1、基于西門子PLC電梯控制系統設計_畢業設計 畢業設計設計題目名稱：基于PLC的電梯控制系統設計學 生 姓 名： 專業名稱：機電一體化班 級：機電10-1學 制：3年學 號：學歷層次：專科指導教師：評 閱 人：江蘇建筑職業技術學院二一 三 年 六月 十九日摘要電梯是高層建筑不可缺少的運輸工具，用于垂直運送乘客和貨物，傳統的電梯控制系統主要采用繼電器接觸器進行控制，其缺點是觸點多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用 PLC組成的控制系統可以很好地解決上述問題，使電梯運行更加平安、方便、舒適。目前在電梯行業已得到廣泛應用。采用PLC對電梯進行控制，通過合理的選擇和設計，提高了電梯的控制水平，

2、并改善了電梯運行的舒適感，使電梯到達了較為理想的控制效果。本文在介紹電梯根本結構的根底上，闡述了電梯的拖動原理和控制原理及可編程控制器PLC在電梯控制中的應用。設計出電梯控制系統總體運行方案，并選定西門子S7-200PLC，并根據控制要求列出了具體的硬件電路及I/O分配表，繪制出了硬件接線圖。在分析、處理隨機信號邏輯關系的根底上，最后設計出系統運行流程圖，結合軟件，編制梯形圖，調試后實現了指層、廳召喚、選層選向等功能。關鍵詞：電梯控制 PLC 梯形圖 目錄第1章緒論11.1電梯的國內外開展狀況11.2課題的研究背景及意義21.3 PLC在電梯控制中的應用以及開展前景31.4課題研究的內容5第2

3、章電梯的機械局部設計62.1電梯的主要參數及性能指標62.2電梯的種類82.3電梯的原理8結構原理8工作原理11第3章電梯運行總體設計12 PLC控制系統方案設計12制系統結構設計12號控制系統設計13制系統實現的功能133.2電梯曳引方案及門電機電路圖143.3可編程控制器 PLC 的選擇14控制器 PLC 的特點14 PLC的選型15第4章電梯的硬件設計194.1電梯的控制要求194.2輸入/輸出點分配204.3 PLC外部接線圖21第5章電梯軟件設計235.1 PLC的編程語言235.2系統運行流程圖245.3梯形圖25信號登記及消除25信號登記及消除26平層信號處理28向及反向截梯28

4、停車信號35關門36第6章結論與展望396.1結論396.2展望電梯開展方向39參考文獻40致謝41第1章緒論在經濟不斷開展，科學技術日新月異的今天，樓的高度已和經濟開展同樣的速度成長起來。作為建筑的中樞神經，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經成為我們日常生活的一個不可缺少的組成局部。在全球經濟持續低迷的情況下，我國國民經濟仍然以較高的速度持續增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導致了我國電梯行業的空前繁榮景象，我國已經成為全球最大的電梯市場。上世紀80年代以來，隨著經濟建設的持續高速開展，我國電梯需求量越來越大。總趨勢是上升的，目自口進入了“第

5、三次浪潮，2004年總產量超過了8萬臺，而且目前還沒有減速的跡象。全世界平均1000人有l臺電梯，我國如果要到達這個水準，還需要增加70萬臺。盡管如此，我國的電梯遠未到達飽和的程度。到那時候，全國在用電梯將到達130萬臺，每年僅報廢更新就需要6萬臺。到2005年，中國電梯的年產量到達135萬臺，與1980年相比，25年增長了59倍，產量每年平均增長178。2005年安裝驗收電梯124465臺，截至05年底，我國的在用電梯總數已達651794臺。如此龐大的市場需求為我國電梯行業的開展創造了廣闊的舞臺!電梯是集機、電一體的復雜系統，不僅涉及機械傳動、電氣控制和土建等工程領域，還要考慮可靠性、舒適感

6、和美學等問題。而對現代電梯而言，應具有高度的平安性。事實上，在電梯上已經采用了多項平安保護措施。在設計電梯的時候，對機械零部件和電器元件都采取了很大的平安系數和保險系數。然而，只有電梯的制造，安裝調試、售后效勞和維修保養都到達高質量，才能全面保證電梯的最終高質量。在國外，已“法規實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由各制造企業認可的、法規認證的專業安裝隊伍維修單位，承當安裝調試、定期維修和檢查試驗，從而為電梯運行的可靠性和平安性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更平安。美國一家保險公司對電梯的平安性做過認真地調查和科學計算，其結論是：乘電梯比走樓梯平安5倍。掘資料統計，在美國乘其他交通工具的人數

