仿真电梯控制系统设计
本课题以实验室现有的广东三向公司生产的仿真电梯为控制对象，以西门子PLC为控制器，设计并调试电梯运行的控制系统，达到稳定、可靠运行的要求。
利用西门子S7-300可编程控制器编写的一个多层电梯的控制系统。在WIN7的环境下使用step7软件，设计出程序，实现对电梯的楼层显示，轿厢的上行、下降，停梯、轿厢门的打开与关闭，轿厢内登记、消号，厅外登记、消号等的一系列控制，从而完成电梯的集选控制。本次设计中重点对控制系统的软件程序进行分析讨论。
关键词 电梯，可编程控制器，梯形图
目 录
1 引言 1
1.1 电梯概述 1
1.2 设计任务 2
1.3 PLC简介 2
1.4 编程工具介绍 2
2 仿真电梯介绍 3
2.1 电梯结构 3
2.2 功能实现 5
3 方案设计 5
3.1 电梯控制系统的设计 5
3.2 电梯控制流程 5
4 硬件设计 7
4.1 电动机控制电路设计 7
4.2 PLC的选择 8
4.3 I/O分配表 9
4.4 I/O外部接线设计 11
5 软件设计 12
5.1 电梯的控制要求 13
5.2 功能模块设计 13
6 总体调试 27
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
附录：梯形图 34
1 引言
1.1 电梯概述
电梯在汉语辞书中的解释为：建筑物中用电作动力的升降机，取代步行上下的楼梯[1]。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
> 谈到电梯的发源，是很早之前的事情。那时候古埃及人在堆砌石块的时候，使用到上上下下的工具，可是这类起重机的动力来历都是人力。在1202年左右的时候，法国装配了一台起重机，差别在于它是用动物来牵引所要运动的货物的，在圆筒上面绕上绳索，对要行动的工具举行输送。这种类型的牵引方法一直沿用到第一次工业革命以后，人类运用机械作为动力。
几百年的时间，我们生活中出现过很多种类的这样的机器，它们都有一个不足之处：当起吊绳子由于某种原因发生断裂的时候，箱体都会直接掉落到地面上。1854，奥的斯发明了一种装置：安装在电梯到平台顶部的弹簧，并建立用于停车杆，两个对象是运行在水平方向的。在货车上安装一个绳子，当绳子因为某种情况发生断裂，货车的弹簧片会把反作用的牵引力在最大的情况下压到一个最小值，这时候绳子可以被死死抱合，即可将平台牢固地原地牢固免连续下坠。安全系数最高的的代步工具诞生了。奥的斯这个名字很快在周围地区乃至邻国传开来。虽然第一台不是他创造出来的，但是此举，对于他来说，他是首先考虑到风险系数的人，我们乘坐将更加放心。“安全”这个词语，顿时成为众多电梯生产厂商所关注的问题。从此，电梯在逐步的向着我们如今使用的这些电梯类型过渡，所以说，他对于电梯史着重要的影响，为后人开辟了新道路。
然而真正能够称为电梯（动力来自电能）的产品应该是在20世纪初才出现的。
国外电梯发展状况良好，而且技术比较完备，其中明显的有电梯中加入远程监控系统，更高的安全性能等。相比之下，国内的发展比较落后，不过国内的电梯设计生产行业起步比较晚，之前很长一段时间我国的电梯产业一直不景气，产量很少，不过任何事物的发展都是有一定过程的，建国后的二三十年里，中国大陆地区电梯安置总量约1万台。都说国内的经济建设会带动工业的发展，在改革开放后，电梯产业被重视起来，投入大量的财力物力，电梯产业得到发展。到如今，中国电梯产量达到100万台左右，在未来几年里，国内电梯产量将有进一步的增长。预计到2020年，电梯产量可达200万台左右。
随着科学技术的成长，这些年来，电梯生产技术获得更新换代。电梯主要分为机械系统与控制系统两大部分，跟着自控理论和微电手艺的前进，电梯的牵动方法与节制本领也都跟着转变，交流调速是最近电梯牵动的首要目的。目前，电梯按控制方式分为三种类型：继电器，PLC型，单片机型[2]。继电器操纵系统因为故障率高、可靠性差、节制体例不矫捷与耗损功率大等错误谬误，现阶段已渐渐被裁减。单片机操控体系虽然在使用过程中不显得死板，但是它具备较弱的抗干扰性能，体系计划庞大等缺点。相反的，PLC操纵体系由于工作的时候比较稳定，出现问题的时候，维修人员可以容易的修好，外界对它的影响比较小,计划和调试周期较短等长处，目前开发研究人员大多使用这个控制方式，同时也用于以前较老控制系统的革新。
