高層樓電梯PLC自動控制系統的設計設計目錄摘要 1abstract 21緒論 31.1課題研究背景和研究意義 31.2電梯控制系統的發展及其現狀 31.3課題研究主要內容 42電梯結構及工作原理 52.1電梯的結構 52.1.1四大空間 52.1.2八大系統 72.2八層電梯的主要控制功能 92.3電梯控制系統運行流程圖 93電梯電氣控制系統的硬件選型 113.1可編程控制器 113.2曳引電機 113.3變頻器 113.3.1變頻器的基本原理 113.3.2變頻器的基本構成 113.3.3變頻器型號 123.4觸摸屏 133.5光電編碼器 144西門子S7-200PLC硬件結構及編程軟件 154.1PLC的硬件結構 154.1.1PLC的概念 154.1.2PLC的特點及應用領域 154.1.3PLC的基本結構 164.2PLC的工作原理 174.3西門子S7-200編程軟件 184.3.1PLC的編程語言 184.3.2STEP7編程軟件的編程語言 194.3.3STEP7編程軟件的基本指令 205控制系統的程序及電路圖 215.1PLC控制系統工作原理圖 215.2I/O分配 215.2.1PLC控制系統輸入輸出說明 215.2.2I/O分配表 225.3程序部分 245.3.1內呼信號的登記于消除 245.3.2外呼信號的登記于消除 245.3.3樓層的登記與消除 255.3.4停層信號的登記與消除 255.3.5電梯制動 265.3.6開門環節 275.3.7關門環節 275.3.8電梯運行方向控制 285.4系統外部接線圖 296總結 30參考文獻 30致謝 31 摘要在現代社會及經濟活動中，電梯己成為城市物質文明的標志。尤其是在高層建筑中，電梯作為一種垂直運輸工具，承載著大量人流、物流的輸送。隨著今天高層建筑的迅速發展，人們對電梯諸如可靠性、舒適度、低噪音、低能耗等的性能要求也愈來愈高。這一系列的要求促進了如今電梯行業的快速發展，其拖動技術發展到了調頻調壓調速階段，邏輯控制也由可編程控制代替了之前的繼電器控制。本設計針對目前我國電梯業的現狀，采用PLC對電梯進行邏輯控制，考慮了電梯的可靠性、可維護性、靈活性、使用壽命以及電梯的開發周期等方面，設計的控制系統具備樓層指示、呼梯指令登記、確定運行方向等功能。而所設計的電梯電動機交流變頻器的調速技術是如今節電、改善工藝流程、提高產品質量、推動技術進步、改善環境的一種重要手段。本文在介紹了電梯基本結構的基礎上還深入分析了電梯的工作原理，闡述了PLC的特點及優點，其中重點研究了電梯的軟、硬件設計并提出了基于PLC的八層電梯控制系統的設計方案。關鍵詞：電梯，控制系統，PLC

AbstractInmodernsocialandeconomicactivities,elevatorhasbecomeasignofurbanmaterialcivilization.Elevatorasaverticaltransportation,itcarriesalargenumberofpassengerandcargoespecialinthedevelopmentofhigh-risebuildings,thehigh-risebuildings.Alongwiththerapidhigherandhigherdemandsareproposedontheperformanceofelevator,suchasreliability,comfortsensor,lownoiseandlow-energyconsumption,etc.Thisseriesofrequirementstopromotetherapiddevelopmentoftheelevatorindustry,itsdraggingtechnologyhasdevelopedfromDCtimingtoACvariablefrequencytiminganditslogicrelaysystemalsohasbeenreplacedbyPLC.BasedontherealsituationofelevatortradeinChina,thedesignusePLCtocontrollogicallytotheelevatoranditconsidersthereliabilityoflift,maintainability,flexibility,usefullife,developmentcycleoftheliftandsoonthatthecontrolsystemdesignedcouldincludestoreystoryinstruction,registrationofcallinstruction,layeroptions,automaticandoverhauloperation,alsohavethecharacteristicsofselectivecontrol.ACvariable-frequencycontroltechnologyisanimportantmethodwhichusedtosaveenergy,improvetechnicalprocess,increasetheproductquality，promotesthetechnologyandimprovetheenvironment.Atthesametime,onbasisofintroducingthebasicconstructionofthelift,theoperationalprincipleofelevatorisanalyzedindepth;thepaperalsodescribestheadvantagesandcharacteristicsofPLC,focusesontheelevatorhardwaredesignandsoftwaredesign,studiesandproposesaschemeofelevatorcontrolsystembasedonPLC.Keywords:elevator,controlsystem,PLC1緒論1.1課題研究背景和研究意義電梯是垂直運行的電梯(通常也簡稱為電梯)、傾斜方向運行的自動扶梯、傾斜或水平方向運行的自動人行道的總稱。垂直運行的電梯（該文簡稱為電梯）是安裝在建筑物內的一種交通工具，是為了滿足人們對于垂直運輸的需要而建立的。隨著社會的發展，建筑物規模越來越大，樓層越來越多，電梯對于高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫等高層建筑越來越不可或缺。電梯是集機電于一體的復雜系統，涉及到了機械傳動、電氣控制和土建等工程領域。隨著技術發展，人們對于電梯的舒適性以及安全性提出了更高的要求。對現代電梯而言，高的安全性以及舒適性顯得尤為重要。因此，目前的電梯設計都采用了多項安全保護措施。在設計時，對機械零部件和電器元件都采用了很大的安全系數和保險系數，以確保安全性。另外，電梯的調速精度、調速范圍等靜態和動態特性在不斷的提高，以滿足乘坐的舒適性和高效性。對該課題的研究將能推動其控制技術的發展，使得電梯能更好地滿足人們的生活需求。1.2電梯控制系統的發展及其現狀電梯的發展現狀和趨勢主要體現在以下幾個方面:1、電梯控制技術方面智能化、網絡化、人性化;采用高位數CPU，增強電梯信號的處理和速度;電梯群控系統中應用模糊邏輯和專家控制，以提高效率和精度;不斷增加和擴展電梯的各種選擇并與建筑物和諧的融為一體。2、電梯拖動技術方面直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點，逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應用。交流拖動電梯更是得到迅速的發展，已由變極調速發展為調壓調速及調頻調壓調速，使得電梯的速度、加速度更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。3、曳引機技術方面我國曳引機的發展經歷了直流驅動有齒式，交流雙速有齒式，交流調壓有齒式，交流調頻調壓有齒式，到今天的永磁同步無齒式。由于永磁同步無齒曳引機具有結構緊湊、體積小、效率高、節能效果顯著，無需齒輪潤滑油等突出的節能環保特點，因此，在短短的幾年時間己占了曳引機總產量的55%左右，并且還有加速發展的趨勢。高速曳引機在高層建筑、超高層建筑拉動下己成為行業競爭的焦點和熱點。4、速度要求方面多用途、全功能的塔式建筑成為潮流，超高速電梯在2012年繼續成為研究方向。曳引式超高速電梯的研究正在向超大容量電動機、高性能的微處理器、減振技術、新式滾輪導靴、安全鉗、永磁同步電動機、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統等方面推進。5、節能高效方面電梯作為高層建筑最大能耗設備之一，節能將成為行業發展方向。要求電梯功耗小、磁兼容性強、噪聲低、壽命長、采用綠色裝潢材料、與建筑物協調等。1.3課題研究主要內容第一章主要介紹了課題研究的背景，當前電梯發展現狀。第二章、三章詳細介紹了電梯的結構和工作原理以及硬件結構的選型。涉及到硬件PLC的選型，輸入輸出接口模塊、變頻器、觸摸屏等的選擇。第四章詳細介紹了西門子S7-200系列PLC的基本結構及工作原理，編程軟件V4.0STEP7MicroWINSP6的編程特點。第五章介紹了控制系統的流程圖，并分模塊對電梯控制系統的程序進行設計，繪出梯形圖以及外部接線圖。

