三层电梯PLC控制系统设计

1、课程设计(论文)三层电梯PLC控制系统设计THREE LAYERS OF THE ELEVATOR PLC CONTROL SYSTEM DESIGN学生姓名乔浩学院名称信电工程学院学号20110501146班级11电气1专业名称电气工程及其自动化指导教师曹言敬2014年12月15日徐州工程学院课程设计摘要本论文阐述了可编程控制器PLC在电梯控制系统中的应用，介绍了3层楼电梯的PLC控制系统的总体设计方案、设计过程、组成，列出了具体的主要硬件电路、I/O分配表、电梯的控制梯形图及指令表，并给出了系统组成框图和程序流程图。在分析处理随机信号逻辑关系的基础上，进行了PLC的编程方法，设计了一套完整的电梯控制系统方案。 电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC)，功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少，使电梯运行更加安全、方便、舒适。本课程设计基于西门子（SIEMENS）S7-200 PLC对三层电梯的控制进行了模拟，形成了电梯升降的系统PLC在电梯升降的过程中，主要体现在逻辑开关的功能。由于P

2、LC具有逻辑运算、记数、定时以及输出输入输出的功能，在电梯升降的过程中各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，对电梯实现了控制。关键词 PLC ；电梯控制；程序设计；梯形图目 录1 绪论11.1 背景知识11.1.1 电梯基本结构11.2 课程设计目的31.3 课程设计要求31.4 课程设计任务41.4.1 控制要求41.4.2 系统分析41.4.3 硬件设计41.4.4 软件设计42 电梯控制系统硬件设计52.1模拟设备面板图展示52.2选择机型62.3 I/O分配表62.4 PLC外部接线图72.5电梯控制系统的安全保护82.5.1 短路保护82.5.2 过载保护82.5.3 失电压保护82.5.4 超程保护93 电梯控制系统软件设计103.1 软件设计流程图103.2 源代码设计103.3 MCGS组态设计153.4 系统调试17结论18致谢19参考文献201 绪论1.1 背景知识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与人们的日常生活密不可分。在许多交通设备中，电梯是自动化程度最高的先进设备的一种。随着现

3、代化生产规模的不断扩大和人民生活水平的不断提高，电能供需矛盾日益突出，节电呼声日益高涨。有关统计数据表明，电动机拖动负载消耗的电能占总耗电量的70%以上。因此，电动机拖动系统节约电能具有特别的社会意义和经济效益。电动机拖动系统节约电能的途径主要有：一是提高电动机拖动系统的运行效率，如风机、水泵调速是以提高负载运行效率为目标的节能措施，再如电梯曳引机采用变频调速取代异步电动机调压调速是以提高电动机运行为目标的节能措施；二是将运动中负载上的机械能（动能、势能）通过能量回馈器变化成电能（再生电能）并回送给交流电网，供附近其他用电设备使用，使电动机拖动系统在单位时间内消耗电网电能下降，从而达到节约电能的目的。以前的电梯主要采用单片机控制，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方面等都有了很大的提高。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，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

4、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，拖动控制则由变频器来完成；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。由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，可以更加深入的了解和认识PLC技术的核心和未来发展的方向。1.1.1电梯基本结构从总的来讲，电梯由机械系统和电气控制系统两部分组成：而电器部分由电力拖动系统，运动逻辑功能控制系统和电器安全保护等系统组成。1. 曳引系统电梯曳引系统的功能是输出传动和传递动能，驱动电梯运行。主要由曳引机、曳引钢丝绳导向轮和反绳轮组成。(1)曳引机曳引机为电梯的运行提供动能，由电动机、曳引轮和电磁制动器组成。(2)曳引钢丝绳曳引钢丝绳由曳引钢丝、绳股和绳心组成。(3)导向轮和反向轮导向轮是将钢丝绳向对重或轿厢的钢丝绳轮，安装在曳引机架或承重梁上。反绳轮是设置再机房上的定滑轮，其作用是根据需要，将曳引钢丝绳绕过反绳

5、轮，用以构成不同的曳引绳传动比。(4)根据电梯的使用要求和建筑物具体情况，电梯曳引绳传动比、曳引绳在曳引轮上的缠绕方式以及曳引机的安装位置都有所不同。2. 桥厢和门系统(1)轿厢 轿厢是用来安全运送乘客及物品到目的的箱体装置，它的运行轨迹是在曳引机钢丝绳的牵引下沿导轨上下运行。(2)门系统 电梯门分为轿厢门和厅门,轿厢门是用来封住出入口，厅门是为了确保在候梯厅的安全而设置的开闭装置只有在轿厢停层和平层时才能被打开。3. 重量平衡系统对重是平衡轿厢重量的平衡重，与轿厢分别悬挂在曳引钢丝绳的两端。对重由以槽钢为主所构成的对重架和用灰铸铁制造的对重快组成。轿厢侧的重量为轿厢自重与负载之和，而负载的大小却在空载与额定负载之间随机变化。因此只当轿厢自重与载重之和等于对重重量时，电梯才处于完全平衡状态。此时的载重称为电梯的平横点，而在电梯处于负载变化范围内的相对平衡状态时，应使曳引绳两端张力的差值小于由曳引绳与曳引轮槽之间的摩擦力所限定的最大值，以保证电梯曳引传动系统工作正常。4. 导向系统导向系统由导轨、导靴和导轨架组成，导轨用来在井道中确定轿厢与对重的相互位置，并对他们的运动起导向作用。5.

