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1 淮阴工学院 毕业设计说明书 ( 论文 ) 作者 : 朱婷华学号 : 系 ( 院 ): 电子信息工程系 专 业 : 电气工程及其自动化 基于 WINCC 的多层电梯网络控制系统 题 目 : 设计 PLC 子系统 指导者 : 评阅者 : 倪伟副教授 ( 姓名 ) ( 专业技术职务 ) ( 姓名 ) ( 专业技术职务 ) 2007 年 6 月

2 毕业设计说明书 ( 论文 ) 中文摘要 根据近年来 PLC 在电梯控制系统应用的发展趋势, 本文基于德国西门子 (SIMATIC)S7-300 系列 PLC PROFIBUS-DP 现场总线技术 WINCC 监控技术, 结合电梯的工作原理以及相应的控制策略, 提出了一主二从八层电梯 PLC 控制系统的解决方案 全文由系统开发背景 PLC 简介 电梯控制系统设计 系统硬件设计 系统程序设计 程序调试六部分组成 PLC 控制技术的不断发展, 以及电梯控制新技术不断产生 工控行业正在进入一个高速发展阶段 由于本系统采用的是技术与科技含量均居世界前列的西门子公司的 PLC, 因此是一种比较先进的控制系统, 有着很好的发展前景 关键词电梯控制系统,PLC,PROFIBUS-DP,WINCC 监控

3 毕业设计说明书 ( 论文 ) 外文摘要 Title Multilayered elevator network control system design based on WINCC -- PLC Subsystem Abstract According to the development tendency of PLC technology in the application of elevator control system in recent years. This article based on German Siemens (SIMATIC) S7-300 series PLC, the PROFIBUS-DP field bus technology, and the WINCC monitoring technology, unified the principle of work of the elevator as well as the corresponding control strategy, proposed a solution of the one-master-two-slave eight-elevator PLC control system. This paper composed by six parts: the background of the system; PLC synopsis; Elevator control system design; System hardware design; System program design; System program debugging. The control technology of PLC is developing unceasingly, as well as the new control technology of the elevator. The industrial control business enters a high speed development phase. This system uses Siemens's PLC, because of its technology and the technology content occupies the world front row, it is one kind of quite advanced control system, has a very good prospect for development. Keywords Elevator control system, PLC, PROFIBUS-DP,WINCC monitoring

4 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 Ⅰ 页共 Ⅰ 页 目 录 1 绪论 系统开发背景 电梯现状与发展趋势 本课题研究的内容 2 2 PLC 简介 PLC 特点 PLC 发展概况 S7-300PLC 简介 5 3 电梯控制系统设计 电梯工作原理 系统要求及功能设计 8 4 系统硬件设计 系统硬件配置 外部接线图 15 5 系统程序设计 呼梯子系统设计 拖引子系统设计 指示子系统设计 轿门开关子系统设计 报警子系统设计 通信子系统设计 系统的优点和缺点 26 6 电梯控制系统程序调试 调试设备简介 系统调试 25 结论 31 致谢 32 参考文献 33 附录 A 电梯控制系统 ( 主站 ) 源程序 34 附录 B 电梯控制系统 ( 从站 ) 源程序 37 图 1 THPLC-DT 型四层电梯实物模型图 62 表 1 从站定时器 位存储器 中间继电器地址分配 63

5 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 1 页 1 绪论 电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具 多层厂房和多层仓库需要有货梯, 高层住宅和宾馆需要有客梯, 百货大楼需要有自动扶梯 [1] 在现代社会, 电梯已像汽车 轮船一样, 成为人类不可缺少的交通运输工具 尤其是在大都市里, 如较为典型的智能大厦的楼宇自动化, 它的核心实际上是一个分布控制系统, 也称为集散控制或分散控制系统 楼宇中多种多样的电气设备使系统的自动控制成为可能 电梯作为大厦控制系统的重要对象, 有着举足轻重的地位 [5] 因而, 电梯在可靠性 速度 舒适 豪华等方面的要求越来越高 1.1 系统开发背景电梯控制系统主要有三种控制方式 : 继电器控制 ; 微机控制 ;PLC 控制 其中继电器控制系统故障率高 接线复杂, 微机控制系统抗干扰能力弱, 而 PLC 控制系统具有运行可靠 编程简单 维修方便 抗干扰能力强 体积小巧 性价比高等优点 [1,2,10] 已成为目前电梯自动控制中使用最多的控制方式 由 PLC 组成的控制系统, 省略了接口电路的设计, 从而使系统结构简单 紧凑 [7] 更适用于电梯的技术改造和控制系统的更新换代, 是电梯控制系统中理想的控制技术 鉴于 PLC 控制方式的这些优点, 本文提出了基于西门子 S7-300 PLC 和现场总线 PROFIBUS-DP 技术的一主二从八层电梯网络控制系统的设计 1.2 电梯现状与发展趋势科技在发展, 电梯也在进步 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, 多台电梯还出现了并联控制, 智能群控 ; 双层轿箱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大大节省了行人的时间 ; 不同外形的扇形 三角形 半棱形 圆形观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭 [1] 电梯的普及给人们的生活带来了极大的优越性, 而电梯技术也只有不断的发展才能更好地满足高层建筑及其群体的需要 展望未来, 电梯的发展趋势应包括以下几点 : 无机房电梯无机房电梯不单单是电梯有无机房的简单局部改进, 而是涉及到一系列技术问题, 如曳引系统 控制柜 限速器等的安装位置以及轿厢 极限开关 缓冲器等部件,

6 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 2 页 都要进行重新设计, 变更部件的尺寸与安装位置也要重新考虑 [1] 它是电梯发展过程中的一次意义深远的变革, 它所采用的一些关键技术将会被进一步推广到其它电梯产品上, 进而促进整个电梯行业技术的进步 绿色电梯绿色电梯的研究主要在电梯制造 配置及安装 使用过程中节能和减少环境污染等方面 节能主要体现在以下几个方面 : 原材料的充分利用 ; 电梯数量与参数的优化配置 ; 高效的驱动系统 ; 减少机械系统的惯性和摩擦阻力 ; 选用节能照明 ; 客货流量规划等方面 [1] 远程监控系统远程监控系统的应用, 使得电梯状态监控的智能可以在监控中心就可以监测到电梯的运行状态, 监控中心随时可以监控电梯发生的故障, 并且可以诊断出故障的类型和发生故障的位置, 使电梯维护更加安全 方便 [18] 全微机化电梯全微机化电梯的开发和使用, 是电梯发展趋势的一个重要方向 全微机化电梯是指电梯的传动系统及操纵控制系统方面实现微机控制的电梯 随着现代微机技术的不断进步和完善, 全微机化电梯 ( 包括单微机控制电梯 多微机控制电梯及人工智能控制电梯 ) 必将全面满足人们对电梯高质量, 高水平, 高标准的要求 [2] 蓝牙技术控制蓝牙技术的应用, 使得控制屏与召唤系统可以实现无线召唤, 可以使电梯安装周期减少 30% 以上, 进一步提高电梯整机可靠性和控制精度, 大大降低故障率, 使电梯更加舒适, 平层更加准确 并且很好地解决了电梯控制与外围设备的兼容和联系 [18] 1.3 本课题研究的内容根据电梯 PLC 控制的特点, 本课题的主要研究内容如下 : 1. 硬件系统采用西门子 S7-300PLC 作为电梯主控制器, 控制器之间采用 PROFIBUS 现场总线进行通信, 构建由 PROFIBUS-DP 网络组成的一主二从八层电梯控制系统 2. 软件系统采用 STEP7 进行 PLC 编程, 实现电梯控制, 包括信号控制 拖动控制, 及主从站之间的数据传输 3. 利用 WinCC 组态软件, 实现上位机对电梯控制系统的监控 本人主要负责一主二从八层电梯网络控制系统 PLC 部分的程序设计及调试

