2022年多电梯群控运行的PLC控制系统设计 .pdf

毕 业 设 计题目：多电梯群控运行的PLC控制系统设计姓名：_ 学号：_ 学院：机电学院专业：机械工程及自动化指 导教 师：_ 协助指导教师： _年月日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-I- 摘要随着社会经济的发展及科技的迅速发展以及人们对社会需求的多样化, 促使电梯不断的发展以满足人们的需求。 本毕业设计是针对多电梯的群控运行进行PLC控制系统设计。本设计采用的是德国西门子公司S7-1200 系列的可编程控制器CPU1214C 作为核心控制器，配合扩展模块SM1223来实现三部六层电梯的控制，并且采用触摸屏实现上位监控系统设计。本设计的电梯控制系统可以实现三部电梯的群控智能控制，每部电梯均可实现降压启动、高速运行和低速的三级制动。关键词：电梯群控 PLC 控制系统上位监控名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-II- Abstract With the development of social economy and the rapid development of science and technology and the diversification of peoples demand for the society, which has prompted the development of the elevator to meet peoples needs. This graduation design is the design of PLC control system for the operation of the elevator group control. This design uses a series of German company Siemens S7-1200 PLC as the core controller CPU1214C， with expansion module SM1223 to achieve three six storey elevator control, and the touching screen to realize the design of the monitor system. The design of the elevator control system can realize the three elevators intelligent control, each elevator can realize step-down start, high speed and low speed three braking. Key words: Elevator PLC control system monitor 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-III- 目录摘要 .I Abstract . II 引言 . 1 1.1 传统电梯存在的问题 . 2 1.2 中国电梯市场前景 . 2 1.3 主要研究内容 . 2 2 总体方案设计 . 3 2.1 电梯简介 . 3 2.2 控制工艺要求 . 3 2.3 实现方案 . 4 2.3.1 控制器选择 . 42.3.2 曳引电机的选型 . 42.3.3 上位软件的选择 . 42.3.4 网络通信 . 43.硬件设计 . 5 3.1 信号分析 . 5 3.2 硬件选型 . 6 3.3 硬件组态 . 7 3.4 I/O 分配 . 8 3.5 硬件原理图 . 11 3.5.1 主电路 . 11 3.5.2 控制电路 . 13 4 软件设计 . 16 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-IV- 4.1 程序结构 . 16 4.2 OB100 程序分析 . 17 4.3 主程序分析 . 18 4.4 复位子程序 . 20 4.5 自动运行子程序 . 21 4.5.1 轿厢的启停控制及方向控制 . 22 4.5.2 高低速控制 . 23 4.5.3 低速制动子程序 . 23 4.5.4 开关门控制 . 23 4.6 群控子程序 . 26 5 上位设计 . 27 5.1 上位画面结构 . 27 5.2 新建项目 . 