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基于S7-200的四层电梯自动控制系统设计
引 言
在现代社会和经济活动中，电梯已成为城市物质文明的一种标志。在中高层建筑中，电梯更是不可缺少的垂直运输设备。进而人们对电梯的安全性，可靠性的要求也在不断提高。
目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但抗扰性差，不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控制，还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大，而且一般维修人员难以掌握其维修技术。而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，所以PLC控制系统的出现解决了机械系统的各种缺点，目前广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。
PLC在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。具有可靠性高、抗干扰能力强，设计、安装容易，维护工作量少，功能强、通用性好，开发周期短，成功率高，体积小，重量轻，功耗低等特点。已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。与继电——接触器系统相比系统更加可靠；占位空间比继电——接触器控制系统小；价格上能与继电——接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀、接触器与之相当的执行机构；能向中央执行机构、中央数据处理系统直接传输数据等
本次课设中PLC作为控制器，利用PLC对电梯的软件程序进行编程，实现四层电梯的相关功能，以得到性能可靠，稳定性强的电梯自动控制系统。
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沈阳工程学院课程设计（论文）
1 设计任务描述
1.1 设计题目：基于S7-200的四层电梯自动控制系统设计
1.2 设计要求
1.2.1 设计目的
学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行自动喷泉的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
1.2.2 基本要求
1. 采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮SB11和指示灯H11，二层有上升呼叫按钮SB21和指示灯H21以及下降呼叫按钮SB22和指示灯H22，三层有上升呼叫按钮SB31和指示灯H31以及下降呼叫按钮SB32和指示灯H32，四层有下降呼叫按钮SB41和指示灯H41。一至四层有到位行程开关ST1～ST4。电梯内有一至四层呼叫按钮SB1～SB4和指示灯H1～H4；电梯开门和关门按钮SB5和SB6，电梯开门和关门分别通过电磁铁YA1和YA2控制，关门到位由行程开关ST5检测。此外还有电梯载重超限检测压力继电器KP以及故障报警电铃HA。
2. 楼层呼叫按钮及电梯内按钮按下，电梯未达到相应楼层或未得到相应的响应时，相应
指示灯一直接通指示。
3. 电梯运行时，电梯开门与关门按钮不起作用，电梯到达停在各楼层时，电梯开门与关
门动作可由电梯开门与关门按钮控制，也可延时控制，但检测到电梯超重时，电梯门不能关闭，并由报警电铃发出报警信号。
4. 电梯最大运行区间为三层距离，若一次运行时间超过30s，则电动机停转，并由HA报警。检修开关SB7接通时，电梯下行停在一层位置，进行检修，其他所有动作均不相应。
5. 电梯拖动电动机控制电路有各种常规电气保护，如短路保护、过载保护、正反转互锁
等。
1.2.3 发挥部分
1. 电动机过热保护，使电机停止现在的工作，控制电机下行至一楼，由热继电器构成。
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基于S7-200的四层电梯自动控制系统设计
2 设计思路
本次设计基于S7-200的四层电梯自动控制系统，程序由电梯外部呼叫上行或者下行，电梯内部选层，利用限位开关产生平层信号，电梯上行或者下行控制，自动开关门或者手动开关门，以及短路保护，过载保护，电动机过热保护，运行超时保护，自动检修等功能组成。
1.电梯外部呼叫上下行：在每层电梯外部有上行呼叫和下行呼叫两个按键，当上行呼叫按键按下时，表示要往上层去，此时对应网络接通，上行呼叫指示灯常亮，上行呼叫输出接通，当下行呼叫按键按下时，对应网络接通，下行呼叫指示灯常亮，下行呼叫输出接通，直到电梯平层时呼叫终止。有一层上呼。二层上呼，二层下呼，三层上呼，三层下呼，四层下呼6个网络格。
2.电梯内部选层呼叫：在电梯内有1.2.3.4四个按键，每个按键对应1.2.3.4楼层。当某一按键按下时，此网络格接通，呼叫输出接通，指示灯常亮，电梯平层时，由平层信号继电器的常闭开关使呼叫输出终止。
3.电梯上下行判断：由电梯限位开关产生平层信号，限位开关打开时表明电梯在此楼层，判断目标楼层与当前楼层的关系，其中每个楼层分开对电梯的上下行进行判断并且分别对电动机正反转进行控制。电机控制网络格中进行互锁，使电机正转时不能反转，电梯开关门时电机不能工作。
4.电梯自动或手动开关门：每个呼叫信号都会被保持，并且利用平层信号判断当前电梯在此楼层时是否应该停止。当二层有呼叫上行信号时，此时电梯运行至二层，停信号输出，控制电梯电动机停转，开门定时器工作，控制电梯门电机转动电梯开门，定时器2开始计时电梯自动关机。也可利用电梯内部开门和关门按钮来实现手动开关门的控制。当电梯上下运行时，电梯不能开关门。
5.过载保护：载重超限继电器工作时说明超载，此时电梯门不能关上，编程中用一个常开开关代替继电器。
6.运行超时保护：当电梯持续上行或者下行超过30秒时，控制电动机停转。当电梯工作时，定时器开始工作，计时30秒后，再控制电机转动的网络格中利用常闭触点使电机停转，自检开关按下，控制电梯下行直到一层，由一层限位开关使电机停转。 7.短路保护：短路由常开开关代替，发生短路时，使电梯电机停转。
发挥部分：电动机过热保护：电梯持续运行时间过长，电机发热严重时，使电机停止工作，随后下行至一层，停留一段时间待冷却后回复正常工作。
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沈阳工程学院课程设计（论文）
3 设计方框图
N 开始 初始化 是否外呼 确认目标楼层 N Y 目标层与所停层平层 Y N Y 是否内呼 N 目标层与所停层之间关系 电梯运行方向 运行 N 楼层信号 是否目标楼层 Y 停止运行 开门 延时关门 Y 是否有故障
图1 设计方框图
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下行一层停止