基于PLC的四层电梯控制设计(毕业设计)

苏州信息职业技术学院

毕业设计报告（论文）

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： 陈东泽 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： 侯文芳

起 讫 日 期： 2011.9.5—2011.11.11

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I

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毕业设计(论文)成绩评定表

电气与电子工程系 09楼宇智能化工程技术 学生姓名 课题名称 陈东泽 系部 班级 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

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毕业设计（论文）任务书

专业 楼宇智能化工程技术 班级 09楼宇1班 姓名 陈东泽 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

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毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目 一、 选题的背景和意义： 基于PLC的四层电梯控制设计 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。 IV

三、 主要研究（设计）方法论述： 本次设计主要是利用西门子S7-200的可编程序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。 四、设计（论文）进度安排： 时间（迄止）日期 2011.9.5~2011.9.10 2011.9.11~2011.9.13 2011.9.14~2011.10.23 2011.10.23~2011.11.11 五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日 V

工作内容 收集资料、确定方案的设计思路，为毕业设计做准备 完成开题报告 完成梯形图程序的编写与调试 完成毕业答辩，以及论文的整理和修改

六、系部意见 系主任签名： 年 月 日

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毕业设计（论文）中期检查表

学生姓名 陈东泽 课题名称 选题情况 难易程度 工作量 任务书 符合规范化的要求 开题报告 外文翻译质量 学习态度、出勤情况 工作进度 好 快 优 偏难 较大 良 一般 按计划进行 学号 G09250106 指导教师 侯文芳 基于PLC的四层电梯控制设计 适中 适中 无 无 中 差 慢 偏易 较小 差 VI

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

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 1.2 1.3 1.4

电梯的基本分类............................................... 1 可编程控制器（PLC）的产生和发展历程.......................... 2 PLC的组成及特点 ............................................. 3 PLC的应用 ................................................... 3

2 电梯总体方案的设计 .............................................. 4 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

电梯整体设计方案............................................. 4 电梯的外部结构............................................... 5 硬件的选择以及I/O端口的分配................................. 6 电梯的控制要求............................................... 7 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

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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

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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

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(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↑);

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（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”。

SET-L4=SQ4*(S1+U1);SET-SL1=SQ4*S1;

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”。

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SET-A=SQ1↑,RST-B\\C\\D=SQ1↑. RST-SL1=RST-DOWN=RST-L1=(SQ1↑);

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（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↑.

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RST-SL2=RST-DOWN=RST-L2=(SQ2↑);

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（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”。

SET-L3=SQ3*(S1+U1);SET-SL1=SQ3*S1;

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↑);

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（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”。

SET-L2=SQ2*(S1+U1);SET-SL1=SQ2*S1;

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↑);

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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)。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/g556.html