27 5.3 建立变量 . 28 5.4 运行画面 . 29 5.5 监控画面 . 30 5.6 报警画面 . 30 6 调试 . 31 结论 . 34 致谢 . 35 参考文献 . 36名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-1- 引言伴随我国经济的快速发展和城镇化进程的不断深入发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。我国的电梯行业正经历着一个高速发展期，目前，我国在电梯产量、电梯保有量、电梯增长率方面均为世界第一。中国产业调研网发布的2015-2020 年中国电梯行业现状研究分析及市场前景预测报告认为：随着我国二三线城市的快速发展以及城镇化进程的不断推进，带动经济建设快速发展。特别是国家在今后几年对保障房市场的投入，将使得包含保障性住房在内的住宅建设总量依然呈增长趋势，将带动电梯的需求量进一步增长。因此，我国在今后相当长的时间内还将是全球最大的电梯市场，仍有巨大潜力。电梯技术的发展水平体现了社会科学进步的程度，因此有效地改善电梯的客流调度及运输效果一直是国际电梯业所重视的课题之一。电梯群组的合理控制不但要对电梯当前运行状况做出分析评价，还要对电梯将来运行需求做出推理预测，更要对电梯如何调度、如何控制做出决策。 从电梯运行的控制智能化角度讲，要求电梯有优质的服务质量。控制程序中应采用先进的调度规则，使群控治理有最佳的派梯模式。现在的群控算法中已不是单一地依靠“乘客等候时间最短”为目标，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统的方法，将要综合考虑的因素（即专家知识）吸收到群控系统中往。现今国内多台电梯控制水平还不理想，有待进一步发展，目前国内使用的电梯群控系统大多数由国外电梯公司提供，其核心技术不公开，而国内电梯群控系统的研究起步较晚，还有相当大的差距不容乐观。因此对电梯群控系统核心技术的的研究和掌握这些先进的控制技术对国内电梯行业的发展有极大的促进作用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-2- 1 绪论1.1 传统电梯存在的问题传统的继电器控制电梯存在发生故障率较高、控制可靠性能差、接线复杂等缺点；一旦某个触点接触不良就会引起故障，对于后期维修比较困难。因此开发一种安全、高效的控制电梯的方式呼之欲出。1.2 中国电梯市场前景在经济大发展的前提下，高楼建筑如雨后春笋越来越多，楼层也不断增高，电梯作为高楼大厦必不可少的工具。正改变着人们的生活水平，方便人们出行，电梯的应用逐年增高，市民们对电梯的舒适度，电梯安全和对电梯的速度的要求更加严苛。通过对电梯控制系统的改造设计，以 PLC 控制的系统设计更能满足人们对物质生活的追求。随着 可编程逻辑控制技术的不断发展, PLC的体积在减小，功能越来越强大，对被控对象过程的控制更平稳。因此，PLC已经成为电梯控制系统设计的核心技术之一。因此应用PLC 设计稳定、可靠的电梯系统具有较大意义。1.3 主要研究内容本毕业设计主要研究多电梯群控运行的PLC控制系统设计， 具体以实现三部六层电梯的集群控制控制为目的。具体任务包括电梯初始化功能，开关门控制，轿厢的启停控制，错误指令消除，待载休眠功能。以及对电梯整个运行系统进行上位监控并在异常状态做出相应报警。在满足单部电梯的基础上将三部电梯组成一组进行集中控制，合理分配；从而缩短乘客的平均候梯和乘梯时间；减少系统整体能耗提高经济效益。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-3- 2 总体方案设计2.1 电梯简介本毕业设计的电梯采用常见的曳引式电梯结构。一共有三部电梯，每部电梯均有六层，电梯主要由梯井，轿厢，曳引电机及各传感器组成。考虑到安全因素，在梯井的上下端分别安装上下端限位开关。轿厢主要由轿厢门及门电机，控制面板和部分相关传感器组成。具体单部电梯结构示意图如图2-1 所示。图 2-1 电梯结构示意图2.2 控制工艺要求要实现对三部六层电梯的集群控制，首先应实现单部电梯基本功能；其中包括电梯初始化功能，开关门控制，轿厢的启停控制，轿厢选层信号的错误指令消除功能，电梯无任务时进入待载休眠状态。 其次要求能够实现对整个电梯系统当前的运行状态及运行状况进行实时监控并对单部电梯运行（异常）状态做出相应报警；第三，满足前2 步的基础上实现集群电梯的控制。