7、每年約為80億人次，而乘電梯的人數每年卻有540億人次之多。目前，由可編程序控制器 PLC 和微機組成的電梯運行邏輯控制系統，正以很快的速度開展著。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護方便、開發周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復雜的控制任務，己成為電梯控制的開展方向。可編程序控制器，是微機技術與繼電器常規控制技術相結合的產物，是在順序控制器和微機控制器的根底上開展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數字控制的專用計算機2。自1969年針對工業自動控制的特點和需要而開發的第一臺PLC問世以來，迄今己30多年，它的開展雖然包含了前期控制技術的繼承和演變，但又不同

8、于順序控制器和通用的微機控制裝置。它不僅充分利用微處理器的優點來滿足各種工業領域的實時控制要求，同時也照顧到現場電氣操作維護人員的技能和習慣，摒棄了微機常用的計算機編程語言的表達方式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為根底的形象編程語言和模塊化的軟件結構，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學，調試和查錯都很容易。而且用戶程序的編制、修改和調試不需要具有專門的計算機編程語言知識。這樣就破除了“電腦的神秘感，推動了計算機技術的普遍應用。可編程序控制器PLC在現代工業自動化控制中是最值得重視的先進控制技術。PLC現已成為現代工業控制三大支柱 PLC、CAD/CAM、ROBOT 之一，以其可靠性、邏輯功

9、能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通信聯網功能，易與計算機接口、能對模擬量進行控制、具備高速記數與位控等高性能模塊等優異性能，同益取代由大量中間繼電器、時間繼電器、記數繼電器等組成的傳統的繼電一接觸控制系統，在機械、化工、石油、冶會、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業德到廣泛應用。PLC的應用深度和廣度已經成為一個國家工業先進水平的重要標志之一。總之，電梯的控制是比較復雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。PLC是專門為工業過程控制而設計的控制設備，隨著PLC應用技術的不斷開展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩、可靠，抗干擾性能增強、機械與電氣部件

10、有機地結合在一個設備內，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起3。因此，它已經成為電梯運行中的關鍵技術。1.3 PLC在電梯控制中的應用以及開展前景目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、PLC控制和微型計算機控制三種。而PLC實際上是一種專用計算機，它采用巡回掃描的方式分時處理各項任務，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運行，否那么電梯不會工作。又由于PLC中的內部輔助繼電器及保持繼電器等實際上是PLC系統內存工作單元，因此，它比繼電器控制有著明顯的優越性，運行壽命更長，工作更加可靠平安，自動化水平更高4。PLC控制是三種控制方式中最具有可靠性、實用性和靈活性的控制方式，它更適合

11、于用在電梯的技術改造和控制系統的更新換代，是電梯控制系統中理想的控制新技術。隨著科技的進步，電梯也更加平安、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進行研究改良。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。電梯是載人的機電設備，要實現“綠色，也就是強調電梯更舒適、更平安地為人類的生產和生活效勞，強調電梯與環境的協調與和諧。目前意義上的“綠色，一般是強調“天然的一面，強調與環境的協調與和諧。電梯屬于純粹的工業產品，其天然性應表現為對環境影響的盡可能小，與環境的協調與平衡，以及電梯本身的人性化。這也應是綠色電梯的開展方向。 1 智能化。我們這里所說的智能化電梯是傳統的人工智能是無法勝任的。傳統

12、的智能控制是一種技術的事先安排，說到底是一種程序控制，是一種周期性的系統自動控制，實際上還算不上智能。而真正的智能電梯應更具人性化特點，不僅具有傳統的人工智能的所有優點，而且還有傳統的人工智能無法比較的東西，具有動念和隨機處理各種問題的能力。諸如能根據轎廂內的情況和各層的候梯信息，自動地制定每次最優的運動速度和停車政策；自動選擇運動方面；雙向語音交流；到達目的層的語音提示等，讓乘客有更多的主動性，使大樓交通運輸實現真正的人機對話。智能化要求電梯有自動平安檢測功能，讓電梯自己能夠檢測到電梯的故障所在，并及時報警予以排除5。 2 平安。運行平安是電梯的根本和關鍵。可以說，電梯的全部其他工作都是以此

