1、 湖南理工學院 過程控制系統課程設計任務書設計題目： 基于PLC的四層電梯控制系統設計 系 部： 機械與電氣工程系 專 業： 03自動化 學生姓名: 唐賽 學 號: 1403134317 起迄日期: 2006年 1 月 1 日 2006 年 1 月 12 日 指導教師: 張敬 教研室主任： 周岳斌 課程設計任務書1課程設計的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）：課程設計內容：1）熟悉四層樓電梯采用轎廂外按鈕控制的編程方法。2）掌握四層電梯模擬控制系統中，PLC的I/O口連接方法。3）通過對工程實例的模擬，熟練地掌握PLC的編程和程序調試方法。課程設計要求：1） 按照系部制定的課程設

2、計規范完成設計論文（包括封面）。2） 對四層電梯模擬控制系統的基本工作原理和控制系統的組成，進行文字描述和說明。3） 說明PLC控制系統的基本特點、使用方法。4） 介紹PLC編程的基本指令和梯形圖編程的基本思想和實現過程。5） 按要求完成指定的電梯控制編程設計，寫出源程序和代碼注釋。6） 熟悉PLC的I/O口連接，畫出四層電梯模擬控制系統的I/O端子接線圖，明確每一部分的功能。7） 對系統進行調試，對照系統要求，不斷改進PLC程序。8） 實驗結果和分析。9） 課程設計總結（心得、體會）。課程設計任務書2對課程設計成果的要求包括圖表、實物等硬件要求：1）提交課程設計論文的電子文檔和打印文檔。2）

3、提供PLC編程的所有源代碼和代碼注釋。3）提交PLC的I/O端子接線圖，詳細說明每一部分的功能及實現過程。4）提供實驗運行的結果，可以是圖形、數據或表格形式。3主要參考文獻：1 胡學林.可編程控制器教程（基礎篇）.北京：電子工業出版社，20032 袁任光.可編程序控制器應用技術與實例.：華南理工大學出版社，20033 汪曉平.：人民郵電出版社，20044課程設計工作進度計劃：序號起 迄 日 期工 作 內 容12006.1.12006.1.2查閱電梯控制、PLC相關資料22006.1.32006.1.5電梯控制系統PLC硬件部分設計32006.1.6電梯控制系統軟件部分設計4撰寫課程設計論文主指

4、導教師日期： 2006 年 12 月 27 日 目 錄1、 前言-12、 電梯控制系統-23、 可編程控制器的機型選擇-23.1、可編程控制器控制系統的I/O點數估算-33.2、機型確定-34、 硬件設計-44.1 硬件配置簡介-4 電梯控制系統的硬件面板圖-45、 軟件設計-55.1、程序流程圖-56、 程序調試運行-66.1、正常情況下程序調試-76.2、過程分析-77、 總結-118、 參考文獻-111、前言隨著科學技術的發展、近年來，我國的電梯生產技術得到了迅速發展一些電梯廠也在不斷改進設計、修改工藝。更新換代生產更新型的電梯，電梯主要分為機械系統與控制系統兩大部份，隨著自動控制理論與

5、微電子技術的發展，電梯的拖動方式與控制手段均發生了很大的變化，交流調速是當前電梯拖動的主要發展方向。目前電梯控制系統主要有三種控制方式：繼電路控制系統(“早期安裝的電梯多位繼電器控制系統)、PLC控制系統、微機控制系統。繼電器控制系統由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點，目前已逐漸被淘汰。微機控制系統雖在智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差，系統設計復雜，一般維修人員難以掌握其維修技術等缺陷。而PLC控制系統由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強,設計和調試周期較短等優點，倍受人們重視等優點，已成為目前在電梯控制系統中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統繼電器