1.2 设计任务
本次设计的任务是结合实验室的仿真电梯，来完成本次设计。具体要完成以下任务。以PLC作为主要工具来实现对仿真电梯的多种功能控制。对电梯的硬件部分简明陈述；然后，画出输入输出分布表；进行PLC的选型；画出主电路图，硬件接线图；最后是总的流程图。软件部分则会对电梯实现的各个功能的分析。在完成这些任务的时候，我们可以通过查阅书籍，凭借之前在课堂上学习的知识，这些都能够帮助到我们。
1.3 PLC简介
可编程控制器是一个专门在工业大环境中使用的系统，它采取很多存储器，用在内部存储程序，逐步的控制，履行逻辑运算，计时，计数与算术操纵等面向用户的指令，并用数字量或模拟量的输入和输出来操控一些机器或生产过程[3]。可编程控制器和它的外围扩展产物，依照简略便捷的计划原则被结合使用以实现一些功效。
总之，可编程控制器就好比一台微机，一台专门为大工厂时代下使用的电子产品。它包含了大量的输入输出点，同时它的驱动机能也很好。但是，在实际使用过程中，我们要根据具体的设计要求，要实现的功能来进行选择，以实现更方便的功能。
1.4 编程工具介绍
在这次设计中，我们利用S7-300型PLC及相应的STEP7编程软件来编写程序，完成设计。
STEP7编程软件是一个用于SIMATIC 可编程逻辑控制器的组态和编程的标准软件包。该软件的各个功能可以通过在WIN7环境下打开此软件便会看到，主要有软件部分梯形图的编辑，组态的架设，当然也可以用到仿真器，来进行仿真模拟。模拟坏境可以是在线连接也可以离线。便于用户在不同的环境下选择，方便快捷。
用于S7-300的编程语言有：梯形图(LAD)，语句表(STL)和功能块图(FBD)[4]。每种编程语言都有它们各自的特点。因为在学校学习的过程中，我们学到的是梯形图，所以本次设计采用的是梯形图。相比较而言，梯形图更加直白，便于阅读。
电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏（柜），平层装置，设备，等等。
八、安全保护系统
保证电梯安全运行，防止任何危及人身安全的事情出现。
图2-1 电梯的结构
4.3 I/O分配表
本次毕业设计所需要的输入输出点数比较多，具体的地址分配和备注信息见下面表格。
表4-1 I/O分配表
I1.0
当门全开时，接通
I2.5
轿厢五层按钮
I6.2
八楼上按钮
I2.6
1 引言 1
1.1 电梯概述 1
1.2 设计任务 2
1.3 PLC简介 2
1.4 编程工具介绍 2
2 仿真电梯介绍 3
2.1 电梯结构 3
2.2 功能实现 5
3 方案设计 5
3.1 电梯控制系统的设计 5
3.2 电梯控制流程 5
4 硬件设计 7
4.1 电动机控制电路设计 7
4.2 PLC的选择 8
4.3 I/O分配表 9
4.4 I/O外部接线设计 11
5 软件设计 12
5.1 电梯的控制要求 13
5.2 功能模块设计 13
6 总体调试 27
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
附录：梯形图 34
1 引言
1.1 电梯概述
电梯在汉语辞书中的解释为：建筑物中用电作动力的升降机，取代步行上下的楼梯[1]。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
> 谈到电梯的发源，是很早之前的事情。那时候古埃及人在堆砌石块的时候，使用到上上下下的工具，可是这类起重机的动力来历都是人力。在1202年左右的时候，法国装配了一台起重机，差别在于它是用动物来牵引所要运动的货物的，在圆筒上面绕上绳索，对要行动的工具举行输送。这种类型的牵引方法一直沿用到第一次工业革命以后，人类运用机械作为动力。
几百年的时间，我们生活中出现过很多种类的这样的机器，它们都有一个不足之处：当起吊绳子由于某种原因发生断裂的时候，箱体都会直接掉落到地面上。1854，奥的斯发明了一种装置：安装在电梯到平台顶部的弹簧，并建立用于停车杆，两个对象是运行在水平方向的。在货车上安装一个绳子，当绳子因为某种情况发生断裂，货车的弹簧片会把反作用的牵引力在最大的情况下压到一个最小值，这时候绳子可以被死死抱合，即可将平台牢固地原地牢固免连续下坠。安全系数最高的的代步工具诞生了。奥的斯这个名字很快在周围地区乃至邻国传开来。虽然第一台不是他创造出来的，但是此举，对于他来说，他是首先考虑到风险系数的人，我们乘坐将更加放心。“安全”这个词语，顿时成为众多电梯生产厂商所关注的问题。从此，电梯在逐步的向着我们如今使用的这些电梯类型过渡，所以说，他对于电梯史着重要的影响，为后人开辟了新道路。