13、為中心展開的，使電梯平安運行更有保障。運行平安不僅要消除電梯啟動時較強的電磁輻射，使用平安材料和運行穩定，而且要有一種良好的視覺效果，讓每一位乘客在寬敞、明亮轎廂內有平安、舒適的好心情。 3 與環境的協調和平衡，包括以下幾個方面：視覺協調。有人曾經做過環境色彩是否對人有影響的研究。該研究開展：視覺不協調的環境色彩對人的情緒、精神影響非常大。色彩宜人，風格高雅，制作精良的電梯，乘客自然會有一種平安的感覺，有一種視覺上的舒適。消除電磁輻射。如前所述，由于電梯是大樓里頻繁起制動的大容量電器是電磁干擾的元兇，所以綠色電梯必須是一個到達自身對大樓電磁干擾最小，而又不被其他電磁干擾影響的建筑機電設備。這樣

14、不僅可以保證乘客的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動化 0A 、樓宇自動化 BA 、通訊自動化 CA 的正常運轉。舒適感。通過采用高載頻波矢量靜音變頻器，可降低噪聲變換頻率及電壓。以CPU控制電壓及頻率的連續變換方式，按人體生理適應要求，利用計算機優化設計而成的理想運行曲線，實現更穩定、更舒適的運行6。圖1-1電梯運行速度曲線隨著時代的開展，對人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內，心理上的壓抑感和恐懼感也有所考慮。因此，提倡對電梯進行豪華性裝修。課題所研究的內容主要是用可編程控制器PLC改造在用電梯自動控制系統。由于大局部老式電梯的電控系統可靠性欠佳，用戶尋求對電梯的電控系統進行改

15、造，以節約資金。因此，對電梯控制技術進行研究，找出一條適合國產老式電梯的改造之路，并進而提高國產電梯的技術水平和質量，具有十分重要的意義。針對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器PLC來控制電梯。論文的主要內容如下：首先對電梯系統及可編程控制器PLC作了比較全面的總結和介紹。接著闡述了電梯控制系統的分類及特點，電梯的控制系統分為調速和信號控制兩大局部。確定了系統的總體結構，由 PLC 來實現電梯信號控制，完成了電機和可編程控制器PLC的選擇。然后是系統硬件開發，完成了 PLC 的選型、I/O 點數分配與

16、 PLC 的連接。最后是系統軟件設計，設計出電梯運行流程圖，利用編程軟件，編制梯形圖。第2章電梯的機械局部設計1.性能指標： 1 平安性 電梯時運送乘客的，即使載貨電梯通常也有人相伴隨，因此對電梯的第一要求就是平安。電梯的平安與設計、制造、安裝調試及檢修各環節都有密切聯系，任何一個環節出了問題，都可能造成不平安的隱患，以致造成事故。 2 可靠性 電梯的可靠性很重要，如果一部電梯工作起來經常出故障，就會影響人們正常的生產與生活，給人們造成很大的不便，不可靠也是事故的隱患，常常是不平安的起因。要想提高可靠性，首先應提高構成電梯的各個零部件的可靠性，只有每個零部件都是可靠的，整個電梯才能使可靠的。

17、3 停站的準確性 停站準確性又稱平層準確度，平層精度。GB/T10058-1997?電梯技術條件?對轎廂的平層準確度規定如下：電梯類型額定速度 m/s 平層準確度 mm 交流雙速電梯±15±2.0±15交直流高速電梯2.0±5 電梯轎廂的平層準確度與電梯的額定速度，電梯的負載情況有密切關系。負載重，那么慣性大，提速高慣性也大。因此檢查平層準確度時，分別以空載，滿載，上下運行，到達同一層站停測量平衡誤差，取其最大值做平層站的平層準確度。 4 振動、噪聲及電磁干擾 現代電梯是為乘客創造舒適的生活和工作環境。因側要求電梯運行平穩，安靜，無電磁干擾。 5 舒適感

18、和快速感 電梯作為一種交通工具，對于快速性的要求是必不可少的，快速可以節省時間，這對于快節奏的現代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和減速度的過分增大的不合理變化又會造成乘客的不適感。因此在電梯設計時就要兼顧快速性和舒適感這兩個互相矛盾的因素。 6 節能 現代電梯應該合理的選擇拖動方式，以到達節能的目的 2.主要參數： 1 額定載重量kg：制造和設計規定的電梯載重量。 2 轎廂尺寸mm：寬×深×高。 3 轎廂形式：有單或雙面開門及其它特殊要求等，以及對轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對電風扇、 的要求等。 4 轎門形式：有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙拆門、封閉式雙拆中

