毕业论文基于PLCS7200三层小型升降梯电气控制设计港口电气论文.doc

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1、专科毕业设计（论文）设计题目： 基于PLCS7-200三层小型升降梯电气控制设计 系 部： 电气工程系 专 业： 港口电气技术 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称 : 2013年3月 南京摘 要 随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。本文在已有的通变频器的基础上采用PLC对升降梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了升降梯的控制水平，并改善了升降梯运行的舒适感，使升降梯达到了较为理想的控制效果。 用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制其优势在于生产规模较小，自己设计和制造微机

2、控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定、可靠性高等特点，所以现在的升降梯控制系统广泛采用可编程控制器（PLC）来实现。系统中，采用PLC构成的系统，具有可靠性高，故障率低，维修方便等优点。本系统设计就是采用西门子s7-200作为升降梯教学模型的控制装置。关键词： PLC S7-200 升降梯 Abstract With the rapid development of Chinese economy, microelectronic technology, computer technology and automatic control technolo

3、gy also obtained the rapid development, AC variable frequency speed control technology has entered a new era, its application more and more widely. PLC to control the elevator based on the general frequency converter on existing, through the rational selection and design, improve the level of the el

4、evator control. The good operation of the elevator comfort, so that the lift to reach a more satisfactory control effect. Programmable controller with second control mode (PLC) to replace the computer control signal sets the election. the smaller scale of production, design and manufacture of high c

5、ost of computer control devices; and PLC high reliability, convenient and flexible program design, strong anti-interference ability, stable operation, high reliability, so the elevator control system is now widely used in programmable logic controller (PLC) to achieve. System, the form of the PLC sy

6、stem, and has the advantages of high reliability, low failure rate, the advantages of convenient repair. This system is designed by using Siemens S7-200 as the control device of elevator teaching model.Keywords: PLC S7-200 elevator目 录1 引言52 升降机设计62.1 升降机基本结构介绍62.2 设计的任务72.3 设计的基本要求83 PLC 总体设计83.1 PL

7、C选型83.2 PLC端子接线84 PLC程序设计94.1 设计思想94.2 PLC梯形图94.3 PLC调试说明20结 论22致 谢23参 考 文 献241 引言 升降梯的起源要从公元前2600年埃及人在建造金字塔时使用了最原始的提升系统说起，但这一类起重机的能源均为人力。到了1203年，法国的二修道院安装了一台起重机，所不同者只是该机器是利用驴作为动力，载荷由绕在一个大滚筒上的绳子进行起吊。此种方法一直沿用到近代直到瓦特发明了蒸汽机，约在1800年，煤矿主才能利用起重机把矿井中的煤输送上来。1854年奥的斯设计了一种制动器：在升降梯的平台顶部安装一个货车用的弹簧及一个制动杆与升降梯井道两侧

8、的导轨相连结，起吊绳与货车弹簧连结，这样仅是起重平台的重量就足以拉开弹簧，避免与制动杆接触。如果绳子断裂，货车弹簧会将拉力减弱，两端立该与制动杆咬合，即可将平台牢固地原地固定免继续下坠。“安全的升降梯”发明成功了！一时间，奥的斯成了众人注目的中心。第一台升降机并非奥的斯所发明，但他却是第一台“安全”升降梯的发明者。“安全”这一概念不仅开创了升降梯工业，而且也为那些想建造更高层建筑物以增加更多可利用空间的设计们打开了通途。 随着城市建设的不断发展，中小型企业不断增多，升降梯在企业生活中的运用越来越多，餐饮业，制造业与小型升降梯密不可分，实际上升降梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼

9、叫是随机的，升降梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，大部分升降梯控制系统都采用随机逻辑方式控制。目前升降梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成升降梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现升降梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；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。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定、可靠性高等特点，

10、所以现在的升降梯控制系统广泛采用可编程控制器（PLC）来实现。 系统中，采用PLC构成的系统，具有可靠性高，故障率低，维修方便等优点。本系统设计就是采用西门子s7-200作为升降梯教学模型的控制装置。2 升降机设计2.1 升降机基本结构介绍升降梯，也叫做载货升降梯是用于建筑物层高间运送货物的专用载货升降梯产品主要用各种工作层间货物上。下运送；立体车库和地下车库层高间汽车举升等。产品液压系统设置防坠、超载安全保护装置，各楼层和升降台工作台面均可设置操作按钮，实现多点控制。产品结构坚固，承载量大，升降平稳，安装维护简单方便，是经济实用的低楼层间替代升降梯的理想货物输送设备。 升降梯是机、电一体化产

