學號2010210370PLC課程設計（2010級本科）題目：基于s7-200五層樓電梯的PLC控學 院： 物理與機電工程學院專業： 電氣工程與其自動化高鑫元指導教師：曉峰職稱：教授完成日期： 2013年7月51/39PAGEPAGE6/39二〇一三年六月《電氣控制與PLC技術》課程設計任務書論文題目 基于S7-200五層樓電梯的PLC控制作者姓名 高鑫元指導教師、職稱一.設計的主要容

所屬院、專業、年級曉峰 教授

物理與機電工程學院電氣工程與其自動化專業10級（2）班任務下達日期 2013年6月17日根據控制要求，以PLC為核心，設計出一款五層樓電梯PLC控制系統。設計系統的控制硬件電路，編寫軟件控制系統程序，實現對五層樓電梯的控制。二.設計報告要求1F(1樓)或2F,3F,4F5F5F。2F(2樓)或3F,4F,5F1F1F。1F(1樓),2F,3F,4F,5F均有人呼叫,則先到2F8S8S5F。5F(5樓),1F,2F,3F,4F均有人呼叫,則先到4F8S8S1F。在各個樓層之間的運行時間應少于10S電梯的運行方向指示。用數碼管顯示轎廂所在的樓層數。在轎廂運行期間不能開門。轎廂不關門不允許運行。三.課程(設計)進度安排階段 論文（設計）各階段名稱熟悉設計任務書、設計題目與設計背景資料查閱有關資料閱讀設計要求必讀的參考資料選取方案硬件電路和軟件部分的設計送交打印單位裝訂成規的設計文本

起止日期6月17日——6月186月19日——6月22日6月23日——6月266月27日——6月28日6月29日——7月17月2日——7月3日指導老師簽字：指導老師簽字：目錄第1章電梯概述111122電梯發展展望22PLC3PLC3PLC4PLC4PLC36666458PLC88可編程控制器9I/O10PLC61212電梯PLC72525830致 31參考文獻： 32電氣控制與PLC技術課程設計成績評定表33摘要本課程設計是五層電梯模型PLC控制系統的設計，電梯不僅是生產環節中的更是給電梯帶來了日新月異的變化。本設計采用的是德國西門子S7—200系列的可編程控制器CPU226作為控制核心，與擴充模板EM223來實現五層樓電梯的控制。主要介紹了電梯的硬件結構、PLC的基本原理、系統的硬件選擇PLC的軟件的介紹和軟件的編程。設計電梯的主要實現的功能有：層樓信號的產生與消除、停層信號的登記與消除、外呼叫號的登記與消除。最后通過PLC的軟件進行仿真，初步完成基本功能的實現。關鍵字：五層電梯 PLC 控制 梯形圖 s7-200PAGEPAGE11/391電梯的出現與發展2600，但這一類起重機的能源均為人力。到了1203年，法國的二修道院安裝了一臺起重機，所一直沿用到近代直到瓦特發明了蒸汽機，約在1800年，煤礦主才能利用起重機把礦井中的煤輸送上來。數百年來人們制造過各種類型的升降梯，它們都具有一個共同的缺陷：只要起吊繩突然1854隨著電力電子技術的發展，晶閘管變流裝置越來越多地用于電梯系統，使電梯的拖動系統簡化，性能提高。同時交流調壓調速系統的研制和開發，使交流電梯的調速性能有了明顯的改善。進入20世紀80年代，通過控制電動機定子供電電壓與頻率電梯運行速度的調壓調頻技術研制成功，出現了交流變壓變頻（VVVF）調速電梯，開拓了電梯拖動的新領域。升降控制邏輯，不調節主電動機的升降速度以與電梯的安全保護措施。電梯設備電梯的分類電梯的分類有各式各樣：按速度分類： 低速電梯1m/s以下高速電梯2-3m/s超高速電3-10m/s按用途分類： 乘客電梯 住宅電梯觀光電梯載貨電梯客貨兩用電梯車輛電梯其他電梯按拖動方式分類： 交流電梯直流電梯液壓電梯齒輪齒條電梯螺桿式電梯按有無司機分類： 有司機電梯無司機電梯有/無司機電梯按控制方式分類： 手柄操縱控制電梯按鈕控制電梯信號控制電梯集選控制按曳引機結構分類：有齒曳引機電梯無齒曳引機電梯電梯的主要組成部分運動。雙折中分式和直分式等。和廳外指示器組成。其它裝置：對重裝置、補償裝置等。電梯技術發展情況電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數量愈來愈多。