三层电梯的plc控制Word格式.doc
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2、分析系统的功能与任务，确定输入输出信号和类型，选择PLCA型号和扩展模块。
3、建立I/O分配表，完成PLC与输入/输出信号的外部接线及电机控制接线；
4、按系统的控制要求，用梯形图设计程序；
5、上机调试、完善程序；
6、按学校规定格式，撰写、打印设计说明书一份；
设计说明书应在4000字以上。
技术参数：
电机额定电压380V，额定电流33.5A，额定功率14.8kW。
进度计划
1、布置任务，查阅资料，确定系统电路的组成（2天）
2、建立I/O分配，完成外部接线设计（1天）
3、按系统的控制要求，完成梯形图设计（2天）
4、上机调试、修改程序（1天）
5、撰写、打印设计说明书（2天）
6、答辩（1天）
指导教师评语及成绩
平时：
论文质量：
答辩：
总成绩：
指导教师签字：
年月日
注：
成绩：
平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算
摘要
电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。
随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。
本文在阐述电梯的结构和可编程控制器的机构和工作原理的基础上，针对3层电梯，采用西门子S7-200（CPU224）可编程控制器，提出了电梯的PLC控制系统的总体方案、设计过程、组成，包括电梯的选层和定向模块、电梯运行方向和停靠的层站的控制，自动运行和自动开关门等功能。
通过对PLC编写相应的梯形图程序，达到电梯的不同情况的运行的控制。
其结构简单，使用方便，便于理解和掌握。
关键词：
PLC；
电梯；
逻辑控制
目录
第1章绪论 1
第2章课程设计的方案 2
2.1概述 2
2.2系统组成总体结构 2
第3章硬件设计 4
3.1PLC的选定与基本结构 4
3.1.1I/O点的统计与CPU选型 4
3.1.2PLC基本结构 4
3.2PLC输入/输出接口分配 5
3.3电机控制部分电路 7
3.3.1曳引电机 7
3.3.2门电机 8
3.4楼层感应器 8
3.5PLC输入输出接线图 10
第4章软件设计 11
4.1程序过程分析 11
4.2程序流程图 13
4.3主程序设计梯形图 14
第5章课程设计总结 18
参考文献 19
V
第1章绪论
随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。
电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已于人们的日常生活密不可分。
在许多交通设备中，电梯时自动化程度最高的先进设备的一种。
以前的电梯主要是采用单片机控制，其性能等各方面都不太完善，现在电梯控制系统多采用PLC，从电梯的性能、器件的灵活性及安全保障等方面都有了很大的提高。
实际上电梯是根据外部呼叫信以及自身控制规律等运行的，而呼叫时随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集，运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则有变频器来完成；
第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。
有PLC控制代替传统继电器控制已成为发展定局。
PLC是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。
它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言，控制灵活方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，通过对电梯控制系统的研究和设计，可以更加深的了解和认识PLC技术的核心和未来发展的方向。
PLC（ProgrammableLogicController），可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专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，计数与算数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。
可编程控制器是以微处理器为核心，结合计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业控制装置。
目前可编程控制器成为工业这idonghua领域中最重要应用组多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱的首位。
