1、江 西 理 工 大 學畢 業 論 文 （設 計）題目三層樓電梯PLC控制系統設計與調試指導教師 蘇遠平 學生姓名 高有強 學生學號 07341219 信息工程系電氣自動化專業07級2班2010年 04 月 20 日江西理工大學專科畢業設計（論文）開題報告學號; 07341219 姓名： 高有強 畢業設計(論文)題目 : 三層樓電梯PLC控制系統設計與調試 1、閱讀中外文獻資料摘要：電梯與自動扶梯此書全面系統地介紹了電梯與自動扶梯及其零部件的構造、工作原理、設計方法、驅動系統及控制線路、安裝調試技術以及檢驗與試驗方法等，但并未對電梯系統可靠性方面作出闡釋。電梯電路圖集與分析此書對國內外各種常見知

2、名品牌電梯的電氣線路、控制信號的傳遞路徑和計算機內在的聯系進行了全面、系統地分析，并闡明其內在原理。線路圖采用中文注釋，線號、接線端子號、元件代號等與實際線路完全一致，便于操作者在實踐中檢查操作；主要部位的電路和故障碼解析，能夠滿足電梯專業人員現場工作的實際需要，達到快速排除故障的目的。此書很好的彌補了電梯與自動扶梯中所為提及的問題。 電梯自動控制技術此書以“工作過程系統化”為指導思想，經過廣泛的市場調研，借鑒電梯生產廠家的實踐經驗，將基礎理論知識與行業緊密聯系。為我們學習電梯專業知識和從事電梯工程技術工作打下電氣自動控制方面的理論基礎，并在技能訓練方面加以強化。此書以有助于我們更加深入的了解

3、電梯的各方面要素。電梯工程實用手冊此書以電梯國標為綱，以電梯8大系統為目，結合作者多年來從事電梯工作經驗，全面地介紹了電梯各系統的基本知識、原理、功能、構造以及電梯安裝工藝規程、維修保養技術、故障排除方法。特別是對電梯工程的安全和質量管理、電梯的檢測與試驗、安全使用等方面的內容也作了較詳盡的闡述。此書較前面幾本更加全面的對電梯更方面進行了講解，更加有助于我們做設計。2、立題依據及主要研究內容： 電梯控制系統主要有三種控制方式，繼電器控制、PLC控制、微機控制，其中繼電器控制系統故障率高，微機控制系統抗干擾能力弱而PLC控制系統運行可靠，編程簡單、維修方便、抗干擾性強已成為目前電梯系統中使用最多

4、的控制方式。結合上述書籍中各種講解，特用所學PLC知識來設計三層樓電梯PLC控制系統并加以調試運行。 研究內容 本課題主要任務是完成三層電梯控制器的電路設計、元器件選型、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程序設計與聯機調試等內容。3、設計方案及思路：電梯控制系統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。主拖動電路采用PWM調試方式，達到了無級調速的目的。而開關門電路上電機僅需一種速度進行運動。電氣控制系統則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼

5、電器、指示燈、LED七段數碼管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于一體，與電梯電力拖動系統一起實現了電梯控制的所有功能。4、 畢業設計（論文）工作計劃：1周 收集資料，并完成線路分析24周 控制系統的具體設計和實現5周 控制系統功能測試6周 整理材料，整理寫作論文7周 指導老師指導進行改正5、 指導教師審核意見： 指導教師（簽名） 年 月 日 _ 江西理工大學專科畢業設計（論文）進展中期小結學號; 07341219 姓名：髙有強 設計（論文）題目三層樓電梯PLC控制系統設計與調試目前已完成任務相關文獻的調研，資料收集。系統方案探討與指導教師問題答疑，控制