電梯的拖動技術有了較大的發展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步愈來愈廣泛的應用。交流拖動電梯更是得到迅速的發展，已由以前的變級調速發展成為調壓調速AC-V）與調頻調壓調速AC-VVV，使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器——接觸器控制發展為可編程序控制器（PLC）和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發展為集選控制、并聯控制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統等。智能群控管理得到廣泛應用。動在電梯上的應用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化。電梯發展展望結構不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。技術含量更高，性能更好。安裝更方便、更快捷。理念是電梯發展趨勢2PLC的定義美國電氣制造商協會ElectricalManufactoryAssociation）經過四年的調查工作，于1984年首先將其正式命名為PC（ProgrammableControlle，并給PC作了如下定義：“PC是一個數字式的電子裝置，它使用了可編程序PCPC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。”(IEC)又先后頒布了PLC1987年2時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器與其有關外部設備，都按易于與工業控制系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。”PLC的特點與功能一、特點：用性強，使用方便功能強，適應面廣可靠性高，抗干擾能力強控制程序可變具有很好的柔性編程方法簡單，容易掌握PLC有很好的柔性、體積小、重量輕、功耗低。二、功能：邏輯控制功能定時控制功能計數控制功能數據處理功能監控功能停電記憶功能故障診斷功能步進控制功能回路控制功能通訊聯網功能PLC的結構與工作原理PLC的基本單元構成與作用PLC連接的接口和更直接的適應于控制要求的編程語言，故PLC與計算機的組成十分相似。從硬件結構看，它也有中央處理器（CPU）輸出(I/O)接口、電源等。如圖電源電源來自用戶設備輸入接口中央處理器輸出接口至用戶設備存儲器編程器外圍接口各部分的作用：

圖2.1 PLC部結構圖CPU： (1)將各種輸入信號取入存儲器。編譯、執行指令。存儲器：RAM：存儲各種暫存數據、中間結果、用戶正調試的程序。ROM：存放監控程序和用戶已調試好的程序。輸入、輸出接口：采用光電隔離，實現了PLC的部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。輸入接口作用：將按鈕、行程開關或傳感器等產生的信號，轉換成數字信號送入主機。輸出接口作用：將主機向外輸出的信號轉換成可以驅動外部執行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計算機與外部強電隔離。PLC工作原理PLCPLC在執行用戶程序時所需“輸入繼電器”、“輸出繼電器”的數據取用于I/O映象區，而不直接與外部設備發生關系。工作過程：初始化初始化清除內部繼電器區，復位定時器等，并進行自診斷，對電源、PLC內部電路、用戶程序的語法進行檢查。CPU自診斷定期檢查用戶程序存儲器、I/O單元的連接、I/O總線是否正常，定期復位監控定時器WDT通信信息處理PLC之間以及PLC與PC之間；PLC與其他帶微處理器的智能裝置通信與外設交換信息編程器、終端設備、彩色圖形顯示器、打印機執行用戶程序以掃描的方式按順序逐句掃描處理，運算結果存入輸出映象區對應位中輸入輸出信息處理掃描的方式輸入信號的狀態存入輸入映象區；結果存入輸出映象區，直至傳送到外部被控設備。