2電梯結構及工作原理2.1電梯的結構電梯是機電合一的大型復雜產品，機械部分相當于人的軀體，電器部分相當于人的神經。機與電的高度合一，使電梯成了現代科學技術的綜合產品。電梯的結構包括四大空間和八大系統，下面簡單介紹電梯機械部分的結構，如圖2-1所示。2.1.1四大空間1、機房部分電梯控制間，一般設置在電梯井道的頂部。包括曳引機、電源控制盒等設備。2、井道部分包括導軌、導軌支架、對重、緩沖器、限速器張緊裝置、導向輪、控制柜、限速器、總補償鏈、隨行電纜、底坑、井道照明等設備。3、層站部分位于電梯的各層廳外，該部分包括電梯層門(廳門)、呼梯裝置（召喚盒）、門鎖裝置、樓層顯示裝置、層站開關門裝置及消防按鈕等。4、轎廂部分該部分主要由轎廂、轎廂門、平層裝置、安全鉗裝置、開門機、轎內操縱箱、指示燈以及通訊報警裝置等組成。圖2-1電梯的結構圖2.1.2八大系統1、曳引系統曳引系統的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統主要由曳引機、曳引鋼絲繩、導向輪、反繩輪等組成。其作用是電梯轎廂升降的主拖動機械，是電梯中的核心部分之一。曳引機分為有齒輪曳引機和無齒輪曳引機。有齒輪曳引機用于低速電梯(小于2.Om/s)，有減速箱、常用蝸輪蝸桿傳動、傳動比大、運行平穩、噪音較低、體積小。無齒輪曳引機用于高速和超高速電梯(大于2.Om/s)，傳動效率高、噪音小、傳動平穩、但能耗大、造價高、維修不便。2、導向系統導向系統的主要功能是限制轎廂和對重活動的自由度，使轎廂和對重只能沿導軌作升降運動。導向系統主要由導軌、導靴和導軌架組成。導軌不允許采用焊接和螺栓連接，需要用專門的連接板連接。導軌的材料、表面粗糙度、安裝精度都有專門的要求。導靴一般分為固定式滑動導靴和彈性滑動導靴。3、轎廂轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂山轎廂架、轎廂壁、轎廂底、轎廂頂、轎廂門組成。轎廂高度不小于2m，寬度和深度由實際載重量而定。國家規定，梯轎廂額定載重量約為350kg/m2(其他電梯有不同規定)。轎廂載客人數按每人75kg計算。4、門系統門系統對于電梯特別是客梯來講，是不可或缺的安全保護設施，它可有效地防止候梯人員和物品墜入井道或是轎廂內人員和物品與井道相碰撞而發生危險。門系統可分為兩種，分別是裝在井道入口層站處的層門以及裝在轎廂入口處的轎廂門。無論轎廂門還是層門都由門、導靴、門框、滑輪、滑塊、地坎等部分構成。5、重量平衡系統重量平衡系統主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內，保證電梯的曳引傳動正常。系統主要由對重和重量補償裝置組成。圖2-2為對重裝置示意圖。對重:減小電梯曳引機的輸出功率。其計算公式為:P=G+KQ(P為對重側總重量;G為轎廂自重;Q為電梯額定載重;K一般取0.45-0.55之間。6、電力拖動系統電力拖動系統的功能是提供動力，實行電梯速度控制。它由曳引電動機、供電系統、速度反饋裝置、電動機調速裝置等組成。7、電氣控制系統電氣控制系統的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。電氣控制系統主要由操縱裝置、位置顯示裝置、控制柜、平層裝置、選層器等組成。控制系統的功能及性能直接決定了電梯的自動化程度及運行性能。圖2-2對重裝置制動器失效制動器失效轎廂超載曳引輪鋼絲繩打滑緊急安全開關鋼絲繩斷裂超速滑行低速滑行廳、轎門故障在端站未停關門時碰到乘客身體轎廂超速下行限速器動作安全鉗動作緩沖器行程極限開關電磁制動器制動將轎廂夾住在導軌上曳引機不動作轎廂在運行中急停門安全開關動作反向開門電梯停止行駛圖2-3電梯故障處理8、安全保護系統電梯的安全保護系統包括了機械的和電子的各類保護系統，例如緩沖裝置、機械限速裝置、終端保護裝置，以確保電梯的安全使用，防止危險事故的發生。緩沖裝置起沖頂和撞底保護的作用，限速裝置起到超速保護的作用，而安全保護則在電梯運行的各個方面都有體現。當電梯運行過程中，最重要的問題就是安全問題，因此讓電梯無故障的運行是電梯的根本要求。圖2-3中列出了電梯常見故障的事故處理方法。