畢業設計辯論設計題目：民用電梯的PLC控制系統設計

指導老師：學生：

論文框架

2021-5-301.概述2系統總體方案設計3.PLC的選型及輸入、輸出的分配4.電梯的信號指示及超載報警5.單片機與西門子PLC_S7-200的串行通信6.系統軟局部的設計7.平安設置8.程序的調試9.小結10.參考文獻11.致謝目前電梯控制主要有三種方式：繼電器控制、可編程控制器控制、微機控制〔單片機控制〕。最早期的電梯是由繼電接觸器直接控制的。但電梯控制系統是一個非常復雜的控制系統，繼電接觸器控制接觸點繁多，線路復雜，維修和檢修非常不方便。人們又著手單片機電梯控制系統的研究設計。單片機控制有很多優點：控制方便，容易修正，價格廉價。但由于其對環境的要求比較高，在程序不十分完美的情況下容易出現死機現象，對設計人員有很高的要求。電梯控制要求操作方便，穩定性強，平安性可靠。所以現代電梯多用PLC(工控機)控制。PLC控制有很多優點，它可以像單片機一樣在需要的時候改變程序。當需要改變或優化控制方案時不需要改變硬件。并且PLC的環境適應能力強，一般不用考慮環境帶來的諸多因素。近年來PLC在電梯控制中得到了極大的應用。PLC簡介比較項目繼電器控制PLC控制控制功能的實現通過對繼電器進行硬接線完成相應的控制功能對進行編程實現所需控制要求對生產工藝變化的適應性需進行重新設計與接線.適應性差只需對程序進行修改.適應性強可靠性元器件多、觸點多，容易出現故障采用大規模集成電路.絕大部分是軟繼電器，可靠性高柔韌性與靈活性差具有種類齊全的擴展單元，擴展靈活控制的實時性機械動作時間常數大，實時性差微處理器控制，實時性非常好占用空間與安裝控制柜體積大、笨重，安較施工工作量大體積小，重量輕，安裝工作量小使用壽命易損.壽命短壽命長復雜控創能力極差很強價格較低較高維護復雜、工作量大工作量小PLC與繼電器控制功能與特點比較PLC與計算機控制系統功能與特點比較比較項目通用計算機PLC工作方式中斷方式掃描方式編程語言匯編語言、高級語言助記符語句表、梯形圖等工作環境要求較高可在較差的環境下工作對使用者的要求需要進行專業的培訓才能夠掌握語言易學，稍加培訓即可可靠性商業級要求工業級，且有多種特殊設計，包括監視計時器功能(WatchDogTitner-WDT)系統軟件功能強大，但占用存儲空間過大功能專用，占存儲空間小適用領域辦公、管理，科學計算、家庭工業控制現代電梯的控制要求1)電梯運行到指定位置后應具有手動或自動開/關門的功能。(2)利用指示燈顯示電梯廂外的呼喚信號、電梯廂內的指令信號和電梯的到達信號。(3)能自動判斷電梯的運行方向，并發出響應的指示信號。(4)電梯的上行下行有一臺電機牽引。電機正傳，電梯上升；電梯反轉，電梯下降。(5)電梯轎廂門由另一臺小功率電機驅動。電機正傳，轎廂門翻開；電機反轉，轎廂門關閉。(6)每一層樓設有呼叫按鈕；轎廂內設有開關轎廂門按鈕。(7)電梯啟動、運行、到站實現速度的調節。電梯PLC信號控制系統框圖

交流雙速電梯的主電路圖

電梯門拖動電機

M3～L1L2L3FUKM1KM2FR西門子(SIMATIC)公司S7-200系列屬于小型可編程控制器，是西門子公司20世紀90年代推出的整體式小型可編程控制器，器結構緊湊、系列完整、功能完善，具有很高的性價比，可用于替代繼電器的簡單控制場合，也可用于復雜的自動控制系統。由于有很強的通信功能，在大型網絡控制系統中也能充分發揮作用。PLC機型型號確實定

