1、泉州黎明職業大學畢業設計（論文）PAGE PAGE 18目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc291243478 前言 PAGEREF _Toc291243478 h 3 HYPERLINK l _Toc291243479 第1章 緒論 PAGEREF _Toc291243479 h 3 HYPERLINK l _Toc291243480 1.1 PLC簡介及其特點 PAGEREF _Toc291243480 h 3 HYPERLINK l _Toc291243481 1.2 PLC控制電梯的優點 PAGEREF _Toc291243481 h 4 HYPERL

2、INK l _Toc291243482 第2章 設計任務及要求 PAGEREF _Toc291243482 h 4 HYPERLINK l _Toc291243483 2.1 設計任務 PAGEREF _Toc291243483 h 4 HYPERLINK l _Toc291243484 2.2 設計要求 PAGEREF _Toc291243484 h 4 HYPERLINK l _Toc291243485 2.3 設計總思路 PAGEREF _Toc291243485 h 5 HYPERLINK l _Toc291243486 第3章PLC控制系統硬件設計 PAGEREF _Toc29124

3、3486 h 5 HYPERLINK l _Toc291243487 3.1 四層電梯主電路 PAGEREF _Toc291243487 h 5 HYPERLINK l _Toc291243488 3.1.1 四層電梯曳引電機及門電機電路 PAGEREF _Toc291243488 h 5 HYPERLINK l _Toc291243489 3.1.2 plc外部接線圖 PAGEREF _Toc291243489 h 6 HYPERLINK l _Toc291243490 3.2 I/O點數的分配及機型的選擇 PAGEREF _Toc291243490 h 7 HYPERLINK l _Toc

4、291243491 3.2.1 I/O點數的估算及機型選擇 PAGEREF _Toc291243491 h 7 HYPERLINK l _Toc291243492 第4章 系統軟件硬件設計調試 PAGEREF _Toc291243492 h 7 HYPERLINK l _Toc291243493 4.1 WinCC flexible/ STEP 7-Micro/WIN 32概述 PAGEREF _Toc291243493 h 7 HYPERLINK l _Toc291243494 4.1.1 WinCC flexible概述 PAGEREF _Toc291243494 h 8 HYPERLIN

5、K l _Toc291243495 4.1.2 STEP 7-Micro/WIN 32概述: PAGEREF _Toc291243495 h 8 HYPERLINK l _Toc291243496 4.1.3程序設計常用方法 PAGEREF _Toc291243496 h 8 HYPERLINK l _Toc291243497 4.2.1 梯形圖與組態的解析 PAGEREF _Toc291243497 h 9 HYPERLINK l _Toc291243498 4.2.2部分梯形圖 PAGEREF _Toc291243498 h 13 HYPERLINK l _Toc291243499 第5章

6、 安裝與調試 PAGEREF _Toc291243499 h 19 HYPERLINK l _Toc291243500 5.1 安裝與調試過程 PAGEREF _Toc291243500 h 19 HYPERLINK l _Toc291243501 5.2 故障分析及解決方法 PAGEREF _Toc291243501 h 19 HYPERLINK l _Toc291243502 結論 PAGEREF _Toc291243502 h 19 HYPERLINK l _Toc291243503 設備清單 PAGEREF _Toc291243503 h 19 HYPERLINK l _Toc2912

7、43504 收獲、體會和建議 PAGEREF _Toc291243504 h 19 HYPERLINK l _Toc291243505 參考文獻 PAGEREF _Toc291243505 h 20前言電梯是隨著高層建筑的興建而發展起來的一種垂直運輸工具。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯;高層住宅需要有住宅梯;百貨大樓和賓館需要有客梯,自動扶梯在現代社會,電梯已像汽車、輪船一樣,成為人類不可缺少的交通運輸工具。據統計,美國每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數。當今世界,電梯的使用量已成為衡量現代化程度的標志之一。電梯的控制是比較復雜的，在計算機誕生前的幾十年里，繼電器控制系統為電梯控制的發展

