1、課程設(shè)計報告 題 目 三層電梯控制 課 程 名 稱 PLC工業(yè)控制及應(yīng)用 院 部 名 稱 機電工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 10電氣1班 學(xué) 生 姓 名 管志成 學(xué) 號 課程設(shè)計地點 C314 課程設(shè)計學(xué)時 20 指 導(dǎo) 教 師 金陵科技學(xué)院教務(wù)處制摘 要可編程控制器作為一種工業(yè)控制微型計算機，它以其編程方便、操作簡單尤其是它的高可控性等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路，微型機技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成了具有多種優(yōu)點和微型，中型，大型，超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計算機之間的許多控制領(lǐng)域。PLC總的發(fā)展趨勢是：高功

2、能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低成本、通信組網(wǎng)能力強。本課程設(shè)計基于西門子（SIEMENS）S7-200 PLC對三層電梯的控制進行了模擬，形成了電梯升降的系統(tǒng)PLC在電梯升降的過程中，主要體現(xiàn)在邏輯開關(guān)的功能。由于PLC具有邏輯運算、記數(shù)、定時以及輸出輸入輸出的功能，在電梯升降的過程中各種邏輯開關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，對電梯實現(xiàn)了控制。關(guān)鍵詞 ：SIEMENS S7-200 PLC；電梯；升降目 錄一、緒論 1.1 相關(guān)背景知識3 1.2 課程設(shè)計的目的3 1.3 課程設(shè)計的要求3 1.4 課程設(shè)計的任務(wù)4二、電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 2.1 模擬裝置介紹5 2.2 選擇機型6 2.3

3、 I/O分配表6 2.4 電氣接線圖與主電路圖6 2.5電梯控制系統(tǒng)的安全保護2.5.1 短路保護72.5.2 過載保護72.5.3 失電壓保護72.5.4 超程保護7三、電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 3.1軟件設(shè)計流程圖及描述8 3.2 源代碼設(shè)計3.2.1 梯形圖LAD93.2.2 語句表STL 14 3.3 系統(tǒng)調(diào)試16四、課程設(shè)計體會16五、參考文獻16 一、緒論1.1 相關(guān)背景知識隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。在許多交通設(shè)備中，電梯是自動化程度最高的先進設(shè)備的一種。以前的電梯主要

4、采用單片機控制，其性能等各方面都不太完善，現(xiàn)在電梯控制系統(tǒng)多采用PLC，從電梯的性能、器件的靈活性及安全保障方面等都有了很大的提高。實際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現(xiàn)信號集選控制。由PLC控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制已成為發(fā)展定局

5、PLC是集計算機控制、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體的新型自動控制裝置。它的編程軟件采用易學(xué)易懂的梯形圖語言!控制靈方便，抗干擾能力強，運行穩(wěn)定可靠，通過對電梯控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計，可以更加深入的了解和認識PLC技術(shù)的核心和未來發(fā)展的方向。1.2 課程設(shè)計的目的（1）了解常用電氣控制裝置的設(shè)計方法、步驟和設(shè)計原則。（2）學(xué)以致用，鞏固書本知識。通過訓(xùn)練，使學(xué)生初步設(shè)計具有電氣控制裝置的能力，從而培養(yǎng)學(xué)生獨立工作和創(chuàng)造的能力。（3）進行一次工程技術(shù)的基本訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生查閱書籍、參考資料、產(chǎn)品手冊、工具書的能力，上網(wǎng)查詢信息的能力，運用計算機進行工程繪圖的能力，編制技術(shù)文件的能力等，從而提高學(xué)生解決

6、實際工程技術(shù)問題的能力。1.3 課程設(shè)計的要求（1）閱讀本課程設(shè)計參考資料及有關(guān)圖樣，了解一般電氣控制裝置的設(shè)計原則、方法和步驟。（2）上網(wǎng)調(diào)研當(dāng)今電氣控制領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新動向，用于指導(dǎo)設(shè)計過程，使設(shè)計成果具有先進性和創(chuàng)造性。（3）認真閱讀本課程設(shè)計任務(wù)書，分析所選課題的控制要求，并進行工藝流程分析，畫出工藝流程圖。（4）確定控制方案，設(shè)計電氣控制裝置的主電路。（5）應(yīng)用PLC設(shè)計電氣控制裝置的控制程序?？煞譃?個步驟：選擇PLC的機型及I/O模塊的型號，進行系統(tǒng)配置并校驗主機的電源負載能力；根據(jù)工藝流程圖繪制順序功能圖；列出PLC的I/O分配表，畫出PLC的I/O接線圖；設(shè)計梯形圖并