2.2八層電梯的主要控制功能1、開始時，電梯處于任意一層。2、當有外呼梯信號時，電梯響應該外呼信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時10秒后自動關門;當有內呼梯信號時，電梯響應該內呼信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時10秒后自動關門。行車方向主要由內呼信號決定，同一順序優先行車。3、在電梯運行過程，即電梯上升或下降的途中，對任何反方向的下降或上升的外呼信號都不響應。但是如果收到反向外呼信號前沒有其它內、外呼梯信號時，則電梯響應該外呼信;行車途中如果遇到的呼梯信號是與行車方向相同的，則響應該信號并截車，反之不截車。4、具有最遠反向外呼信號響應功能。例如:電梯在一樓，四層向下外呼信號、五層向下外呼信號、六層向下外呼信號、七層向下外呼信號、八層向下外呼信號同時發出，則電梯先去八樓響應八層向下外呼信號。5、內呼信號和外呼信號都具有記憶功能，在任務執行后該記憶自動消除。6、內呼信號、外呼信號、行車方向、行車所達樓層位置均由信號燈指示。7、停層時可以對自動開門和手動開門進行延時，在關門過程中，如果有外呼信號，則該外呼信號和本層同向時電梯開門，反之不開;關門動作執行完畢，遇到任何外呼信號都不開。8、有內呼信號時自動關門延時，關門后延時自動行車。9、無內呼信號時延時10秒自動關門，但不能自動行車，只有內呼信號響應時才可行車。10、電梯未平層或運行時，不能手動開門或本層呼梯開門，開門按鈕和關門按鈕也都不起作用。只有電梯平層且停止運行后，開關門按鈕才起作用。2.3電梯控制系統運行流程圖

圖2.4電梯控制系統流程圖3電梯電氣控制系統的硬件選型3.1可編程控制器八層電梯控制單元采用西門子S7-200CPU226型可編程控制器。它的本機數字量I/O口：24入/16出。另外加上1個EM233擴展模塊（16入/16出）和1個EM222（八出）擴展模塊。3.2曳引電機系統采用的是交流永磁低速同步電動機作為曳引系統的動力源。交流永磁式同步電動機具有結構簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高的特點。和直流電動機相比，它沒有換向器和電刷。相對異步電動機而言，同步電動機比較簡單，定子電流和定子電阻損耗減小，且轉子參數可測，控制性能好。交流永磁同步電動機通過調節電源頻率來改變轉速。3.3變頻器3.3.1變頻器的基本原理在交流異步電動機的諸多調速方法中，變頻調速的性能最好，調速范圍大，靜態穩定性好，運行效率高。采用通用變頻器對交流異步電動機進行調速控制，由于使用方便，可靠性高，并且經濟效益顯著，所以這種方案逐步得到推廣。由電動機的基本知識可知，異步電動機的同步轉速，即旋轉磁場的轉速為該部分的性能對電梯運行時乘客的舒適感有著重要影響。變頻器通過改變電機的電源頻率來實現速度的調節。原理公式:n=60f(1-s)/p(3-1)式中n——異步電動機的轉速;F——異步電動機的頻率;S——電動機轉差率;P——電動機極對數;由式(3-1)可知，轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0-50Hz的范圍內變化時，電動機轉速調節范圍非常寬。3.3.2變頻器的基本構成變頻器的發展已有數十年的歷史，在變頻器的發展過程中曾出現過多種類型的變頻器。變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器，按照開關方式可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高頻PWM變頻器。按照工作原理可以分為V/F控制變頻器、磚茶頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等，按照用途可以分為通用變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。目前，市場上主流的通用變頻器主要由主電路（包括驅動電路）、控制電路、信號處理與故障保護電路、外圍接口電路與電源電路組成。變頻器采用了矢量控制方式，由于進行矢量控制時需要進行大量的運算，故其運算電路中有一個一DSP（數字信號處理器）為主的用于轉矩計算的CPU，以及相應的檢測和控制電路。1、主電路整流電路。一般的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。