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1、湖南理工学院课程设计论文学号14132100956 PLC课程设计题目：基于PLC的四层电梯模拟控制研究 作 者 彭翼 届 别 2013届 学 院 信息与通信工程学院 专 业 自 动 化 指导教师 万军华 职 称 副教授 完成时间 2016年12月 目 录引言第1章系统的总体设计41.1 电梯的控制系统简介41.2 电梯控制系统的原理与要求51.2.1 电梯位置的确定（平层信号）51.2.2 轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号51.2.3 电梯运行时的信号响应61.2.4 电梯的启动61.2.5 电梯的平层与停车6第2章plc硬件设计72.1 可编程控制器机型的选择72.1.1 输入/输出点的估
2、算：72.1.2 内存容量的估算72.2 输入/输出点分配72.3 PLC外部接线图8第3章plc软件设计103.1 STEP 7编程软件的编程语言103.2四层电梯控制的梯形图113.3四层电梯控制的语句表233.4四层电梯程序的调试29结 论30设计总结31谢 辞32参考文献33引言1控制要求1）采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮SB11和指示灯H11，二层有上升呼叫按钮SB21和指示灯H21以及下降呼叫按钮SB22和指示灯H22，三层有上升呼叫按钮SB31和指示灯H31以及下降呼叫按钮SB32和指示
3、灯H32，四层有下降呼叫按钮SB41和指示灯H41。一至四层有到位行程开钮SB5和SB6，电梯开门和关门分别通过电磁铁YA1和YA2控制，关门到位由行程开关ST5检测。此外还有电梯载重超限检测压力继电器KP以及故障报警电铃HA。控制信号说明如表1-1所示。 表1-1 四层电梯控制信号说明 输入 输出 文字符号 说明 文字符号 说明 SB1电梯内一层按钮H1电梯内一层按钮指示灯SB2电梯内二层按钮H2电梯内二层按钮指示灯SB3电梯内三层按钮H3电梯内三层按钮指示灯SB4电梯内四层按钮H4电梯内四层按钮指示灯SB11一层上升呼叫按钮H11一层上升呼叫按钮指示灯SB21二层上升呼叫按钮H21二层上升
4、呼叫按钮指示灯SB22二层下降呼叫按钮H22二层下降呼叫按钮指示灯SB31三层上升呼叫按钮H31三层上升呼叫按钮指示灯SB32三层下降呼叫按钮H32三层下降呼叫按钮指示灯SB41四层下降呼叫按钮H41四层下降呼叫按钮指示灯SB5电梯开门按钮KM1电动机正转接触器SB6电梯关门按钮KM2电动机反转接触器SB7检修开关YA1电梯开门电磁铁ST1电梯一层到位限位开关YA2电梯关门电磁铁ST2电梯二层到位限位开关HA电梯故障报警电铃ST3电梯三层到位限位开关ST4电梯四层到位限位开关ST5电梯关门到位限位开关SP电梯载重超限检测FR电动机过载保护热继电器2）楼层呼叫按钮及电梯内按钮按下，电梯未达到相应
5、楼层或未得到相应的响应时，相应指示灯一直接通指示。 3）电梯运行时，电梯开门与关门按钮不起作用，电梯到达停在各楼层时，电梯开门与关门动作可由电梯开门与关门按钮控制，也可延时控制，但检测到电梯超重时，电梯门不能关闭，并由报警电铃发出报警信号。 4）电梯最大运行区间为三层距离，若一次运行时间超过30s，则电动机停转，并由 HA报警。 5）检修开关SB7接通时，电梯下行停在一层位置，进行检修，其他所有动作均不相应 6）电梯拖动电动机控制电路有各种常规电气保护，如短路保护、过载保护、正反转互锁等。 7）相关参数： 拖动电动机M：5.5kW，AC380V，11.6A，1440r/min。 指示灯H：0.
