毕 业 设 计 ( 文)
专 业
班 级
学生姓名
学 号
课 题 基PLC建筑设备动控制系统设计
——电梯控制系统设计（）
指导教师
摘
文介绍种电梯PLC控制系统电梯垂直方运输设备高层建筑中缺少交通运输设备电力拖动载物轿厢建筑井道导轨做垂直升降运动生活中起着举足轻重作控制电梯运行PLC系统求越越高求达电梯运行稳准快运行目该系统PLC逻辑控制电路组成中包括继电器接触器行程开关钮发光指示器变频器组成体控制系统机控制单元采西门子编程控制器PLC机器进行全程控制
提高电梯控制系统性设备工作效率设计PLC核心控制器电梯控制系统取代较复杂继电器—接触器控制设计控制系统针五层电梯核心控制部分采软件程序控制保证电梯正常运行求情况提高电梯障检查维修方便性容易性时克服手动操作带干扰素实现电梯机启动加速稳定运行停车制动呼优先响应开关门等控制功取良预期效果
关键词：电梯PLC梯形图控制系统 Abstract
This text introduces the control system of a kind of elevator PLC The elevator is perpendicular directional of the conveyance equipments be in the high building of transportation equipments It depends electric power dragging along to move a car that can carry person or thing and lead a track in the building of the well way up do perpendicularity to ascend and descend sport there is prominent function in the people＇s life And the control elevator circulate of the PLC system also has more and more high request request to attain the movement purpose of steady quasi quick of elevator movement That system mainly from PLC logic control the electric circuit constitute Include an exchanges difference to tread electric motor among them after the electric appliances get in touch with a machine route of travel switch and press button give out light the indicator constitute and transducer for the control system of integral whole The machine control unit adoption carries on whole process a control to the machine by the programmable controller PLC of Siemens company
In order to improve the reliability of elevator control system and equipment working efficiency people designed PLC as the core controller in the elevator control system which replace the used complex relay contactor controlThe core control is partly adopted software program control system the elevator breakdown checking and maintenance convenience is greatly improved and at the same time the manual operation of some human interference is overcome in order to guarantee the normal operation of the elevator requirements in the situationTherefore accelerated starting and stable operation in the elevator host parking brake call preferred response and open closing control functions are realizedwhich achieve the expected great performance
Key words Elevator PLC Ladder diagram Control system
目 录
1 绪 1
11 PLC电梯控制系统概述 1
12 PLC定义组成 2
13 编程控制 2
14 PLC等效工作电路 3
15 PLC工作原理 3
16 编程控制器特点 4
2电梯设备发展动态 5
21 电梯出现发展 5
22 电梯分类 6
23 电梯结构 6
231曳引系统 6
232 导系统 6
233轿厢 7
234 门系统 7
235 重量衡系统 7
236 电力拖动系统 7
237 电气控制系统 7
238 安全保护系统 7
24 电梯发展展 7
3 西门子S7300软件硬件设计 9
31 STEP 7编程软件编程语言基指令 9
32 STEP 7编程软件基指令 10
33电梯设计流程图 12
34 电梯控制IO口分配 13
35 PLC IO硬件连接图 14
4电梯功模块化程序说明 16
41梯形图设计 16
411 开关门环节 16
412 层楼信号产生清环节 18