19、分門等。 5 開門寬度mm：轎廂門和廳門完全開啟的凈寬度。 6 開門方向：人在廳外面對廳門，門向左方向的為左開門，門向右方向開啟的為右開門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門，也稱為中分門。 7 曳引方式：常用的有半繞1：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲的運行速度。半繞2：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲運行速度的一半。全繞1：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲的運行速度。 8 額定速度m/s：制造和設計所規定的電梯運行速度。 9 電氣控制系統：包括控制方式、拖動系統的形式等。如交流電機拖動或直流電機拖動，轎內按鈕控制或集選控制等。 10 停層站數站：凡在建筑物內各層樓用于出入轎廂的地點均稱為站

20、。 11 提升高度mm：由底層端站樓面至層頂端站樓面之間的垂直距離。 12 頂層高度mm:由頂層端站樓面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構件之的垂直距離。電梯的運行速度越快，頂層高度一般越高。 13 底坑深度mm：由層底端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的運行速度越快，底坑一般越深。 14 井道深度mm：由井道底面至機房樓房或隔音層樓房板下最突出構件之間的垂直距離。 15 井道尺寸mm：寬×深7。2.2電梯的種類 2003年2月19日國務院公布了?特種設備平安監察條例?，明確規定電梯是特種設備，并對電梯的含義做了表達：“電梯是指動力驅動，利用沿剛性導軌運行的箱體或者沿固定線路運行的

21、梯級 踏板 進行升降或者平行運送人、貨物的機電設備。這種對電梯的論述，被稱作廣義電梯概念，既包括上下運送人、貨物的升降式電梯，也包括用于水平或傾斜輸送乘客的自動人行道 英語Passenger Conveyor 和自動扶梯 英語Escalator 。現代電梯主要由曳引機絞車、導軌、對重裝置、平安裝置 如限速器、平安鉗和緩沖器等 、信號操縱系統、轎廂與廳門等組成。這些局部分別安裝在建筑物的井道和機房中。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，電動機驅動曳引輪使轎廂升降。電梯要求平安可靠、輸送效率高、平層準確和乘坐舒適等。電梯的根本參數主要有額定載重量、可乘人數、額定速度

22、、轎廂外廓尺寸和井道型式等8。目前，電梯行業及社會上對電梯的分類大致有以下幾種： 1 按用途分： 乘客電梯、載貨電梯、客貨電梯、病床電梯、住宅電梯、雜物電梯、觀光電梯、其他專用電梯。 2 按額定速度分： 低速梯，常指低于1.00m/s速度的電梯；中速梯，常指速度1.002.00m/s的電梯。高速梯，常指速度大于2.00m/s的電梯。超高速梯，速度超過5.00m/s的電梯。 3 按拖動方式分：交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條式電梯、螺旋式電梯。 4 按控制方式分：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號控制電梯、集選控制電梯、向下集選控制電梯、并聯控制電梯、群控電梯、智能控制電梯。其他分類方式

23、還有：按電梯有無司機分類等9。結構原理電梯是機、電一體產品,其機械局部好比是人的軀體，電氣局部相當于人的神經，控制局部相當于人的大腦。各局部通過控制局部調度，密切協同，使電梯可靠運行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數為電力拖動、鋼絲繩曳引式結構，圖2-1所示是電梯的根本結構圖。1控制柜 屏 2一曳引機 3曳引鋼絲繩 4限速器 5限速器鋼繩 6限速器張緊裝置 7轎廂 8平安鉗 9轎廂門平安觸板 10導軌 11對重 12廳門13緩沖器圖2-1 電梯的根本結構 從電梯空間位置使用看，由四個局部組成：依附建筑物的機房、井道；運載乘客或貨物的空間轎廂；乘客或貨物出入轎廂的地點層站。即機房、井

24、道、轎廂、層站。 1 曳引系統電梯曳引系統的功能是輸出動力和傳遞動力，驅動電梯運行。主要由曳引機，曳引鋼絲繩，導向輪和反繩輪組成。曳引機為電梯的運行提供動力，由電動機，曳引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動器組成。曳引鋼絲的兩端分別連轎廂和對重，依靠鋼絲繩和曳引輪之間的摩擦來驅動轎廂升降。導向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復繞型還可以增加曳引力。 2 導向系統導向系統由導軌，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，使得轎廂和對重只能沿著導軌做升降運動。 3 門系統門系統有轎廂門，層門，開門，連動機構等組成。轎廂門設在轎廂入口，由門扇，門導軌架，等組成，層門設在層站入口處。開門