进入群控运行必须能够满足单部电梯的正常运行，即进入轿厢内可以根据乘客的呼梯需求，在此基础上必须能够发挥电梯集群控制的优点，实现电梯之间的协调运作的能力。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-4- 2.3 实现方案本毕设针对实现三部六层电梯的集群控制, 包括硬件设计，软件设计和上位设计。2.3.1 控制器选择当今的电梯普遍采用单片机和PLC方式控制，在功能上， PLC控制器优于单片机、PLC扩展性及可靠性好，功能更加强大，生产效率更高，程序的设计相对方便，看干扰能力比单片机强，能为企业创造的利润更高。 PLC的品牌众多，而相对于其他品牌的PLC ，因西门子 PLC控制器价位中等，联网能力强，而本设计属于小型控制任务，在满足控制任务的需求同时考虑到经济简便的因素。故本设选用西门子小型PLC作为核心控制器。2.3.2 曳引电机的选型电梯行业中，电梯的种类繁多，有以下几种：交流双速电梯、变频调速电梯、调压调速电梯；现今以交流双速电梯在社会生活中应用较多。因其制作成本相对较低并可以适应频繁的起动和制动场景，并且交流双速电梯起动时电流小、力矩大，具有启动时机械特性硬、噪声较小等特点。因此选用交流双速电动机作为本毕业设计的曳引电机。2.3.3 上位软件的选择就目前而言上位监控软件有组态王、F-BOX 、 WinCC 等等。组态王的特点是上位简洁，应用性强； F-BOX的设置简单，在获取数据上没什么限制，但在下载数据时会受一些厂商的限制，相较与其他品牌在大型应用上较弱；因本项目中使用的TIA 博图 V13 编程软件集成了 SIMATIC STEP 7 Professional V13软件 及 SIMATIC WinCC Professional V13软件 ，因此可以通过SIMATIC WinCC Professional V13在 TIA PORTAL V13编程软件中进行上位机组态，以实现对项目的监控。2.3.4 网络通信由于西门子 S7-1200 有集成的以太网口，且工业以太网有较高的数据传输速率, 其功能特别强大，使用非常方便等特性。因此其操作站与S7-1200 控制器之间采用以太网通讯方式。结合本毕业设计本课题的系统结构绘制框图如图2-2 所示。图 2-2 系统结构框图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-5- 3. 硬件设计根据控制工艺要求，选择相应控制驱动设备以及所需其他设备，进行信号分析，硬件选型，硬件组态进而进行I/O 分配及硬件的原理图和接线图的设计。3.1 信号分析根据项目需求及本设计的控制工艺分析，并结合所需要控制的驱动设备。在分析相应的控制任务和需实现对三部电梯的各个功能功能的情况下总结统计出，本设计共需要呼梯信号 28 个，内选和外呼信号28 个，楼层显示信号 27 个，控制信号输入60 个，控制信号输出 39 个，统计共需要数字量输入信号88 个及输出信号 94 个。具体的输入信号如下表 3-1，输出信号如表 3-2 所示。表 3-1 数字量输入信号点数分类变量说明单部数量三部数量呼梯信号1-6 层站轿内指令登记按钮6 18 1-5 层站上行呼叫按钮5 5 2-6 层站下行呼叫按钮5 5 控制信号轿厢内开、关门按钮2 6 开、关门到位传感器2 6 红外光幕信号1 3 超重感应器1 3 轿门锁开关1 3 1-6 层站门锁开关6 18 平层传感器（上，下）2 6 端站强迫换速开关（上，下）2 6 上端站越位控制开关（上，下）2 6 检修开关1 3 合计- 36 88 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-6- 表 3-2 数字量输出信号分类变量说明单部数量三部数量内选、外呼唤 指 示 信号1-6 层站轿内指令登记灯6 18 1-5 层站上行呼叫按钮登记灯5 5 2-6 层站上行呼叫按钮登记灯5 5 层 楼 信 号显示七段数码管输出信号7 21 上、下行指示信号2 6 控制信号曳引电机启动信号1 3 上、下行方向接触器2 6 开、关门继电器2 6 电梯高速运行1 3 电梯低速运行1 3 制动减速接触器3 9 故障指示灯1 3 轿内照明1 3 风扇1 3 合计- 38 94 3.2 硬件选型根据总体方案设计，本毕业设计选用S7-1200PLC作为控制器。因本毕设未用到高速输出功能，因此西门子1200 系列的 PLC均可作为备选控制器。本设计选用的CPU型号为 6ES7 214-1AG40-0XB0 。