课程设计任务书２０１３年春季学期一、设计的目的及意义 (1)二、设计任务 (2)三、方案选择 (3)3.1 电梯继电器控制系统的特点 (3)3.2 PLC控制电梯的特点............................................................ 错误！未定义书签。
四、PLC硬件系统的设计 (5)4.1四层电梯曳引电机及门电机电路图 (5)4.2机型的选择 (5)4.3 I /O点数的估算 (6)4.4输入/输出的分配 (6)4.5 PLC外部接线图 (7)五、系统软件设计 (9)5.1 PLC的编程语言 (9)5.2程序流程图 (10)5.3程序梯形图............................................................................... 错误！未定义书签。
5.4程序仿真 (19)附录A..................................................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献................................................................................................. 错误！未定义书签。
一、设计的目的及意义在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。
特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。
随着高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期,电梯控制技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。
本设计针对我国电梯业的现状，将可编程序控制器(PLC)应用于四层电梯进行逻辑控制，通过合理的选择和设计，不但提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性，同时延长了使用寿命，缩短了电梯的开发周期，并提高了电梯的控制水平，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。
本文所设计的电梯与传统的电梯相比，在运行上具有良好的舒适感，在生活中可以节约电能，取得了良好的经济效益和社会效益，达到了理想的目的。
二、设计任务(1)初始时没有呼叫信号时，电梯处于任意层，且在没有呼叫信号是电梯禁止不动。
(2)根据电梯最早记忆信号，再判断是上行还是下行。
即就是电梯的定向。
电梯的定向根据初始信号的状态可分为两种。
一种是指令定向，指令定向即是把电梯的指令与初始状态相比较再执行“上行”或“下行”。
第二种是呼梯定向，呼梯定向是根据呼梯信号的来源位置与当前电梯位置比较，得出“上行”或“下行”结论。
(3)一个方向的任务执行完要换向时，依据最远站换向原则。
例如，电梯在一楼根据二楼指令向上，此时三楼、四楼分别在呼梯向下信号。
电梯到达二楼停站，下客后继续向上。
如果到三楼停站换向，则四楼的要求不能兼顾，如果到四楼停站换向，则到三楼可顺向截车。
(4)电梯在运行过程中，轿厢在任何相反方向上升（或下降）的外乎信号都不响应。
如果在相反方向没有外呼信号时，则电梯响应同方向外呼信号。
(5)电梯在关门之后电梯才可运行，且上行或下行指示灯显示。
(6)电梯不在平层或运行时，开门关门按钮开关不起作用。
到达平层后，停止2s之后轿厢门自动打开，轿厢门打开后经6s后电梯门自动关闭，且如果有人进入时重新计时6s后再关闭。
且开关门信号可手动控制。
三、方案选择3.1 电梯继电器控制系统的特点电梯继电器控制系统的优点(1) 所有控制功能及信号处理均有硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。
(2) 系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。
(3) 大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。
(4) 多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已经形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。
电梯继电器控制系统的缺点(1) 系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。
(2) 普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。
(3)电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。
(4) 系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。
(5) 由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大。
费用高；而且检查故障困难，费时费工。
总之，电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘客人员带来不便和惊扰。
且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。
所以目前电梯的继电器控制已经很少使用了。
3.2 PLC控制电梯的特点PLC控制电梯的优点随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。
电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。
PLC在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。
由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。
在电梯控制过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。
电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。
传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。
目前电梯设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。
维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。
当乘员进入电梯，按下楼层按钮，电梯门自动关闭后．控制系统进行下列运作：根据轿厢所处位置及乘员所处层数．判定轿厢运行方向，保证轿厢平层时减速。
将轿厢停在选定的楼层上；同时，根据楼层的呼叫，顺路停车，自动开关门。
另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。
通过以上对比，最终选择利用西门子公司可编程控制器（PLC）对四层电梯进行控制，形成电梯控制系统。
四、PLC硬件系统的设计4.1四层电梯曳引电机及门电机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4.1图所示。
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。
图4.1 电气控制系统主回路原理图4.2机型的选择控制器使用了德国西门子的PLC，其型号为S7-200可编程控制器S7—200的CPU226输入，输出点数为24／16。
足以满足要求。
S7-200系列是一类可编程控制器。
这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要，由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200可以满足小规模的控制要求。
此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题是具有很强的适应性。
SIMATIC小型S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块等。
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。
使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。
应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。
4.3 I/O点数的估算采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。
电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。
一层有上升呼叫按钮SB5和指示灯L5，二层有上升呼叫按钮SB6和指示灯L6以及下降呼叫按钮SB8和指示灯L8，三层有上升呼叫按钮SB7和指示灯L7以及下降呼叫按钮SB9和指示灯L9，四层有下降呼叫按钮SB10和指示灯L10。
一至四层有到位行程开关SQ1～SQ4。
电梯内有一至四层呼叫按钮SB1～SB4和指示灯H1～H4；电梯开门和关门按钮SB11和SB12，电梯开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制，关门到位由行程开关SQ6检测，开门到位由行程开关SQ5检测。
电梯上升、下降极限限位开关SQ7、SQ8轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制，并有上行记忆和下行记忆两路指示灯L11和L12。
综上所述，输入点共20个，输出点共有16个。
可编程控制器S7—200的CPU226输入，输出点数为24／16。
足以满足要求。
4.4输入/输出的分配该系统占用PLC的36个I/O口，20个输入点，16个输出点，具体的I/O分配如表（1）所示：表（1）I/O分配序号名称输入点序号名称输出点0 一层平层I0.0 0 电梯上行记忆Q0.01 二层平层I0.1 1 电梯下行记忆Q0.12 三层平层I0.2 2 电机正转Q0.23 四层平层I0.3 3 电机反转Q0.34 内呼一楼I0.4 4 内呼一楼指示Q0.45 内呼二楼I0.5 5 内呼二楼指示Q0.56 内呼三楼I0.6 6 内呼三楼指示Q0.67 内呼四楼I0.7 7 内呼四楼指示Q0.78 一层外呼上行I1.0 8 一层外呼上行指示Q1.09 二层外呼上行I1.1 9 二层外呼上行指示Q1.110 三楼外呼上行I1.2 10 三楼外呼上行指示Q1.211 二楼外呼下行I1.3 11 二楼外呼下行指示Q1.312 三楼外呼下行I1.4 12 三楼外呼下行指示Q1.413 四楼外呼下行I1.5 13 四楼外呼下行指示Q1.514 手动开门I2.0 14 门电机正转Q1.615 手动关门I2.1 15 门电机反转Q1.716 开门限位I2.217 关门限位I2.318 电梯上升极限位I2.419 电梯下降极限位I2.54.5 PLC外部接线图本设计的PLC外部接线图如图4.2所示。
CPU226CN的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流，通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求，CPU226CN 的输出继电器触点容量为2A，电压范围为5～30V（DC）或5～250V（AC）。
一楼位置开关二楼位置开关三楼位置开关四楼位置开关一楼内呼指令二楼内呼指令三楼内呼指令四楼内呼指令一楼上行二楼上行三楼上行二楼下行三楼下行四楼下行上行记忆下行记忆电机正转电机反转一楼内呼登记二楼内呼登记三楼内呼登记四楼内呼登记一楼上行登记二楼上行登记三楼上行登记二楼下行登记三楼下行登记四楼下行登记开门模拟关门模拟手动开门手动关门开门限位关门限位上升极限位下降极限位图4.2 PLC 外部接线图五、系统软件设计5.1 PLC的编程语言程序（梯形图）在PLC中并非同时执行，而是按照网络的顺序依次执行的。