6、控制系統的技術改造。目前國內七八十年代安裝的許多電梯電氣部分用繼電器接觸器控制系統，線路復雜，接線多，故障率高，維修保養難，許多已處于閑置狀態，其拽引系統多采用交流雙速電機系統換速，效率低，調速性能指標較差，嚴重影響電梯運行質量。由于這些電梯交流調壓調速系統，交流雙速電機拖動系統性能及乘坐舒適感較差，交流調壓調速系統屬能耗型調速的機械部分無大問題，為節約資金，大部分老式電梯用戶希望對電梯的電氣控制系統進行改造，提高電梯的運行性能。因此對電梯控制技術進行研究，尋找適合我國老式電梯的改造方法具有十分重要的意義。電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯系。PLC作為新一代工業控制

7、器，以其高可靠性和技術先進性，在電梯控制中得到廣泛應用，從而使電梯由傳統的繼電器控制方式發展為計算機控制的一個重要方向，成為當前電梯控制和技術改造的熱點之一。PLC是一種專門從事邏輯控制的微型計算機系統。由于PLC具有性能穩定、抗干擾能力強、設計配置靈活等特點。因此在工業控制方面得到了廣泛應用。自80年代后期PLC引入我國電梯行業以來，由PLC組成的電梯控制系統被許多電梯制造廠家普遍采用。并形成了一系列的定型產品。在傳統繼電器系統的改造工程中，PLC系統一直是主流控制系統。電梯控制系統分為調速部分和邏輯控制部分。調速部分的性能對電梯運行是乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是電梯安全可靠

8、運行的關鍵。為了改善電梯的舒適感和運行的可靠性，現在都改為用PLC來控制電梯的運行，這樣大大提高了電梯的性能。可編程控制器（Programmable Logic controller，簡稱PLC）是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術與自動化技術而開發的新一代工業控制器。它具有可靠性高、適應工業現場的高溫、沖擊和振動等惡劣環境的特點，已成為解決自動控制問題的最有效工具，是當前先進工業自動化的三大支柱之一。所以，綜上所述，本設計就以PLC作為工具對升降電梯的各種操作進行控制。我打算先對四層電梯的硬件部分作分析，看需要什么樣的開關，電機，信號燈等。然后，畫出它的控制面板圖，再根據控制面板圖估計一下I

9、/O點數，這樣可以確定所選機型，然后在軟件設計，寫出流程圖，梯形圖，寫出語句。最后是進行調試，看看此程序是否可行。下面就是詳細介紹PLC的特點及整個設計過程。2、電梯控制系統電梯控制系統從繼電器控制發展到PLC加調速器控制方式，經歷了一個相當大的技術飛躍，現有的產品也成型，且性能相當穩定，現有的電梯控制系統基本上是如圖1所示的結構。即控制中心在樓頂機房，井道和轎廂中的所有信號都以點對點的形式通過大量的電纜傳送到控制中心。傳統電梯控制系統由于接線過多，安裝復雜，不易更改和擴展，導致難以維護和效率低的缺點。現今的電梯用戶對電梯的要求已不僅僅停留在對系統的安全性、可靠性等基本功能的追求上，他們對電梯

10、的舒適感、效率、自我故障診斷、遠程監控等智能化以及電梯調試，維護的簡便性提出了更高的要求。所以急需一種高效率，高可靠性的現場總線技術來滿足用戶的要求，AS-Interface總線技術就是其最佳選擇。AS-I總線的物理實現為兩線通訊，接線采用卡線刺穿式結構，AS-I從站可以十分方便的接入到總線上，且獨特的AS-I梯形電纜，杜絕了接線錯誤的可能性。3可編程控制器的機型選擇序號名稱輸入點序號名稱輸出點1二層內呼1二層內呼指示2三層內呼2三層內呼指示3四層內呼3四層內呼指示4一層外呼上4一層外呼上指示5二層外呼下5二層外呼下指示6二層外呼上6二層外呼上指示7三層外呼下7三層外呼下指示8三層外呼上8三層