413停层信号登记消环节 18
414 呼信号登记消环节 19
415 电梯定环节 20
结束语 23
致谢 24
参考文献 25
附录 26
基PLC建筑设备动控制系统设计
——电梯控制系统设计（）
1 绪
11 PLC电梯控制系统概述
年国济飞速发展民生活水迅速梯高工作居住条件巨改善电梯作建筑物垂直交通运输工具生活息息相关传统电梯曳引电动机采接触器实现电动机工作状态改变外传统电梯控制系统继电器接触器控制逻辑组成存着电气元件功弱电气障频繁性差工作寿命短等缺陷编程控制器（PLC）根序逻辑控制需发展起专门工业环境应设计数字运算操作电子装置鉴种种优点目前电梯继电器控制方式已逐渐 PLC 控制代时电机交流变频调速技术发展电梯拖动方式已原直流调速逐渐渡交流变频调速仅满足客舒适感保证稳精度降低耗节约源减运行费PLC 控制技术加变频调速已成现代电梯行列热点
课题研究题目——基 PLC电梯控制系统设计做诠释 PLC 控制指电梯信号控制 PLC 软件实现控制系统核心 PLC次课题开发务容：建立PLC 控制电梯系统总体框架信号控制系统利 PLC 集中处理电梯运行方式安全保护信号指令信号外召唤信号井道信号门区信号开关门限位信号等信号显示电梯楼层运行方呼梯应答等实现开关门控制拖动控制系统中曳引机启动运行制动停止包括正反转信号种速度信号 PLC 运算判断通电机实现达求：通深入理研究编程实践全面认真完成述容
课题核心问题两：运行效率层精度安全性求二 PLC 实现电梯信号控制软件开发第问题通选择合适PLC进行合理设计编程便实现选择PLC德国西门子公司CPU314 型编程控制器第二问题根电梯实现功 PLC 序执行程序特点编写 PLC 程序采取模块化编程思想根功实现条件原编写功模块实现
方案选择通种方案较完成电梯控制系统中控制方法选择
12 PLC定义组成
编程控制器（PLC）微处理器核心动控制技术计算机技术通信技术融体发展起崭新工业动控制装置PLC基代传统继电器控制广泛应工业控制领域已跃居工业动化三支柱首位
PLC控制系统硬件微处理器（CPU）存储器（ROMRAM）输入输出（IO）单元电源单元外围设备等组成硬件结构图1示系统规模根实际应需定
图11PLC硬件结构
13 编程控制
控制系统完成目控制功必须通定控制程序实现通常控制序分两类：固定布线程序编程序
（1）固定布线程序
传统继电器控制系统电子器件系统中实现种控制功控制程序种电气元件通定联接方式布线成输入设备钮开关限位开关传感器等控制系统送入信号输出设备接触器电磁阀等控制控制象动作输入输出控制通接线实现接线工作结束控制程序确定改变控制程序必须改变接线方式重新布线复杂系统非常困难
（2）编程序控制
编程序控制控制系统中完成定控制通专编程器程序语言进行编程写入编程控制程序存储器中然编程序控制器完成种操作编程系统中改变控制程序编程器改写程序存储器中某程序语句必重新布线控制控象动作控制程序语言表达称软件程序
14 PLC等效工作电路
PLC微机核心电子部件作种继电器定时器计数器状态器组合体PLC输入继电器外部开关通输入端驱动PLC输出继电器带数触点外部输出触点外PLC定时器计数器状态寄存器等软元件元件带动作线圈电子常开触点常闭点PLC选择
PLC控制系统三部分组成：
（1）输入部分
户输入设备组成开关操作开关限位开关传感器等直接PLC输入端子相连接产生输入信号信号电梯轿厢操控制板电梯井道
（2）控制部分
根控象实际控制求编制户程序编制程序通编程器送入PLC户程序存储器中CPU反复扫描执行户程序产生种输出控制信号PLC控制功通户程序实现
（3）输出部分
户输出设备组成接触器继电器等直接PLC输出端子相连控制控制象动作
15 PLC工作原理
PLC工作程实质执行程序程PLC运行时CPU分时操作原理周期执行操作CPU运算处理速度快外部出现结果宏观似时完成分时操作程称CPU程序扫描
PLC工作程分三阶段：
（1）输入处理
PLC重复扫描方式执行户程序执行程序前首先址编码序输入端子通断状态（输入信号）读入输入映寄存器中然开始执行程序执行程中输入状态发生变化输入映象寄存器中容变直扫描周期输入处理阶段重新读输入状态
（2）程序执行
程序执行阶段PLC序扫描户程序执行条程序需信息输入映象寄存器软元件映象寄存器读出参运算然执行结果写入关软元件映象寄存器中软元件映象寄储器中容着程序执行断变化
（3）输出处理
全部指令执行完毕输出映象寄存器中状态全部传送输出锁存寄存器中构成PLC实际输出输出端子送出执行器
16 编程控制器特点
20世纪60年代末克服传统继电器种种应缺点研制出种先进动控制设备PLCPLC具优良技术性问世快推广应现PLC作工业生产程控制专计算机商家家微机控制象复杂性环境特殊性工作运行连续性电梯控制中采PLC设计许特点：
（1）软件实现电梯运行动控制性提高
（2）进行障动检测报警显示提高运行安全性便检修
（3）掉选层器部分继电器控制系统结构简单外部线路简化
（4）实现种复杂控制系统方便增加改变控制功减少接线量
2电梯设备发展动态
21 电梯出现发展
1854 年纽约水晶宫举行世界博览会美国伊莱沙·格雷夫斯·奥斯第次世展示发明历史第部安全升降梯升降梯世界范围广泛应奥斯名字命名电梯公司开始辉煌旅程150 年已发展成世界亚洲中国领先电梯公司
国实行改革开放政策全国高层建筑断涌现作高楼垂直交通工具―电梯需求量日益增长种类型规格繁电梯已高楼投入运行确保电梯正常运行安全必须解电梯熟悉电梯理电梯维护电梯
20世纪初美国出现曳引式电梯结构图21示图中见钢丝绳悬挂曳引轮端轿厢连接端重连接曳引轮转动钢丝绳曳引轮槽间摩擦力轿厢重作升降相反运动显然钢丝绳缠绕钢丝绳长度股数均受限然轿厢载重提升高度提高满足电梯需求百年曳引式电梯直受
重视发展 图21 曳引式电梯示意图
1—轿厢 2—曳引轮 3—重
十年里电梯动层控制系统通变换电动机极数调速方法调整电梯运行速度技术相继研制成功1933年世界第台运行速度6ms电梯安装美国纽约帝国厦
第二次世界战建筑业发展促电梯进入高峰发展时期代表新技术电子技术广泛应电梯领域时陆续出现群控电梯超高速电梯交流变频变压调速电梯
着电力电子技术发展晶闸变流装置越越电梯系统电梯拖动系统简化性提高时交流调压调速系统研制开发交流电梯调速性明显改善进入20世纪80年代通控制电动机定子供电电压频率电梯运行速度调压调频技术研制成功出现交流变压变频（VVVF）调速电梯开拓电梯拖动新领域1993年日生产125ms世界高速交流变压变频调速电梯结束直流电梯独占高速领域历史
