1、2007 届本科毕业论文（设计）多层电梯的 PLC 设计 姓 名： 李 文 胜 系 别： 物理与信息工程系 专 业： 电子信息工程 学 号： 03031429 指导教师： 徐 树 山 2007 年 5 月 9 日商丘师范学院学士学位论文（设计）I目 录摘要与关键词 II0引言 11电梯的 PLC 控制 11.1 对电梯的控制要求 11.2 控制方法 12编程 12.1 层位编码、输入输出接点及内存变量分配 12.1.1 层位编码 12.1.2 输入输出接点 22.1.3 内存变量 22.2 电梯外用梯及电梯内选层信号登记 22.3 电梯运行方向控制 32.4 顺向截梯及登记消号 53程序的适应
2、性 64结语 7参考文献 7致谢 7商丘师范学院学士学位论文（设计）II多层电梯的PLC设计摘 要本文阐述了用西门子S7200PLC控制多层电梯。指出了在PLC 中采用布尔逻辑实现电梯复杂控制功能的缺点，结合电梯的控制要求和PLC的功能特点，开发出用 PLC实现按人的思维、记忆和判断习惯控制电梯的控制策略，给出了其控制程序。该程序采用模块化结构，模块间耦合程度低，程序通用性强，适用于任何规模的电梯控制系统。程序逻辑简单，语句少，设计、调试、修改、阅读方便。关键词 PLC；程序设计；电梯；控制策略The Design of Multilayer Elevator by PLCAbstractTh
3、is paper relates to control a multilayer elevator using Siemens PLCs S7-200s . In this paper, the shortcomings in using Boolean logic to realize the complicated elevator control functions are pointed out. Considering the request of the control of elevator and the function characteristics of PLC , th
4、e control strategy based on PLC and peoples thinking , memory and judgment habits is developed and the control program is designed. The program is completed by using modular structure and the coupling degree between modules is low. The program is suitable for any system of elevator control. The logi
5、c of the program is simple and it is easy to design , debug , modify and read.KeywordsPLC; Program design; Elevator; Control strategy商丘师范学院学士学位论文（设计）10 引言目前，我国的电梯数量在世界上位居第三位，电梯成为人们的日常生活中的重要组成部分。电梯的研究向着超大容量电动机、高性能微处理器、减振技术、新式滚靴和安全钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓解和噪声抑制系统等方面推进。电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制
6、，由于设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能少等特点，正逐渐被淘汰。现在电梯设计使用可编程控制器PLC 1，使得控制功能灵活、编程简单、电梯占地面积少。目前已研究出了较多PLC控制电梯的程序设计方法，像直接设计法、逻辑代数设计法、程序流程图法、功能图设计法等。这些设计法虽然在很大程度上突破了继电器控制逻辑的设计思想，但是多是布尔逻辑控制范畴，PLC中的算术运算、数据处理和很多其他功能未被充分利用。利用PLC中的数据传送、数据存储、数据比较及程序循环等指令 2，按人的思维、记忆、和判断习惯实现电梯内选层登记及消号、电梯外用梯信号登记及消号、电梯运行方向的确定及电梯内外顺向截梯等电路的设计。当乘员
