal, switching the door sessions, alarm functions and so on
7、.Keywords:Elevator; Programmable Logic Controller; control ; Configuration software / 目 录引言11 电梯的发展与分类41.1 概述41.1.1 电梯产品的录属关系和在人们物质生活中的作用41.1.2 电梯产品发展简史41.1.3 电梯的运行工作情况41.2 电梯的分类51.3 电梯的主要参数及规格尺寸71.3.1 电梯的主要参数71.3.2 我国有关标准对电梯主要参数和规格尺寸的规定81.4 电梯的组成部件81.5 电梯工作原理92 方案论证102.1 电梯控制方式的论证102.2 可编程控制器用于控制电梯
8、的特点112.3 整体设计流程的确定123 硬件及软件的概述133.1 PLC简介133.1.1 PLC的基本结构133.1.2 PLC的性能特点143.1.3 PLC的工作原理163.1.4 PLC控制系统设计思路163.2 编程软件简介及安装173.2.1 PLC的编程语言173.2.2 STEP 7概述183.2.3 STEP 7 Micro WIN软件安装步骤183.3 力控组态软件简介及安装223.3.1 力控组态软件概述223.3.2 力控组态软件安装要求及安装步骤234 硬件设计314.1 控制要求分析314.2 PLC选型324.2.1 PLC控制系统的I/O点数计算与分配32
9、4.2.2 PLC的型号选择344.3 电梯控制硬件连接345 软件设计355.1 开关轿厢门程序355.2 轿厢呼和楼层外呼指示程序375.3 自动选向程序396 上位机组态及编程426.1 力控组态建立新工程的步骤426.2 创建组态界面43致54参考文献55附录A：外文资料翻译附录B：程序清单附录C：硬件连接图附录D：上位机组态界面引言随着经济不断发展和科技进步,世界各地高层建筑不断涌现出来,作为建筑中枢神经的电梯,起着其它设备装置不可替代的作用。电梯已成为人类社会现代生活中广泛使用的人员货物运输工具。作为建筑物部的主要运输工具,全社会使用电梯的数量正在迅速增加。但是人们对电梯安全性、高
10、效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的更新。电梯的的种类也多种多样,如载货电梯、观光电梯、住宅电梯、客货电梯、病床电梯、杂物电梯等。自动平层、图像显示、微机检测、监控以及现代通信都在电梯中得到应用。电梯技术正向现代化、网络化,智能化发展,给人们提供了更方便和舒适的生活条件。可编程控制系统作为一种工业控制微型计算机,它采用易懂易学的梯形图语言,控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点,现在的电梯控制多采用可编程控制器来实现。PLC在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能上。由于PLC具有逻辑运算,计数和定时以及数据输入输出的功能,所以在电梯控制过程中,各种逻辑开关控制与PLC很好的
11、结合,很好的实现了对电梯的控制。以PLC、力控组态软件为单元,可以组成从简单到复杂的各种工业控制系统。PLC可以实现复杂的逻辑编程及简单的算法编程,但对于先进控制算法,如模糊控制算法等涉及到矩阵运算,由于算法本身的复杂性,只依靠PLC编程功能已经不能满足要求；组态软件编程语言虽简单,但大多是脚本语言,在处理算法方面存在诸多不便。因此,我们提出将算法写入STEP7程序的思路,用STEP7的快速运算功能及丰富的函数库,可以方便的实现算法编写,求解输出值并通过可靠的PPI接口反馈给力控组态软件,最终实现对所控制对象的控制。本文正是基于上述思路,设计开发了基于力控和STEP7软件的电梯控制系统,并实现
12、了对电梯的控制。 人机界面装置是工业操作人员与PLC之间双向沟通的桥梁,相当多工业被控对象要求控制系统具有较强的人机界面功能,用以实现操作人员与计算机控制系统之间的对话和相互作用。人机界面装置用来显示PLC的I/O状态和各种系统信息,接收操作人员发出的各种命令和设置的参数,并将它们传送给PLC。人机界面装置一般安装在控制屏上,而且必须能够适应恶劣的现场环境,其可靠性应与PLC的可靠性相当。以前用按钮、开关和指示灯等做人机界面装置,提供的信息量少,而且操作困难,需要熟练的操作人员来操作。如果用七段数字显示器来显示数字,用拨码开关来输入参数,占用的PLC的I/O点数多,而且硬件成本高,有时还需要自
13、制印刷电路板。在环境条件较好的控制室,可以用计算机作人机界面装置。早期的工业控制计算机用CRT显示器和薄膜键盘作工业现场版的人机界面,它体积大,安装困难,对现场环境的适应能力差。现在基本上都在使用基于液晶显示器的操作员面板和触摸屏。人机界面Human Machine Interface又称人机接口,简称为HMI。从广义上说,HMI泛指计算机包括PLC与操作人员交换信息的设备。西门子公司的手册上将人机界面装置统称为HMI设备。人机界面是按工业现场环境的应用来设计的,正面的防护等级为IP65,背面的防护等级为IP20,坚固耐用,其稳定性和可靠与PLC相当,能够在恶劣的工业环境中长时间并连续运行,因
14、此人机界面是PLC的最佳拍档。人机界面用于承担下列任务：操作员对过程的控制：操作员通过图形界面来控制过程。例如,操作员可以用触摸屏画面上的输入域来修改控制系统的参数,或者用画面上的按钮来起动电动机。输出过程值和报警记录：例如可以在某一轮班结束时打印输出生产报表。过程可视化：在人机界面上动态显示过程数据即PLC采集的现场数据过程和设备的参数管理：将过程和设备的参数存储在配方中,可以一次性将这些参数从人机界面下载到PLC,以便改变产品的品种。显示报警：过程的临界状态会自动触发报警,例如当变量超出设定值时。记录归档功能：顺序记录过程值和报警信息,用户可以检索以前的生产数据。在使用人机界面时,需要我们
15、解决画面设计和与PLC通信的问题。人机界面生产厂家用组态软件很好地解决了这两个问题。组态软件使用方便、易学易用。使用组态软件可以很容易地生成人机界面画面,还可以实现某些需要的动画功能。人机界面用文字或图形动态地显示PLC中开关量的状态和数字量的数值。通过各种输入方式,将操作人员的开关量状态的命令和数字量设定值传送到PLC里。各种品牌的人机界面一般都可以和各主要生产厂家的PLC通信。用户不用编写PLC和人机界面的通信程序,只需要在PLC的编程软件和人机界面的组态软件中对通信参数进行简单的设置,就可以实现人机界面与PLC的通信。不同厂家的人机界面包括它们的组态选择之间互不相容。过去人机界面的价格较高,限制了它的应用和普及,近年来人机界面的价格已经大幅度下降,大规模应用人机界面的时代正在到来,现在人机界面已经成为现代工业控制系统必不可少的设备之一。毕业设计是完成本专业教学计划的最后一个重要教学环节,是对各门课程的综合运用和提高。通过本毕业设计,初步掌握PLC工程设计的思想、容方法和步骤。通过毕业设计,巩固和加深学生所学专业理论知识,锻炼学生分析和解决实际工程问题能力。培养和提高学生综合使用技术规、技术资料,进行有关设计、绘图和编写技术文件的初步技能
