苏ICP备112451047180号-6
基于PLC的四层电梯控制系统设计
摘要：电梯运输是高层建筑不可缺少的手段，为旅客和货物的垂直运输，传统的电梯控制系统主要采用继电器 - 接触器控制，缺点是触点多，故障率高，可靠性差，维护工作量大等，而采用 PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适。目前在电梯行业已得到广泛应用。采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并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。
本文阐述了西门子PLC在电梯控制中的应用。主要介绍了四层电梯的PLC控制系统总体设计方案、设计过程、组成， 列出了具体的主要硬件电路、电梯的控制梯形图及指令表。并给出了系统组成框图，在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上，提出了PLC的编程方法。用MCGS组态软件实现了对PLC控制的四层电梯的模拟，计算机与PLC通过串行通信交换信息，用PLC来控制“虚拟”电梯。通过组态软件中命令语言编写的程序，使虚拟电梯的轿厢和门执行相应的动作，用画面上的指示灯和楼层显示器来显示来自PLC的各种状态信息。
关键词：电梯控制;西门子PLC;组态软件；MCGS
Four elevator control system design based on PLC
Abstract：The elevator is the high-rise construction essential transport means, uses in vertical shipping the passenger and the cargo, the traditional elevator control system mainly uses the relay. The contact device carries on the control, its shortcoming is the electronic contact are many, failure rate high, reliability bad, service work load big and so on, but uses the PLC composition the control system to be possible to solve the above problem well, causes the elevator movement to be safer, to be convenient, is comfortable. At present obtained the widespread application in the elevator profession. In the layer and the control function few situations; use the PLC control to be advantageous.
The article elaborated programmable controller PLC in the elevator control application. Mainly introduced four elevator PLC control system overall project designs, the design process, the composition, have listed the concrete main hardware electric circuit, the elevator control ladder diagram and the instruction list. And giving the system composition diagram and the program flow diagram, in the analysis, in the processing random signal logic relations foundation, proposed the PLC programming method.Using the MCGS configuration software realize the PLC control of the four layers of computer simulation, the elevator with PLC through serial communication exchange information with PLC to control, "virtual" the elevator. Through the configuration software command language program, make the virtual elevator of the car door and executes action, use pictures of the indicator and the floor to display monitor from the various states information with PLC.
Key words: elevator; Programmable Logic controller; configuration software; MCGS
目 录
第1章 绪论 10
1.1课题的背景及意义 10
1.2电梯的国内外发展情况 10
1.3课题研究的内容 11
第2章 设计方案 12
2.1概述 12
2.2设计要求 12
第3章 电梯控制系统的硬件设计 13
3.1电梯的控制要求 13
3.2四层电梯曳引电机及门电机电路图 16
3.3硬件的选型 16
3.3.1 SIEMENS S7-200 PLC简介 16
3.3.2 CPU的选型 17
3.4 PLC外部接线图 19
第4章 软件设计及程序的仿真 19
4.1 step7-Micro/Win程序语言 19
4.2程序设计 21
4.2.1内指令信号的登记及消除 21
4.2.2 外召唤信号的登记及消除 23
4.2.3平层信号处理 25
4.2.4上行信号 27
4.2.5下行信号 29
4.2.6 开门和关门信号 31
4.3 电梯PLC程序的软件仿真 32
4.3.1 仿真软件的简介 32
4.3.2 电梯程序的PLC仿真 32
第5章 组态监控系统设计 37
5.1 MCGS软件的简介 37
5.2建立界面 38
5.2.1建立窗口 38
5.2.2定义数据对象 38
5.3 编辑界面 39
5.4 MCGS与PLC的连接 41
第6章总结与展望 42
小结并致谢 43
参考文献 44
附录A
PLC采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出控制各种类型的机械设备或生产过程。当今是个高速发展的时代，电梯已成为人们日常生活和工作中不可或缺的重要交通工具。目前，由可编程控制器和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并且具有很大的灵活性。可以完成更为复杂的控制任务，已成为电梯控制的发展方向，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。
我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引着全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外伤投资公司在国内的市场份额到了74%。先进技术和现金管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的为主，每年销售量已达1万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些盒子企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍[1]。
世界上有名的几家电梯公司：美国奥的斯公司、瑞士迅达公司、日本三菱和日立、芬兰科恩等，其电梯的产量已占世界市场的51%。其中，奥的斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成为电梯家族中的组成部分。
[2] 综合毕业研究报告[D].
