1、学号 xxx 编号 xxx 研究类型 基础研究 分类号 TQ351.2Xxxx NORMAL UNIVERSITY学士学位论文Bachelors Thesis论文题目 PLC 在电梯控制系统中的应用Elevator Control System Based On PLC作者姓名 xxx指导教师 xxx所在院系 机电与控制工程学院专业名称 电气工程及其自动化完成时间 2011 年 5 月 16 日xxx 师范学院学士学位论文（设计）诚信承诺书中文题目：PLC 在电梯控制系统中的应用外文题目：Elevator Control System Based On PLC学生姓名 xxx 学 号 xxx院
2、系专业 机电与控制工程学院电气工程及其自动化 专业 班 级 0701 班学 生 承 诺我承诺在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，本人毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的情况。如有违规行为，我愿承担一切责任，接受学校的处理。学生（签名）：xxx年 月 日指导教师承诺我承诺在指导学生毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，经过本人核查，该生毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为该生本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的现象。指导教师（签名）：年 月 日PLC 在电梯控制
3、系统中的应用xxx（xxx 师范学院机电与控制工程学院，xxx xx xxxx）摘 要：PLC（可编程控制器）通俗的说是一种工业控制微型计算机，它的优点是编程方便、操作简单，尤其是它的高可靠性等，目前已经广泛的应用在工业生产过程中。变频技术的发展推动了 PLC 的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。PLC 在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由
4、于可编程控制器具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯控制过程中，各种逻辑开关控制与 PLC 很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。本文阐述了可编程控制器 PLC 在电梯控制系统中的应用，主要介绍了 4 层电梯的可编程控制器控制系统的总体设计方案及设计过程，对 I/O 点数的分配与估算、PLC 的选型、电梯运动流程的规划、梯形图的绘制等进行了详细阐述。最后通过系统安装，现场调试，成功验证了程序的可行性，实现了电梯运行中的自动选向、自动到达目的层、呼叫记忆等功能。关键词：可编程控制器 电梯控制 程序设计中图分类号：Elevator Control System Based On P
5、LC xxxxxxx(Department of Control Science and Engineering, xxxx Normal University, xxxx xxx, China)Abstract : PLC(Programmable Logical Controller)took one kind most important,the application situation industrial-controlled microcomputer, it is convenient,operation simple in particular by its programm
6、ing merit and so on.Its redundant reliability, obtained the widespread application in the industrial production process.It applies the large-scale integrated circuit,the miniature machine technology and the communication technology development achievement.And gradually formed many kinds of merits.Al
7、ong with societys unceasing development,the buildings are higher and higher, the elevators became the uncessary equipments for high level buildings.After humanitys more than centuries unremitting endeavors,the elevators has already developed the group control elevator instead of switch operation ele
8、vator by the handle or button.This has made the indelible contribution.The applications of PLC mainly manifested by its logical switch control function. This function enables PLC to have the logic operation,counts with fixed time as well as the data in-and-put function.During the control of elevator
9、s,all kinds of logical switch control and PLCs working together realizes the good results of controlling.The dissertation introduces the use of PLC in the elevator controlling system.A PLC control system for a four-story elevator was designed as an example to describe how to estimate the number of t
