畢業(yè)設計---基于plc的電梯控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計（ 論 文 ）</p><p>　　二〇一一 年 月 日</p><p>　題目基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設計</p><p>　作者</p><p>　學院信息與電氣工程學院</p><p>　專業(yè)電氣工程及其自動化</p><p>　學號</p

2、><p>　指導教師xxx</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　當今世界，電梯的生產(chǎn)情況和使用數(shù)量已成為衡量一個國家現(xiàn)代化程度的標志之一。隨著城市人口的不斷提高，人們物質(zhì)文化生活水平的提高，建筑業(yè)不斷的發(fā)展，已是高樓林立，電梯在人們的生產(chǎn)、生活、工作中日益重要。因此電梯的研究也越來越重要。</p>&

3、lt;p>　　電梯在高層建筑中被廣泛運用作垂直運輸工具。人們對電梯安全性、高效性、舒適度的不斷追求推動了電梯技術(shù)的進步。電梯質(zhì)量的好壞在很大程度上取決于它的控制系統(tǒng)。目前，電梯控制系統(tǒng)已基本上淘汰了傳統(tǒng)繼電器控制方式。取而代之的是以PLC積分控制器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。其中，PLC由于編程簡單、使用維護方便、設計和調(diào)試周期短、抗干擾能力強、可靠性高等優(yōu)點，倍受人們重視，被廣泛應用在電梯控制系統(tǒng)中。</p><p

4、>　　本文主要分析了電梯的主要結(jié)構(gòu)以及控制要求，對電梯控制的硬件進行相應的選擇，又對電梯的PLC軟件進行設計，以此完成基于PLC的電梯控制設計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電梯控制；PLC；三相異步交流電機</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Today, the number of elevato

5、r production and use has become the measure of the degree of modernization of a country one of the symbols. With the continuous improvement of the urban population, people's material and cultural living standards, th

6、e construction industry continues to develop, has the tall buildings, elevators in people's production and living and working in the increasingly important. Therefore, the elevator research is increasingly important.

7、 </p><p>　　Elevator is widely applied as vertical survey application in the high-rise building. People on the elevator safety, efficiency, comfort the constant pursuit of technological progress to promote th

8、e elevator. Lift the quality of good or bad depends largely on its control system. At present, the elevator control system has largely eliminated the traditional relay control mode. Integral controller based on PLC is th

9、e core digital control system. PLC, which has advantage of simple and easy to use an</p><p>　　This paper analyzes the main structure of the elevator and the control requirements of the elevator and makes the

10、 appropriate choice of elevator control hardware, but also on the elevator PLC software design, thereby completing the elevator PLC-based control design.</p><p>　　Keywords：Elevator Control; PLC; Three-phase

11、Asynchronous Electric Motors</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 論文的研究背景及意義1</p><p>　　1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題2</p>

12、<p>　　1.2.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點2</p><p>　　1.2.2電梯繼電器控制的缺點2</p><p>　　1.3 PLC及在電梯控制中的應用特點3</p><p>　　1.3.1 PLC簡介、特點及其應用領(lǐng)域3</p><p>　　1.3.2 PLC控制電梯的優(yōu)點5</p><p&g

13、t;　　1.4 電梯變頻調(diào)速控制的特點5</p><p>　　1.5 論文的主要內(nèi)容6</p><p>　　第二章 電梯的概述7</p><p>　　2.1 分析控制對象和確定控制范圍7</p><p>　　2.1.1 電梯的基本結(jié)構(gòu)7</p><p>　　2.1.2 電梯的控制功能8</p>

14、<p>　　2.1.3 電梯的控制要求8</p><p>　　2.2 電梯的工作原理9</p><p>　　2.3 電梯的組成10</p><p>　　2.4電梯硬件分析12</p><p>　　2.4.1 電梯曳引機部分12</p><p>　　2.4.2 限位器和傳感器部分12</p&

15、gt;<p>　　2.4.3 轎廂和開關(guān)們電動機部分12</p><p>　　2.4.4 變頻器部分13</p><p>　　2.5 電梯的硬件工作原理14</p><p>　　第三章PLC控制系統(tǒng)硬件設計15</p><p>　　3.1 四層電梯主電路15</p><p>　　3.1.1 四層

16、電梯曳引電機及門電機電路圖15</p><p>　　3.1.2 PLC外部接線圖15</p><p>　　3.2 I/O點數(shù)的分配及機型的選擇15</p><p>　　3.2.1 I/O點數(shù)的估算15</p><p>　　3.2.2 輸入/輸出的分配17</p><p>　　3.2.3 機型的選擇17<

17、;/p><p>　　3.2.4 STEP 7概述19</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設計20</p><p>　　4.1 四層電梯梯形圖20</p><p>　　4.1.1 PLC的編程語言20</p><p>　　4.1.2 程序設計常用方法20</p><p>　　4.1.3

18、電梯各程序的說明21</p><p>　　第五章 結(jié)束語31</p><p><b>　　參考文獻32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　附錄A34</b></p><p><b>　