它的主要作用是對工頻的外部電源進行整流，給逆變電路和控制電路提供所需的直流電源。直流中間電路。直流中間電路的作用是對整流電路的輸出進行平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質量較高的直流電源。逆變電路。逆變電路是變頻器最主要的部分之一，他的主要作用是在控制電路的控制下將平滑電路輸出的直流電源轉換為頻率和電壓任意可調的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，被用來實現對異步電動機的調速控制。2、控制電路變頻器的控制電路包括主控制電路、信號檢測電路、門極驅動電路、外部接口電路以及保護電路等幾個部分，是變頻器的核心部分。控制電路的主要作用是將檢測電路得到的各種信號送至運算電路，使運算電路能夠根據要求為變頻器主電路提供必要的門極驅動信號，并對變頻器以及異步電動機提供必要的保護。此外，控制電路還通過A/D、D/A等外部接口電路接收/發送多種形式的外部信號以及給出系統的內部工作狀態，以便使變頻器能夠與外部設備配合，進行各種高性能的控制。3、其他電路在變頻器中除了主電路和控制電路外，還包括其他電路。信號采樣電路。主要用于采集變頻器的輸入電壓和輸入電流，中間直流電壓、直流電流，逆變器輸出電壓、輸出電流，溫升以及電動機轉速等信號。信號處理和故障保護電路。外部接口電路。主要是指從外部電路輸入控制信號，或將變頻器的正常運轉信號、故障信號輸出，供外部電路使用。經采樣電路取得的電壓、電流和溫度等信號經信號處理電路進行分壓、光電隔離、濾波、放大處理，然后進行A/D轉換，轉換值作為控制的反饋信號輸入CPU，作為控制算法計算的依據或進行顯示。3.3.3變頻器型號隨著變頻器性價比的逐漸提高，許多領域都應用到交流變頻器，而日益豐富的軟件功能使變頻器的多功能化和高性能化為用戶提供了一種可能，即可以把原有生產機械的工藝水平“升級”，達到以往無法達到的境界，使其變成一種具有高度軟件控制功能的新機種。有的廠家稱，以RISC(精簡指令集計算機)為核心的數字控制，可以支持無速度傳感器矢量控制變頻器的矢量控制算法、轉速估計運算、PID調節器在線實時運算[。變頻調速以其優異的調速和起制動性能，高效率、高功率因數和節電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。目前，有為電梯控制而設計的專用變頻器早己問世，其功能較強，使用靈活，但價格相對較貴。本實驗電梯控制系統采用安川L1000電梯專用變頻器，其對高性能電流矢量控制和絕對值編碼器的應用發揮的淋漓盡致，實現高性能無傳感器的起動轉矩補償功能，能使電梯乘坐更加舒適。驅動感應電機或同步電機都能進行停止型自學習，內置電梯專用時序，可拆卸式端子盤，使得調試、維護更加簡單方便。同時具有自動轉矩提升功能，滿足電梯各種過負載試驗，多種安全功能及長壽命的設計，使產品更具安全、高可靠性。3.4觸摸屏轎廂內選控制器設在電梯模型側面的框架上，由具有遠程I/O通信功能的觸摸屏構成，故又稱為遠程I/O智能模塊，負責收集轎廂內選信號及內選指示。并通過串口將數據傳送給PLC。觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設備，是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。它富裕了多媒體咱新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設備。觸摸屏在我國的應用非常廣闊。隨著計算機的廣泛普及，觸摸屏一易于使用、堅固耐用、反應速度快、節省空間等優點，使得系統設計師們越來越多地感到使用觸摸屏具有相當大的優越性。觸摸屏配備有COM端口和TOOL端口。COM端口用于與PLC、上位機、單片機等進行連接的RS-232端口；TOOL端口用于與安裝有畫面制作工具軟件GTWIN的計算機，是通過專用電纜（AFC8503）連接的端口。觸摸屏采用松下GT10型單色觸摸屏，如圖3-1所示。由液晶顯示器和觸摸面板組成，在屏幕上可以顯示各種畫面和圖案，通過RS-232通信接口與PC/PPI電纜實現與PLC的連接。當需要改變樓層時，只需用軟件重置觸摸屏的開關部件就可以實現內選鍵盤硬件的替換。圖3-1松下GT10型單色觸摸屏3.5光電編碼器通過編碼器與變頻器連接可以準確的獲得電梯實際運動的速度以提高控制精度。旋轉編碼器是用來測量轉速的裝置，光電式旋轉編碼器通過光電轉換，可將輸出軸的角位移、角速度等機械量轉換成相應的電脈沖以數字量輸出。編碼器可分為:增量脈沖編碼器((SPC)，絕對脈沖編碼器(APC)。本系統采用增量脈沖編碼器和PG矢量控制方式，配以高精度的旋轉編碼器，控制精度可達0.01-0.02，使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。