7 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 3 页 2 PLC 简介 可编程序控制器 (Programmable Controller) 简称 PLC, 它将计算机技术和自动化技术融为一体, 是一种数字运算操作的电子系统 2.1 PLC 特点 可靠性高 a) 所有的 I/O 接口电路均采用光电隔离, 使工业现场的外电路与 PLC 内部电路之间实现电气上的隔离 b) 各输入端均采用 R-C 滤波器, 其滤波时间常数一般为 10~20ms c) 各模块均采用屏蔽措施, 以防止辐射干扰 d) 采用性能优良的开关电源 e) 对采用的器件进行严格的筛选 f) 良好的自诊断功能, 一旦电源或其他软 硬件发生异常情况,CPU 立即采用有效措施, 防止故障扩大 g) 大型 PLC 还可以采用由双 CPU 构成冗余系统或由三 CPU 构成表决系统, 使可靠性更进一步提高 丰富的 I/O 接口模块 PLC 针对不同的工业现场信号, 如 : 交流或直流 ; 开关量或模拟量 ; 电压或电流 ; 脉冲或电位 ; 强电或弱电等 有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备, 如 : 按钮 ; 行程开关 ; 传感器及变送器 ; 电磁线圈 ; 控制阀等直接连接 另外为了提高操作性能, 它还有多种人 机对话的接口模块 为了组成工业局部网络, 它还有多种通讯联网的接口模块, 等等 采用模块化结构为了适应各种工业控制需要, 除了单元式的小型 PLC 以外, 绝大多数 PLC 均采用模块化结构 PLC 的各个部件, 包括 CPU, 电源,I/O 等均采用模块化设计, 由机架及电缆将各模块连接起来, 系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合 编程简单易学 PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式, 对使用者来说, 不需要具备计算机的专门知识, 因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握 安装简单, 维修方便

8 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 4 页 PLC 不需要专门的机房, 可以在各种工业环境下直接运行 使用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接, 即可投入运行 各种模块上均有运行和故障指示装置, 便于用户了解运行情况和查找故障 系统的设计 安装 调试工作量少 PLC 用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器 时间继电器 计数器等器件, 使控制柜的设计 安装 接线工作量大大减少 可以在实验室模拟调试 PLC 的用户程序, 用小开关来模拟输入信号, 通过各输出点对应的发光二极管的状态来观察输出信号的状态 在现场调试过程中, 一般通过修改程序就可以解决发现的问题, 系统的调试时间比继电器系统少得多 体积小, 能耗低对于复杂的控制系统, 使用 PLC 后, 可以减少大量的中间继电器和时间继电器, 小型 PLC 的体积仅相当于几个继电器的大小, 因此可以将开关柜的体积缩小到原来的 1/2~1/ PLC 发展概况目前, 国外 PLC 制造商不断推出新产品 西门子最初推出 S5 系列, 然后推出 S7 系列 ; 三菱开始是 F 系列,FX 系列, 现在是 Q 系列 大趋势是功能越来越多, 集成度越来越高, 网络功能越来越强 现在各种 PLC 都在发展自己的网络, 一般从结构上有两种, 一种在 PLC 模块上做了一个通信输出口, 可以直接与计算机联接实现点对点通信 (RS232 联接 ); 另一种是通过多点联接 (RS485 联接 ), 实现多台 PLC 之间的通信 这方面, 西门子的产品具有代表性, 它具有自己的 PROFIBUS 协议的网络标准, 现在已经被世界上绝大多数国家接受, 获得广泛的应用 [16] 网络的控制中心一般有两台计算机, 通过电缆与现场的 PLC 站相连, 每个站就放在被控设备的附近, 从设备到 PLC 站之间的电缆很短, 从 PLC 站到控制中心只需一根电缆线, 这样成本就大大降低了 PLC 的最新发展动态有两个趋势 [16] : 开放式系统 PLC 网络系统已经不再是自成体系的封闭系统, 而是迅速向开放式系统发展, 各大品牌 PLC 除了形成自己各具特色的 PLC 网络系统, 完成设备控制任务之外, 还可以与上位计算机管理系统联网, 实现信息交流, 成为整个信息管理系统的一部分 PLC 与其他安装在现场的智能化设备, 比如智能化仪表, 传感器, 智能型电磁阀, 智能型驱动执行机构等, 通过一根传输介质 ( 比如双绞线, 同轴电缆, 光缆 ) 连接起来, 并

9 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 5 页 按照同一通信协议互相传输信息, 由此构成一个现场工业控制网络, 这种网络与单纯的 PLC 远程网络相比, 配置更灵活, 扩容更方便, 性能价格比更好, 也更具开放意义 高性能小型化 PLC 的功能正越来越丰富, 而体积则越来越小 PLC 已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品, 而是具有越来越强的模拟量处理能力, 以及过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力, 如浮点数运算,PID 调节, 温度控制, 精确定位, 步进驱动, 报表统计等 从这种意义上说,PLC 系统与 DCS( 集散控制系统 ) 的差别已经越来越小了 用 PLC 同样可以构成一个过程控制系统 2.3 S7-300 PLC 简介西门子 S7-300 PLC 是西门子集成自动化系统中的控制核心, 是其集成与开放特性的重要体现 该系列 PLC 稳定 可靠 故障率低, 将先进控制思想 现代通讯技术和 IT 技术的最新发展集于一身, 在 CPU 运算速度 程序执行效率 故障自诊断 联网通讯和运动控制以及实现故障安全等方面取得了业界公认的成就 [3] 不断创新的 PLC 编程组态工具 STEP7 采用 SIMATIC 软件的集成统一架构, 为实现 PLC 编程组态的易用性和友好性以及与上位机组态系统的集成统一性提供了一个功能强大 风格一贯的软件平台 [4] 此外 SIMATIC S7-300 PLC 集成的强大通讯功能, 是其得以成功的另一个重要方面 S7-300 PLC 系统组成 S7-300PLC 是模块式的 PLC, 它由以下几个部分组成 [3] : a) 中央处理单元 (CPU) 各种 CPU 有不同的性能, 例如有的 CPU 集成有数字量和模拟量输入 / 输出点, 有的 CPU 集成有 PROFIBUS-DP 等通信接口 b) 负载电源模块 (PS) 负载电源模块用于将 AC220V 电源转换为 DC24V 电源, 供 CPU 和 I/O 模块使用 c) 信号模块 (SM) 信号模块是输入 / 输出模块的总称, 它们使不同的过程信号电压或电流与 PLC 内部的信号电平匹配 主要有数字量输入模块 SM321 和数字量输出模块 SM322, 模拟量输入模块 SM331 和模拟量输出模块 SM332 d) 功能模块 (FM) 功能模块主要用于对实时性和存储容量要求高的控制任务, 例如计数器模块 定位和连续路径控制模块 闭环控制模块 超声波位置解码器等