其应用的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。
PLC是指是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。
PLC能广泛应用于各行各业，也正是由于它的自身优越性决定：
1.实现成本低2.范围广3.高速率4.便于维修。
第2章课程设计的方案
2.1概述
本文提出了一种基于西门子S7-200系列PLC的三层电梯控制系统方案。
本方案以西门子PLCS7-200（CPU226）作为主控核心，与辅助电路相结合，组成三层电梯系统。
设计包括两个方面，一是系统的硬件设计，包括PLC，曳引电机和门电路；
二是系统的软件设计，实现程序对系统的实现。
电梯由安装在个楼层的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向，SQ1，SQ2，SQ3为到位行程开关。
使电梯完成上行、下行功能，并有故障提示。
2.2系统组成总体结构
通过利用PLC控制三层电梯的设计方案总体框图如图2.1所示
PLC西门子S7-200
故障报警灯
楼层指示灯及运行方向指示灯
楼层传感器检测
（霍尔元件）
电梯指令按钮
曳引电机
门电机
图2.1系统总体结构框图
各部分功能：
（1）以PLC为主控制器，接收电梯的楼层呼叫信号与霍尔元件产生的楼层感应信号（即行程开关），经程序判断使曳引电机和门电机启动，并通过楼层指示灯和上下行指示灯显示电梯的行程，如有故障则故障灯亮。
（2）楼层位置感应，用霍尔元件实现，用霍尔元件输出的开关量表示感应到的电梯当前位置，用三个开关量SQ1，SQ1，SQ3表示。
当SQ1接通时，表示电梯当前位置为一楼；
当SQ2接通时，表示电梯当前位置为二楼；
当SQ3接通时，表示楼层当前位置为三楼。
SQ1，SQ2，SQ3即行程开关。
（3）电梯指令按钮按下，表示要到达的楼层。
（4）门电机通过正转反转控制电梯的开门关门。
（5）曳引电机控制电梯的上升与下降。
（6）楼层指示灯显示楼层的位置，上下行指示灯显示轿厢的运行方向，故障报警灯是当运行时间超过15S时产生故障显示的装置。
第3章硬件设计
3.1PLC的选定与基本结构
完成所设定的控制任务所需要的PLC规模主要取决于控制系统对输入输出点的需求量和控制过程的难易程度。
3.1.1I/O点的统计与CPU选型
系统的输入点有：
楼层感应3个点，指令按钮3个点，共计输入6点。
输出点有：
开关门接触器2点，楼层呼叫灯3点，故障报警灯1点，电梯上行下行指示灯2点，电梯运行继电器共5点，共计输出13点。
总计I/O点数为6/13。
综上所述，根据具体情况，选择西门子S7-200系列PLC，因为CPU226的输入/输出点数为24/16，所以所选CPU型号为226。
3.1.2PLC基本结构
可编程控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般控制系统相似，可编程控制器主要有CPU（中央处理单元）、存储器（RAM和EPROM）、输入/输出模块）简称I/O模块）、编程器和电源五大部分组成。
PLC的基本结构如图3.1所示：
电源
输入电路
输出电路
中央处理单元
（CPU）
系统程序存储区
用户程序存储区
编程器
图3.1PLC硬件基本结构框图
3.2PLC输入/输出接口分配
根据本次设计的要求，输入信号有：
楼层感应开关3个，楼层呼叫按钮3个，共计6个输入信号；
输出信号有：
上升指示灯1个，下降指示灯1个，楼层呼叫指示灯3个，故障警报灯1个，开关门继电器2个，电梯运行继电器5个，共计13个输出信号。
在S7-200型PLC中，输入信号：
I0.0为电梯轿厢1楼感应开关的地址输入继电器，用SQ1表示；
I0.1为电梯轿厢2楼感应开关的地址输入继电器，用SQ2表示；
I0.2为电梯轿厢3楼感应开关的地址输入继电器，用SQ3表示；
I0.3表示1楼电梯轿厢呼叫开关，用SB1表示；
I0.4表示2楼电梯轿厢呼叫开关，用SB2表示；
I0.5表示3楼电梯轿厢呼叫开关，用SB3表示；
I0.0-I0.5在PLC中起感应电梯位置和响应楼层呼叫的作用。
输出信号：
Q0.0为1楼呼叫指示灯的地址输入继电器；
Q0.1为2楼呼叫指示灯的地址输入继电器；
Q0.2为3楼呼叫指示灯的地址输入继电器；
Q0.3为电梯开门继电器，用KM1表示；
Q0.4为电梯关门继电器，用KM2表示；
Q0.5为上行输出继电器，用KM3表示；
Q0.6为下行输出继电器，用KM4表示；
Q0.7为电梯快速输出继电器，用KM5表示；
Q1.0为电梯慢速输出继电器，用KM6表示；
Q1.1为电梯加速输出继电器，用KM7表示；
Q1.2为报警指示灯地址输出继电器；
Q1.3为上行指示灯地址输出继电器；
