1、 本 科 毕 业 论 文题 目 PLC 在电梯控制系统中的应用 学 院 工业制造学院 专 业 测控技术与仪器 学生姓名 xxx 学 号 xxx 年级 2008 级 指导教师 xxx 职称 副教授 2012 年 6 月 1 日成都学院学士学位论文（设计）PLC 在电梯控制系统中的应用专 业：测控技术与仪器 学 号：xxx学 生：xxx 指导教师：xxx摘要：本课题主要研究用 PLC 来完成四层电梯的控制，通过对控制要求的分析，确定了大概思路，首先分析了电梯的组成部分，确定了整体设计流程，在此基础上对于该系统的硬件部分进行设计，在硬件设计过程中，对控制系统所需要的输入与输出的点数，进行了 I/O
2、分配，因为考虑输出点数的数量过多，需要进行 I/O 扩展，扩展模块选择 EM223，接着画出了电梯控制流程图，根据流程图以及 I/O 地址的分配，画出梯形图，在设计中还用到了中间继电器以及定时器，最后对程序进行了调试和运行，能够很好的实现电梯的升降以及厢门的开关，完成了设计任务的要求。关键词：PLC；电梯；升降成都学院学士学位论文（设计）The Application of PLC in The Elevator Control SystemSpecialty：Measure and Control Technology and Instrument Student Number：xxxStu
3、dent：xxxx Supervisor：xxxxxxAbstract：This paper mainly studies on using PLC to complete the four-floor elevator control.it analysis the elevator components,the overall design process,the basis of the system hardware design,the hardware design of the control system in the process,the input and output
4、points,the I/O distribution.Because of the excessive number of output points,it needs to extend the I/O and select EM223,then draws out the elevator control flow chart.According to the flow chart and the allocation of I/O,it draws the ladder diagram.The design is also used in the intermediate relay
5、and a timer.At last,the program debugging and running,it can be helpful to achieve the take-off,landing,and car door switch,which completed the design requirements of the task.Keyword：PLC; elevator; lift xx 学院学士学位论文（设计）I目 录绪论 .11 设计背景 .12 设计的目的和意义 .13 课题的提出 .24 课题的主要研究内容 .25 电梯的功能要求 .21 电梯的概述 .41.1
6、电梯控制技术的发展 .41.2 电梯的工作原理 .41.3 电梯的系统组成 .52 可编程控制器介绍 .62.1 PLC 的定义 .62.2 PLC 的发展历程 .62.3 PLC 发展趋势 .72.4 PLC 的基本结构 .82.5 PLC 的工作原理 .83 PLC 电梯控制硬件设计 103.1 PLC 电梯控制要求 103.2 程序设计步骤 113.3 四层模拟电梯的基本结构 113.4 I/O 单元分配 123.5 PLC 机型的选择 143.6 PLC 外部硬件电路的设计 153.7 变频器的选择 154 PLC 控制系统软件设计 174.1 程序流程图 174.2 程序梯形图及指令
7、表 205 结论 21附录一 梯形图 .22附录二 指令表 .26参考文献 30致谢 31xx 学院学士学位论文（设计）1绪论1 设计背景电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具，随着我国城市建设的不断发展，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，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分，实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制，目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完
8、成电梯信号的采集、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，这两种方法并没有太大的区别，国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而 PLC 可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定等特点，正广泛应用在现代的电梯控制系统中 5。2 设计的目的和意义随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，电梯已成为人类现代生活广泛使用的人员运输工具，随着人们对电梯运行安全性、高效性、舒适性等要
