四層電梯PLC控制系統(tǒng)設計

1、XXXX)X-p課程設計說明書設計題目：四層電梯PLC控制系統(tǒng)設計學生姓名：XXXXX專業(yè)班級： XXXXX學 號：XXXXX指導教師： XXXXX2012年12月08日內容摘要本文介紹一種電梯PLC控制系統(tǒng)。電梯是垂直方向的運輸設備，是高層建筑 中不可缺少的交通運輸設備。它靠電力，拖動一個可以載人或物的轎廂，在建筑的井道內導軌上做垂直升降運動，在人們生活中起著舉足輕重的作用。而控制電梯運行的PLC系統(tǒng)也要求越來越高，要求達到電梯運行的“穩(wěn)、準、快”的運行 目的。該系統(tǒng)主要由PLG邏輯控制電路組成。其中包括交流異步電動機、繼電 器、接觸器、行程開關、按鈕、發(fā)光指示器組成為一體的控制系統(tǒng)。本機控

2、制系統(tǒng)通過PLC對電梯的升降，平層，起動、制動，開關門控制。要求其達到結構簡單、運行效率高、平層精度高、使其能夠易于理解與掌握。最后再通過西門子PLC調試軟件進行調試，滿足設計所需要的要求。關鍵詞：PLC控制；四層電梯;CPU226引言 錯誤 ! 未定義書簽。第 1 章系統(tǒng)的總體設計 錯誤! 未定義書簽。電梯的控制系統(tǒng)簡介 錯 誤 ! 未定義書簽。電梯控制系統(tǒng)的原理與要求 錯誤! 未定義書簽。電梯位置的確定（平層信號） 錯誤! 未定義書簽。轎廂內的運行命令及門廳的召喚信號 錯誤! 未定義書簽。電梯運行時的信號響應 錯誤! 未定義書簽。電梯的啟動 錯誤! 未定義書簽。電梯的平層與停車 錯誤! 未

3、定義書簽。第 2 章plc 硬件設計 錯誤! 未定義書簽?？删幊炭刂破鳈C型的選擇 錯誤! 未定義書簽。輸入 /輸出點的估算： 錯誤! 未定義書簽。內存容量的估算 錯誤! 未定義書簽。輸入/輸出點分配 錯誤! 未定義書簽。PLC外部接線圖 錯誤！未定義書簽第3 章plc 軟件設計 錯誤! 未定義書簽。STEP 7 編程軟件的編程語言 錯誤！ 未定義書簽。四層電梯控制的梯形圖 錯誤！ 未定義書簽。四層電梯控制的語句表 錯誤！ 未定義書簽。四層電梯程序的調試 錯誤！ 未定義書簽。結 論 錯誤 ！ 未定義書簽。設計總結 錯誤！ 未定義書簽。謝辭 錯誤！ 未定義書簽。參考文獻 錯誤！未定義書簽引言1 .

4、控制要求1）采用PLC勾成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。 電梯的上、下行由一臺電動機 拖動，電動機正轉為電梯上升，反轉為下降。一層有上升呼叫按鈕SB11和指示燈H11,二層有上升呼叫按鈕SB21和指示燈H21以及下降呼叫按鈕SB22和指示 燈H22,三層有上升呼叫按鈕SB31和指示燈H31以及下降呼叫按鈕SB32和指示 燈H32,四層有下P1呼叫按鈕SB41和指示燈H41。一至四層有到位行程開鈕 SB5 和SB6電梯開門和關門分別通過電磁鐵 YA1和YA2控制，關門到位由行程開關 ST5檢測。此外還有電梯載重超限檢測壓力繼電器KP以及故障報警電鈴HA控制信號說明如表1-1所示。表1-1四層電梯控制

5、信號說明輸入輸出文字符號說明文字符號說明SB1電梯內一層按鈕H1電梯內一層按鈕指示燈SB2電梯內二層按鈕H2電梯內二層按鈕指示燈SB3電梯內三層按鈕H3電梯內三層按鈕指示燈SB4電梯內四層按鈕H4電梯內四層按鈕指示燈SB11一層上升呼叫按鈕H11一層上升呼叫按鈕指示燈SB21二層上升呼叫按鈕H21二層上升呼叫按鈕指示燈SB22二層卜.降呼叫按鈕H22二層卜.降呼叫按鈕才旨水燈SB31三層上升呼叫按鈕H31三層上升呼叫按鈕指示燈SB32二層卜.降呼叫按鈕H32二層卜.降呼叫按鈕才旨水燈SB41四層卜.降呼叫按鈕H41四層卜.降呼叫按鈕才旨水燈SB5電梯開門按鈕KM1電動機止轉接觸器SB6電梯關門