电梯发展天需求新技术应方面进入全面发展时期着智化信息化建筑兴起完善求电梯完成垂直运输基功应提高舒适度特电梯运行控制智化角度考虑电梯优质服务单时间短问题采模糊理神网络专家系统等方法期实现单梯群控理佳模式合理配置远程监控障诊断节减少环境污染等文中着重研究电梯升降控制逻辑着重电动机升降速度电梯安全保护措施
22 电梯分类
电梯分类式样：
（1）速度分类：低速电梯 1ms高速电梯 23ms超高速电梯 310ms
（2）途分类：客电梯住宅电梯观光电梯载货电梯客货两电梯车辆电梯电梯
（3）拖动方式分类：交流电直流电梯液压电梯齿轮齿条电梯螺杆式电梯
（4）司机分类：司机电梯司机电梯司机电梯
（5）控制方式分类：手柄操控制电梯钮控制电梯信号控制电梯集选控制电梯群控电梯
（6）曳引机结构分类：齿曳引机电梯齿曳引机电梯
（7）分类方式：轿厢尺寸分类时常型超型等词描述电梯机房位置分：机房位井道顶部置式电梯机房底部置式电梯
23 电梯结构
231曳引系统
曳引系统功输出传递动力电梯运行
曳引系统曳引机曳引钢丝绳导轮反绳轮组成
232 导系统
导系统功限制轿厢重活动度轿厢重着导轨作升降运动
导系统导轨导靴导轨架组成
233轿厢
轿厢轿厢架轿厢体组成运载客载荷轿体部件图2示
轿厢电梯承载运送员物资箱形空间轿厢般轿底轿壁轿顶轿门等部件构成部净高度少应2m
234 门系统
门系统功封住层站入口轿厢入口
门系统轿厢门层门开门机门锁装置组成
235 重量衡系统
系统功相衡轿厢重量电梯工作中轿厢重间重量差保持限额保证电梯曳引传动正常
系统重重量补偿装置组成
236 电力拖动系统
电力拖动系统功提供动力实行电梯速度控制
电力拖动系统曳引电动机供电系统速度反馈装置电动机调速装置等组成
237 电气控制系统
电气控制系统功电梯运行实行操控制
电气控制系统操装置位置显示装置控制屏(柜)层装置选层器等组成
238 安全保护系统
保证电梯安全防止切危身安全事发生
限速器安全钳缓器端站保护装置组成
24 电梯发展展
(1) 结构断紧凑化体积断轻型化巧化
着新技术新结构新材料新工艺发展电梯机械系统结构简单化体积型化材料轻型化工艺先进化外观漂亮化时机房电梯新世纪会较速度发展
(2) 技术含量更高性更
电梯行业技术发展非常迅速年前推出具先进性高舒适性VVVF 电梯已成电梯行业标准配置永磁步齿轮曳引机具更节更洁净更安全更安静更济特点永磁步曳引机逐步成新型曳引机流永磁技术先进性取代VVVF 技术外网络控制智群控系统控制先进性快速性准确性性电梯发展潮流
(3) 安装更方便更快捷
高效安全重复脚手架安装高层电梯安装方式着技术开发应电梯硬件系统安装带更方便电梯安装更快效率更高
(4) 理念电梯发展趋势
断改进产品设计生产环保型低耗低噪声漏油漏水电磁干扰井道导轨油渍污染电梯电梯曳引采尼龙合成纤维曳引绳钢皮带等润滑油污染曳引方式电梯空载升满载行电机生发电回收技术
3 西门子S7300软件硬件设计
31 STEP 7编程软件编程语言基指令
次试验采西门子STEP 7编程软件进行编程STEP 7西门子公司专s7300400系列PLC设计编程软件
标准STEP 7软件包配3种基编程语言梯形图(LAD)功块图(FBD）语言表（STL）编程语言STEP 7中相互转换实验采梯形图种编程语言
梯形图结构形式类似传统继电器控制电路图形符号连接成符号分代表常开触点常闭触点联接线串联接线继电器线圈等触点线圈编码梯形图具特点：
(1) 梯形图左右序排列程序执行序通常继电器线圈逻辑行层阶梯逻辑起始母线然触点种连接继电器线圈终止母线整梯形图呈现梯形
(2)梯形图中继电器传统继电器控制线路中物理继电器实质部存储中位触发器称软继电器软元件软元件输出继电器辅助继电器定时器计数器状态器等均限常开触点常闭触点PLC部选取果某位触发1表示应继电器线圈接通相应常开触点闭合常闭触点断开
(3) 梯形图种形象化编程语言两端母线没电源连接核弹头形图中存真实物理电流具概念电流户程序运算程中满足输出执行条件形象化表示方式概念电流左右流动层次改变
(4) 输入继电器外部输入信号驱动部触点驱动梯形图中出现输入继电器触点出现线圈输入继电器触点状态表示相应输入信号变化
(5) 输出继电器PLC输出控制通外输出触点驱动外部执行器梯形图中某输出继电器线圈接时表示应输出端子输出信号
(6)PLC部软元件触点驱动外部执行器供PLC部
(7)PLC处运行状态时CPU接梯形图中元件排列序左右逐行处理
32 STEP 7编程软件基指令
STEP 7编程软件基指令位逻辑指令计数器计时器指令传送较指令数转换指令算术运算指令移位循环指令程序控制指令等
数梯形图指令程序包括：
(1) 设计控制流程根工艺求先画出工作循环必画详细状态流程图
(2) 根工作循环图画出虚拟电路图继电器梯形图
(3) 梯形图编写指令程序表
(4) 系统调试：根设计求程序进行调试修改必时硬件进行修改直符合求止
WINDOWS环境开s7软件软件中输入程序程序输入完毕变换写入PLC中写入完毕开菜单栏中仿真软件程序载软件中运行软件实现ＰＬＣ程监控功根实验求动作相应开关模拟电梯控制系统工作程实验程中注意观察程序运行变化程
输入程序问题程序进行修改变换写入ＰＬＣ中调试符号表STEP7定义符号址表格形式质建立绝址符号址间联系
图31 S7200项目创建
图32 IO点址分配
33电梯设计流程图
根电梯工作原理功求输入输出点址分配表绘制电梯程序流程图设计电梯程序梯形图电梯程序流程图图33梯形图分成：初始化指层控制开关门控制轿呼标记控制厅外呼标记控制电梯行选择指示控制电梯运行控制编写调试
电
否门厅呼
等
初始化
Y
Y
确认层目标层
否轿厢呼
Y
目标层层否层
Y
N
N
电梯选
电梯启动
电梯加速
电梯高速运行
N
否目标层
Y
电梯减速
楼层检测
电梯制动
楼层否改变
开门
N
延时
Y
楼层指示灯
关门
N
否停止运行
信号保持
Y
关门
图33电梯流程图
34 电梯控制IO口分配
硬件分两部分输入输出单元门PLC IO 接口部分厅外呼轿箱选层楼层方指示开关门井道层门锁开关门限位等单元构成
表 31 电梯输入输出端子
输入信号
输出信号
名称
代号
址
名称