4西門子S7-200PLC硬件結構及編程軟件4.1PLC的硬件結構4.1.1PLC的概念可編程控制器簡稱PC（英文全稱：ProgrammableController），它經歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC（英文全稱：ProgrammableLogicController）和可編程序控制器PC幾個不同時期。為與個人計算機（PC）相區別，現在仍然沿用可編程邏輯控制器這個老名字。國際電工委員會（IEC）又先后頒布了PLC標準的草案第一稿，第二稿，并在1987年2月通過了對它的定義：“可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關外部設備，都按易于與工業控制系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。”隨著微處理器、計算機和數字通信技術的飛速發展，計算機控制已經擴展到了幾乎所有的工業領域。當前用于工業控制的計算機可以分為幾類，類如可編程序控制器、基于PC總線的工業控制計算機、基于單片機的測控裝置、用于模擬量閉環控制的可編程調節器、集散控制系統（DCS）和現場總線控制系統（FCS）等。PLC的應用廣、功能強大、使用方便，是現代工業自動化的主要設備之一。PLC已經廣泛地應用在各種機械設備和生產過程的自動控制系統中，PLC在其他領域，例如民用和家庭自動化的應用也得到了迅速的發展。4.1.2PLC的特點及應用領域1、PLC的特點1）編程方法簡單易學。2）功能強，性能價格比高。3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強。4）可靠性高，抗干擾能力強。5）系統的設計、安裝、調試工作量少。6）維修工量少，維修方便。7）體積小，能耗低。2、PLC的應用領域1）數字邏輯控制。2）運動控制。3）閉環過程控制。4）數據處理。5）通信連網。4.1.3PLC的基本結構PLC的內部結構如圖4-1所示，其實物圖如圖4-2所示。圖4-1PLC的內部結構圖4-2西門子S7-200CPU226PLC實物圖1、中央處理單元CPUCPU是PLC的核心部件，由運算器和控制器組成。主要用于：接收并存儲從編程器輸入的用戶程序；檢查編程過程是否出錯；進行系統診斷；解釋并執行用戶程序；完成通信及外設的某些功能。2、存儲器包括系統程序存儲器、用戶程序存儲器和工作數據存儲器。3、I/O模塊I/O接口是PLC與外界連接的接口。輸入接口用來接收和采集輸入信號，輸出接口用來連接被控對象中各種執行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調節閥（模擬量）、調速裝置（模擬量）等。4、電源模塊用來將外部供電電源轉變成供PLC內部的CPU、存儲器和I/O接口等電路工作所需要的直流電源。5、編程器編程器是PLC最重要的外圍設備，是PLC不可缺少的部分。編程器的作用是輸入和編輯用戶程序、調試程序和監控程序的執行過程。4.2PLC的工作原理PLC采用“順序掃描，不斷循環”的工作方式,如圖4-3所示

1、每次掃描過程，集中采集輸入信號，集中對輸出信號進行刷新。

2、輸入刷新過程，當輸入端口關閉時，程序在進行執行階段時，輸入端有新狀態，新狀態不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態才被讀入。

3、一個掃描周期分為輸入采樣，程序執行，輸出刷新。

4、元件映象寄存器的內容是隨著程序的執行變化而變化的。

5、掃描周期的長短由三條決定。（1）CPU執行指令的速度（2）指令本身占有的時間（3）指令條數，現在的PLC掃描速度都是非常快的。

6、由于采用集中采樣、輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現象，即輸入/輸出響應延遲。圖4-3PLC的順序掃描循環工作過程最初研制生產的PLC主要用于代替傳統的由繼電器接觸器構成的控制裝置，但這兩者的運行方式是不相同的：

繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。

PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點（包括其常開或常閉觸點）不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。

為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式—掃描技術。這樣在對于I/O響應要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結果上就沒有什么區別了。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，則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)。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凡是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。4.3西門子S7-200編程軟件4.3.1PLC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”。PLC的編程語言一般有五種：順序功能圖(SequentialFunctionChart)、梯形圖(LadderDiagram)、功能塊圖(FunctionBlockDiagram)、指令表(InstructionList)和結構文本(StructuredText)。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，編程軟件為V4.0STEP7MicroWINSP6。該軟件能夠完成制作程序、對可編程控制器CPU的寫入/讀出、監控程序運行、調試程序、PLC錯誤診斷等一系列功能。4.3.2STEP7編程軟件的編程語言1、STEP7的概述STEP7是用于西門子可編程邏輯控制器組態和編程的標準軟件包，也就是用戶程序。它是西門子工業軟件的組成部分。STEP7標準軟件包有下列版本(I)、用于西門子S7-200上簡單單站應用的STEP7Micro/DOS和STEP7Micro/WIN;(2)、用于使用帶有各種功能的西門子S7-300/ST400、西門子M7-300/M7-400和西門子的STEP7:①、可通過選擇SIMATIC工業軟件中的軟件產品進行擴展;②、為功能模板和通訊處理器賦值參數;③、強制和多處理器模式;④、全局數據通訊;⑤、使用通訊功能塊的事件驅動數據傳送;⑥、組態連接;2、STEP7編程軟件的編程語言標準的STEP7軟件包配3種基本編程語言，即梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）、語言表（STL）和順序功能圖編程語言，它們在STEP7中可以相互轉換。本實驗采用梯形圖這種編程語言。梯形圖結構形式類似地傳統的繼電器控制電路，它是由圖形符號連接而成，這些符號分別代表常開觸點、常閉觸點、并聯接線、串聯接線及繼電器線圈等，每個觸點和線圈都有一個編碼。梯形圖具有如下特點：①梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列，也是程序的執行順序。通常每個繼電器線圈為一邏輯行，即一層階梯。每一邏輯起始于母線，然后是觸點的各種連接，最后經過繼電器線圈終止于母線，整個梯形圖呈現梯形。②梯形圖中的繼電器不同于傳統繼電器控制線路中的物理繼電器，它實質上是內部存儲中的位觸發器，因此稱為“軟繼電器”或“軟元件”。這些軟元件輸出繼電器，輔助繼電器，定時器，計數器及狀態器等，它們均有無限常開觸點和常閉觸點。在PLC內部可以自由選取使用。如果某個位觸發為“1”，表示對應的繼電器線圈接通，相應的常開觸點都閉合，而常閉觸點都斷開。③梯形圖是一種形象化的編程語言，其兩端的母線是沒有電源連接。因此核彈頭形圖中不存真實的物理電流，而具有“概念”電流，是用戶程序運算過程中滿足輸出執行條件的形象化表示方式。“概念”電流只能從左到右流動，層次的改變是從上到下。④輸入繼電器只能從外部輸入信號驅動，而不能由內部其他觸點驅動。因此在梯形圖中只能出現輸入繼電器的觸點而不出現線圈，輸入繼電器的觸點狀態即表示相對應的輸入信號的變化。⑤輸出繼電器用于PLC的輸出控制，它是通過外輸出觸點驅動外部執行器。因此，在梯形圖中的某個輸出繼電器的線圈接能時，表示在對應的輸出端子上有輸出信號。⑥PLC內部其他軟元件的觸點不能驅動外部執行器，它們只供PLC內部使用。⑦PLC處于運行狀態時，CPU接梯形圖中元件排列順序從上而下，從左到右逐行處理。4.3.3STEP7編程軟件的基本指令STEP7編程軟件的基本指令有位邏輯指令、計數器與計時器指令、傳送與比較指令、數據轉換指令、算術運算指令、移位與循環指令、程序控制指令等。