6、按鈕KM2電動機反轉接觸器SB7檢修開關YA1電梯開門電磁鐵ST1電層到位限位開關YA2電梯關門電磁鐵ST2電梯二層到位限位開關HA電梯故障報警電鈴ST3電梯三層到位限位開關ST4電梯四層到位限位開關ST5電梯關門到位限位開關SP電梯載重超限檢測FR電動機過載保護熱繼電器2).樓層呼叫按鈕及電梯內按鈕按下， 電梯未達到相應樓層或未得到相應的響應時，相應指示燈一直接通指示。3) .電梯運行時，電梯開門與關門按鈕不起作用，電梯到達停在各樓層時， 電梯開門與關門動作可由電梯開門與關門按鈕控制，也可延時控制，但檢測到電梯超重時，電梯門不能關閉，并由報警電鈴發(fā)出報警信號。4) .電梯最大運行區(qū)間為三層距

7、離，若一次運行時間超過30s,則電動機停轉，并由HA報警。5) .檢修開關SB7接通時，電梯下行停在一層位置，進行檢修，其他所有 動作均不相應6) .電梯拖動電動機控制電路有各種常規(guī)電氣保護，如短路保護、過載保 護、正反轉互鎖等。7) .相關參數(shù)：拖動電動機 M , AC380V , 1440r/min。指示燈H: , DC24V電鈴 HA 8VV AC220V電磁鐵YA： 100mA， AC220V。2、設計內容及步驟1) . 總體方案的確定根據(jù)控制要求，確定總體方案。2) . 正確選用電氣控制元件和PLC根據(jù)選用的輸入輸出設備的數(shù)目和電氣特性，選擇合適的PLG要求進行電氣元件的選用說明。3

8、) . 分配 I/O 點，畫出I/O 連線圖根據(jù)選用的輸入輸出設備，確定I/O 端口。依據(jù)輸入輸出設備和PLC 的I/O 端口分配關系，畫出I/O 連線圖。4) . 程序設計說明及過程分析要求繪制控制系統(tǒng)流程圖，詳細進行程序設計過程的分析說明，設計簡單、可靠的控制程序。5) . 對系統(tǒng)工作原理進行分析，最后審查控制實現(xiàn)的可靠性檢查系統(tǒng)功能，完善控制程序。6) . 編寫設計說明書第1章系統(tǒng)的總體設計電梯的控制系統(tǒng)簡介通過對電梯工作原理分析得出流程圖1-1 ,主電路圖2-1電梯的控制系統(tǒng)大致有以下幾部分組成：（1）運行（2）停機、開門。為實現(xiàn)運行須有上升，下降信號，進而相匹配的上升下降信號的保持及

9、消除須考慮。為實 現(xiàn)停機開關門控制，須有平層信號，停車信號及停車后停車信號的消除。主要程序設計完后，需考慮手動自動開關門，過載保護，檢修信號，開門 與運行互鎖等。因此本系統(tǒng)有開關門控制、轎內指令登記與消號、廳外召 喚登記與消號、定向選層線路等模塊組成。這幾部分共同構成電梯的控制 系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯的登記、開關門、啟動、運行、平層等各種功能。圖1-1工作流程圖電梯控制系統(tǒng)的原理與要求1.2.1 電梯位置的確定（平層信號）電梯的運行需要準確的電梯位置信號，以滿足制動停車等控制的需要。傳統(tǒng)電梯的位置信號一般由設在井道中的位置開關，如限位開關，當轎廂上裝置碰到限位開關時，發(fā)出位置信號，指示電梯停于哪層。1

10、.2.2 轎廂內的運行命令及門廳的召喚信號司機及乘客可按下轎廂內操作盤上的選層按鈕選定電梯運行的目的樓層，此為內選信號。按鈕按下后，該信號應被記憶并使相應的指示燈點亮。在門廳等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號，此為外喚信號。該信號也需記憶并點亮門廳的上行或下行指示燈，按電梯集選控制原則，電梯上行時，應響應層站的上呼叫信號，下行時，響應下呼叫信號。在上行時應保留層站的下呼信號，在下行時應保留層站的上呼信號這些保持信號在要求得到滿足時應能自動消號。例如電梯從三層執(zhí)行下行信號到一層，同時有二層上行的外喚信號，則電梯下行至二層時不停車即不響應該外喚信號，等到電梯上行時才響應，因此該外喚信號須