7、進行必要的注釋；輸入程序并進行室內(nèi)調(diào)試及模擬運行。（6）設(shè)計電氣控制裝置的照明、指示及報警等輔助電路。系統(tǒng)應(yīng)具有必要的安全保護措施，例如，短路保護、過載保護、失電壓保護、超程保護等。（7）選擇電氣元件的型號和規(guī)格，列出電氣元件明細表。選擇電氣元件時，應(yīng)優(yōu)先選用優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品。（8）繪制正式圖樣，要求用計算機繪圖軟件繪制電氣控制電路圖，用STEP 7-Micro/Win32編程軟件編寫梯形圖。要求圖幅選擇合理，圖、字體排列整齊，圖樣應(yīng)按電氣控制圖國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定繪制。（9）編寫設(shè)計說明書及使用說明書。內(nèi)容包括闡明設(shè)計任務(wù)及設(shè)計過程，附上設(shè)計過程中有關(guān)計算及說明，說明操作過程、使用方法及注意事項，附上

8、所有的圖表、所用參考資料的出處及對自己設(shè)計成果的評價或改進意見等。要求文字通順、簡練，字跡端正、整潔。1.4 課程設(shè)計的任務(wù)1.4.1控制要求電梯由安裝在各樓層廳門口的上升和下降呼叫按鈕進行呼叫操縱，其操縱內(nèi)容為電梯運行方向。電梯轎箱內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕S1S3，用以選擇需?？康臉菍印1為一層指示、L2為二層指示、L3為三層指示，SQ1SQ3為到位行程開關(guān)。電梯上升途中只響應(yīng)上升呼叫，下降途中只響應(yīng)下降呼叫，任何反方向的呼叫均無效。例如，電梯停在一層，在二層轎箱外呼叫時，必須按二層上升呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫（從一層運行到二層），按二層下降呼叫按鈕無效；反之，若電梯停在三層，在二層轎箱外呼叫時

9、，必須按二層下降呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫（從三層運行到二層），按二層上升呼叫按鈕無效。1.4.2系統(tǒng)分析為了實現(xiàn)上述要求，首先列出PLC的I/O分配表，并畫出PLC的I/O接線圖，然后選擇PLC的機型及I/O模塊的型號，進行系統(tǒng)配置并校驗主機的電源負載能力。根據(jù)控制要求，編寫梯形圖及語句表，調(diào)試程序直到準(zhǔn)確無誤。1.4.3硬件設(shè)計（1）列出PLC的I/O分配表，并畫出PLC的I/O接線圖；（2）選擇PLC的機型及I/O模塊的型號，進行系統(tǒng)配置并校驗主機的電源負載能力；（3）設(shè)計必要的安全保護措施，例如，短路保護、過載保護、失電壓保護、超程保護等。1.4.4軟件設(shè)計（1）采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計軟

10、件，首先將整個軟件分成若干功能模塊；（2）編寫控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖；（3）繪制各種電路圖；（4）編制PLC程序并進行模擬調(diào)試；（5）現(xiàn)場調(diào)試；（6）編寫技術(shù)文件并現(xiàn)場試運行。二、電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1 模擬裝置介紹圖1 電梯控制面板圖S1、S2、S3分別為轎廂內(nèi)一層、二層、三層電梯內(nèi)選按鈕；D2、D3分別為二層、三層電梯外下降呼叫按鈕；U1、U2分別為一層、二層電梯外上升呼叫按鈕；SQ1、SQ2、SQ3分別為一層、二層、三層行程開關(guān)，模擬實際電梯位置傳感器的作用。L1、L2、L3分別為一層、二層、三層電梯位置指示燈；DOWN為電梯下降狀態(tài)指示燈；UP為電梯上升狀態(tài)指示燈；SL1、SL2、S

