四层电梯plc控制系统

可编程控制器原理 课 程 设 计

题 目 基于西门子PLC的电梯控制系统设计及调试 系 (部) 智能与信息工程学院 班 级 12电本2班 姓 名 苏承志 学 号 ********** 指导教师 关榆君、田红霞、田丽欣

2016 年 1 月 4 日 至 1 月 15 日 共 2 周

2016年 1 月 15 日

1 设计背景

现代化生活对各种生活辅助设备的要求越来越高，要求更加人性化、舒适化、合理化，同时还要以快捷并且节能的运行方式实现给用户提供最满意的服务。城市化进度的加快，使得城市居民越来越多，城市也变得越来越拥挤，但是城市的占地面积不可能无的的扩大，于是人们开始利用起空间，来满足更多的需求。楼层越建越高，生活节奏越来越快，怎样在段时间内毫不费力的到达高楼层成为了必须要解决的问题，于是电梯产生了。对于电梯的控制有很多的方式来实现，有最原始的机械与电气设备结合的实现，但现在更加倾向于控制准确，电路简单，各大电气设备厂商也都针对自己的产品开发出了控制程序，以实现控制精确，功能多样，电路简单的要求。

PLC编程是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到了几乎所有工业领域以及生活服务设备的控制。现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须有极高的可靠性和灵活性，PLC编程正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。

随着技术的发展，PLC编程的应用领域也越来越广，在这里我们用PLC编程来实现对电梯运行的控制。

2电梯工作原理

2.1电梯的工作原理：

曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。

一、 电梯在各服务层站设有层门、轿厢运行方向指示灯、数学显示轿厢、运行位置指层器和召唤电梯按钮。电梯召唤按钮使用时，上楼按上方向按钮，下楼掀按下方向按钮。

二、 轿厢到达时，层楼方向指示即显示轿厢的运动方向，乘客判断欲往方向和确定电梯正常后进入轿厢，注意门扇的关闭，勿在层门口与轿厢门口对接处逗留。

三、 轿厢内有位置显示器、操纵盘及开关门按钮和层楼选层按钮。进入轿厢后，掀按欲往层楼的选层按钮。若要轿厢门立即关闭，可掀按关门按钮。轿厢层楼位置指示灯显示抵达层楼并待轿厢门开启后即可离开。

四、 本电梯额定载重为13人，不能超载运行，人员超载时请主动退出。

五、 乘客电梯不能经常作为载货电梯使用，绝对不允许装运易燃、易爆品。

六、 当电梯发生异常现象或故障时，应保持镇静，可拨打轿厢内救援电话，切不可擅自撬门，企图逃出轿厢。

七、 乘客不准依靠轿厢门，不准在轿厢内吸烟和乱丢废物，保持轿厢内的清洁与卫生。

八、 乘客要爱护电梯设施，不得随便乱按按钮和乱撬厢门。

九、 司机要严格履行岗位职责，电梯运行期间不得远离岗位，发现故障及时处理和汇报。

十、 不允许司机以检修、急停按钮作为正常行使起动前的消除召唤信号；不允许用检修速度在层、轿厢门开起情况下行使；不允许开起轿厢顶活板门、安全门；不允许以检修速度来装运超长物件行使；不允许以手动轿厢门的起、闭作为电梯的起动或停止功能使用；不允许在行使中突然换向。

十一、 司机要经常检查电梯运行情况，定期联系电梯维修保养，做好维保记录。

十二、 电梯停止使用时，司机应将轿厢停于基站，并将操动盘上的开关全部断开，关闭好层门。如遇停电通知，提前做好电梯停驶工作。

2.3电梯的电路原理图

电气控制系统主回路电气原理图如图2-2所示。

图2-2 电气原理图

2.4 PLC接线图

PLC接线图如图2-3所示。

图2-3 PLC接线图

3 功能实现模块

1、实现轿内选层及选层登记及显示功能。

下面我以二层为例，梯形图如图2-4所示。

图2-4 二层内选指示及保持

当电梯未在2楼时，当有人在电梯里按下二层内选按钮，二层内选指示灯亮，并自锁保持，直到到达二层，二层指示有效，常闭开关无效，且当电梯不在处于运行状态时，内选指示熄灭。1楼、3楼、4楼与此同理。

2、实现呼梯登记及登记显示功能和满足了呼梯要求即应消除呼梯登记信号

下面我仍以二层为例，梯形图如图2-5所示。

图2-5 二楼下行及保持

（1）当电梯在2楼时，当有人在电梯里按下二楼下呼梯按钮，二楼下行Q2.1有效，但亮一下马上熄灭，电梯同时开门。

（2）当电梯不在二层时，二层指示的常闭开关有效，当按下二楼下呼按钮，二楼下行有效并保持。若此时电梯处于上行状态，到达二楼，二楼下行依然有效，由上行指示这条支路保持，直到电梯到达二层，且上行指示无效，电梯要停车，运行中间继电器M1.0无效时才解除呼梯登记。其他呼梯登记原理与此相同，此处以上例代之。

