基于PLC的四层电梯控制设计

基于PLC的四层电梯控制 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 XXXX学院 毕业设计报告( 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ) 系 别: 电气与电子工程系 专 业: 楼宇智能化工程技术 班 级: 09楼宇1班 学 生 姓 名: XXX 学 生 学 号: G09250106 设计(论文)题目: 基于PLC的四层电梯控制设计 指 导 教 师: XXX 起 讫 日 期: 2011.9.5—2011.11.11 I XXX学院 毕业设计(论文)成绩评定表 电气与电子工09楼宇智能化工学生姓名 XXX 系部 班级 程系 程技术 课题名称 基于PLC的四层电梯控制设计 指导教师评语: 建议成绩: 指导教师: 年 月 日 评阅教师评语: 建议成绩: 评阅教师: 年 月 日 答辩小组评语: 建议成绩: 答辩小组负责人: 年 月 日 II XXX学院 毕业设计(论文)任务书 楼宇智能化工程专业 班级 09楼宇1班 姓名 XXX 技术 课题名称:基于PLC的四层电梯控制设计 主要技术指标: 1. 电梯由安装在各楼层电梯口的上升下降呼叫按钮(U1、U2、U3、D2、D3、D4)， 电梯轿厢内楼层选择按钮(S1、S2、S3、S4)，上升下降指示(UP、DOWN)， 各楼层到位行程开关(SQ1、SQ2、SQ3、SQ4)组成。电梯自动执行呼叫。 2. 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。 3. 电梯等待呼叫时，同时有不同呼叫时，谁先呼叫执行谁。 4. 具有呼叫记忆、内选呼叫指示功能。 5. 具有楼层显示、方向指示、到站提示功能。 6. 完成四层电梯控制模拟装置的接线、调试、操作，实现四层电梯的上升、下 降控制。 工作内容和要求: 1、查阅相关资料熟悉电梯控制的相关知识，了解四层电梯控制的设计流程 2、写出开题报告 3、利用西门子S7-200的可编程控制器编写程序 4、进行程序的分析与调试,实现四层电梯的系统控制设计 5、根据设计，完成毕业论文 主要参考文献: 1.廖常初.PLC基础及应用.北京:机械工业出版社,2004 2.吴丽.电气控制与PLC应用技术.北京:机械工业出版社,2008 3.田淑珍.S7-200 PLC原理及应用.北京:机械工业出版社,2009 4.周万珍,高鸿斌.PLC分析与设计及应用.北京:电子工业出版社,2004 5.西门子公司.SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册,2008 6.何衍庆.可编程序控制器原理及运用技巧.北京:化学工业出版社,2000 7.王永华.现代控制技术及PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社,2003. 学 生(签名) 年 月 日 指 导 教师(签名) 年 月 日 教研室主任(签名) 年 月 日 系 主 任(签名) 年 月 日 III XXX学院 毕业设计(论文)开题报告 基于PLC的四层电梯控制设计 设计(论文)题目 一、 选题的背景和意义: 以前，我国住宅电梯大部分是采用继电器控制的，由于控制线路复杂、体积大、故障率高，而且难于维护，使电梯难以达到安全、稳定、可靠的基本要求，事故时有发生。鉴于继电器控制存在着上述的种种弊端，将PLC应用于电梯控制，受到了良好的效果。可编程控制器应用于电梯控制，用软件编程替代原有继电器硬件布线控制，使控制系统具有了极大的柔韧性和通用性。同时，由于PLC功能齐全、应用灵活，能够满足电梯控制的要求而且具有抗干扰性能强、操作方便、维护简单等特点，使得系统可靠性大大提高。因此，本系统采用西门子公司的小型PLC系列S7-200中的STEP7-Micro/WIN4.0编程软件。随着计算机技术、控制技术和网络技术的发展，现在的电梯系统都倾向于采用先进、实用、可靠的PLC来进行控制，这样能提高电梯系统的经济性、可靠性及可维护性。 二、 课题研究的主要内容: 本课题研究的主要内容是四层电梯的自动控制。 根据技术方案:该控制系统由西门子PLC控制器、四层电梯控制模型、控制软件等组成。通过对行程开关，传感器等设备的数据采集，控制电梯按规定的运行程序，以实现电梯安全可靠的运行。 三、 主要研究(设计)方法论述: 1. 查阅相关资料，整理思路，确定合适的设计方案。 2. 确定PLC的选型及设计I/O端口分配表和PLC的外部接线图。 3. 对软件进行设计，设计出系统的程序流程图及梯形图程序。 4. 使用导线将PLC与电梯模块做相应的连接。 5. 把系统编写好的程序进行编译，编译无误后下载到PLC中，开始程序监控。 6. 最后进行程序的分析和调试，按照要求 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 操作，从而实现电梯的自动控制。 IV 四、设计(论文)进度安排: 时间(迄止)日期 工作内容 2011.9.5~2011.9.10 收集资料、确定选题，为毕业设计做准备 2011.9.11~2011.9.13 完成开题报告 2011.9.14~2011.10.23 完成电梯的控制设计 2011.10.23~2011.11.11 撰写论文 五、指导教师意见: 指导教师签名: 年 月 日 六、系部意见 系主任签名: 年 月 日 V XXX学院 毕业设计(论文)中期检查表 学生姓名 陈东泽 学号 G09250106 指导教师 侯文芳 课题名称 基于PLC的四层电梯控制设计 选题情况 难易程度 偏难 适中 偏易 工作量 较大 适中 较小 任务书 有 无 符合规范化开题报告 有 无 的要求 外文翻译质量 优 良 中 差 学习态度、好 一般 差 出勤情况 按计划进工作进度 快 慢 行 中期工作汇 报及解答问 题情况 指导教师 年 月 日 所在专业意见: 系主任 年 月 日 VI 毕业设计报告(论文)摘要 基于PLC的四层电梯控制设计 摘要:本文介绍的是利用西门子S7-200的可编程控制器编写程序设计，实现对四层电梯的系统控制。