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学号1151401102
《电气控制与PLC》
课 程 设 计
（ 2011级本科）
题 目：基于S7-200四层电梯控制系统设计 系（部）院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名 邴治邦 指导教师： 张 静 职称： 副教授 完成日期： 2014 年 6 月 30 日
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课程设计任务书
学 生 姓 名 专 业 方 向 题 目 名 称 一、设计要求： 1.根据控制要求进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。 2.分析电梯所有可能运行的方式，并依此编制电梯运行PLC控制程序。 3.编写设计说明书，内容包括： （1）设计过程和有关说明； （2）基于PLC的电梯电气控制系统电路图； （3）PLC控制程序； （4）参考资料、参考书及参考手册； （5）其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决办法、对课程设计的认识和建议等。 二、设计内容 1.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，反转为电梯下降。 2.楼层呼叫按钮及电梯内按钮按下，电梯未达到相应楼层或未得到相应的响应时，相应指示灯一直接通指示。 3.电梯运行时，电梯开门与关门按钮不起作用，电梯到达停在各楼层时，电梯开门与关门动作可由电梯开门与关门按钮控制，也可延时控制。 4.电梯拖动电动机控制电路有各种常规电气保护，如短路保护、过载保护、正反转互锁等。 三、设计进度 第一周： 星期一上午 讨论设计题目 星期一下午至星期二 查资料 星期三至星期五 完成对硬件电路的基本设计 word.
邴治邦 电气工程及其自动化 学 号 班 级 1151401102 11级1班 基于S7-200四层电梯控制系统设计 word.
第二周： 星期一至星期二 完成软件流程图及软件设计 星期三至星期四 软硬件系统调试，写说明书，画图 星期五 答辩 指导教师签字： word.
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目录
一、设计的目的及意义 ............................................................................................................. 0 二、 总体方案设计 .................................................................................................................... 0 三、PLC 系统硬件设 ................................................................................................................ 0
3.1四层电梯主电路 ............................................................................................................ 1 3.2输入输出点数的分配 ................................................................................................... 1 3.3 PLC外部接线图 ........................................................................................................... 2 3.4电梯工作流程图 ............................................................................................................ 3 四、系统软件设计 ...................................................................................................................... 4
4.1 梯形图设计 .................................................................................................................... 5 4.2 仿真软件及CPU配置 .............................................................................................. 18 4.3系统仿真与调试 .......................................................................................................... 18 五、总结 ...................................................................................................................................... 19 参考文献 ...................................................................................................................................... 20
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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、总体方案设计 1.电梯停于1层
同一时刻，若2、3、4楼只有其中一层有呼叫信号，则电梯直接到达呼叫楼层；若2、3、4楼有两层或两层以上的楼层有呼叫信号，则电梯先在低楼层停7S，再到达高楼层。如，2、4楼都有呼叫信号，先在2楼停7S，再到达4楼。 2.电梯停于2层
（1）若1楼有呼叫信号，下降到一楼；
（2）若3楼或四楼有呼叫信号，则直接到达有呼叫信号的楼层；3、4楼都有呼叫信号，则先在3楼停4S后，再到达4楼。
3.电梯停于3层
（1）若1楼或2楼有呼叫信号，则直接到达有呼叫信号的楼层；若1、2楼皆有呼叫信号，则先下降到2楼停4S后，再降到一楼。
（2）4楼有呼叫信号时，直接到达4楼。 4.电梯停于四层
同一时刻，若1、2、3层只有其中一层有呼叫信号，则直接到达有呼叫信号的楼层；若有两层或三层都有呼叫信号，则先在高楼层停4S后再下降到低楼层。
5.当电梯到达呼叫楼层楼层时，自动开门；开门4S后自动关门或按下关门按钮时关门。在关门的过程中，若感应装置有信号或按下开门按钮时，门再次打开。
6.在轿厢运行期间轿厢门不能打开。
7.轿厢门未关闭，电梯不能运行。
8.电梯上升（或下降）过程中任何反向的呼叫均无效
三、PLC 系统硬件设计
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3.1 四层电梯主电路
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所示。图2-1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轿厢门，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。
3.2 输入输出点数的分配 输入输出点数的分配见表1所示
图1 四层电梯主电路
表1 输入输出点数分配 序号 名称 1 2 一层平层 二层平层 输入 代号 SQ1 SQ2 输入点 I0.0 I0.1 输出 名称 电梯上行记忆 电梯下行记忆 HL1 HL2 输出点 Q0.0 Q0.1 word.