代号
址
楼位置开关
SQ1
I00
行记忆
L1
Q00
二楼位置开关
SQ2
I01
行记忆
L2
Q01
三楼位置开关
SQ3
I02
电机正转
KM1
Q02
四楼位置开关
SQ4
I03
电转反转
KM2
Q03
五楼位置开关
SQ5
I04
楼楼层显示
L3
Q30
楼呼指令
K1
I05
二楼楼层显示
L4
Q31
二楼呼指令
K2
I06
三楼楼层显示
L5
Q32
三楼呼指令
K3
I07
四楼楼层显示
L6
Q33
四楼呼指令
K4
I10
五楼楼层显示
L7
Q34
五楼呼指令
K5
I11
楼呼显示
L8
Q04
楼行钮
K6
I12
二楼呼显示
L9
Q05
二楼行钮
K7
I13
三楼呼显示
L10
Q06
二楼行钮
K8
I14
四楼呼显示
L11
Q07
三楼行钮
K9
I15
五楼呼显示
L12
Q10
三楼行钮
K10
I16
楼行显示
L13
Q11
四楼行钮
K11
I17
二楼行显示
L14
Q12
四楼行钮
K12
I20
二楼行显示
L15
Q13
五楼行钮
K13
I21
三楼行显示
L16
Q14
手动开门
SQ6
I22
三楼行显示
L17
Q15
手动关门
SQ7
I23
四楼行显示
L18
Q16
开门限位
SQ8
I24
四楼行显示
L19
Q17
关门限位
SQ9
I25
五楼行显示
L20
Q20
门电机反转
KM3
Q23
门电机正转
KM4
Q24
（1）输入单元：
门厅外钮轿箱选层钮：负责预选楼层指令登记消指示
开关门钮：控制轿门开闭
层感应器：保证电梯轿箱层停时准确层
楼层位置开关：通电梯触碰楼层位置开关确定位置层信息信号输入PLCPLC 发出换速信号强迫电梯减速运行层位置
门锁装置：电梯电机处正转反转状态时动运行时开门钮失效
开关门限位：负责表征开门位关门位
（2）输出单元：
楼层方指示单元包括电梯行方指示灯目前方层楼指示灯
开关门接触器控制电梯厅门轿门开关闭动定完成电梯稳停PLC出相关指令完成开关门动作
图34 电梯轿厢
35 PLC IO硬件连接图
根面IO址分配分析电梯求设计采西门子公司PLC型号CPU314输入输出节点46该PLC满足输入输出节点需求留定冗余量电梯系统扩展提供方便具体硬件连接图图35示
图35 PLC IO硬件接线图
4电梯功模块化程序说明
41梯形图设计
梯形图设计分成环节进行然环节组合起形成完整梯形图
411 开关门环节
电梯开关门存种情况：
（1）电梯动运行停层时开门电梯层时层位置门电机接通电梯应开始开门
（2）电梯关门程中重新开门电梯关门程中物夹两门中间需重新开门目前数电梯采光幕机械安全触板进行检测动发送重新开门信号已达重新开门目
（3）电梯静止时处电梯部客手动开门钮实现开门操作
（4）呼梯开门电梯达某层站果没继续电梯电梯停该层站命电梯首先开门满足梯求层站呼梯电梯首先定启动运行达呼梯楼层时开门时开门停层开门处理
（5）电梯停关门时电梯达基站客离开轿厢电梯动关门
（6）电梯动运行时关门停站时间继电器延时结束时电梯应动关门停站时间未时通关门钮实现提前关门
412 层楼信号产生清环节
电梯位某层时楼层位置开关产生楼层信号控制指层灯状态离开该层时该楼层信号应新楼层信号取代
413停层信号登记消环节
客通轿厢操作盘15层选层钮操作选择欲楼层选层信号登记选层钮指示灯亮电梯达选楼层停层信号消指示灯应熄灭
414 呼信号登记消环节
客厅门外呼梯时呼梯信号应接收记忆电梯达该层定方目方致时（基层顶层外）呼梯求已满足呼梯信号应消外呼钮时相应外呼辅助继电器接通外呼钮指示灯亮表示呼梯求已电梯接收记忆该信号消环节层信号动断触点运行方动断联构成样电梯运行方呼梯目方致达呼梯楼层时电梯停止呼梯求已满足呼梯信号消电梯运行方呼梯目方相反时呼梯求没满足呼梯信号消
415 电梯定环节
电梯行：
a电梯停1楼（1F）2F3F4F时5楼呼选5楼行5楼碰行程开关停止
b电梯停1F2F3F4F呼选4楼行碰4楼行程开关停止
c电梯停1F2F3F呼选3楼行碰3楼行程开关停止
d电梯停1F2F呼选2楼行碰2楼行程开关停止
电梯行：
a电梯停5楼4楼3楼2楼1楼呼选1楼电梯行1楼停止
b电梯停5楼4楼3楼2楼呼选2楼电梯行2楼停止
c电梯停5楼4楼3楼呼选3楼电梯行3楼停止
d电梯停5楼4楼选4楼呼电梯行4楼停止
结束语
整设计系统工作完成终达预想设计求
次毕业设计课题容PLC电梯控制系统设计电梯PLC控制系统涉面非常广原知识巩固加深时学新知识特电梯基结构基工作原理控制系统次难学理知识实践中加运机会更融会贯通日学工作会帮助
设计中遇少困难困难解决次知识验积累程明白真正设计出成果易更加认识知识力量工作学程中时刻提醒
通完成次课题电梯PLC电梯新法电梯作高层建筑中交通工具更满足户求方便断改进更加舒适安全方便舒适方面采变频调速感觉犹方便微机智控制实现智化配合楼层伸高更开发安全高速电梯
说明电梯PLC非常复杂系统电梯运行理解会种控制方法水限里做中肯定会足处 PLC电梯更控制方面未试验 致谢
通次毕业设计基掌握电梯控制系统基思路实施步骤设计文写作整程中特感谢指导教师老师周予全面指导帮助终完成说艰巨务导师渊博知识务真求实勤奋严谨治学风范认真负责工作作风星期督促指导诲倦授业精神带深刻印象巨帮助次毕业设计中学会样独立思考完成项务样面解未知东西手样解决学起交流解决问题利团队力量受益终身
学期间学老师亲切关怀私帮助学程学许做道理道声：谢谢
感谢做西门子编程学谢谢时帮助
参考文献
1电气控制PLC应（第二版）陈建明编电子工业出版社2010
2电气控制编程控制器应吴晓君杨明编中国建筑工业出版社2004
3PLC编程应文雪刘华波吴贺荣编著机械工业出版社2011
4电梯控制技术叶安丽编机械工业出版社2007
6电梯电气设计刘剑朱德文梁质林编著中国电力出版社2006
7建筑设备李祥闫増峰中国建筑工业出版社2008
8电工电子技术焦阳编电子工业出版社2006
9电机原理拖动(第2版)彭鸿编著机械工业出版社2011
10Richard D�PetersGreen lifts[J]Elevator World1998
11Siemens AGProd ave Operating Instructions2004
附录 五层电梯梯形图
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课 题 基PLC建筑设备动控制系统设计
