基于s7-200plc的电梯监控系统的设计

基于s7-200plc的电梯监控系统的设计内容摘要：

量平衡系统 ；⑥ 电力拖动系统 ；⑦ 电气控制系统 ；⑧ 安全保护系统。 ⑶电梯设计 的任务 系统具体设计主要包括硬件设计和软件设计。 硬件设计主要包括主驱动电路的设计，元件型号的选择和 PLC 芯片的选择以及所需外围电路的设计。 软件设计主要包括电梯定位程序，外呼内选信号的记忆、显示、响应和消除程序，优先服务程序，电梯的上、下控制程序，换速控制程序，开 /关门控制程序，检修程序和报警程序等。 3 2 方案设计 控制要求 本设计要求以四 层电梯模型 为基础 ,用 PLC 作为下位机自动控制模型电梯运行 ,并用 PC 机开发基于 MCGS 组态软件的监控系统 ,用于监控电梯的运行情况。 从而 完成 ： （ 1） 电梯的轿内指令 ； （ 2） 电梯的厅外召唤指令 ； （ 3） 电梯的楼层位置指示 ； （ 4） 电梯的平层换速控制 ； （ 5） 电梯的开门控制 ； （ 6） 利用 MCGS 组态软 件 设计模拟电梯 PLC 控制系统的运行 ； （ 7） 将 PLC 中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合，加载驱动 ； （ 8） 检验和测试电梯 PLC 控制系统对电梯的运行状态的控制效果 ； 根据轿厢所处位置及乘员所处层数．判定轿厢运行方向，保证轿厢平层时减速。 将轿厢停在选定的楼层上；同时，根据楼层的呼叫，顺路停车，自动开关门。 另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及 楼层数。 具体设计 系统概述 本次设计内容为用可编程序控制器（ PLC）控制一个四层乘客电梯，在每层电梯门厅都要装一个上行和下行呼唤按钮，分别或同时按动上行、下行按钮，该信号被记忆，对应的信号灯亮（表示该层有人要上行，有人要下行）。 当电梯上行时，如遇到某层有上行呼唤信号时，则在该层停止，同时消除该层上行信号，对应的信号灯灭，门自动打开。 而在上行的过程中，下行的呼唤信号不起作用。 电梯下行时同理。 在轿厢里按下关门按钮，门自动关闭，关门到位后电梯才能升降。 电梯在升降过程中经过无呼唤信号的楼层 时，不停止也不能开门。 在上升过程中，如上行和下行都有呼唤信号，应优先服务于上行的呼唤信号，在上层无呼唤信号时而下层有呼唤信号则服务于下层信号。 在下降过程中的原理同上行时的原理。 电梯在停止时，可用按钮直接控制开门、关门。 开门 5 秒后无人关门时，门将自动关闭。 电梯停在某一层时，在门厅按下该层呼唤按钮也能开门。 电梯在开门时不能上升、下降。 电梯在升降过程中不能开门。 电梯采用高速启动运行、停止时，电梯先低速运行后到对应的楼层时准确停止。 在每层楼电梯门的旁边和轿厢里都装有电梯上行、下行的 4 方向显示和电梯运行在某一层的数字显 示。 在轿厢里设置有选层按钮和对应的信号灯，在上行时优先服务于上行选层按钮；在下层时，优先服务于下行信号，当电梯停在某层时，消除该层的选层信号。 电梯的控制采取三种方式 [7] . 乘客操作方式 在乘客操作方式下，乘客在某层电梯门厅按一下上行或下行呼唤按钮，同时对应的信号灯亮。 电梯根据乘客的呼唤信号，按最优运行方式运行到有呼唤信号楼层停止、自动开门。 乘客进入轿厢后可人工关门（按关门按钮）或自动关门（规定 5秒钟后）。 再按一下选层按钮，对应的信号灯亮，当到达该层后停止，自动开门，同时对应的选层信号灯 灭。 . 司机操作方式 在司机操作方式下，乘客不能控制电梯的升降和停止，电梯的运行状态完全由轿厢内的司机控制。 司机按下某层的选层按钮时，对应的指示灯亮，电梯行至该层时，对应的指示灯灭，显示该层的楼层号，门自动打开，当门关好后，自动行至下一个楼层。 当乘客按下某层呼唤按钮时，轿厢内对应的楼层指示灯亮以告诉司机，司机可根据情况到该层停止或不停止。 . 手动检修方式 在手动检修方式下，检修人员可根据情况选择高速或低速运行方式。 电梯开门、关门、上升、下降分别有点动控制和连动控制两种方式，以方便检 修工作，并可以不受楼层限位开关的控制，轿厢可以停在井道中的任何位置。 但是当门开启或关闭到极限位置，轿厢上升到最上层或下降到最下层必须自动停止。 在手动检修方式下，轿厢内和厅门上的各种显示信号仍应正常显示。 5 3 PLC 控制的硬件电路的设计 S7200 系列可编程序控制器简介 SIMATIC S7200 系列 PLC[8]适用于各行各业 ， 各种场合中的检测、监测及控制的自动化。 S7200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。 因此 S7200 系列具有极高的性价比。 S7200 系列出色表现在以下几个方面：（ 1） 极高的可靠性 （ 2）极丰富的指令集 （ 3）易于掌握 （ 4）便捷的操作 丰富的内置集成功能：（ 1）实时特性（ 2）强劲的通讯能力（ 3） 丰富的扩展模块 S7200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。 使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。 