5控制系統的程序及電路圖5.1PLC控制系統工作原理圖PLC控制系統工作原理圖如圖5-1所示。輸入輸入外呼指令信號開關門信號平層信號內呼指令信號PLC輸出樓層顯示呼梯信號顯示運行方向指示開關門控制變頻器曳引機運行方式選擇運行控制信號安全保護信號 圖5-1PLC控制系統工作原理圖5.2I/O分配5.2.1PLC控制系統輸入輸出說明PLC是按編號來區分操作元件的，所以在編寫梯形圖程序時，首先必須確定所使用編程元件的編號。使用時一定要明確，每個元件在任何時刻決不能同時擔任幾個角色，一般來講，選定的PLC，其輸入點數與控制對象的輸入信號數總是相對應的，輸出點數與輸出控制回路數也是相對應的。所以I/O地址的分配實際上是對PLC輸入輸出點數給實際I/O電路的分配。編程時按點號建立邏輯與控制關系，接線時按點號對號入座進行接線。根據電梯的運行特點，輸入輸出應該包括以下幾部分：1、輸入部分1）各層門廳按鈕2）轎廂內按鈕3）平層檢測4）轎廂門、廳門限位開關2、輸出部分1）數碼管各段顯示2）數碼管上下箭頭顯示3）各樓層內呼指示4）各樓層外呼指示5）電機正反轉6）開關門控制5.2.2I/O分配表表5-1PLCI/O分配輸入點名稱輸出點名稱內呼1層I0.0內呼1層指示Q0.0內呼2層I0.1內呼2層指示Q0.1內呼3層I0.2內呼3層指示Q0.2內呼4層I0.3內呼4層指示Q0.3內呼5層I0.4內呼5層指示Q0.4內呼6層I0.5內呼6層指示Q0.5內呼7層I0.6內呼7層指示Q0.6內呼8層I0.7內呼8層指示Q0.71層外呼上I1.01層上指示Q1.02層外呼上I1.12層上指示Q1.12層外呼下I1.22層下指示Q1.23層外呼上I1.33層上指示Q1.33層外呼下I1.43層下指示Q1.44層外呼上I1.54層上指示Q1.54層外呼下I1.64層下指示Q1.65層外呼上I1.75層上指示Q1.75層外呼下I2.05層下指示Q2.06層外呼上I2.16層上指示Q2.16層外呼下I2.26層下指示Q2.27層外呼上I2.37層上指示Q2.37層外呼下I2.47層下指示Q2.48層外呼下I2.58層下指示Q2.5開門限位I2.6電梯上行Q2.6關門限位I2.7電梯下行Q2.71層平層I3.0開門驅動Q3.02層平層I3.1關門驅動Q3.13層平層I3.2上行指示Q3.24層平層I3.3下行指示Q3.35層平層I3.41層指示Q4.06層平層I3.52層指示Q4.17層平層I3.63層指示Q4.28層平層I3.74層指示Q4.3開門按鈕I4.05層指示Q4.4關門按鈕I4.16層指示Q4.5零速返回I4.27層指示Q4.68層指示Q4.7制動輸出Q3.4在1層M0.01層呼上M3.0在2層M0.12層呼上M3.1在3層M0.22層呼下M3.2在4層M0.33層呼上M3.3在5層M0.43層呼下M3.4在6層M0.54層呼上M3.5在7層M0.64層呼下M3.6在8層M0.75層呼上M3.7內選1層M1.05層呼下M4.0內選2層M1.16層呼上M4.1內選3層M1.26層呼下M4.2內選4層M1.37層呼上M4.3內選5層M1.47層呼下M4.4內選6層M1.58層呼下M4.5內選7層M1.6定上行M6.0內選8層M1.7定下行M6.11層停車M5.0制動M6.22層停車M5.1零速輔助M6.33層停車M5.24層停車M5.35層停車M5.46層停車M5.57層停車M5.68層停車M5.75.3程序部分5.3.1內呼信號的登記于消除內呼信號由轎廂內的選層按鈕產生，內呼信號被登記后，要由程序完成保持，直至電梯到達內選確定的樓層并發出了開門信號指示信號才被消除。程序如圖5-2所示。圖5-2外呼信號的登記與消除5.3.2外呼信號的登記于消除只要某一層有外呼信號，那么該呼梯信號就需要被鎖定。當電梯運行方向與呼梯方向相同，那么就需要響應該信號；如果電梯的運行方向與呼梯信號方向相反，那么就需要等待電梯轎廂運行回來后再響應該呼梯信號，響應的標識為達到該樓層電梯停止運行并打開轎廂門。梯形圖程序如圖5-3所示。圖5-3內呼信號的登記與消除5.3.3樓層的登記與消除電梯要判斷當前所在樓層，則首先讀取要到達樓層的平層開關狀態，若滿足要求