11、外呼上指示9四層外呼下9四層外呼下指示10開門按鈕10電梯上行11關門按鈕11電梯下行12一層平層12門電機開13二層平層13門電機關14三層平層14電梯上行指示15四層平層15電梯下行指示16開門限位1617關門限位1718電梯上升極限位1819電梯下降極限位193.2 機型確定1） S7-200CN主控制器（CPU226cn）構成 本機集成14輸入/10輸出共24個數字量I/O點。可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數字量I/O點或35路模擬量I/O點。13K字節程序和數據存儲空間。6個獨立的30KHZ高速計數器，兩路獨立的20KHZ高速脈沖輸出，具有PID控制器，1個RS485通訊/編

12、程口。是具有較強控制能力的控制器。如圖3所示。作用 裝置于轎頂，負責控制轎廂位置，轎門的驅動，接受來自轎廂上的各種電信號，處理與AS-I主站之間和調制解調器通訊等各種信號。圖3 CPU226CN圖4 CP243-22） AS-I主站性能 AS-I周期時間不大于5ms，AS-I的連接電纜允許的最大電流為3A，可直接連到外部24V電源，其地址范圍：一個8DI/8DO數字模塊和一個8AI/8AO模擬模塊。可見，AS-I主站的響應時間和帶負載能力非同一般。如圖4所示。作用 裝置于轎頂，負責與主控制器通訊并控制AS-I從站 3） 擴展性能 EM223擴展單元具有8I/8O共16路數字信號輸入輸出口，具有

13、光電隔離，低功耗等功能。作用 我們將控制中心置于轎頂的一個重要原因是電梯的大部分信號都集中在轎廂上，可以通過將這些信號直接以并行的方式送到控制中心，這是一種十分經濟且可行的辦法。所以顯然CPU224本機I/O點數量不能滿足要求時，必須通過擴展（EM223）來彌補不足點數。4） AS-I從站我們將井道和機房的信號通過AS-I從站連入電梯控制系統，因此，AS-I從站被分散安裝在井道中和機房內，負責處理召喚盒內信號和控制調速器。綜上所述，根據具體情況，我們選擇的是西門子系列S7-200型。輸入輸出點數為36點， 4硬件設計PLC產品出現以來，它以面向工業控制的鮮明特點，普遍受到電器控制領域的歡迎。特

14、別是中小容量PLC成功取代了傳統的繼電控制系統，使得控制系統的可靠性大大提高。目前各國生產的PLC品種繁多，發展速度快。本文所用到的產品是西門子系列S7-200。44.2電梯控制系統的硬件面板圖（見下圖4-1）圖3-1硬件面板圖5、軟件設計電梯上升、下降流程圖：6程序調試、運行通過手動編程器輸入PLC，在操作中主要是熟悉西門子系列可編程控制的功能、指令代碼。將編程器插在基本單元上，將基本單元與編程器置于編程狀態，然后消除用戶程序存儲器，輸入控制程序。先按I/O接口圖接好線，輸入正常情況下的程序指令，啟動運行。電梯在一、二、三、四層樓分別設置一個行程開關，在轎箱內設置四個樓層內選按鈕。在行程開關

15、SQ1、SQ2、SQ3、SQ4都斷開的情況下，呼叫不起作用。用指示燈來模擬電梯的運行過程（1）從一層到二層：接通即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S2，即接通一下，表示呼叫樓層2，則接通，二層內選指示燈SEL2亮，接通，表示電梯上升。斷開SQ1，一層指示燈L1亮，過2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮。直至SQ2接通，斷開（二層內選指示燈SEL2滅），斷開（表示電梯上升停止），二層指示燈L2滅，電梯到達二層。在轎箱原停樓層為1時，按U2，電梯運行過程同上。（2）從一層到三層：接通即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S3，即接通一下，表示呼叫樓層3，則接通，三層內選指示燈SEL3亮，接通