应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。 如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系 统。 图 1 CPU226 AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图 CPU 226 如图 1 所示，集成 24 输入 /16 输出共 40 个数字量 I/O 点。 可连接 7个扩展模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。 13K 字节程序和数据存储空间。 6 个独立的 30kHz高速计数器， 2 路独立的 20kHz高速脉冲输出，具有 PID 控制器。 2 个 RS485 通讯 /编程口，具有 PPI 通讯协议、 MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。 I/O 端子排可很容易地整体拆卸。 用于较高要求的控制系统，具有更多的输入 /输出点，更强的 模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。 可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 DC 2 4 V AC 1 2 0 / 2 4 0 VN L1 AC1 . 1 1 . 2 1 . 5 1 . 6 1 . 73L0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 1 . 02L0 . 0 0 . 1 0 . 2 0 . 31L1M 0 . 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 1 . 0 1 . 1 1 . 2 1 . 3 1 . 4 2M 1 . 5 1 . 6 1 . 7 2 . 0 2 . 1 2 . 2 2 . 3 2 . 4 2 . 5 2 . 6 2 . 7 M L+1 . 3 1 . 4 6 PLC 的输入输出接线设计 为了合理地利用 PLC 的输入输出端口，输入输出电路的设计往往和程序设计是有联系的。 本设计采用德国西门子公司的 S7200 系列 CPU226 模块 PLC，选用三个输入模块（编号为 —、 —、 —）共 24 点和两个输出模块（编号为 —、 — — ）共 18 点，共 42 点。 经过合理安排使全部输入、输出点正好 满足要求，其输入、输出继电器 I/O 分配如表 1 所示。 根据电梯的控制要求 PLC 输入输出的分配表，设计出 PLC 的接线如图 1 所示。 电梯控制的电路设计包括 PLC 接线和电动机控制电路。 图 2 为 PLC 的外部接线图，根据电梯控制要求，在电梯的 1— 3 层门厅各设置 1 个上行呼唤按钮，在 2— 4 层各设置 1 个下行按钮，在轿厢内设置 4 个选层按钮（用于登记所到的楼层）。 上述按钮占用输入端子 — 和 — 和它们对应的信号灯分别占用输出端子— 和 —，当上述按钮被按动时，对应输出端子的信号灯 亮，并被保持，只有当电梯行至对应的楼层时才被消除。 在轿厢内设置开门按钮（ ）和关门按钮（ ）用于在电梯停止时开门和关门（在检修操作方式下可随时开门和关门）。 电梯设置检修（手动）操作方式，检修手动开关 S1 占用 端子， S1 有两个常开接点和一个常闭接点。 当按动 S1 时， S1 的一个常开触点接通输入继电器 ，使电梯运行在检修状态，常闭接点断开，切断门厅呼唤按钮的电路，使它在检修状态下不起作用，另一个 S1 常开接点接通了检修时专用的上升、下降、停止控制按钮和高速 /低速，点动 /连动控制方式选择开关。 在检修操作操作方式下，输入端 — 所接的门厅呼唤按钮不起作用，在此可利用它作为检修输入开关用，从而减少输入端子的数量，为了防止万一有人按动门厅呼唤按钮，形成寄生电路，造成误动作，在 — 所接的开关分别串一个二极管来消除寄生回路。 开关 S2 用于有无司机的选择，当 S2 闭合时为有司机操作方式， S2 断开时为乘客操作方式。 在 14 层楼分别设置一个限位开关（ — ）以检测轿厢的位置，在每一个限位开关串一个发光二极管，可以检测限位开关的故障或通断状态。 输出端 用于控制升降 电机的高低速，当 =1 时，继电器 得电使电动机低速运行，同时定时器 T1 得电， 1 秒后电机停止。 当 =0 时 失电，电动机高速运行。 继电器 K K10 分别用于控制开门、关门。 输出继电器 K K2 分别用于控制电梯的上升、下降，占用 、。 7 表 1 S7200 型 PLC I/O 分配表 电动机控制电路设计 随着电子技术和自动控制技术的发展，电梯的控制技术逐步成熟，电梯制造业元器件 功能 1 层 2 层 3 层 4 层 输入继电器 I 上呼按钮 下呼按钮 内选层按钮 限位开关 其他 开门 关门 上行 下行 点动 开限 关限 检修 司机 输出继电器 Q 上呼信号 下呼信号 楼层指示 内选层信号 电机控制 开门 关门 上行 下行。