最新四层电梯的自动控制系统及模拟系统设计

四层电梯的自动控制系统及模拟系统设计陕西国防工业职业技术学院SHAANXI INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕业设计说明书题目四层电梯的自动控制系统及模拟系统毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录第一章绪论 (1)1.1 课题的研究背景及意义 (1)1.2 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景 (2)第二章系统控制要求 (3)第三章四层电梯总体设计方案 (4)3.1 总体方案的确定 (5)3.2 设计思想 (5)第四章 PLC的选型 (6)4.1 输入输出（I/O）点数的估算 (6)4.2 机型的确定 (7)第五章四层电梯系统的设计 (10)5.1电梯控制模拟系统面板图 (10)5.2电动机控制电路图 (10)5.3 PLC外部接线图 (12)5.4软件设计 (13)第六章电梯组态监控 (15)第八章结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)第一章绪论1.1课题的研究背景及意义电梯是高层宾馆、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。

随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。

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。

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。

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。

总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。

PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。

因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。

1.2 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。

而PlC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。

PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。

对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。

此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。

随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内，心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。

因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如：在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目；在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等。

第二章系统控制要求电梯控制系统是模拟现实生活中的电梯，根据其工作原理制作而成。

该电梯共有四层，有电梯上下行轿箱，上下行指示灯，电梯所在楼层数码显示和开关门功能。

一楼有一个上行外叫按钮，四楼有一个下行外叫按钮，二楼和三楼均有上行和下行两个外叫按钮，轿箱内有一楼至四楼四个内叫按钮和开关门两个按钮。

按钮全部为非自锁式，按下按钮，接通一个指示灯，按钮自动弹起。

当电梯响应该请求信号运行到该层时，该指示灯熄灭。

优先级上：在电梯上行过程中，上行请求优先，上行请求执行完毕后，响应下行请求；同理在电梯下行过程中，下行请求优先，下行请求执行完毕后，响应上行请求。

开关门动作在电梯停在该层，该层限位开关接通时才会发生。

当电梯到位时，电梯将发出“叮咚”声响。

在电梯超重时，将发出超重报警信号。

该电梯控制系统形象逼真，深受用户好评。

实物图第三章四层电梯总体设计方案3.1总体方案的确定电梯PLC的控制系统和其它类型的电梯控制系统一样,主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成.图3-1为电梯PLC控制系统的基本结构图,主要硬件包括包括PLC主机及扩展、机械系统、娇厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等.系统控制核心为PLC主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器并由PLC软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号.图3-1 PLC控制系统的基本结构3.2设计思想电梯信号控制基本由PLC软件实现,电梯信号控制系统如图3-2所示,输入到PLC的控制信号有:运行方式选择(如自动、有司机、检修、消防运行方式等) 、运行控轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器光电脉冲、开关门极限为信号、门区和平层信号等.图3-2电梯PLC信号控制系统框图第四章 plc的选型4.1 输入输出（I/O）点数的估算本系统控制四层电梯,采用集选控制方式。

为了完成设定的控制任务,主要根据电梯输入/输出点数确定PLC的机型。

4.2 机型的确定4.2.1 主控制器的选择目前比较多用的PLC主要有西门子系列，OMRON 系列，三菱系列，松下系列等等西门子PLC与之上各PLC相比，西门子PLC有如下优点：(1)配置简单。

各种机型均可采用相同配置，简化设备采购和仓库库存管理。

(2)编程方便。

(3)系统能非常方便地连接到PC机监控系统或其他系统如楼宇自控系统中，根据应用情况，有时可无须增加额外硬件就能实现；增加适当硬件可接到互联网上。

(4)系统外观高档，控制灵活，精确度高；故障率极低，节省维护成本。

综上所述，在本次设计中选用西门子PLC进行过程控制。

再结合学院的实验条件以及编程的可操作性和简易型，选用S7-200CN进行编程和仿真调试。

S7-200CNCPU型号包括CPU222CN，CPU224CN,CPU226CN 等。

S7-200CN针对低性能要求的小型PLC，它能够控制各种设备以满足自动化控制需求，紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7-200成为各种控制应用的理想解决方案。

根据电梯控制的要求，电梯应具有内呼和外呼按钮、行程开关、开关门按钮，以及相应的指示灯，估算所需I/O口的数量，并绘制I/O 口分配表，见表4-1。

第五章四层电梯系统的设计5.1 电梯控制模拟系统面板图根据电梯的控制要求，绘出电梯的控制模拟系统面板见下图5-1。

图5-1 电梯控制系统的模拟5.3 PLC外部接线图PLC外部接线图见下图5-3，其中包含主控制器CPU224CN及扩展模块EM223。

接线图分为DC输入端和DC输出端。

输入端DC24V的负极接公共端1M和2M。

输入开关的一端接到DC24V的正极，输入开关的另一端连接到CPU224或ME223各输入端。

输出端DC24V的正极接L+端。

输出负载的一端接到DC24V的负极，输入开关的另一端连接到CPU224或EM223各输出端。

图5-3 PLC外部接线图5.4 软件设计软件是建立在硬件的基础上，确定程序结构然后进行主程序的设计。

四层电梯的软件部分主要由流程图来实现控制要求。

5.4.1 流程图电梯上下行流程图见图5-1。

假设电梯停在N（N=1,2,3,4）楼,M 楼有信号,M＞N时，电梯上行；M＜N时，电梯下行。

图5-1 电梯上下行流程图在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外号。

电梯应具有最远反向外梯响应功能。

例如：电梯在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯先去四楼响应四层向下外呼梯信号。

电梯响应流程图见图5-2。

图5-2 电梯响应流程图当电梯到达系统控制的目标楼层时，控制系统发出开门信号，电梯门开，当门开到开门限位时，计时3秒钟，然后关门，直到关门限位产生信号。

此过程期间，按开门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭，并且当门关闭动作时，门间来人会使光电传感器产生信号，控制系统发出开门信号，电梯开关门流程图见图5-3。

图5-3流程图5.4.2 梯形图及注释1. 电梯初始控制由于断电或故障等原因，会使PLC停止运行。

当PLC重新运行时，假如电梯门未完全打开或关闭时，Q2.3置位有信号，产生关门动作，直到电梯门完全关闭，Q2.3复位。

当电梯未在任意平层时，利用辅助继电器M1.1,电梯会下降，直到电梯碰触行程开关后停止。

2. 报警器及超重控制按下警报器按钮(I2.7)，警报器响(Q2.7)，计时10秒钟(T33)，警报器关门。