25、機設在轎廂上，是轎廂和層門的動力源。 4 轎廂轎廂是運送乘客或者貨物的電梯組件，它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機構，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風裝置，轎廂裝飾件和轎廂內操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數決定 5 重量平衡系統重量平衡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局部額定載重。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的平衡設計影響的裝置。 6 電力拖動系統電力拖動系統由曳引電機，供電系統，速度反應裝置，調速裝置等組成，它的作用是對電梯進行

26、速度控制。曳引電機是電梯的動力源，根據電梯配置可采用交流電機或者直流電機。供電系統是為電機提供電源的裝置。速度反應系統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機相連。調速裝置對曳引電機進行速度控制。 7 電氣控制系統電梯的電氣控制系統由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等局部組成。其中控制裝置根據電梯的運行邏輯功能要求，控制電梯的運行，設置在機房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來操縱電梯的運行的。平層裝置是發出平層控制信號，使電梯轎廂準確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的停靠站時，欲使轎廂地坎與廳門地坎到達同一

27、平面的操作。位置顯示裝置是用來顯示電梯所在樓層位置的轎內和廳門的指示燈，廳門指示燈還用尖頭指示電梯的運行方向。 8 平安保護系統平安保護系統包括機械的和電氣的各種保護系統，可保護電梯平安的使用。機械方面的有：限速器和平安鉗起超速保護作用，緩沖器起沖頂和撞底保護作用，還有切斷總電源的極限保護裝置。電氣方面的平安保護在電梯的各個運行環節中都有表達。工作原理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動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產生的牽引力，實現轎廂和對重的升降運動，到達運輸目的。固定在轎廂上的導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

28、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，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，供人員和貨物出入。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定，轎廂得以準確停靠。電氣系統實現對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。平安裝置保證電梯運行平安。第3章電梯運行總體設計3.1 PLC控制系統方案設計制系統結構設計電梯PLC的控制系統和其他類型的電梯控制系統一樣主要由信號控制系統和拖動控制系統

29、兩局部組成。圖3-1為電梯PLC控制系統的根本結構圖，主要硬件包括PLC主機及擴展、機械系統、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調速裝置與主拖動系統等11。系統控制核心為PLC主機，操縱盤、呼梯盤、井道及平安保護信號通過PLC輸入接口送入PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發出顯示信號，向拖動和門機控制系統發出控制信號12。圖3-1電梯PLC控制系統的根本結構圖電梯的平安保護裝置用于電梯的啟停控制；轎廂操作盤用于轎廂門的關閉、轎廂需要到達的樓層等的控制；廳外呼叫的主要作用是當有人員進行呼叫時，電梯能夠準確到達呼叫位置；指層器用于顯示電梯到達的具體位置；拖動控制用于控制電梯的起停、加速、減速等

30、功能；門機控制主要用于控制當電梯到達一定位置后，電梯門應該能夠自動翻開，或者門外有乘電梯人員要求乘梯時，電梯門應該能夠自動翻開。號控制系統設計電梯信號控制根本由PLC軟件實現。輸入到PLC的控制信號有運行方式選擇如自動、有司機、檢修、消防運行方式等、運行控制、轎內指令、層站召喚、平安保護信號、開關門及限位信號、門區和平層信號等13。電梯信號控制系統如圖32所示：圖3-2 電梯信號控制系統制系統實現的功能電梯的控制系統實現如下功能： 1 行車方向由內選信號決定,順向優先執行。 2 行車途中如遇呼梯信號時,順向截車,反向不截車。 3 內選信號、呼梯信號具有記憶功能,執行后解除。 4 內選信號、呼梯

31、信號、行車方向、行車樓層位置均由信號燈指示。 5 停層時可延時自動開門、手動開門、 關門過程中 本層順向呼梯開門。 6 延時自動關門,關門后延時等待內選，自動行車。 7 行車時不能手動開門或本層呼梯開門,開門不能行車。 曳引電梯是當今世界應用最為廣泛的梯型，具有平安可靠、提升高度大、結構緊湊等優點。曳引電梯最常用的曳引比有1：1和2：1兩種，本設計出于降低對電機的要求的考慮，采用了2：1的曳引方案14。根據設計要求，本次設計的電梯控制系統主回路原理圖如圖3-3所示。圖中M1，M2為曳引電機和門電機，交流接觸器KM1KM4通過控制兩臺電動機的運行來控制轎廂和廳門，從而進行對電梯的控制。FR1，F