Q1.4为下行指示灯地址输出继电器；
Q0.0-Q1.4起控制电梯开关门与上下行，显示电梯位置、呼叫楼层、警报的作用。
由此得出PLC的I/O分配表如表3-1所示
表3-1I/O分配表
输
入
信
号
I0.0
1楼行程开关SQ1
I0.1
2楼行程开关SQ2
I0.2
3楼行程开关SQ3
I0.3
1楼呼叫按钮SB1
I0.4
2楼呼叫按钮SB2
I0.5
3楼呼叫按钮SB3
出
Q0.0
1楼呼叫指示灯
Q0.1
2楼呼叫指示灯
Q0.2
3楼呼叫指示灯
Q0.3
轿厢开门继电器KM1
Q0.4
轿厢关门继电器KM2
Q0.5
上行继电器KM3
Q0.6
下行继电器KM4
Q0.7
快速继电器KM5
Q1.0
慢速继电器KM6
Q1.1
加速继电器KM7
Q1.2
报警显示灯
Q1.3
上行指示灯
Q1.4
下行指示灯
3.3电机控制部分电路
3.3.1曳引电机
电梯的种类多种多样，按拖动系统来分有交流单速/交流双速拖动电梯、交流调压调速电梯等等。
在此次设计中，将采用交流双速电机作为曳引电机，它的优点是简单，经济，舒适感好。
曳引电机型号：
YDDL160L-6/8，额定功率：
11KW，额定电压：
380V，额定电流：
23A，功率因数：
0.83
曳引电机正转时，KM3闭合，当KM7，KM5触点闭合，电机加速运行，此时串联电阻和电抗的支路电流逐渐增大，当速度达到要求后，KM7触点断开，电梯快速运行；
当电梯压下层接近开关时KM6触点闭合，电路电流突然增大，根据电抗的反抗特性，电路电流反相流通，电机反制，速度降低，降到一定时由速度继电器起作用，电机停转，达到电梯停车的要求。
曳引电机主电路图如图3.2所示
图3.2曳引电机主电路图
3.3.2门电机
只要满足功率要求，门电机选用一般三相异步电动机即可。
如图3.3中所示电动机的正反转来实现门的开关。
门机型号：
Y100L-2，额定功率：
3KW，额定电压：
7A，功率因数：
0.87。
门电机主电路的控制过程：
当KM1触点闭合，电机正转，轿厢门打开；
当KM2闭合，电机反转，轿厢门关闭。
图3.3门电路主控电路图
3.4楼层感应器
楼层感应信号需提供开关信号，由于霍尔元件具有结构牢固、体积小、重量轻、安装方便、功率小、耐震动、不怕灰尘等优点，选择了轿厢下安装磁铁，通过非接触的霍尔元件产生开关信号的方法。
由于霍尔元件输出的是开关量，所以直接接在PLC的I口。
图3.4电梯霍尔开关示意图
3.5PLC输入输出接线图
PLC输入输出接线图3.所示：
图3.4PLC输入输出接线图
第4章软件设计
PLC控制系统系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成后，还需要编写程序控制电梯。
软件编程是三层电梯控制系统中的一个重要的组成部分。
4.1程序过程分析
一．电梯上行时：
1.电梯停在1F，2F、3F呼叫：
接通I0.0即接通SQ1，表示电梯原停在1F，同时按SD2、SD3即I0.4、I0.5同时接通，表示2F、3F层同时呼叫，则Q0.6、Q0.7都接通，2F、3F呼叫指示灯亮，Q0.4接通，表示电梯上升。
过5S后，Q0.0接通，底层指示灯亮，3秒后Q0.0断开，则底层指示灯灭。
断开I0.2即断开SQ1，3秒后接通I0.1即接通SQ2，5秒后，Q0.1接通，二层指示灯亮，又过2秒后Q0.1断开，二层指示灯灭。
断开I0.1即断开SQ2，3秒后Q0.0接通三层指示灯亮，再过2秒后，Q0.4断开，上升指示灯灭。
2.电梯停在1F时，3F呼叫：
接通I0.2即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1,按SB3，即I0.3接通一下，表示呼叫楼层3，则接通Q0.5，三层呼叫指示灯亮，Q0.4接通，表示电梯上升。
过5秒后，Q0.2接通，底层指示灯亮，3秒后，Q0.2断开则底层指示灯灭。
I0.2断开即SQ1断开，3秒后Q0.1接通，二层指示灯亮，过2秒后Q0.1断开，二层指示灯灭。
又过3秒，到达三层，Q0.0接通，三层指示灯亮，再过2秒，Q0.4断开，上升指示灯灭。
3.电梯停在2F时，3F呼叫：
接通I0.1即接通SQ2，表示轿厢原停楼层为2，按SB3，即I0.3接通一下，表示呼叫楼层3，则Q0.5接通，三层呼叫指示灯亮，Q0.4接通，表示电梯上升。
过5秒后，Q0.1接通，二层指示灯亮，3秒后，Q0.1断开，则二层指示灯灭。
断开I0.1即断开SQ2，3秒后Q0.0接通，三层指示灯亮，再过2秒后，Q0.4断开，上升指示灯灭。
二．电梯下行时：
1.电梯停在2F，1F呼叫：
接通I0.1即接通SQ2，表示轿厢原停楼层为2，按SB1，即I0.5接通一下，表示呼叫楼层1，则Q0.7接通，一层呼叫指示灯亮，Q0.3接通，表示电梯下降。
断开I0.1即断开SQ2，3秒后Q0.2接通底层指示灯亮，再过2秒后，Q0.3断开，下降指示灯灭.