9、求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由 PLC 代替原来的继电器控制。可编程控制器（PLC）因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。电梯控制要求介入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度，通过 PLC 对程序设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，因此 PLC 在电梯控制系统中的应用非常广泛，非常有实际价值。xx 学院学士学位论文（设计）23 课题的提出PLC 以其优越的性能，在很
10、多领域中得到了广泛的应用，在电梯业也是如此，目前国内 7080 年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制，线路复杂，节点接线多，故障率高，系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大，严重地影响电梯运行质量。应对这些电梯进行更新和改造，但是更新需要大量资金，对使用单位来说有一定困难，所以对电梯进行局部改造是经济的、实际的，近年来，采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯，取得了良好效果，利用 PLC 和变频器对电梯进行控制，不但可以增加电梯的舒适感、安全性、可靠性，还可以降低能耗，节约能源，减少运行费用。4 课题的主要研究内容课题所研究的内容主要是用可编程控制器（PLC）控制四
11、层电梯系统，由于研究有限，本设计主要完成的是对电梯模拟的控制，以完成实际电梯的大部分动作和功能。由于继电器逻辑控制电梯方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷，故采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯。论文的主要研究内容如下：首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）作了比较全面的总结和介绍，接着根据电梯的控制要求，设计模拟控制模板，确定 PLC 所需的输入/输出口的数量，确定 PLC 的型号，选定主机机型，并进行扩展，然后设计 PLC 的外部接线图、流程图等，编写控制程序，最后对编写的电梯控制程序进行仿真和调试。5 电梯的功能要求（1）电梯运行到指定位置后应具
12、有手动或自动开/关门的功能。（2）利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。（3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。（4）电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引，电机正转，电梯上升；电梯反转，电梯下降。xx 学院学士学位论文（设计）3（5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动，电机正转，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。（6）每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的层面指令按钮。（7）电梯启动、运行、到站实现速度的调节。（8）行车时，厅门和轿厢都不能开门，开门之后不能行车，有门连锁保护，平层时可自动开门、手动开门，夹人时自动开门。xx 学
13、院学士学位论文（设计）41 电梯的概述1.1 电梯控制技术的发展1857年美国人OTIS发明出真正意义上的电梯，从此以后，电梯电气控制技术越来越受到人们的重视，电梯电气控制技术是否，主要体现在电梯电气控制系统的设计上，电梯的电气控制主要是对各种指令信号、位置信号、速度信号和安全信号进行管理，使电梯正常运行或处于保护状态，发出各种显示信号，电梯的电气控制，过去采用继电器逻辑线路，一般称继电器控制，这种硬布线的逻辑控制方式具有原理简单、直观等特点，但通用性差，逻辑系统由许多触点组成，接线复杂、故障率高、设备庞大，国家已规定淘汰，目前我国电梯主要由先进的、可靠性高的微型计算机或可编程控制器控制。PL
14、C是可编程控制器的简称，它是一种用于自动控制的专用微机，实质上属于微机控制方式，但可编程控制器具有其自身的特点：PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，能在较恶劣的各种环境里工作，可靠性高。PLC将CPU、存储器、1/0接口等做成一体，使用方便，扩展容易，目前在国产电梯及中低档的客梯广泛采用了PLC控制系统，特别适合在用电梯的技术改造和控制器开发 2,4。1.2 电梯的工作原理现代电梯广泛采用曳引驱动方式,曳引机作为驱动机构，钢丝绳挂在曳引机的绳轮上，一端悬吊轿厢，另一端悬吊对重装置,曳引机转动时，由钢丝绳与绳轮之间的摩擦力产生曳引力来驱使轿厢上下运动,固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物
15、井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动,常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下采用制动，使轿厢停止升降，并在指定楼层站上维持其静止状态，提供人员和货物出入，轿厢是用于运载乘客或其他载荷的箱体部件，用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率,补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠，电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作,指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置,安全装置保证电梯运行安全。xx 学院学士学位论文（设计）5电梯在各服务层站设有层门、轿厢运行方向指示灯、数字显示轿厢、运行位置
