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基于PLC的电梯控制系统设计


基于 plc 的电梯控制系统设计 (姓名:王珂 班级:11 级电气工程 1 班 学号:1102120105)

摘要:目前电梯控制系统主要有三种控制方式:继电器控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。
PLC控制系统由于运行可靠性高,使用维修方便,抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点,倍受人们 重视,已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。本文

在阐述电梯的结构和可编程控制

器的结构和工作原理的基础上,针对4层电梯,使用西门子S7-200可编程控制器,设计了 电梯的控制系统,包括轿内指令和厅外召唤信号的登记与消除、电梯的选层和定向、电梯 的开关门运行、电梯上下行控制、电梯的指层控制等部分,实现了轿内与各层呼梯指令的 记录、电梯运行方向和选层的控制,电梯上下行和自动开关门、电梯的指层控制等功能。

关键词:四层电梯;控制系统;可编程控制器; 一 引言
电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交 通工具。 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。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。

二 控制系统的组成 2.1 PLC 控制系统组成
PLC 控制系统像一般的计算机控制系统一样,也是由硬件和软件两个部分组成的,硬 件是指 PLC 本身及其外围设备,软件是指管理 PLC 的系统软件,PLC 的应用程序,编程语 言和编程支持工具软件。

图 2-1 典型 PLC 控制系统的硬件组成图

2.1.1 硬件的组成 主控模块 除了早期生产的整体式 PLC(PLC 的各个不见都在同一机壳内)外,目前市 场多数的 PLC 都已采用模块化的结构(PLC 的各个部件独立封装,称之为模块) 输入/输出模块 PLC 的控制对象是工业生产过程,它与工业生产过程的联系是通过 I/O 模块实现的。 电源模块 该模块将交流电源转换成供 CPU 存储器所需的直流电源,是整个 PLC 系统 的能源供给中心。 I/O 电路 PLC 的基本功能就是控制,它采集被控对象的各种信号。经过 PLC 处理后, 通过执行装置实现控制。 2.2.2 软件的组成 PLC 控制系统的软件主要是系统软件,应用软件,编程语言及编程支持工具软件几

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个部分组成。 系统软件与工作过程 PLC 系统软件是 PLC 工作所必须的软件。 在系统软件的支持 PLC

对用户程序进行逐条的解释,并加以执行,直到用户程序结束,然后返回到程序的起始又 开始新的一轮扫描。PLC 的这种工作方式就称之为循环扫描。 应用软件 PLC 控制系统的应用软件是指为完成 PLC 实际控制任务而编制的各种软件。 随着 PLC 应用领域范围的不断扩大,应用水平的提高,PLC 应用软件也大大丰富起来了。 编程语言及编程支持工具软件 PLC 有多种编程语言:梯形图语言,助记符语言,逻 辑功能图语言,布尔代数语言和某些高级语言(Basic,C 语言等) 。

三 电梯控制系统设计 3.1 电动机控制电路图
根据设计要求,本次设计的电气控制系统主回路原理图如图 4-2 所示。图中 M1,M2 为曳引电机和门电机,交流接触器 KM1~KM4 通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅 门,从而进行对电梯的控制。FR1,FR2 为起过载保护作用的热继电器,用于电梯运行过 载时断开主电路。FU1 为熔断器,起过电流保护作用。

曳引电机
图 4-2 电动机控制电路图

门电机

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3.2 程序仿真与调试
编好的程序用 S7-200 仿真软件进行了仿真,步骤如下: 第一步,把程序导出保存为“四层电梯控制系统.awl”文件。 第二步,打开仿真软件,选择 CPU224 及扩展模块 EM223。 第三步,装载“四层电梯控制系统.awl”文件。 第四步,监控梯形图,运行 PLC。 第五步,点击输入点,使相应输入点闭合,查看梯形图输出情况,如图 4-6 所示。 第六步,根据仿真情况对程序进行相应的修改和调试。 通过仿真与调试,最终得到的程序符合电梯控制的各项要求。
图 4-6 PLC 仿真

五 结论
本次设计利用 S7-200 可编程控制器实现对电梯的控制。通过 I/O 口的估算,合理的 选择 PLC 的型号。根据电梯的控制要求,合理的分配 I/0 口,绘制流程图,编写电梯控制 程序,并通过软件对程序进行仿真调试,使电梯实现了轿内与各层呼梯指令的记录、电梯 运行方向和选层的控制,电梯上下行和自动开关门、电梯的指层控制等功能,达到了预定 的设计目的。 这次设计也存在一定的不足。由于时间的仓促、设备条件和专业知识的限制,只能模 拟电梯控制,用软件进行仿真,未能对相关的元器件进行选型和制作电梯模型。另外,整 篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误,肯请阅读此篇论文的老师多予指正。面对问题, 才有可能解决问题。不足和遗憾不会给我打击,只会更好的鞭策我前行,今后我更会关注 新技术、新设备、新工艺的出现,并争取尽快的掌握这些先进的知识,更好的为社会做出 应有的贡献,为祖国建设做出贡献。





四 结论
本次设计利用 S7-200 可编程控制器实现对电梯的控制。通过 I/O 口的估算,合理的 选择 PLC 的型号。根据电梯的控制要求,合理的分配 I/0 口,绘制流程图,编写电梯控制

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程序,并通过软件对程序进行仿真调试,使电梯实现了轿内与各层呼梯指令的记录、电梯 运行方向和选层的控制,电梯上下行和自动开关门、电梯的指层控制等功能,达到了预定 的设计目的。 在本次毕业设计以及论文编写过程中, 从项目的选定、 和理性分析到最后的论文编排, 感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学, 以及在设计中被我引用或参考的 论著的作者。 最后,特别感谢各位老师在百忙中抽出时间评阅我的论文。

参考文献
[1] 石天. 电梯史话.湖南安全与防灾,2008. [2] 孙立新,王彦涛. 对电梯分类的探讨.China Elevator, 2004. [3] 张汉达,王锡仲,朱学莉编著.现代电梯控制技术. 哈尔滨:哈尔宾工业大学出 版社发行,2001.3. [4] 芮静康. 电梯电气控制技术.北京:中国建筑工业出版社,2005. [5] 冯圣华. 浅论电梯电气控制发展.科技资讯,2009. [6] 杨宁主编.微机控制技术.[M] 北京:高等教育出版社,2001. [7] 顾战松, 陈铁年编著.可编程控制器原理与应用.[M] 北京: 国防工业出版社, 1996 [8] 肖军,孟令军编著.可编程序控制器原理及应用.北京:清华大学出版社.2008 [9] 西门子公司.SIMATIC S7-200 可编程控制器系统手册. [10] 常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.北京:机械工业出版社,2006.

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