7、进入电梯后，按下楼层按钮，电梯门自动/手动关闭后，电梯进行下列运作：根据电梯所处位置及乘员所到层数，判定电梯的运行方向及停车层数，自动/手动开关门，按人的思维记忆和判断习惯实现电梯内选层登记及消号，电梯外呼梯信号登记及消号，电梯运行方向的确定及电梯内外顺向截车等电路的设计 3。本文以S7200PLC可编程控制器控制9层电梯。S7200PLC是德国西门子公司的一种小型可编程控制器，它抗干扰能力强，可靠性高，控制系统结构简单，通用性强，编程方便，易于使用，输出端可直接驱动2A的继电器或接触器的线圈。因此，能够满足电梯对电器控制系统的要求。S7200PLC系列低廉的价格和功能强大的指令集使它成为各种
8、小型控制任务理想的解决方案 4。1 电梯的PLC控制1.1 对电梯的控制要求（1）电梯上行情况电梯内有在其以上各层下电梯者；电梯上行，电梯内人已下空，但在其所在层位以上，电梯外有上行用梯请求；电梯内无人，在其所在层位以上各层的电梯外虽无上行用梯请求，但有下行用梯请求。（2）电梯下行情况电梯内有在其以下各层下电梯者；电梯下行，电梯内人已下空，但在其所在层位以下，电梯外有下行用梯请求；电梯内无人，在其所在层位以下各层的电梯外虽无下行用梯请求，但有上行用梯请求。（3）电梯上下行时，应响应顺向截梯呼叫请求。（4）电梯随时进行电梯内选层登记，电梯外各层上下梯登记。（5）电梯运行到某层位后，给该层轿内已登
9、记的选层信号消号,给该层电梯外同方向的已登记的用梯信号消号 5。1.2 控制方法按人的记忆、思维和判断习惯，在PLC的程序中赋予十进制逻辑，分别分配给各层1个十进制编码，给电梯外各层上下行呼梯信号、电梯内选层信号及电梯所在层位信号各分配1个变量。电梯运行时，根据电梯所在层位代码与同层电梯外呼梯信号及电梯内选层信号中编码的逻辑关系，决定其运行方向及是否需消号和平层停梯 6。2 编程 2.1 层位编码、输入输出接点及内存变量分配2.1.1 层位编码商丘师范学院学士学位论文（设计）2各层位的编码见表2-1表2-1 各楼层的编码楼层数 9 8 7 6 5 4 3 2 1编码 9 8 7 6 5 4 3
10、 2 12.1.2 输入输出接点输入输出接点的分配见表2-2。表2-2 输入输出接点的分配用途 电梯外上行用梯信号 电梯外下行用梯信号 电梯内选层信号接点 I1.0I 1.8 I2.0I 2.8 I3.0I 3.82.1.3 内存变量内存变量的分配见表2-3表2-3 内存变量的分配用 途 变 量 电梯外各层上行用梯信号 VB100VB108电梯外各层下行用梯信号 VB120VB128电梯内选层登记信号 VB140VB148电梯层位 VW300电梯外上行最低层位代码 VB302电梯外上行最高层位代码 VB303电梯外下行最低层位代码 VB304电梯外下行最高层位代码 VB305电梯内选层最低层位
11、代码 VB306电梯内选层最高层位代码 VB3072.2 电梯外用梯及电梯内选层信号登记当电梯外各层有上行用梯请求时, 将各层代码赋予VB100VB108中的相应变量, 如图2-1a。当电梯外各层有下行用梯请求时, 将各层代码赋予VB120VB128中的相应变量, 如图2-1b。当电梯内有选层登记请求时, 将所选层位代码存入VB140VB148中的相应变量, 如图2-1c。当电梯运行至某层时, 设置在井道各层接近开关将所在层位代码赋予电梯层位变量VW300,如图2-1d 7。 商丘师范学院学士学位论文（设计）3图2-1信号登记电路2.3 电梯运行方向控制根据电梯的控制要求，实现运行方向的判断，
12、应首先分别知道电梯外上下行用梯登记及电梯内选层登记信号中的最高、最低层位代码。图2-2a即为实现这部分功能的梯形图。图 2-2b为按方向控制要求中的3点设计的方向控制梯形图。电梯运行方向的判断是根据其当前层位代码(VB301)和前一扫描周期的层位代码(VB288)两者之的逻辑关系进行判断,当VB301中的代码大于VB288中的代码时，即 时，电梯上行；否则，VB28-|301商丘师范学院学士学位论文（设计）4当 时，电梯下行。VB28-|301商丘师范学院学士学位论文（设计）5图2-2 运行方向判断2.4 顺向截梯及登记消号 图2-3a为实现电梯内外顺向截梯和为已登记的呼梯及选层信号消号准备变
13、量。在下列2种情况下实现顺向截梯及消号功能：电梯层位代码与同层电梯内选层登记变量中的代码相同时，即 ；电梯层位代码与同层AC2-|VB301同方向用梯登记变量中的代码相同时，即：上行时： 下行时： 。0*-| 1*-|图2-3b为实现这部分功能的梯形图。商丘师范学院学士学位论文（设计）6图2-3 电梯内外顺向截梯及呼梯消号电路3 程序的适应性（1）本程序虽然是控制9层电梯的特例，但程序具有很强的适应性，只增减I/O接点和修改个别语句便可用于不同规模的系统。例如控制十层电梯时，把楼层编码用十六进制，分别将表2-1楼层编码变为A层，将表2-2输入输出接点变为I 1.0I 1.9、I 2.0 I2.