16、指层器和召唤电梯按钮，电梯召唤按钮使用时，上楼按上方向按钮，下楼按下方向按钮,轿厢到达时，层楼方向指示即显示轿厢的运动方向，乘客判断欲往方向和确定电梯正常后进入轿厢,轿厢内有位置显示器、操纵盘及开关门按钮和层楼选层按钮，进入轿厢后，按下欲往层楼的选层按钮，若要轿厢门立即关闭，可按下关门按钮，轿厢层楼位置指示灯显示抵达层楼并待轿厢门开启后即可离开。1.3 电梯的系统组成电梯是机电一体化产品，其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑，各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行，尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分
17、由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成；报警灯由多级柱装灯塔组成，不同颜色代表不同意义，设备外部设有多个光电传感器，向 PLC 传输外部状态信号，指示自动电梯的工作状态，自动化控制系统中的安全部分的紧急停止按钮拥有最高的设备输出中止权，即无论在手动还是自动状态下，只要紧停按钮被按下，设备都会立即停止任何动作。xx 学院学士学位论文（设计）62 可编程控制器介绍2.1 PLC 的定义可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储
18、程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机，它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力，但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制 1，3 。2.2 PLC 的发展历程虽然 PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数
19、据通讯技术的不断进步，PLC 也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段：1、早期的 PLC（60 年代末70 年代中期）早期的 PLC 一般称为可编程逻辑控制器。这时的 PLC 多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等，它在硬件上以准计算机的形式出现，在 I/O 接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求，装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力，在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图，因此，早期的 PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点
20、包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等，其中 PLC 特有的编程语言梯形图一直沿用至今。2、中期的 PLC（70 年代中期80 年代中，后期）在 70 年代，微处理器的出现使 PLC 发生了巨大的变化，美国，日本，德国等一些厂家xx 学院学士学位论文（设计）7先后开始采用微处理器作为 PLC 的中央处理单元(CPU)，这样，使 PLC 得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程 I/O 模块、各种特殊功能模块，并扩大
21、了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使 PLC 得应用范围得以扩大。3、近期的 PLC（80 年代中、后期至今）进入 80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 PLC 所采用的微处理器的当次普遍提高，而且，为了进一步提高 PLC 的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片，这样使得 PLC 软、硬件功能发生了巨大变化 13。2.3 PLC 发展趋势1向高速度、大容量方向发展为了提高 PLC 的处理能力，要求 PLC 具有更好的响应速度和更大的存储容量，目前，有的 PLC 的扫描速度可达
22、0.1ms/k 步左右，PLC 的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。2向超大型、超小型两个方向发展当前中小型 PLC 比较多，为了适应市场的多种需要，今后 PLC 要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展，现已有 I/O 点数达 14336 点的超大型 PLC，其使用 32 位微处理器，多 CPU 并行工作和大容量存储器，功能强。3PLC 大力开发智能模块，加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程 I/O 模块、通信和人机接口模块等，这些带 CPU 和存储器的智能 I/O 模块，既扩展了 PLC 功能，又使