首先进行硬件设计，包括CPU处理模块、系统的I/O端口分配表、以及外部接线图，然后，在硬件设计的基础上，对软件进行设计，设计出系统的程序流程图及梯形图程序。在接线时，运用实验室现有的实验桌，根据设计好的系统I/O端口分配表和外部接线图，使用导线将PLC与电梯模块做相应的连接。在调试的过程中，把系统编写好的程序进行编译，编译无误后下载到PLC中，开始程序监控。最后，进行程序的分析和调试，按照要求规范操作，从而实现电梯的自动控制。 关键词:电梯 PLC 程序设计 VII 目录 目录............................................................. VIII 1 绪论 ............................................................ 1 1.1 电梯的基本分类............................................... 1 1.2 可编程控制器(PLC)的产生和发展历程.......................... 2 1.3 PLC的组成及特点 ............................................. 3 1.4 PLC的应用 ................................................... 3 2 电梯总体方案的设计 .............................................. 4 2.1 电梯整体设计方案............................................. 4 2.2 电梯的外部结构............................................... 5 2.3 硬件的选择以及I/O端口的分配................................. 6 2.4 电梯的控制要求............................................... 7 2.5 PLC外部接线图 ............................................... 8 3 电梯系统的软件设计 .............................................. 9 3.1 西门子PLC编程软件简介....................................... 9 3.2 程序及过程分析............................................... 9 4 系统调试 ....................................................... 33 4.1 硬件部分调试................................................ 33 4.2 软件部分调试................................................ 33 4.3 运行调试结果................................................ 34 总结............................................................... 35 致谢............................................................... 35 参考文献........................................................... 36 VIII 1 绪论 电梯进入人们的生活已经150年了。1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙?格雷夫斯?奥的斯第一次向世人展示了他的发明。从此，人类历史上第一部安全升降梯诞生。奥的斯先生的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史。从那以后，升降梯在世界范围内得到广泛应用。1889年12月，美国奥的斯电梯公司制造出了名副其实的电梯，它采用直流电动机为动力，通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索，悬挂并升降轿厢。1892年，美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置，取代传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式，为操纵方式现代化开了先河。 生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新——手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控;双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势;变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间;不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保等一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。 直到1901年，由美国奥的斯公司安装的电梯出现在上海，也是中国历史以来最早的一部电梯。