基于S7200的电梯控制系统设计

本科毕业论文（设计、创作）题目： 基于 S7-200 的电梯控制系统的设计 学生姓名 ： 学号： 081002102 所在院系： 专业：电气工程及其自动化 入学时间： 2010 年 9 月导师姓名： 职称/学位： 副教授/硕士 导师所在单位： 完成时间： 2014 年 5 月安徽三联学院教务处 制安徽三联学院毕业论文0基于 S7-200的电梯控制系统的设计摘 要：本文主要讲述的是 S7-200 可编程控制器对四层电梯的控制设计。电梯是一种特殊的运输工具，主要安装于高楼大厦里面，其主要功能是实现对人或货物的上下运输，在人们的生活中起着很重要的作用。由于人们经济水平不断的提升，电梯的进化也在不停地进行，人们对电梯的要求也在不断提高。正是因为人们都在追求安全性高，可靠性高，PLC 控制电梯的优点得到了广泛的应用，如效率高，操作简单，可靠性高。本设计主要从控制系统的硬件和软件两个方面，采用西门子可编程控制器。关键词：电梯；PLC 控制；梯形图安徽三联学院毕业论文0The design of the elevator control system based on S7-200Abstract ：The main content of this dissertation is about design of four flights of stairs controlled by S7-200 PLC . Nowadays elevator is a special transport which normally installed in tall buildings. The basic function of is lying to benefit people and carry goods,so it is very important in human life. As we known the development of the elevator has a long history, so with the growth in the living standard,the requirement of it became more secret. Now people are seeking for more secure and reliable elevators which stimulate a wide application of PLC control elevator for its high efficiency and high reliability . The design is engaged in two side, hardware and software, and the control system is the siemens PLC.Keywords: Elevator； PLC control； Ladder Diagram安徽三联学院毕业论文1安徽三联学院毕业论文目 录第一章 绪论 .11.1 电梯的起源和发展 .11.2 电梯的种类 .21.3 电梯的主要参数和性能指标 .21.4 PLC 的发展历程 .3第二章 电梯的结构和工作原理 .52.1 电梯的主要结构 .52.2 电梯的电气设备 .62.2.1 电梯电动机及拖动原理 .62.2.2 电气控制柜 .62.2.3 外围控制设备 .72.3 电梯的工作原理 .7第三章 电梯控制系统的硬件设计 .93.1 可编程控制器的工作原理 .93.2 四层电梯控制主回路原理图 .93.3 可编程控制器的选择 .103.3.1 电梯控制功能 .103.3.2 PLC 控制系统的 I/O 点数的计算和分配 .113.3.3 PLC 机型的选择 .123.3.4 PLC 外部接线图 .12第四章 电梯控制系统的软件设计 .144.1 程序流程图 .144.2 外召唤信号登记及消除 .144.3 内指令信号登记及消除 .154.4 电梯的平层信号处理 .164.5 电梯的选层定向 .174.6 内指令外召唤信号的保持 .21安徽三联学院毕业论文4.7 各楼层停车信号 .234.8 自动开关门 .24总结 .27致谢 .28参考文献 .29安徽三联学院毕业论文0第一章 绪论1.1 电梯的起源和发展伴随着经济的发展，电梯也在不断的创新与发展，同时给人们生活上带来很大的便捷。事实上，电梯的起源可以追溯到公元前 2600 年，古埃及人用原始的升降机，主要用在金字塔建造上，但当时电梯主要是以人力为动力的一个简单的动态升降系统。1203 年，一个起重机出现在法国的一个修道院，其动力是驴子代替人力，从此在电梯方面解放了人力。然后到瓦特发明蒸汽机后，蒸汽变成了升降系统的动力。再往后就是威廉.汤姆逊研发出了一种以水为介质的液压为动力的升降机。