10 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 6 页 e) 通信处理器 (CP) 通信处理器用于 PLC 之间 PLC 与计算机和其他智能设备之间的通信, 可以将 PLC 接入 PROFIBUS-DP AS-i 和工业以太网, 或用于实现点对点通信等 f) 接口模块 (IM) 接口模块用于多机架配置时连接主机架 (CR) 和扩展机架 (ER) STEP 7 编程软件简介 STEP 7 是用于 SIMATIC PLC 组态和编程的标准软件包 开发或设计一个 S7-300 应用系统, 必须基于 STEP 7 软件包进行组态和编程 [4] STEP 7 具有以下功能 : 硬件配置 参数设置 通信组态 编程 测试 启动和维护 文件建档 运行和诊断功能等 [3] S7 系列 PLC 的编程语言非常丰富, 有 LAD( 梯形图 ) STL( 语句表 ) SCL( 标准控制语言 ) GRAPH( 顺序控制 ) HiGraph( 状态图 ) CFC( 连续功能图 ) C for S7 (C 语言 ) 等, 用户可以选择一种语言, 如果需要, 也可混合几种语言编程 [14] 这些编程语言都是面向用户的, 它使控制程序的编程工作大大简化, 对用户来说, 开发 输入 调试和修改极为方便 PROFIBUS-DP 简介 PROFIBUS 是 SIEMENS 公司推出的一种开放式现场总线标准, 由三部分组成, PROFIBUS-FMS(Field bus Message Specification, 现场总线报文规范 ) PROFIBUS-DP (Decentralized Periphery, 分散型外围设备 ) PROFIBUS-PA(Process Automation, 过程自动化 ) [4] 其中 PROFIBUS-DP 的应用最广 PROFIBUS-DP 用于现场层的高速数据传送 主站周期性地读取从站的输入信息并周期性地向从站发送输出信息 总线循环时间必须要比主站 (PLC) 程序循环时间短 除周期性用户数据传输外,PROFIBUS-DP 还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态 诊断和报警处理 [15] PROFIBUS-DP 的基本功能 : a) 总线存取方法各个主站之间为令牌传送, 主站与从站之间为主 - 从循环传送, 支持单主站或多主站系统, 总线上最多 126 个站 b) 循环数据交换实现中央控制器 (PLC PC 或过程控制系统 ) 与分布式现场设备 ( 从站, 如阀门 变送器 分析仪等 I/O) 之间的快速数据交换, 主站发出请求报文, 从站收到后返回

11 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 7 页 响应报文 c) 诊断功能能对站级 模板级 通道级故障进行诊断及快速定位, 诊断信息在总线上传输并由总线采集 d) 保护功能所有信息的传输均按汉明距离 HD=4 进行 对 DP 从站的输出进行存取保护,DP 主站用监控定时器监视与从站的通信 e) 网络的组态和控制功能动态激活或关闭 DP 从站 ; 对 DP 主站进行配置 ; 可以设置站点的数目 DP 从站的地址 输入 / 输出数据的格式 诊断报文的格式 检查 DP 从站的组态 ; 控制命令可以发送给所有的从站或部分从站 f) 同步与锁定功能接收到主站的同步命令后, 从站进入同步模式, 这些从站的输出被锁定在当前状态 锁定命令使指定的从站进入锁定模式, 即将各从站的输入数据锁定在当前状态 g) DPM1 和 DP 从站之间的循环数据传输 DPM1 和有关 DP 从站之间的数据传送分为 3 个阶段 : 参数化 组态和数据交换 在前两个阶段进行检查, 只有检查通过后,DP 从站才进入用户数据传输阶段 3 电梯控制系统设计 3.1 电梯工作原理 电梯 PLC 控制系统由信号控制系统和拖动控制系统组成 信号控制系统输入到 PLC 的控制信号有 : 运行方式选择 运行控制 内指令 外召唤 安全保护 井道信息 开关门及限位等信号 所有控制功能如召唤信号登记 轿厢位置判断 选层定向 顺向截梯 反向截梯 消号及反向保号 换速 平层 开关门 电梯自动运行等均为程序控制 [9,11] 对于交流 直流不同类型的电梯, 除部分特殊的控制功能和输入输出信号外,PLC 电梯信号控制的主要功能基本相同, 因而信号控制的程序模块具有较强的通用性 [6] 拖动控制系统如图 3.1 所示, 拖动系统的工作状态及部分反馈信号可直接送入 PLC, 由 PLC 向拖

12 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 8 页 动系统发出速度切换 起动 运行 平层等控制信号 由于变频器的出现, 目前交流调速电梯应用较多, 它可以是半闭环控制, 也可以是全闭环控制 [9,10] 由 PLC 发出的模拟量速度切换信号直接送给变频器, 由变频器控制主拖动电路的加速切换或减速制动, 按照满足快速性和舒适性原则的速度曲线 ( 由变频器指令设定 ) 运行, 达到调速的目的 [8] 使整个调速系统既简单实用, 又安全可靠 DA 转换变频器拖动系统 PLC 图 3.1 PLC 控制变频器 3.2 系统要求及功能设计 系统要求 PLC 控制系统运行可靠 编程简单 维修方便 抗干扰能力强, 体积小巧 性能价格比高等优点, 已成为目前电梯自动控制中使用最多的控制方式 本次设计采用 SIEMENS 的 S7-300PLC 作为控制器, 实现两台电梯模型的如下控制 : a) 轿外的呼叫控制 b) 轿内的选层控制 c) 楼层的指示控制 d) 自动平层控制 e) 轿厢的升降控制 f) 厅门的自动 / 手动控制 g) 超载保护, 限位保护, 乘客安全保护控制 h) 运行方向指示控制 i) 超时返回基站 ( 一层 ) 控制 j) 两台电梯模型的协调控制 电梯控制功能分析 a) 电梯所在楼层由 7 段数码显示管显示