6、系統的具體設計和實現。硬件設計，軟件設計，軟硬件聯調，控制系統功能測試。是否符合任務書要求進度符合任務書要求進度尚須完成的任務整理材料，完成畢業論文寫作論文指導教師初評，并給出修改意見，學生進行修改。完成畢業答辯。能否按期完成設計能按期完成設計存在的問題和解決辦法存在的問題軟硬件聯調仍存在一些問題。控制系統的具體設計和實現還不夠理想擬采取的方法查看更多書籍，請求老師的指導，和同學進行探討。指導教師意見 簽名 年 月 日三層樓電梯PLC控制系統設計與調試摘 要本文介紹一種電梯PLC控制系統。電梯是垂直方向的運輸設備，是高層建筑中不可缺少的交通運輸設備。它靠電力，拖動一個可以載人或物的轎廂，在建筑

7、的井道內導軌上做垂直升降運動，在人們生活中起著舉足輕重的作用。而控制電梯運行的PLC系統也要求越來越高，要求達到電梯運行的“穩、準、快”的運行目的。該系統主要由PLC、邏輯控制電路組成。其中包括交流異步電動機、繼電器、接觸器、行程開關、按鈕、發光指示器和變頻器組成為一體的控制系統。本機控制單元采用以三菱公司的可編程控制器PLC對機器進行全過程控制。整個系統通過PLC、邏輯控制電路對電梯的升降；加、減速；平層；起動、制動控制。其結構簡單、運行效率高、平層精度高、易于理解與掌握。關鍵詞：PLC控制系統 電梯 邏輯控制電路 THREE FLOOR ELEVATOR PLC CONTROL SYSTE

8、M DESIGN AND DEBUGABSTRACTThis text introduces the control system of a kind of elevator PLC.The elevator is perpendicular directional of the conveyance equipments be indispensable in the high building of transportation equipments.It depends electric power, dragging along to move a car that can carry

9、 person or thing and lead a track in the building of the well way up do perpendicularity to ascend and descend sport, there is prominent function in the people's life.And the control elevator circulate of the PLC system also has more and more high request, request to attain the movement purpose

10、of "steady, quasi-, quick" of elevator movement.That system mainly from PLC, logic control the electric circuit constitute.Include an exchanges difference to tread electric motor among them, after the electric appliances, get in touch with a machine, route of travel switch and press button

11、, give out light the indicator constitute and transducer for the control system of integral whole.The this machine control unit adoption carries on whole process a control to the machine by the programmable controller PLC of Mitsubishi company.The whole system passes PLC, logic control the electric

12、circuit is to the rise and fall of elevator;Add, decelerate;Even layer;Start, make to move a control.Its structure is simple and circulate an efficiency, even layer accuracy, be easy to comprehension and control.KEY WORDS: The PLC controls system elevator The logic controls electric circuit 目 錄中文摘要4

13、Abstract5目 錄6緒 論7第一章 總體設計方案81.1 總體方案的確定.81.2 電梯PLC控制系統的構建91.3 可行性論證101.4 設計的整體布局及其選型11第二章 可編程序控制器的結構與工作原理.142.1 PLC的體系結構142.2 可編程序控制器的基本結構142.3 開關量I/O模塊162.4 可編程序控制器的工作原理172.5 PLC的選型.182.6 PLC控制程序設計19第三章 電梯硬件及軟件系統設計.22 3.1電氣控制系統223.2電梯PLC控制系統設計223.3 硬件系統要求及設計253.4 軟件系統設計.32結 論39參考文獻40附錄一41附錄二42致 謝.4

14、5.緒 論 隨著城市建設的不斷發展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經濟和生活中有著廣泛的應用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯是根據外部呼叫信號以及自身控制規律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態和功能的設定，實現電梯的自動調度和集選運行功能，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）取代微機實現信號集選控制。從控制方式和性能上來

15、說，這兩種方法并沒有太大的區別。國內廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產規模較小，自己設計和制造微機控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩 定可靠等特點，所以現在的電梯控制系統廣泛采用可編程控制器來實現。電梯是將機械原理應用、電氣技術、微處理器技術、系統工程學、人體工程學及空氣動力學等多學科和技術集于一體的機電設備，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。為滿足和提高人們的生活質量，電梯的智能化、自動化技術迅速發展。特別是隨著計算機網絡技術、微電子和電力電子技術的飛速發展，現代電梯的技術含量日益提高。在改善電梯性能的同時，對電梯的設計、管理和維護人員提出了更高的