10、he I/0 points and distribute them,how to choose a PLC,plan the movement of the elevator,draw a ladder diagram in details.It was certified that the elevator with the PLC control system has all the functions expected. Such as:selecting the directions and making the door switch automatically,automatic
11、landing,call memory etc.Keywords：PLC,elevator controlling,system design2xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 22目 录引言 .11 电梯设备与电梯的发展61.1 电梯的出现 61.2 电梯的定义 61.3 电梯的分类 71.3.1 按用途分类 .71.3.2 按驱动系统分类 .81.4 电梯的基本结构 91.5 电梯的发展 112 可编程控制器的简介132.1 PLC 的定义和特点 .132.2 PLC 的工作原理 .142.2.1 扫描过程 .142.2.2 输入采样阶段 152.2.3 用户程序执行
12、阶段 152.2.4 输出刷新阶段 152.3 西门子 S7-200 系列可编程控制器的介绍 .153 PLC 控制系统的设计.173.1 对控制系统的要求 173.1.1 电梯输入信号及其意义: .173.1.2 电梯输出信号及其意义 .173.1.3 电梯模型运行原则 .183.2 PLC 程序设计 .183.0 PLC 和电梯模型的接线图 .193.2.1 呼梯登记环节 .193.2.2 厢内指令登记环节 .213.2.3 记忆及清除指令环节 .233.2.4 开门|关门控制环节 .253.2.5 上行|下行驱动环节 .253.2.6 上行环行指示环节 .273.2.7 关门指示关节 2
13、83.3 对仿真电梯的要求 .282xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 224 电梯模拟调试305 致谢32参考文献33xxx 师范学院学士学位论文（设计）评审表.341xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 11PLC 在电梯控制系统中的应用xxx（指导老师，xxx）（xxx师范学院 控制科学与工程系 xxx xx xxxx）2xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 22前言随着现代经济的发展，日益增高的高层建筑已经成为现代都市的重要标志。电梯是服务于三分之一楼层的固定式升降设备。建筑的发展必然带来了电梯行业的快速发展。PLC 是一种以微型
14、计算机为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它是具有强大控制功能和抗干扰能力的工业控制装置，具有体积小、可靠性高、易操作、易维修、编程简单、灵活性强等一系列的优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青睐。目前，我国上个世纪 90 年的传统电梯仍在使用中，它们的电气部分仍然还是继电器接触器控制的，由于缺点多，这些电梯基本处于闲置状态，而它们的曳引系统采用的则是交流双速电机系统换速，效率非常低，调速性能指标比较差，电梯运行质量非常不可靠。另外，这些电梯的性能及乘坐舒适感较差，交流调压调速系统能耗大，但其调速的机械部分无大问题，本
15、着节约成本，相当大一批电梯用户希望对老电梯进行更新改造，提高运行能力，实现真正意义的节能减排。因此，现在对电梯 PLC 控制技术进行深入研究，对我国的老式电梯进行改造具有十分重要的意义3。人们对电梯的了解已经不是那么陌生了，它一般常见于商场、写字楼及住宅楼上，是重要的交通工具，这些建筑物与人们的工作和生活密切相关。PLC 作为新一代工业控制器，正是因为其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，使得电梯在控制方式上迈出了一大步。一些学者认为，PLC 逻辑控制是微型专用计算机系统。因为 PLC 具有稳定的性能、强大的抗干扰能力、设计配置灵活等诸多优点，不仅在电梯行业，甚至其它行业也得到了广
16、泛应用。自 PLC 引入我国电梯行业以来，主要的电梯制造商就开始采用用 PLC 控制电梯系统。现在很多公司已经把 PLC控制系统用于老式传统继电器控制的电梯的改造4-5。普通电梯控制系统可以分为以下两部分：即调速部分和逻辑控制部分。乘客的舒适感主要由调速部分控制，而安全可靠运行由逻辑控制部分控制。为了提高乘坐电梯的舒适感与运行的可靠性，PLC 控制电梯为首选推荐，因为 PLC 可以大大提高电梯的性能。电梯的控制是怎么实现的？通俗的说，就是根据外部呼叫3xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 33信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，说白了电梯就是一个人机交互式的控制系统
17、，单用顺序控制或逻辑控制是不能满足要求的，所以，电梯控制系统还需要随机逻辑控制方式。除了传统的继电器控制，常见的电梯控制一般采用两种控制方式：一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯的信号采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方式区别不是很大。但国内厂家大多采用第二种方式，其原因在于用 PLC 控制有许多优点：1可靠性高，由于采取了一系类的 PLC高可靠性的措施，PLC 的平均无故障时间（MTBF）一般可达 35 万小时。而且 PLC 的环境适应性也很强