如今，在中国的任何一个城市，电梯都在被广泛的应用，电梯给人们的生活带来极大的便利。同时，也为我国现代化建设的加速发展提供了强大的保障。时至今日，电梯已进入了全面发展的新时期。 1.1 电梯的基本分类 电梯的种类很多，按用途分类，可以分为乘客电梯、载货电梯、医用电梯、住宅电梯、杂物电梯、观光电梯、车辆电梯、船舶电梯和建筑施工电梯等;按驱动方式分类，可以分为交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、螺杆式 1 电梯和直线电机驱动电梯等;按速度分类，可以分为低速梯(常指低于1.00m/s速度的电梯)、中速梯(常指速度在1.00,2.00m/s的电梯)、高速梯(常指速度大于2.00m/s的电梯)和超高速梯(速度超过5.00m/s的电梯)，但随着电梯技术的不断发展，电梯速度也越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高;按操纵控制方式分类，可以分为按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯和群控电梯等;除了上述电梯的分类方式外，还有按电梯有无司机分类、特殊电梯分类等。 1.2 可编程控制器(PLC)的产生和发展历程 第一台可编程控制器的 设计规范 民用建筑抗震设计规范配电网设计规范10kv变电所设计规范220kv变电站通用竖流式沉淀池设计 是美国通用汽车公司(GM)提出的。当时的目的是要求设计出一种新的控制装置来取代继电器，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制程序、可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。1969年美国通用汽车公司(GM)公开招标，要求控制装置取代继电器控制装置，并提出了研制“新型逻辑控制装置”的十项招标指标，即:1.编程方便，现场可修改程序;2(维修方便，采用模块化结构;3.可靠性高于继电器控制装置;4.体积小于继电器控制装置;5.数据可直接送入管理计算机;6.成本可与继电器控制装置竞争;7.输入可以是交流115V;8.输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等;9.在扩展时，原系统只要很小变更;10.用户程序存储器容量至少能扩展到4K。这一设想提出后，美国数字设备公司(DEC)于1969年研制成第一台PLC，型号为PDP-14，投入通用汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了PLC的新纪元。 PLC的发展分四个阶段。第一阶段:初级阶段(1969至70年代中期)，PLC主要是逻辑运算、定时和计数功能，没有形成系列。但与继电器控制相比，可靠性有一定提高。CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。第二阶段:扩展阶段(70年代中期至末期)，PLC产品的控制功能得到了很大的扩展，包括数据传送、数据的比较和运算、模拟量的运算等功能。增加了数字运算功能，能完成模拟量的控制。开始具备自诊断功能，存储器采用EPROM. 第三阶段:通信阶段(70年代中末期至80年代中期)，PLC随着计算机通信的发展，形成了分布 2 式网络。PLC就已经从汽车行业迅速扩展到其它行业，作为继电器的替代品进入了食品、饮料、金属加工、制造和造纸等多个行业。第四阶段:开放阶段(80年代中期至今)，通信系统开放，使各制造商的产品可以通信，通信协议开始 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化，使用户得益。PLC开始采用标准化软件系统，并完成了编程语言标准化工作。 1.3 PLC的组成及特点 PLC的硬件系统由主机系统、输入输出扩展部分及外部设备组成。除了硬件 ，共同构成PLC。PLC系统外，还需要软件系统的支持，它们相辅相成，缺一不可 的软件系由系统程序和用户程序两大部分组成。 PLC能如此迅速发展，除了工业自动化的客观需求外，还因为他具有许多独特的优点。它较好到解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。以下是其主要特点:(1)编程方法简单易学(2)功能强，性能价格比高(3)硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强(4)可靠性高、抗干扰能力强(5)系统的设计、安装、调试工作量少(6)维修工作量小，维修方便(7)体积小、耗能低。 1.4 PLC的应用 开关量的开环控制是PLC的最基本控制功能。所控制的逻辑功能可以是各种各样的。PLC控制的输入输出点数可以不受限制，少则十点、几十点，多则成千上万点，并可以通过互联网来实现控制。用PLC进行开关量控制的实例很多，几乎所有的工业都会运用到它。人们选用PLC的主要目的就是将其用于开关量的控制。 1. 模拟量的闭环控制 对于模拟量的闭环控制系统，除了要有开关量的输入、输出点以实现某种顺序或逻辑控制外，还要有模拟量的输入、输出点，以便采样输入和调节输出，实现过程控制的PID调节或模糊控制调节，形成闭环系统。这类PLC系统能实现对温度、流量、压力、位移、速度等参量的连续调节与控制。 2. 数字量的智能控制 利用PLC能实现接收和输出高脉冲的功能，而这功能实际中用途很大。在配备相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服装置(如环型分配器、动放、步进电 3 机)后，PLC控制系统也能实现数字量的智能控制。 3. 数据采集与监控 PLC作为现场数据采集监控系统，普遍采用的方法是PLC加触摸屏，这样既可随时观察采集下来的数据，又能及时进行系统分析。有的PLC本身就具有数据记录单元。此时可利用一般的便携计算机的存储卡，插入到该单元中保存采集到的数据。