根据信号分析可知本设计共需数字量输入信号88个；数字量输出信号 94 个；因自带的 I/O 仅有 14 个输入 10 个输出点，所以还需要配备扩展模块，本毕设选用 SM1223 作为扩展模块。所需要材料与元器件型号具体清单如下表3-3。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-7- 表 3-3 主要硬件清单表序号材料 /器件型号 /规格/订货号1 西门子机架6ES7-390-1AE80-0AA0 2 西门子 CPU 6ES7 214-1AG40-0XB0 3 数字量输入输出模块（16 位）SM1223 4 西门子 PROF I BUS-6XV1 屏蔽线830-0AH10 5 空气开关（低压断路器）5SJ62 MCB 6 按钮（不带自锁）（54 个）ABW111EG101ec 7 熔断器（ 2 个）RT18-32 330V 32A GB 13539 8 保险丝（ 1 匝）201510*38 500W3A GB 13539 9 端子排（ 4 盒）SAK-2 5EN 10 自锁开关（ 6 个）ABW111EG 11 三相笼型异步电动机YYTD 系列 4/16 极12 门电机YVP90-6S4 系列电机3.3 硬件组态根据本设计的课题任务，本项目使用博途软件V13(TIA Portal V13)进行硬件组态和程序设计。首先，打开博途软件，创建新项目，切换至项目视图，添加新设备，选择控制器的类型及对应的订货号，如图3-1 所示。图 3-1 添加硬件设备然后在项目树中找到所添加的设备，默认名称为“PLC_1 ”。双击项目树中该设备下的“设备组态”，进入设备视图，根据项目信号分析，I/O 口数量较多， S7-1200 原配的 I/O 点数不能够满足项目的I/O 需求，经分析需要扩展6 个 16 入 16 出的 SM1223名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-8- 的 I/O 扩展模块才能满足项目需求。现将扩展模块SM1223添加至该设备中，设置好网络端口，选择 PC的 PC/PG端口，设为一致如本机PC/PG接口如图 3-2 所示。 CPU 的 IP地址如图所示为 192.168.0.1 。图 3-2 IP地址及扩展模块的组态设置系统中如需用到系统存储器和时钟存储器时，可先将允许组态系统存储器字节和时钟存储器字节。在分配系统存储器字节和时钟存储器字节地址前，先查看分配列表避免重赋值的情况发生。在左侧项目树右键可查看分配列表。3.4 I/O分配根据本设计的信号分析及对输入输出设备的分析，本项目为三部电梯，外呼信号共用以实现三部电梯的联系； 其中公共输入 10 个如表 3-4 所示， 公共输出共 10 个如表 3-5所示；其中 1 部电梯需要 36 个输入，38个输出因而经分析三部电梯共需要89 个输入端口，95 个输出端口，所有 I/O 信号依次顺序排列；具体I/O 分配如下表 3-6，表 3-7 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-9- 表 3-4 公共外呼输入信号序号变量名称符号（ 1号梯 /2 号梯 /3 号梯）地址（1 号梯 /2 号梯 /3 号梯）1 六层下行按钮1SB1/2SB1/3SB1 I3.0 2 五层下行按钮1SB2/2SB2/3SB2 I3.1 3 五层上行按钮1SB3/2SB3/3SB3 I3.2 4 四层下行按钮1SB4/2SB4/3SB4 I3.3 5 四层上行按钮1SB5/2SB5/3SB5 I3.4 6 三层下行按钮1SB6/2SB6/3SB6 I3.5 7 三层上行按钮1SB7/2SB73SB7 I3.6 8 二层下行按钮1SB8/2SB8/3SB8 I3.7 9 二层上行按钮1SB9/2SB9/3SB9 I4.0 10 一层上行按钮1SB10/2SB10/3SB10 I4.1 表 3-5 公共外呼输出信号序号变量名称符号（ 1 号梯/2 号梯 /3 号梯）地址 （1 号梯 /2 号梯 /3 号梯）1 六层外呼指示灯 （下）1HL1/2HL1/3HL1 Q4.0 2 五层外呼指示灯 （下）1HL2/2HL2/3HL2 Q4.1 3 五层外呼指示灯 （上）1HL3/2HL3/3HL3 Q4.2 4 四层外呼指示灯 （下）1HL4/2HL4/3HL4 Q4.3 5 四层外呼指示灯 （上）1HL5/2HL5/3HL5 Q4.4 