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1、毕业论文（设计）基于s7-200虚拟电梯控制器的设计学 生 姓 名： 王传涛 指导教师： 高艳萍 副教授 合作指导教师： 专业名称： 自动化 所在学院： 信息工程学院 2014 年 6 月目 录摘 要3Abstract41前言11.1 研究目的和意义11.2 国内外研究现状11.3 研究内容和方法12电梯的结构及设计22.1 电梯的结构22.2电梯的控制方式42.3电梯动作的定义42.4 电梯控制目前尚存在的问题53 PLC的介绍及其功能53.1可编程控制器PLC的产生53.2 PLC的发展历史和趋势及其应用领域53.3 PLC的特点及其与其他控制系统的区别63.4 PLC控制电梯的优点84
2、基于s7-200五层虚拟电梯控制器的硬件设计94.1 五层电梯的控制要求94.2控制设计框图104.3 硬件设计124.4 I/O分配图185 基于s7-200五层虚拟电梯控制器的软件设计205.1 STEP 7编程软件的安装205.2 STEP 7编程软件的编程语言及相关指令205.3 实现相关功能的程序编写225.4 调试程序23设计总结24致谢25附图26参考文献34摘 要 电梯属于升降机的一种，是现代高层建筑中垂直交通的主要运输工具，基于PLC技术的升降机控制系统比传统的接触器-继电器控制系统在安全性能、自动控制性能等方面大大改善，所以现代电梯控制领域采用PLC技术控制已成为主流选择，
3、 本文以五层简易建筑施工电梯为模型设计基于PLC技术的多功能升降机监控系统，该系统选用西门子S7-200-224型可编程控制器及EM223型扩展模块，设计了电梯的内选、外呼信号处理模块和选层定向运行信号处理模块、停车及开关门处理模块等模块的电梯控制系统，实现了电梯模型的自动运行的相关基本功能， 文中详细叙述了该系统的设计过程，画出了PLC外部接线图和控制程序梯形图，经过分析和模拟实验验证，结果达到了预期目标， 关键词：虚拟电梯仿真，S7-200PLC，STEP7，监控，EM223扩展模块Abstract The elevator is a kind of lifter. its the mod
4、ern high-rise building of vertical transport of the main means of transport. Elevator control system based on PLC technology as safety performance, the automatic control performance is faster and more advanced than conventional contactor and relay control system So control system based on PLC techno
5、logy has become the mainstream of modern elevator control fieldThis article use the five layers of simple construction elevator as a model to design multifunctional elevator monitoring system based on PLC technology. This system selects the Siemens S7-200-224 type PLC and EM223 extension module, des
6、igned the elevators inside, outside call signal processing module and choose layer directional operation signal processing module, stop and open closed processing module and other modules of the elevator control system, make the elevator can run automatically.This article describes the design proces
7、s of the system .Draw the external wiring diagram of PLC ladder diagram and control program. Through the analysis and simulation verification, The result has reached the expected effect Key words: virtual elevator simulation, monitoring, S7-200PLC,STEP7, EM223 extension module.1前言1.1 研究目的和意义 随着高层建筑不
8、断矗立在我们眼前，电梯作为垂直运输工具已与我们的生活分不开，电梯作为现代高层建筑的代步工具， 方便了人们的生活，因此也越来越显示出它的重要性，电梯控制系统的性能直接决定着电梯的质量，继电器和接触器构成了传统电梯的控制系统，他俩配合着进行控制，由于接触器触点太多，传统的控制接线太复杂，接线复杂就很容出现故障，所以没有稳定的可靠性，而且一旦出现问题维修工作量太大等等，而应用PLC 组成的控制系统将把上述问题很好的避开，应用PLC 组成的控制系统可以使电梯运行的更加稳定，快捷，据不完全统计，发达中国家每天的电梯乘坐量多于乘坐其他运输工具，所以，现代化程度的标志，电梯可以算其中之一。1.2 国内外研究