16、，表示電梯上升。斷開SQ1，一層指示燈L1亮，過2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮；過2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮。直至SQ3接通，Q0.7斷開（三層內選指示燈SEL3滅），斷開（表示電梯上升停止），三層指示燈L3滅，電梯到達三層。在轎箱原停樓層為1時，按U3，電梯運行過程同上。（3）從一層到四層：接通即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S4，即接通一下，表示呼叫樓層4，則接通，四層內選指示燈SEL4亮，接通，表示電梯上升。斷開SQ1，一層指示燈L1亮，過2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮；過2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮；過2秒后，三層指示燈L3滅、

17、四層指示燈L4亮。直至SQ4接通，斷開（四層內選指示燈SEL4滅），斷開（表示電梯上升停止），四層指示燈L4滅，電梯到達四層。在轎箱原停樓層為1時，按D4，電梯運行過程同上。（4）從二層到三層：接通即接通SQ2，表示轎箱原停樓層2，按S3，即接通一下，表示呼叫樓層3，則接通，三層內選指示燈SEL3亮，接通，表示電梯上升。斷開SQ2，二層指示燈L2亮，過2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮。直至SQ3接通，斷開（四層內選指示燈SEL4滅），斷開（表示電梯上升停止），三層指示燈L3滅，電梯到達三層。在轎箱原停樓層為2時，按U3，電梯運行過程同上。（5）二層到四層：接通即接通SQ2，表示轎箱原

18、停樓層2，按S4，即接通一下，表示呼叫樓層4，則接通，四層內選指示燈SEL4亮，接通，表示電梯上升。斷開SQ2，二層指示燈L2亮，過2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮；過2秒后，三層指示燈L3滅、四層指示燈L4亮。直至SQ4接通，斷開（四層內選指示燈SEL4滅），斷開（表示電梯上升停止），四層指示燈L4滅，電梯到達四層。在轎箱原停樓層為2時，按D4，電梯運行過程同上。（6）從三層到四層：接通即接通SQ3，表示轎箱原停樓層3，按S4，即接通一下，表示呼叫樓層4，則接通，四層內選指示燈SEL4亮，接通，表示電梯上升。斷開SQ3，三層指示燈L3亮，過2秒后，三層指示燈L3滅、四層指示燈L4亮

19、。直至SQ4接通，斷開（四層內選指示燈SEL4滅），斷開（表示電梯上升停止），四層指示燈L4滅，電梯到達四層。在轎箱原停樓層為3時，按D4，電梯運行過程同上。（7）四層到三層：接通即接通SQ4，表示轎箱原停樓層4，按S3，即接通一下，表示呼叫樓層3，則接通，三層內選指示燈SEL3亮，接通，表示電梯下降。斷開SQ4，四層指示燈L4亮，過2秒后，四層指示燈L4滅、三層指示燈L3亮。直至SQ3接通，斷開（三層內選指示燈SEL3滅），斷開（表示電梯下降停止），三層指示燈L3滅，電梯到達三層。在轎箱原停樓層為4時，按D3，電梯運行過程同上。（8）四層到二層：接通即接通SQ4，表示轎箱原停樓層4，按S2，

20、即接通一下，表示呼叫樓層2，則接通，二層內選指示燈SEL2亮，接通，表示電梯下降。斷開SQ4，四層指示燈L4亮，過2秒后，四層指示燈L4滅、三層指示燈L3亮，過2秒后，三層指示燈L3滅、二層指示燈L2亮。直至SQ2接通，斷開（二層內選指示燈SEL2滅），斷開（表示電梯下降停止），二層指示燈L2滅，電梯到達二層。在轎箱原停樓層為4時，按D2，電梯運行過程同上。（9）從四層到一層：接通即接通SQ4，表示轎箱原停樓層4，按S1，即接通一下，表示呼叫樓層1，則接通，一層內選指示燈SEL1亮，接通，表示電梯下降。斷開SQ4，四層指示燈L4亮，過2秒后，四層指示燈L4滅、三層指示燈L3；過2秒后，三層指示

