基于西门子PLC电梯控制系统设计

中图分类号：密级：UDC：编号：毕业设计设计题目名称：基于PLC的电梯控制系统设计学生姓名：专业名称：机电一体化班级：机电10-1学制：3年学号：学历层次：专科指导教师：评阅人：论文（设计）提交日期：2013年6月15日论文（设计）答辩日期：2013年6月19日江苏建筑职业技术学院二○一三年六月十九日摘要电梯是高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物，传统的电梯控制系统主要采用继电器—接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适。目前在电梯行业已得到广泛应用。采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。本文在介绍电梯基本结构的基础上，阐述了电梯的拖动原理和控制原理及可编程控制器PLC在电梯控制中的应用。设计出电梯控制系统总体运行方案，并选定西门子S7-200PLC，并根据控制要求列出了具体的硬件电路及I/O分配表，绘制出了硬件接线图。在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上，最后设计出系统运行流程图，结合软件，编制梯形图，调试后实现了指层、厅召唤、选层选向等功能。关键词：电梯控制PLC梯形图目录第1章绪论...........................................................11.1电梯的国内外发展状况..........................................11.2课题的研究背景及意义..........................................21.3PLC在电梯控制中的应用以及发展前景............................31.4课题研究的内容................................................5第2章电梯的机械部分设计.............................................62.1电梯的主要参数及性能指标......................................62.2电梯的种类....................................................82.3电梯的原理....................................................82.3.1电梯的结构原理...........................................82.3.2电梯的工作原理..........................................11第3章电梯运行总体设计..............................................123.1PLC控制系统方案设计.........................................123.1.1电梯控制系统结构设计....................................123.1.2电梯信号控制系统设计....................................133.1.3电梯控制系统实现的功能..................................133.2电梯曳引方案及门电机电路图...................................143.3可编程控制器(PLC)的选择......................................143.3.1可编程控制器(PLC)的特点.................................143.3.2PLC的选型..............................................15第4章电梯的硬件设计................................................194.1电梯的控制要求...............................................194.2输入/输出点分配..............................................204.3PLC外部接线图...............................................21第5章电梯软件设计..................................................235.1PLC的编程语言...............................................235.2系统运行流程图...............................................245.3梯形图.......................................................255.3.1外指令信号登记及消除....................................255.3.2内指令信号登记及消除....................................265.3.3电梯的平层信号处理......................................285.3.4选层定向及反向截梯......................................285.3.5各楼层停车信号..........................................355.3.6自动开关门..............................................36第6章结论与展望....................................................396.1结论.........................................................396.2展望电梯发展方向.............................................39参考文献............................................................40致谢................................................................41江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书1第1章绪论1.1电梯的国内外发展状况在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯市场。上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的，目自口进入了“第三次浪潮”，2004年总产量超过了8万台，而且目前还没有减速的迹象。全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到2005年，中国电梯的年产量达到13．5万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长17．8％。2005年安装验收电梯124465台，截至05年底，我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74％。先进技术和先进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISO/TCl78以来，先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有许多企业可以生产了。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量己达l万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一[1]。江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书21.2课题的研究背景及意义电梯是集机、电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此，可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是：乘电梯比走楼梯安全5倍。掘资料统计，在美国乘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。目前，由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机[2]。自1969年针对工业自动控制的特点和需要而开发的第一台PLC问世以来，迄今己30多年，它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。这样就破除了“电脑”的神秘感，推动了计算机技术的普遍应用。可编程序控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。PLC现已成为现代工业控制三大支柱(PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能，易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛应用。PLC的应用