6 三层外呼指示灯 （下）1HL6/2HL6/3HL6 Q4.5 7 三层外呼指示灯 （上）1HL7/2HL7/3HL7 Q4.6 8 二层外呼指示灯 （下）1HL8/2HL8/3HL8 Q4.7 9 二层外呼指示灯 （上）1HL9/2HL9/3HL9 Q5.0 10 一层外呼指示灯 （上）1HL10/2HL10/3HL10 Q5.1 表 3-6 电梯输入信号序号变量名称符号（ 1 号梯/2 号梯/3 号梯）地址 （1 号梯 /2 号梯 /3 号梯）11 轿厢内按钮6 1SB11/2SB11/3SB11 I4.2/I7.4/I10.6 12 轿厢内按钮5 1SB12/2SB12/3SB12 I4.3/I7.5/I10.7 13 轿厢内按钮4 1SB13/2SB13/3SB13 I4.4/I7.6/I11.014 轿厢内按钮3 1SB14/2SB14/3SB14 I4.5/I7.7/I11.1 15 轿厢内按钮2 1SB15/2SB15/3SB15 I4.6/I8.0/I11.2 16 轿厢内按钮1 1SB16/2SB16/3SB16 I4.7/I8.1/I11.3 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-10- 表 3-6 电梯输入信号 ( 续) 序号变量名称符号（ 1 号梯 /2 号梯 /3 号梯）地址 （1 号梯 /2 号梯 /3 号梯）17 轿厢门开按钮1SB17/2SB17/3SB17 I5.0/I8.2/I11/4 18 轿厢门关按钮1SB18/2SB18/3SB18 I5.1/I8.3/I11.5 19 红外光幕信号1ST1/2ST1/3ST1 I5.2/I8.4/I11.6 20 超重信号1ST2/2ST2/3ST2 I5.3/I8.5/I11.7 21 检修开关1SA1/2SA1/3SA1 I5.4/I8.6/I12.0 22 轿厢门锁信号1ST3/2ST3/3ST3 I5.5/I8.7/I12.1 23 一层楼层门锁信号1ST4/2ST4/3ST4 I5.6/I9.0/I12.2 24 二层楼层门锁信号1ST5/2ST5/3ST5 I5.7/I9.1/I12.3 25 三层楼层门锁信号1ST6/2ST6/3ST6 I6.0/I9.2/I12.4 26 四层楼层门锁信号1ST7/2ST7/3ST7 I6.1/I9.3/I12.5 27 五层楼层门锁信号1ST8/2ST8/3ST8 I6.2/I9.4/I12.6 28 六层楼层门锁信号1ST9/2ST9/3ST9 I6.3/I9.5/I12.7 29 电梯门开到位信号1ST10/2ST10/3ST10 I6.4/I9.6/I13.0 30 电梯门关到位信号1ST11/2ST11/3ST11 I6.5/I9.7/I13.1 31 上平层信号1ST12/2ST12/3ST12 I6.6/I10.0/I13.2 32 下平层信号1ST13/2ST13/3ST13 I6.7/I10.1/I13.3 33 上端站第 1 限位1SQ1/2SQ1/3SQ1 I7.0/I10.2/I13.4 34 上端站第 2 限位1SQ2/2SQ2/3SQ2 I7.1/I10.3/I13.5 35 下端站第 1 限位1SQ3/2SQ3/3SQ3 I7.2/I10.4/I13.6 36 下端站第 2 限位1SQ4/2SQ4/3SQ4 I7.3/I10.5/I13.7 表 3-7 输出信号序号变量名称符号（ 1 号梯 /2 号梯/3 号梯）地址（1 号梯 /2 号梯 /3 号梯）11 六层内呼指示灯1HL11/2HL11/3HL11 Q5.2/Q8.6/Q12.2 12 五层内呼指示灯1HL12/2HL12/3HL12 Q5.3/Q8.7/Q12.3 13 四层内呼指示灯1HL13/2HL13/3HL13 Q5.4/Q9.0/Q12.4 14 三层内呼指示灯1HL14/2HL14/3HL14 Q5.5/Q9.1/Q12.5 15 二层内呼指示灯1HL15/2HL15/3HL15 Q5.6/Q9.2/Q12.6 16 一层内呼指示灯1HL16/2HL16/3HL16 Q5.7/Q9.3/Q12.7 17 七段数码显示a 1LED1/2LED1/3LED1 Q6.0/Q9.4/Q13.0 18 七段数码显示b 1LED2/2LED2/3LED2 Q6.1/Q9.5/Q13.1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-11- 