毕业设计三层电梯PLC控制系统设计

摘要随着科学技术和社会经济的发展，高层建筑已成为现代城市的标志。电梯作为垂直运输工具，承载着大量的人流和物流的输送，在建筑物中起着至关重要的作用。采用可编程控制器对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，能够有效地提高电梯的控制水平，使电梯的控制达到比较理想的控制效果。本文设计一个三层电梯控制系统，基于西门子S7-200PLC实现。在介绍电梯结构的基础上，重点分析了三层电梯的控制要求以及电梯控制系统设计中如何用PLC实现控制系统，编制梯形图，并完成程序的调试，利用QSPLC-III型实验装置的电梯模块对三层电梯控制系统进行仿真实验。关键词：电梯西门子可编程控制器调试仿真实验IIAbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnologyandsocialeconomydevelopment,high-risebuildingshavebecomethehallmarkofmoderncities.Asaverticaltransportationequipment,alotofpeoplebearthetransportantionandlogistics,itsroleaveryimportantpartinbuilding.UsingProgrammableControllertocntroltheelevater.canimprovethereliabilityandenabletheelevatorcontroltoachieveanidealeffect,throughthereasonableselectionanddesign.Sotheeffectofcontrolismoreideal.ThispaperuseSiemensS7-200PLCtodesigna3-storiedelevatorcontrolsystem.Basedontheintroductionoftheelevater'sbasicstructure，expatiatesthecontrolrequestofelevatorandanalyzeshowtousethePLCtoprogramcontrollingprocess,editladderdiagramanddebugtheprogram,AndusetheelvatormoduleonQSPLC-IIIexperimentalequipmenttodosimulationexperiment.Keywords:ElevatorSiemensPLCDebugsimulationexperiment目录第1章绪论.........................................................11.1设计背景....................................................11.2PLC在电梯控制系统中的重要意义...............................11.3电梯技术发展前景............................................21.4论文的主要内容..............................................3第2章电梯控制系统概述.............................................42.1电梯的起源与发展............................................42.2电梯的结构和组成............................................52.3电梯的保护装置..............................................62.4电梯的工作原理..............................................7第3章PLC简介.....................................................83.1PLC的产生与发展.............................................83.2PLC的用途及特点............................................103.3PLC的硬件组成..............................................123.4PLC的工作原理..............................................14第4章控制系统总体设计............................................164.1控制要求分析...............................................164.2硬件设计...................................................164.3软件设计...................................................20第5章控制系统仿真................................................285.1编程软件简介...............................................285.2实验装置简介...............................................305.3程序的编辑.................................................325.4程序的调试.................................................325.5控制系统仿真...............................................33结论...............................................................34致谢...............................................................35参考文献...........................................................361第1章绪论1.1设计背景随着科学技术的迅猛发展、城市现代化的突飞猛进，电梯作为一种高效、迅捷、安全、可靠的垂直运输设备，成为人们不可缺少的运输工具。