16、要求。第一章 總體設計方案載PLC系統設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。PLC及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關工業領域有投運業績、成熟可靠的系統，PLC的系統硬件、軟件配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定PLC的功能、

17、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統。1.1 總體方案的確定目前，電梯行業在我國迅速的發展，在一定程度上占有很大的市場。而在今天選擇控制電梯運動的設備已經從傳統的繼電器接觸器轉變成可編程序控制器（PLC）。可編程序控制器（PLC）與其他計算機控制相比較：個人計算機有很強的數據處理功能和圖形顯示功能，有豐富的軟件支持，但是它們是為辦公室自動化和家庭設計的，對環境要求很高，抗干擾能力不強，一般不適合在工業現場使用。單片機只是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號相連。要將它用于工業控制，還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設計、制作和程序設計的工作量

18、相當大，要求設計者具有很強的計算機領域的理論知識和實踐經驗。工業控制計算機（簡稱工控機）也是為工業控制設計的，目前比較流行的是PC總線工控機，它與個人計算機兼容。工控機采用總線式結構，各廠家產品的兼容性強。工控機一般是在通用微機的基礎上發展起來的，有實時操作系統的支持，因此在要求快速、實時性強、功能復雜的領域占有優勢。工控機的價格較高，將它有與開關量控制以取代繼電器系統有些大材小用。工控機的外部I/O接線一般都用多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如可編程序控制器的接線端子那樣方便可靠。以上各種計算機用語控制的程序一般都是用匯編語言編寫的，不像可編程續控制器的梯形圖語言那樣易于

19、被工廠的電氣人員掌握。可編程序控制器是專為工廠現場應用環境設計的，結構上采取整體密封或插件組合型，對印刷電路板、電源、機架、插座的制造和安裝，均采用了嚴密的措施。可編程序控制器由于具有前述的各種優點，在工業控制領域具有不可比擬的競爭力。當然在電梯的控制領域也具有重要的地位，把可編程序控制器用于電梯運動的核心部分是很合理的選擇，而且可編程序控制器現在在市場上也是一種成熟的產品。總之，經上述比較可得，我確定選用PLC控制電梯的運行。1.2 電梯PLC控制系統的構建1).機房機房用來安裝曳引機、電控屏、限速器等。機房可以設置在井道頂部，也可設置在井由自部。當機房設于井道底部時，即為曳引機下置式曳引方

20、式。這種方式結構復雜，建筑物承重大，對井道尺寸要求大，只有在機房無法頂置時才使用。對于絕大多數電梯，橢均設于井道頂部。機房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好的通風條件。2).轎廂轎廂是用以運送乘客和貨物的電梯組件。它由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構架。是由上橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成；轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風裝置、轎廂裝飾件和轎內操縱按鈕等組成；轎廂體空間的大小由額定載重量和額定載客量決定。3).門廳每一層電梯門口裝的門，門上帶有機器鎖及電氣接點。客梯多為自動開關門，開關門由轎廂門上的開門刀帶動廳門上的橡皮勒轆來完成的，而轎廂門是由轎廂上的開關門裝置驅動的

21、。4).重量平衡系統該系統由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成，對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重；重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側曳引鋼絲繩長度變化對電梯設計影響的裝置。5).電力拖動系統該系統由曳引機、供電系統、速度反饋裝置、調速裝置和變頻器等組成。對電梯實行速度控制。曳引電動機是電梯的動力源，根據電梯的配置可用交流電動機或直流電動機；供電系統是為電動機提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調速系統提供電梯運行速度信號，一般采用測速發電機或速度脈沖發生器，與電動機相連；調速裝置對曳引電動機實行調速控制；變頻器可以通過改變頻率的大小來控制其運行速度的快慢。6).電器控制系統該