13 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 9 页 1) 上升过程中 : 轿厢在 1 2 层之间显示 2 ; 在 2 3 层之间显示 3, 依此类推 2) 下降过程中 : 轿厢在 1 2 层之间显示 1 ; 在 2 3 层之间显示 2, 依此类推 b) 电梯运行方向由轿厢上 下行指示灯显示 c) 无论哪层有呼叫 ( 包括电梯内呼叫或各层外呼叫 ), 该层的未响应指示灯亮, 表示轿厢将去那一层, 直到该呼叫被响应后该指示灯灭 d) 只有单一呼叫信号时, 电梯运行到呼叫所在楼层等待乘客进入 e) 当有多个呼叫信号时, 电梯每响应一个呼叫, 均开门停车, 等待乘客进入, 再去响应下一个呼叫 其响应次序遵循以下原则 : 1) 如果电梯处于上升的状态, 则优先响应上升呼叫和内呼叫信号, 再返回响应下降呼叫信号 2) 如果电梯处于下降的状态, 则优先响应下降呼叫和内呼叫信号, 再返回响应上升呼叫信号 例如 : 电梯最初停在 2 楼,3 楼先有上升呼叫再有下降呼叫, 同时 4 楼有下降呼叫 这时轿厢先上升至 3 楼, 此时下降呼叫依然保持, 轿厢开门等待 6 秒钟后关门继续上升至 4 楼, 开门等待 6 秒钟后再去响应 3 楼下降呼叫 如果 3 4 楼间只有下降呼叫时, 则轿厢在 3 楼不停, 直接升至 4 楼, 开门等待 6 秒钟后再响应 3 楼下降呼叫 其他情况以此类推, 这与电梯的实际操作情况基本一致 f) 在电梯运行过程中不响应开门信号, 电梯在停车等待和暂停期间可以手动开 关门 g) 电梯每到一层停车时先打开轿厢门,6 秒钟后自动关门 若有其他需响应的信号, 轿厢继续运行 ; 若无其他需响应的信号停车, 轿厢等待 h) 电梯关门停在某一层时, 该层有外呼叫信号, 门会自动打开,6 秒钟后自动关门 i) 电梯设有上 下极限位行程开关 当电梯运行到极限位置时, 通过程序强行让电梯停止运行 电梯状态切换分析电梯状态可以分为等待 ( 此时无任何呼叫 ) 暂停 上行 下行, 需要分析的是在当前某一状态下下一步可能的动作是上行 下行还是停止, 下面针对可能的情况分别进行分析 a) 等待 1) 不管停于某一楼层, 当前楼层有呼叫 ( 包括内呼叫 上下外呼叫 ), 立即

14 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 10 页 响应该呼叫, 下一状态为停 电梯开门 ; 2) 停于底层 : 有高楼层呼叫, 下一状态为上行 ; 3) 停于顶层 : 有低楼层呼叫, 下一状态为下行 ; 4) 停于中间某层 : 有高楼层呼叫, 下一状态为上行 ; 有低楼层呼叫则反之 ( 如 果高低楼层均有呼叫, 可按照呼叫的时间先后顺序响应 ) b) 暂停 1) 暂停期间, 如果当前楼层有呼叫, 立即响应该呼叫, 下一状态为停 电梯 开门 ; 2) 停于底层 : 有高楼层呼叫, 下一状态为上行 ; 3) 停于顶层 : 有低楼层呼叫, 下一状态为下行 ; 4) 停于其他楼层时, 若电梯前一状态为上行 : 如高楼层有呼叫, 则下一状态为上行 ; 高楼层无呼叫且低楼层有呼叫, 则下一状态为下行 ; 5) 停于其他楼层时, 若电梯前一状态为下行 : 如低楼层有呼叫, 则下一状态为下行 ; 低楼层无呼叫且高楼层有呼叫, 则下一状态为上行 ; c) 上行如果某一层限位开关有响应 : 1) 顶层, 电梯停, 响应该层所有呼叫信号 2) 其他楼层 ( 不考虑底层 ): 有该层内呼 / 上行外呼, 响应相应的呼叫, 电梯停 不满足条件 1), 比它高的楼层有呼叫, 继续上行 不满足上述条件, 有该层下行外呼, 响应该呼叫, 电梯停 d) 下行如果某一层限位开关有响应 : 1) 底层, 电梯停, 响应该层所有呼叫信号 2) 其他楼层 ( 不考虑顶层 ): 有该层内呼 / 下行外呼, 响应相应的呼叫, 电梯停 不满足条件 1), 比它低的楼层有呼叫, 继续下行 不满足上述条件, 有该层上行外呼, 响应该呼叫, 电梯停 系统框图 本系统为两台四层电梯模型级联控制系统, 在设计中集成了现实中电梯的所有功

15 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 11 页 能 具体的设计为 :1. 呼梯系统 ;2. 拖引系统 ;3. 指示系统 ;4. 轿门开关系统 ;5. 报 警系统 ;6. 通讯系统 这几种系统的有机结合, 实现了模仿现实中电梯运行与监控的 目的 功能图见图 3.2: 电梯控制系统 ( 主机 ) 低四层电梯状态 S7-300 PLC 八层电梯状态 高四层电梯状态 电梯控制系统 ( 低四层 ) 电梯控制系统 ( 高四层 ) S7-300 PLC 高四层电梯状态 低四层电梯状态 S7-300 PLC 呼梯系统 呼梯系统 指示系统 指示系统 轿门开关系统 轿门开关系统 报警系统 报警系统 图 3.2 系统功能图 系统设计原则该系统本着安全 精确 可靠 先进 实用 经济 合理的原则进行设计, 在设计过程中应该把握以下系统设计原则 : a) 准确性 : 系统在数据采集 传输 存储等环节均应采取相应措施确保数据的准确性 具体包括 : 信号采集与存储准确, 数值比较精确 b) 安全性 : 作为载人或载物的垂直运行工具 系统对安全性要求较高, 要尽可能确保数据采集和处理中数据不被修改或删除 c) 可靠性 : 系统的数据作为计量依据, 必须具有高度的连续性和完整性, 万一

16 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 12 页 发生丢失也必须有弥补的手段 d) 及时性 : 系统数据需要有一定的及时性, 即在一个数据召唤周期内应能将所有数据传输一次 对于各种异常情况, 能在短时间内解决 e) 开放性 : 尽可能提供接入通用设备的硬件 软件接口, 允许不同厂商产品的互相替代, 这种替代包括整个系统和组成元件 同时, 也要考虑可能的功能扩展, 为系统功能进一步完善提供便利的接口, 以便进行二次开发 f) 舒适性 : 现代电梯在可靠性 速度 舒适 豪华等方面的要求越来越高 要求程序运行稳定, 变速平稳, 平层精确 并在轿内有照明 风扇等额外设计 确保电梯的舒适性及人性化 4 系统硬件设计 4.1 系统硬件配置 主站硬件配置主站 :1 数字量输入 1 点 2 数字量输出 13 点主站 I/O 地址分配表如表 4.1 所示 主站硬件组态图如图 4.1 所示, 主站采用一块电源模板 PS307 5A, 一块 CPU 模板 CPU314C-2DP( 此 CPU 模板集成有 24 点数字量输入 16 点数字量输出 5 点模拟量输入 2 点模拟量输出 ) 表 4.1 主站 I/O 地址分配表 元件 输入 / 输出 作用 输入 I0.1 急停按钮 Q4.0 轿厢位置显示一层指示灯 Q4.1 轿厢位置显示二层指示灯 输 Q4.2 轿厢位置显示三层指示灯 Q4.3 轿厢位置显示四层指示灯 Q4.4 轿厢位置显示五层指示灯 出 Q4.5 轿厢位置显示六层指示灯 Q4.6 轿厢位置显示七层指示灯 Q4.7 轿厢位置显示八层指示灯 Q5.0 轿厢上行 Q5.1 轿厢下行 Q5.2 超载报警 Q5.3 开门指示

