1、学 号： 0121118700107课 程 设 计题 目 电梯的 PLC 模拟控制系统设计学 院 物流工程学院专 业 物流工程班 级 物流 zy1101 班姓 名 申聚鹏 同 组 者 王佳莹指导教师 刘有源2014 年 6 月 23 日课程设计任务书学生姓名： 申 聚 鹏 专业班级： 物流 zy1101 班 指导教师： 刘 有 源 工作单位： 物流工程学院 题 目: 电梯的 PLC 模拟控制系统设计 初始条件：1)PLC 型号：西门子公司 S7 系列，S7-3002)编程环境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4 或更高版本3)PLC 的相关资料指导书要求完成的主要任务: （
2、包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1)基于西门子公司 S7-300 和 SIMATIC Manager /Step7 V5.4 或更高版本的编程环境设计电梯的上升和下降控制。2)根据控制要求分配 PLC I/O 地址，画出 PLC 与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用 LAD 编程，也可以采用STL 编程，还可以采用组合方式编程。3)编写的程序需要输入 PLC，调试通过。时间安排：十八周到十九周设计，十九周答辩指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日本科生课程设计成绩评定表姓 名 申聚鹏 性 别 男专业、班级 物
3、流 zy1101 班课程设计题目：电梯的 PLC 模拟控制系统设计课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：1. 选题合理、目的明确 10 分2. 设计方案正确，具有可行性，创新性 20 分3. 设计结果 20 分4. 态度认真、学习刻苦、遵守纪律 15 分5. 设计报告的规范化、参考文献充分（不少于 5 篇） 10 分6. 答辩 25 分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 年 月 日摘 要随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民的日常生活中有着越来越广泛的应用。但随着电梯输送量增大、输送次数频繁、输送距离延长等一系列变化，早期的电梯控制系统开始显现出其不足，
4、传统控制系统不仅故障发生率高且维修难度较大。新时期，智能控制系统的运用能有效处理传统电梯控制系统的不足，让设备操作运行变得更加顺利，大大缓解电梯装置操控的难度，使得整个系统按理想的状态运行控制。PLC 技术的运用使得电梯在运行过程中能严格按照程序指令执行操作，实现各种逻辑控制。在结构方面，由于可编程控制器的结构组成较为简单且操控起来难度小，PLC 不会受到外在条件的限制，只要保持正常供电则能创建网络。这种结构特点让 PLC 在电梯控制系统中的运用更加灵活；在传输方面，PLC 的数据传输效率较高，由于带宽条件比较稳定，使得系统内部的数据能按照编制好的程序运行。电梯中的 PLC 智能控制系统可以实
5、现数据的稳定传输，让电梯控制信号及时发出操控指令；在控制方面，可编程控制器不仅能单独控制使用，也可以和其它网络结构互相连接运行。最常见的则是计算机与 PLC 的联网控制，将其用于电梯控制系统调配之后，电梯运行更加稳定。这些优点使得 PLC 在智能控制领域得到越来越广泛的应用。通过运用 PLC 技术，电梯控制系统具有手动和自动操作的功能，并且具有指层、厅召唤、选层、选向等功能和集选控制的特点。当乘员进入电梯后，按下楼层按钮，电梯门自动/手动关闭后。电梯进行下列运作：根据轿厢所处位置及乘员所到层数。判定轿厢的运行方向，保证轿厢停在选定的楼层上；同时，根据楼层的呼叫，与电梯相同运行方向时停车，自动/
6、手动开关门。另外在轿厢内外均有信号灯显示电梯的运行方向及所处楼层数。总之，电梯的控制是比较复杂的，传统控制系统的功能已经无法适应与满足电梯控制的发展及要求。现在的可编程控制器的使用为电梯的控制提供了更广阔的空间。PLC 是专门为工业过程控制而设计的控制设备，其功能完善、过程控制更为平稳可靠、抗干扰性能强，已经成为电梯智能控制领域中的关键技术。关键词：PLC 控制技术；电梯控制系统；硬件设计；软件开发1 绪论 .11.1 传统控制系统的特点及问题 .11.2 PLC 控制系统的特点及优势 .11.3 课题的提出 .21.4 电梯控制系统的控制要求 .32 电梯概述 .52.1 电梯的发展概况 .
7、52.2 电梯的组成结构 .52.3 电梯的分类 .62.4 电梯的发展趋势 .73 PLC 简介 .93.1 PLC 的结构及各部分功用 .93.2 PLC 的工作原理 .93.3 PLC 的功能特点 .103.4 梯形图设计规则 .124 PLC 电梯控制系统的硬件设计 .134.1 机型选择 .134.2 电梯控制系统的基本结构 .134.3 电梯控制系统的设计思想 .144.4 曳引电机及门电机电路图 .154.5 输入输出分配 .154.6 PLC 外部接线图 .175 软件系统开发 .185.1 程序流程图 .185.2 软件系统选型 .195.3 梯形图程序设计 .196 结束语
8、 .38参考文献 .3901 绪论1.1 传统控制系统的特点及问题电梯的传统控制系统是指继电器控制系统，在计算机诞生前的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用。其所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握。系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。但随着科技的发展，继电器控制系统的问题逐渐的显现出来：系统触点繁多接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。电磁机构及触点动作速度比
9、较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。总之，传统的继电器控制系统已无法满足不断增加的要求，新的技术亟待开发。1.2 PLC 控制系统的特点及优势PLC 即可编程控制器（ Programmable Logic Controller） ，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。其是一种数字运算操
10、作的电子系统，专门为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC 控制系统的特点：可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采1用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。配套齐全，功能完善，适用性强PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各
11、种数字控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。易学易用PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC 用存储逻辑代替接
12、线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。PLC 控制系统的优势：在电梯控制中采用了 PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。PLC 可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。PLC 可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。更改控制方案时不需改动硬件接线。1.3 课题的提出PLC 以其优越的性能，在很多领域中得到
13、了广泛的应用。在电梯业也是如此，目前2国内 7080 年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制，其线路复杂、节点接线多、故障率高、系统结构庞大、能耗较高、机械动作噪音大，严重地影响电梯运行质量。应对这些电梯进行更新和改造。但是更新需要大量资金，对使用单位来说有一定困难，所以对电梯进行局部改造是经济的、实际的。近年来，采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC ）来控制电梯，取得了良好效果。利用 PLC 对旧电梯进行改造，不但可以增加电梯的舒适感、安全性、可靠性，还可以降低能耗，节约能源，减少运行费用。1.4 电梯控制系统的控制要求图 1-1 四层电梯 PLC 自动控制示意图图 1-1
14、中 SIN1SIN4 为 4 个霍尔开关，分别接在 PLC 的 4 个输入点作为控制电梯行程开关。当电梯经过霍尔开关时，开关输出为 0 信号。6 个外呼按钮用来控制电梯外部的上下呼叫，其具有显示功能；4 个内呼按钮用来控制电梯内部的上下呼叫，其也具有显示功能。电梯的具体控制要求如下：电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。3电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。电机正传，电梯上升；电梯反转，电梯下降。电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。每一层楼设有呼叫按钮，轿厢内设有开关轿厢门按钮，轿厢内的层面指令按钮。行车时，厅门和轿厢都不能开门。开门之后不能行车，有门连锁保护。平层时可自动开门、手动开门。电梯两分钟内无响应将自动返回一楼。