其另一个特点是自监信号多，可以实现自诊断式的监控，同时还可以减少故障修复时间，提高系统可靠性。 4. 联网、通信及集散控制 PLC的联网、通信能力很强，可实现PLC与PLC之间的联网通信，也可实现与上位计算机的联网与通信，也能与智能仪表装置进行联网和通信。利用PLC强大的联网通信功能，把PLC分布到控制现场，实现各PLC控制站间的通信以及上下层间的通信，从而实现分散控制集中管理。这样的系统实际上就是PCS(过程控制系统)系统，有的企业把全厂的自动化系统组成通信网络，从而组成计算机集成制造系统。 2 电梯总体方案的设计 2.1 电梯整体设计方案 本次设计的主要目的是结合实际的控制装置，综合所掌握的理论知识，完成一套完整的PLC控制系统的设计任务，包括PLC模块的选用，I/O端口的分配、PLC外部接线图的设计及梯形图程序的设计与调试，以提高学生的综合设计能力。电梯的整体设计方案如下图2.1所示。 4 确定控制方式 确定总的设 计思路 计算I/O点数 PLC选型 I/O地址分配，输 入输出设备选择 梯形图设计 模拟调试 修改程序 N符合要求, Y 编制相关技术文件 图2.1整体设计方案图 2.2 电梯的外部结构 电梯的外部结构如下图2.2所示。 5 四层电梯 UPDOWN1234电梯内选按钮、提示 SL4SL3SL2SL1四上L4SQ4 D4 层S4S3 DN4 UP3S2S1 4123 U3上SQ3三L3S4S3S2S1 D3 层 D4D3D2U3 DN3 SQ4U2U1SQ3UP24123二上L2SQ2SQ1L4L3SQ2U2 层 D2L2L1UPDOWN DN2DN2DN4DN3UP3 UP14123一上L1SQ1SL3UP2UP1SL4 层U1 SL2SL1V+COM 图2.2电梯的外部结构 S1、S2、S3、S4分别为轿厢内一层、二层、三层、四层电梯的内选按钮;D2、D3、D4分别为二层、三层、四层电梯外下呼按钮;U1、U2、U3分别为一层、 SQ2、SQ3、SQ4分别为一层、二层、二层、三层、四层电梯外上呼按钮;SQ1、 三层、四层行程开关。 L1、L2、L3、L4分别为一层、二层、三层、四层电梯位置指示灯;DOWN为电梯下行状态指示灯;UP为电梯上行状态指示灯;DN2、DN3、DN4分别为二层、三层、四层电梯外下降指示灯;UP1、UP2、UP3分别为一层、二层、三层电梯外上升指示灯。 2.3 硬件的选择以及I/O端口的分配 首先确定PLC的基本单元选用的是CPU224，它是由14个输入点和10个输 6 出点。由于CPU224的输入和输出点不能满足设计的要求，而CPU224自身可带7个拓展模块，所以增加一个拓展模块EM223(8点输入、8点输出)。 电梯控制的逻辑关系，各输入、输出端口分配见表2.1。 表2.1端口分配及功能表 输 入 输 出 序号 PLC地址 功能说明 序号 PLC地址 功能说明 1 I0.0 四层内选按钮S4 1 Q0.0 四层指示L4 2 I0.1 三层内选按钮S3 2 Q0.1 三层指示L3 3 I0.2 二层内选按钮S2 3 Q0.2 二层指示L2 4 I0.3 一层内选按钮S1 4 Q0.3 一层指示L1 5 I0.4 四层下呼按钮D4 5 Q0.4 轿厢下降指示DOWN 6 I0.5 三层下呼按钮D3 6 Q0.5 轿厢上升指示UP 7 I0.6 二层下呼按钮D2 7 Q0.6 四层内选指示灯SL4 8 I0.7 三层上呼按钮U3 8 Q0.7 三层内选指示灯SL3 9 I1.0 二层上呼按钮U2 9 Q1.0 二层内选指示灯SL2 10 I1.1 一层上呼按钮U1 10 Q1.1 一层内选指示灯SL1 11 I1.2 四层行程开关SQ4 11 Q2.0 数码管显示控制端A 12 I1.3 三层行程开关SQ3 12 Q2.1 数码管显示控制端B 13 I1.4 二层行程开关SQ2 13 Q2.2 数码管显示控制端C 14 I1.5 一层行程开关SQ1 14 Q2.3 数码管显示控制端D 2.4 电梯的控制要求 本系统设计的电梯达到如下要求: 1. 电梯由安装在各楼层电梯口的上升下降呼叫按钮(U1、U2、U3、D2、D3、D4)，电梯轿厢内楼层选择按钮(S1、S2、S3、S4)，上升下降指示(UP、DOWN)，各楼层到位行程开关(SQ1、SQ2、SQ3、SQ4)组成。电梯自动执行呼叫。 2. 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。 3. 电梯等待呼叫时，同时有不同呼叫时，谁先呼叫执行谁。 4. 具有呼叫记忆、内选呼叫指示功能。 5. 具有楼层显示、方向指示、到站提示功能。 6. 完成四层电梯控制模拟装置的接线、调试、操作，实现四层电梯的上升、下降控制。 7 2.5 PLC外部接线图 下图2.3是西门子S7-200PLC的外部接线图。主机1M、2M和面板V+接电源 +24V，主机1L、2L、3L、4L和面板COM接电源GND。 GNDDC24VDC24V1LRQ0.0 R1MQ0.1S4I0.0RQ0.2S3I0.1RQ0.3S2I0.22LRS1Q0.4I0.3 RCPUD4I0.4Q0.5 D3RI0.5Q0.6224D23LRI0.6Q0.7U3I0.7RQ1.0 2MRU2Q1.1I1.0 U1I1.1 SQ4I1.2 SQ3I1.3 SQ2I1.4 SQ1I1.5 +5V 4LARGNDQ2.0译BRQ2.1EM码 CR电Q2.2 223DR路Q2.3 GND 图2.3 PLC外部接线 8 3 电梯系统的软件设计 3.1 西门子PLC编程软件简介 STEP7-Micro/WIN是专门为S7-200设计的，在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学。用户可以通过语句表、梯形图和功能模块图编程，不同的编程语言编制的程序可以相互转换，可以用符号表来定义程序中使用的变量地址对应的符号。 