19、　第一章 緒論</b></p><p>　　電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運輸工具。追溯電梯這種升降設備的歷史,據(jù)說它起源于公元前236年的古希臘。1858年以蒸汽機為動力的客梯，在美國出現(xiàn),繼而又在英國出現(xiàn)水壓梯。1889年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動機作為電梯動力,這才出現(xiàn)名副其實的電梯,并使電梯趨于實用化。1900年還出現(xiàn)了第一臺自動扶梯。1949年出現(xiàn)了群控電梯,首批4～6臺

20、群控電梯在紐約的聯(lián)合國大廈被使用。1955年出現(xiàn)了小型計算機(真空管)控制電梯。1962年美國出現(xiàn)了速度達8米/秒的超高速電梯。1963年一些先進工業(yè)國只成了無觸點半導體邏輯控制電梯。1967年可控硅應用于電梯，使電梯的拖動系統(tǒng)筒化，性能提高。1971年集成電路被應用于電梯。第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯。1976年微處理機開始用于電梯，使電梯的電氣控制進入了一個新的發(fā)展時期 [1] 。</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)

21、應采用隨機邏輯控制方式控制。目前電梯的控制普遍采用兩種控制方式：一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯的信號采集、運行狀態(tài)和功能的設定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現(xiàn)信號集選控制。國內(nèi)廠家大多采用答二種方式，其原因在于用PLC控制有許多優(yōu)點：可靠性高，由于采取了一系類的PLC高可靠性的措施，PLC的平均無故障時間（MTBF）一般可達3～5萬小時。而且PLC的

22、環(huán)境適應性也很強，它能在工業(yè)環(huán)境下可靠地工作；編程簡單，PLC最常用的編程語言是梯形圖語言。這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機知識，便于廣大現(xiàn)場工程技術(shù)人員掌握。當工作流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活；體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維修方便。PLC的體積小，重量輕，便于安裝。一般PLC都具有自診斷、故障報警、故障種類顯示等功能 [2] 。</p><p>　　1.1 論文的研究背景及意義

23、</p><p>　　在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟活動中，計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和電力電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，不斷滿足社會經(jīng)濟快速發(fā)展和人民生活水平不斷提高的需要，電梯作為一種重要的交通運輸工具，已經(jīng)成為城市物質(zhì)文明的一種標志。電梯在公辦大樓、公司、高層住宅、賓館等場所得到了廣泛應用。特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運輸設備。隨著高層建筑飛速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也隨之進入了新的發(fā)展時期，載人電梯控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到

24、了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速控制階段，具有乘坐安全、運行可靠、舒適度較高等特點，其主流控制技術(shù)采用PLC控制，具有許多智能化控制功能。</p><p>　　生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進步。150年來，電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新手柄－開關(guān)操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制、人機對話等等，多臺電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運輸能力的優(yōu)勢；變速式自

25、動人行道扶梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時間；不同外形－扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉 [3] 。如今，以美國奧的斯公司為代表的世界各大著名電梯公司各展風姿，仍在繼續(xù)進行電梯新品的研發(fā)，并不斷完善維修和保養(yǎng)服務系統(tǒng)。調(diào)頻門控、智能遠程監(jiān)控、主機節(jié)能、控制柜低噪音、復合鋼帶環(huán)保耐用，款款集納了人類在機械、電子、光學等領(lǐng)域最新科研成果的新型電梯競相問世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光輝，人們的生活因

26、此變得更加美好。</p><p>　　現(xiàn)在，電梯已完全融入我們的生產(chǎn)、生活之中，滿足人們的生活、學習及工作的需要。據(jù)統(tǒng)計，我國在用電梯已達100多萬臺，每年還以約5萬至6萬臺的速度增長。電梯的作用越來越大，需求也越來越多。而我國的現(xiàn)階段的使用的先進電梯系統(tǒng)基本上是國外設計制造的，其核心技術(shù)并不分開。國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的控制方法和技術(shù)在實際的應用較少，與國外先進技術(shù)相比還有較大的差距。因此，盡快研究和掌握先進的控

27、制技術(shù)，對國內(nèi)電梯工業(yè)的發(fā)展會有很大的促進作用。</p><p>　　本設計針對我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀，將可編程序控制器(PLC)應用于4層電梯進行邏輯控制，通過合理的選擇和設計，不但提高了電梯可靠性、可維護性以及靈活性，同時延長了使用壽命，縮短了電梯的開發(fā)周期，并提高了電梯的控制水平，改善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制效果。本文所設計的電梯與傳統(tǒng)的電梯相比，在運行上具有良好的舒適感，在使用中可以節(jié)約電

28、能，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，達到了理想的目的。</p><p>　　1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題</p><p>　　1.2.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點:</p><p>　　(1) 所有控制功能及信號處理均有硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。 </p><p>　　(2) 系統(tǒng)的保

29、養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。 </p><p>　　(3) 大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜。 </p><p>　　(4) 多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已經(jīng)形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。 </p><p>　　1.2.2電梯繼電器控制的缺點:</p><p>　　(

30、1) 系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。 </p><p>　　(2) 普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。 </p><p>　　(3)電磁機構(gòu)及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。 </p><p>　　(4) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，

31、機械動作噪音大。 </p><p>　　(5) 由于線路復雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大。費用高；而且檢查故障困難，費時費工。 </p><p>　　總之，電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘客帶來不便和驚擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。所以目前電梯的繼電器控制已經(jīng)很少使用了[4]。 </p