11、保持，直到響應為止。1.2.3 電梯運行時的信號響應電梯自動運行時應根據(jù)內選及外喚信號，決定電梯運行的運行方向。在定向時，根據(jù)電梯轎廂內乘客欲往層樓的位置信號或各層樓大廳乘客的召喚信號位置與電梯所處層樓的位置信號進行比較，門廳信號和內選信號都做為輸入信號與電梯位置信號進行比較，凡是在電梯位置信號上方向的轎內或層樓廳外召喚信號，則電梯屬上行狀態(tài)；凡在其下方向的，則定下行狀態(tài)。而且規(guī)定在運行方向確定之后只有同方向的才能截梯，反向不能截梯，不響應中途的方向呼喚要求，直到到達本反方向的最遠戰(zhàn)點才開始返程。要保持最遠層樓召喚信號所要求的電梯運行方向，而不能輕易地更改，這樣以保證最高層樓（ 或最低層樓）

12、乘客的乘用電梯，而只有在電梯完成最遠層樓乘客的要求后，方能改變電梯運行方向。同時轎內指令信號優(yōu)先于各層樓廳外召喚信號而定向，即當空轎廂電梯被某層廳外乘客召喚到達該層后，某層的乘客即可進入電梯轎廂內而先按指令按鈕令電梯定上行方向 （ 或下行方向） ，如果召喚信號指令電梯的運行方向有別于已進入轎廂內的乘客要求指令電梯的運行方向，則電梯的運行方向應由已進入轎廂內的乘客要求而定向，而不是根據(jù)其他層樓廳外乘客的要求而定向。因此需要電梯的正反轉記憶信號，即記憶電梯是在上行方向還是下行方向，直到上行方向（ 或下行方向） 信號執(zhí)行完之后才執(zhí)行下行方向 （ 或 正行方向） 信號。1.2.4 電梯的啟動轎廂的運行

13、方向確定，轎廂已關好門時才啟動運行。1.2.5 電梯的平層與停車停車需平層信號和停車信號同時有效才執(zhí)行。第 2 章 plc 硬件設計可編程控制器機型的選擇為了完成設定的控制任務, 主要根據(jù)電梯控制方式與輸入/ 輸出點數(shù)和占用內存的多少來確定PLC的機型。本系統(tǒng)為四層樓的電梯，采用集選控制方式。所 需輸入 / 輸出點數(shù)與內存容量估算如下:2.1.1 輸入/輸出點的估算：采用PLC構成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機拖 動，電動機正轉為電梯上升，反轉為下降。一層有上升呼叫按鈕SB11和指示燈H11,二層有上升呼叫按鈕SB21和指示燈H21以及下降呼叫按鈕SB22和指示燈 H22

14、,三層有上升呼叫按鈕SB31和指示燈H31以及下降呼叫按鈕SB32和指示燈 H31,四層有下P1呼叫按鈕SB41和指示燈H41。一至四層有到位行程開關 SQb SQ4電梯內有一至四層呼叫按鈕 SB1SB4和指示燈H1H4;電梯開門和關門 按鈕SB5和SB6電梯開門和關門分別通過電磁鐵 YA1和YA2控制，關門到位由 行程開關SQ5檢測，開門到位由行程開關 SQ6檢測。轎廂上行和下行由接觸器 KM1和KM2控制，并有電動機過載保護熱繼電器 FR,電梯載重超限檢測SP,檢 修開關SB7,電梯故障報警電鈴HA輸入點共有21個，輸出點共有15個，總共 36 個。2.1.2 內存容量的估算用戶控制程序所

15、需內存容量與內存利用率、輸入/輸出點數(shù)、用戶的程序編寫水平等因素有關。因此 , 在用戶程序編寫前只能根據(jù)輸入/ 輸出點數(shù)、控制系統(tǒng)的復雜程度進行估算。本系統(tǒng)有開關量I/O 總點數(shù)有36個，模擬量I/O 數(shù)為 0個。利用估算PLC內存總容量的計算公式：存字數(shù)=開關量I/O總點數(shù)X (1015)+模擬量I/O總點數(shù)X (150250)再按 30%fc右預留余量。估算本系統(tǒng)需要約 1K字節(jié)的內存容量。綜合I/O點數(shù)以及內存容量，S7200的CPU226俞入，輸出點數(shù)為24/16, 足以滿足要求。輸入 /輸出點分配該系統(tǒng)占用PLC的36個I/O 口，21個輸入點，15個輸出點，具體的I/O分配如表2-