2.电梯原停在3F，1F呼叫：
接通I0.0即接通SQ3，表示轿厢原停楼层3，按SB1，即I0.5接通一下，表示呼叫楼层1，则Q0.7接通，一层呼叫指示灯亮，Q0.3接通，表示电梯下降。
过5秒后，Q0.0接通，三层指示灯亮，3秒后，Q0.0断开，则三层指示灯灭。
断开I0.0即断开SQ3，3秒后Q0.1接通，二层指示灯亮，过2秒后Q0.1断开，二层指示灯灭。
又过3秒，到达底层，Q0.2接通，底层指示灯亮，再过2秒，Q0.3断开，下降指示灯灭。
3.电梯停在3F，1F、2F呼叫：
接通I0.0即接通SQ3，表示轿厢原停楼层3，同时按SB1、SB2即I0.5、I0.4同时接通一下，表示1、2楼层同时呼叫，则Q0.7、Q0.6都接通，一、二层呼叫指示灯亮，Q0.3接通，表示电梯下降。
过5秒后，Q0.0接通，三层指示灯亮，3秒后Q0.0断开，则三层指示灯灭。
断开I0.0即断开SQ3，3秒后接通I0.1即接通SQ2，1秒后，Q0.1接通，二层指示灯亮，又过2秒后Q0.1断开，二层指示灯灭。
断开I0.1即断开SQ2，3秒后Q0.2接通，底层指示灯亮，再过2秒后，Q0.3断开，下降指示灯灭。
三．其他情况：
1.电梯原停在3F，2F呼叫：
接通I0.0即接通SQ3，表示轿厢原停楼层为3，按SB2，即I0.4接通一下，表示呼叫楼层2，则Q0.6接通，二层呼叫指示灯亮，Q0.3接通，表示电梯下降。
断开I0.0即断开SQ3，3秒后Q0.1接通，二层指示灯亮，再过2秒后，Q0.3断开，下降指示灯灭。
2.当各楼层运行时间超过15S，电梯故障灯亮。
4.2程序流程图
三层电梯的PLC控制程序流程图如下：
电梯启动
是否停在二或三楼且有呼叫信号
等待呼叫信号
下降到一楼
检测到呼叫信号
电梯上升或下降
Yes
No
电梯停前检测呼叫信号
电梯停止后继续上
电梯停止后继续下
电梯停止
No
上升
下降
图4.1三层电梯PLC控制流程图
4.3主程序设计梯形图
图4.2三层电梯PLC控制梯形图
第5章课程设计总结
经过几天的努力，完成了PLC的三层电梯设计。
过程虽是辛苦的，但从中我却学到了很多东西。
这次课程设计使我意识到理论与实际相结合的重要，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践结合起来，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力。
同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握的不够牢固。
巩固了课上学习的理论知识，对于计算机汇编语言的系统化整体化有了更深的认识。
整个设计过程最大的收获就是意识到理论知识扎实的重要性，实践是建立在理论之上的，只有平时掌握知识扎实，才能在实践时熟练运用，课程设计把平时所学的知识灵活运用结合起来，锻炼我们的思维和动手能力。
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