学号1151401117
《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
作者姓名李学国
指导教师：张静职称：副教授
完成日期：2014 年 6 月30 日
课程设计任务书
学生姓名李学国学号1151401117
专业方向电气工程及其自动化班级11级1班
题目名称基于S7-200四层电梯控制系统设计
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
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：
目录
一、设计的目的及意义 (1)
二、总体方案设计 (1)
三、PLC 系统硬件设计 (1)
3.1 四层电梯主电路 (2)
3.2 输入输出点数的分配 (2)
3.3 PLC外部接线图 (3)
3.4 电梯工作流程图 (4)
四、系统软件设计 (5)
4.1 梯形图设计 (6)
4.2 仿真软件及CPU配置 (19)
4.3系统仿真与调试 (19)
五、总结 (20)
参考文献 (21)
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
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
输入输出
名称代号输入点名称输出点
1 一层平层
SQ1 I0.0
电梯上行记
忆
HL1 Q0.0
2 二层平层
SQ2 I0.1
电梯下行记
忆
HL2 Q0.1
3 三层平层
SQ3 I0.2
拽引电机正
转
KM1 Q0.2
4 四层平层
SQ4 I0.3
拽引电机反
转
KM2 Q0.3
5 内呼一楼
SB10 I0.4
内呼一楼指
示
HL3 Q0.4
6 内呼二楼
SB9 I0.5
内呼二楼指
示
HL4 Q0.5
7 内呼三楼
SB8 I0.6
内呼三楼指
示
HL5 Q0.6
8 内呼四楼
SB7 I0.7
内呼四楼指
示
HL6 Q0.7
9 一层上呼按
钮
SB1 I1.0
一层上呼指
示
HL7 Q1.0
10 二层上呼按
钮
SB2I1.1
二层上呼指
示
HL8 Q1.1
11 三层上呼按
钮
SB3I1.2
三层上呼指
示
HL9 Q1.2
12 二层下呼按
钮
SB4I1.3
二层下呼指
示
HL10 Q1.3
13 三层下呼按
钮
SB5I1.4
三层下呼指
示
HL11 Q1.4
14 四层下呼按
钮
SB6I1.5
四层下呼指
示
HL12 Q1.5
15 手动开门按
钮
SB12I2.0
门电机反转
KM3 Q1.6
16 手动关门按
钮
SB13I2.1
门电机正转
KM4 Q1.7
17 开门限位
SQ5 I2.2
18 关门限位
SQ6 I2.3
19 电梯上升极
限位
SQ7 I2.4
20 电梯下降极
限位
SQ8I2.5
由上表可知输入、输出点数为20入16出，可选用CPU226（24入16出）实现四层电梯自动控制系统的功能。
3.3PLC外部接线图
PLC外部接线图如图2所示
I0.0I0.1I1.0I0.7I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I1.1I2.1I2.0I1.5I1.4I1.3I1.2I2.5I2.4I2.2I2.3SB4SB3SB2SB1SB7SB8SB9SB10SQ1SQ4SQ3SQ224V
Q0.0Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1Q0.6Q0.5Q0.7Q1.3Q1.2Q1.1Q1.0Q1.0Q1.7Q1.6Q1.5Q1.4KM3KM4
KM1SB5SB11SB6KM2CPU226
SB12SQ8
SQ7SQ6SQ5图2 PLC 外部接线图
HL1HL2HL6HL5HL4HL3HL11HL10HL9HL8HL7HL13HL121L 2L 3L
AC
1M
2M
3.4 电梯工作流程图
电梯工作流程图如图3所示
开始
初始化
目标层与所停层同层
确认目标楼层
是否外呼
是否内呼
目标层与所停层之间的关系
电梯选向
运行
楼层信号
是否目标楼层
停止运行
开门
延时
关门
是否停止
停止
Y
N
Y
N
Y
N
N
Y
Y 图3 电梯工作流程图
N
Y
四、系统软件设计
4.1 梯形图设计