21、燈L3滅、二層指示燈L2亮；過2秒后，二層指示燈L2滅、一層指示燈L1亮。直至SQ1接通，斷開（一層內選指示燈SEL1滅），斷開（表示電梯下降停止），一層指示燈L1滅，電梯到達一層。在轎箱原停樓層為4時，按U1，電梯運行過程同上。（10）三層到二層：接通即接通SQ3，表示轎箱原停樓層3，按S2，即接通一下，表示呼叫樓層2，則接通，二層內選指示燈SEL2亮，接通，表示電梯下降。斷開SQ3，三層指示燈L3亮，過2秒后，三層指示燈L3滅、二層指示燈L2亮。直至SQ2接通，斷開（二層內選指示燈SEL2滅），斷開（表示電梯下降停止），二層指示燈L2滅，電梯到達二層。在轎箱原停樓層為3時，按D2，電梯運行

22、過程同上。（11）三層到一層：接通即接通SQ3，表示轎箱原停樓層3，按S1，即接通一下，表示呼叫樓層1，則接通，一層內選指示燈SEL1亮，接通，表示電梯下降。斷開SQ3，三層指示燈L3亮，過2秒后，三層指示燈L3滅、二層指示燈L2亮；過2秒后，二層指示燈L2滅、一層指示燈L1亮。直至SQ1接通，斷開（一層內選指示燈SEL1滅），斷開（表示電梯下降停止），一層指示燈L1滅，電梯到達一層。在轎箱原停樓層為3時，按U1，電梯運行過程同上。（12）從二層到一層：接通即接通SQ2，表示轎箱原停樓層2，按S1，即接通一下，表示呼叫樓層1，則接通，一層內選指示燈SEL1亮，接通，表示電梯下降。斷開SQ2，二

23、層指示燈L2亮，過2秒后，二層指示燈L2滅、一層指示燈L1亮。直至SQ1接通，斷開（一層內選指示燈SEL1滅），斷開（表示電梯下降停止），一層指示燈L1滅，電梯到達一層。在轎箱原停樓層為2時，按U1，電梯運行過程同上。（13）從一層到二、三、四層：接通即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S2、S3、S4，即、接通一下，表示呼叫樓層為2、3、4，則、接通，二層內選指示燈SEL2、三層內選指示燈SEL3、四層內選指示燈SEL4亮，接通，表示電梯上升。斷開SQ1，一層指示燈L1亮，過2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮，過2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮；SQ3閉合后，三層指示燈L3

24、滅、三層內選指示燈SEL3滅，SQ3斷開后，三層指示燈L3亮，過2秒后，三層指示燈L3滅、四層指示燈L4亮。直至SQ4接通，斷開（四層內選指示燈SEL4滅），斷開（表示電梯下降停止），四層指示燈L4滅，電梯到達四層。在轎箱原停樓層為1時，按U2、U3、D4，電梯運行過程同上。（14） 從一層到二、三層：接通即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S2、S3，即、接通一下，表示呼叫樓層2、3，則、接通，二層內選指示燈SEL2、三層內選指示燈SEL3，接通，表示電梯上升。斷開SQ1，一層指示燈L1亮，過2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮；SQ2閉合后，二層指示燈L2滅、二層內選指示燈SEL2滅

25、，SQ2斷開后，二層指示燈L2亮，過2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮。直至SQ3接通，斷開（三層內選指示燈SEL3滅），斷開（表示電梯下降停止），三層指示燈L3滅，電梯到達三層。在轎箱原停樓層為1時，按U2、U3，電梯運行過程同上。（15）從一層到三、四層：接通即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S3、S4，即、接通一下，表示呼叫樓層為3、4，則、接通，三層內選指示燈SEL3、四層內選指示燈SEL4亮，接通，表示電梯上升。斷開SQ1，一層指示燈L1亮，過2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮；過2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮；SQ3閉合后，三層指示燈L3滅、三層內選指