8、起到了巨大的作用，然而其控制性能與自身的功能已經無法滿足與適應電梯控制的要求和發展，與PLC相比較，存在質的差別。電梯使用繼電接觸器控制的時代，很難設計出質量優良的電梯控制系統，而現在，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了更廣闊的空間。PLC是專門為工業過程控制而設計的控制設備，使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩、可靠、抗干擾性能增強、機械與電氣部件被機結合在一個設備內，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起。因此它已成為電梯運行中的關鍵技術。第1章 緒論PLC簡介及其特點 PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計算機技術為基礎

9、的新型工業控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程.“PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其

10、內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按,易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。” 1.2 PLC控制電梯的優點 隨著社會的不斷發展，樓房越來越高，而電梯成為了高層樓房的必須設備。電梯從手柄開關操縱電梯、按鈕控制電梯發展到了現在的群控電梯，為高層運輸做出了不可磨滅的貢獻。 PLC在電梯控制上的應用主要體現在它的邏輯開關控制功能。由于PLC具有邏輯運算，計數和定時以及數據輸入輸出的功能。在電梯控制過程中，各種邏輯開關控制與PLC很好的結合，很好的實現了

11、對電梯的控制。 本文主要討論研究利用西門子公司可編程控制器對四層電梯的控制，形成電梯控制系統。電梯的電氣系統由拖動系統和控制系統兩部分組成。傳統的電氣控制系統采用的繼電器邏輯控制由于觸點多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點，正逐漸被淘汰。目前電梯設計使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養方便，節能省工，抗干擾能力強，控制箱占地面積少。當乘員進入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動關閉后控制系統進行下列運作：根據轎廂所處位置及乘員所處層數判定轎廂運行方向，保證轎廂平層時減速。將轎廂停在選定的樓層上；同時，根據樓層的呼叫，順路停車，自動開關門。另外在轎廂內外均要

12、有信號燈顯示電梯運行方向及樓層數。 HYPERLINK l _Toc289443336 第2章 設計任務及要求 HYPERLINK l _Toc289443337 2.1 設計任務利用PLC編程實現四層電梯運行的自動控制,并實現組態仿真 HYPERLINK l _Toc289443337 2.2 設計要求1) 當電梯停于某一層時，有一高層呼叫時，電梯上升到呼叫層停止； 2) 當電梯停于某一層時，有一低層呼叫時，電梯下降到呼叫層停止；3) 當電梯停于某一層時，有多高層呼叫，電梯先上升到較低的呼叫層4) 當電梯停于某一層時，有多低層呼叫，電梯先下降到較高的呼叫層5) 當電梯停于某一層,同時有高層與

13、低層呼叫,先響應先呼叫的一層6) 當電梯在上升（或下降）途中，任何反方向按鈕呼叫均無效，即在上升（或下降）途中，只響應大于（或小于）當前所在樓層信號，并記憶其他樓層呼叫信號；7) 樓層顯示燈亮表示有該樓層信號請求，燈滅則表示該樓層請求信號消除; 上升指示燈亮 表示電梯上升，下降指示燈亮 表示電梯下降；8) 電梯到位后自動開門,5秒后自動關門,關門到位后可以手動開關門,關門到位后10秒內將不響應手動開關門。9) 行車時不能手動開門或本層呼梯開門,開門不能行車。 HYPERLINK l _Toc289443337 2.3 設計總思路啟動與停止內部呼叫保持外部呼叫保持判斷電梯層數呼叫信號判斷電梯上行

14、下行到位解除內部與外部呼叫保持信號開門與關門 HYPERLINK l _Toc214959284 第3章PLC控制系統硬件設計 HYPERLINK l _Toc214959285 3.1 四層電梯主電路 HYPERLINK l _Toc214959286 3.1.1 四層電梯曳引電機及門電機電路根據設計要求，本次設計的電氣控制系統主回路原理圖(如圖1)所示。圖中M1，M2為曳引電機和門電機，交流接觸器KM1KM4通過控制兩臺電動機的運行來控制轎廂和廳門，從而進行對電梯的控制。FR1，FR2為起過載保護作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護作用。 圖 1 HY