9、现状 1954年，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯带领我们走进了电梯的时代，那时的电梯叫升降梯，奥的斯也因此成为了焦点。 随着我国经济的迅速发展，高层建筑不断拔地而起，自2000年到2010年我国的电梯数量呈现了指数增长，标志着我国的电梯行业也进入了一个新的时代，据不完全统计，中国在服电梯34.6万余台。 当前，随着人们对生活水平的要求越来越高，电梯的人性化设计显得尤为重要，为了占据市场世界各国的电梯制造商为了跟上人性化的脚步，不断地进行研发推出自己的新产品和完善自己的维修保养以及售后服务系统，力求满足人们对生活质量尤其是建筑交通-（电梯）日益增长的需求。1.3 研究内容和方法 虚拟电梯系统的主导设
10、计方法是面向对象的程序设计，加以西门子S7-20OPLC 作为编程方法，面向对象编程是将问题分割，用怎样设计更人性化的思维去建立模型，尽量的使设计出的产品能直观的表达和实现现实中人们所希望的，其本质就是是一种以现实期望为核心来建立模型的设计理念， 采用面向对象编程的方法对 PLC 控制系统进行仿真，在降低成本的同时也可以减少事故发生的几率，为人们的生命财产带来了保障，通过仿真还可以对可能发生的事故进行模拟试验，这样大大的提高了电梯在实际使用 PLC 控制的安全系数。 本课题是在对电梯控制技术和虚拟控制系统有一定了解的基础上，选用西门子S7-200-224型可编程控制器及EM223型扩展模块为基
11、本硬件支持加以STEP7 编程软件进行编程6，利用S7-200仿真软件V3.0进行仿真，从而实现电梯模型的自动运行等相关基本功能 5。2电梯的结构及设计2.1 电梯的结构 电梯是机电一体化的集成体可以大致将其分为3个部分，控制部分视其为大脑，那他的神经网络则由他的电气线路构成，机械部分就是它的外部躯体，各部分通过大脑调度，紧密协调配合，从而确保电梯的安全稳定运行，虽然目前电梯的种类很多，诸如乘客电梯、住宅电梯、观光电梯、医用电梯、无机房电梯等等，但是目前使用的电梯几乎都是电力拖动和钢丝绳拽引配合工作的结构，电梯的各部件及整体构型如图。 电梯的基本结构（1）拽引系统 电梯拽系统的主要功能就是是传
12、递动力和输出能量，通过这些动力来驱动电梯上下往复运行，主要由提供动力的拽引机、做牵引用的钢丝绳、外加方向引导用的导向轮和反绳轮等组成，拽引机主要由主动力提供者电动机、拽引用的拽引轮、与轴相连的连轴器、减速用的减速箱和用于停车的电磁制动器等组成；拽引机主要是为电梯的运行提供动力，轿厢和对重分别安装在拽引钢丝的两端，通过钢丝绳和牵引轮的摩擦来驱动轿厢体的升降，对重和轿厢之间的间距是通过导向轮进行调整的，为了增加拽引力通常采用复绕型。 （2）导向系统 对重和轿厢的活动自由度主要就是通过导向系统来实现的，导向系统可以使其沿着固定的导轨运动，使其不会变轨。（3）轿厢 轿厢架和轿厢体组合构成轿厢，轿厢架由
13、斜拉杆、立柱、横梁和底梁等组成，轿厢体由厢底、安全窗、 轿厢壁、安全钳装置、轿厢顶、指层灯、通讯报警装置以及照明通风装置、轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。根据载客数量和载重量的需求可以合理的设计轿厢体的大小。（4）重量平衡系统 平衡重量是平衡系统的主要功能，他的作用是在电梯工作时可以把重量差保持在标准的允许的对重和轿厢重量差的额定差之内，从而确保电梯的自动流程的升降，不至于出现意外事故。 （5）电力拖动系统 电梯动力的提供主要是通过电力拖动系统实现的，电力拖动系统决定着电梯的速度，电力拖动系统主要由拽引用的拽引电机、提供电力的供电系统、速度调节用的速度反馈装置和调节电梯速度的调速装置等组成
14、，根据电梯配置的不同有交流电机和直流电机两种，电梯运行速度信号通过速度反馈系统传递给调速系统实现调速，拽引电机的速度快慢都是通过拽引机控制的，拽引控制系统可以为电梯的运行获取希望的理想的速度曲线，供电系统在整个控制系统中充当电源装置。（6）电气控制系统 电气控制系统是用于实时操纵和实时控制电梯的，电气控制系统主要由位置显示装置、平层装置、控制屏、选层器、操纵装置等组成, 操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的，平层控制信号由平层装置发出，平层控制信号决定着电梯轿厢能否准确平层。控制屏一般都被安装在机房中，控制屏都是由各式各样的电气控制元件组合形成的，是电梯能否实现电气控制不可缺少的组件。轿厢位置的确定都是通过选层器进行指示和反馈的，选层器还具有决定运行方向，何时加速何时减速都是通过选层器实现的。（7）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，安全保护系统由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成，应该能做到断绳与超速保护、轿门与层门锁保护、上、下端站的强迫减速保护、紧急停止保护、拽引电动机（交流原动机、主变压器）的过载保护等等，电梯的安全使用与日常维护管理是分不开的，要做到电梯必须有人管理，电梯和其它机电设备一样，如果使用得当，有专人负