——电梯控制系统设计（）
指导教师
摘
文介绍种电梯PLC控制系统电梯垂直方运输设备高层建筑中缺少交通运输设备电力拖动载物轿厢建筑井道导轨做垂直升降运动生活中起着举足轻重作控制电梯运行PLC系统求越越高求达电梯运行稳准快运行目该系统PLC逻辑控制电路组成中包括继电器接触器行程开关钮发光指示器变频器组成体控制系统机控制单元采西门子编程控制器PLC机器进行全程控制
提高电梯控制系统性设备工作效率设计PLC核心控制器电梯控制系统取代较复杂继电器—接触器控制设计控制系统针五层电梯核心控制部分采软件程序控制保证电梯正常运行求情况提高电梯障检查维修方便性容易性时克服手动操作带干扰素实现电梯机启动加速稳定运行停车制动呼优先响应开关门等控制功取良预期效果
关键词：电梯PLC梯形图控制系统 Abstract
This text introduces the control system of a kind of elevator PLC The elevator is perpendicular directional of the conveyance equipments be in the high building of transportation equipments It depends electric power dragging along to move a car that can carry person or thing and lead a track in the building of the well way up do perpendicularity to ascend and descend sport there is prominent function in the people＇s life And the control elevator circulate of the PLC system also has more and more high request request to attain the movement purpose of steady quasi quick of elevator movement That system mainly from PLC logic control the electric circuit constitute Include an exchanges difference to tread electric motor among them after the electric appliances get in touch with a machine route of travel switch and press button give out light the indicator constitute and transducer for the control system of integral whole The machine control unit adoption carries on whole process a control to the machine by the programmable controller PLC of Siemens company
In order to improve the reliability of elevator control system and equipment working efficiency people designed PLC as the core controller in the elevator control system which replace the used complex relay contactor controlThe core control is partly adopted software program control system the elevator breakdown checking and maintenance convenience is greatly improved and at the same time the manual operation of some human interference is overcome in order to guarantee the normal operation of the elevator requirements in the situationTherefore accelerated starting and stable operation in the elevator host parking brake call preferred response and open closing control functions are realizedwhich achieve the expected great performance
Key words Elevator PLC Ladder diagram Control system
目 录
1 绪 1
11 PLC电梯控制系统概述 1
12 PLC定义组成 2
13 编程控制 2
14 PLC等效工作电路 3
15 PLC工作原理 3
16 编程控制器特点 4
2电梯设备发展动态 5
21 电梯出现发展 5
22 电梯分类 6
23 电梯结构 6
231曳引系统 6
232 导系统 6
233轿厢 7
234 门系统 7
235 重量衡系统 7
236 电力拖动系统 7
237 电气控制系统 7
238 安全保护系统 7
24 电梯发展展 7
3 西门子S7300软件硬件设计 9
31 STEP 7编程软件编程语言基指令 9
32 STEP 7编程软件基指令 10
33电梯设计流程图 12
34 电梯控制IO口分配 13
35 PLC IO硬件连接图 14
4电梯功模块化程序说明 16
41梯形图设计 16
411 开关门环节 16
412 层楼信号产生清环节 18
413停层信号登记消环节 18