32、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。圖3-3 電氣控制系統主回路原理圖3.3可編程控制器 PLC 的選擇控制器 PLC 的特點 1.可靠性高，抗干擾能力強PLC是為工業控制而設計的，除了對器件的嚴格篩選外，在硬件和軟件兩個方面還采用可屏蔽、濾波、隔離、故障診斷和自動恢復等措施，使可編程控制器具有很強的抗干擾能力，其平均無故障時間到達 35 ×104h以上15。 2.編程直觀、簡單考慮到大多數電氣技術人員熟悉電氣控制線路的特點，PLC沒有采用微機控制中常用的匯編語言，而是采用了一種面向控制過程的梯形圖語言。梯形圖語言與繼電器原

33、理圖相類似，形象直觀，易學易懂，電氣工程師和具有一定知識的電氣技術人員都可在短時間內學會，計算機技術和傳統的繼電器控制技術間的隔膜在PLC上完全不存在。因此，許多國家生產的PLC都把梯形圖語言作為第一用戶語言，此外，還可采用指令表進行編程控制。PLC是通過程序實現控制的。當控制要求發生改變時，只要修改程序即可。由于PLC產品已標準化，系列化，模塊化，因此能靈活方便地進行系統配置，組成規模不同、功能不同的控制系統。其適應能力非常強，既可控制一臺機器，一條生產線，也可控制一個復雜的群控系統；既可以現場控制，又可以遠距離控制。 4.功能完善，接口功能強目前的PLC具有數字量和模擬量的輸入輸出、邏輯和

34、算術運算、定時、計數、順序控制、通信、人機對話、自檢、記錄和顯示等功能，使設備控制水平大大提高。其接口功率驅動范圍較大，不象普通的計算機輸出信號需放大才能驅動負載，極大地方便了用戶。其常用的數字量輸入輸出接口，就電源而言有110 V、220 V交流和5V、48 V直流等多種，負載能力可在0.55 A的范圍內變化，模擬量的輸入輸出有±50 MV、±10 V和010 MA、420 MA等多種規格，可以很方便地將PLC與各種不同的現場控制設備順序連接，組成應用系統。由于PLC具有以上特點，因此，與傳統的繼電器接觸器控制和現在流行的電腦控制相比較，在電梯這樣的大型電氣設備的控制系統

35、中采用PLC實現控制應是最正確選擇。近年來，PLC在處理速度、控制功能、通信能力及控制領域等方面都不斷有新的突破，正向著電氣控制、儀表控制、計算機控制一體化 EIC 方向開展，PLC裝置已成為自動化系統的根本裝置，是構成FMS、COMC、FA的主控單元16。 PLC的選型根據以上選擇的轎廂樓層位置檢測方法，要求可編程控制器必須具有高數計數器。又因為電梯是雙向運行的，所以PLC還需具有可逆計數器17。本設計再考慮到以下幾個方面，因此選用西門子PLC來實現四層樓電梯的電氣控制: 1 配置簡單。各種機型均可采用相同配置，簡化設備采購和倉庫庫存管理。 2 編程方便。用戶可根據不同機型的流程要求編制程序

36、，程序調試和修改都非常簡便，能根據客戶需求進行變化。程序可采用密碼保護，保護自己的勞動成果。而且PLC采用的梯形圖語言簡單易學，容易上手，不像單片機控制系統那樣復雜而且一旦定型不易修改，不能根據客戶需求變化。 3 系統能非常方便地連接到PC機監控系統或其他系統如樓宇自控系統中，根據應用情況，有時可無須增加額外硬件就能實現，增加適當硬件可連接到互聯網上。 4 系統外觀高檔，控制靈活，精確度高，故障率極低，節省維護本錢。綜上所述，在本次設計中選用西門子PLC進行過程控制。S7-200CNCPU型號包括CPU222CN，CPU224CN,CPU226CN等。 S7-200CN針對低性能要求的小型PL