17 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 13 页 Q5.4 关门指示 图 4.1 主站硬件组态图 从站硬件配置 从站 :1 数字量输入 30 点 2 数字量输出 32 点 3 模拟量输入 2 点 从站 I/O 地址分配表如表 4.2 所示 从站硬件组态图如图 4.2 所示 采用一块电 源模板 PS307 5A, 一块 CPU 模板 CPU314C-2DP, 一块输入模板 SM321DI16 DC24V, 一 块输出模板 SM322DO16 DC24V 表 4.2 从站 I/O 地址分配 元件 输入 / 输出 作用 I0.0 一层上 / 五层上呼梯按钮 I0.1 二层上 / 六层上呼梯按钮 输 I0.2 三层上 / 七层上呼梯按钮 I0.3 四层上 / 八层下呼梯按钮 入 I0.4 四层下 / 七层下呼梯按钮 I0.5 三层下 / 六层下呼梯按钮 I0.6 二层下 / 五层下呼梯按钮 I0.7 一层 / 五层平层开关 I1.0 二层 / 六层平层开关

18 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 14 页 输 I1.1 三层 / 七层平层开关 I1.2 四层 / 八层平层开关 I1.3 上限位开关 I1.4 下限位开关 I1.5 轿门开到位开关 I1.6 轿门关到位开关 I1.7 轿门红外感应器 I4.1 轿内选层按钮 ( 一层 / 五层 ) I4.2 轿内选层按钮 ( 二层 / 六层 ) I4.3 轿内选层按钮 ( 三层 / 七层 ) I4.4 轿内选层按钮 ( 四层 / 八层 ) 入 I4.5 轿内开门按钮 I4.6 轿内关门按钮 I4.7 轿内报警按钮 I5.0 电梯急停按钮 I5.1 一层 / 五层变速开关 1 I5.2 一层 / 五层变速开关 2 I5.3 二层 / 六层变速开关 1 I5.4 二层 / 六层变速开关 2 I5.5 三层 / 七层变速开关 1 I5.6 三层 / 七层变速开关 2 PIW752 超载信号 PIW754 轿门压力信号 Q4.0 轿厢上行指示 Q4.1 轿厢下行指示 Q4.2 至上限位指示 Q4.3 至下限位指示 输 Q4.4 轿平层到位响铃 Q4.5 一层上 / 五层上呼梯有效指示灯 Q4.6 二层上 / 六层上呼梯有效指示灯 Q4.7 三层上 / 七层上呼梯有效指示灯 Q5.0 四层上 / 八层下呼梯有效指示灯 Q5.1 四层下 / 七层下呼梯有效指示灯 Q5.2 三层下 / 六层下呼梯有效指示灯 Q5.3 二层下 / 五层下呼梯有效指示灯 Q5.4 轿内选一层 / 五层有效指示灯 出 Q5.5 轿内选二层 / 六层有效指示灯 Q5.6 轿内选三层 / 七层有效指示灯 Q5.7 轿内选四层 / 八层有效指示灯 Q8.0 轿内开门按钮有效指示灯 Q8.1 轿内关门按钮有效指示灯 Q8.2 轿内报警按钮有效指示灯 Q8.3 轿厢位置显示一层 / 五层指示灯

19 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 15 页 输 Q8.4 轿厢位置显示二层 / 六层指示灯 Q8.5 轿厢位置显示三层 / 七层指示灯 Q8.6 轿厢位置显示四层 / 八层指示灯 Q8.7 电梯急停按钮指示灯 出 Q9.0 主拖引电机正转 ( 轿厢上升 ) Q9.1 主拖引电机反转 ( 轿厢下降 ) Q9.2 超载报警 Q9.3 轿门电机正转 ( 开门 ) Q9.4 轿门电机反转 ( 关门 ) Q9.5 轿内取报警信号轿外输出 Q9.6 高速输出 Q9.7 无上下行指示 图 4.2 从站硬件组态图 4.2 外部接线图 以低四层电梯系统为例, 其外部接线图如图 4.3 所示

20 输入 输出 KM1 KM2 一层上呼梯按钮 I0.0 Q4.0 电机正转 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 16 页二层上呼梯按钮 三层变速开关 I0.1 I5.6 Q4.1 Q9.7 KM2 KM32 KM1 电机反转 指示灯 M DC24V 图 4.3 外部接线图 5 系统程序设计 5.1 呼梯子系统设计 电梯呼梯是电梯控制系统中的一个重要环节 如何能有效而准确的将轿厢呼唤到呼梯者所在层是评价该系统的一个重要指标 呼梯包括轿外呼梯与轿内选层 其基本原理是 : 采集呼梯者的呼梯信号并与轿厢当前位置进行比较, 判断出有效的呼梯信号, 如果是本层的呼梯信号则开门 呼梯系统流程图如图 5.1 所示, 其设计原则如下 : a) 当前电梯上行时不响应下呼梯信号 b) 当前电梯下行时不响应上呼梯信号 c) 轿内选层信号优先于轿外呼梯信号 d) 如上下行信号均响应完或无呼梯信号时可响应反向呼梯信号 e) 如轿厢不在一层且又无上下行呼梯信号,20 分钟后, 轿厢自动返回一层, 返回时可以响应下呼梯信号

21 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 17 页 开始 存储当前轿厢位置 有上下呼信号否 N 计时 Y Y 有下呼梯否 比较判断呼梯信号 Y N 存储满足条件的呼梯信号 有反向呼梯否 根据结果判断上下行 N 计时到返回基站 上行, 同时响应有效的上呼梯信号 下行, 同时响应有效的上呼梯信号 N N 到位否 到位否 Y Y 停轿, 清相应呼梯信号并发开门信号 停轿, 清相应呼梯信号并发开门信号 上行信号响应完否 下行信号响应完否 Y Y N 有上呼梯否 有下呼梯否 Y 响应下呼梯信号 N Y 响应上呼梯信号 无上下呼梯时可响应反向呼梯 图 5.1 呼梯系统流程图