18、，它能在工业环境下可靠地工作；2编程简单，PLC 最常用的编程语言是梯形图语言。这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活；3体积小、结构紧凑、安装、维修方便。PLC 的体积小，重量轻，便于安装。一般 PLC 都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能。可编程控制器 PLC，是继电器常规控制技术和微机技术相结合的产物，是在微机控制器和顺序控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心，用作数字控制的专用计算机，自 1969 年第一台 PLC 问世以来，刚好走过了 40 年的历程，其发展
19、过程是复杂的，不仅包含了控制技术的发展，而且又不同于顺序控制器和微机控制装置，这使得对微处理器的优势充分利用，以满足不同行业的实际控制要求，同时也考虑到现场电气维护人员的习惯和技能，抛掉了常用的微机计算机编程语言的表达方式，形成一套独具风格地以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编程清晰直观、方便易学、调试和发现错误都非常容易。用户只需要购买所适合自己要求的 PLC 后，按照说明书安装或提示，做一些必要的接线工作和程序编制，就可以非常灵活而方便地将 PLC 应用于生产实践，最重要的是，用户对程序的编制、修改和调试都不需要具有专门的计算机编程语言知识。即使是初学者，也
20、很容易使用操作。PLC 在现代工业自动化控制中广泛应用，它已经成为现代工业控制三大支柱（PLC、4xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 44CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等突出特性，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的继电-接触控制系统，主要用于机械、化工、石油、冶金、轻工、交通等各大行业。总之，电梯控制非常复杂。在 PLC 没有研究出来之前的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展起到不可磨灭的作用，这是人们永远
21、不会忘记的，但是它自身的缺陷太多，已经不能满足与适应现代电梯的要求和发展，两者之间存在着质的差别。现在，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了一个更广阔的平台。PLC 是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着 PLC 应用技术的不断发展，将使得它的体积越来越小，功能不断完善与壮大，过程的控制更加精确、平稳、可靠、抗干扰性能增强、机械与电气部件被有机结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。它也因此成为电梯运行中的关键技术。传统的电梯控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，这种控制方式存在很多的缺陷：（1）系统触点繁多，接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高
22、，大大降低了电梯的可靠性和安全性，而且经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。（2）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。（3）电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。（4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作嗓音大。（5）由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高，而且检查故障困难，费事费工。而采用 PLC 组成的控制系统，可以很好的解决上述问题：（1）在电梯控制中采用了 PLC 可用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。（2）去掉了大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。5xx 师
23、范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 55（3）PLC 可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。（4）PLC 可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。（5）用于群控调配和管理，可提高电梯的运行效率，节约了能源，更改控制方案时不需改动硬件接线。在此基础上，我首先对电梯系统及可编程控制器作比较全面的总结和介绍。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点，电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统的总体结构，由 PLC 来实现电梯信号控制，完成了电机和可编程控制器（PLC）的选择。然后是系统硬件开发，完成了 PLC 的选型、I/O 点数分配与 PLC 的连接。
24、在分析了电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图。最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。该模拟电梯由四层电梯装置、变频器及电梯控制系统等组成，由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。同时为了提高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求 PLC 能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。为了电梯的运行安全，系统设置可靠的故障保护和相应的显示。6xx 师范学院 2