[3] 廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社,2008:1-120.
[4] 姚福来.变频器、PLC及组态软件实用技术速成教程[M].北京：机械工业出版社,2010:176-360.
[5] 吴作明.工控组态软件与PLC应用技术[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2007:1-119.
[6] 北京昆仑通态自动化软件科技有限公司[M].MCGS培训教程,2005.
[7] 阮友德.PLC、变频器、触摸屏综合应用实训[M]. 北京;中国电力出版社，2009:22-53.
[8] 孔祥冰.电气控制与PLC技术应用实训教程[M].北京：中国电力出版社，2009:126-148.
[9] 肖军，孟令军.可编程控制器原理及应用[M].北京：清华大学出版社.2008：87-203.
[10] 岳庆来.变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术[M]. 北京：机械工业出版社,2009:1-116.
[11] 赵光.西门子S7-200系列PLC应用实例详解[M]. 北京：化学工业出版社，2010:21-27.
[12] 西门子公司.SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册.
[13] 西门子（中国）有限公司.深入浅出西门子S7-200PLC[M]. 北京：北京航空航天大学出版社.2005.2.
[14] 李道霖.电气控制与PLC原理及应用[M]. 北京：电子工业出版社，2006:24-138.
[15] 吴明亮 蔡夕中.可编程控制器实训教程[M].北京：化学工业出版社，2005：97-168.
摘要：电梯运输是高层建筑不可缺少的手段，为旅客和货物的垂直运输，传统的电梯控制系统主要采用继电器 - 接触器控制，缺点是触点多，故障率高，可靠性差，维护工作量大等，而采用 PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适。目前在电梯行业已得到广泛应用。采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并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。
本文阐述了西门子PLC在电梯控制中的应用。主要介绍了四层电梯的PLC控制系统总体设计方案、设计过程、组成， 列出了具体的主要硬件电路、电梯的控制梯形图及指令表。并给出了系统组成框图，在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上，提出了PLC的编程方法。用MCGS组态软件实现了对PLC控制的四层电梯的模拟，计算机与PLC通过串行通信交换信息，用PLC来控制“虚拟”电梯。通过组态软件中命令语言编写的程序，使虚拟电梯的轿厢和门执行相应的动作，用画面上的指示灯和楼层显示器来显示来自PLC的各种状态信息。
关键词：电梯控制;西门子PLC;组态软件；MCGS
Four elevator control system design based on PLC
Abstract：The elevator is the high-rise construction essential transport means, uses in vertical shipping the passenger and the cargo, the traditional elevator control system mainly uses the relay. The contact device carries on the control, its shortcoming is the electronic contact are many, failure rate high, reliability bad, service work load big and so on, but uses the PLC composition the control system to be possible to solve the above problem well, causes the elevator movement to be safer, to be convenient, is comfortable. At present obtained the widespread application in the elevator profession. In the layer and the control function few situations; use the PLC control to be advantageous.
The article elaborated programmable controller PLC in the elevator control application. Mainly introduced four elevator PLC control system overall project designs, the design process, the composition, have listed the concrete main hardware electric circuit, the elevator control ladder diagram and the instruction list. And giving the system composition diagram and the program flow diagram, in the analysis, in the processing random signal logic relations foundation, proposed the PLC programming method.Using the MCGS configuration software realize the PLC control of the four layers of computer simulation, the elevator with PLC through serial communication exchange information with PLC to control, "virtual" the elevator. Through the configuration software command language program, make the virtual elevator of the car door and executes action, use pictures of the indicator and the floor to display monitor from the various states information with PLC.