6、25W，DC24V。 电铃HA：8W，AC220V。 电磁铁YA：100mA，AC220V。2、设计内容及步骤 1）.总体方案的确定 根据控制要求，确定总体方案。 2）.正确选用电气控制元件和PLC 根据选用的输入输出设备的数目和电气特性，选择合适的PLC，要求进行电气元件的选用说明。 3）.分配I/O点，画出I/O连线图 根据选用的输入输出设备，确定I/O端口。依据输入输出设备和PLC的I/O端口分配关系，画出I/O连线图。 4）.程序设计说明及过程分析 要求绘制控制系统流程图，详细进行程序设计过程的分析说明，设计简单、可靠的控制程序。 5）. 对系统工作原理进行分析，最后审查控制实现的可靠
7、性 检查系统功能，完善控制程序。 6）.编写设计说明书第1章系统的总体设计1.1 电梯的控制系统简介通过对电梯工作原理分析得出流程图1-1，主电路图2-1电梯的控制系统大致有以下几部分组成：（1）运行（2）停机、开门。为实现运行须有上升，下降信号，进而相匹配的上升下降信号的保持及消除须考虑。为实现停机开关门控制，须有平层信号，停车信号及停车后停车信号的消除。主要程序设计完后，需考虑手动自动开关门，过载保护，检修信号，开门与运行互锁等。因此本系统有开关门控制、轿内指令登记与消号、厅外召唤登记与消号、定向选层线路等模块组成。这几部分共同构成电梯的控制系统，实现电梯的登记、开关门、启动、运行、平层等
8、各种功能。楼层位置检测呼梯判断升降关门启动开门停机到指定楼层并平层图1-1工作流程图图1-2主电路图1.2 电梯控制系统的原理与要求1.2.1 电梯位置的确定（平层信号）电梯的运行需要准确的电梯位置信号，以满足制动停车等控制的需要。传统电梯的位置信号一般由设在井道中的位置开关，如限位开关，当轿厢上装置碰到限位开关时，发出位置信号，指示电梯停于哪层。1.2.2 轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号司机及乘客可按下轿厢内操作盘上的选层按钮选定电梯运行的目的楼层，此为内选信号。按钮按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯点亮。在门厅等候电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤信号，此为外唤信号。该信号也需记忆
9、并点亮门厅的上行或下行指示灯，按电梯集选控制原则，电梯上行时，应响应层站的上呼叫信号，下行时，响应下呼叫信号。在上行时应保留层站的下呼信号，在下行时应保留层站的上呼信号这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。例如电梯从三层执行下行信号到一层，同时有二层上行的外唤信号，则电梯下行至二层时不停车即不响应该外唤信号，等到电梯上行时才响应，因此该外唤信号须保持，直到响应为止。1.2.3 电梯运行时的信号响应电梯自动运行时应根据内选及外唤信号，决定电梯运行的运行方向。在定向时，根据电梯轿厢内乘客欲往层楼的位置信号或各层楼大厅乘客的召唤信号位置与电梯所处层楼的位置信号进行比较，门厅信号和内选信号都做为输
10、入信号与电梯位置信号进行比较，凡是在电梯位置信号上方向的轿内或层楼厅外召唤信号，则电梯属上行状态；凡在其下方向的，则定下行状态。而且规定在运行方向确定之后只有同方向的才能截梯，反向不能截梯，不响应中途的方向呼唤要求，直到到达本反方向的最远战点才开始返程。要保持最远层楼召唤信号所要求的电梯运行方向，而不能轻易地更改，这样以保证最高层楼(或最低层楼)乘客的乘用电梯，而只有在电梯完成最远层楼乘客的要求后，方能改变电梯运行方向。同时轿内指令信号优先于各层楼厅外召唤信号而定向，即当空轿厢电梯被某层厅外乘客召唤到达该层后，某层的乘客即可进入电梯轿厢内而先按指令按钮令电梯定上行方向(或下行方向)，如果召唤信
11、号指令电梯的运行方向有别于已进入轿厢内的乘客要求指令电梯的运行方向，则电梯的运行方向应由已进入轿厢内的乘客要求而定向，而不是根据其他层楼厅外乘客的要求而定向。因此需要电梯的正反转记忆信号，即记忆电梯是在上行方向还是下行方向，直到上行方向(或下行方向)信号执行完之后才执行下行方向(或正行方向)信号。1.2.4 电梯的启动轿厢的运行方向确定，轿厢已关好门时才启动运行。1.2.5 电梯的平层与停车停车需平层信号和停车信号同时有效才执行。第2章plc硬件设计2.1 可编程控制器机型的选择为了完成设定的控制任务,主要根据电梯控制方式与输入/输出点数和占用内存的多少来确定PLC的机型。本系统为四层楼的电梯
12、,采用集选控制方式。所需输入/输出点数与内存容量估算如下:2.1.1 输入/输出点的估算：采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮SB11和指示灯H11，二层有上升呼叫按钮SB21和指示灯H21以及下降呼叫按钮SB22和指示灯H22，三层有上升呼叫按钮SB31和指示灯H31以及下降呼叫按钮SB32和指示灯H31，四层有下降呼叫按钮SB41和指示灯H41。一至四层有到位行程开关SQ1SQ4。电梯内有一至四层呼叫按钮SB1SB4和指示灯H1H4；电梯开门和关门按钮SB5和SB6，电梯开门和关门分别通过电磁铁YA1和
13、YA2控制，关门到位由行程开关SQ5检测，开门到位由行程开关SQ6检测。轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制，并有电动机过载保护热继电器FR，电梯载重超限检测SP，检修开关SB7，电梯故障报警电铃HA。输入点共有21个，输出点共有15个,总共36个。2.1.2 内存容量的估算用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。因此,在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。本系统有开关量I/O总点数有36个，模拟量I/O数为0个。利用估算PLC内存总容量的计算公式: 存字数=开关量I/O总点数(1015)+模拟量I/O总点数(150250)再按30%左右预留余量。估算本系统需要约1K字节的内存容量。综合I/O点数以及内存容量，S7200的CPU226输入，输出点数为2416，足以满足要求。2.2 输入/输出点分配该系统占用PLC的36个I/O口，21个输入点，15个输出点，具体的I/O分配如表2-1所示。表2-1 I/O分配表器件名称说 明输入点器件名称说 明输出点SQ1电梯一层到位限位开关I0.0YA1电梯开门Q0.0SQ2电梯二层到位限位开关I0.1YA2电梯关门Q0.1SQ3电梯三层到位限位开关I0.2KM1电机正转Q0.2SQ4电梯四层到位限位开关I0.3KM2电机反转Q0.3SB1电梯内一层按钮I