22、系統由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它起著操縱和控制電梯運行的作用。操縱裝置包括轎廂內的按鈕操作箱或手柄開關箱、層站召喚按鈕、轎頂和機房中的檢修或應急；位置顯示裝置是指轎內和層站的指層燈；層站上一般能顯示電梯運行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機房中，由各類電氣控制元件（或板）組成，是電梯實行電氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運行方向、發出加減速信號等作用。它可由機械式、繼電器式或電子式組成。7).安全保護系統電梯上設有機械和電氣的各類保護系統，以保證電梯安全使用。機械方面的有限速器和安全鉗，起超速保護作用；緩沖器，起沖頂和撞底保護作用；切斷總

23、電源的極限保護。1.3電梯的初始狀態、運行中狀態和運行后狀態分析1.31電梯的初始狀態假設電梯開始時處于第1 層待命、各層顯示器都被初始化, 電梯處于以下狀態:各層呼叫燈均不亮。電梯內部及外部各樓層顯示器顯示均為“1”。電梯內部及外部各樓電梯門均關閉。1.32電梯運行過程中按下某層呼叫按鈕( 13 層) 后, 該層呼叫燈亮, 電梯響應該層呼叫。電梯上行或下行直至該層。各樓層顯示隨電梯移動而改變,各層指示燈也隨之而變運行中電梯門始終關閉, 到過指定層時, 門才打開。在電梯運行過程中, 支持其他呼叫。 電梯運行后狀態在到達指定樓層后, 電梯會繼續待命, 直到新命令產生。電梯在到達指定樓層后, 電梯

24、門會自動打開, 經過一段時間自動關閉, 在過程中, 支持手動開門或關門。各樓層顯示值為該層所在位置, 且上行與下行指示燈均滅。FXON 系列中的FXON 24M，它是將眾多功能凝集在超小型機殼內的微型可編程控制器。在控制器內備有模擬電位器與RUN/STOP 開關等，方便功能實現，通過擴展單元、擴展模塊與基本單元的連接，可自由地選擇使用方法。1.4實際運行中的控制要求分析實際中, 電梯服務的對象是許多乘客, 乘客乘坐電梯的目的地是不完全一樣的, 而且, 每一個乘客呼叫電梯的時間有前有后。因此, 我們將電梯在實際中的各種具體情況加以分類, 做出分析, 以便于編制程序。 電梯上行分析若電梯在上行過程

25、中, 某樓層有呼叫產生時, 可分以下兩種情況:( 1) 若呼叫層處于電梯當前運行層之上、目標運行層之下, 則電梯應在完成前一指令之前先上行至該層, 完成該層呼叫后再由近至遠的完成其他各個呼叫動作。( 2) 呼叫層處于電梯當前運行層之下, 則電梯在完成前一指令之前不響應該指令, 直至電梯重新處于待命狀態為止。 電梯下行分析若電梯在下行過程中, 某樓層有呼叫產生時, 可分以下兩種情況:( 1) 若呼叫層處于電梯當前運行層之下、目標運行層之上, 則電梯應在完成前一指令之前先下行至該層, 完成該層呼叫后再由近至遠的完成其他各個呼叫動作。( 2) 呼叫層處于電梯當前運行層之上, 則電梯在完成前一指令之前

26、不響應該指令, 直至電梯重新處于待命狀態為止。1.5 電梯的7 項控制要求( 1) 呼叫接收控制接受每個呼叫按鈕( 包括內部和外部的呼叫) 的呼叫命令, 并做出相應的響應。( 2) 樓層呼叫控制電梯停在某一層( 例如2 層) 時, 此時按動該層的呼叫按鈕( 上呼叫或下呼叫) , 則相當于發出打開梯的門命令, 進行開門的動作過程; 若此時電梯的轎箱不在該層( 在1、3 層) ,則等到電梯關門后, 按照不換向原則控制電梯向上或向下運行。( 3) 運行方向控制電梯運行的不換向原則是指電梯優先響應不改變現在電梯運行方向的呼叫, 直到這此命令全部響應完畢后才響應使電梯反向運行的呼叫。( 4) 樓層到達控