表 3-7 输出信号（续）序号变量名称符号（ 1 号梯 /2 号梯/3 号梯）地址（1 号梯/2 号梯 /3 号梯）19 七段数码显示c 1LED3/2LED3/3LED3 Q6.2/Q9.6/Q13.2 20 七段数码显示d 1LED4/2LED4/3LED4 Q6.3/Q9.7/Q13.3 21 七段数码显示e 1LED5/2LED5/3LED5 Q6.4/Q10.0/Q13.4 22 七段数码显示f 1LED6/2LED6/3LED6 Q6.5/Q10.1/Q13.5 23 七段数码显示g 1LED7/2LED7/3LED7 Q6.6/Q10.2/Q13.6 24 上行指示1LED8/2LED8/3LED8 Q6.7/Q10.3/Q13.7 25 下行指示1LED9/2LED9/3LED9 Q7.0/Q10.4/Q14.0 26 电机启动信号1HL17/2HL17/3HL17 Q7.1/Q10.5/Q14.1 27 故障指示1HL18/2HL18/3HL18 Q7.2/Q10.6/Q14.2 28 照明1HL19/2HL19/3HL19 Q7.3/Q10.7/Q14.3 29 风扇1KM10/2KM10/3KM10 Q7.4/Q11.0/Q14.4 30 上行1KM1/2KM1/3KM1 Q7.5/Q11.1/Q14.5 31 下行1KM2/2KM2/3KM2 Q7.6/Q11.2/Q14.6 32 开门1KM3/2KM3/3KM3 Q7.7/Q11.3/Q14.7 33 关门1KM4/2KM4/3KM4 Q8.0/Q11.4/Q15.0 34 高速运行1KM5/2KM5/3KM5 Q8.1/Q11.5/Q15.1 35 低速运行1KM6/2KM6/3KM6 Q8.2/Q11.6/Q15.2 36 一级制动1KM7/2KM7/3KM7 Q8.3/Q11.7/Q15.3 37 二级制动1KM8/2KM8/3KM8 Q8.4/Q12.0/Q15.4 38 三级制动1KM9/2KM9/3KM9 Q8.5/Q12.1/Q15.5 3.5 硬件原理图3.5.1 主电路根据 I/O 分配及总体方案设计，绘制硬件接线原理图，如图3-4 所示，图中， QF1连接为交流双速曳引电机主电路图。图中三相异步电机M1为轿厢的曳引电机； KMI、KM2对应三相异步电机M1的正/ 反转接触器， 对电梯进行上升 / 下降控制；KM5/KM6 用于实现为电梯高低速运行； KM11为电梯的启动加速接触器；KM7 、KM8 、KM9对应电梯减速制动接触器；分别对应I/O 分配中的一级，二级，三级制动，L1、L2 与 R1、R2为电路中的电抗与电阻，与 KM7 ，KM8 ， KM9配合实现对电机的加、减速控制。当轿厢获取到平层指令后， KM5 接触器断电释放， KM6接触器通电闭合，三相异步电机转为低速运行接法，串人阻抗实现制动功能， 实现电梯启停的低速运行的功能，且 KM7 ，KM8,KM9 顺序接通，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-12- 控制了制动减速的强度，提高停车制动的平稳性及舒适度；QF1连接为门电机主电路图 （1 号梯）。 图中 KM3为开门继电器， KM4为关门继电器，通过控制辅助触点可以实现开关门互锁。图 3-4 1号梯硬件原理图主电路图（曳引电机和门电机）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-13- 3.5.2 控制电路根据 I/O 分配及项目要求， 曳引电机需要配合传统逻辑控制电路实现电机的启停控制，其中 YA为抱闸装置。与图3-4 联合分析，当 KM1或 KM2与 KM5通电闭合时，电梯将启动上升或下降运行，触发KT通电延时时间继电器， KT延时继电器延时后与接触器KM11通电吸合，切断R1 、L1，电梯转为上升或下降的稳速运行；轿厢到平层时，接触器 KM1 ，KM2 全部断电释放，同时因YA失电进行抱闸，电梯将停止运行。图 3-5 曳引电机控制电路根据 I/O 分配及项目需求绘制如下图3-7 所示的控制电路接线图； 具体扩展模块见图 3-8 至图 3-14 所示。所有扩展模块外接电源均为直流24V。