3、运行方向及层楼指示功能和自动确定运行方向及运行方向保持功能。

（1）关于运行方向和自动确定运行方向及运行方向保持功能，下面我以上行指示为例，梯形图如图2-6、图2-7所示。

图2-6 下行指示及保持

图2-7 上行输出及保持

1）当电梯在1楼时，无论2楼、3楼、4楼哪个楼层或哪些楼层有内选或呼梯要求，电梯都会输出上行指示并保持。电梯在2楼时，3楼、4楼时同理。

2）当电梯通过最后一条支路保持上行输出有效，当电梯变为下行时，解除上行指示。或者电梯在停车后没有任何内选和呼梯时解除上行指示。下行指示同理。

（2）关于层楼指示，下面我以二层指示为例，梯形图如图2-8所示。

图2-8 二层指示及保持

1）当电梯处于上行状态时，电梯到二层限位处，二层指示有效且保持，直到其到达三层限位时才解除二层指示。其他楼层同理。

2）当电梯处于下行状态时，电梯到二层限位处，二层指示有效且保持，直到其到达一层限位时才解除二层指示。其他楼层同理。

4、实现自动平层功能

功能实现梯形图如图2-9所示。

图2-9 平层继电器

当电梯需要停车时，上行时上平层感应器有效时、下行时下平层感应器有效时自动平层。

5、实现自动停层功能且具有顺向截停功能，若已经完成当前方向的最后一站请求，亦可实现逆向截停功能。

功能实现以二层为例，梯形图如图2-10、图2-11所示。

图2-10 二楼要停车状态

图2-11 停车状态

（1）当电梯上行时，只要有二楼上呼，电梯就需要停车。如果3楼4楼没有任何内选和呼梯，则2楼即使下呼也需要停车。

（2）当电梯下行时，只要有二楼下呼，电梯就需要停车。如果1楼没有内选和呼梯，则2楼即使上呼也需要停车。

（3）无论电梯上行还是下行，只要有二楼内选就需要停车。 6、开关门梯形图

开关门梯形图如图2-12、图2-13

图2-12 开门

（1）电梯运行到某一楼层，停车后需要自动开门。 （2）不在运行状态时，电梯内按下开门按钮需要开门。

（3）电梯在某一楼层停着时，按下对应楼层，外面的呼梯，电梯需要开门。 （4）电梯超载时，不能关门，需要保持开门。

3仿真

3.1仿真软件的简介

我们这次的课程设计仿真运用的是juan luis villanueva设计的英文版S7-200 PLC 仿真软件（V2.0），原版为西班牙语。

该仿真软件可以仿真大量的S7-200指令，仿真程序提供了数字信号输入开关、两个模拟电位器和LED输出显示，仿真程序同时还支持对TD-200文本显示器的仿真，在实验条件尚不具备的情况下，完全可以作为学习S7-200的一个辅助工具。

该软件的使用方法：

1、导出S7-200的程序代码，默认的文件扩展名为.AWL 2、执行仿真软件s7-200.EXE,此软件不需安装。 3、配置CPU,选定所需CPU的型号。 4、载入导出的程序。

5、点击工具栏中的“RUN\从停止切换到运行模式。 6、正式运行待调试的程序后，即可进行仿真。

3.2仿真界面

以电梯在一层，内选四层的启动后的一个状态为例，如图4-1。

图3-1 内选仿真

电梯在一层，有四层内选，电梯启动去四层，开始低速运行，Q1.5有效，电梯刚运动一点，上平层感应器I1.0会无效，下平层感应器I1.5还有效，低速运行到达定时，自动切换至高速，Q1.0有效，保持高速运行，到达需要停车的楼层才切换至低速。

4总结

经过两周的PLC电梯课程设计，我的收获很大，感慨甚多，原本以为设计电梯的梯形图是挺简单的，但真正做起来确实困难重重，梯形图的最初模板用了一天多的时间就差不多出来了，当时以为自己写的没什么问题，心里挺开心的，但真的进行仿真试验时才发现有很多不行的地方，例如电梯停车经过短暂停留后开门，开门到位后关门，这些都实现的很好，但关门到位后有立即显示开门，这是不合要求的。然后就在不停的改梯形图，仿真，发现问题，再改梯形图在仿真的几个环节不停的循环。曾一度内心焦躁，好在和几个同学不停讨论，不断尝试中慢慢将问题一个一个的解决。

我想以后多多进行这样的课程设计，这样不仅能将课上的原理分析得更透彻，而且能将其灵活地应用于实际生活中，提高动手能力和创新能力，很有意义。

我们要不断温习以前学过的知识，而不能学过去了就把它扔在一边！这样自己才能有进步！课程设计检验的是综合能力，自己不仅要掌握课本上的东西，还有自己的动手能力，组织能力等等，要认真对待课程设计，学以致用，理论联系实际，尽自己的最大努力把它做好！这个经历会磨练袭击的意志，我相信对自己以后的学习和工作有很大的帮助。

参考文献

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