32、><p>　　1.3 PLC及在電梯控制中的應用特點</p><p>　　1.3.1 PLC簡介、特點及其應用領(lǐng)域</p><p>　　PLC即可編程控制器，是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：</p><

33、;p>　　PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程.</p><p>　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算

34、操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。其特點如下：</p><p>　?。?）可靠性高，抗干擾能力強。高可靠性是電氣控制設備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用

35、嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性[5]。</p><p>　　（2）配套齊全，功能完善，適用性強。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信

36、能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。</p><p>　?。?）易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工

37、業(yè)控制打開了方便之門。</p><p>　?。?）系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造。PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。</p><p>　?。?）體積小，重量輕，能耗低。以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底

38、部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。</p><p>　　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類[6]：</p><p>　　（1）開關(guān)量的邏輯控制。這是PLC最基本、最廣泛的應用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器

39、電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p>　?。?）模擬量控制。在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套

40、的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。</p><p>　　（3）運動控制。PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。</p><

41、;p>　　（4）過程控制。過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)處理。現(xiàn)代PLC

42、具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)； </p><p>　　（6）通信及聯(lián)網(wǎng)。PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的

43、發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。</p><p>　　1.3.2 PLC控制電梯的優(yōu)點</p><p>　　隨著社會的不斷發(fā)展，樓房越來越高，而電梯成為了高層樓房的必須設備。電梯從手柄開關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運輸做出了不可磨滅的貢獻。</p&g

44、t;<p>　　PLC在電梯控制上的應用主要體現(xiàn)在它的邏輯開關(guān)控制功能。由于PLC具有邏輯運算，計數(shù)和定時以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯控制過程中，各種邏輯開關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，很好的實現(xiàn)了對電梯的控制。本文主要討論研究利用西門子公司可編程控制器對四層電梯的控制，形成電梯控制系統(tǒng)[7]。 </p><p>　　電梯的電氣系統(tǒng)由拖動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制

45、由于觸點多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點，正逐漸被淘汰。目前電梯設計使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強，控制箱占地面積少。當乘員進入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動關(guān)閉后．控制系統(tǒng)進行下列運作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)．判定轎廂運行方向，保證轎廂平層時減速。將轎廂停在選定的樓層上；同時，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動開關(guān)門。另外在轎廂內(nèi)外均要有信號燈顯示電

46、梯運行方向及樓層數(shù)。</p><p>　　1.4 電梯變頻調(diào)速控制的特點</p><p>　　隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動機交流變頻調(diào)速技術(shù)是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動平穩(wěn)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國

47、內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式[8]。</p><p>　　變頻調(diào)速電梯的優(yōu)點:</p><p>　　(1)變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動機，比同容量的直流電動機具有體積小、占空間小，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點。</p><p>　　(2)變頻調(diào)速電源使用了先進的SPWM技術(shù)SVPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運行質(zhì)量和性能；調(diào)速范圍寬、控制精度高，動態(tài)性

48、能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機調(diào)速[9]。</p><p>　　(3)變頻調(diào)速電梯使用先進的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動機供電電源的質(zhì)量，減少了諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。</p><p>　　1.5 論文的主要內(nèi)容</p><p>　　本論文主要任務是在電梯機械模型和PLC控制裝置基礎(chǔ)上，完成4層電梯控制器的電路設計、元器件選型、

49、PLC外部接口電路設計、控制器裝配圖與接線圖設計、列出元器件清單、完成PLC程序設計等內(nèi)容。</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)可分為電力拖動電路和電氣控制電路兩個主要部分。電力拖動電路主要包括電梯垂直方向主拖動電路和轎箱開關(guān)電路。二者均采用易于控制的三相交流異步電動機作為拖動動力源。電氣控制系統(tǒng)則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈和控制部分的核心器件（PLC）等組成。PLC集信號采集、信號輸出及邏輯控制

50、于一體，與電梯電力拖動系統(tǒng)一起實現(xiàn)了電梯控制的所有功能。電梯控制系統(tǒng)的硬件組成控制電路主要包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器檢測電路、發(fā)光二極管記憶燈電路、轎箱開關(guān)電路、樓層顯示電路及一些其他輔助電路等。</p><p>　　系統(tǒng)控制軟件設計由初始化、指令接收處理、電梯位置檢測與處理、同行截車和反向不截車處理、開關(guān)門控制處理、電梯升降控制等模塊組成，利用西門子（SEMENS）公司生產(chǎn)的S7-200型PLC及其擴展模

51、塊，使用豐富和功能強大的指令設計梯形圖，調(diào)試并最終完成電梯控制。</p><p><b>　　第二章 電梯的概述</b></p><p>　　2.1 分析控制對象和確定控制范圍</p><p>　　現(xiàn)代電梯主要由曳引機（絞車）、導軌、對重裝置、安全裝置(如限速器、安全鉗和緩沖器等)、信號操縱系統(tǒng)、轎廂與廳門等組成。這些部分分別安裝在建筑物的井道

52、和機房中。通常采用鋼絲繩摩擦傳動，鋼絲繩繞過曳引輪，兩端分別連接轎廂和平衡重，電動機驅(qū)動曳引輪使轎廂升降。電梯要求安全可靠、輸送效率高、平層準確和乘坐舒適等。電梯的基本參數(shù)主要有額定載重量、可乘人數(shù)、額定速度、轎廂外廓尺寸和井道型式等。 </p><p>　　2.1.1本電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能</p><p><b>　　1.電梯的基本功能</b></p&g