图 3-6 PLC控制电路接线图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-14- 图 3-7 扩展模块 SM1223-1 图 3-8 扩展模块 SM1223-2 图 3-9 扩展模块 SM1223-3 图 3-10 扩展模块SM1223-4 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-15- 图 3-11 扩展模块SM1223-5 图 3-12 扩展模块 SM1223-6 图 3-13 扩展模块 SM1223-7名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-16- 4 软件设计本毕设计主要采用梯形图语言编程其中群控程序有STL语言编写，梯形图具有于程序编写简单、逻辑清晰易懂的特点，根据工艺要求实现对电梯的逻辑控制。4.1 程序结构根据项目任务与要求，要实现对三部电梯的集群控制，首先应该实现对单部电梯的基本功能控制，再将1 号梯引申至 2 号梯， 3 号梯实现部电梯的联动控制。电梯基本功能主要包含：初始化功能，开关门控制，轿厢的启停控制，轿厢选层信号的错误指令消除功能，电梯无任务时进入待载休眠状态。软件设计将电梯在任何情况下复位至最底层，并将所有之前的信号清零，从下限位升到的第一个楼层时记忆为第一层。程序中楼层显示以上下平层为信号源，上下对齐则记忆为楼层到位，再借助加减计数器，对楼层进行记忆。考虑到电梯出现故障时需要点动和复位操作，因此设置手动运行程序，在手动模式下可以调用复位程序和点动程序。楼层到位后需要进行开关门信号处理。因此设置了开关门到位状态处理开关门信号。为了实现减少乘客的乘梯时间，在自动运行程序中进行高低速处理，将所有的内选及外呼信号集中设置一个子程序进行集中处理并对设备进行监控。程序的基本结构模块如图4-1 所示。图 4-1 程序结构图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-17- 4.2 OB100 程序分析电梯运行前，需要对之前的所有信号进行清零和复位操作。OB100程序主要是对程序运行前的一个状态复位，保证程序开始不会被之前的状态标记影响，因此要对3 个电梯进行清零操作，依次将各标记位信号清零。如图4-2 所示程序，对 1 号梯的状态标志位，1 号梯状态指示标志位， 1 号梯内部状态指示， 1 号梯复位标记步以及1 号梯上行指示；2 号梯和 3 号梯运行程序一样在此不赘述。图 4-2 OB100 程序（ 1 号梯）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-18- 4.3 主程序分析主程序 OB1主要是程序运行时对各子程序的条件调用，当功能需要时，相应的条件满足后可以调用相应子程序，或者无条件一些公共的程序如图4-3 所示楼层显示 FC28 、楼层门区判别 FC5 、 开门到位状态 FC23等无条件执行的程序，用以实现相应的控制需求。如图 4-4 所示，有且仅有当三部电梯全部完成初始化复位返回自动运行信号，若初始化未完成则初始化状态置零继续初始化动作。图 4-3 OB1 流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-19- 图 4-4 OB1 主程序（部分）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-20- 4.4 复位子程序电梯初始化清零后无论轿厢当前在哪一层将电梯复位至一层待命，并返回初始化完成信号以确认初始化结束。电梯模型会收到准备就绪信号后即发出自动运行信号，再进行其他操作控制。以1 号梯为例电梯先关门 - 下行至下限位 - 上升至一层。流程图如图 4-5 所示，具体程序如图4-6 图 4-7 所示。图 4-5 复位子程序流程图有且只有三部电梯全部初始化完成复位至1层后后才能初始化结束， 如图 4-6 所示。图 4-6 初始化程序 2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 41 页 - - - - - - - - - 北京联合大学毕业设计-21- 4.5 自动运行子程序自动运行程序是在电梯完成初始化后，进入载客运行的程序。主要功能：电梯通过接收到的内选及外呼信号来响应信号需求，从而控制电梯的升降启停和开关门等操作；同时返回相应的指示信号如上下行信号指示，楼层当前的状态及楼层位置。进入自动运行程序首先应在主程序中初始化完成后，接收到准备就绪信号调用自动运行程序；具体如图 4-7 所示图 4-7 主程序中调用自动运行模式进入自动运行程序后因程序功能的需要，如图4-8