《畢業(yè)設(shè)計－基于西門子PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計》

1、沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院畢 業(yè)設(shè) 計論 文論文題目 專 業(yè)： 班 級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務(wù) 書論文設(shè)計題目：論文預(yù)期目標(biāo)及要求：論文選題難度和份量要適當(dāng)，應(yīng)能在規(guī)定的時間內(nèi)經(jīng)過努力能夠完成。1、前言局部 介紹論文的選題，選題應(yīng)緊密結(jié)合本專業(yè)特點，突出表達(dá)實用效果。要說明選題的背景和意義。 2、綜合論述局部 主要闡述選題在相應(yīng)學(xué)科領(lǐng)域中的開展進(jìn)程和研究方向，特別是近年來的開展趨勢和最新的成果。綜述局部應(yīng)能反映出學(xué)生多方面的能力，尤其應(yīng)反映出其綜合分析能力。 3、方案的論證 在明確了解要解決的問題和文獻(xiàn)綜述，應(yīng)提出

2、自己解決問題的思路和方案了。要通過顯示自己方案的價值，讓讀者了解方案的創(chuàng)新之處或有新意的思路，算法和關(guān)鍵技術(shù)。 4、論文主體 主體局部應(yīng)占整個論文局部的2/3左右。這局部中，要將整個研究開發(fā)工作的內(nèi)容，包括理論分析，總體設(shè)計，模塊劃分，實現(xiàn)方法等進(jìn)行詳細(xì)的論述。 技術(shù)開發(fā)型的論文主體應(yīng)包括：總體設(shè)計，模塊劃分，硬件組成，軟件描述，實現(xiàn)技術(shù)，性能分析等。在寫作上，除了文字描述外，還要善于利用各種原理圖，流程序，表格，曲線等來是說明。 5、 測試及性能分析 性能測試一般是在系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)下記錄實際運(yùn)行的數(shù)據(jù)，然后歸納數(shù)據(jù)以此來分析系統(tǒng)運(yùn)行的性能。6、論文正文內(nèi)容6000-15000字7、學(xué)生選擇的

3、題目，須經(jīng)過指導(dǎo)教師同意前方可采用。8、論文一式三份。論文的打印和裝訂順序要及格式體例要求。畢業(yè)論文進(jìn)度期限：自2011年1月8日起至2011年4月21日指導(dǎo)教師： 職稱： 下發(fā)日期： 系 主 任： 教務(wù)處長： 電梯控制技術(shù)摘 要本課題的主要任務(wù)是運(yùn)用可編程控制器(PLC)及相關(guān)知識設(shè)計電梯控制系統(tǒng)。以速度和方向為主線，根據(jù)實際樓層數(shù)目自行調(diào)整來實現(xiàn)任意層電梯換向和換速控制。本文主要運(yùn)用西門子SIMATIC S7-200 PLC及輔助軟件實現(xiàn)對電梯系統(tǒng)的控制，通過plc通訊，對西門子SIMATIC S7-200 PLC實現(xiàn)點對點的控制。然后與外部顯示電路相連，實現(xiàn)控制與顯示的結(jié)合。關(guān)鍵詞：電梯

4、控制系統(tǒng) SIMATIC S7-200 PLC 換向和換速控制第1章 緒論可編程邏輯控制器概述可編程控制器Programmable Controller是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的專用計算機(jī)控制裝置，是20世紀(jì)60年代開展起來的一種控制設(shè)備。最早的可編程控制器要追溯到1969年。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller,簡稱PLC，主要作用就是替代繼電器實現(xiàn)邏輯控制。工業(yè)控制領(lǐng)域的快速開展和不斷增長的新需求，使得目前這類裝置的功能已經(jīng)大大超出了邏輯控制的范圍，因此原來的說法也就不能貼切的表示其功用了。今天我們稱之為可編程控制器，簡稱PC。