23、用灵活方便，扩大了 PLC 应用范围。4增强外部故障的检测与处理能力根据统计资料表明：在 PLC 控制系统的故障中，CPU 占 5%，I/O 接口占 15%，输入设备占 45%，输出设备占 30%，线路占 5%。前二项共 20%故障属于 PLC 的内部故障，它可通过 PLC 本身的软、硬件实现检测、处理；而其余 80%的故障属于 PLC 的外部故障。因此，xx 学院学士学位论文（设计）8PLC 生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。5编程语言多样化在 PLC 系统结构不断发展的同时，PLC 的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高，除了大多数 PLC
24、使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C 语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是 PLC 进步的一种趋势 14。2.4 PLC 的基本结构PLC 控制系统像一般的计算机控制系统一样，也是由硬件和软件两个部分组成的，硬件是指 PLC 本身及其外围设备，软件是指管理 PLC 的系统软件，PLC 的应用程序，编程语言和编程支持工具软件，如图图 2-1 所示 15。图 2-1 PLC 的基本结构2.5 PLC 的工作原理PLC 是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在 PLC 运行时，C
25、PU 根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描，在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。xx 学院学士学位论文（设计）9PLC 的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC 在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入，随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC 在程序执行阶段：按用户程序指令
26、存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作 7。xx 学院学士学位论文（设计）103 PLC 电梯控制硬件设计3.1 PLC 电梯控制要求电梯设置楼道呼梯控制按钮及电梯内部控制按钮两类控制开关。楼道控制按钮包括：1 层上按钮、4 层下按钮、2-3 层分别包括上和下两个按钮（因1 层为底层、4 层为顶层、2-3 层为中间层），即本系统设计需要楼道控制按
27、钮共 6 个，如图 3-1 所示，为每个楼道控制按钮设置指示灯一个，当提出电梯呼梯需求时，该按钮所对应的指示灯点亮；当电梯的呼梯需求被响应时，该按钮对应的指示灯关闭。电梯内部控制开关包括 1-4 层楼层选择按钮各 1 个、开门按钮、关门按钮共 6 个按钮。并且为每个按钮设置指示灯一个。 当点按按钮提出电梯控制需求时，按钮对应的指示灯常亮；当电梯控制需求完成后，按纽对应的指示灯关闭。 电梯上行与下行期间，开门与关门按钮将被锁定，即在此期间点按此 2 按钮，系统不能响应按钮功能，仅当电梯系统检测到楼层到位信号并停稳电梯后，该 2 按钮才被解锁，点按后可控制强制开门和关门动作。 设置开门到位与关门到
28、位检测装置。 设置四个楼层指示灯分别指示电梯所处位置。设置楼层检测信号，即平层信号，每层 1 个共 4 个，当检测到平层信号后，如果该层有电梯需求，则电梯在该层停止，电梯停稳后执行开门信号，通过开门到位检测装置检测门全开状态，当检测到门全开后，启动定时，定时 3s，门自动关闭，门关闭到位由关门到位检测装置检测，门完全关闭后，电梯才可以运行，强制开关门功能在门全开后启动，门定时自动控制与强制开关门功能要求进行联锁控制，其中强制开关门功能优先级高于门定时自动控制。电梯上行与下行控制，由楼道呼梯信号与电梯内请求信号共同控制，电梯的运行控制方式自行设定，建议采用电梯单向运行控制方式，即当电梯下行运行时
29、，优先响应低于电梯所处楼层以下各层的下行呼梯请求及下层梯内楼层请求；当电梯上行运行时，优先响应高于电梯所处楼层以上各层的上行呼梯请求及上层梯内楼层请求。电梯上升或下降途中，任何反方向的呼叫均无效，呼叫指示灯亮表示该层有呼叫请求，灯灭表示该楼层呼叫信号解除 6。xx 学院学士学位论文（设计）11图 3-1 电梯控制模型示意图3.2 程序设计步骤（1）根据设计要求，分析系统的控制（2）输入和输出特点（3）画出硬件连接图（4）设计梯形图程序（5）系统调试运行3.3 四层模拟电梯的基本结构电梯的电气系统包括电力拖动系统和电气控制系统两大部分，本次设计采用交流变频器调速、可编程控制器控制的四层模拟电梯，
30、可编程控制器包含有各层的外呼控制按钮开关、内选层控制按钮开关、各层行程开关、开关门行程开关、外呼指示灯、内选指示灯、超重指示装置、红外检测装置、报警装置。其中红外检测装置的是在一边等间距安装有多个红外发射管，另一边相应的有相xx 学院学士学位论文（设计）12同数量同样排列的红外接收管，每一个红外发射管都对应有一个相应的红外接收管，且安装在同一条直线上。当同一条直线上的红外发射管、红外接收管之间没有障碍物时，红外发射管发出的光信号能顺利到达红外接收管，红外接收管接收到光信号后，相应的内部电路输出低电平，而在有障碍物的情况下，红外发射管发出的光信号不能顺利到达红外接收管，这时该红外接收管接收不到光
31、信号，相应的内部电路输出为高电平，当电梯门中没有物体通过时，所有红外发射管发出的光信号都能顺利到达另一侧的相应红外接收管，从而使内部电路全部输出低电平，这样，通过对内部电路状态进行分析就可以检测到物体存在与否的信息。超重指示装置采用的是称重传感器，将电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上，然后，以适当的方式组成电桥，从而将物体的质量转换成电信号。它主要有两部分组成，第一部分是弹性敏感元件，将被测物体的压力、质量转换为弹性体的应变值；第二部分是作为传感元件的电阻应变计，他将弹性体的应变同步的转换为电阻值的变化，再进行相应的转化后输出。微型称重传感器铺设在电梯轿厢内和每层楼的候梯区，实现过程：先把传感器铺