STEP7-Micro/WIN4.0的编程界面中的程序编辑器窗口内包含为当前项目使用的编辑器的局部变量表和程序视图。其编程软件具有以下一些功能:硬件配置、参数设置、通信设置、程序编辑、测试、运行和诊断等功能。 3.2 程序及过程分析 1. 初始化: 初始脉冲SM0.1，将Q0.0,Q1.1清零，将M0.0开始的200个存储位清零。 2. 电梯上升: 电梯上升的情况有:一层到二层、一层到三层、一层到四层、二层到三层、二层到四层、三层到四层，6种情况。 上升特征: SQ1*(U1+U2+U3+S2+S3+S4+D2+D3+D4)+SQ2*(U2+U3+S3+S4+D3+D4) +SQ3*(U3+S3+D4) 上式是罗列了:电梯停在一楼，上升到二层、三层和四层;电梯停在二楼，上升到三层和四层;电梯停在三楼，上升到四层的情况; 9 (1)一层到二层:电梯在一楼，厢内按二楼:S2(或二楼厢外按下呼叫:D2)。 1)电梯停靠在一层。SQ1开关ON，SQ2\SQ3\SQ4开关OFF。 观察:数码器显示“1”。 SET-A=SQ1?,RST-B\C\D=SQ1?. 2)电梯一层向二层上升。厢内按二楼:S2(或二楼厢外按下呼:D2)，SQ1开关由“ON”变“OFF”。 观察:楼层指示灯L1由亮变暗，楼层指示灯L2由暗变亮，层选指示灯SL2亮，电梯上升指示灯UP亮。数码器显示“1”。 10 SET-L1=SQ1*(S2+D2);SET-SL2=SQ1*S2; SET-UP=SQ1*(S2+D2);SET-L2=RST-L1=(SQ1?); 3)电梯到达二层。SQ2开关ON，SQ1\SQ3\SQ4开关OFF。 观察:楼层指示灯L2、层选指示灯SL2和电梯上升指示灯UP全部熄灭，数 码器显示“2”。 SET-B=SQ2?,RST-A\C\D=SQ2?. RST-SL2=RST-UP=RST-L2=(SQ2?); (2)一层到三层。电梯在一楼，厢内按三楼:S3(或三楼厢外按下呼:D3)。 1)电梯停靠在一层。SQ1开关ON，SQ2\SQ3\SQ4开关OFF。 观察:数码器显示“1”。 SET-A=SQ1?,RST-B\C\D=SQ1?. 2)电梯一层向三层上升。厢内按三楼:S3(或三楼厢外按下呼:D3)，SQ1 开关由“ON”变“OFF”。 11 观察:楼层指示灯L1由亮变暗，楼层指示灯L2由暗变亮，层选指示灯SL3亮，电梯上升指示灯UP亮，数码器显示“1”。 SET-L1=SQ1*(S3+D3);SET-SL3=SQ1*S3; SET-UP=SQ1*(S3+D3);SET-L2=RST-L1=(SQ1?); 3)电梯途经二层。SQ2开关ON，电梯到二层;SQ2开关OFF，电梯离开二层。 电梯到达二层观察:楼层指示灯L2变暗，层选指示灯SL3保持亮，楼层上升指示灯UP保持亮，数码器显示“2”。 电梯离开二层观察:楼层指示灯L3变亮，层选指示灯SL3保持亮，楼层上升指示灯UP保持亮，数码器显示“2”。 SET-B=SQ2?,RST-A\C\D=SQ2?. RST-L2=(SQ2?);SET-L3=(SQ2?); 4)电梯到达三层。SQ3开关ON，SQ1\SQ2\SQ4开关OFF。 观察:楼层指示灯L3、层选指示灯SL3和电梯上升指示灯UP全部熄灭，数码器显示“3”。 SET-A\B=SQ3?,RST-C\D=SQ3?. RST-SL3=RST-UP=RST-L3=(SQ3?); 12 (3)一层到四层。电梯在一楼，厢内按四楼:S4(或四楼厢外按下呼:D4)。 1)电梯停靠在一层。SQ1开关ON，SQ2\Q3\SQ4开关OFF。 观察:数码器显示“1”。 SET-A=SQ1?,RST-B\C\D=SQ1?. 2)电梯一层向四层上升。厢内按四楼:S4(或四楼厢外按下呼:D4)，SQ1开关由“ON”变“OFF”。 观察:楼层指示灯L1由亮变暗，楼层指示灯L2由暗变亮，层选指示灯SL4亮，电梯上升指示灯UP亮，数码器显示“1”。 SET-L1=SQ1*(S4+D4);SET-SL4=SQ1*S4; SET-UP=SQ1*(S4+D4);SET-L2=RST-L1=(SQ1?); 3)电梯途经二层。SQ2开关ON，电梯到二层;SQ2开关OFF，电梯离开二层。 13 电梯到达二层观察:楼层指示灯L2变暗，层选指示灯SL4保持亮，楼层上升指示灯UP保持亮，数码器显示“2”。 电梯离开二层观察:楼层指示灯L3变亮，层选指示灯SL4保持亮，楼层上升指示灯UP保持亮，数码器显示“2”。 SET-B=SQ2?,RST-A\C\D=SQ2?. RST-L2=(SQ2?);SET-L3=(SQ2?); 4)电梯途经三层。SQ3开关ON，电梯到三层;SQ3开关OFF，电梯离开三层。 电梯到达三层观察:楼层指示灯L3变暗，层选指示灯SL4保持亮，楼层上升指示灯UP保持亮，数码器显示“3”。 电梯离开三层观察:楼层指示灯L4变亮，层选指示灯SL4保持亮，楼层上升指示灯UP保持亮，数码器显示“3”。 SET-A\B=SQ3?,RST-C\D=SQ3?. RST-L3=(SQ3?);SET-L4=(SQ3?); 5)电梯到达四层。SQ4开关ON，SQ1\SQ2\SQ3开关OFF。 观察:楼层指示灯L4、层选指示灯SL4和电梯上升指示灯UP全部熄灭，数码器显示“4”。 SET-C=SQ4?,RST-A\B\D=SQ4?. RST-SL4=RST-UP=RST-L4=(SQ4?); 14 (4)二层到三层。电梯在二楼，厢内按三楼:S3(或三楼厢外按下呼:D3)。 1)电梯停靠在二层。SQ2开关ON，SQ1\SQ3\SQ4开关OFF。 观察:数码器显示“2”。 15 SET-B=SQ2?,RST-A\C\D=SQ2?. 2)电梯二层向三层上升。厢内按三楼:S3(或三楼厢外按下呼:D3),电梯离开二层,SQ2开关由“ON”变“OFF”。 观察:楼层指示灯L2由亮变暗，楼层指示灯L3由暗变亮，层选指示灯SL3亮，电梯上升指示灯UP亮，数码器显示“2”。 