圖2.2 PLC工作過程圖3設計目的電梯是集機電一體的復雜系統，不僅涉與機械傳動、電氣控制和土建等工程領域，還要考慮可靠性、舒適感和美學等問題。而對現代電梯而言，應具有高度的安全性。事實上，在電梯上已經采用了多項安全保護措施。在設計電梯的時候，對機械零部件和電器元件都采取了很(PLC)和微機組成的電梯運行邏輯控制PLCS7-200系列的PLC。電梯的控制要求當轎廂停在1F(1樓)或2F,3F,4F,如果5F有呼叫,則轎廂上升到5F。當轎廂停在2F(2樓)或3F,4F,5F,如果1F有呼叫,則轎廂下降到1F。當轎廂停在1F(1樓),2F,3F,4F,5F均有人呼叫,則先到2F,停8S后繼續上升,每8S,直至5F。當轎廂停在5F(5樓),1F,2F,3F,4F均有人呼叫,則先到4F,停8S后繼續下降,8S,直至1F。10S電梯的運行方向指示。用數碼管顯示轎廂所在的樓層數。在轎廂運行期間不能開門。轎廂不關門不允許運行。總體方案論證考慮到本次設計的電梯系統有五層，且開關量居多，模擬量較少；對于開關量控制為主的系統而言，一般PLC的響應速度足以滿足控制的要求，在小型PLC中整體式比模塊式的價格便宜，體積也小，綜合考慮后，系統選擇了德國西門子公司生產的S7-200系統PLC。4系統的軟件主程序流程圖如圖4-1所示。上電上電初始化等待是否廳外呼叫Y確定本層與目標層Y是否轎廂呼叫Y是否同層N電梯選向電梯啟動電梯運行樓層信號N是否目標層平層信號電梯制動開門延時關門N是否停止Y停止圖4-1電梯控制主流程圖5PLC控制系統硬件開發電梯PLC的控制系統和其他類型的電梯控制系統一樣主要由信號控制系統和拖動控制系統兩部分組成。圖5-1為電梯PLC控制系統的基本結構圖，主要硬件包括PLC主機與擴展、機械系統、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調速裝置與主拖動系統等。轎廂操縱盤廳外呼叫轎廂操縱盤廳外呼叫圖5-1電梯控制系統的基本結構安全裝置輸PLC主機輸指層器入出接接井道裝置口CPU儲存器口拖動裝置設計思想信號控制系統電梯信號控制基本由PLC5-2PLC的控制信號有：運行方式選擇（如自動、有無司機、檢修、消防運行方式等指令、層站召喚、安全保護信息、開關門與限位信號、門區和平層信號等。電梯控制系統實現的功能接受每個呼叫按鈕（包括部和外部的呼叫）的呼叫命令，并作出相應的響應。電梯停在某一層時，此時按動該層的呼叫按鈕（上呼叫或下呼叫，則相當于發出打開不換向原則控制電梯向上或向下運行。令全部響應完畢后才響應使電梯反方向運行的呼叫。電梯在每一層都有一個行程開關，當電梯碰到某層的行程開關時，表示電梯已經到達該層。當按動某個呼叫按鈕后，相應的呼叫指示燈亮并保持，直到電梯響應該呼叫為止。當電梯停在某層時，在電梯部按動開門按鈕，則電梯門打開，按動電梯部的關門按鈕，則電梯門關閉。但在電梯行進期間電梯門是不能被打開的。運行方式選擇遠行控制信號運行方式選擇遠行控制信號安全保護信號呼梯信號指示內指令信號輸入接口PLC輸出接口樓層顯示運行方向指示外指令信號開關門控制開關門信號門區或平層信號拖動控制系統5-2PLC電梯操作方式單臺電梯的操作方式有手柄操縱控制、按鈕控制、信號控制和集選控制等。在乘客電梯中幾乎全部采用集選控制方式。①單轎廂下集選控制：登記所有轎廂和廳門下行召喚；轎廂上行時，只答應轎廂召喚，直至最高層；自動改變運行方向為下行，應答廳門下行召喚。②單轎廂全集選：登記所有廳門和轎廂召喚；上行時順應答轎廂和廳門上召喚，直至最高層自動反向應答下行召喚和轎廂召喚。系統采用全集選操作方式。可編程控制器（PLC）的選型24個輸入點，需進行控制，故選擇S7-200CPU226的PLC，繼電器方式輸出，擴展模塊EM223,即輸16I/O點數的分配控制五層電梯的輸入開關與控制電梯各種工作的輸出端在PLC中的I/O編址如表5-1所示。