现代高层建筑中各大办公楼、住宅、医院、工矿企业、仓库、码头、大型货轮等都离不开电梯。据统计，在美国乘坐其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。电梯服务于中国已有100多年的历史，特别是在改革开放后，我国电梯的使用数量快速增长。尤其是现阶段，随着经济日新月异的发展，人们生活水平的不断提高、城市的高层建筑不断增多，与此相应电梯业也得到迅猛发展。现在电梯已完全融入我们的生产、生活中，满足人们生活、工作及学习的需要。据统计，我国的在用电梯已达40多万台，每年还以约5~6万台的速度增长。电梯的作用越来越显著，电梯的需求越来越大。而目前我国使用的先进的电梯的系统基本上都是国外设计制造的，其核心技术并不公开。国内具有自主知识产权的控制方法和技术在实际中的应用还比较少，与国外先进技术相比还有较大的差距。尽快研究和掌握先进的控制技术，对国内电梯工业的发展有很大的作用。1.2PLC在电梯控制系统中的重要意义早期的电梯自动控制系统中，信号的逻辑控制一般是由继电器一接触器电路来实现。由于继电器、接触器都是有触点的电气元件，体积庞大，弧光放电较严重，使用寿命有限；在电梯这种较复杂控制系统中可靠性不高，施工过程中接线复杂，当控制要求改变时必须改变硬件接线，使得通用性和灵活性不够，生产周期加长；另外，继电器、接触器触点数目有限，可扩展性较差；继电器一接触器控制系统依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低且机械触点还会出现抖动问题；继电器控制逻辑一般不具备计数功能：同时随着楼宇层数的增加，继电器一接触器控制系统过于庞大，给设计带来不便。基于以上多种原因，2导致电梯控制系统的工艺性、运行的可靠性与安全性降低，故目前己被逐步淘汰。目前电梯的控制普遍采用两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，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。微机控制是电梯控制技术的发展方向，目前已有一些由微机控制的电梯新机型相继推出，使控制功能得到增强，性能得到改善。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在一定的不足之处，一方面微机控制抗干扰能力较差、系统设计较复杂、一般维修人员难以掌握其维修技术，另一方面专门设计和制造微机控制装置，一次性成本较高。这些都限制了微机控制系统应用的普及。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。目前，在国内，对于一个中、小型的电梯控制系统，大多采用PLC控制，主要原因在于当规模较小时，用PLC控制可以降低因专门设计和制造微机控制装置的成本，且PLC具有编程简单；控制运行可靠性高，抗干扰能力强；通用性好、功能强大；开发周期短；体积小，使用方便，可扩展性强；成本低，维护方便以及强大的网络通讯功能等优点，因此成为现代楼宇中、小型电梯控制系统的主流。同时，由于历史原因，我国目前还存在着相当数量的由继电器一接触器系统控制的老式电梯，这些电梯的PLC技术改造也是当前我国电梯控制的热点。因此，PLC控制在我国电梯行业有着广泛运用。1.3电梯技术发展前景纵观我国电梯行业的发展历程，从改革开放到今天，电梯行业在不知不觉中走过了一个从无到有，从有到多，从多到精的发展历程。随着住宅市场的巨大变化，中国已经成为全球容量最大、增长最快的电梯市场。这就必然会使电梯技术不断的发展更新。(1)结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化。随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小巧化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在今后会有较大的发展。3(2)技术含量更高，性能更好。电梯行业技术发展非常迅速，现如今具有先进性能，高舒适性的VVVF电梯，已是电梯行业的标准配置；然而，永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更清洁、更安静、更安全、更经济等特点。所以永磁同步无齿轮曳引机将逐步成为新型曳引机的主流，由于永磁技术的先进性，将来很可能取代VVVF技术。另外，网络控制和智能群控制系统以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性也是电梯发展的潮流。(3)安装更方便、快捷。高效、安全、可重复使用的无手架安装，将是高层电梯安装的主要方式，随着技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来了更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。1.4论文的主要内容本文利用可靠性高、功能强大的PLC设计出电梯的控制系统。主要完成以下几项工作：(1)分析电梯主要结构、控制要求。(2)利用PLC实现三层电梯的控制。其中包括电梯门厅召唤控制、电梯自动相应召唤信号、召唤信号的指示、电梯上下行指示、电梯到站指示控制，本文采用德国西门子(Siemens)公司生产的S7-200型PLC，利用其丰富和功能强大的指令设计出梯形图。(3)在QSPLC-III型试验台电梯模上块对电梯程序进行调试，进行电梯模拟控制试验。4第2章电梯控制系统概述2.1电梯的起源与发展在科学技术和社会经济高速发展的当代社会，高层建筑已成为现代城市的标志。电梯作为垂直运输工具，承担者大量的人流和物流的输送，其作用在建筑物中至关重要。是现代城市生活中必不可少的，且应用最为广泛的垂直交通工具。它起源于公元前236年的古希腊。当时阿基米德设计出一种人流驱动的卷筒式