14、9、I 3.0I 3.9，变量变为VB100VB109、VB120 VB129 、VB140VB149 ，将图2-1和图2-2中变量做同样的变换，图2-2a中的循环语句的终值FINAL由9改为A即可。（2）通过对每层楼层编码，无论电梯身处何层，由于电梯层位变量随时存放电梯所在层位的编码，便可知电梯的具体位置。控制系统不需编码器，无需楼层计数，不存在乱层现象 8。 商丘师范学院学士学位论文（设计）7（3）现在不仅要实现电梯自动化，而且要求电梯能够智能化，大楼所有的自动化服务设备结合成智能系统。设计充分利用PLC中的数据传送、数据存储、数据比较及程序循环等指令，通过层位编码的方法实现电梯控制功能的
15、算法。序易于实现多状态的智能控制，可以与大楼的报警系统、监视系统、通信系统等结合成智能化群体，具备并联、群控功能，远程监控功能，使维修人员在故障未发生已防患未然，因此有很强的预防性 9。 （4）电梯同样会出现故障的，若非硬件故障，而是程序出现毛病，要求能够尽快找出问题的所在。本程序模块化强，各子功能之间相对独立，程序易于设计、调试、修改、维护和阅读。例如电梯上行出现问题时，只修改图2-2b的程序就行了，程序语句少，受系统规模的影响小。（5）随着微处理器技术的发展，采用进口可编程序控制器PLC根据电梯的控制要求，编制好一个完备的软件程序，软件出错率为零，可以与微机媲美，而且PLC在价格上比微机有
16、优势的多，高层电梯采用低档PLC，大大降低了系统的成本，具有很强的市场竞争力 10。 4 结语经过多日的努力终于见到了成效，在老师的指导下，多处查阅资料完成了多层电梯的PLC控制的设计。本设计利用S7200PLC控制电梯的运行，用PLC中的数据传送、数据存储、数据比较及程序循环等指令，按人的思维、记忆和判断习惯控制电梯。在PLC的程序中赋予十进制逻辑，分别给各层1个十进制编码，给电梯外各层上下行呼梯信号、电梯内选层信号及电梯所在层位信号各分配1个变量。电梯运行时，根据电梯所在层位代码与同层电梯外呼梯信号及电梯内选层信号中编码的逻辑关系，决定其运行方向及是否需消号和平层停梯，给出了其控制程序。该
17、程序完全采用模块化结构，模块间耦合程度低，程序通用性强，适用于任何规模的电梯控制系统。程序逻辑简单，语句少，设计、调试、修改、阅读方便，系统程序有很强的适应性。未来对电梯发展要求是智能化、超高速、多功能、多用途、低价格等。随着微处理器技术的发展，可编程控制器PLC功能越来越强大，能够满足未来电梯发展的要求。可编程控制器PLC还是电梯控制系统的主流，此程序逻辑简单，应用方便，有较高的使用价值。参考文献1 孙平. 可编程控制原理及应用. 北京：高等教育出版社， 2003:305-3082 王小澄等. 可编程控制器运动控制技术. 北京：机械工业出版社， 2006:294-3073 万健如. PLC
18、在电梯位移控制中的应用. 北京：北京邮电大学出版社，2001:108-2044 西门子(中国)有限公司S7-200可编程序控制器系统手册.1-75 王伟. 可编程控制器的使用和维护. 北京：化学工业出版社， 2005:33-1006 王卫兵. PLC系统通信、扩展与网络互连技术. 北京：机械工业出版社，2004:328-317 孙后环. 基于PLC 脉冲选层的电梯控制系统. 北京：北京航空航天大学出版社，2003:223-2268 秦曦等. S7-200可编程控制器在交流电梯上的应用. 西安：西安电子科技大学出版社，2003:69-859 张汉杰.现代电梯控制技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社
19、， 2001:1-410 Webb J W.可编程逻辑控制器原理与应用. 丑武等译. 北京：电子工业出版社，2004:300-302致 谢在学校期间，导师徐树山老师在专业知识、科研能力等多方面的悉心指导，使本人受益匪浅。商丘师范学院学士学位论文（设计）8导师渊博的知识、严谨的治学态度、活跃的学术思想、执著的敬业精神、思维深邃、平易近人、耐心辅导，给本人留下了深刻的印象，对本人的学习和工作产生了极大影响。本毕业论文的工作，从理论研究到实际应用，导师都给予了建设性的指导意见，本人受到的教益终身难忘。值此论文完成之际，谨向导师表示忠心的感谢，并致以崇高的敬意。在该课题研究、设计过程中，商丘师范学院的许多老师和朋友给予了本人热情的帮助，他们为课题的研究和论文的工作提出了中肯的意见。在该课题的实践过程中，得到了徐老师的精心指导，同时还得到了同学们的热心帮助，在此表示衷心的感谢！因本人水平有限，难免存在错误和不当之处，还恳请各位老师和有关专家能不惜赐教。在此，我对所有帮助我的人表示感谢，并祝你们身体健康，工作顺利，万事如意！