11、品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使升降梯可靠运行。尽管升降梯的品种繁多，但目前使用的升降梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳曳引式结构，图1所示是升降梯的基本结构剖视直观图。从升降梯空间位置使用看，由四个部分组成：依附建筑物的机房、井道；运载乘客或货物的空间轿厢；乘客或货物出入轿厢的地点层站。即机房、井道、轿厢、层站。升降梯的基本结构如图1所示。图1升降梯的基本结构1控制柜(屏) 2一曳引机 3曳引钢丝绳 4限速器 5限速器钢绳 6限速器张紧装置 7轿厢 8安全钳 9轿厢门安全触板 10导轨 11对重 12厅门13缓冲器一

12、、曳引系统升降梯曳引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动升降梯运行。主要由曳引机，曳引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。曳引机为升降梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。曳引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加曳引力。二、导向系统导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。三、门系统门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架，等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿

13、厢和层门的动力源。四、轿厢轿厢是运送乘客或者货物的升降梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定五、重量平衡系统重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层升降梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对升降梯的平衡设计影响的装置。2.2 设计的任务设计一个三层升降梯的控制程序。要求可以实现手动、自动控制。并且不出现任何故障，实现多功能可触控制程序

14、，具体实现功能如下，升降梯在运行工程中，上升过程可中断以及下降过程可中断控制，并且在上升过程中不受向下命令影响，在下降过程中不受上升过程影响，优先级命令分工要求明确。2.3 设计的基本要求1升降梯为三层，运动包括：升降梯的上升和下降、开门和关门；2每层设有呼叫按钮，呼叫指示灯（直接和呼叫开关相连），到位行程开关。 一 层只有上升呼叫按钮，三层只有下降呼叫按钮，二层有上升和下降两个呼叫按钮；3升降梯内有1、2、3三个楼层选择按钮和开门、关门按钮；4开关门均有到位检测行程开关；5门关到位，升降梯才能运行；6升降梯开门到位后，延时5秒后关门，或按下关门按钮优先关门。7运行过程中可以记忆其他呼叫信号；

15、8到达呼叫楼层，平层后，开门，消除该层呼叫记忆。9若无楼层呼叫信号，则升降梯轿厢停在当前楼层。3 PLC 总体设计3.1 PLC选型 在进行PLC的设计时，我们首先要注意其选型问题，根据所涉及的功能要求，使用环境，资金投入等方面进行综合的考虑，最终选出适合于企业生产的专业型号。就变幅机构而言，在这里我们主要考虑以下几点：输入输出（I/O）点数的估算。变幅机构的输入包括主令控制器五个档位，热保护，限位保护以及过流保护共计11个；输出包括正反转，加速接触器以及制动器共计5个，但实际工作中应留有一定的余量；功能选择。所需要的功能包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等；经济方

16、面，我们应从实际需要出发，不要贪图新颖，先进，满足实际需求即可,根据所涉及的功能要求，使用环境，资金投入等方面进行综合的考虑，最终选出适合于企业生产的专业型号。根据性能需求选择品牌和系列，包括运算存储性能、通讯要求、模块要求，扩展能力，不要疏忽模拟量分别率要求；还要考虑价格和购买便捷。由于该三层升降梯控制系统一共是19个输入，8个输出。综合考虑，故选择西门子公司的s7-200。3.2 PLC端子接线输入端口输入端口一楼上升呼叫I0.0 一楼上升呼叫指示灯Q0.0二楼下降呼叫I0.1二楼下降呼叫指示灯Q0.1二楼上升呼叫I0.2二楼上升呼叫指示灯Q0.2三楼下降呼叫I0.3三楼下降呼叫指示灯Q0

17、.3一楼到位开关I0.4升降梯上升Q0.4二楼到位开关I0.5升降梯下降Q0.5三楼到位开关I0.6开门Q0.6开门到位开关I0.7关门Q0.7关门到位开关I1.0轿厢开门钮I1.1轿厢关门钮I1.2前往一楼钮I1.3前往二楼钮I1.4前往三楼钮I1.5手动开关 I1.6手动上升I1.7手动下降I2.0手动开门 I2.1手动关门I2.24 PLC程序设计4.1 设计思想这是一个简单的三层的升降升降梯控制程序，它总共分为这几个部分： 1.呼叫的记忆与消除程序。 2.控制升降梯响应呼叫，而做出上升和下降的程序。而其中有牵涉到升降梯应该先响应哪个呼叫，于是又有了升降梯的状态记忆程序。 3.升降梯的开

