1、烟台大学毕业论文（设计） 摘要 本文介绍了由西门子 S7-200PLC 控制的六层电梯模型的结构、实现的功能以及西门子 S7-200PLC 的 I/O 接口分配和对电梯系统的程序设计等。通过对六层电梯控制系统的流程设计，完成了控制开关门操作和在运行模式下的呼叫提示、上下运动、启动、延时 2s关门、平层泊车、开轿厢门、信号排队等控制性能。经过编写程序软件、安装硬件以及与六层双部电梯模型的联调，使得六层电梯模型能够在运转的过程中显明的表现出来。使用两台西门子 S7-200PLC 作为控制器交替和计算机通信结合到电梯的控制系统中去。采用MCGS 组态作为 上位机监控电梯运行，出现故障报警，实时数据存
2、盘。主要实现的功能：双部并联控制、保持开门时间 2S 控制、本层厅外开门、门开到位后会延时 2S 关门、开门按钮开门、 换站停靠、轿内照明控制、层楼显示字符设置、显示器、超载保护、门缝防夹保护、上下楼标示，脉宽调速（ PWM）。 关键词 西门子 S7-200PLC；六层电梯；双部并联； MCGS 组态；脉宽调速 烟台大学毕业论文（设计） Abstract: This article describes the six-layer structure parallel lift for double unit, the functions and Siemens S7-200PLC of I /
3、 O interfaces are assigned to the elevator system and program design.We have completed a lot of features through six elevator control system process design, such as through a control switch door operation and call tips in run mode, the up and down movement, start delay 2s close, leveling parking, op
4、en car door The signal wait in line. Connect the hardware, the compiled software programs downloaded to the PLC, the commissioning of six elevators model makes the advantages of parallel twin unit during operation of the elevator can be manifested in distinct. The controller can achieve control of t
5、he elevator together using two PLC and computer communication. MCGS as a PC monitor elevator running, failure alarm, real-time data achieving and archiving. Main function: the two parallel control unit, hold open time 2S control, outside this hall door, open the door in place will delay 2s closed, o
6、pen button to open the door, for docking stations, car interior lighting controls, floor display character set display, overload protection, door jam protection, marking down the stairs, PWM speed control (PWM). Key words: Siemens S7-200 PLC; Six elevators; Double portion parallel configuration; MCG