15、PERLINK l _Toc214959287 3.1.2 plc外部接線圖本設計的PLC外部接線圖(如圖2)所示: 圖 2 3.2 I/O點數的分配及機型的選擇3.2.1 I/O點數的估算及機型選擇采用PLC構成四層簡易電梯電氣控制系統。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K1和指示燈H1，二層有上升呼叫按鈕K2和指示燈H2以及下降呼叫按鈕K4和指示燈H4，三層有上升呼叫按鈕K3和指示燈H3以及下降呼叫按鈕K5和指示燈H5，四層有下降呼叫按鈕K6和指示燈H6。一至四層有到位行程開關SQ1SQ4。電梯內有一至四層呼叫按鈕K10K7和指示燈H10H

16、7；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KM3和KM4控制，關門到位由行程開關ST1檢測，開門到位由行程開關ST2檢測。轎廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。綜上所述，輸入點共有14個，輸出點共有16個。可編程控制器S7200的CPU226輸入，輸出點數為2416。足以滿足要求。由于受條件所限,只能選用S7-200 CPU224,其輸入/輸出點數為14/10。觸摸屏選用Siemens (TP 177B COLOR PN/DP)。3.2.2輸入/輸出的分配I/O分配表:序號名稱輸入點名稱輸出點1一層限位開關I0.0電梯上行Q0.02

17、二層限位開關I0.1電梯下行Q0.13三層限位開關I0.2電梯門開Q0.24四層限位開關I0.3電梯門關Q0.35內部呼叫到四層I0.4一層上呼Q0.46內部呼叫到三層I0.5二層上呼Q0.57內部呼叫到二層I0.6二層下呼Q0.68內部呼叫到一層I0.7三層上呼Q0.79一層上呼I1.0三層下呼Q1.010二層上呼I1.1四層下呼Q1.111三層上呼I1.212二層下呼I1.313三層下呼I1.414四層下呼I1.5第4章 系統軟件硬件設計調試 HYPERLINK l _Toc289443349 HYPERLINK l _Toc289443350 4.1 WinCC flexible/ ST

18、EP 7-Micro/WIN 32概述4.1.1 WinCC flexible概述WinCC flexible， HYPERLINK http:/ t _blank 德國西門子（SIEMENS）公司工業全集成自動化（TIA）的子產品，是一款面向機器的自動化概念的HMI HYPERLINK http:/ t _blank 軟件。WinCC flexible 用于組態用戶界面以操作和監視機器與設備，提供了對面向解決方案概念的組態任務的支持。WinCC flexible 與 WinCC十分類似，都是組態軟件，而前者基于觸摸屏，后者基于工控機。 4.1.2 STEP 7-Micro/WIN 32概述:

19、STEP 7是用于SIMATIC可編程邏輯控制器組態和編程的標準軟件包。它是SIMATIC工業軟件的組成部分。有下列版本的STEP 7標準軟件包： 用于SIMATIC S7-200上簡單單站應用的STEP 7 Micro/DOS和STEP 7 Micro/WIN。 用于使用帶有各種功能的SIMATIC S7-300/ST-400、SIMATIC M7-300/M7-400和SIMATIC C 7的STEP 7：- 可通過選擇SIMATIC工業軟件中的軟件產品進行擴展- 為功能模板和通訊處理器賦值參數- 強制和多處理器模式- 全局數據通訊- 使用通訊功能塊的事件驅動數據傳送- 組態連接4.1.3