18、关门程序，其中嵌套了定时器，来控制关门延时。 4.手动控制程序，通过一个手动开关，来断开呼叫系统，使呼叫无法成功，从而通过手动上升，下降，开门，关门来控制升降梯的运行。4.2 PLC梯形图网络1：呼叫记忆与消除程序，I0.0常开，I1.6常闭，中间继电器M0.1常闭，Q0.0得电之后，实现自锁！网络二：I0.4得电（即升降梯到达一楼），Q0.0常开点因为之前线圈得点闭合，所以M0.1得电，M0.1常开点闭合，实现自锁！网络三：I0.1得电，I1.6闭合（即升降梯门关上），中继M0.2闭合，使得Q0.1得点，Q0,1常开点闭合实现自锁！网络四：升降梯到达二楼，所以I0.5闭合(到位开关)，常开触

19、点闭合，二楼下降指示灯亮，即使得Q0.1闭合，线路接通，M0.2继电器线圈得点，常开点闭合，实现自锁，升降梯运行下降过程，此过程实现二楼下呼记忆与消除。网络五：二楼上升呼叫按钮按下，I0.2常开点闭合，并且升降梯门闭合，即手动开关闭合I1.6闭合，中间继电器M0.3闭合，使得Q0.2上升指示灯亮并得电，常开点Q0.2闭合，实现自锁，线路导通。网络六：升降梯到达二楼，I0.5常开点闭合，M1.5闭合，之前QO.2线圈得电，使得Q0.2常开点闭合，M0.3得点，常开点毕业，实现自锁，从而达到二楼升降梯上升的呼叫记忆与消除！网络七：I0.3闭合，即下降按钮闭合，常开触点闭合，并且升降梯门关上，即常闭

20、点闭合，中间继电器闭合，从而使Q0.3得电，常开触点闭合，实现自锁。升降梯实现下降过程。网络八：升降梯到达三楼，I0.6得电，常开点闭合，下降指示灯亮，Q0.3常开点闭合，从而使M0.4线圈得电，常开点闭合，完成自锁。最终实现三楼呼叫记忆与消除功能。网络九：电梯上升一楼到二楼:升降梯处于一楼位置时，常开点I0.4处于闭合状态，二楼呼叫升降梯时，Q0.2常开点闭合，升降梯门关上，常开点I1.0闭合，I0.0，I0.1轿厢关门点常闭点闭合，从而使M1.1得点，M1.1常开触点闭合，完成第一部分自锁。当升降梯在二楼呼叫时，I0.5得电，常开点闭合I1.0常开点闭合，升降梯运行上升过程。网络十：升降梯

21、处于一楼状态下，I0.4常开点闭合，三楼下降指示灯亮Q0.3闭合，升降梯门关闭即I1.0闭合从而使的M1.2得电，升降梯运行上升状态！M1.2通电，1.2常开点闭合对I0.4实现自锁，升降梯上升到二楼时，Q0.2闭合，升降梯实现上升过程，升至三层，M1.2对I0.4实现自锁，此过程主要实现1层升至3层运行过程，以二楼为中转，即二楼没有人按下按钮时，升降梯从1至3层连续，若二层有人按下按钮，则中断上升过程。网络十一：电梯上升二楼到三楼：升降梯到达二楼，到位开关I0.5闭合，前往三楼开关I1.5闭合时，M1.3得电，升降梯实现上升过程，由于M1.3得电，常开点闭合，实现对I0.5的自锁过程。若升降

22、梯在二楼，I0.5闭合，三楼有人呼叫即Q0.3闭合升降梯仍然可以实现上升过程，上升过程中同理，由于M1.3通电，常开点对I0.5实现自锁控制。完成二楼到三楼的上升过程。此过程无下降即下呼指令。网络十二：升降梯在二楼时，I0.5常开点闭合，按下前往三楼的按钮，I1.5闭合，升降梯门关上即I1.0闭合，I0.2，I1.1常闭点处于闭合状态，线圈M1.4得电，从而实现自锁，同网络十一类似过程，次过程区别在于，有向下呼叫指令。网络十三：电梯上升总输出：M1.1，M1.2，M1.3，M1.4常开点任意一个闭合都可以是的升降梯运行上升过程。网络十四：升降梯处于第三层位置时，即I0.6闭合，升降梯门闭合Q0