擴展數字量I/O端口S7-200CPU226型號的PLC本機自帶的數字量I/O數為24入/16出。但是本電梯控制系統所需的數字量輸入/輸出端口數都約為40個，所以，本機自帶的數字量輸入/輸出端口數目是不能滿足本系統的控制要求的，所以要擴展數字量I/O端口。西門子EM223擴展模塊為專門的S7-200PLC的數字量輸入/輸出端口擴展模塊，選用一塊EM22324VDC16輸入/16輸出(6ES7223-1BL20-0XA0)和一塊EM22324VDC8輸入/8輸出(6ES7223-1BH20-0XA0)數字量輸入/輸出端口擴展模塊，經過擴展后，共有48個輸入點，40個輸出點。滿足以上要求。系統主連接圖七段譯碼真值表

顯示數字輸出筆狀態樓層位置信號abcdefg101100001000211011011001311110011002401100111003510110111004610111111005711100001006七段碼顯示

數碼顯示的層樓指示燈

PLC輸出端直接與七段數碼管連接，無需外部硬件譯碼器，由PLC軟件進行七段譯碼，直接驅動數碼管顯示樓層數。上表為七段譯碼真值表：當輸出段狀態為1時表示該段亮，當輸出段狀態為0時表示該段滅。表4.1中看到各字段狀態為0表示消隱，狀態為1表示點亮，表中狀態0有18個，而狀態1有30個，因而假設按真值表中點亮狀態設計七段譯碼顯示梯形圖會占用PLC太多的內部觸點，程序較長而按消隱狀態設計可簡化梯形圖，應選擇按消隱狀態設計。樓層7段數碼管顯示

超載報警設計任務采用MCS51系類單片機構建系統。如果電梯超載，報警器發出語音報警且超載值可設計成800kg.報警說明在無司機操縱或有司機操縱的電梯中，根據電梯平安標準的規定：必須設置電梯轎廂的超載保護裝置，以防止電梯轎廂的嚴重超載而引起的意外人身設備事故。超載裝置一般裝置在電梯轎廂底，這一超載裝置可以是有級的開關裝置，也可以是連續變化的壓磁裝置或應變電阻片式的裝置，但不管何種結構型式的超載裝置，只要電梯超載時均應發出超載的閃爍燈光信號和斷續的鈴聲；與此同時使正在關門的電梯停止關門并開啟，直到多余的乘客退出電梯轎廂，不再超載時,才會熄滅燈光信號和鈴聲，并可重新關門起動運行。超載報警設計流程圖設計思路：采用荷重傳感器將被測轎廂的質量轉化為電壓信號，經放大器改變電壓信號倍數。通過比較器，將轎廂重量對應輸出的電壓信號與標定值進行比較，假設輸出的電壓大于給定基準那么產生一高電平信號，此高電平信號進入單片機一引腳，觸發產生一脈沖信號，芯片通過喇叭發出預先燒錄好的語音報警“此車超載〞。即完成設計要求。超載報警硬件原理圖單片機與西門子PLC_S7-200的串行通信

西門子S7-200系列PLC擁有RS-485串行口，所以要使MCS51單片機與S7-PLC進行通訊，可以采用幾種通訊方式。其中之一就是可以通過MCS-51的串行口與MAX485芯片相接，然后與S7-200PLC的RS-485口進行通訊.

編寫程序時遵循的幾個原那么P13(1)電梯在走梯過程中絕對不能開門(2)電梯只有在門區內才能開門(3)電梯開門優先與關門(4)轎廂內指令優先與電梯外呼指令(5)超載不關門電梯上下行假設電梯停在N〔N=1,2,3,4,5,6,7〕樓,M樓有信號,M＞N時，電梯上行；M＜N時，電梯下行。在電梯運行過程中，電梯上升〔或下降〕途中，任何反方向下降〔或上升〕的外呼梯信號均不響應，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內、外呼梯信號時，那么電梯響應該外號。電梯應具有最遠反向外梯響應功能。例如：電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，那么電梯先去四樓響應四層向下外呼梯信號。電梯上下行流程圖電梯響應流程圖開關