22 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 18 页 以二层上呼梯按钮为例 : MW6 储存二层地址,MW20 存储当前轿厢位置, 当按下二层上呼梯按钮, 且 MW6 的 值大于 MW20 的值, 即轿厢在二层以下时, 则登记该上呼信号 若轿厢当前在二层以上, 此时, 按下二层上呼按钮, 则登记该反向呼梯信号, 待上行信号都响应后, 才响应此反向呼梯信号 5.2 拖引子系统设计电梯控制中的拖引系统主要功能就是根据 PLC 发出的指令, 相应的上行 下行及停止, 是与电梯控制系统安全与舒适息息相关的部分 设计原则如下 : a) 精确性 : 本系统采用行程开关进行平层控制 如拖引电机制动系统完美的话, 本系统的误差可以为零, 同时高速运行低速平层更体现了这一点 b) 安全性 : 采用上下限位保护, 如轿厢超出行程则自动停轿并开门 应急情况下的急停按钮及多种互锁防止误操作 c) 及时性 : 轿厢在一 ~ 四层时, 主站及时将接收到的高四层电梯当前状态发送给从站 1, 使从站 1 电梯正确动作 轿厢在五 ~ 八层时, 主站及时将接收到的低四层电梯当前状态发送给从站 2, 使从站 2 电梯正确动作 d) 有效性 : 全部命令采用即时收集及时处理, 满足条件的响应并存储 响应完的信号及时清除, 防止命令的冗余从而加大 CPU 的工作量 使电梯在最短的时间内到达目的地 拖引电机的部分程序为 :

23 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 19 页 M1.6 为上行条件,I1.6 为关门限位,M1.5 为无上下行条件,M76.0 为内外呼在 本层响应信号, 当上行条件满足, 且轿门关到位, 发一上行信号 (M1.0); 或轿厢在 某层满足无上下行条件, 且本层无呼梯信号时, 有上呼信号后发一上行信号 M0.3 为轿厢到位的停机信号,I5.0 为急停按钮,M200.0 为主机发送的急停信号, Q9.0 为轿厢上升,Q9.1 为轿厢下降 当有上行信号, 且没有停机信号 轿厢未下行 时, 则主拖引电机正转, 轿厢上升 M1.7 为下行条件, 下行条件满足, 且轿门关到位, 发一下行信号 (M1.1); 或轿 厢在某层无上下行条件, 且本层无呼梯信号时, 有下呼信号后发一下行信号 M200.1 为主站转发给从站 1 的从站 2 中电梯下降到五层的信号, 当此信号有效, 无停机信号, 且满足轿厢下行条件时, 主拖引电机反转, 轿厢下降

24 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 20 页 I5.1~I5.6 为变速开关, 具体参见表 4.2, 当轿厢上行压下各层变速开关 1 时, 或轿厢下行压下各层变速开关 2 时, 接通高速继电器 M120.1~M120.4 为各层停信号, 当轿厢上行压下各层变速开关 2 时, 或轿厢下行压下各层变速开关 1 时, 接通低速继电器 5.3 指示子系统设计指示系统就如同电梯控制系统的眼睛, 是电梯与人的沟通渠道, 也是系统人性化的一个重要指标 如何将轿厢当前的位置 运行状态 呼梯信号响应与否等快速而有效的反应给电梯使用者是在设计时考虑的重中之重的问题 本系统在程序设计时遵循如下原则 : a) 无信号时上下行不显示 b) 呼梯信号经 PLC 计算后如有效则点亮相应按钮内部的指示灯, 表明信号已被存储待响应 如呼梯信号不满足呼梯系统当前原则时, 如轿厢上行信号没响应完时按

25 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 21 页 下下呼梯信号时则登记此反向呼梯信号, 待上行信号都响应后才响应此信号 c) 轿内选层时如信号有效则相应按钮灯亮直到该要求被响应时灯熄灭 d) 如当前轿厢上行, 同时上行信号未响应完时则一直点亮上行指示灯, 同样如当前轿厢下行, 同时上行信号未响应完时则一直点亮下行指示灯 上行信号响应结束后如有下行信号时则点亮下行指示灯, 而下行信号响应结束后如有上行信号时则点亮上行指示灯 e) 轿厢位置显示, 即楼层显示中采用目的显示法, 具体为 : 上行时离开一层时显示二层, 离开二层显示三层, 依次类推, 高四层轿厢位置由从站 2 显示, 遵循相同的原则 ; 下行时离开八层显示七层, 离开七层显示六层, 依次类推, 低四层轿厢位置由从站 1 显示, 遵循相同的原则 如在任一层停止则一直显示该层 f) 轿内开门与关门按钮为信号按钮, 即按下则有效指示灯亮, 此时执行相应的动作 松开时灯熄灭 g) 在轿内部还有上下限位指示灯, 报警指示灯 如 : 二层的指示程序为 : M62.0 为轿厢离开一层的信号,M62.2 为轿厢离开三层的信号, 轿厢上行时, 离 开一层显示二层 ; 下行时, 离开三层显示二层 ; 轿厢停在二层时, 显示二层 三层上呼梯指示程序为 : M60.2 为正向三层上呼有效信号,M40.5 为反向三层上呼有效信号, 信号登记后, 其指示灯亮

26 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 22 页 5.4 轿门开关子系统设计轿门开关流程图如图 5.2 所示, 它是整个电梯控制系统中最接近人和物的部分, 因此在设计中应考虑如下几方面的因素 a) 轿厢到呼梯层或轿内选层时自动发开门信号开门 b) 关门关到位时如还有上下行信号未响应时则发上下行信号使轿厢开始上下行驶, 如无上下行信号时则轿厢停在该层直到有呼梯信号 c) 如呼梯或轿内选层在本层时则发开门信号开门 d) 开门未到位时无进入者可以按关门按钮关门, 也可以等开门到位延时到后自动关门, 还可以在延时没到时手动关门 e) 如在关门过程中有人或物进入, 或夹到人或物, 则停止关门转向开门 开门到位延时 6S 秒后再次关门 f) 电梯未平层或运行时, 开门按钮和关门按钮均不起作用 如开门的部分程序为 : 下列情况有开门信号 : 电梯运行到位, 且可靠平层 (M0.3 运行到位停机信号 ); 电梯停机或等待时, 按下开门按钮 (I4.5); 关门时, 有人或物要进入 (I1.7 红外感 应器 ), 或夹到人 (M160.0 压力信号 ) 有开门信号, 且开门未到位时, 门电机正转, 开门

27 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 23 页 开始 上下行 N 轿到位否 Y 发停轿信号 呼在本层信号 发开门信号 开门 N 开到位否 Y 计时开始 (6 秒 ) 时间到发关门信号 关门 是否有人进轿 Y N N 关到位否 等待呼梯信号 Y Y 上下行信号处理完否 N 发上下行信号 图 5.2 轿门开关流程图