Key words: elevator; Programmable Logic controller; configuration software; MCGS
目 录
第1章 绪论 10
1.1课题的背景及意义 10
1.2电梯的国内外发展情况 10
1.3课题研究的内容 11
第2章 设计方案 12
2.1概述 12
2.2设计要求 12
第3章 电梯控制系统的硬件设计 13
3.1电梯的控制要求 13
3.2四层电梯曳引电机及门电机电路图 16
3.3硬件的选型 16
3.3.1 SIEMENS S7-200 PLC简介 16
3.3.2 CPU的选型 17
3.4 PLC外部接线图 19
第4章 软件设计及程序的仿真 19
4.1 step7-Micro/Win程序语言 19
4.2程序设计 21
4.2.1内指令信号的登记及消除 21
4.2.2 外召唤信号的登记及消除 23
4.2.3平层信号处理 25
4.2.4上行信号 27
4.2.5下行信号 29
4.2.6 开门和关门信号 31
4.3 电梯PLC程序的软件仿真 32
4.3.1 仿真软件的简介 32
4.3.2 电梯程序的PLC仿真 32
第5章 组态监控系统设计 37
5.1 MCGS软件的简介 37
5.2建立界面 38
5.2.1建立窗口 38
5.2.2定义数据对象 38
5.3 编辑界面 39
5.4 MCGS与PLC的连接 41
第6章总结与展望 42
小结并致谢 43
参考文献 44
附录A
第一章 绪论
1.1课题的背景及意义PLC采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出控制各种类型的机械设备或生产过程。当今是个高速发展的时代，电梯已成为人们日常生活和工作中不可或缺的重要交通工具。目前，由可编程控制器和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并且具有很大的灵活性。可以完成更为复杂的控制任务，已成为电梯控制的发展方向，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。
1.2电梯的国内外发展情况
在经济的不断发展，今日科技，高楼层有经济发展同样的速度和成长。作为建筑的中枢神经系统，电梯起着建设作为运输的主要手段不可或缺的作用，电梯，像其他的交通工具，已成为我们日常生活的重要组成部分。共有电梯需要的国家，主要是由经济增长，城市化水平、人口密度和国家产业结构等综合因素的数量。在全球经济低迷，中国经济仍处于持续高增长的速度，城市化不断提高。这是从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯市场。上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大[1]。我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引着全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外伤投资公司在国内的市场份额到了74%。先进技术和现金管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的为主，每年销售量已达1万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些盒子企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍[1]。
世界上有名的几家电梯公司：美国奥的斯公司、瑞士迅达公司、日本三菱和日立、芬兰科恩等，其电梯的产量已占世界市场的51%。其中，奥的斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成为电梯家族中的组成部分。
1.3课题研究的内容
本课题所研究的内容PLC主要用于转化电梯控制系统。由于大部分老式的升程电子控制系统不可靠，用户寻求升程电子控制系统改造，以节省资金。因此，电梯控制技术的研究，发现老电梯合适的国产化改造，从而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。首先对电梯系统及可编程控制器作了比较全面的总结和介绍。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点，确定了系统的总体结构，由PLC来实现电梯信号控制，然后是系统的硬件开发，完成了PLC的选型、I/O点数分配与PLC连接，用AUTOCAD软件画出PLC外部接口接线图和主线路图，在分析了电梯系统的软件设计方法基础上，设计出程序梯形图。用MCGS组态软件实现对四层电梯控制系统的模拟，完成PLC程序与MCGS组态软件的联机调试等内容，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、等工作。参考文献
[1] 基于组态软件的电梯控制系统模拟与模型构件的研究硕士论文[D].[2] 综合毕业研究报告[D].
[3] 廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社,2008:1-120.
[4] 姚福来.变频器、PLC及组态软件实用技术速成教程[M].北京：机械工业出版社,2010:176-360.
[5] 吴作明.工控组态软件与PLC应用技术[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2007:1-119.
[6] 北京昆仑通态自动化软件科技有限公司[M].MCGS培训教程,2005.
[7] 阮友德.PLC、变频器、触摸屏综合应用实训[M]. 北京;中国电力出版社，2009:22-53.
[8] 孔祥冰.电气控制与PLC技术应用实训教程[M].北京：中国电力出版社，2009:126-148.
[9] 肖军，孟令军.可编程控制器原理及应用[M].北京：清华大学出版社.2008：87-203.
[10] 岳庆来.变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术[M]. 北京：机械工业出版社,2009:1-116.
[11] 赵光.西门子S7-200系列PLC应用实例详解[M]. 北京：化学工业出版社，2010:21-27.
[12] 西门子公司.SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册.
[13] 西门子（中国）有限公司.深入浅出西门子S7-200PLC[M]. 北京：北京航空航天大学出版社.2005.2.
[14] 李道霖.电气控制与PLC原理及应用[M]. 北京：电子工业出版社，2006:24-138.
[15] 吴明亮 蔡夕中.可编程控制器实训教程[M].北京：化学工业出版社，2005：97-168.