SET-L2=SQ2*(S3+D3);SET-SL3=SQ2*S3; SET-UP=SQ2*(S3+D3);SET-L3=RST-L2=(SQ2?); 3)电梯到达三层。SQ3开关ON，SQ1\SQ2\SQ4开关OFF。 观察:楼层指示灯L3、层选指示灯SL3和电梯上升指示灯UP全部熄灭，数码器显示“3”。 SET-A\B=SQ3?,RST-C\D=SQ3?. RST-SL3=RST-UP=RST-L3=(SQ3?); 16 (5)二层到四层。电梯在二楼，厢内按四楼:S4(或四楼厢外按下呼:D4)。 1)电梯停靠在二层。SQ2开关ON，SQ1\SQ3\SQ4开关OFF。 观察:数码器显示“2”。 SET-B=SQ2?,RST-A\C\D=SQ2?. 2)电梯二层向四层上升。厢内按三楼:S4(或四楼厢外按下呼:D4)，电梯离开二层, SQ2开关由“ON”变“OFF”。 观察:楼层指示灯L2由亮变暗，楼层指示灯L3变亮，层选指示灯SL4亮，电梯上升指示灯UP亮，数码器显示“2”。 SET-L2=SQ2*(S4+D4);SET-SL4=SQ2*S4; SET-UP=SQ2*(S4+D4);SET-L3=RST-L2=(SQ2?); 3)电梯途经三层。SQ3开关ON，电梯到达三层;SQ3开关OFF，电梯离开三层。 电梯到达三层观察:楼层指示灯L3变暗，层选指示灯SL4保持亮，楼层上升指示灯UP保持亮，数码器显示“3”。 电梯离开三层观察:楼层指示灯L4变亮，层选指示灯SL4保持亮，楼层上升指示灯UP保持亮，数码器显示“3”。 SET-A\B=SQ3?,RST-C\D=SQ3?. RST-L3=(SQ3?);SET-L4=(SQ3?) 5)电梯到达四层。SQ4开关ON，SQ1\SQ2\SQ3开关OFF。 观察:楼层指示灯L4、层选指示灯SL4和电梯上升指示灯UP全部熄灭，数码器显示“4”。 SET-C=SQ4?,RST-A\B\D=SQ4?. RST-SL4=RST-UP=RST-L4=(SQ4?); 17 18 (6)三层到四层。电梯在三楼，厢内按四楼:S4(或四楼厢外按下呼:D4)。 1)电梯停靠在三层。SQ3开关ON，SQ1\SQ2\SQ4开关OFF。 观察:数码器显示“3”。 SET-A\B=SQ3?,RST-C\D=SQ3?. 2)电梯三层向四层上升。厢内按四楼:S4(或四楼厢外按下呼:D4),电梯离开三层,SQ3开关由“ON”变“OFF”。 观察:楼层指示灯L3由亮变暗，楼层指示灯L4由暗变亮，层选指示灯SL4亮，电梯上升指示灯UP亮，数码器显示“3”。 SET-L3=SQ2*(S4+D4);SET-SL4=SQ3*S4; SET-UP=SQ3*(S4+D4);SET-L4=RST-L3=(SQ3?); 3)电梯到达四层。SQ4开关ON，SQ1\SQ2\SQ3开关OFF。 观察:楼层指示灯L4、层选指示灯SL4和电梯上升指示灯UP全部熄灭，数码器显示“4”。 SET-C=SQ4?,RST-A\B\D=SQ4?. RST-SL4=RST-UP=RST-L4=(SQ4?); 19 3. 电梯下降 电梯下降情况有:四层到三层、四层到二层、四层到一层、三层到二层、三层到一层、二层到一层，6种情况。 下降特征: SQ4*(S3+S2+S1+D3+D2+U3+U2+U1)+SQ3*(S2+S1+D2+U2+U1)+SQ2*(S1+U1) 上式是罗列了:电梯停在四楼，下降到三层、二层和一层;电梯停在三楼，下降到二层和一层;电梯停在二楼，下降到一层的情况; 20 (1)四层到三层。电梯在四楼，厢内按三楼:S3(三楼厢外按下呼或上呼:D3或U3)。 1)电梯停靠在四层。SQ4开关ON，SQ1\SQ2\SQ3开关OFF。 观察:数码器显示“4”。 SET-C=SQ4?,RST-A\B\D=SQ4?. 2)电梯四层向三层下降。厢内按三楼:S3(三楼厢外按下呼或上呼:D3或U3),电梯离开四层,SQ4开关由“ON”变“OFF”。 21 观察:楼层指示灯L4由亮变暗，楼层指示灯L3由暗变亮，层选指示灯SL3亮，电梯下降指示灯DOWN亮，数码器显示“4”。 SET-L4=SQ4*(S3+D3+U3);SET-SL3=SQ4*S3; SET-DOWN=SQ4*(S3+D3+U3);SET-L3=RST-L4=(SQ4?); 3)电梯到达三层。SQ3开关ON，SQ1\SQ2\SQ4开关OFF。 观察:楼层指示灯L3、层选指示灯SL3和电梯下降指示灯DOWN全部熄灭，数码器显示“3”。 SET-A\B=SQ3?,RST-C\D=SQ3?. RST-SL3=RST-DOWN=RST-L3=(SQ3?); 22 (2)四层到二层。电梯在四楼，厢内按二楼:S2(二楼厢外按下呼或上呼:D2或U2)。 1)电梯停靠在四层。SQ4开关ON，SQ1\SQ2\SQ3开关OFF。 观察:数码器显示“4”。 SET-C=SQ4?,RST-A\B\D=SQ4?. 2)电梯四层向二层下降。厢内按二楼:S2(二楼厢外按下呼或上呼:D2或U2)，SQ4开关由“ON”变“OFF”。 观察:楼层指示灯L4由亮变暗，楼层指示灯L3由暗变亮，层选指示灯SL2亮，电梯下降指示灯DOWN亮，数码器显示“4”。 SET-L4=SQ4*(S2+U2);SET-SL2=SQ4*S2; SET-DOWN=SQ4*(S2+U2);SET-L3=RST-L4=(SQ4?); 3)电梯途经三层。SQ3开关ON，电梯到三层;SQ3开关OFF，电梯离开二层。 电梯到达三层观察:楼层指示灯L3变暗，层选指示灯SL2保持亮，楼层下降指示灯DOWN保持亮，数码器显示“3”。 电梯离开三层观察:楼层指示灯L2变亮，层选指示灯SL2保持亮，楼层下降指示灯DOWN保持亮，数码器显示“3”。 SET-A\B=SQ3?,RST-C\D=SQ3?. RST-L3=(SQ3?);SET-L2=(SQ3?); 4)电梯到达二层。SQ3开关ON，SQ1\SQ2\SQ4开关OFF。 观察:楼层指示灯L2、层选指示灯SL2和电梯下降指示灯DOWN全部熄灭，数码器显示“2”。 