53、t;<p>　　首要工作是確定電梯本身所具有的功能和電梯在乘客進行某種操作后應具有的狀態(tài)[10]。</p><p>　　2.電梯內(nèi)部功能簡介</p><p>　　在電梯內(nèi)部，應該有四個樓層（1～4層）按鈕、開門和關(guān)門按鈕以及樓層顯示器、上升和下行顯示器。當進入電梯后，電梯里應該有能讓乘客按下的代表其要去目的地的樓層按鈕，稱為內(nèi)呼叫按鈕。</p><p>

54、;　　電梯停下時，應具有開門、關(guān)門的功能，即電梯門可以自動打開，經(jīng)過一定的延時后有可自動關(guān)閉。而且，在電梯內(nèi)部也應有控制電梯開門、關(guān)門的按鈕，是乘客可以在電梯停下時隨時的控制電梯的開門與關(guān)門。</p><p>　　電梯內(nèi)部還應配有指示燈，用來顯示電梯現(xiàn)在所處的狀態(tài)，即電梯是上升還是下降以及電梯所處在樓層的第幾層，這樣可以使電梯里的乘客清楚的知道自己所處的位置，離自己要到的樓層還有多遠，電梯是上升還是下降等。<

55、;/p><p>　　3.電梯外部功能簡介</p><p>　　電梯的外部共分四層，每層都應該有呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降指示燈，以及樓層顯示器呼叫按鈕是乘客用來發(fā)出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應的呼叫請求之前應一直保持為亮，直到電梯響應為止。另外上升指示燈、下降指示燈、樓層顯示器一樣，都是用來顯示電梯所處的狀態(tài)的。</p><p>　　四層樓電梯中，一層只有上呼

56、叫按鈕，四層只有下呼叫按鈕，其余兩層都同時具有上呼叫和下呼叫按鈕。而上升、下降指示燈以及樓層顯示器應相同。</p><p>　　4.電梯的初始狀態(tài)、運行中狀態(tài)和運行后狀態(tài)分析</p><p>　　電梯的初始狀態(tài)，設電梯位于一層待命，各層顯示器都被初始化，電梯處于以下狀態(tài)：</p><p>　?。?）各層呼叫燈均不亮；</p><p>　?。?

57、）電梯內(nèi)部及外部各樓層顯示器顯示均為“1”；</p><p>　?。?）電梯內(nèi)部及外部各層電梯門均關(guān)。</p><p>　　電梯在運行過程中，按下某層呼叫按鈕（1～4層）后，該層呼叫燈亮，電梯響應該層呼叫：</p><p>　?。?）電梯上升或下降至該層；</p><p>　　（2）各樓層顯示隨電梯移動而改變，各層指示燈也隨之而變；</

58、p><p>　　（3）運行中電梯門始終關(guān)閉，到達指定門時，門才打開；</p><p>　?。?）在電梯運行過程中，支持其它呼叫；</p><p>　　電梯在運行后狀態(tài)： </p><p>　　（1）電梯在到達指定樓層后,電梯會自動打開,經(jīng)過一段延時自動關(guān)閉,在此過程中,支持手動開門或關(guān)門；</p><p>　?。?）各樓層

59、顯示值為該層所在位置,且上升與下降指示燈均滅；</p><p>　　（3）到達指定樓層后,電梯會繼續(xù)待命（2分鐘后返回1層）,直至新命令產(chǎn)生。</p><p>　　2.1.2 電梯的控制功能</p><p>　　電梯可實現(xiàn)的功能如下所示，這些功能是根據(jù)生產(chǎn)廠家或用戶的要求制定的安全和功能的事項而制定的。這里只根據(jù)本電梯主要的操作進行說明，其他例如故障檢測、自救功能

60、、火災提示、語音提示、滿載控制等具體功能在此不作陳述，主要功能如下[11]。</p><p>　　(1)集選控制：集選控制是將轎內(nèi)指令與廳外召喚指令等各種信號集中進行綜合分析處理的高度自動化的控制功能。它能對轎廂指令、廳外召喚登記，?？空狙訒r自動關(guān)門啟動運行，同向逐一應答，自動平層自動開門，順向截梯，自動換向反向應答，能自動應招服務。集選控制包括上行集選和下行集選。</p><p>　　(

61、2)停梯操作：在夜間、周末或假日，通過停梯開關(guān)使電梯?？吭谥付菍?。停梯時，轎門關(guān)閉，照明、風扇斷電，以利節(jié)電、安全。</p><p>　　(3)開門按鍵：用于延長開門時間，使乘客順利進出轎廂。</p><p>　　(4)關(guān)門按鍵：用于立刻關(guān)門操作，使乘客順利登上電梯。</p><p>　　(5)廂內(nèi)操作箱：在轎廂內(nèi)左邊設置操作箱，上面設置有各樓層轎內(nèi)指令按鍵，便于