28 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 24 页 5.5 报警子系统设计电梯设有载重限制, 比如 2000kg 以下, 其实电梯就和一个大磅秤一样, 它里面安装有称重传感器, 和报警器相连接 本设计中, 采用 CPU 模板集成的模拟量输入, 将重量信号转换为 PLC 内部处理用的数字信号, 一旦超过电梯承受的最大值时, 超载报警指示灯亮 为防突发事故造成的电梯突然停止, 乘客被关在轿厢里, 本设计设置了一个轿厢内报警按钮, 当电梯发生故障时, 按下此按钮, 点亮轿内报警指示, 同时监控系统中的报警指示灯亮, 电梯维修人员将立即采取相应措施 检测超载信号的程序为 : 将接收的模拟量输入转化为数字量, 其值大于设定值时, 接通 M150.0 中间继电器, 获得超载信号 5.6 通信子系统设计通信系统主要体现一主二从的 PROFIBUS-DP 网络, 实现主站与两个从站的数据传送 从站 1 将低四层电梯的运行状态发送给主站, 主站将此转发给从站 2 从站 2 将高四层电梯的运行状态发送给主站, 主站将此转发给从站 1 主站显示级联的八层电梯的运行状态 通信组态主站从站的通信组态如图 5.3 图 5.4 所示

29 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 25 页 图 5.3 从站 1 通信配置 图 5.4 从站 2 通信配置

30 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 26 页 通信程序 主站接收从站 1 发送的数据 主站接收从站 2 发送的数据 主站发送数据给从站 1 主站发送数据给从站 2 从站 1 接收主站发送的数据 从站 2 接收与发送数据的程序与从站 1 相同 从站 1 发送数据给主站 5.7 系统的优点与缺点本系统采用行程开关进行距离计算即使用行程开关来平层 而在现实中绝大多数的电梯使用的是编码器, 根据编码器发出的脉冲数来计算距离 采用行程开关的好处是 : 精度高 在理论上如果电机的制动系统完美的话, 即得电就转 ; 断电即停, 没有误差 则本系统在平层上的误差可以为零 缺点就是需要的输入端子较多, 造成 PLC 信号模板的数量多 另外就是因为端子较多带来编程较烦琐, 不利于楼层的扩展

31 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 27 页 6 电梯控制系统程序调试 6.1 调试设备简介 THSMS-C 型网络型可编程控制器高级实验装置 THSMS-C 型网络型可编程控制器高级实验装置是我系最新配备的工控网络实验装置, 本装置由控制屏 实验桌组成, 集大中型可编程逻辑控制器 通信模块 STEP7 V5.2 编程软件 WINCC 组态软件 模拟控制实验板 实物模型等于一体 在本装置上, 可直观地进行 PLC 的基本指令练习 多个 PLC 实际应用的模拟实验及实物实验, 所有实验均有组态棒图进行动态跟踪 装置配备的主机采用德国西门子 S7-300 型可编程程序控制器 设有电流型漏电保护器, 控制屏若有漏电现象, 漏电流超过一定值, 即切断电源, 对人身安全起到一定的保护作用 THPLC-DT 型四层电梯实物模型本设计需要两台 THPLC-DT 型四层电梯实物模型, 模型上有四个内呼按钮 6 个外呼按钮 开关门按钮 电梯门及一些接线端 电梯模型见附图 系统调试 S7-PLCSIM 仿真软件调试调试步骤 : a) 打开 STEP7, 按下, 打开 PLCSIM 仿真界面, 创建输入字节 IB 输出字节 QB 模拟量输入字 PIW 的视图对象 b) 将 CPU 视图对象打到位置处, 并按下即可运行程序 c) 用 PLCSIM 模拟现实中的呼梯按钮和行程开关, 即用鼠标点击 IB 视图对象中相应的位, 出现符号, 观察电梯运行系统运行状态 d) 用 PLCSIM 模拟乘客重量, 观察电梯是否有超载报警指示 用 PLCSIM 模拟压力, 观察电梯门是否由关门转为开门 用 PLCSIM 调试本设计的系统程序, 存在一个缺陷, 即不能模拟通信功能 调试画面见图 6.1 图 6.2:

32 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 28 页 图 6.1 S7-PLCSIM 模拟画面 图 6.2 程序调试画面 实物模型调试 调试步骤 :

33 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 29 页 a) 接通电梯模型及 PLC 主机的电源, 观察电梯模型 PLC 主机供电是否正常, 然后关闭电源开关 b) 按照分配的 I/O 地址, 将电梯模型中的信号端与 PLC 主机的 I/O 端口相连 两台模型分别与两台 PLC 主机相连 c) 打开 STEP7, 按下载按钮把硬件配置和程序下载到 PLC 中, 一个主站 两 个从站的程序分别下载到三台 PLC 中 程序下载完, 运行程序 并按下, 观察程 序运行状况, 若按下内 外呼叫按钮, 程序没有按控制要求正常运行, 通过在线浏览程序运行状况, 可以发现错误之处, 及时修改程序 d) 按模型上的内呼 外呼 开关门按钮, 看电梯的运行情况 模型上没有的按钮, 可以按 PLC 主机上的输入按钮, 看对应的输出指示灯是否符合控制要求 上位机监控调试 1) 打开 STEP7 软件, 按下下载已编辑好的八层电梯 PLC 硬件配置与程序, 并 按下 即可运行程序 2) 打开 WinCC 工程查看连结参数是否为 CPU 对应的槽位号 2, 如不是改过来并保存, 按下激活工程即可打开监控画面 3) 在监控画面上可观察电梯运行系统运行状态 4) 在监控画面上点击模拟画面按钮可将画面切换到模拟画面, 反之, 在模拟画面上按下监控画面可将画面切换到监控画面 监控画面见如图 6.3 所示

34 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 30 页 图 6.3 WinCC 监控运行画面

35 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 31 页 结论 本人通过三个多月时间对西门子 S7-300PLC 和 PROFIBUS-DP 现场总线的研究, 设计并开发了这一套 PLC 电梯控制系统 通过对比各种控制系统的发展 特点及功能, 并根据电梯系统的自身情况, 选择确定了一种适合目前发展水平的基于 PROFIBUS-DP 现场总线和 WinCC 监控技术的 PLC 电梯网络控制系统的总体方案 本文首先介绍了课题的背景, 介绍了电梯控制系统的发展历史 目前的现状及国内外在这一领域的发展趋势 简要阐述了 S7-300PLC 的组成和编程软件 STEP7, 及 PROFIBUS-DP 现场总线的概念 特点和主要类型 详细阐述了电梯的工作原理, 及控制系统的总体结构和功能 针对本文所设计开发的多层电梯网络控制系统, 详细阐述了其呼梯 拖动 指示 通信等单元模块的设计, 并对硬件配置和系统程序设计的重点和难点进行了说明 最后详细阐述了系统调试的结果 在论文的写作上, 主要是以描述系统设计思想为主, 着重介绍了现场总线技术在电梯控制系统中的应用 由于本人的水平和能力有限, 对该课题的许多方面还没有深入研究 另外, 论文难免在某些方面存在一些不成熟和欠妥之处, 恳请各位老师 专家大力斧正, 不吝赐教