11、L3分別為轎廂內(nèi)一層、二層、三層電梯內(nèi)選指示燈。2.2 選擇機型根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，考慮到擴展和功能，選用一臺晶體管輸出結(jié)構(gòu)的CPU224小型PLC作為控制中心，CPU224的I /O點數(shù)為24點（14入10出）。2.3 I/O分配表（1）輸入序號名稱面板符號程序符號輸入點1三層內(nèi)選按鈕S1S1I0.02二層內(nèi)選按鈕S2S2I0.13一層內(nèi)選按鈕S3S3I0.24三層下呼按鈕D3D3I0.35二層下呼按鈕D2D2I0.46二層上呼按鈕U2U2I0.57一層上呼按鈕U1U1I0.68三層行程開關(guān)SQ2SQ2I0.79二層行程開關(guān)SQ3SQ3I1.010一層行程開關(guān)SQ4SQ4I1.1（2）輸

12、出序號名 稱面板符號程序符號輸出點1三層指示燈L3L3Q0.02二層指示燈L2L2Q0.13一層指示燈L1L1Q0.24上升指示燈DOWNDOWNQ0.35下降指示燈UPUP Q0.47內(nèi)選指示燈SL3SL3Q0.58內(nèi)選指示燈SL2SL2Q0.69內(nèi)選指示燈SL1SL1Q0.72.4 電氣接線圖與主電路圖 圖2 主電路圖圖3 I/O接線圖2.5 電梯控制系統(tǒng)的安全保護水塔水位控制系統(tǒng)的安全保護主要包括四個方面：短路保護、過載保護、失電壓保護和超程保護等。2.5.1 短路保護短路時熔斷器FU的熔體熔斷而切斷電路起保護作用。2.5.2 過載保護采用熱繼電器FR。由于熱繼電器的熱慣性較大，即使發(fā)熱

13、元件流過幾倍于額定值得電流，熱繼電器也不會立即動作。因此在電動機啟動時間不太長的情況下，熱繼電器不會動作，只有在電動機長期過載時，熱繼電器才會動作，用它的常閉觸頭使控制電路斷電。2.5.3 失電壓保護通過接觸器KM的自鎖環(huán)節(jié)來實現(xiàn)。當(dāng)電源電壓由于某種原因而嚴(yán)重欠電壓或失電壓（如停電）時，接觸器KM斷電釋放，電動機停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時，接觸器線圈不會自行通電，電動機也不會自行啟動，只有在操作人員重新按下啟動按鈕后，電動機才能啟動。2.5.4超程保護超程也叫超行程，術(shù)語多用于電力設(shè)備斷路器。 超程是真空開關(guān)觸頭完全閉合后，動或靜觸頭所能移動的距離。超程的作用主要有以下幾點：a)保證觸頭在

14、電磨損后仍能保持一定的接觸壓力；b)觸頭閉合時能利用觸頭彈簧力緩沖，減小彈跳；c)在觸頭分閘時，使動觸頭獲得一定的初始的動能，拉斷熔焊點，提高初始分閘速度，減小燃弧時間，從而提高介質(zhì)恢復(fù)的速度。如果超程太小，就不能保證觸頭在燒損后應(yīng)有的觸頭壓力，同時，初始分閘速度變小，會影響真空開關(guān)的開斷關(guān)合和動熱穩(wěn)定性能，甚至產(chǎn)生重合閘彈振。若超程太大，會增加操作機構(gòu)的合閘功，使合閘變得極不可靠。真空開關(guān)的超程取額定開距的15%40%左右，10 kV級真空開關(guān)的超程一般取34 mm?，F(xiàn)在的真空開關(guān)動靜觸頭之間的接觸一般采用平板接觸，要保證接觸良好，就要保證相當(dāng)?shù)慕佑|壓力，超程是指開關(guān)動靜觸頭接觸后，觸頭彈簧

15、的壓縮行程，其目的是為了保證接觸壓力，從而保證開關(guān)接觸良好。三、電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 軟件設(shè)計流程圖及描述圖4 系統(tǒng)設(shè)計流程圖電梯啟動時，檢測電梯是否停在二或三樓層且有呼叫信號，如果是就等待呼叫信號，如果不是時，電梯自動下降到一層等待呼叫信號。當(dāng)檢測到有呼叫信號時，例如：電梯停在一層時檢測到三層呼叫信號，電梯離開一層經(jīng)過二層，接著到達三層，電梯停止。當(dāng)電梯停前檢測到呼叫信號，例如：電梯停在一層時檢測到三層呼叫信號，電梯離開一層經(jīng)過二層，準(zhǔn)備到達三層時檢測到二層呼叫信號，電梯停在三層后繼續(xù)下降到二層等待呼叫信號。3.2源代碼設(shè)計3.2.1梯形圖LAD3.2.2指令表STLTITLE=三層電