62、乘客按下想要到達的各樓層。</p><p>　　(6)廂外操作按鍵：在各樓層的乘客只要按下想要上行或下行的按鍵即可得到電梯的響應。</p><p>　　(7)燈光響應：在乘客按下相應按鍵或到達相應樓層時會得到電梯的燈光狀態(tài)相應，以便提醒乘客相應的提示作用。</p><p>　　2.1.3 電梯的控制要求</p><p>　　四層電梯控制系統(tǒng)

63、的控制要求如下：</p><p>　　(1)由于電梯對控制系統(tǒng)的可靠性和安全性要求極高，主要以邏輯控制為主，通常采用PLC作為控制系統(tǒng)的核心，所以，應用PLC來設計一個4層電梯控制器具有一定的現(xiàn)實意義。</p><p>　　(2)上行與下行選擇由上電梯的人選擇信號決定。順向優(yōu)先執(zhí)行，順向執(zhí)行完之后再反向執(zhí)行。</p><p>　　(3)行車途中如遇呼梯信號時，順向截

64、車，反向不截車。</p><p>　　(4)內(nèi)選信號、呼梯信號具有記憶功能，執(zhí)行后解除。</p><p>　　(5)內(nèi)選信號、呼梯信號、行車方向、行車樓層均有指示燈。</p><p>　　(6)停層時延時2秒后自動開門或手動開門。</p><p>　　(7)有內(nèi)選信號時，延時2秒自動關(guān)門或手動直接關(guān)門。</p><p>

65、;　　(8)無內(nèi)選信號時可以手動關(guān)門，但不會自動關(guān)門。</p><p>　　(9)行車時不能手動開門，開門時不能行車。</p><p>　　2.2 電梯的工作原理</p><p>　　一種以電動機為動力的垂直升降機，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運貨物。也有臺階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運行，俗稱自動電梯。 服務于規(guī)定樓層的固定式升降設備。它具有一個轎廂，運行在至

66、少兩列垂直的或傾斜角小于15°的剛性導軌之間，轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物[12]。</p><p>　　習慣上不論其驅(qū)動方式如何，將電梯作為建筑物內(nèi)垂直交通運輸工具的總稱。近幾年來，隨著國際社會對環(huán)保認識的關(guān)注，各大電梯公司現(xiàn)在在其電梯表面基本都采用了粉末涂料噴涂，這是一種新型環(huán)保無溶劑的涂料，并且各種性能皆優(yōu)于油漆。 </p><p>　　電梯的工作圖如圖2.1所

67、示。電梯上升時，電梯順時針轉(zhuǎn)動，通過曳引輪和曳引繩帶動轎廂上升；下降時電機逆時針旋轉(zhuǎn)，通過曳引輪和曳引繩帶動轎廂下降。電梯運行時有啟動、加速、滿速運行、減速和電梯停層等過程，因此電梯控制的核心是控制工作電機。</p><p>　　曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。固定在轎廂上的導

68、靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導軌往復升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機工作時松閘，使電梯運轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止狀態(tài)，以便人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準確?？?。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。

69、指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運行安全。</p><p>　　電梯以曳引電機為核心，通過電機的正反轉(zhuǎn)控制電梯的上下運行，在此基礎(chǔ)上增加了電梯門的開關(guān)，也同樣用電機的正反轉(zhuǎn)來控制電梯門的開關(guān)；具體到電梯的上下運行和停留時，會用到很多的傳感器和接觸器等附加的器件，這樣才能保證電梯在樓層之間正確平穩(wěn)的運行，更多的也會考慮到乘客的安全、舒適等各種問題，這些問題和解決方案將會在電梯硬件和

70、軟件的選擇、安裝和控制中詳細說明。</p><p>　　圖2.1電梯工作原理圖</p><p><b>　　2.3 電梯的組成</b></p><p>　　電梯是機電合一的大型復雜產(chǎn)品，機械部分相當于人的軀體，電氣部分相當于人的神經(jīng)。機與電的高度合一,使電梯成了現(xiàn)代科學技術(shù)的綜合產(chǎn)品。對于電梯的結(jié)構(gòu)而言,傳統(tǒng)的方法是分為機械部分和電氣部分,但以

71、功能系統(tǒng)來描述,則更能反映電梯的特點。電梯的結(jié)構(gòu)包括：四大空間，八大系統(tǒng)。四大空間即機房部分、井道及地坑部分、轎廂部分、層站部分。八大系統(tǒng)即曳引系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)[13]。下面簡單介紹電梯機械部分的結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　(1)曳引系統(tǒng)</b></p><p>　　曳引系統(tǒng)由曳引機、曳引鋼絲

72、繩、導向輪和反向輪組成。</p><p>　　曳引機由電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速箱、機座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源。鋼絲繩的兩端分別連接廂箱和對重上，依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動轎廂升降。導向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復繞型時還可增加曳引能力。</p><p><b>　　(2)導向系統(tǒng)</b></p><p>　

73、　導向系統(tǒng)由導軌、導靴和導軌架組成，它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重智能沿著導軌作升降運動。導軌固定在導軌架上，導軌架是承重導軌的組件，與井道壁連接。導靴裝在轎廂和對重架上，與導軌配合，強制轎廂和對重的運動服從于導軌的直立方向。</p><p><b>　　(3)門系統(tǒng)</b></p><p>　　門系統(tǒng)是由轎廂門、層門、開門機、連動機構(gòu)、門鎖等組成