20、程序設計常用方法PLC的編程語言PLC的編程語言一般有五種：順序功能圖(Sequential Function Chart)、梯形圖(Ladder Diagram)、功能塊圖(Function Block Diagram)、指令表(Instruction List)和結構文本(Structured Text)。其中，順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能塊圖(FBD)是圖形編程語言，指令表(IL)和結構文本(ST)是文字語言。梯形圖(LD)是目前使用最廣泛的PLC圖形編程語言，梯形圖與繼電器控制系統的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達清楚。本系統PLC程序的編制采用梯形圖語言，編程軟件為S

21、TEP 7。該軟件能夠完成制作程序、對可編程控制器CPU的寫入/讀出、監控程序運行、調試程序、PLC錯誤診斷等一系列功能在工程中，對PLC應用程序的設計有多種方法，這些方法的使用，也因各個設計人員的技術水平和喜好有較大的差異。現將常用的幾種應用程序的設計方法簡要介紹如下。1. 經驗設計法2. 邏輯設計法3. 順序控制法4.2 四層電梯梯形圖與組態4.2.1 梯形圖與組態的解析按下啟動按鈕，電源通電，電梯開始下行，當碰到一層限位開關后，進入呼叫等待狀態(如圖 3):圖 3 此時的電梯狀態在Wincc組態軟件中的畫面(如圖 4)：圖 4在呼叫等待下，按下內部呼叫按鈕，信號保持至樓層限位開關接通或給

22、出停止信號后才解除呼叫信號(如圖 5)： 圖 5組態界面中顯示的電梯選層狀態(如圖 6)： 圖 6在呼叫等待狀態下，按下樓層外呼按鈕，呼叫信號保持(如圖 7)： 圖 7外部選層狀態保持在組態界面中的畫面(如圖 8)： 圖 8在呼叫狀態下，一層限位接通，二層限位和停止不通時，電梯在一層信號得電并保持，電梯樓層指示燈亮(如圖 9)： 圖 9電梯在一層，指示燈亮(如圖 10)： 圖 10在呼叫等待狀態下，內部已經呼叫到四層，給電機上行信號(如圖 11)： 圖 11內部呼叫到四層，上行指示燈亮(如圖 12)： 圖 124.2.2部分梯形圖在呼叫等待狀態下，電梯在三層或者在四層情況下，內部呼叫到二層時，

23、給電梯下行信號(如圖 13)： 圖 13一層已經上呼叫后，給電梯下行信號(如圖14)： 圖 14電梯在一層時，二層無論上下呼都給電機上行信號，電梯在四層時都給下降信號(如圖 15)： 圖 15在電梯在不下降的情況下，四層下呼，二層上呼，三層上呼時，各層限位一接通，解除呼叫信號并且給開門信號，其他同理(如圖 16)： 圖 16電梯上升時，四層下呼，二層下呼，三層上呼，碰到各樓層限位開關時，給出停止信號。下降時同理(如圖17)：圖 17內部呼叫到各樓層，碰到限位后即給出停止信號(如圖 18)： 圖 18開門中繼接通時，給出開門信號，并且延時，M14.4為屏手動開門(如圖 19)： 圖 19停止時間

24、到后關門，同時延時，M14.5為屏手動關門(如圖 20)： 圖 20關門后繼續延時10秒，在這10秒內可以繼續手動開門，10秒后電梯將繼續響應呼叫(如圖 21)： 圖 21在開門信號時，電梯在幾樓則幾樓開門，主要是為了連接組態(如圖 22)：圖 22：組態其余截圖編輯狀態(如圖 23)： 圖 23：外部操作與指示狀態 : 樓層限位與外呼狀態: 開門狀態(如圖 24)： 圖 24運行狀態(如圖 25)： 圖 25 HYPERLINK l _Toc214959295 第5章 安裝與調試5.1 安裝與調試過程 將程序與組態程序下載都PLC與觸摸屏，連接好PLC與觸摸屏，開始調試，按下啟動按鈕后，電梯開始下行，按下一層限位開關，電梯開始進入呼叫等待狀態，首先測試內部4個選層按鈕，然后檢查外部6個 外呼按鈕，最后分別按照正常的電梯邏輯，內呼與外呼同時作用，觀察