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3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 三层平层 四层平层 内呼一楼 内呼二楼 内呼三楼 内呼四楼 一层上呼按钮 二层上呼按钮 三层上呼按钮 二层下呼按钮 三层下呼按钮 四层下呼按钮 手动开门按钮 手动关门按钮 开门限位 关门限位 SQ3 SQ4 SB10 SB9 SB8 SB7 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB12 SB13 SQ5 SQ6 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 拽引电机正转 拽引电机反转 内呼一楼指示 内呼二楼指示 内呼三楼指示 内呼四楼指示 一层上呼指示 二层上呼指示 三层上呼指示 二层下呼指示 三层下呼指示 四层下呼指示 门电机反转 门电机正转 KM1 KM2 HL3 HL4 HL5 HL6 HL7 HL8 HL9 HL10 HL11 HL12 KM3 KM4 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 Q1.7 电梯上升极 SQ7 I2.4 限位 电梯下降极 20 SQ8 I2.5 限位 由上表可知输入、输出点数为20入16出，可选用CPU226（24入16出）与扩展模块EM223（8入8出）实现四层电梯自动控制系统的功能。
3.3 PLC外部接线图
PLC外部接线图如图2所示
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SQ1SQ2SQ3SQ4SB10SB9SB8SB7SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB11SB12SQ5SQ6SQ7SQ8I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.51MCPU226Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5Q1.6Q1.71L2L3LHL1HL2KM1KM2HL3HL4HL5HL6HL7HL8HL9HL10HL11HL12HL13KM3KM4AC24V2M图2 PLC 外部接线图 3.4 电梯工作流程图
电梯工作流程图如图3所示
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开始初始化是否外呼Y确认目标楼层NN是否内呼YY目标层与所停层同层N目标层与所停层之间的关系Y电梯选向N运行楼层信号是否目标楼层Y停止运行开门延时关门N是否停止Y停止图3 电梯工作流程图
四、系统软件设计
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4.1 梯形图设计
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4.2 仿真软件及CPU配置
4.3系统仿真与调试
电梯在一层（I0.0）,二楼有外呼上行信号（I1.1），电机正转（Q0.2），电梯上行（Q0.0）。
到达二层（I0.1），门电机反转（Q1.6）开门。
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开门限位（I2.2）,5S后门电机正转（Q1.7）关门。
关门限位（I2.3），Q1.7灭，表示关门结束。等待下一次呼叫信号
五、总结
通过此次课程设计，对电梯的实际工作过程有了更具体的了解，将理论知识运用到实际生活中，即加深了对课本理论知识的理解，也明白了学以致用的重要性 。在实现电梯自动控制的过程中，亦是对课本中各种指令的熟悉和应用，其体现了PLC在实际生活中的重要作用和在自动控制领域中的重要地位。
在设计的过程中遇到诸多问题，在解决问题的过程中意识到做事要全局考虑，避免顾此失彼的做法，要时刻谨慎、认真。
在本次设计中，指导老师给予了细心的指导，再此表示衷心的感谢。
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参考文献
[1] 张晓峰，张静.电气与PLC控制技术及应用[M].北京：高等教育出版社.2013 [1] 王整风，谢云敏.可编程控制器原理与实践教程[M].上海：上海交通大学出版社.2007
[2] 郁汉琪，电气控制与可编程序控制器应用技术[M].南京：东南大学出版社.2003
[3] 常晓玲，电气控制系统与可编程控制器[M].北京：机械工业出版社.2006 [4] 严盈富，罗海平，屋海勤.监控组态软件与PLC入门[M].北京：人民邮电出版社.2006
[5] 张运刚，宋小春.从入门到精通——西门子工业网络通信实战[M].北京：人民邮电出版.2007
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PLC课程设计成绩评定表
姓 名 专业班级 邴治邦 学 号 1151401102 电气工程及其自动化111班 课程设计题目：基于S7-200的四层电梯控制系统设计 成绩评定依据： 评 定 项 目 1.设计方案可行性及其选优（20分） 2.设计过程及结果（40分） 3.平时成绩（态度认真、遵守纪律）（10分） 评 分 成 绩 4.设计报告的规范性、参考文献（不少于5篇）（10分） 5.答辩（20分） 总 分 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年 月 日
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