32、设在轿厢以及候梯区地板下，然后在传感器的压力探头正上方铺设硬质轻板以及平衡弹性装置，再次在轻板上铺设轻质地毯，以保护传感器不致损坏，最后由信号线将压力信号值导入 PLC 的信号输入端 9,12。3.4 I/O 单元分配该系统占用 PLC 的 39 个 I/O 口，21 个输入点，18 个输出点，具体的 I/O 分配如表 3-1 所示 8。表 3-1 I/O 分配表序号 名 称 输入点 序号 名 称 输出点0 一层平层 I0.0 0 电梯上行指示 Q0.01 二层平层 I0.1 1 电梯下行指示 Q0.12 三层平层 I0.2 2 电机正转 Q0.23 四层平层 I0.3 3 电机反转 Q0.3
33、4 内呼一楼 I0.4 4 内呼一楼指示 Q0.45 内呼二楼 I0.5 5 内呼二楼指示 Q0.56 内呼三楼 I0.6 6 内呼三楼指示 Q0.6xx 学院学士学位论文（设计）137 内呼四楼 I0.7 7 内呼四楼指示 Q0.78 一层外呼上行 I1.0 8 一层外呼上行指示 Q1.09 二层外呼上行 I1.1 9 二层外呼上行指示 Q1.110 三楼外呼上行 I1.2 10 三楼外呼上行指示 Q1.211 二楼外呼下行 I1.3 11 二楼外呼下行指示 Q1.312 三楼外呼下行 I1.4 12 三楼外呼下行指示 Q1.413 四楼外呼下行 I1.5 13 四楼外呼下行指示 Q1.51
34、4 手动开门 I1.6 14 门电机正转 Q1.615 手动关门 I1.7 15 门电机反转 Q1.716 开门限位 I2.0 16 超重指示 Q2.017 关门限位 I2.1 17 警报器 Q2.118 红外传感器 I2.2 19 超重检测 I2.3 20 警报器按钮 I2.4辅助继电器序号 名 称 输入点 序号 名 称 输出点0 停车 M0.0 0 轿厢上行信号 M2.01 开关门保护 M0.1 1 轿厢下行信号 M2.12 红外线检测 M0.2 2 轿厢在一楼时上行信号 M2.23 内呼一楼信号保持 M0.3 3 轿厢在二楼时上行信号 M2.34 内呼二楼信号保持 M0.4 4 轿厢在三
35、楼时上行信号 M2.45 内呼三楼信号保持 M0.5 5 轿厢在四楼时下行信号 M2.56 内呼四楼信号保持 M0.6 6 轿厢在三楼时下行信号 M2.67 一楼外呼上行保持 M1.0 7 轿厢在二楼时下行信号 M2.78 二楼外呼上行保持 M1.1 8 一楼平层 M3.09 三楼外呼上行保持 M1.2 9 二楼平层 M3.110 二楼外呼下行保持 M1.3 10 三楼平层 M3.211 三楼外呼下行保持 M1.4 11 四楼平层 M3.3xx 学院学士学位论文（设计）1412 四楼外呼下行保持 M1.5 12 一楼停车 M3.413 保持信号取消 M1.6 13 二楼停车 M3.514 三楼
36、停车 M3.615 四楼停车 M3.7定时计数器T37 延时 2s 开门定时器 T39 警报器定时 10sT38 延时 3s 自动关门 T40 2min 无操作后自动返回一楼3.5 PLC 机型的选择PLC 按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按 CPU 字长分为 1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等，从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。 整体型 PLC 的 I/O 点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型 PLC 提供多种 I/O 卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的 I/O点数，功能扩展方便
37、灵活，一般用于大中型控制系统。 输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一，例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求，对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。PLC 的供电电源，除了引进设备时同时引进 PLC 应根据产品说明书要求设计和选用外，一般 PLC 的供电电源应设计选用 220VAC 电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间
38、断电源或稳压电源供电。如果 PLC 本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入 PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。通过上述分析，可以得出此四层电梯子程序实现运行时需使用 21 个输入和 18 个输出，又对 PLC 机型的选择作了详细分析可得出对于电梯控制系统可以选用德国西门xx 学院学士学位论文（设计）15子 S7-200 的 CPU226 输入，输出点数为 2416 及扩展模块 EM22311。3.6 PLC 外部硬件电路的设计综上分析，可设计出四层电梯控制系统的 PLC 配置示