随后出现了一代又一代的电梯工程师，他们利用自己的智慧在不断的改进电梯的技术，但是那个时候的电梯因为一个非常重要的安全问题始终没法解决，那就是拉升缆绳一旦断裂，升降机就会坠毁，所以当时的电梯不能得到广泛的应用。不过后来这个安全问题被美国的奥的斯先生解决掉了，在 1889 年 2 月，奥的斯电梯公司制造出了一台既安全又实用的实际意思上的电梯，该电梯的驱动动力是直流电动机，它是通过涡轮减速器带动拉升缆绳来升降轿厢。正是由于电动机功率大，体积小又便于操作等优点，从而使电梯得到广泛的应用。1903 年电梯又出现了一次新的革命，曳引式电梯代替传统的鼓轮式电梯。鼓轮式电梯的工作原理相对简单一点，那就是缆绳的一端固定在轿厢上，另一端缠绕在鼓轮上，靠在鼓轮的转动从而缩短和释放缆绳的长度来升降轿厢，由于缆绳不能做的太长，所以轿厢的升降高度受限，另外一方面是缆绳的根数也不能太多，从而影响了起重量。并且鼓轮式电梯的安全性也不是很好，当升降控制失灵后，绳轮继续在转动，轿厢就会超越顶楼极限位置冲向楼顶发生撞击，从而发生重大事故。鉴于以上种种原因，鼓轮式电梯的发展受到限制，而曳引式电梯孕育而生。曳引式电梯的工作原理是缆绳悬挂在曳引轮上，绳的一端吊挂轿厢，另外一端固定在对重上，缆绳和曳引轮之间存在摩擦力，当曳引轮转动时，轿厢和对重作相反运动，当一边上升时，另外一边下降，这样缆绳不需要缠绕在曳引轮上，缆绳的长度和根数也不受限制，从而使轿厢上升的高度和起重量不再受限。在安全方面，曳引式电梯是靠摩擦力传动的，当电梯的上下运行控制出现失灵时，轿厢就会冲向楼顶，但只要绳的另一端的对重被缓冲器安徽三联学院毕业论文1阻挡，缆绳和曳引轮之间就安徽三联学院毕业论文2会打滑，轿厢不会继续上升，从而可以避免轿厢撞上楼顶的事故发生。因此曳引式电梯得到很好的发展，一直沿用至今。到了 1949 年，在美国纽约的联合国大厦首次投入使用了 4-6 台群控电梯。1955 年由小型计算机控制的电梯被研制出了。1962 年美国生产出超高速电梯，运行速度为每秒 8 米。1963 年又发明出了无触点半导体逻辑控制电梯。1967 年人们又把固体晶闸管应用于电梯。到了1976 年电梯中有了微处理器的应用。1977 年日本开发的超高速电梯 10 米每秒。从此电梯控制技术有了很大的发展。随着技术的不断进步，可编程控制器(即 PLC)取代了传统的继电气控制系统，由于 PLC 控制系统操作具有简单易懂、可靠性好、易于维修等优点，在电梯控制方面得到很好的发展和利用。1.2 电梯的种类根据不同的用途，电梯的种类也有很多，目前市场上存在的电梯种类大致有以下几种：（1）按用处分类有载人电梯、运货电梯、杂物电梯、参观电梯、医用电梯、车辆电梯、建设施工电梯以及其它类型的电梯等。（2）按速度分类有小于 1 米每秒的低速电梯、12 米每秒的中速电梯、速度高于 2 米每秒的高速电梯和速度超过 5 米每秒的超高速电梯。（3）按启动方法分类有直流电梯， 、交流电梯、齿轮齿条电梯、液压电梯、螺杆式电梯和直线电机驱动的电梯。（4）按操作控制方法分类有按钮控制电梯、手柄开关操纵电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯和群控电梯。（5）根据有没有司机分类有有司机电梯、无司机电梯和电梯有无司机并存控制的。1.3 电梯的主要参数和性能指标1、主要参数（1）轿厢的尺寸(cm)：宽*深*高。（2）额定负载(kg)：电梯设计规定的最大负荷。（3）轿门的形式：封闭式平分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。（4）开门方向：左开门、右开门和中分门。安徽三联学院毕业论文3（5）额定速率：电梯设计所规定的轿厢正常运转的速度。（6）牵引方式：一般的有半绕 1:1 悬吊法、半绕 2:1 悬吊法和全绕 1:1 悬吊法。（7）电气控制系统：电梯的控制方式和驱动系统等。（8）井道尺寸(cm)：宽*深。2、性能指标（1）可靠性电梯之所以能得到人们广泛的使用，正是由于它的可靠性，它给人们带来了方便快捷的生活。假如一部电梯的可靠性很低，频繁出现故障，那么会给人们带来很多不便。一部电梯的可靠性高不高完全取决于组成电梯的部件以及电梯的电气控制系统，因此要想提高电梯的可靠性，那么就必须从基础做起，在生产和制造过程中要严格要求，不过后期的安全检修也是必不可少的。（2）安全性电梯的安全性尤其重要，特别是载人电梯，电梯的安全存在问题那将直接威胁到乘客的人身安全。电梯的安全和生产电梯的每一个环节都密切相关，每一个细小的环节出现问题都对电梯的安全问题产生隐患。（3）快速性和舒适性电梯给我们的生活带来了很多方便，电梯的快速给人们节约了时间，但是在一味追求快速性的同时舒适问题也是不可忽略的，电梯在加速和减速时都要考虑到人们的承受能力，因此如何兼顾好快速和舒适也是在设计电梯时必须考虑的因素。1.4 PLC的发展历程20 世纪 60 年代初，随着美国汽车产业的竞争力愈来愈大，汽车的更新