27、制電梯在每一層都有1 個行程開關, 當電梯碰到某層的行程開關時, 表示電梯已經到達該層。( 5) 呼叫按鈕控制當按動某個呼叫按鈕后, 相應的呼叫指示燈亮并保持,直到電梯響應該呼叫為止。( 6) 電梯門控制當電梯停在某層時, 在電梯內部揮動開門按鈕, 則電梯門打開, 按動電梯內部的關門按鈕, 則電梯門關閉。但在電梯運行期間電梯門是不能打開的。( 7) 樓層指示燈控制當電梯運行到某層后, 相應的樓層指示燈亮, 直到電梯運行到前方一層時樓層指示燈改變。1.6 可行性論證可編程序控制器是由繼電器邏輯控制而來的，所以它在開關量處理、順序控制方面具有一定的優勢，發展初期主要側重于開關量順序控制。隨著計算機

28、技術的發展，可編程序控制器增加了數值運算、PID閉環調節功能，并開始與個人計算機或小型計算機聯網，它本身也可以構成網絡系統。可編程序控制器的應用領域，在發達的工業國家，可編程序控制器已經廣泛地應用在所有的工業部門，隨著可編程序控制器的性能價格比的不斷提高，過去許多使用專用計算機的場合也可以使用可編程序控制器。比如用在開關量的控制，這是可編程序控制器最基本最廣泛的應用，它的輸入和輸出信號都是只有通、斷狀態的開關量信號，這種控制與繼電器控制最為接近，可以用價格較低，僅有開關量控制的功能的可編程序控制器作為繼電器控制系統的替代物。開關量邏輯控制可以用于單臺設備，也可以用于自動線生產線，如機床控制、沖

29、壓、鑄造機械、運輸帶、包裝機械的控制，同樣也可以用于電梯的控制。通過上述的簡述，我希望在控制系統中能夠達到如下要求：乘坐舒適感根據人們生活中的經驗證明，在運動速度不變的情況下，速度值的大小對人們的器官基本上沒有什么影響，這只是指人們沿地面或空中的沿與地面平行的任意方向運動的情況而言的。高速的升降運動就和上述運動有所不同。這是由于在升降運動中，人體周圍氣壓的迅速變化，對人們的器官產生影響。例如耳膜會感到壓力而嗡嗡響等等。只要采取一定措施，這些影響是可以消除的。所以目前電梯的運行速度雖已高達10m/s。仍能使乘客無大的不適感。1.7 設計的整體布局及其選型通過上述的分析可知，我所選擇的電梯載重量為

30、1000kg,速度為1m/s,七層七站。PLC的型號為FX2N-128MR，通過其繼電器電路圖來設計出梯形圖，通過PLC的選型連接其PLC接線圖。電動機選用交流三相異步電動機，它具有結構簡單、維護和操作簡便、價格便宜、堅固耐用、工作可靠等優點；其缺點是調速性差、概率因數低。變頻器選用安川變頻器（616G5），它作為通用變頻器適合任何應用場合,在低速下能夠實現平穩啟動（1%額定轉速），并且極其精確地運行。它的自動調整功能可使世界各地生產的電動機達到高性能運行。具有如下優點：低速大轉矩和全頻域平穩加、減速；驅動普通電機能達到最佳的控制效果；操作簡單靈活；具有擴展功能，既可單機使用也可聯網使用；設計

31、平均無故障時間：250 000小時。把50Hz的工頻交流電經過處理后輸出頻率可調的交流電的電氣裝置叫變頻器。它由整流電路、濾波電路、再生制動電路、逆變電路和控制電路組成。第二章 可編程序控制器的結構與工作原理2.1 PLC的體系結構PLC實質上是一種被專用于工業控制的計算機，其硬件結構和微機是基本一致的。如下圖所示：編程器中央處理單元（CPU）輸入電路輸出電路系統程序存儲區用戶程序存儲區電源PLC硬件的基本結構2.2 可編程序控制器的基本結構可編程序控制器簡稱為PLC（Programmable Logic Controller）主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。（如下圖所示）可