6、保护系统对现代电梯的运行必须保证安全。为此，设置了由电气安全保护装置和机械安全保护装置组成的电梯安全保护系统。 (1)电气安全保护装置为了保证电梯的安全运行，在井道中设置有终端超越保护装置。实际上，这是一组防止电梯超越下端或上端站的行程开关，能在轿厢或对重撞底、冲顶之前，通过轿厢打板直接触碰这些开关来切断控制电路或总电源，在电磁制动器的制动抱闸作用下，迫使电梯停止运行。(2)机械安全保护装置当电梯电气控制系统由于出现故障而失灵时，会造成电梯超速运行。如果电气超速保护系统也失灵，甚至电磁制动器也不起作用，就会使电梯失控而出现“飞车”，甚至会出现曳引钢丝绳严重打滑等严重事故，这时就要靠机械安全保护装置提供最后的安全保护。对于电梯超速的失控现象的机械安全保护装置是限速器和安全钳，这两种装置总是相互配合使用。6. 电力拖动系统电力拖动系统由曳引电动机、速度反馈装置、电动机调速控制系统和拖动电源系统等部分组成。其中曳引电动机为电梯的运行提供动力；速度反馈装置是为电动机调速控制系统提供电梯运行速度实测信号的装置，一般为与电动机同轴旋转的测速发电机，或电光脉冲发生器。7. 运行逻辑控制系统电梯的电气

7、控制系统由控制装置、操纵装置、平呈装置和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜（屏）上。1.2 课程设计目的1. 了解常用电气控制装置的设计方法、步骤和设计原则。2. 通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。3. 本次课程设计应强调，在独立完成课程设计的同时，培养学生查阅书籍、参考资料、产品手册、工具书的能力，上网查询信息的能力，运用计算机进行工程绘图的能力，编制技术文件的能力等，从而提高学生解决实际工程技术问题的能力。1.3 课程设计要求1. 确定控制方案，设计电气控制装置的主电路。2. 应用PLC设计电气控制装置的控制程序。可分为5个步骤：(1)选择PLC的机型及I/O模块的型号，进行系统配置并校验主机的电源负载能力；(2)根据工艺流程图绘制顺序功能图；(3)列出PLC的I/O分配表，画出PLC的I/O接线图；(4)设计梯形图并进行必要的注释；(5)输入程序并进行室内调试及模拟运行。3. 设计电气控制装置的照明、指示及报警等辅助电路。系统应具有必要

8、的安全保护措施，例如，短路保护、过载保护、失电压保护、超程保护等。4. 选择电气元件的型号和规格，列出电气元件明细表。选择电气元件时，应优先选用优质新产品。5. 绘制正式图样，要求用计算机绘图软件绘制电气控制电路图，用STEP 7-Micro/Win32编程软件编写梯形图。要求图幅选择合理，图、字体排列整齐，图样应按电气控制图国家标准有关规定绘制。6. 编写设计说明书及使用说明书。内容包括阐明设计任务及设计过程，附上设计过程中有关计算及说明，说明操作过程、使用方法及注意事项，附上所有的图表、所用参考资料的出处及对自己设计成果的评价或改进意见等。1.4 课程设计任务1.4.1控制要求1. 电梯由安装在个楼层电梯口的上升下降呼叫按钮（U1、U2、D2、D3），电梯桥厢内楼层选择按钮（S1、S2、S3），上升下降指令（UP、DOWN）,各楼层到位行程开关（SQ1、SQ2、SQ3）组成。电梯在上升过程中只响应向上的呼叫，在下降的过程中只响应向下的呼叫，电梯向上或向下的还哦执行完成后再执行反向呼叫。2. 电梯等待呼叫时，同时有不同呼叫时，谁先呼叫执行谁。3. 具有呼叫记忆、内选呼叫指示功能。4.

9、 具有楼层显示、方向指示、到站声音提示功能。1.4.2系统分析为了实现上述要求，首先列出PLC的I/O分配表，并画出PLC的I/O接线图，然后选择PLC的机型及I/O模块的型号，进行系统配置并校验主机的电源负载能力。根据控制要求，编写梯形图及语句表，调试程序直到准确无误。1.4.3硬件设计1. 列出PLC的I/O分配表，并画出PLC的I/O接线图；2. 选择PLC的机型及I/O模块的型号，进行系统配置并校验主机的电源负载能力；3. 设计必要的安全保护措施，例如，短路保护、过载保护、失电压保护、超程保护等。1.4.4软件设计1. 采用模块化程序结构设计软件，首先将整个软件分成若干功能模块；2. 编写控制系统的逻辑关系图；3. 绘制各种电路图；4. 编制PLC程序并进行模拟调试；5. 现场调试；6. 编写技术文件并现场试运行。2 电梯控制系统硬件设计2.1 模拟设备面板图展示图2-1 面板图如图2-1，其中S1、S2、S3分别为轿厢内一层、二层、三层电梯内选按钮；D2、D3分别为二层、三层电梯外下降呼叫按钮；U1、U2分别为一层、二层电梯外上升呼叫按钮；SQ1、SQ2、SQ3分别为一层、二层、三层行程开关，模拟实际电梯位置传感器的作用。L1、L2、L3分别为一层、二层、三层电梯位置指示灯；DOWN为电梯下降状态指

《三层电梯PLC控制系统设计》由会员hs****ma分享，可在线阅读，更多相关《三层电梯PLC控制系统设计》请在金锄头文库上搜索。