25、011 届机电与控制工程学院学士论文 661 电梯设备与电梯的发展1.1 电梯的出现1854 年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明历史上第一部安全升降梯。从那以后，升降梯在世界范围内得到了广泛应用。以奥的斯的名字而命名的电梯公司也开始了她辉煌的旅程。150 年以来，她已经发展成为世界、亚洲和中国领先的电梯公司。自从我国实行改革开放政策以来，全国各地高层建筑不断涌现，作为高楼的垂直交通工具电梯，其需求量日益增长。各种类型、规格繁多的电梯已在高楼内投入运行。为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、熟悉电梯、管理电梯、维护好电梯。1.2 电
26、梯的定义国家标准GB7024I-86 电梯名词术语中对电梯进行了如下定义：电力驱动，具有乘客或载货轿箱，其运行于垂直的或与垂直方向倾斜不大于 15角度的两侧刚性导轨之间，运送乘客和（或）货物的固定设备10。此外，国家标准 GB7588-87电梯制造与安装规范 中对电梯的技术含义做出了如下总结：电梯是服务于规定楼层的固定式的提升设备（交通工具） ，包括一个轿箱，轿箱的尺寸与结构形式可使乘客方便的进出，轿箱至少部分的在两根垂直的或与垂直方向成倾斜角小于 15的刚性导轨之间运行11。从以上的两个定义可以理解电梯的含义：（1）电梯是有外力即电力来驱（拖）动的；（2）轿箱要方便于乘客乘坐或运载货物；（3
27、）电梯是沿着垂直方向运行的一种提升设备，可乘客，也可载货。7xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 77因此商场、车站等场所用的自动扶梯或自动人行道，按以上专业定义就不能称之为电梯，当然它们肯定是电梯家族里的一个分支。1.3 电梯的分类1.3.1 按用途分类（1）乘客电梯：主要目的是运送乘客，这类电梯称为乘客电梯。常用于宾馆、办公楼、写字楼、大型商店等人流量比较大的场所。为了提高运行能力，其速度一般比较快，自动化程度相对也比较高。轿箱的尺寸和结构形式多为宽度大于深度，使轿内乘客进出方便。配备轿多安全装置，轿箱装潢比较华丽12 。（2）住宅电梯：主要安装于住宅小区，一般采用全集选
28、控制方式或允许残疾人的轮椅进出，童车及家具等也可乘坐。（3）载货电梯：主要运送货物的电梯，但一般有人伴随。主要用于两层楼以上的工厂车间和各类仓库等场所。这类电梯装潢不太讲究，自动化程度和速度一般比较低。而载重量和轿厢尺寸的变化范围则比较大，而且通常进出叉车。（4）杂物电梯：供图书馆、办公楼、饭店（一般通往厨房）等运送图书、文件、食物等物品。但绝不允许人员进入电梯。这种电梯结构简单，操纵按钮在厅门外侧，有落地式与窗口式之分，电梯一般不允许乘人。（5）汽车用电梯：用于垂直运输各种车辆，常见于立体停车场及汽车库等场所。 。这种电梯的轿厢面积比较大，结构牢固，梯速不大于1.00M/S。一般情况下不密封
29、，无轿顶，其特点是轿厢大，载重量大。（6）船载电梯：常见于大型游轮中，供乘客和船员或其他人员使用的电梯。船载电梯吨位和速度都比较小。但可在船舶摇晃环境中保持工作。（7）观光电梯：观光电梯是一种轿箱透明，可供乘客观光用的电梯。一般悬挂在高大建筑物的外壁供乘客观看周围全景。（8）病床电梯：病床电梯是为医院运送病床而设计的电梯。其特点是轿厢窄而宽，常要求前后贯通开门，并且一般配备电梯司机进行操作。（9）消防电梯：火警情况下供消防队员使用的专梯，非火警情况下可作为一般乘客电梯或载货电梯使用。8xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 88消防电梯轿箱的有效面积应大于 1.4 平方米。吨位
30、要求大于 630KG，厅门口宽度大于 0.8 米，并要求以额定速度从最低一个停站直驶运行到最高一个停站（中间不停层）的运行速度时间不得超过 1 分钟。（10）建筑施工电梯：建筑工地施工电梯指建筑施工与维修使用的简易型电梯。（11）电扶梯：这类电梯常见于商业大厦、火车站、飞机场，供运送顾客上下楼用。（12）自动人行道：用于档次要求很高的国际机场、火车站，也称坡梯。（13）特殊电梯：除上述常用几种电梯外，还有为特殊环境，特殊条件，特殊要求而设计的电梯。如防爆电梯，防腐电梯等。1.3.2 按驱动系统分类交流电梯，牵引电动机是交流异步电动机的有以下四类：（1）交流双速电梯：牵引的电机为电梯专用的变极对
31、数的交流异步电动机，梯速 V1M/S，提升高度 H50M。（2）交流单速电梯：牵引的电机为交流单速异步电动机，电梯速度为V0.4M/S。一般用于杂物电梯等。（3）交流调速电梯：牵引电梯为电梯专用的单速或多速交流异步电机，而电动机的驱动控制系统在电梯的起动加速-稳速-制动减速（或仅是制动减速）的过程中采用调压调速或涡流制动器调速或变频变压调速的方式，梯速 V2M/S，提升高度 H50M。（4）交流高速电梯：牵引电机为电梯专用的低转速的交流异步电动机。其驱动控制系统为变频变压加矢量的 VVVF 系统。其梯速 V2M/S ，一般提升高度 H120M。直流电梯，牵引电动机是电梯专用直流电动机有以下两类
32、：（1）直流快速电梯：牵引的电动机给减速箱后驱动电梯，梯速V2.0M/S。现在由直流发电机供电给直流电动机的一个直流快速电梯已被市场淘汰，今后若有直流快速电梯的话，将由晶闸管供电的直流快速电梯。一般提升高度 H50M。9xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 99（2）直流高速电梯：牵引的电动机为电梯专用的低转速直流电动机。电动机获得供电的方式是直流发电机组供电的，或是晶闸管供电的两种形式，其梯速 V2.0M/S，一般的提升高度 H120M。1.4 电梯的基本结构电梯，可以说是把机械和电气合二为一的大型复杂产品，那么它的机械部分相当于人的躯体，电气部分则相当于人的神经，两者不可
33、分割。机械与电气的结合，使电梯成为现代高科技产品。虽然电梯有这么多品种，但电梯目前绝大多数使用的还是电力驱动，牵引绳结构。其机械部分由曳引系统、导向系统、轿箱和门系统、平衡系统、引导系统以及机械安全保护装置的组成部分；而有些电气传动有电气控制系统，运行逻辑控制系统和电气安全保护系统等组件。电梯的基本结构如下图（图 2-1）所示：（1）电梯的曳引系统电梯系统的牵引功能很简单，无论是输出功率或传递动力，主要用于驱动电梯。由曳引机（主机） 、钢丝绳、导向轮和反向轮组成。曳引机为动力源，它由电机、牵引轮、联轴器、减速箱和电磁制动器部件组成。轿箱和对重是用钢丝绳连接起来的，依靠它和曳引轮之间的摩擦来实现