23、.6常闭点处于闭合状态，一楼呼叫指示灯亮即Q0.0常开点闭合，M2.1得点，使得M2.1常开点闭合实现自锁，并处于下降过程，当升降梯处于二楼时，多二楼指示灯亮即I0.6闭合，并且按下前往1楼按钮，同样实现下降过程，M2,1对I0.6实现自锁。此过程实现升降梯从三楼下降至1楼的过程。网络十五：升降梯在三楼，I0.6闭合，按下二楼下降呼叫指示，即Q0.1常开点闭合，升降梯门闭合即I1.0闭合，M2。2线圈得点使得M2.2常开点闭合完成对I0.6的自锁。若二楼按下呼叫按钮，升降梯在三楼时，即I0.6闭合，且I1.4闭合，同理使得M2.2自锁，常开点闭合实现对I0.6自锁过程，升降梯下降。若二楼按下下

24、降按钮时，升降梯在三楼，同理M2.2线圈得点，实现自锁，并完成下降过程，此过程是升降梯从三层下降至二层的三种情况，1.是从三楼主动下降至二楼，2.是二楼的上升呼叫，3.是二楼的下降呼叫。网络十六：升降梯在二楼时I0.5常开点闭合，按下前往一楼按钮，即I1.3闭合，升降梯门关上I1.0常开点闭合，M2.3得电，常开点闭合，实现对I0.5的自锁。升降梯在二楼，一楼按下上升按钮，即I0.5闭合Q0.0得点，M2.3得电，常开点闭合，实现下降过程。此过程完成从二楼到一楼的下降过程中两种情况。网络十七：升降梯在二楼时I0.5常开点闭合，按下前往一楼按钮，即I1.3闭合，升降梯门关上I1.0常开点闭合，M

25、2.3得电，常开点闭合，实现对I0.5的自锁。升降梯在二楼，一楼按下上升按钮，即I0.5闭合Q0.0得点，M2.3得电，常开点闭合，实现下降过程。此过程完成从二楼到一楼的下降过程中两种情况（有向上呼叫指令）。网络十八：当M2.1 M2.2 M2.3 M2.4其中任意一个常开点闭合时，均可实现下降过程！即升降梯下降总输出。网络十九：M2.2常开点闭合，M2.6常闭点闭合时，线圈M2.5得电实现自锁。一楼上升按钮按下，即I0.0常开点闭合。且三楼没有向下呼叫已经前往三楼时，满足以上条件即I0.3，I1.5常闭点处于闭合状态M2.5得电，次过程记录下降状态的记忆。网络二十：升降梯下降完成之后的消除程

26、序通过M2.6进行消除，I0.4得点之后即到达一楼时，I0.0常开点闭合，切一楼上升呼叫即I0.0闭合，M2.5处于闭合状态，M2.6得电，此时消除下降状态时的记忆。网络二十一：升降梯上升状态记忆，即升降梯要上升过程，当M1.1即上升过程常开触点闭合，M1.6处于闭合状态，M1.5得电对M1.1进行自锁控制，或者I0.3闭合，M1.5得电对I0.3进行自锁控制。网络二十二：当升降梯上升过程结束之后，将采用上升记忆消除程序，当I0.6常开点闭合之后，I0.3闭合，M1.6得点闭合自锁，此过程与下降记忆消除程序类似。网络二十三：升降梯上升按钮按下时或者按下轿厢开门按钮I1.1，Q0,0闭合，并且升

27、降梯处于一楼状态，即I0.4常开点闭合，关门到位开关I1.0闭合，线圈M3.1得电，实现对Q0.0以及I1.1的自锁控制，此过程主要控制一楼开门与关门过程，以及条件。网络二十四：当网络二十三中M3.1线圈得电之后，使得常开触点闭合，并且开门开关闭合，启动延迟程序，采用通电延时继电器，延时5秒之后M3.4得电，并且实现自锁。网络二十五：当通电延时继电器T37断开之后，或者手动关门按钮按下之后，M4.1得电，升降梯实现关门过程。网络二十六：轿厢开门按钮I1.1按下，即I1.1闭合，I0.5常开点闭合（升降梯处于二楼位置），升降梯门关闭，I1.0闭合，是的M3.2得电实现自锁控制过程。升降梯开门。网