5、但為防止與個人計算機(jī)Personal Computer的簡稱混淆，還是簡稱PLC。PLC運(yùn)用于工業(yè)控制的近40年中，對提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率起到了重要作用。隨著時間的推移，PLC已經(jīng)不再局限于最初的設(shè)計的邏輯和順序控制領(lǐng)域，越來越多的PLC產(chǎn)品向著滿足更多更復(fù)雜的控制需求邁進(jìn)。隨著現(xiàn)場總線和工業(yè)以以太網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)和推廣，更加有力地邁進(jìn)了PLC產(chǎn)品在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。PLC是基于計算機(jī)技術(shù)和自動控制理論開展而來的，它既不同于普通的計算機(jī)，又不同于一般的計算機(jī)控制系統(tǒng)，作為一種特殊形式的計算機(jī)控制裝置，它在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件組成，軟件結(jié)構(gòu)以及I/O通道，用戶界面諸多方面都有其特殊性。 從原理上說，可編程控制

6、器和計算機(jī)是一致的，為了和工業(yè)控制相適應(yīng)，PLC采用掃描原理來工作，也就是對整個程序進(jìn)行一遍又一遍的掃描，直到停機(jī)為止。之所以采用這樣的工作方式，是因為PLC是由繼電器控制開展而來的，而CPU的掃描用戶程序的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于繼電器的動作時間，只要采用循環(huán)掃描的方法就可以解決其中的矛盾。循環(huán)掃描的工作方式是PLC區(qū)別于普通的計算機(jī)控制系統(tǒng)的一個重要方面。 雖然各種PLC的組成各不相同，但是在結(jié)構(gòu)上是根本相同的，一般由CPU、存儲器、輸入輸出設(shè)備(I/O)和其他可選部件組成。其他的可選部件包括編程器，外存儲器，模擬I/O盤，通信接口，擴(kuò)展接口等。CPU是PLC的核心，它用于輸入各種指令，完成預(yù)定的任務(wù)

7、，起到了大腦的作用，自整定、預(yù)測控制和模糊控制等先進(jìn)的控制算法也已經(jīng)在CPU中得到了應(yīng)用；存儲器包括隨機(jī)存儲器RAM和只讀存儲器ROM，通常將程序以及所有的固定參數(shù)固化在ROM中，RAM那么為程序運(yùn)行提供了存儲實時數(shù)據(jù)與計算中間變量的空間；輸入輸出系統(tǒng)I/O使過程狀態(tài)和參數(shù)輸入到PLC的通道以及實時控制信號輸出的通道，這些通道可以有模擬量輸入、模擬量輸出、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、脈沖量輸入等，使PLC的應(yīng)用十分廣泛。 早期的PLC主要用于順序控制上。所謂順序控制，就是按照工藝流程的順序，在控制信號的作用下，使得生產(chǎn)過程的各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動地按照順序動作。PLC的應(yīng)用大大促進(jìn)了流水線技術(shù)的開展。

8、今天的PLC已經(jīng)開始用于閉環(huán)控制，不僅如此，隨著其擴(kuò)展能力和通信能力的開展，它也越來越多地應(yīng)用到了復(fù)雜的分布式控制系統(tǒng)中。PLC自1969年問世以來，它按照成熟而又有效的繼電器控制概念和設(shè)計思想，不斷利用新科技，新器件，尤其和現(xiàn)在飛速開展的計算機(jī)技術(shù)相聯(lián)系，逐步形成一門較為獨立的新興技術(shù)和具有特色的各種系列產(chǎn)品，同時也逐步開展成為一類解決自動化問題的有效而且便捷的方式。PLC自身具有的完善的功能，模塊化的結(jié)構(gòu)，以及開發(fā)容易、操作方便、性能穩(wěn)定、可靠性高的特點和較高的性價比，使其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前景越發(fā)看好，而且隨著集成電路的開展和網(wǎng)絡(luò)時代的到來，PLC必將能夠有更大的用武之地。 現(xiàn)在的主要的

9、PLC的廠商都集中在日本和美國等興旺國家，國內(nèi)生產(chǎn)和制造PLC的工藝技術(shù)都還落后于這些國家。作為實現(xiàn)工業(yè)自動化的不可缺少的局部，大力開展PLC對于我國來講是很重要的，也有深遠(yuǎn)的意義。 PLC的由來在60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)根本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計和安裝。隨著生產(chǎn)的開展，汽車型號更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計和安裝，十分費(fèi)時，費(fèi)工，費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標(biāo)指標(biāo)，即： 1.編