74、。轎廂門設在轎廂入口，由門扇、門導軌架、門靴和門刀等組成。層門設在層站入口，由門扇、門導軌架、門靴。門鎖裝置以及應急開鎖裝置組成。開門機設在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。</p><p><b>　　(4)轎廂</b></p><p>　　轎廂是運送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體

75、由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)按鍵組成。轎廂的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。</p><p><b>　　(5)重量平衡系統(tǒng)</b></p><p>　　重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補償裝置組成。由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分房的額定的載重。重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯平衡設計影響的裝置

76、。</p><p><b>　　(6)電力拖動裝置</b></p><p>　　電力拖動裝置由曳引電機、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，它的作用是對電梯實行速度控制。曳引電機是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電動機或直流電機。供電裝置是為電機提供電源的裝置。速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號。一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器與電機相連。調(diào)速裝置

77、用于對曳引電機實行調(diào)速控制。</p><p><b>　　(7)電氣控制系統(tǒng)</b></p><p>　　電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層裝置等組成，它的作用是對電梯的運行實行操縱和控制。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂盒及房中的檢修或應急操縱箱。</p><p><b>　　

78、(8)安全保護系統(tǒng)</b></p><p>　　安全保系統(tǒng)包括機械和電氣的各類保護系統(tǒng)，可保護電梯的安全使用。機械方面：限速器和安全鉗起超速保護作用，緩沖器起沖頂和撞底保護作用，還有切斷電源的極限保護裝置。而電氣的保護在電梯的各個環(huán)節(jié)都有。</p><p><b>　　2.4電梯硬件分析</b></p><p>　　電梯系統(tǒng)由電梯機

79、械部分和控制部分組成。為了能夠簡潔明了的介紹電梯的各個功能實現(xiàn)，需要對各硬件部分進行分析。電梯的基本框架是每一層門廳都要有門廳按鈕，除了底樓和頂樓只需要一個門廳按鈕外，其余各層要安裝兩個門廳按鈕。還需要安裝控制電梯平層和減速的傳感器感應片，除了底樓和頂樓只各安裝一片減速感應片和平層感應片外，其余各層都要安裝兩片減速感應片和平層感應片，而與這些感應片相對應的4個傳感器安裝在轎廂的頂端。在底樓和頂樓需要安裝機械式的限位器，保證電梯在失控的時

80、候不會超過頂樓和底樓。曳引機載整個電梯的頂樓，按照一般的設置，整個機房在樓層頂部。</p><p>　　控制設備由PLC、變頻器、電腦主機、等組成，其主要作用是通過PLC接受從電梯傳來的信號設置變頻器控制電梯的上下運作，設定電梯的運行模式[14]。</p><p>　　2.4.1 電梯曳引機部分</p><p>　　電梯的曳引機通常是由曳引電動機、制動器、減速箱及座

81、底組成。</p><p>　　電梯曳引電動機并不是通常的工業(yè)用交流感應電動機，電梯是典型的位能負載，根據(jù)電梯的工作性質(zhì)，電梯曳引電動機應具有如下特點。</p><p>　　(1)能頻繁的啟動和制動；</p><p><b>　　(2)啟動電流??；</b></p><p>　　(3)電動機運行噪聲；</p>

82、<p>　　(4)對電動機的散熱要做周密考慮；</p><p>　　(5)電梯曳引電動機為雙繞組雙速電動機。</p><p>　　除了上述特點外，電梯交流調(diào)速用曳引電動機往往備有兩個軸伸端：其中一段為傳動端，與減速耦合；另一段為非傳動端，通常裝有飛輪，用以增加運動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量，改善乘客的舒適感。</p><p>　　2.4.2 限位器和傳感器部分<

83、/p><p>　　在整個裝置中使用了四個限位器和四個傳感器。四個限位器是機械的，上行減速限位器和上行平層限位器，下行于上行類似。限位器和銅片相對應，傳感器與銅片配合使用，只有當傳感器與相應的銅片對齊時，傳感器上的紅燈才會亮，因此銅片的位置十分關(guān)鍵，它的位置調(diào)整也十分麻煩。</p><p>　　2.4.3 轎廂和開關(guān)門電動機部分</p><p>　　轎廂上除了上一節(jié)介紹的

84、四個傳感器以外還有開關(guān)門電動機也是十分重要的，其開關(guān)門裝置由電動機控制，在其齒輪帶上有兩個綁定的機械限位器，用以確定轎門的狀態(tài)是開還是關(guān)。當開關(guān)門電動機轉(zhuǎn)動時，就會帶動兩根金屬絲，改變限位器的狀態(tài)，并以開關(guān)量的形式傳送給PLC。</p><p>　　2.4.4 變頻器部分</p><p>　　變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)代使用的變頻器主

85、要采用交-直-交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源提供給電動機，變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制四個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形。中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。</p><p>　　變頻器是利用輸出功率可改變的交流電力拖動設備。變頻器調(diào)速的主要工作原理是將

