西门子plc200实验室三层电梯.doc

《电气控制系统设计》报告

题目： 三层电梯PLC控制

成绩

评阅人

院 系： 控制工程学院
专 业： 自动化B1401
学 号： 1443121033
姓 名： 苏 鹏
指导教师： 段金英
2016 年 06 月
目录
1.课程设计目的 1
2.课程设计题目描述和要求 1
3.设计内容 1
3.1原理及内容 1
3.1.1电梯的工作原理 1
3.1.2机械安全保护装置的工作原理 1
3.1.3 电梯的工作原理 2
3.2控制任务 2
3.2.1任务分析 2
3.2.2PLC的型号选择 2
3.3系统硬件设计 2
3.3.1 I/O分配 2
3.3.2 PLC硬件接线图 3
3.4系统软件设计 4
3.4.1系统软件流程图如下图所示 4
3.5MCGS组态软件的使用 5
3.5.1组态界面 5
3.5.2串口通信设置 5
3.5.3实时数据库的变量定义 5
3.6系统调试过程 6
4. 总结 6
参考文献 7
附录1系统完整程序 8

1.课程设计目的
（1）了解常用电气控制装置的设计方法、步骤和设计原则。
（2）学以致用，巩固书本知识。通过训练，进一步熟悉I/O连接。
（3）熟悉三层楼电梯采用轿厢外按钮控制的编程方法。熟悉S7-200 PLC的软元件及常用指令。
（4）进行一次工程技术的基本训练。培养学生查阅书籍、参考资料、产品手册、工具书的能力，上网查询信息的能力，运用计算机进行工程绘图的能力，编制技术文件的能力等，从而提高学生解决实际工程技术问题的能力。
1. 课程设计题目描述和要求
（1）电梯由安装在各楼层电梯口的上升下降呼叫按钮（U1、U2、D2、D3），电梯轿厢内楼层选择按钮（S1、S2、S3），上升下降指示（UP、DOWN），各楼层到位行程开关（SQ1、SQ2、SQ3）组成。电梯自动执行呼叫。电梯在上升的过程中只响应向上的呼叫，在下降的过程中只响应向下的呼叫，电梯向上或向下的呼叫执行完成后再执行反向呼叫。
（2） 电梯等待呼叫时，同时有不同呼叫时，谁先呼叫执行谁。
（3） 具有呼叫记忆、内选呼叫指示功能。
（4） 具有楼层显示、方向指示、到站声音提示功能。
2. 设计内容
3.1原理及内容
3.1.1电梯的工作原理 
由升降机械的电动机带动曳引机，驱动曳引钢绳与悬吊装置，拖动轿厢和对重在井道内作相对运动，轿厢上升对重下降，轿厢下降则对重上升，由此实现轿厢在井道中沿轨道上下运动。 
3.1.2机械安全保护装置的工作原理 
电梯的轿厢两侧装有导靴，导靴从三个方面箍紧在导轨上，以便使轿厢和对重在水平方向准确定位。一旦发生运行超速或曳引钢绳拉力减弱的情况，安装在轿厢上（有的在对重上）的安全钳启动，牢牢地把轿厢卡在导轨上，避免事故发生。如果当轿厢和对重的控制系统发生故障时急速坠落，为了避免与井道地面发生碰撞，在井坑下部设置了档铁和弹簧式缓冲器，
2