36 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 32 页 致谢 在淮阴工学院, 我度过了四年愉快的学习生活, 在此期间我不但从我周围的老师那里学到了不少专业知识, 而且也和多位老师建立了深厚的感情, 在我的学业即将完成之时, 我谨向辛勤培育和关心我的老师们致以崇高的敬意和深深的感谢! 特别值得感谢的是我的导师倪伟副教授, 在他的精心指导和耐心帮助下, 本课题的研究工作才能顺利的进行 感谢学校在毕业设计期间为我们提供做好毕业设计的条件以及实验室全体老师的辛劳工作和支持! 各位老师严谨的治学作风和科研态度, 给予了我潜移默化的影响 他们广博的知识 严谨求实的工作作风 锐意创新的科研态度给我留下了深刻的印象 在此我再一次向各位老师致以最诚挚的感谢 同时, 我的家人和朋友在生活上给予我极大的关心 支持和鼓励, 使我能顺利完成论文的研究工作, 在此向他们表示最深情的谢意!

37 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 33 页 参考文献 1 李惠升. 电梯控制技术. 北京 : 机械工业出版社, 刘剑, 朱德文, 梁质林. 电梯电气设计. 北京 : 中国电力出版社, 廖常初.S7-300/400 PLC 应用技术. 北京 : 机械工业出版社, 胡学林. 可编程控制器教程 ( 提高篇 ). 北京 : 电子工业出版社, 张汉杰等. 现代电梯控制技术. 哈尔滨 : 哈尔滨工业大学出版社, 王少华, 刘红武. PLC 变频器在电梯中的应用. 电气技术,2007(1):37~39 7 盛海龙.PLC 控制电梯. 河西学院学报,2006,22(5):37~40 8 李华. 可编程控制器 (PLC) 在电梯设计中的重要作用. 科技与经济,2006(18): 孙宜. 可编程控制器在电梯控制系统中的应用. 山东煤炭科技,2006(3):7~8 10 王子文, 骆建华. 电梯 PLC 控制策略及其程序设计. 起重运输机械,2006(7): 14~17 11 方宝义等. 基于 PLC 控制的电梯系统. 烟台职业学院学报,2006,6(12):48~51 12 罗乔东, 辛乐, 武自芳. 基于 PROFIBUS 现场总线的可编程逻辑控制器监控网络实现. 计算机测量与控制,2004,12 (2):170~ 张亚军. 可编程控制器原理及程序设计. 电子工业出版社, SMIATIC.System Software For S7-300/400 System And Standard Functions. 西门子电气有限公司, SIMATIC.NET NCM S7 For Profibus Manual 1~2. 西门子电气有限公司, 艾辉. 基于西门子 PLC 的电梯控制系统.2006(10): 49~52 17 段晨东, 王俭, 郑学军.PLC 级式编程技术在电梯上的应用机电一体化. 上海科技文献出版社, 梁广民. 电梯技术的发展趋势. 电梯工业,2006(7):8~9

38 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 34 页 附录 A 电梯控制系统 ( 主站 ) 源程序 主站接收从站发送的数据 主站监视轿厢当前位置

39 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 35 页 主站监控电梯上下行, 超载及开关门 主站发送的急停信号 从站 2 中电梯下行到 5 层或无上下行 从站 2 中轿厢当前位置

40 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 36 页 从站 1 中电梯上行到 4 层或无上下行 从站 1 中轿厢当前位置 主站转发数据给从站 1 主站转发数据给从站 2

41 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 37 页 附录 B 电梯控制系统 ( 从站 ) 源程序 存储轿厢当前位置及各层地址 调用超载程序

42 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 38 页 调用测压力程序 上呼信号登记 反向上呼登记

43 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 39 页 上行条件 轿厢离开某层信号

44 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 40 页 上呼按钮指示灯

45 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 41 页 清除呼梯信号 上呼到位停机信号

46 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 42 页 停机信号 下呼信号登记 超时返回基站计时

47 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 43 页 反向下呼登记

48 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 44 页 下行条件 下呼按钮指示灯

49 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 45 页 清除下呼信号

50 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 46 页 下呼到位停机信号 下行指示 上行指示 上行内选层登记

51 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 47 页 内选按钮指示灯 清除上行内选信号

52 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 48 页 内选上行到位停机信号 下行内选层登记

53 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 49 页 清除下行内选信号 内选下行到位停机信号 开门信号 开门 开门开到位计时

54 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 50 页 关门信号 关门 内外呼在本层响应信号

55 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 51 页 无上下行信号 无上下行指示 上行信号 下行信号 轿内报警指示 开门按钮指示灯 关门按钮指示灯 超载指示灯

56 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 52 页 急停按钮指示灯 上 下行 一层指示 二层指示 三层指示

57 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 53 页 四层指示 平层响铃 各层停信号

58 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 54 页 高速信号

59 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 55 页 低速信号 高速指示 发送数据给主站 FC1 程序 : 超载检测 FC2 程序 : 压力检测

60 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 56 页 以上为从站 1( 低四层电梯 ) 的源程序, 从站 2( 高四层电梯 ) 的源程序与此类似, 下面仅列出不同之处的程序 : 存储的轿厢位置与从站 1 不同 : 外呼信号登记不同 :

61 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 57 页

62 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 58 页

63 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 59 页

64 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 60 页

65 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 61 页 上下行程序不同 :

66 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 62 页 附图 1 THPLC-DT 型四层电梯实物模型

67 淮阴工学院毕业设计说明书 ( 论文 ) 第 63 页 附表 1 从站定时器 位存储器 中间继电器地址分配 元件 地址 符号 作用 定 T1 Time1 超时返回基站延时 (20 分钟 ) 时 T2 Time2 平层到位响铃时间 (1.5 秒 ) 器 T3 Time3 轿门开到位延时 (6 秒 ) M4 一层地址存储 位 M6 二层地址存储 存 M8 三层地址存储 储 M10 四层地址存储 区 M20 轿厢当前位置存储 M1.0 拖引电机上行信号 M1.1 拖引电机下行信号 M0.3 拖引电机停止信号 M0.1 轿厢开门信号 M0.2 轿厢关门信号 M1.6 上行条件满足 中 M1.7 下行条件满足 间 M1.5 无上下行条件满足 继 M76.0 轿内 外呼在本层响应信号 电 M150.0 超载保护信号 器 M160.0 压力信号 M60.0~M60.3 正向上呼信号登记 M40.0~M40.3 正向下呼信号登记 M60.4~M60.6 反向上呼信号登记 M40.4~M40.6 反向下呼信号登记 M62.0~M62.3 轿子离开时的信号用于清除呼梯信号 M3.0~M3.3 轿子到位发停止信号 M63.0~M63.4 轿内上行选层信号有效存储 M42.0~M42.4 轿内下行选层信号有效存储 M120.1~M120.5 轿厢在每层停信号