86、供給電機定子的三相交流工頻電經(jīng)大功率整流元件整流變成直流，再將直流電用正弦波脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)逆變?yōu)轭l率可調(diào)、幅度也隨之改變的三相交流電。以此為電源再供給電機使用。</p><p>　　電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，它的舒適度指標往往是選擇中的一項重要內(nèi)容,為使乘客擁有良好的舒適感，電梯采用S型速度曲線，轉(zhuǎn)換成頻率曲線如圖2.2所示，以改善電梯運行的舒適感。另外，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總

87、用電量的相當比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。</p><p>　　圖2.2電梯運行曲線</p><p>　　MM440 是西門子公司生產(chǎn)的通用型矢量變頻器，它性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，功能齊全，在電梯行業(yè)首次使用。</p><p>　　可編程序控制器PLC和MM440 變頻器之間的通訊可有兩種方式，一種是串行通訊,采用串行通訊只需一根雙芯屏蔽電纜西門子專用，它大大減

88、少了布線的數(shù)量，無須重新布線即可更改控制功能，可以通過串行接口設置和修改變頻器的參數(shù)，還可以連續(xù)對變頻器的特性進行監(jiān)視和控制另一種并行通訊。使PLC通過邏輯分析后發(fā)出控制信號如正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)高速中速點動爬行等信號給變頻器，變頻器接受指令并且按照預先設定好的曲線拖動轎廂正常運行。另外變頻器還發(fā)出信息如零速變頻器是否故障抱閘等信號給PLC使其參加PLC的邏輯運算以保證電梯的安全運行</p><p>　　另外變頻器上還安裝了

89、編碼器模板這使得這種通用型MM440 可以接成閉環(huán)速度反饋控制方式與無傳感器矢量控制SLVC和變壓/變頻V/F 相比這種控制方式具有以下優(yōu)點：</p><p>　　（1）零速時仍然具有額定轉(zhuǎn)矩的負載能力。</p><p>　　（2）速度控制的精度。</p><p>　?。?）速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的動態(tài)性能得到改善。 </p><p>　　通

90、過有關(guān)人員的系統(tǒng)測試這種變頻器完全可以用到電梯控制系統(tǒng)中且運行良好，而且它還有一個其它變頻器所沒有的優(yōu)點就是進行電機參數(shù)自學習時電機的軸不轉(zhuǎn)動這樣曳引機可在帶負載的情況下也能進行自學習而不必像其它變頻器那樣必須把轎廂吊起使曳引機脫離負載后才能自學習這樣給電梯的安裝改造帶來很大方便。</p><p>　　2.5 電梯的硬件工作原理</p><p>　　電梯的硬件工作是軟件的基礎(chǔ)，其工作原理如

91、圖2.3所示，以PLC核心，左側(cè)為其輸入電路部分，右側(cè)為其輸出相應部分。在輸入部分電梯會相應的響應用戶的呼叫，電梯在運行過程中會不停得到傳感器的回應以及一些其他的輸入信號，在PLC控制器部分會對各輸入變量進行邏輯分析，將各結(jié)果輸出到PLC輸出端，在外部有各種硬件相應輸出信號，會使電梯正反轉(zhuǎn)，達到上升下降的目的，開關(guān)閉電梯門以及各樓層的顯示電路的提示作用都會發(fā)揮作用。</p><p>　　圖2.3 PLC硬件控制原

92、理圖</p><p>　　第三章PLC控制系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　3.1 四層電梯主電路</p><p>　　3.1.1 四層電梯曳引電機及門電機電路圖</p><p>　　根據(jù)設計要求，本次設計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如3.1圖所示。圖中M1，M2為曳引電機和門電機，交流接觸器KM1～KM4通過控制兩臺電動機的運行來控制轎廂和廳

93、門，從而進行對電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過載保護作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護作用。</p><p>　　圖3.1 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖</p><p>　　3.1.2 PLC外部接線圖</p><p>　　本設計的PLC外部接線圖如圖3.2所示。CPU226CN的傳感器電源24V(DC)可以輸出600mA電流，通

94、過核算在本設計中PLC容量完全滿足要求，CPU226CN的輸出繼電器觸點容量為2A，電壓范圍為5～30V（DC）或5～250V（AC）。</p><p>　　3.2 I/O點數(shù)的分配及機型的選擇</p><p>　　3.2.1 I/O點數(shù)的估算</p><p>　　采用PLC構(gòu)成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機拖動，電動機正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下

95、降。一層有上升呼叫按鈕K1和指示燈H1，二層有上升呼叫按鈕K2和指示燈H2以及下降呼叫按鈕K4和指示燈H4，三層有上升呼叫按鈕K3和指示燈H3以及下降呼叫按鈕K5和指示燈H5，四層有下降呼叫按鈕K6和指示燈H6。一至四層有到位行程開關(guān)SQ1～SQ4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕K10～K7和指示燈H10～H7；電梯開門和關(guān)門按鈕SB5和SB6，電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵KM3和KM4控制，關(guān)門到位由行程開關(guān)ST1檢測，開門到位由行程開關(guān)S

96、T2檢測。轎廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。</p><p>　　綜上所述，輸入點14個，外加6個額外觸點共20個，輸出點共有16個。</p><p>　　可編程控制器S7—200的CPU226輸入，輸出點數(shù)為24／16。足以滿足要求。</p><p>　　圖3.2 PLC外部接線圖</p><p>