7、S;PWM 烟台大学毕业论文（设计） 目 录 1 绪论 . 1 1.1 论文的背景 . 1 1.2 系统设计方案的步骤 . 1 1.3 本设计主要的要求及内容 . 1 1.3.1 系统设计的主要要求 下位机部分 . 1 1.3.2 系统的设计的上位机部分 . 2 1.3.3 设计步骤 . 2 1.4 本章小结 . 2 2 变频器的原理与应用 . 3 2.1 变频器 . 3 2.1.1 变频器的原理 . 3 2.1.2 变频器的选型 . 3 2.2 变频调速系统控制 . 4 2.3 本章小结 . 4 3 系统控制方案的设计及概述 (下位机部分 ) . 5 3.1 PLC 应用及其原理 . 5 3
8、.1.1 PLC 应用及其工作原理 . 5 3.2 系统硬件设计 . 6 3.2.1 系统的外观 . 6 3.2.2 运动系统 . 7 3.3 软件设计 . 12 3.3.1 系统的工作原理介绍 . 12 3.3.2 系统功能实现分析与介绍 . 13 3.4 本章小结 . 20 4 MCGS 组态的设计及概述 (上位机部分 ) . 21 4.1 MCGS 组态概述 . 21 4.1.1 绪言 . 21 4.1.2 MCGS 通用组态的特点 . 21 4.1.3 MCGS 组态界面介绍 . 21 4.2 组态 MCGS 与西门子 PLC 200 的通信 . 22 4.3 系统组态画面设计 . 2
9、4 4.3.1 系统工作原理 . 24 4.3.2 主画面 . 24 4.4 本章小结 . 27 结束语 . 29 致谢 . 30 烟台大学毕业论文（设计） 参考文献 . 31 附录 A 部分代码 . 32 烟台大学毕业论文（设计） 1 1 绪论 1.1 论文的背景 在当今社会中，我们已经离不开电梯了。使用电梯令居民不再为居住在高层建筑而感到苦恼。由于电梯的外部呼叫信号以及自身控制规律是随机的，当乘员外呼叫电梯时，电梯判断楼层，进而响应；如果乘客已经迈入电梯后，乘客想 去几层就按下相应的楼层按钮，没有人为操作时电梯门会自动延时 2 秒关门关门后系统会自行判断运行方向，到达平层时箱体减速，从而能
10、保证把轿厢停在要去的楼层上；假如还有别的楼层有呼叫，能半路停车开门。在厢体外显示运行方向及层数可由信号灯和箭头表示。 总的来讲，绝大多数电梯都是以单部方式工作，但是随着高层楼宇增多，以前的单部方式越来越满足不了需求，随之而来的多部电梯并联控制出现了，并且应用现在很流行，本论文以六层双部并联电梯为例。 1.2 系统设计方案的步骤 本论文采取的设计方案： 1用一根 RS485 通信总线连接两 台 S7-200PLC，并分别单独地写入指令并下载使两者其能够进行信息交互。 2两台电梯分别连接到 PLC，一主一从。 3分别为两台 PLC 写梯形图程序，而后下载到对应的 PLC 控制器中。 4调试程序，使
11、其够达到控制要求。 5 MCGS 组态作为上位机，做电梯的监控系统，做到能够控制和故障报警。 1.3 本设计主要的要求及内容 1.3.1 系统设计的主要要求 下位机部分 1数码管显示楼层数；电梯由乘客控制执行，轿内优先；内部选择信息和内外部呼叫信息都具有记忆功能，如果该请求已经得到执行择信号会自动消除 ；从站的外部呼叫信号都要返回主站进行询问，由主站决定由从站响应还是从站响应；运行到要去的楼层后，电梯门自动打开，这时也可以在电梯门内和门内外手动操作；厢体有重量传感器，当感知重量超出设定值时，声卡发出蜂鸣声报警同时电梯不关门不运行；我们如果改变 PWM0和 PWM1 的设定值就能改变电梯上下行和
12、开关门的动作速率；假设轿厢已经到达了目标平层的位置，电梯会执行开门操作同时灭掉该层的呼叫请求指示灯；启动初执行初始化操作，如果门处于打开状态则先执行关门动作；如果箱体没停在平层位置，则上行到邻近的楼层烟台大学毕业论文（设计） 2 位置；由外呼叫信号而引 起的开关门时，按下呼叫按钮（不论内外呼叫），轿厢门都不关门，厢内的灯开关可以控制灯的亮灭。 2用步进电机来实现电梯的上升和下降。 1.3.2 系统的设计的上位机部分 1 界面方面：采用 MCGS 组态监控，实现电梯的模拟演示。各个楼层呼叫和电梯的位置能实时显示，出现故障能及时报警并存盘。 2 内容方面：既能根据组态界面又能根据外部按钮控制电梯运