37、C，它能夠控制各種設備以滿足自動化控制需求，緊湊的結構、靈活的配置和強大的指令集使S7-200成為各種控制應用的理想解決方案。S7-200系列PLC是SIEMENS公司推出的一種小型PLC，屬于整體式結構。其特點是： 1 結構緊湊 2 擴展性良好 3 指令功能強大 4 極高的可靠性 5 實時特性 6 強勁的通訊能力 圖3-4 S7-200 PLC系統的根本構成 1 根本單元 根本單元有時又稱作CPU模塊，也有的稱之為主機或本機。它包括CPU、存儲器、根本輸入輸出點和電源等，是PLC的主要局部。它實際上是一個完整的控制系統，可以單獨完成一定的控制任務。 2 擴展單元 主機I/O數量不能滿足控制系

38、統的要求時，用戶可以根據需要擴展各種I/O模塊，所能連續的擴展單元的數量和實際所能使用的I/O點數是由多種因素共同構成的。 3 特殊功能模塊 當需要完成某些特殊功能的控制任務時，可與S7-200主機相聯，已完成某種特殊的控制任務而特制一種裝置。 4 相關設備 相關設備是為了充分和方便的利用S7-200系統的硬件和軟件資源而開發和使用的一些設備，主要有編程設備、人機操作界面、和網絡設備等。 5 工業軟件工業軟件是為了更好的管理和使用這些設備而開發的與之相配套的程序，它主要是由標準工具、開發工具、運行軟件和人機接口等幾大類構成。 當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序

39、執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段18。 1 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，那么該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2 用戶程序執行階段 在用戶程序執行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 梯形圖

40、。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的但凡用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀

41、態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 3 輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。 同樣的假設干條梯形圖，其排列次序不同，執行的結果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區別了。第4章電梯的硬件設計上行要求：1.當電梯停于1層或2層、或3層時，按S4按鈕呼梯那么電梯上升至LS4停。2.當電梯停于1層

42、，假設按S2按鈕呼梯，那么電梯上升LS2停，假設按S3按鈕呼梯，那么電梯轎箱上升至LS3停。3.當電梯停于2層，假設按S3按鈕呼梯，那么電梯上升到LS3停，4.當電梯停于1層而S2、S3按鈕均有人呼梯時，電梯上升到LS2暫停5秒后繼續上升到LS3停。5.當電梯停于2層，而S3、S4按鈕均有人呼梯時，電梯上升到LS3暫停5秒后繼續上升到LS4暫停。6.當電梯、停于1層，而S2、S4按鈕均有人呼梯時，電梯上升到LS2暫停5秒后，繼續上升到LS4停。7.當電梯停于1層，而S3、S4按鈕均有人呼梯時，電梯上升到LS3暫停5秒后繼續上升到LS4停。8.當電梯停于1層，而S2、S3、S4按鈕均有人呼梯時，

43、電梯上升到LS2暫停5秒后繼續上升到LS3暫停5秒后繼續上升到LS4停。下行要求：9.當電梯在4層或3層或2層時，按S1呼梯，那么電梯下降到LS1停。10.當電梯停于4層，假設按S3呼梯，那么電梯下降到LS3停，假設按S2呼梯，那么電梯下降到LS2停。11.當電梯停于3層，假設按S2按鈕呼梯，那么電梯下降到LS2停止。12.當電梯停于4層，而S2、S3按鈕均有人呼梯時，電梯下降到LS3暫停5秒后繼續下降至LS2停。13.當電梯停于4層，而S3、S1均有人呼梯時，電梯下降到LS3暫停5秒，繼續下降到LS1停止。14.當電梯停于4層，而S3、S2、S1按鈕均有人呼梯，那么電梯下降到LS3暫停5秒繼

44、續下降到LS2暫停5秒后，繼續下降到LS1停止。15.當電梯停于3層，而S2、S1按鈕均有人呼梯，那么電梯下降到LS2暫停5秒后繼續下降到LS1停止。16.當電梯停于2層，而S1、S3、S4按鈕均有人呼梯，那么電梯先下降至LS1暫停5秒后，再上升。17.當電梯停于3層，而S1、S2、S4按鈕均有人呼梯，那么電梯先下降至LS2暫停5秒后，繼續下降到LS1暫停5秒，再上升至LS4停止。注：選擇方向與運行方向不一致時，呼叫無效，內選同上。為了完成設定的控制任務,主要根據電梯控制方式與輸入/輸出點數和占用內存的多少來確定PLC的機型。本系統為四層樓的電梯,采用集選控制方式。所需輸入/輸出點數與內存容量