97、;　　3.2.2 輸入/輸出的分配</p><p>　　該系統(tǒng)占用PLC的36個I/O口，20個輸入點，16個輸出點，具體的I/O分配如表3.1所示：</p><p>　　表3.1 I/O分配</p><p>　　3.2.3機型的選擇</p><p>　　控制器使用了德國西門子的PLC，其型號為S7-200，它的外觀圖如圖3.3所示，其輸入

98、輸出端口如圖3.4所示。</p><p>　　S7-200系列是一類可編程控制器（Micro PLC）。這一系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動化控制需要，由于具有緊湊的設計、良好的擴展性、低廉的價格以及強大的指令，使得S7-200可以滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的CPU類型和電壓等級使其在解決用戶的工業(yè)自動化問題是具有很強的適應性[15]。</p><p>　　SIMATIC小型S7-20

99、0系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及</p><p>　　圖3.3 S7-200型PLC外觀圖</p><p>　　圖3.4 S7-200實物圖</p><p>　　控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。</p><p>　　S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：極高

100、的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握；便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能；實時特性；強勁的通訊能力；豐富的擴展模塊等。S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等[16]。</p><p>　　STEP 7-Micro/WIN

101、32是西門子公司專門為S7-200系列PLC設計在個人計算機Windows操作系統(tǒng)下運行的編程軟件，它的功能強大，使用方便，簡單易學，可用梯形圖（LAD）、語句表（STL）和功能塊圖三種編程語言編制程序，不同的編程語言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換。STEP 7-Micro/WIN 32提供兩套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和國際標準指令集（IEC1131-3方式）。程序編制完成之后，利用PLC與計算機專用的PC/PPI電纜

102、傳送程序至PLC。</p><p>　　3.2.4 STEP 7概述</p><p>　　STEP 7是用于SIMATIC可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標準軟件包。它是SIMATIC工業(yè)軟件的組成部分。有下列版本的STEP 7標準軟件包：</p><p>　?。?）用于SIMATIC S7-200上簡單單站應用的STEP 7 Micro/DOS和STEP 7 Micr

103、o/WIN。</p><p>　?。?）用于使用帶有各種功能的SIMATIC S7-300/ST-400、SIMATIC M7-300/M7-400和SIMATIC C 7的STEP 7：</p><p>　?、倏赏ㄟ^選擇SIMATIC工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進行擴展</p><p>　　②為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù)</p><p>　?、蹚?/p>

104、制和多處理器模式</p><p><b>　?、苋謹?shù)據(jù)通訊</b></p><p>　?、菔褂猛ㄓ嵐δ軌K的事件驅(qū)動數(shù)據(jù)傳送</p><p><b>　?、藿M態(tài)連接</b></p><p>　　STEP7編程軟件允許結(jié)構(gòu)化用戶程序，可以將程序分解為單個的自成體系的程序部分從而使大規(guī)模的程序更容易理解

105、，可以對單個的程序部分進行標準化程序組織簡化，修改更容易系統(tǒng)的調(diào)試也容易了許多在S7用戶程序中可以使用如下幾種不同類型的塊:</p><p>　　組織塊(OB)是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口它們由操作系統(tǒng)調(diào)用，并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動。它們還處理對錯誤的響應組織塊決定各個程序部分執(zhí)行的順序用于循環(huán)程序處理的組織塊OB1的優(yōu)先級最高。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用OB1并用這個調(diào)用啟動用戶程序的循環(huán)執(zhí)

106、行。</p><p>　　功能（FC）屬于用戶自己編程的塊功能是“無存儲區(qū)”的邏輯塊FC的臨時變量存儲在局域數(shù)據(jù)堆棧中，當FC執(zhí)行結(jié)束后，這些數(shù)據(jù)就丟失了。</p><p>　　功能塊（FB）屬于用戶自己編程的塊功能塊是具有“存儲功能”的塊，用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲器(背景數(shù)據(jù)塊)傳遞給FB的參數(shù)和靜態(tài)變量存在背景數(shù)據(jù)塊中，背景數(shù)據(jù)塊(背景DB)在每次功能塊調(diào)用時都要分配一塊給這次調(diào)用，用

107、于傳遞參數(shù)。</p><p>　　系統(tǒng)功能塊(SFB)和系統(tǒng)功能(SFC)是STEP7為用戶提供的己編程好的程序的塊，經(jīng)過測試集成在CPU中的功能程序庫SFB作為操作系統(tǒng)的一部分并不占用程序空間，是具有存儲能力的塊，它需要一個背景數(shù)據(jù)塊，并須將此塊作為程序的一部分安裝到CPU中。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設計</p><p>　　4.1 四層電梯梯形圖

108、設計</p><p>　　4.1.1 PLC的編程語言</p><p>　　程序（梯形圖）在PLC中并非同時執(zhí)行，而是按照網(wǎng)絡的順序依次執(zhí)行的。運行完最后一個網(wǎng)絡后，重新回到網(wǎng)絡1開始下一輪循環(huán)，所以任務在PLC中是掃描循環(huán)執(zhí)行的[17]。PLC程序是PLC指令的有序集合，PLC運行程序就是按一定的順序，執(zhí)行這集合中的一條條指令。指令是指示PLC動作的文字代碼或圖形符號。使用的編程語言不同