SET-B=SQ2?,RST-A\C\D=SQ2?. RST-SL2=RST-DOWN=RST-L2=(SQ2?); 23 24 (3)四层到一层。电梯在四楼，厢内按一楼:S1(一楼厢外按上呼:U1)。 1)电梯停靠在四层。SQ4开关ON，SQ1\SQ2\SQ3开关OFF。 观察:数码器显示“4”。 SET-C=SQ4?,RST-A\B\D=SQ4?. 2)电梯四层向一层下降。厢内按一楼:S1(一楼厢外按上呼:U1)，SQ4开关由“ON”变“OFF”。 观察:楼层指示灯L4由亮变暗，楼层指示灯L3由暗变亮，层选指示灯SL1亮，电梯下降指示灯DOWN亮，数码器显示“4”。 -L4=SQ4*(S1+U1);SET-SL1=SQ4*S1; SET SET-DOWN=SQ4*(S1+U1);SET-L3=RST-L4=(SQ4?); 3)电梯途经三层。SQ3开关ON，电梯到达三层;SQ3开关OFF，电梯离开二层。 电梯到达三层观察:楼层指示灯L3变暗，层选指示灯SL1保持亮，楼层下降指示灯DOWN保持亮，数码器显示“3”。 电梯离开三层观察:楼层指示灯L2变亮，层选指示灯SL1保持亮，楼层下降指示灯DOWN保持亮，数码器显示“3”。 SET-A\B=SQ3?,RST-C\D=SQ3?. RST-L3=(SQ3?);SET-L2=(SQ3?); 4)电梯途经二层。SQ2开关ON，电梯到达二层;SQ2开关OFF，电梯离开二层。 电梯到达二层观察:楼层指示灯L2变暗，层选指示灯SL1保持亮，楼层下降指示灯DOWN保持亮，数码器显示“2”。 电梯离开二层观察:楼层指示灯L1变亮，层选指示灯SL1保持亮，楼层下降指示灯DOWN保持亮，数码器显示“2”。 SET-B=SQ2?,RST-A\C\D=SQ2?. RST-L2=(SQ2?);SET-L1=(SQ2?); 5)电梯到达一层。SQ1开关ON，SQ2\SQ3\SQ4开关OFF。 观察:楼层指示灯L2、层选指示灯SL1和电梯下降指示灯DOWN全部熄灭，数码器显示“1”。 25 SET-A=SQ1?,RST-B\C\D=SQ1?. RST-SL1=RST-DOWN=RST-L1=(SQ1?); 26 (4)三层到二层。电梯在三楼，厢内按二楼:S2(二楼厢外按下呼或上呼:D2或U2)。 1)电梯停靠在三层。SQ3开关ON，SQ1\SQ2\SQ4开关OFF。 观察:数码器显示“3”。 SET-A\B=SQ3?,RST-C\D=SQ3?. 2)电梯三层向二层下降。厢内按二楼:S2(二楼厢外按下呼或上呼:D2或U2)，SQ3开关由“ON”变“OFF”。 观察:楼层指示灯L3由亮变暗，楼层指示灯L2由暗变亮，层选指示灯SL2亮，电梯下降指示灯DOWN亮，数码器显示“3”。 SET-L3=SQ3*(S2+D2+U2);SET-SL2=SQ3*S2; SET-DOWN=SQ3*(S2+D2+U2);SET-L2=RST-L3=(SQ3?); 3)下降到二层。SQ2开关ON,SQ1\SQ3\SQ4开关OFF。 观察:楼层指示灯L2、层选指示灯SL2和电梯下降指示灯DOWN全部熄灭，数码器显示“2”。 SET-B=SQ2?,RST-A\C\D=SQ2?. 27 RST-SL2=RST-DOWN=RST-L2=(SQ2?); 28 (5)三层到一层。电梯在三楼，厢内按一楼:S1(一楼厢外按上呼:U1)。 1)电梯停靠在三层。SQ3开关ON，SQ1\SQ2\SQ4开关OFF。 观察:数码器显示“3”。 SET-A\B=SQ3?,RST-C\D=SQ3?. 2)电梯三层向一层下降。厢内按一楼:S1(一楼厢外按上呼:U1)，SQ3开关由“ON”变“OFF”。 观察:楼层指示灯L3由亮变暗，楼层指示灯L2由暗变亮，层选指示灯SL1亮，电梯下降指示灯DOWN亮，数码器显示“3”。 -L3=SQ3*(S1+U1);SET-SL1=SQ3*S1; SET SET-DOWN=SQ3*(S1+U1);SET-L2=RST-L3=(SQ3?); 3)电梯途经二层。SQ2开关ON，电梯到二层;SQ2开关OFF，电梯离开二层。 电梯到达二层观察:楼层指示灯L2变暗，层选指示灯SL1保持亮，楼层下降指示灯DOWN保持亮，数码器显示“2”。 电梯离开二层观察:楼层指示灯L1变亮，层选指示灯SL1保持亮，楼层下降指示灯DOWN保持亮，数码器显示“2”。 SET-B=SQ2?,RST-A\C\D=SQ2?. RST-L2=(SQ2?);SET-L1=(SQ2?); 4)电梯到达一层。SQ1开关ON ,SQ2\SQ3\SQ4开关OFF。 观察:楼层指示灯L1、层选指示灯SL1和电梯下降指示灯DOWN全部熄灭，数码器显示“1”。 SET-A=SQ1?,RST-B\C\D=SQ1?. RST-SL1=RST-DOWN=RST-L1=(SQ1?); 29 30 (6)二层到一层。电梯在二楼，厢内按一楼:S1(一楼厢外按上呼:U1)。 1)电梯停靠在二层。SQ2开关ON，SQ1\SQ3\SQ4开关OFF。 观察:数码器显示“2”。 SET-B=SQ2?,RST-A\C\D=SQ2?. 2)电梯二层向一层下降。厢内按一楼:S1(一楼厢外按上呼:U1)，SQ2开关由“ON”变“OFF”。 观察:楼层指示灯L2由亮变暗，楼层指示灯L1由暗变亮，层选指示灯SL1亮，电梯下降指示灯DOWN亮，数码器显示“2”。 -L2=SQ2*(S1+U1);SET-SL1=SQ2*S1; SET SET-DOWN=SQ2*(S1+U1);SET-L1=RST-L2=(SQ2?); 3)电梯到达一层。SQ1开关ON,SQ2\SQ3\SQ4开关OFF。 观察:楼层指示灯L1、层选指示灯SL1和电梯下降指示灯DOWN全部熄灭，数码器显示“1”。 SET-A=SQ1?,RST-B\C\D=SQ1?. RST-SL1=RST-DOWN=RST-L1=(SQ1?); 31 4. 楼层数码管显示 (1)轿厢在一层,数码管显示“1”(DCBA=0001)。 (2)轿厢在二层,数码管显示“2”(DCBA=0010)。 (3)轿厢在三层,数码管显示“3”(DCBA=0011)。 32 (4)轿厢在四层,数码管显示“4”(DCBA=0100)。 4 系统调试 完成了硬件的设计、制作和软件编程之后，要使系统能够按设计意图正常运行，必须进行系统调试。系统调试包括硬件调试和软件调试两个部分。 4.1 硬件部分调试 根据电气接线图安装接线，PLC实际接线时，还应考虑到以下几个方面: (1) 应有电源输入线，通常为220V、50HZ交流电源，允许电源有一定的浮动范围。并且必须有保护装置，如熔断器等。若是干扰较强或对可靠性要求很高的场合，应在PLC的电源输入端加装带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器。 (2) 输入端子八个为一组，公用一个COM端。PLC应单独接地，不要和其他电器元件共用接地线，接地线面积应大于2mm?,并尽可能靠近PLC。 (3) PLC输出端接有线圈和电磁阀等感性元件时必须加保护电路，例如并接阻容吸收回路(对于交流电源)或续流二极管(对于支流电源)。 4.2 软件部分调试 用编程工具将用户程序输入计算机，经过反复编辑、编译、下载、调试、运行，直至运行正确。 1.检查实训设备器材，给实训装置和编程电脑上电。 2.按照I/O端口分配或接线图，完成PLC与实训模块之间的接线，认真检查， 33 确保正确无误。 3.打开控制程序，进行编译、修改，直至无误。连接编程通讯电缆，打开PLC主机电源开关，下载程序到PLC中，下载完毕后将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。监控程序状态。 4.将行程开关“SQ1”拨到ON，“SQ2”、“SQ3”、“SQ4”拨到OFF，表示电梯停在底层。 5. 选择电梯楼层按钮或楼层上下按钮。例:按下“D3”电梯方向指示灯“UP”亮，底层指示灯“L1”亮，表明电梯离开底层。将行程开关“SQ1”拨到“OFF”，二层指示灯“L2”亮，将行程开关“SQ2”拨到“ON”表明电梯到达二层。将行程开关“SQ2”拨到“OFF”表明电梯离开二层。三层指示灯“L3”亮，将行程开关“SQ3”拨到“ON”表明电梯到达三层。 6.重复步骤5，按下不同的选择按钮，观察电梯的运行过程。 4.3 运行调试结果 电梯在四层,楼层指示灯L4点亮,电梯向下运动,电梯下降指示灯DOWN点亮,层选为一层,电梯内选指示灯SL1点亮，如下图4.1所示。 图4.1电梯四层向一层下降 34 经过反复的调试、修改、运行，最终实现了四层电梯的控制要求，该系统控制采用随机逻辑控制，即在以程序逻辑控制实现电梯基本控制要求的基础上，根据随机输入的信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。 总结 本次毕业设计内容是四层电梯的控制系统。本文采用西门子S7-200可编程控制器设计电梯的控制系统。完成电梯的轿厢外层选指令、轿厢内选指令和电梯上升下降指令等控制任务。 在电梯总体方案设计的过程中，使我认识到: (1)方案的设计思路是实施操作的坚实基础。如果没有很好的设计思路，实施的过程是很难进行的。 (2)书本上的知识永远只是基础，而基础正是你向高层次迈进的扎实阶段。没有这个基础，就无法实现技术上的腾飞。在实践的过程中，灵活运用书本上所讲的知识，万变不离其中，只有扎实掌握了核心的方法，才有可能做到活学巧用。 通过本次毕业设计，我的知识领域得到了进一步扩展，专业技能也得到了进一步的提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。使我对西门子PLC的编程软件有了充分的了解和把握。另外，这次毕业设计还培养了我严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。与此同时，也锻炼了我的动手能力，而这些正是我成长过程中一次很好的经历，我相信这一定会为我今后的发展奠定良好的基础。 致谢 走的最快的总是时间，来不及感叹，大学生活就接近了尾声。时至今日，几个礼拜的毕业设计终于可以画上了一个圆满的句号，现在回想起当初做毕业设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，不过乐趣尽在其中～ 这次毕业设计不仅使我了解了许多新的知识，更重要的是我检索和索取知识的能力得到了很大提高，这跟老师对我的指导是分不开的。本文是在侯文芳老师 35 的悉心指导下完成的。导师严谨求实的治学态度、正真坦荡的为人风范使我受益匪浅。另外，在毕业设计制作的过程中，还得到了同学的帮助。在此，对给予我帮助的导师和同学表示我衷心的感激和诚挚的谢意。 最后，感谢在学习和生活上给予我帮助的老师与同学，是他们一路伴随着我两年来的成长。在即将走出校园，直面大千世界的路口，虽然有些彷徨，有些茫然，但我知道我必须勇敢的迈步前行。未来不可知，但是我们前进的源动力～ 参考文献 1 廖常初.PLC基础及应用.北京:机械工业出版社,2004 2 吴丽.电气控制与PLC应用技术.北京:机械工业出版社,2008 3 田淑珍.S7-200 PLC原理及应用.北京:机械工业出版社,2009 4 周万珍,高鸿斌.PLC分析与设计及应用.北京:电子工业出版社,2004 5 西门子公司.SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册,2008 6 何衍庆.可编程序控制器原理及运用技巧.北京:化学工业出版社,2000 7 王永华.现代控制技术及PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社,2003 8 陈宇编.可编程控制器基础及编程技巧.广州:华南理工大学出版社，1999 9 林小峰.可编程控制器原理及应用.北京:北京高等教育出版社，1991 10 朱绍祥.可编程控制器原理及应用.上海.上海交通大学出版社，1988 36