414 呼信号登记消环节 19
415 电梯定环节 20
结束语 23
致谢 24
参考文献 25
附录 26
基PLC建筑设备动控制系统设计
——电梯控制系统设计（）
1 绪
11 PLC电梯控制系统概述
年国济飞速发展民生活水迅速梯高工作居住条件巨改善电梯作建筑物垂直交通运输工具生活息息相关传统电梯曳引电动机采接触器实现电动机工作状态改变外传统电梯控制系统继电器接触器控制逻辑组成存着电气元件功弱电气障频繁性差工作寿命短等缺陷编程控制器（PLC）根序逻辑控制需发展起专门工业环境应设计数字运算操作电子装置鉴种种优点目前电梯继电器控制方式已逐渐 PLC 控制代时电机交流变频调速技术发展电梯拖动方式已原直流调速逐渐渡交流变频调速仅满足客舒适感保证稳精度降低耗节约源减运行费PLC 控制技术加变频调速已成现代电梯行列热点
课题研究题目——基 PLC电梯控制系统设计做诠释 PLC 控制指电梯信号控制 PLC 软件实现控制系统核心 PLC次课题开发务容：建立PLC 控制电梯系统总体框架信号控制系统利 PLC 集中处理电梯运行方式安全保护信号指令信号外召唤信号井道信号门区信号开关门限位信号等信号显示电梯楼层运行方呼梯应答等实现开关门控制拖动控制系统中曳引机启动运行制动停止包括正反转信号种速度信号 PLC 运算判断通电机实现达求：通深入理研究编程实践全面认真完成述容
课题核心问题两：运行效率层精度安全性求二 PLC 实现电梯信号控制软件开发第问题通选择合适PLC进行合理设计编程便实现选择PLC德国西门子公司CPU314 型编程控制器第二问题根电梯实现功 PLC 序执行程序特点编写 PLC 程序采取模块化编程思想根功实现条件原编写功模块实现
方案选择通种方案较完成电梯控制系统中控制方法选择
12 PLC定义组成
编程控制器（PLC）微处理器核心动控制技术计算机技术通信技术融体发展起崭新工业动控制装置PLC基代传统继电器控制广泛应工业控制领域已跃居工业动化三支柱首位
PLC控制系统硬件微处理器（CPU）存储器（ROMRAM）输入输出（IO）单元电源单元外围设备等组成硬件结构图1示系统规模根实际应需定
图11PLC硬件结构
13 编程控制
控制系统完成目控制功必须通定控制程序实现通常控制序分两类：固定布线程序编程序
（1）固定布线程序
传统继电器控制系统电子器件系统中实现种控制功控制程序种电气元件通定联接方式布线成输入设备钮开关限位开关传感器等控制系统送入信号输出设备接触器电磁阀等控制控制象动作输入输出控制通接线实现接线工作结束控制程序确定改变控制程序必须改变接线方式重新布线复杂系统非常困难
（2）编程序控制
编程序控制控制系统中完成定控制通专编程器程序语言进行编程写入编程控制程序存储器中然编程序控制器完成种操作编程系统中改变控制程序编程器改写程序存储器中某程序语句必重新布线控制控象动作控制程序语言表达称软件程序
14 PLC等效工作电路
PLC微机核心电子部件作种继电器定时器计数器状态器组合体PLC输入继电器外部开关通输入端驱动PLC输出继电器带数触点外部输出触点外PLC定时器计数器状态寄存器等软元件元件带动作线圈电子常开触点常闭点PLC选择
PLC控制系统三部分组成：
（1）输入部分
户输入设备组成开关操作开关限位开关传感器等直接PLC输入端子相连接产生输入信号信号电梯轿厢操控制板电梯井道
（2）控制部分
根控象实际控制求编制户程序编制程序通编程器送入PLC户程序存储器中CPU反复扫描执行户程序产生种输出控制信号PLC控制功通户程序实现
（3）输出部分
户输出设备组成接触器继电器等直接PLC输出端子相连控制控制象动作
15 PLC工作原理
PLC工作程实质执行程序程PLC运行时CPU分时操作原理周期执行操作CPU运算处理速度快外部出现结果宏观似时完成分时操作程称CPU程序扫描
PLC工作程分三阶段：
（1）输入处理
PLC重复扫描方式执行户程序执行程序前首先址编码序输入端子通断状态（输入信号）读入输入映寄存器中然开始执行程序执行程中输入状态发生变化输入映象寄存器中容变直扫描周期输入处理阶段重新读输入状态
（2）程序执行
程序执行阶段PLC序扫描户程序执行条程序需信息输入映象寄存器软元件映象寄存器读出参运算然执行结果写入关软元件映象寄存器中软元件映象寄储器中容着程序执行断变化
（3）输出处理
全部指令执行完毕输出映象寄存器中状态全部传送输出锁存寄存器中构成PLC实际输出输出端子送出执行器
16 编程控制器特点
20世纪60年代末克服传统继电器种种应缺点研制出种先进动控制设备PLCPLC具优良技术性问世快推广应现PLC作工业生产程控制专计算机商家家微机控制象复杂性环境特殊性工作运行连续性电梯控制中采PLC设计许特点：
（1）软件实现电梯运行动控制性提高
（2）进行障动检测报警显示提高运行安全性便检修
（3）掉选层器部分继电器控制系统结构简单外部线路简化
（4）实现种复杂控制系统方便增加改变控制功减少接线量
2电梯设备发展动态
21 电梯出现发展
1854 年纽约水晶宫举行世界博览会美国伊莱沙·格雷夫斯·奥斯第次世展示发明历史第部安全升降梯升降梯世界范围广泛应奥斯名字命名电梯公司开始辉煌旅程150 年已发展成世界亚洲中国领先电梯公司
国实行改革开放政策全国高层建筑断涌现作高楼垂直交通工具―电梯需求量日益增长种类型规格繁电梯已高楼投入运行确保电梯正常运行安全必须解电梯熟悉电梯理电梯维护电梯
20世纪初美国出现曳引式电梯结构图21示图中见钢丝绳悬挂曳引轮端轿厢连接端重连接曳引轮转动钢丝绳曳引轮槽间摩擦力轿厢重作升降相反运动显然钢丝绳缠绕钢丝绳长度股数均受限然轿厢载重提升高度提高满足电梯需求百年曳引式电梯直受
重视发展 图21 曳引式电梯示意图
1—轿厢 2—曳引轮 3—重
十年里电梯动层控制系统通变换电动机极数调速方法调整电梯运行速度技术相继研制成功1933年世界第台运行速度6ms电梯安装美国纽约帝国厦
第二次世界战建筑业发展促电梯进入高峰发展时期代表新技术电子技术广泛应电梯领域时陆续出现群控电梯超高速电梯交流变频变压调速电梯
着电力电子技术发展晶闸变流装置越越电梯系统电梯拖动系统简化性提高时交流调压调速系统研制开发交流电梯调速性明显改善进入20世纪80年代通控制电动机定子供电电压频率电梯运行速度调压调频技术研制成功出现交流变压变频（VVVF）调速电梯开拓电梯拖动新领域1993年日生产125ms世界高速交流变压变频调速电梯结束直流电梯独占高速领域历史