32、編程序控制器實際上是一種工業控制計算機，它的硬件結構與一般微機控制系統相似，甚至與之無異。可編程序控制器主要由CPU（中央處理單元）、存儲器（RAM和EPROM）、輸入/輸出模塊（簡稱I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。(1) CPU模塊CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機處理器（CPU）和存儲器組成。CPU的作用類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作：1） 輸入處理：將現場的開關量輸入信號和數據分別讀入輸入映像寄存器和數據寄存器。2） 程序執行：逐條讀入和解釋用戶程序，產生相應的控制信號去控制有關的電路，完成數據的存取、傳送和處理工作，并根據運算

33、結果更新各有關寄存器的內容。3） 輸出處理：將輸出映像寄存器的內容送給輸出模塊，去控制外部負載。(2) I/O模塊I/O模塊是系統的眼、耳、手、腳，是聯系外部現場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關、數字開關、限位開關、接收開關、關電開關、壓力繼電器等來的開關量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發電機、各種變送器提供的連續變化的模擬量輸入信號。可編程序控制器通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調節閥、調速裝置等執行器，可編程序控制器控制的另一類外部負載是指示燈、數字顯示裝置和報警裝置等。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而可編程序控

34、制器的輸入/輸出信號電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以CPU模塊不能直接與外部輸入/輸出裝置相連。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉換與噪聲隔離的作用。(3) 編程器編程器除了用來輸入和編輯程序外，還可以用來監視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀態。編程器可以永久地連續在可編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以運行。一般只在程序輸入、調試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。2.3 開關量I/O模塊開關量模塊的輸入輸出信號僅有接通和斷開兩種狀態。電

35、壓等級有直流5V，12V，24V，48V和交流110V，220V等。輸入輸出電壓的允許范圍很寬，如某交流220V輸入模塊的允許低電壓為070V，高電壓為70256V，頻率為4763HZ。各I/O點的通/斷狀態用發光二極管或其它元件顯示在面板上，外部I/O接線一般接在模塊的接線端子上，某些模塊使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部連線的情況下，可以迅速地更換模。開關量I/O模塊可能4，8，16，32，64點。 輸入模塊 2.3.1 a 直流輸入電路輸入電路中設有RC濾波電路，以防止由于輸入點抖動或外部干擾脈沖引起的錯誤的輸入信號。濾波電路延遲時間的典型值為1020ms（信號上升沿）和205

36、0ms（信號下降沿），輸入電流約為10mA，上圖2.3.1a是某直流輸入模塊的內部電路和外部接線圖。本節的輸入電路和輸出電路都只畫出了一路，COM是各路的公共點。圖中的輸入觸點直接接在公共點和輸入端（400是梯形圖中輸入繼電器的編號）之間，不需要外接電源。有的可編程序控制器還可以為接近開關、光電開關之類的傳感器提供24V電源。（如圖2.3.1b）圖2.3.1 b 輸入電路當圖2.3.1b中的外接觸點接通時，光電耦合器中的發光二極管發光，光敏三極管導通，信號經內部電路傳送給CPU模塊。圖2.3.1 c是交流輸入電路。光電耦合器中有兩個反并聯的發光二極管，顯示用的兩個發光二極管也是反并聯的，因此這

37、個電路可以接收外部的交流輸入電壓。圖2.3.1 c 交流輸入電路2.3.2 輸出模塊輸出模塊的功率放大元件有大功率晶體管和磁效應管（驅動直流負載）、雙向可控硅（驅動內交流負載）和小型繼電器，后者可以驅動交流負載或直流負載。輸出電流的典型值為0.52A，負載電源由外部現場提供。輸出電流的額定值與負載的性質有關，但是只能驅動100VA/22V的電感性負載和100W的白熾燈。額定負載電流還與溫度有關，溫度升高時額定負載電流減小，有的可編程序控制器提供了有關曲線。輸出模塊內可能設置有熔斷器，并在模塊面板上用發光二極管顯示熔斷器的狀態。某些新式的模塊用非破壞性的電子保護電路代替熔斷器。2.4 可編程序控