45、估算如下:1輸入/輸出點的估算：采用PLC構成四層簡易電梯電氣控制系統。電梯的上、下行由一臺電動機拖動，電動機正轉為電梯上升，反轉為下降。一層有上升呼叫按鈕SB1和指示燈H1，二層有上升呼叫按鈕SB2和指示燈H2以及下降呼叫按鈕SB4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SB5和指示燈H5，四層有下降呼叫按鈕SB6和指示燈H6。一至四層有到位行程開關SQ1SQ4。電梯內有一至四層呼叫按鈕SB10SB7和指示燈H10H7；電梯開門和關門按鈕SB5和SB6，電梯開門和關門分別通過電磁鐵KM3和KM4控制，關門到位由行程開關SQ5檢測，開門到位由行程開關SQ6檢測。轎廂上行

46、和下行由接觸器KM1和KM2控制，上升到位由行程開關SQ7檢測，下降到位由行程開關SQ8檢測并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。輸入點共有20個，輸出點共有16個,總共36個。2. 內存容量的估算用戶控制程序所需內存容量與內存利用率、輸入/輸出點數、用戶的程序編寫水平等因素有關。因此,在用戶程序編寫前只能根據輸入/輸出點數、控制系統的復雜程度進行估算。本系統有開關量I/O總點數有36個，模擬量I/O數為0個。利用估算PLC內存總容量的計算公式: 存字數 開關量I/O總點數× 1015 +模擬量I/O總點數× 150250 再按30%左右預留余量。估算本系統需要約1K字節的內存

47、容量。綜合I/O點數以及內存容量，S7200的CPU226輸入，輸出點數為2416，足以滿足要求。該系統占用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4-1所示。表4-1 I/O分配表序號名 稱輸入點序號名 稱輸出點0一層平層I0.00電梯上行記憶Q0.01二層平層I0.11電梯下行記憶Q0.12三層平層I0.22電機正轉Q0.23四層平層I0.33電機反轉Q0.34內呼一樓I0.44內呼一樓指示Q0.45內呼二樓I0.55內呼二樓指示Q0.56內呼三樓I0.66內呼三樓指示Q0.67內呼四樓I0.77內呼四樓指示Q0.78一層外呼上行I1.08一層外呼上行指示Q

48、1.09二層外呼上行I1.19二層外呼上行指示Q1.110三樓外呼上行I1.210三樓外呼上行指示Q1.211二樓外呼下行I1.311二樓外呼下行指示Q1.312三樓外呼下行I1.412三樓外呼下行指示Q1.413四樓外呼下行I1.513四樓外呼下行指示Q1.514手動開門I2.014門電機正轉Q1.615手動關門I2.115門電機反轉Q1.716開門限位I2.217關門限位I2.318電梯上升極限位I2.4?19電梯下降極限位I2.55.1 PLC的編程語言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

49、用的編程語言不同，這些文字代碼和圖形符號就不相同。但從本質上來講，指令的實質都是二進制機器碼。同普通的計算機一樣，PLC的編程軟件通過編譯系統把PLC程序編譯成機器代碼。PLC提供了功能較為完整的編程語言，以適應PLC在工業環境中的應用。利用PLC的編程語言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當于設計和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的“可編程序。19PLC的編程語言一般有五種：順序功能圖 Sequential Function Chart 、梯形圖 Ladder Diagram 、功能塊圖 Function Block Diagram 、指令表 Instruction List

50、和結構文本 Structured Text 。其中，順序功能圖 SFC 、梯形圖 LD 、功能塊圖 FBD 是圖形編程語言，指令表 IL 和結構文本 ST 是文字語言。梯形圖 LD 是目前使用最廣泛的PLC圖形編程語言，梯形圖與繼電器控制系統的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達清楚，本系統PLC程序的編制采用梯形圖語言。信號登記及消除信號登記及消除點動內呼按鈕，信號登記顯示。到層信號取消。本系統設一樓為基站，兩分鐘內無任何操作，電梯自動返回一樓。平層信號處理向及反向截梯轎廂的內呼指令與外召喚指令保持信號，用于在有乘坐需要的樓層停車，并自動或手動執行開關門操作。開關門執行一次之后，信號取消。使電梯能夠繼續響應其他乘坐信號。停車信號關門如梯形圖所示，電梯到層停車后，延時2s開門，5s后自動關門。并設有手動開門按扭和關門按鈕。可實現即時開關門。第6章結論與展望此設計主要以PLC為核心，利用PLC的強大的控制功能，實現了對四層升降電梯的控制