电梯发展天需求新技术应方面进入全面发展时期着智化信息化建筑兴起完善求电梯完成垂直运输基功应提高舒适度特电梯运行控制智化角度考虑电梯优质服务单时间短问题采模糊理神网络专家系统等方法期实现单梯群控理佳模式合理配置远程监控障诊断节减少环境污染等文中着重研究电梯升降控制逻辑着重电动机升降速度电梯安全保护措施
22 电梯分类
电梯分类式样：
（1）速度分类：低速电梯 1ms高速电梯 23ms超高速电梯 310ms
（2）途分类：客电梯住宅电梯观光电梯载货电梯客货两电梯车辆电梯电梯
（3）拖动方式分类：交流电直流电梯液压电梯齿轮齿条电梯螺杆式电梯
（4）司机分类：司机电梯司机电梯司机电梯
（5）控制方式分类：手柄操控制电梯钮控制电梯信号控制电梯集选控制电梯群控电梯
（6）曳引机结构分类：齿曳引机电梯齿曳引机电梯
（7）分类方式：轿厢尺寸分类时常型超型等词描述电梯机房位置分：机房位井道顶部置式电梯机房底部置式电梯
23 电梯结构
231曳引系统
曳引系统功输出传递动力电梯运行
曳引系统曳引机曳引钢丝绳导轮反绳轮组成
232 导系统
导系统功限制轿厢重活动度轿厢重着导轨作升降运动
导系统导轨导靴导轨架组成
233轿厢
轿厢轿厢架轿厢体组成运载客载荷轿体部件图2示
轿厢电梯承载运送员物资箱形空间轿厢般轿底轿壁轿顶轿门等部件构成部净高度少应2m
234 门系统
门系统功封住层站入口轿厢入口
门系统轿厢门层门开门机门锁装置组成
235 重量衡系统
系统功相衡轿厢重量电梯工作中轿厢重间重量差保持限额保证电梯曳引传动正常
系统重重量补偿装置组成
236 电力拖动系统
电力拖动系统功提供动力实行电梯速度控制
电力拖动系统曳引电动机供电系统速度反馈装置电动机调速装置等组成
237 电气控制系统
电气控制系统功电梯运行实行操控制
电气控制系统操装置位置显示装置控制屏(柜)层装置选层器等组成
238 安全保护系统
保证电梯安全防止切危身安全事发生
限速器安全钳缓器端站保护装置组成
24 电梯发展展
(1) 结构断紧凑化体积断轻型化巧化
着新技术新结构新材料新工艺发展电梯机械系统结构简单化体积型化材料轻型化工艺先进化外观漂亮化时机房电梯新世纪会较速度发展
(2) 技术含量更高性更
电梯行业技术发展非常迅速年前推出具先进性高舒适性VVVF 电梯已成电梯行业标准配置永磁步齿轮曳引机具更节更洁净更安全更安静更济特点永磁步曳引机逐步成新型曳引机流永磁技术先进性取代VVVF 技术外网络控制智群控系统控制先进性快速性准确性性电梯发展潮流
(3) 安装更方便更快捷
高效安全重复脚手架安装高层电梯安装方式着技术开发应电梯硬件系统安装带更方便电梯安装更快效率更高
(4) 理念电梯发展趋势
断改进产品设计生产环保型低耗低噪声漏油漏水电磁干扰井道导轨油渍污染电梯电梯曳引采尼龙合成纤维曳引绳钢皮带等润滑油污染曳引方式电梯空载升满载行电机生发电回收技术
3 西门子S7300软件硬件设计
31 STEP 7编程软件编程语言基指令
次试验采西门子STEP 7编程软件进行编程STEP 7西门子公司专s7300400系列PLC设计编程软件
标准STEP 7软件包配3种基编程语言梯形图(LAD)功块图(FBD）语言表（STL）编程语言STEP 7中相互转换实验采梯形图种编程语言
梯形图结构形式类似传统继电器控制电路图形符号连接成符号分代表常开触点常闭触点联接线串联接线继电器线圈等触点线圈编码梯形图具特点：
(1) 梯形图左右序排列程序执行序通常继电器线圈逻辑行层阶梯逻辑起始母线然触点种连接继电器线圈终止母线整梯形图呈现梯形
(2)梯形图中继电器传统继电器控制线路中物理继电器实质部存储中位触发器称软继电器软元件软元件输出继电器辅助继电器定时器计数器状态器等均限常开触点常闭触点PLC部选取果某位触发1表示应继电器线圈接通相应常开触点闭合常闭触点断开
(3) 梯形图种形象化编程语言两端母线没电源连接核弹头形图中存真实物理电流具概念电流户程序运算程中满足输出执行条件形象化表示方式概念电流左右流动层次改变
(4) 输入继电器外部输入信号驱动部触点驱动梯形图中出现输入继电器触点出现线圈输入继电器触点状态表示相应输入信号变化
(5) 输出继电器PLC输出控制通外输出触点驱动外部执行器梯形图中某输出继电器线圈接时表示应输出端子输出信号
(6)PLC部软元件触点驱动外部执行器供PLC部
(7)PLC处运行状态时CPU接梯形图中元件排列序左右逐行处理
32 STEP 7编程软件基指令
STEP 7编程软件基指令位逻辑指令计数器计时器指令传送较指令数转换指令算术运算指令移位循环指令程序控制指令等
数梯形图指令程序包括：
(1) 设计控制流程根工艺求先画出工作循环必画详细状态流程图
(2) 根工作循环图画出虚拟电路图继电器梯形图
(3) 梯形图编写指令程序表
(4) 系统调试：根设计求程序进行调试修改必时硬件进行修改直符合求止
WINDOWS环境开s7软件软件中输入程序程序输入完毕变换写入PLC中写入完毕开菜单栏中仿真软件程序载软件中运行软件实现ＰＬＣ程监控功根实验求动作相应开关模拟电梯控制系统工作程实验程中注意观察程序运行变化程
输入程序问题程序进行修改变换写入ＰＬＣ中调试符号表STEP7定义符号址表格形式质建立绝址符号址间联系
图31 S7200项目创建
图32 IO点址分配
33电梯设计流程图
根电梯工作原理功求输入输出点址分配表绘制电梯程序流程图设计电梯程序梯形图电梯程序流程图图33梯形图分成：初始化指层控制开关门控制轿呼标记控制厅外呼标记控制电梯行选择指示控制电梯运行控制编写调试
电
否门厅呼
等
初始化
Y
Y
确认层目标层
否轿厢呼
Y
目标层层否层
Y
N
N
电梯选
电梯启动
电梯加速
电梯高速运行
N
否目标层
Y
电梯减速
楼层检测
电梯制动
楼层否改变
开门
N
延时
Y
楼层指示灯
关门
N
否停止运行
信号保持
Y
关门
图33电梯流程图
34 电梯控制IO口分配
硬件分两部分输入输出单元门PLC IO 接口部分厅外呼轿箱选层楼层方指示开关门井道层门锁开关门限位等单元构成
表 31 电梯输入输出端子
输入信号
输出信号
名称
代号
址
名称
代号
址
楼位置开关
SQ1