38、制器的工作原理可編程序控制器是從繼電器控制系統發展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出繼電器等。這種計算機程序實現的“軟繼電器”，與繼電器系統中的物理結構在功能上某些相似之處。2.5 PLC的選型為了能夠更好的選型，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統。 輸入輸出（I/O）點數的估算I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的

39、輸入輸出點數，再增加10%20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商PLC的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。 存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的1015倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的總字數（16位為一個字），另外再按此數的25%考慮余量。 控制功能的選擇該選擇包

40、括控制功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。（一)控制功能 控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC碼轉換單元等。 (三)編程功能 PLC的編程有離線編程和在線編程兩種，設計時應根據應用要求合理選用。離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現場設備進行

41、控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便，在大中型PLC中常采用。(四)診斷功能 PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部

42、件信息交換功能進行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。(五)處理速度 PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續時間小于掃描時間，則PLC將掃描不到該信號，造成信號數據的丟失。處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質量等有關。目前，PLC接點的響應快、速度高，每條二進制指令執行時間約0.20.4Ls，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應滿足：小型PLC的掃描時間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時間不大于0.2ms/K。2.6 PLC控制程序設計2.6

43、.1 PLC控制系統的設計基本原則1) 最大限度的滿足被控對象的控制要求。2) 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統簡單、經濟、使用和維護方便。3) 保證控制系統安全可靠。4) 考慮到生產的發展和工藝的改進在選擇PLC容量時應適當留 有余量。2.6.2 PLC編程步驟具體編制一個PLC控制程序的基本步驟如下(其流程圖見2.7)。 2.6.3 PLC提供的編程語言1) 標準語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點；A.它是一種圖形語言，沿用傳統控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯等術語和一些圖形符號構成，左右的豎線稱為左右母線。B.梯形圖中接點（觸點）只有常開和常閉，接點可以是PLC輸

44、入點接的開關也可以是PLC內部繼電器的接點或內部寄存器、計數器等的狀態。C.梯形圖中的接點可以任意串、并聯，但線圈只能并聯不能串聯。內部繼電器、計數器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只能做中間結果供CPU內部使用。D.PLC是按循環掃描事件，沿梯形圖先后順序執行，在同一掃描周期中的結果留在輸出狀態暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當條件使用。2) 語句表語言，類似于匯編語言。3)邏輯功能圖語言，沿用半導體邏輯框圖來表達，一般一個運算框表示一個功能，左邊畫輸入、右邊畫輸出。將PLC的I/O位分配給輸入輸出設備確定系統必須完成的各項任務及其順序1.2編制PLC程序（梯形圖或指令代碼）檢查程序

45、有無錯誤運行程序有無錯誤通過PC機、GPC或FIT輸入程序至PLC修改程序NOYESYES調整程序 程序投入使用NO 圖2.7 PLC編程步驟第三章 電梯硬件及軟件系統設計3.1電氣控制系統圖l為本系統的組成框圖。圖中。輸出為：l、電動機；2、上下行接觸器；3、快慢速接觸器；4、位置指示；5、門鎖。輸入為：6、轎內指令；7、廳外指令；8、門區感應；9、手動開關門；10、樓層感應。PLC系統部分完成所設定的控制任務所需要的PLC規模主要取決于控制系統對輸入，禽出點的需求量和控制過程的難易程度。(1)IO點的估算：系統的輸入點有：門廳召喚按鈕6個輸入點；轎內指令按鈕4個點；樓層感應器4個點；門區感

46、應l點；手動開門l點：共計輸入點16點。而輸出點有：快慢速接觸器2點；上下行接觸器2點；樓層指示燈4點；門鎖1個點；共計輸出點9點。總計IO點數為169；(2)可編程控制器S7200的CPU226輸入，輸出點數為2416。足以滿足要求。3.2梯PLC控制系統設計3.2.1狀態指示設計當電梯運行至某層有指令發出時指示位置及指令。以二層為例：LD twoselet 二層內選撣 S twoseletq，1 二層內選擇指示 LD twoup 二層上呼 S twoupq，1 二層上呼指示 LJ)twodown 二層下呼 S twodownq，1 二層下呼指示 LD twoseat 二層位置 = twoe

