S7-200系列PLC实现电梯模型控制开题报告
1.课题的目的与意义
目前电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，第
[1]二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在抗干扰性差、系统设计较复杂、一般维修人员难以掌控其维修技术等缺陷;而PLC控制系统由于运行可靠，使用维修方便，
[2][3]抗干扰性强等优点，使得系统可靠性大大提高，从而PLC控制系统已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。现有的电梯控制技术仍存在缺点和不足之处，如何把更为先进的技术应用于电梯群控之中，以进一步改善运输的效果、
[4]提高运行的效率、满足乘客的需求，仍然需要更深入的探索和研究。因此运用可编程控制器(PLC)对电梯控制系统、特别是电梯群控系统进行研究与设计具有十分重大的意义。
本课题要求熟悉西门子PLC硬件和软件，包括编程软件和组态王软件，通过实际PLC编程对电机控制、上位机监控实际电梯运行状态等熟悉电气控制理论应用到工业现场。通过毕业设计，使自己能综合运用所学习的基础和专业知识。 2.国内外现状及发展趋势
2.1国内外现状
首次使用的乘客电梯出现于18世纪90年代后期.1889年,Otis公司在纽约成功安装了一台直接连接式升降机,这是以直流电动机为动力的世界上第一台电力驱动升降机,从此诞生了名副其实的乘客电梯。电梯驱动控制技术的发展经历了直流电机驱动控制,交流单速电机驱动控制,交流双速电机驱动控制,直流有齿轮、无齿
轮调速驱动控制,交流调压调速驱动控制,交流变压变频调速驱动控制以及交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。随着第一个半自动化电梯控制器在19世纪20年代的使用,原始的服务员执守工作方式已减少为一个开关门的操[5]作。直到1950年,由电力机械继电器系统组成的全自动电梯控制器的应用取消了服务员执守.到20世纪70年代,基于微处理器的电梯控制器得到广泛应用,使
[5]得更为复杂的调度算法的实成为可能,由此产生了电梯群控的概念。电梯操纵控制方式经历了手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制等过程,对于多
[5]台电梯则出现了并联控制、智能群控等。随着智能控制技术在电梯群控系统中的广泛应用,电梯交通系统和其他设施融为一体,智能建筑的整体功能得以充
[6]分发挥。对高层及超高层建筑电梯交通系统的研究表明:电梯交通系统设计的关键是满足乘客生理上和心理上的承受力。有效地解决高层建筑复杂的楼内垂直交通,寻求优化的控制策略,优化调度多部电梯以提高电梯的运行效率和服务质量,成为许多学者研究的重要课题。
据统计，我国在用电梯已达40多万台，每年还以约5万,6万台的速度增[7]长。并且在实现电梯群控系统后，据一些资料数据显示，电梯并联后的运送能力提高了20%-30%左右，减少了电梯因停层而带来的加减速、开门、关门及等待的时间，因而在上、下班客流量的高峰时段，乘员候梯和乘梯的时间大大减短。电梯运行实际能量消耗的50%是在减速、加速这段运行过程中。电梯并联后，电
[8]梯停层数量的减少很大程度减少电梯运行的电力消耗。如果两电梯各自独
立运行，容易发生电梯响应呼梯信号而运行到站后，乘客已被另一台电梯接走而空运行的现象，长期这样必然造成很大的能源浪费，给电梯的集中管理造成较大的困[9]难，而且使得电梯系统处于非最佳运行状态，难以提高运行效率，乘客的需求也不能得到最好的响应和最好的满足。
2(2发展趋势
(1)结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化
随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。
(2)技术含量更高，性能更好
电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VVVF
电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁挣、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流:由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代VVVF技术。另外，网络控制和智能群控系统.以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。
(3)安装更方便、更快捷
高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式;随着新技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保—
[10]安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。 3. 课题的主要工作
根据设计要求，对电梯的元器件选型及系统设计、PLC外部接口电路设计、控制器装配图与接线图设计、列出元器件清单、完成PLC程序设计与联机调试等内容，并通过指导老师的指导，独立完成方案设计、系统设计、设备选型、绘制流程图等工作。
4. 完成课题所需的条件
4.1 电梯的主要结构
电梯是一种特殊的起重运输设备，是机械、电气紧密结合的大型复杂产品。机械系统相当于人的躯干，而电气系统则相当于人的神经。机械、电气的高度结合，使电梯能自由地沿着导轨上下往复运动，把人和货物从一个水平面提升到另
[11]一个水平面。如图4.1所示
电梯的机械系统部分由曳引系统如图4.2所示、轿厢和门机系统、平衡系统、
[15]导向系统以及机械安全保护装置等部分组成。
电气系统又由电力驱动系统、电气控制系统和安全保护系统三部分组成。
图4.1拽引式电梯示意图
图4.2 拽引控制系统
4.2 电梯PLC控制系统结构
四层电梯模型的PLC控制系统主要由信号控制系统和拖动系统组成，其系统结构框图如图4.3所示。输入部分主要是由呼梯盒、操纵箱、楼层脉冲信号、安全装置、井道装置组成。输出部分主要是由楼层显示、呼梯信号显示、运行方向显示、幵关门控制、变频器、曳引机控制组成。外部控制信号通过输入采样寄存在输入映像寄存器中，根据控制程序需要读取并在CPU中进行逻辑运算处理，再将结果存入输出映像寄存器，且每个周期进行输出刷新，驱动外部执行机构，同时分别向各个楼层显示、呼梯信号灯、运行方向信号灯发出显示信号，另外还会向门机发出开关门控制信号，向变频器发出上下行信号，从而实现电梯运行状
[12][13]态的控制。
图4.3 电梯系统控制框图
4.3 实验设备
由与S7-200可编程控制器是德国西门子公司研制的一种新型可编程控制器。具有工作可靠,功能强,存储容量大, 编程方便, 输出端可直接驱动2A 的继电器或接触器的线圈,抗干扰能力强等优点，完全能够满足电梯对电气控制系统的要[14]求，因此，本课题采用西门子公司生产的S7-200型号的PLC作为电梯的控制器。
本次课程设计的主要任务是应用所学的西门子S7-200系列小型PLC设计一个四层电梯控制系统。该系统应能实现普通电梯的基本功能，并有超重报警，故障检修等功能。硬件电路由直流电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器等组成。程序是借助STEP7 –Micro/WIN32编程软件编写完成的。本课题的开发平台是Windows XP。
4.4 设计思路
设计思路流程图如图4.4所示，为实现四层电梯模型的控制要求，将在论文中详细阐述。
图4.4 设计思路流程图
5. 课题的进度安排
周次内容进程 1 选择毕业设计方向题目，了解设计内容 2-3 查阅资料，了解电梯的设计原理及其他相关信息 4-5 画出所设计的系统原理图，完成开题报告6-8 确定PLC型号并设计电梯控制系统的I/O端口 9-12 完成软件编程，进行系统仿真和调试 13-15 根据论文撰写规范和前期成果，撰写论文 16-17 老师指导，完善论文
18 准备答辩
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