28、络二十七：网络二十六中M3.2得电，使其常开触点闭合，开门按钮按下，并经过延时继电器延时，使得M3.5得电实现自锁。网络二十八：通过延时继电器延时之后，延时继电器断开，使得M4.2闭合得电，或者手动按下关门按钮,即I1.2得电，升降梯实现关门过程。网络二十九：当升降梯在三楼并且按下下降按钮时，即Q0.3常开触点闭合，并且升降梯门关上即I1.0闭合，M3.3得电，实现自锁。升降梯运行开门过程。网络三十：因为网络二十九中M3.3得电使得常开触点闭合，并且按下开门按钮，经过通电延时继电器延时之后，M3.6得电，并且对M3.6实现自锁控制。网络三十一：经过实践继电器延时，即时间继电器断开，M4.3得电

29、，或者手动控制轿厢关门按钮I1.2之后，M4.3得点，升降梯运行关门程序。网络三十二：当M3.1，M3.2，M3.3任意一个常开触点闭合之后，均可以实现开门输出。网络三十三：当M4.1，M4.2，M4.3任意一个常开触点闭合之后，均可以实现关门输出。网络三十四：I1.6闭合，I2.1闭合，线圈Q0.6得电，开门网络三十五：I1.6常开点闭合，I2.2闭合，Q0.7得电，关门网络三十六：I1.6闭合，I2.0闭合，Q0.5得电，下降。网络三十七：I1.6常开点闭合，I1.7常开点闭合，使得Q0.4得电，上升。4.3 PLC调试说明1升降梯停于1F或者2F,3F呼叫，升降梯前往3F，到3F行程到位

30、开关时停止，与此同时开门，5秒后关门。2. 升降梯停于1F,2F呼叫，升降梯前往2F，到2F行程到位开关时停止，与此同时开门，5秒后关门。3. 升降梯停于1F，2F上呼3F同时呼叫，升降梯先前往2F，到2F行程到位开关时停止，于此同是开门，5秒后关门。再前往3F,到3F行程到位开关时停止，与此同时开门，5秒后关门4. 升降梯停于3F或者2F，1F呼叫。升降梯前往1F，到1F行程开关时停止，与此同时开门，5秒后关门。5.升降梯停于3F，2F呼叫，升降梯前往2F，到2F行程到位开关时停止，与此同时开门，5秒后关门。6.升降梯停于3F，2F下呼1F同时呼叫，升降梯前往2F，到2F行程到位开关时停止，

31、与此同时开门，5秒后关门。再前往1F，到1F行程到位开关时停止，与此同时开门，5秒后关门。7.升降梯停于1F，2F下呼3F同时呼叫，升降梯前往3F到3F行程到位开关时停止，于此同时开门，5秒后关门。前往2F，升降梯前往2F，到2F行程到位开关时停止，与此同时开门，5秒后关门。8.升降梯停于3F，2F上呼1F同时呼叫，升降梯前往1F，到1F行程到位开关时停止，与此同时开门，5秒后关门。前往2F，升降梯前往2F，到2F行程到位开关时停止，与此同时开门，5秒后关门9.当按下手动开关时，升降梯不响应呼叫。只受手动上升，手动下降，手动开门，手动关门4个按钮的控制。 结 论 通过研究升降梯系统控制方面的研

32、究我学到了很多关于升降梯是如何运行的知识，同时也使我认识到还有很多不足的地方。下面是我对PLC控制升降梯运行的总结，既有我认识比较深的方面也有大家在以后需要注意的地方。 通过学习使我了解了升降梯的发展，并且认识到了梯形图跟实际相结合的难度所在，根据外部接线图画出PLC梯形图的过程中遇到了些许问题，比如电梯上升过程中不能终止，电梯下降过程中不能停止，即出现不能中断的问题，经过修改过后才可以实现，由此可以知道升降梯上升下降的过程中要加中断已经消除记忆的程序。 致 谢本文是在老师的悉心指导下完成的。从论文的选题到开题，从论文的框架设计到具体内容，一直到最后的审查修改和定稿都凝聚着老师的心血。为此学生表示学生最真挚的感谢。在完成论文期间，还得到了实习师傅耐心点拨，尤其是在基础知识以及维修经验方面师傅的毫不保留的交流；还有部分同学，以及网上的部分专家的点评与指导，对于以上良师益友，本人也表示衷心的感谢。参 考 文 献1. 王永华.现代电器及可编程序控制器.东北大学出版社，20072. 方承远，张振国.工厂电气控制技术（第三版）.机械工业出版社，20073.尤克.现代控制与可编程控制器.华南理工大学出版社.20094.束长宝，蒋步军.PLC应用实践.东南大学出版社.20085. 常小玲. 升降梯控制系统与可编程控制器. 机械工业出版社.2006