然而真正能够称为电梯（动力来自电能）的产品应该是在20世纪初才出现的。
国外电梯发展状况良好，而且技术比较完备，其中明显的有电梯中加入远程监控系统，更高的安全性能等。相比之下，国内的发展比较落后，不过国内的电梯设计生产行业起步比较晚，之前很长一段时间我国的电梯产业一直不景气，产量很少，不过任何事物的发展都是有一定过程的，建国后的二三十年里，中国大陆地区电梯安置总量约1万台。都说国内的经济建设会带动工业的发展，在改革开放后，电梯产业被重视起来，投入大量的财力物力，电梯产业得到发展。到如今，中国电梯产量达到100万台左右，在未来几年里，国内电梯产量将有进一步的增长。预计到2020年，电梯产量可达200万台左右。
随着科学技术的成长，这些年来，电梯生产技术获得更新换代。电梯主要分为机械系统与控制系统两大部分，跟着自控理论和微电手艺的前进，电梯的牵动方法与节制本领也都跟着转变，交流调速是最近电梯牵动的首要目的。目前，电梯按控制方式分为三种类型：继电器，PLC型，单片机型[2]。继电器操纵系统因为故障率高、可靠性差、节制体例不矫捷与耗损功率大等错误谬误，现阶段已渐渐被裁减。单片机操控体系虽然在使用过程中不显得死板，但是它具备较弱的抗干扰性能，体系计划庞大等缺点。相反的，PLC操纵体系由于工作的时候比较稳定，出现问题的时候，维修人员可以容易的修好，外界对它的影响比较小,计划和调试周期较短等长处，目前开发研究人员大多使用这个控制方式，同时也用于以前较老控制系统的革新。
1.2 设计任务
本次设计的任务是结合实验室的仿真电梯，来完成本次设计。具体要完成以下任务。以PLC作为主要工具来实现对仿真电梯的多种功能控制。对电梯的硬件部分简明陈述；然后，画出输入输出分布表；进行PLC的选型；画出主电路图，硬件接线图；最后是总的流程图。软件部分则会对电梯实现的各个功能的分析。在完成这些任务的时候，我们可以通过查阅书籍，凭借之前在课堂上学习的知识，这些都能够帮助到我们。
1.3 PLC简介
可编程控制器是一个专门在工业大环境中使用的系统，它采取很多存储器，用在内部存储程序，逐步的控制，履行逻辑运算，计时，计数与算术操纵等面向用户的指令，并用数字量或模拟量的输入和输出来操控一些机器或生产过程[3]。可编程控制器和它的外围扩展产物，依照简略便捷的计划原则被结合使用以实现一些功效。
总之，可编程控制器就好比一台微机，一台专门为大工厂时代下使用的电子产品。它包含了大量的输入输出点，同时它的驱动机能也很好。但是，在实际使用过程中，我们要根据具体的设计要求，要实现的功能来进行选择，以实现更方便的功能。
1.4 编程工具介绍
在这次设计中，我们利用S7-300型PLC及相应的STEP7编程软件来编写程序，完成设计。
STEP7编程软件是一个用于SIMATIC 可编程逻辑控制器的组态和编程的标准软件包。该软件的各个功能可以通过在WIN7环境下打开此软件便会看到，主要有软件部分梯形图的编辑，组态的架设，当然也可以用到仿真器，来进行仿真模拟。模拟坏境可以是在线连接也可以离线。便于用户在不同的环境下选择，方便快捷。
用于S7-300的编程语言有：梯形图(LAD)，语句表(STL)和功能块图(FBD)[4]。每种编程语言都有它们各自的特点。因为在学校学习的过程中，我们学到的是梯形图，所以本次设计采用的是梯形图。相比较而言，梯形图更加直白，便于阅读。
电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏（柜），平层装置，设备，等等。
八、安全保护系统
保证电梯安全运行，防止任何危及人身安全的事情出现。
图2-1 电梯的结构
4.3 I/O分配表
本次毕业设计所需要的输入输出点数比较多，具体的地址分配和备注信息见下面表格。
表4-1 I/O分配表
I1.0
当门全开时，接通
I2.5
轿厢五层按钮
I6.2
八楼上按钮
I2.6
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