16、梯自動控制Network 1 / 一層內(nèi)選呼叫LD I0.2AN I1.1S Q0.7, 1Network 2 / 二層內(nèi)選呼叫LD I0.1AN I1.0S Q0.6, 1Network 3 / 三層內(nèi)選呼叫LD I0.0AN Q0.7S Q0.5, 1Network 4 / 到達1層，內(nèi)選消除，樓層1指示燈亮LD I1.1R Q0.7, 1= Q0.2Network 5 / 到達2層，內(nèi)選消除，樓層2指示燈亮LD I1.0R Q0.6, 1= Q0.1Network 6 / 到達3層，內(nèi)選消除，樓層3指示燈亮LD I0.7R Q0.5, 1= Q0.0Network 7 / 電梯內(nèi)選上升過

17、程LD I0.1O I0.0A I1.1LD I0.0A I1.0OLDAN Q0.3S Q0.4, 1Network 8 / 呼叫電梯上升過程LD I0.3O I0.4O I0.5A I1.1LD I0.3A I1.0OLDAN Q0.3S Q0.4, 1LD I1.0R Q0.6, 1= Q0.1Network 6 / 到達3層，內(nèi)選消除，樓層3指示燈亮LD I0.7R Q0.5, 1= Q0.0Network 7 / 電梯內(nèi)選上升過程LD I0.1O I0.0A I1.1LD I0.0A I1.0OLDAN Q0.3S Q0.4, 1Network 8 / 呼叫電梯上升過程LD I0.3

18、O I0.4O I0.5A I1.1LD I0.3A I1.0OLDAN Q0.3S Q0.4, 1S M1.0, 1Network 9 / 上升等待狀態(tài)，指示燈閃爍，電梯門打開LD I1.1A I0.6LD I1.0A I0.5OLDS M0.5, 1Network 10 LD M0.5LPSA T43AN T45= Q1.0LPPTON T45, 40Network 11 LD T45R M0.5, 1Network 12 / 電梯內(nèi)選下降過程LD I0.1O I0.2A I0.7LD I0.2A I1.0OLDO I0.5A I1.1LD I0.3A I1.0OLDAN Q0.3S Q0

19、.4, 1S M1.0, 1Network 9 / 上升等待狀態(tài)，指示燈閃爍，電梯門打開LD I1.1A I0.6LD I1.0A I0.5OLDS M0.5, 1Network 10 LD M0.5LPSA T43AN T45= Q1.0LPPTON T45, 40Network 11 LD T45R M0.5, 1Network 12 / 電梯內(nèi)選下降過程LD I0.1O I0.2A I0.7LD I0.2A I1.0OLDAN Q0.4S Q0.3, 1Network 13 / 電梯呼叫下降過程LD I0.4O I0.5O I0.6A I0.7LD I0.6A I1.0OLDS M0.6

20、, 1Network 15 LD M0.6LPSA T43AN T46= Q1.1LPPTON T46, 40Network 16 LD T46R M0.6, 1Network 17 / 閃爍電路LD M0.5O M0.6AN T44TON T43, 5Network 18 LD T43TON T44, 5Network 19 / 電梯在2層，有人呼叫LD I0.3O I0.4O I0.5O I0.6A I1.0S M0.0, 1Network 20 / 停2層呼叫消除LD I1.1O I0.7R M0.0, 1Network 21 / 電梯在1、3層呼叫LD I0.4AN I1.1LD I0.5AN I0.7OLDLD I1.1A I0.3OLDLD I0.7A I0.6OLDS M0.1, 1Network 22 / 電梯在1、3呼叫消除LD I0.7AN Q0.1AN Q0.3LD I1.1AN Q0.5AN Q0.4OLDR M0.1, 1Network 23 / 電梯上升消除LD I1.0AN Q0.5AN M0.0AN M0.1