以缓和着地时的冲击。
3.1.3 电梯的工作原理 
电梯是机械，电气紧密结合的大型产品。主要由机房、井道、轿箱、门系统和电气控制系统组成。
井道中装有导轨、轿箱、和对重由曳引钢丝绳连接，曳引钢丝绳字曳引轮上，曳引轴由曳引电动机拖动。轿箱和对重都装有各自的导靴，导靴卡在导轨上，曳引轮运转带动轿箱和对重沿各自的导轨做上下相对运动，轿箱上升，对重下降。这样可通过控制曳引电动机来控制轿箱的起动、加速、运行、减速、平层、停车，实现对电梯的控制。
3.2控制任务
3.2.1任务分析
电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿箱内设有楼层内选按钮S1～S3，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示，SQ1～SQ3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。电梯停在一层，在二层轿箱外呼叫时，必须按二层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到二层），按二层下降呼叫按钮无效；反之，若电梯停在三层，在二层轿箱外呼叫时，必须按二层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从三层运行到二层），按二层上升呼叫按钮无效。利用三个层限位开关进行判断：当第一层限位开关触发时，一层显示灯亮；当第二层限位开关触发时，二层显示灯亮；当第三层限位开关触发时，三层显示灯亮。
3.2.2PLC的型号选择
根据控制系统的设计要求，考虑到扩展和功能，选用一台晶体管输出结构的CPU224小型PLC作为控制中心，CPU224的I /O点数为24点（14入10出）。
3.3系统硬件设计
3.3.1 I/O分配
（1）输入
序号
名称
面板符号
程序符号
输入点
1
三层内选按钮
S1
S1
I0.0
2
二层内选按钮
S2
S2
I0.1
3
一层内选按钮
S3
S3
I0.2
4
三层下呼按钮
D3
D3
I0.3
5
二层下呼按钮
D2
D2
I0.4
6
二层上呼按钮
U2
U2
I0.5
7
一层上呼按钮
U1
U1
I0.6
8
三层行程开关
SQ1
SQ1
I0.7
9
二层行程开关
SQ2
SQ2
I1.0
10
一层行程开关
SQ3
SQ3
I1.1

（2）输出
序号
名 称
面板符号
程序符号
输出点
1
三层指示灯
L1
L1
Q0.0
2
二层指示灯
L2
L2
Q0.1
3
一层指示灯
L3
L3
Q0.2
4
上升指示灯
DOWN
DOWN
Q0.3
5
下降指示灯
UP
UP
Q0.4
7
内选指示灯
SL1
SL1
Q0.5
8
内选指示灯
SL2
SL2
Q0.6
9
内选指示灯
SL3
SL3
Q0.7
3.3.2 PLC硬件接线图 I/O接线图如下图所示
2L
2MMMM
24V
220v

图1 I/O接线图
3.4系统软件设计
3.4.1系统软件流程图如下图所示

图2 系统软件流程
3.5MCGS组态软件的使用
3.5.1组态界面

图3 组态界面
3.5.2串口通信设置

图3 串口通信设置
3.5.3实时数据库的变量定义

图4 实时数据库的变量定
3.6系统调试过程
首先对任务进行分析，知道要做什么，怎么做。对软件、硬件进行了解。先根据面板给对应变量编写对应地址。下来对应任务要求编写程序，完成后进行编译，下载。初次下载后没有错误，对多个输入给于信号，发现L1不会复位，对程序分析发现没有加L1的复位指令。
4. 总结
在这次PLC课程设计中，首先是我首次自己做一个大的设计，也是第一次把自己所学的东西应用到实际中去。让我感到不足的地方是在开始动手设计程序前，没有系统和完整的分析三层电梯控制系统，没有罗列出三层电梯控制系统的所有情况，导致在设计程序的时候总是由于出现功能的缺陷，最后还是要去一点一点的修改程序以实现目标，后来慢慢的学会了应该对电梯上升和下降系统的综合考虑可以有效地避免所出现的问题。
这次PLC课程设计，考验了我对理论知识的运用能力，锻炼了对故障排除的分析能力，值得感谢的是当我们遇到困难时，老师耐心指导，帮我们一起分析故障，共同解决困难。另外，这课程设计也为了我们以后的毕业设计提供了很好的经验，建立基础，可以说是意义重大，影响深远。
对于此PLC课程设计，我学到了许多，相信在自己不懈的努力下可以更好地运用PLC做出更好设计!

参考文献
【1】陈建民.电气控制与PLC应用[M]. 北京：电子工业出版社.2011.
【2】林德杰编著.过程控制仪表及控制系统.机械工业出版社.2010.05
【3】刘刚编著.Protel DXP 2004 SP2原理图与PCB设计.电子工业出版社.2009.07
【4】张进秋.   可编程控制器原理及应用实例.  机械工业出版社，2003 [2]刘剑  .   电梯电气设计.  中国电力出版社，2006  
【5】胡学林.   可编程控制器教程（实训篇）.  电子工业出版社，2004  [4]常路德,

附录1系统完整程序

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