13、行，如果电梯的运转出现问题时能立即停车并发出警报，组态界面会出现提示信息。 3安全性方面：组态界面设立用户名和密码验证方式，防止非法用户登录和越权操作。 1.3.3 设计步骤 1进行各种元器件的选择； 2 PLC 选型连接线路及 I/O 分配； 3编写下位机程序，下载调试； 4编写上位机 MCGS 组态程序，连接调试。 1.4 本章小结 本章主要介绍了本设计主要的结构，从电梯的历史出发，讲述了本电梯设计思路和系统的设计方案，主要部分地系统是如何组成的以及各部分设计的内容和控制规定，结尾处简述了一下该课题设计的步骤和实施内容。 烟台大学毕业论文（设计） 3 2 变频器的原理与应用 2.1 变频器
14、 2.1.1 变频器的原理 这里有两大类变频器：间接方式与直接方式的变频器。间接变频器先 把工频交流电源整流成大小可控的直流电源，再经过逆变整流器转换成频率可变的交流，因为如此又称之为交 直 交变频器；直接方式的变频器就是把常用的交流直接转换成频率可变的交流，因此又叫做交 交变频器。本文所用三菱通用 FR-D700 型变频器（原理如图 2.1）也属于这一类。 图 2.1 交 -直 -交变频器结构图 2.1.2 变频器的选型 交流调速系统的设计要在保证系统指标的前提下，应该使系统结构简单、维护工作量小、成本低、技术成熟的目标来实现系统的最佳配置。参照过往经验可根据下面的原则来设计以确保该设计的高
15、性价比： 1调速装置按负载类型选择。 通常希望负载变化时速度变化小，系统工作稳定，静态速度误差小，机械特性硬。 2考虑调速经济性，优先考虑设备投资。 由于电梯对安全性，可靠性要求较高， 因而本课题选择三菱通用 FR-D700 型变频器。 烟台大学毕业论文（设计） 4 2.2 变频调速系统控制 利用 FR-D700 型变频器的变频调速系统框图如图 2.2 所示。 图 2.2 变频调速的系统框图 2.3 本章小结 本章主要的介绍变频调速的相关技术知识和变频器的选择，还有变频调速总体控制系统的结构，为设计下一步步骤奠定了良好的理论准备。关于变频调速的优点这 里就不在鳌述。 烟台大学毕业论文（设计）
16、5 3 系统控制方案的设计及概述 (下位机部分 ) 3.1 PLC 应用及其原理 3.1.1 PLC 应用及其工作原理 PLC 是数字控制的电子系统的一种，微处理器是其核心，把计算机、自动控制、数字技术和网络通信技术有效的结合了起来，大部分用在环境恶劣的工业控制环境。 PLC 是可编程的逻辑存储器在控制器中的应用，在内部用来存储程序，运行运算逻辑、定时、算术和计数等操作适应用户的指令，适用于用户和控制过程，并且经由模拟式或者数字式输入/输出管控各种机械及生产过程，在实时性、信号处理时间、速度 、可靠性、编程方便性、系统配置等方面有明显的独特优势；由于控制系统采用了模块化的结构，所以性价比高，维
17、修方便，安装简单。 PLC 主要由 CPU、存储器、 I/O 接口、电源以及通信接口等几大部分组合而成，如图 3.1 所表示的是 PLC 的基本构成。 图 3.1 PLC 基本构成 1 CPU 可以说为 PLC 的控制核心，其囊括了微处理器和接口控制电路，像数字运算、逻辑运算、协调系统内部各部分的工作等功能可以轻易实现。电路接口用作微处理器与主机内部的其他单元联系的纽带，匹配信号、缓冲数据、管理中断还有选择单元等为其主要性 能。 2存储用户程序和系统程序是存储器的功能，能够分作程序系统存储器与程序用户烟台大学毕业论文（设计） 6 存储器。 3 I/O 单元是 PLC 的 CPU 和现场输入 /
18、输出部件或其它外部设备之间的接口部件。I/O 模块作为 PLC 与工业现场联系的桥梁，被控对象或生产过程的各个参数经由 I/O 接口能检测到。 I/O 单元主要有的类型：输入 /输出的数字量，输入 /输出的模拟量。 4 两个 PLC 之间、 PLC 和远程 I/O 之间、 PLC 和计算机及其与其他智能的设备之间的通信经过通信接口实现，能把 PLC 用于点与点通信连接或接入以太网等。 5作为为 PLC 提供电源的电源部分，大多采用开关电源，因为开关电源输入宽范围的电压，良好的抗干扰性，体积小。 循环扫描为 PLC 工作的方式，如图 3.2 所示的是对其内部的各种任务按顺序的进行查询、判断和执行和工作的过程。 图 3.2 工作过程（ PLC） 3.2 系统硬件设计 3.2.1 系统的外观 1该尺寸外形 789 毫米（长） 656 毫米（宽） 2216 毫米（高），结构为方柱形，楼层为六层。 2框架的模型几乎都是用铝合金材质。每个楼层外部都有一个数码管和一个指示运行方向的箭头。 3由于大部分电线布于卡 槽内，显得整齐工整。 4由于这个小的电梯轿厢模型模拟真实实物，乘客进不去，所以用外部无线遥控模