47、eatq 二層位置指示3.2.2程序設計以電梯在三層下行情況為例。當電梯的一或二層有指令時，將三層下行位置1，同時無上行，驅動電梯下行。程序說明如下：電棒在三晨時下行情況 LDoneseletq 一層內選擇 0 twmeletq 或二層內選擇 Ooneupq 或一層上呼 0 twodownq 或二層下呼 O tWoup_q 或二層上呼 A畦I州eseatq 在三層位置時 置三層下行位 電椿下行 LDV0.0 有四層下行位 OV0.1 或有三層下行位 OV0.2 或有二層下行位 AN up 同時無上行 =down 電梯下行 3.2.3程序設計以電梯在二層上行情況為例。程序說明如下：33到達時程序

48、設計電梯到達某層時。將已完成的指令信號復位。以電梯到達三層為例。程序ig明如下：4組態軟件模擬電梯PLC控制系統顯示設計MCGsm態軟件具有全中文、面向窗口的可視化操作界面。實時性強，有良好的并行處理性能和豐富生動的多媒體畫面。MCGSm態軟件的開放式結構擁有廣泛的數據獲取和強大的數據處理功能。同時。提供良好的安全機制，為多個不同級別用戶設定不同的操作權限。MCGS組態軟件支持多種硬件設備，實現“設備無關”，用戶不必因外部設備的局部改動，而影響整個系統。MCGS組態軟件由“MCGS組態環境”和“MCGS運行環境”兩個系統組成。兩部分互相獨立。又緊密相關。本文利用MCGS組態軟件設計。在設備組態

49、窗口中選擇適當的串口通訊設備添加西門子S7200PLC。正確設置其屬性。正確設置組態軟件中數據變量設備通道的連接，即可實現PLC與組態軟件的通訊。將PLC中的串口驅動程序與組態軟件的需求響應相結合，使電腦對PLC發出的信號有響應。在MCGS組態軟件的用戶窗口中，制作一個動畫界面。在界面上設置各個控件的屬性，使設置的控件按照真實的情況動作，檢驗和測試電梯PLC控制系統對電梯的運行狀態的控制效果。MCGS用主控窗口、設備窗口和用戶窗口來構成一個應用系統的人機交互圖形界面組態配置各種不同類型和功能的對象或構構。可以對實時數據進行可視化處理。組態過程如圖2所示：3.3硬件系統要求及設計一、 控制要求：

50、1系統應具備：有司機、無司機、消防三種工作模式。2系統應具備下列幾項控制功能:1）自動響應層樓召喚信號(含上召喚和下召喚)。2）自動響應轎廂服務指令信號。3）自動完成轎廂層樓位置顯示(二進制方式)。4）自動顯示電梯運行方向。5）具有電梯直達功能和反向最遠停站功能。3系統提供的輸入控制信號:AYS 向上行駛按鈕AYX 向下行駛按鈕YSJ 有/無司機選擇開關1YC 一樓行程開關2YC 二樓行程開關3YC 三樓行程開關A1J 一樓指令按鈕A2J 二樓指令按鈕A3J 三樓指令按鈕AJ 指令專用開關(直駛)ZXF 置消防開關A1S 一樓上召喚按鈕A2S 二樓上召喚按鈕A2X 二樓下召喚按鈕A3S 三樓上召喚按鈕A3X 三樓下召喚按鈕4系統需要輸出的開關控制信號：KM 開門顯示GM 關門顯示MGB 門關閉顯示DCS 上行顯示DCX 下行顯示S 上行繼電器(控制電動機正轉)X 下行繼電器(控制電動機反轉)YX 運行顯示A LED 七段顯示器 a 段發光二極管B LED 七段顯示器 b 段發光二極管C LED 七段顯示器 c 段發光二極管D LED 七段顯示器 d