39、意图如下:图 3-2 PLC 配置示意图3.7 变频器的选择MM440 是西门子公司生产的通用型矢量变频器，它性能稳定，质量可靠，功能齐xx 学院学士学位论文（设计）16全，在电梯行业首次使用。可编程序控制器 PLC 和 MM440 变频器之间的通讯可有两种方式，一种是串行通讯,采用串行通讯只需一根双芯屏蔽电缆西门子专用，它大大减少了布线的数量，无须重新布线即可更改控制功能，可以通过串行接口设置和修改变频器的参数，还可以连续对变频器的特性进行监视和控制另一种是并行通讯,PLC 通过逻辑分析后发出控制信号如正转反转高速中速点动爬行等信号给变频器变频器接受指令并且按照预先设定好的曲线拖动轿厢正常运
40、行另外变频器还发出信息如零速变频器是否故障抱闸等信号给 PLC使其参加 PLC 的逻辑运算以保证电梯的安全运行。另外变频器上还安装了编码器模板这使得这种通用型 MM440 可以接成闭环速度反馈控制方式与无传感器矢量控制 SLVC 和变压/变频 V/F 相比这种控制方式具有以下优点：1 零速时仍然具有额定转矩的负载能力2 速度控制的精度3 速度控制和转矩控制的动态性能得到改善通过我们的现场试验这种变频器完全可以用到电梯控制系统中且运行良好而且它还有一个其它变频器所没有的优点就是进行电机参数自学习时电机的轴不转动这样曳引机可在带负载的情况下也能进行自学习而不必像其它变频器那样必须把轿厢吊起使曳引机
41、脱离负载后才能自学习这样给电梯的安装改造带来很大方便 16,17。xx 学院学士学位论文（设计）174 PLC 控制系统软件设计通过上述分析，可以得出此四层电梯子程序实现运行时需使用21个输入和18个输出，又对PLC机型的选择作了详细分析可得出对于电梯控制系统可以选用一些小型控制系统的德国西门子S7-200系列的PLC来实现 10。以下是根据西门子S7-200系统设计的四层电梯的程序流程图、梯形图以及指令表。4.1 程序流程图电梯上下行流程图见图 4-1。假设电梯停在 N（N=1,2,3,4）楼,M 楼有信号,MN时，电梯上行；MN 时，电梯下行。xx 学院学士学位论文（设计）18图 4-1
42、电梯上下行流程图在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼。电梯应具有最远反向外梯响应功能，例如：电梯在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯先去四楼响应四层向下外呼梯信号。xx 学院学士学位论文（设计）19图 4-2 电梯响应流程图当电梯到达系统控制的目标楼层时，控制系统发出开门信号，电梯门开，当门开到开门行程开关时，计时 3 秒钟，然后关门，直到关门行程开关产生信号。此过程期间，按开门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭，并且当门关闭动作时，门间来人会使
43、红外传感器产生信号，控制系统发出开门信号。xx 学院学士学位论文（设计）20图 4-3 电梯开关门流程图4.2 程序梯形图及指令表见附录一和附录二。xx 学院学士学位论文（设计）215 结论本次设计利用 S7-200 可编程控制器实现对电梯的控制，通过 I/O 口的估算，合理的选择 PLC 的型号，根据电梯的控制要求，合理的分配 I/0 口，绘制流程图，编写电梯控制程序，并通过软件对程序进行仿真调试，使电梯实现了轿内与各层呼梯指令的记录、电梯运行方向和选层的控制，电梯上下行和自动开关门、电梯的指层控制等功能，达到了预定的设计目的。这次设计也存在一定的不足，由于时间的仓促、设备条件和专业知识的限
44、制，只能模拟电梯控制，用软件进行仿真，未能对相关的元器件进行选型和制作电梯模型，另外，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误，恳请阅读此篇论文的老师多予指正，面对问题，才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击，只会更好的鞭策我前行，我会在今后更加关注新技术、新设备、新工艺的出现，并努力进取的掌握这些先进的知识。xx 学院学士学位论文（设计）22附录一 梯形图xx 学院学士学位论文（设计）23xx 学院学士学位论文（设计）24xx 学院学士学位论文（设计）25xx 学院学士学位论文（设计）26附录二 指令表TITLE=Network 1 / 四楼外呼下行LD I1.5O Q1.5AN M3.3=
45、Q1.5Network 2 / 三楼外呼下行LD I1.4O Q1.4LDN M3.2O Q0.2ALD= Q1.4Network 3 / 二楼外呼下行LD I1.3O Q1.3LDN M3.1O Q0.2ALD= Q1.3Network 4 / 三楼外呼上行LD I1.2O Q1.2LDN M3.2O Q0.3ALD= Q1.2Network 5 / 二楼外呼上行LD I1.1O Q1.1LDN M3.1O Q0.3ALD= Q1.1Network 6 / 一楼外呼上行LD I1.0O Q1.0AN M3.0= Q1.0Network 7 / 电梯内呼一楼LD I0.4O Q0.4O T40
46、AN I0.0= Q0.4Network 8 / 电梯内呼二楼LD I0.5O Q0.5AN I0.1= Q0.5Network 9 / 电梯内呼三楼LD I0.6O Q0.6AN I0.2= Q0.6Network 10 / 电梯内呼四楼LD I0.7O Q0.7AN I0.3= Q0.7Network 11 / 两分钟内无操作自动返回一楼LDN Q0.2AN Q0.3AN M3.0TON T40, 1200Network 12 / 一楼平层LD I0.0O M3.0AN I0.1AN I0.2AN I0.3= M3.0Network 13 / 二楼平层LD I0.1O M3.1AN I0.0AN I0.2AN I0.3= M3.1Network 14 / 三楼平层LD I0.2O M3.2AN I0.0AN I0.1AN I0.3= M3.2Network 15 / 四楼平层LD I0.3O M3.3AN I0.0AN I0.1AN I0.2