I00
行记忆
L1
Q00
二楼位置开关
SQ2
I01
行记忆
L2
Q01
三楼位置开关
SQ3
I02
电机正转
KM1
Q02
四楼位置开关
SQ4
I03
电转反转
KM2
Q03
五楼位置开关
SQ5
I04
楼楼层显示
L3
Q30
楼呼指令
K1
I05
二楼楼层显示
L4
Q31
二楼呼指令
K2
I06
三楼楼层显示
L5
Q32
三楼呼指令
K3
I07
四楼楼层显示
L6
Q33
四楼呼指令
K4
I10
五楼楼层显示
L7
Q34
五楼呼指令
K5
I11
楼呼显示
L8
Q04
楼行钮
K6
I12
二楼呼显示
L9
Q05
二楼行钮
K7
I13
三楼呼显示
L10
Q06
二楼行钮
K8
I14
四楼呼显示
L11
Q07
三楼行钮
K9
I15
五楼呼显示
L12
Q10
三楼行钮
K10
I16
楼行显示
L13
Q11
四楼行钮
K11
I17
二楼行显示
L14
Q12
四楼行钮
K12
I20
二楼行显示
L15
Q13
五楼行钮
K13
I21
三楼行显示
L16
Q14
手动开门
SQ6
I22
三楼行显示
L17
Q15
手动关门
SQ7
I23
四楼行显示
L18
Q16
开门限位
SQ8
I24
四楼行显示
L19
Q17
关门限位
SQ9
I25
五楼行显示
L20
Q20
门电机反转
KM3
Q23
门电机正转
KM4
Q24
（1）输入单元：
门厅外钮轿箱选层钮：负责预选楼层指令登记消指示
开关门钮：控制轿门开闭
层感应器：保证电梯轿箱层停时准确层
楼层位置开关：通电梯触碰楼层位置开关确定位置层信息信号输入PLCPLC 发出换速信号强迫电梯减速运行层位置
门锁装置：电梯电机处正转反转状态时动运行时开门钮失效
开关门限位：负责表征开门位关门位
（2）输出单元：
楼层方指示单元包括电梯行方指示灯目前方层楼指示灯
开关门接触器控制电梯厅门轿门开关闭动定完成电梯稳停PLC出相关指令完成开关门动作
图34 电梯轿厢
35 PLC IO硬件连接图
根面IO址分配分析电梯求设计采西门子公司PLC型号CPU314输入输出节点46该PLC满足输入输出节点需求留定冗余量电梯系统扩展提供方便具体硬件连接图图35示
图35 PLC IO硬件接线图
4电梯功模块化程序说明
41梯形图设计
梯形图设计分成环节进行然环节组合起形成完整梯形图
411 开关门环节
电梯开关门存种情况：
（1）电梯动运行停层时开门电梯层时层位置门电机接通电梯应开始开门
（2）电梯关门程中重新开门电梯关门程中物夹两门中间需重新开门目前数电梯采光幕机械安全触板进行检测动发送重新开门信号已达重新开门目
（3）电梯静止时处电梯部客手动开门钮实现开门操作
（4）呼梯开门电梯达某层站果没继续电梯电梯停该层站命电梯首先开门满足梯求层站呼梯电梯首先定启动运行达呼梯楼层时开门时开门停层开门处理
（5）电梯停关门时电梯达基站客离开轿厢电梯动关门
（6）电梯动运行时关门停站时间继电器延时结束时电梯应动关门停站时间未时通关门钮实现提前关门
412 层楼信号产生清环节
电梯位某层时楼层位置开关产生楼层信号控制指层灯状态离开该层时该楼层信号应新楼层信号取代
413停层信号登记消环节
客通轿厢操作盘15层选层钮操作选择欲楼层选层信号登记选层钮指示灯亮电梯达选楼层停层信号消指示灯应熄灭
414 呼信号登记消环节
客厅门外呼梯时呼梯信号应接收记忆电梯达该层定方目方致时（基层顶层外）呼梯求已满足呼梯信号应消外呼钮时相应外呼辅助继电器接通外呼钮指示灯亮表示呼梯求已电梯接收记忆该信号消环节层信号动断触点运行方动断联构成样电梯运行方呼梯目方致达呼梯楼层时电梯停止呼梯求已满足呼梯信号消电梯运行方呼梯目方相反时呼梯求没满足呼梯信号消
415 电梯定环节
电梯行：
a电梯停1楼（1F）2F3F4F时5楼呼选5楼行5楼碰行程开关停止
b电梯停1F2F3F4F呼选4楼行碰4楼行程开关停止
c电梯停1F2F3F呼选3楼行碰3楼行程开关停止
d电梯停1F2F呼选2楼行碰2楼行程开关停止
电梯行：
a电梯停5楼4楼3楼2楼1楼呼选1楼电梯行1楼停止
b电梯停5楼4楼3楼2楼呼选2楼电梯行2楼停止
c电梯停5楼4楼3楼呼选3楼电梯行3楼停止
d电梯停5楼4楼选4楼呼电梯行4楼停止
结束语
整设计系统工作完成终达预想设计求
次毕业设计课题容PLC电梯控制系统设计电梯PLC控制系统涉面非常广原知识巩固加深时学新知识特电梯基结构基工作原理控制系统次难学理知识实践中加运机会更融会贯通日学工作会帮助
设计中遇少困难困难解决次知识验积累程明白真正设计出成果易更加认识知识力量工作学程中时刻提醒
通完成次课题电梯PLC电梯新法电梯作高层建筑中交通工具更满足户求方便断改进更加舒适安全方便舒适方面采变频调速感觉犹方便微机智控制实现智化配合楼层伸高更开发安全高速电梯
说明电梯PLC非常复杂系统电梯运行理解会种控制方法水限里做中肯定会足处 PLC电梯更控制方面未试验 致谢
通次毕业设计基掌握电梯控制系统基思路实施步骤设计文写作整程中特感谢指导教师老师周予全面指导帮助终完成说艰巨务导师渊博知识务真求实勤奋严谨治学风范认真负责工作作风星期督促指导诲倦授业精神带深刻印象巨帮助次毕业设计中学会样独立思考完成项务样面解未知东西手样解决学起交流解决问题利团队力量受益终身
学期间学老师亲切关怀私帮助学程学许做道理道声：谢谢
感谢做西门子编程学谢谢时帮助
参考文献
1电气控制PLC应（第二版）陈建明编电子工业出版社2010
2电气控制编程控制器应吴晓君杨明编中国建筑工业出版社2004
3PLC编程应文雪刘华波吴贺荣编著机械工业出版社2011
4电梯控制技术叶安丽编机械工业出版社2007
6电梯电气设计刘剑朱德文梁质林编著中国电力出版社2006
7建筑设备李祥闫増峰中国建筑工业出版社2008
8电工电子技术焦阳编电子工业出版社2006
9电机原理拖动(第2版)彭鸿编著机械工业出版社2011
10Richard D�PetersGreen lifts[J]Elevator World1998
11Siemens AGProd ave Operating Instructions2004
附录 五层电梯梯形图
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