16、1所小。表2-1 I/O 分配表器件名稱說明輸入點器件名稱說明輸出點SQ1電梯一層到位限位開關YA1電梯開門SQ2電梯二層到位限位開關YA2電梯關門SQ3電梯三層到位限位開關KM1電機正轉SQ4電梯四層到位限位開關KM2電機反轉SB1電梯內一層按鈕H1電梯內一層按鈕指示燈SB2電梯內二層按鈕H2電梯內二層按鈕指示燈SB3電梯內三層按鈕H3電梯內三層按鈕指示燈SB4電梯內四層按鈕H4電梯內四層按鈕指示燈SB11一層上升呼叫按鈕H11一層上升呼叫按鈕指示燈SB21二層上升呼叫按鈕H21二層上升呼叫按鈕指示燈SB31三層上升呼叫按鈕H31三層上升呼叫按鈕指示燈SB22二層下降呼叫按鈕H22二層下降呼

17、叫按鈕指示燈SB32三層下降呼叫按鈕H32三層下降呼叫按鈕指示燈SB41四層下降呼叫按鈕H41四層下降呼叫按鈕指示燈SB11檢修開關HA電梯故障報警電鈴FR電動機過載保護熱繼電器SB5電梯開門按鈕SB6電梯開門按鈕SQ5開門限位開關SQ6關門限位開關SP電梯載重超限檢測PLC外部接線圖本設計的PLC外部接線圖如圖3-1所示.CPU226的傳感器電源24V(DC)可以輸出600mA電流，CPU226勺輸出繼電器觸點容量為2A,通過核算在本設計中PLC 容量完全滿足要求。圖3-1PLC I/O接線圖第 3 章 plc 軟件設計STEP 7 編程軟件的編程語言標準的 STEP7 軟件包配3種基本編程

18、語言，即梯形圖 （ LAD） 、 功能塊圖（ FBD） 、語言表（STD和順序功能圖編程語言，它們在 STEP7中可以相互轉換。本實驗 采用梯形圖這種編程語言。梯形圖結構形式類似地傳統(tǒng)的繼電器控制電路，它是由圖形符號連接而成，這些符號分別代表常開觸點、常閉觸點、并聯(lián)接線、串聯(lián)接線及繼電器線圈等，每個觸點和線圈都有一個編碼。梯形圖具有如下特點：（ 1） 梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列，也是程序的執(zhí)行順序。通常每個繼電器線圈為一邏輯行，即一層階梯。每一邏輯起始于母線，然后是觸點的各種連接，最后經(jīng)過繼電器線圈終止于母線，整個梯形圖呈現(xiàn)梯形。（ 2）梯形圖中的繼電器不同于傳統(tǒng)繼電器控制線路中的物

19、理繼電器，它實質上是內部存儲中的位觸發(fā)器，因此稱為“軟繼電器”或“軟元件”。這些軟元件輸出繼電器，輔助繼電器，定時器，計數(shù)器及狀態(tài)器等，它們均有無限常開觸點和常閉觸點。在PLC內部可以自由選取使用。如果某個位觸發(fā)為“1”，表示對應的繼電器線圈接通，相應的常開觸點都閉合，而常閉觸點都斷開。（ 3） 梯形圖是一種形象化的編程語言，其兩端的母線是沒有電源連接。因此核彈頭形圖中不存真實的物理電流，而具有“概念”電流，是用戶程序運算過程中滿足輸出執(zhí)行條件的形象化表示方式。 “概念”電流只能從左到右流動，層 次的改變是從上到下。（ 4）輸入繼電器只能從外部輸入信號驅動，而不能由內部其他觸點驅動。因此在梯形圖中只能出現(xiàn)輸入繼電器的觸點而不出現(xiàn)線圈，輸入繼電器的觸點狀態(tài)即表示相對應的輸入信號的變化。（5）輸出繼電器用于PLC的輸出控制，它是通過外輸出觸點驅動外