26、示燈SEL3滅，SQ3斷開后，三層指示燈L3亮，過2秒后，三層指示燈L3滅、四層指示燈L4亮。直至SQ4接通，斷開（四層內選指示燈SEL4滅），斷開（表示電梯下降停止），四層指示燈L4滅，電梯到達四層。在轎箱原停樓層為1時，按U3、U4，電梯運行過程同上。（16）一層到二、四層：接通即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S2、S4，即、接通一下，表示呼叫樓層2、4，則、接通，二層內選指示燈SEL2、四層內選指示燈SEL4，接通，表示電梯上升。斷開SQ1，一層指示燈L1亮，過2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮；SQ2閉合后，二層指示燈L2滅、二層內選指示燈SEL2滅，SQ2斷開后，二層指示

27、燈L2亮，過2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮；過2秒后，三層指示燈L3滅、四層指示燈L4亮。直至SQ4接通，斷開（四層內選指示燈SEL4滅），斷開（表示電梯上升停止），四層指示燈L4滅，電梯到達四層。在轎箱原停樓層為1時，按U2、D4，電梯運行過程同上。（17）二層到三、四層：接通即接通SQ2，表示轎箱原停樓層2，按S3、S4，即、接通一下，表示呼叫樓層為3、4，則、接通，三層內選指示燈SEL3、四層內選指示燈SEL4亮，接通，表示電梯上升。斷開SQ1，二層指示燈L2亮，過2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮；SQ3閉合后，三層指示燈L3滅、三層內選指示燈SEL3滅，SQ2斷開

28、后，三層指示燈L3亮，過2秒后，三層指示燈L3滅、四層指示燈L4亮。直至SQ4接通，斷開（四層內選指示燈SEL4滅），斷開（表示電梯上升停止），四層指示燈L4滅，電梯到達四層。在轎箱原停樓層為2時，按U3、D4，電梯運行過程同上。（18）從三層到二、一層：接通即接通SQ3，表示轎箱原停樓層3，按S2、S1，即、接通一下，表示呼叫樓層為2、1，則、接通，二層內選指示燈SEL2、一層內選指示燈SEL1亮，接通，表示電梯下降。斷開SQ3，三層指示燈L3亮，過2秒后，三層指示燈L3滅、二層指示燈L2亮；SQ2閉合后，二層指示燈L2后、二層內選指示燈SEL2滅，SQ2斷開后，二層指示燈L2亮，過2秒后，

29、二層指示燈L2滅、一層指示燈L1亮。直至SQ1接通，斷開（一層內選指示燈SEL1滅），斷開（表示電梯下降停止），一層指示燈L1滅，電梯到達一層。在轎箱原停樓層為3時，按D2、U1，電梯運行過程同上。（19）四層到三、二、一層：接通即接通SQ4，表示轎箱原停樓層4，按S1、S2、S3，即、接通一下，表示呼叫樓層為1、2、3，則、接通，一層內選指示燈SEL1、二層內選指示燈SEL2、三層內選指示燈SEL3亮，接通，表示電梯下降。斷開SQ4，四層指示燈L4亮，過2秒后，四層指示燈L4滅、三層指示燈L3亮；SQ3閉合后，三層指示燈L3滅、三層內選指示燈SEL3滅，SQ3斷開后，三層指示燈L3亮，過2秒

30、后，三層指示燈L3滅、二層指示燈L2亮；SQ2閉合后，二層指示燈L2滅、二層內選指示燈SEL2滅，SQ2斷開后，二層指示燈L2亮，過2秒后，二層指示燈L2滅、一層指示燈L1亮。直至SQ1接通，斷開（一層內選指示燈SEL1滅），斷開（表示電梯下降停止），一層指示燈L1滅，電梯到達一層。在轎箱原停樓層為4時，按U1、D2、D3，電梯運行過程同上。（20）四層到三、二層：接通即接通SQ4，表示轎箱原停樓層4，按S2、S3，即、接通一下，表示呼叫樓層2、3，則、接通，二層內選指示燈SEL2、三層內選指示燈SEL3亮，接通，表示電梯下降。斷開SQ4，四層指示燈L4亮，過2秒后，四層指示燈L4滅、三層指示燈L3亮；SQ3閉合后，三層指示