34、轿箱的升与降。导向轮的作用是分开轿箱和对重的间距，避免碰撞，另外采用复绕型还可以增加曳引力。（2）电梯的导向系统导向系统由导轨、导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿箱和对重的活动自由度，使得电梯轿箱和对重只能沿着固定的导轨做升降运动。（3）电梯的门系统门系统由轿门、厅门、开门联动机构等组成。轿门设在轿箱出入口，由图 2-1 所示电梯总体结构解剖图门扇，门导轨架等组成，厅门设在层站出入口处。门机设在轿箱上，是轿门和厅门的动力来源，但紧急时可通过厅门三角钥匙打开门。（4）电梯的轿箱轿箱用来运送乘客或者货物，它是由轿架和轿体组成的。轿架是轿箱10xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文
35、1010体的承重机构,由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。轿箱由轿壁、轿顶、轿底以及照明通风设备、轿箱装饰件（如扶手等）和轿内操纵盘等组成。轿箱空间的大小是和额定载重量和额定载客数成正比的，一般一吨电梯，乘坐 14 人，轿箱为 2.24 平方。（5）电梯的电力拖动系统机房内供电箱为电机提供电源装置，一般采用三线五相制，380V 电压。速度反馈系统是电梯高速信号的速度控制系统。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。曳引电机的速度控制是由调速装置进行的。11xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 1111（6）电梯重量平衡系统曳引电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成了
36、电力拖动系统，其主要作用是对电梯进行速度控制。曳引电机为电梯提供了动力来源，根据电梯配置可判断采用什么样的电动机，或交流电动机或直流电动机。（7）电梯的安全保护系统其安全保护系统，包括机械的和电气的各种保护系统，可让乘客放心安全的使用。机械方面的安全保护系统有：限速器、安全钳、行程开关等，它们主要控制超速保护；底坑缓冲器起撞底保护作用，还有切断总电源的极限开关保护装置电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现，比如光幕门保护功能。（8）电梯的电气控制装置电梯的电气控制系统由电子控制装置、操纵装置、平层设备和位置显示设备等组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，放在机
37、房中的控制柜中。操纵装置是由轿箱内的按钮箱和厅门的外召唤箱按钮来操纵电梯运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿箱准确平层的控制装置。所谓平层，是指轿箱在接近某一层的停靠站时，欲使轿箱地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。位置显示装置，是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门外的指示灯，厅门外指示灯常用箭头指示电梯运行的方向，一般采用矩阵显示。1.5 电梯的发展在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需
38、求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯市场。上世纪 80 年代以来，随12xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 1212着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。我国电梯行业已经具备了很强的生产能力，兴旺的电梯市场吸引了全世界的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、日立、东芝、富士达等 13 家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了 74
39、.先进技术和先进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量已达 1 万台左右，约占亚洲市场的 1/50。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC 控制和微型计算机控制三种。而 PLC 实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作。它又比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC 控制是三种
40、控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色” ，也就是强调电梯更舒适、更安全的为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。13xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 13132 可编程控制器的简介2.1 PLC 的定义和特点可编程序控制器(Prograjnmable LogiC Controller)问世以前，工业
41、控制领域中是继电器控制占主导地位。1968 年，在底特律的美国通用汽车公司(GM)为了在每次汽车改型或改变工艺流程时能不改动原有继电器柜内的接线以便降低生产成本，缩短新产品的开发周期，提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并提出了该装置的研制指标要求，即十项招标技术指标。它实际上就是当今可编程序控制器的最基本的功能。将它们归纳一下，其核心为四点:（1）用计算机代替继电器控制盘。（2）用程序代替硬件接线。（3）输入输出电平可与外部装置直接连接。（4）结构易于扩展。美国的数字设备公司(DEC)中标，并在 1969 年研制出了第一台可编程序控制器。由于 PLC 在不断发展，因此，对它下一个确切的定义是困难
42、的。在二十世纪七十年代 PLC 问世后，由美国电气制造商协会对 P 比下过如下的定义:PLC 是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制l0。1982 年，国际电工委员会(IEc)颁布了 PLC 标准草案，1985 年提交了第 2 版， 1987 年的第 3 版对 PLC 作了如下的定义 :“PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控