輸入輸出表5-1 PLC輸入輸出說明對應PLC地址說明對應PLC地址外部一層上呼叫按鈕I0.0外部一層上呼叫燈Q0.0外部二層上呼叫按鈕I0.1外部二層上呼叫燈Q0.1外部二層下呼叫按鈕I0.2外部二層下呼叫燈Q0.2外部三層上呼叫按鈕I0.3外部三層上呼叫燈Q0.3外部三層下呼叫按鈕I0.4外部三層下呼叫燈Q0.4外部四層上呼叫按鈕I0.5外部四層上呼叫燈Q0.5外部四層下呼叫按鈕I0.6外部四層下呼叫燈Q0.6外部五層下呼叫按鈕I0.7外部五層下呼叫燈Q0.7一層行程開關I1.0部四層呼叫燈Q1.0二層行程開關I1.1部五層呼叫燈Q1.1三層行程開關I1.2電梯上升Q1.2四層行程開關I1.3電梯下升Q1.3五層行程開關I1.4上升指示燈Q1.4部一層呼叫按鈕I1.5下升指示燈Q1.5電梯上行極限位I1.6電梯開門Q1.6電梯下行極限位I1.7電梯關門Q1.7部二層呼叫按鈕I2.0一層位燈Q2.0部三層呼叫按鈕I2.1二層位燈Q2.1部四層呼叫按鈕I2.2三層位燈Q2.2部五層呼叫按鈕I2.3四層位燈Q2.3開門呼叫按鈕I2.4五層位燈Q2.4關門呼叫按鈕I2.5部一層呼叫燈Q2.5開門行程開關I2.6部二層呼叫燈Q2.6關門行程開關I2.7部三層呼叫燈Q2.7報警指示燈Q3.0PLC外部接線圖一樓上呼一樓上呼二樓上呼二樓下呼三樓上呼三樓下呼四樓上呼四樓下呼五樓下呼一樓行程二樓行程三樓行程四樓行程五樓行程一樓內呼上行極限下行極限二樓內呼三樓內呼四樓內呼五樓內呼開門呼叫關門呼叫開門行程關門行程I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7COMCPU226Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5Q1.6Q1.7一樓上呼燈二樓下呼燈三樓上呼燈三樓下呼燈四樓上呼燈四樓下呼燈五樓下呼燈四樓內選燈五樓內選燈電梯上升電梯下降電梯開門電梯關門AC220VCOM2DC24VCOM1DC24VEM223Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.6Q2.7Q3.0一樓位燈二樓位燈三樓位燈四樓位燈五樓位燈一樓內選燈二樓內選燈三樓內選燈COMCOM35-3PLC/輸出連接圖6分析運行過程為了保證程序運行的可靠，程序中設置了開門與關門、上升與下降的互鎖觸點。PLC控制梯形圖PLCPLC部分，因此在電器原理固中應增加PLC的I/O連接圖。在PLC并有利于用戶在維修時分折和排除故障。實現上述要求可通過設計PLC梯形圖來實現，程序由圖形方式表達，指令由不同的圖形符號組成，易于理解和記憶。在編制程序過程中，人們習慣于用文字或動作流程圖表達系統的控制過程，然后根據經驗設計PLC的控制程序(梯形圖)，這樣編寫的程序有很多不嚴密之處，在調試中會出現意想不到的錯誤。或用PLC中的繼電器符號通過狀態表法和邏輯表達式設計控制系統的PLCPLC被告知要做什么，以與怎樣去做的代碼或符號。從本質上講，指令只是一些二進制代碼，這點PLCPLCPLC指令一般不是機器碼而是文字代碼，或圖形符號。梯形圖：12/3913/3914/3915/3916/3917/3918/3919/3920/3921/3922/3923/39圖6-1電梯控制梯形圖24/397單層運行調試層為例，當電梯停在一樓時，當電梯到達第二層時，二樓的感應器接通I1.，只有當三樓、一樓的感應器I1.2I1.0Q1.2然后接到二樓上呼的指令

圖7-1電梯在一樓截圖圖7-2電梯接到二樓上呼指示截圖Q1.2表示電梯向上指示，Q0.1表示想到二層指示25/39圖7-3電梯上升截圖當二層檢測到樓層到位信號時即I1.1接通時，二樓的樓層指示燈亮，如圖：圖7-4電梯到達二樓截圖復雜運行調試單層運行調試完接下來就是多層的復雜運行調試n層，譬如，電梯轎廂原先在二層，如此時三樓和四樓有向上外呼，即按下I0.3和I0.5826/39圖7-5電梯在二樓截圖然后接到二樓上呼和三樓上呼指令，即按下I0.3I0.5。如圖：圖7-6電梯接到二樓上呼指令截圖Q1.4

圖7-7