43、制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。 ”定义强调了可编程控制器能直接应用于工业环境，它须具有很强的抗千扰能力、广泛的适应14xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 1414能力和应用范围。这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。应该强调的是，可编程控制器与以往所讲的 11 项序控制器在“可编程”方面有质的区别。PLC 引入了微处理机及半导体存储器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程，能灵活地修改，即用软件方式来实现“可编程”的目的。PLC 能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不
44、及的一些下列特点:（1）可靠性高，抗干扰能力强。（2）易操作性（3）灵活性2.2 PLC 的工作原理与普通微机类似，PLC 也是由硬件和软件两大部分组成的。在软件的控制下，P 比才能正常地工作。软件分为系统软件和应用软件两部分。PLC 采用周期循环扫描的工作方式，CPU 连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU 对用户程序的执行过程是通过 CPU 的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。2.2.1 扫描过程PLC 的扫描过程如图 3.1 所示，上电初始化后开始周期性的循环工作，每次循环包括自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等阶段。与用户程序有关的工作过程主
45、要分为 3 个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新。PLC 不停地循环执行这 3 个阶段的任务。在整个运行期间，PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。15xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 15152.2.2 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次读入所有输入信号的状态或数据，并将它们存入 I/0 映像区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行阶段。在这个阶段中，即使输入状态或数据发生了变化，I/0 映像区中的相应单元的状态和数据也不会改变。2.2.3 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC 按由上到下的顺序依次地执行用户程
46、序中的指令，按先左后右、先上后下的顺序对梯形图中由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新逻辑线圈在系统 R 胡存储区中对应位的状态:或者刷新输出线圈在 I/0 映像区中对应位的状态; 或者确定是否要执行梯形图所规定的特殊功能指令。2.2.4 输出刷新阶段执行完用户程序后，PLC 进入输出刷新阶段。在此期间，CPU 按照 1/0映像区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外部设备。如果程序中使用了中断，中断事件出现，立即执行中断程序，中断程序可以在扫描周期的任意点被执行。如果程序中使用了立即 FO 指令，可以直接存取 FO 点。用立即沁指令读输入点
47、值时，相应的输入映像寄存器的值未被修改，用立即 FO 指令写输出点值时，相应的输出映像寄存器的值被修改。2.3 西门子 S7-200 系列可编程控制器的介绍西门子 S7 系列可编程控制器分为 S7400、S7 一 300、S7 一 200 三个系16xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 1616列，分别为 S7 系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7 一 200 系列可编程控制器有 CPU21X 系列和 CPU22X 系列，其中 CPU22X 型可编程控制器提供了 4 个不同的基本型号，分别为 CPU221、CPU222、CPU224 和CPU226。小型 PLC 中， C
48、PU226 和 226 翔是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。本监控系统采用的就是 CPtI226CN 型的PLC。CPU226 具有 2 个 RS 一 485 通信口。支持 PPI、MPI 通信协议，有自由口通信能力。CPU226 具有 24 个输入点和 16 个输出点。CPU 的工作方式:CPU 前面板上用两个发光二极管显示当前工作方式，绿色指示灯亮，表示为运行状态，红色指示灯亮，表示为停止状态，在标有 SF 的指示灯亮时表示系统出现故障，PLC 停止工作。（1）STOP(停止)。CPU 在停止工作方式时，不执行程序，此时可以通过编程装置向 PLC 装载程序或进行系统
49、设置。在程序编辑、上下载等处理过程中，必须把 CPU 置于 STOP 方式。（2）RUN(运行)。CPU 在 RUN 工作方式下，PLC 按照自己的工作方式运行用户程序。改变工作方式可以用工作开关、编程软件和在程序中用指令三种方式。经常用编程软件来改变工作方式，用此方式时，注意要把方式开关切换到 TERM(暂态) 或 RUN(运行)状态。17xx 师范学院 2011 届机电与控制工程学院学士论文 17173 PLC 控制系统的设计3.1 对控制系统的要求3.1.1 电梯输入信号及其意义:（1）位置信号位置信号由安装于电梯停靠位置的 4 个传感器 SQISQ4 产生。平时为OFF，当电梯运行到该位置时 ON。（2）指令信号指令信号有 4 个，分别由“一至四” (K7K10)4 个指令按钮产生。按某按钮，表示电梯内乘客欲往