10、程方便，現(xiàn)場可修改程序； 2.維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)； 3.可靠性高于繼電器控制裝置； 4.體積小于繼電器控制裝置； 5.數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機(jī)； 6.本錢可與繼電器控制裝置競爭； 7.輸入可以是交流115V； 8.輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等； 9.在擴(kuò)展時，原系統(tǒng)只要很小變更； 10.用戶程序存儲器容量至少能擴(kuò)展到4K。 1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。 這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用，到1

11、971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。 這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971年，日本從美國引進(jìn)了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制。于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。 PLC的根本結(jié)構(gòu) PLC的根本組成局部包括中央處理單元CPU，內(nèi)部擴(kuò)展，電源，I/O模塊編程器。圖1-1給出了PLC組成結(jié)構(gòu)框圖。 1.中央處理單元CPU中央處理單元是可編程控制器的核心局部，他主要是由處理器和內(nèi)存組成。其中處理器包括通用的微處理器和專用的微處理器。S7200CPC將一個微處理器，一個繼承的電

12、源和假設(shè)干數(shù)字量I/O點集成在一個緊湊的封裝中。西門子提供更多類型的CPU，以適應(yīng)各種應(yīng)用要求。不同類型的CPU具有不同的規(guī)格參數(shù)，但核計算能力相同。2.內(nèi)部擴(kuò)展中央處理單元中包括一定的供用戶使用的內(nèi)部存儲器，但對于用戶應(yīng)用程序來說一般是不夠的，所以PLC都具有內(nèi)存擴(kuò)展功能。3.電源所有的S7-200CPU都有內(nèi)部電源，可為CPU自身，擴(kuò)展模塊和其他用電設(shè)備提供5V，24V直流電源。擴(kuò)展模塊通過與CPU連接的總線連接電纜取得5V直流電源。5V直流電源不能通過添加外部電源增加供電能力。如果使用CPU上的24V支流傳感器電源為擴(kuò)展模塊供給24V直流電源，或者為I/O點提供24V直流電源，這些電源需

13、求都要根據(jù)CPU的供電能力進(jìn)行計算。如果所需電流超過傳感器的供電能力，就需要增加外接24V直流電源。S7-200CPU上提供的電源不能和外接電源并聯(lián)。外加電源直接連接到相應(yīng)的模塊上即可。圖1.1 PLC的組成結(jié)構(gòu)框圖4.I/O模塊 輸入模塊和輸出模塊簡稱為I/O模塊，它們是系統(tǒng)的眼，耳，手，腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設(shè)備和CPU的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕，選擇開關(guān)，數(shù)字撥碼開關(guān)，限位開關(guān)，接近開關(guān)，光電開關(guān)，壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器，測速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器，電磁

14、閥，電磁鐵，指示燈，數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備；模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥，變頻器等執(zhí)行裝置。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而PLC的輸入/輸出信號電壓較高，例如DC24V和AC220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I/O模塊中，用光耦合器，光控晶閘管，小型繼電器等器件來隔離PLC的內(nèi)部電路和外部的I/O電路，I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換的作用。5編程器編程器用來生成用戶程序，并用它進(jìn)行編輯，檢查，修改和監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它的體

15、積小，價格廉價，一般用來給小型PLC編程，或者用于現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)。使用編程軟件可以在計算機(jī)屏幕上直接生成和編輯梯形圖或指令表程序，并且可以實現(xiàn)不同編程語言之間的轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到PLC，也可以將PLC程序上傳到計算機(jī)。程序可以存盤或打印，通過網(wǎng)絡(luò)，還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。 PLC的特點編程方法容易學(xué)梯形圖是使用得最多的PLC編程語言，其電路符號和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似。梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電器技術(shù)人員只要花幾天時間就可以以熟悉的梯形圖語言，并用來編制用戶程序。梯形圖語言實際上是一種面向用戶的高級語言，PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序?qū)⑺胺g成匯

16、編語言后再執(zhí)行。功能強(qiáng)，性能價格比高： 一臺小型PLC內(nèi)有成百上千可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能。不同規(guī)格的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用于接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和小型交流接觸器。4抗干擾性強(qiáng)PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗

17、干擾能力，平均無故障時間到達(dá)數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣闊用戶認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。系統(tǒng)的設(shè)計，安裝，調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器，時間繼電器，計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計，安裝，接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法來設(shè)計。這種編程方法規(guī)律，對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計梯形圖的時間比設(shè)計相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少的多。6高可靠性1所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。2各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms.3各模

18、塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。4采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。5對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。6良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。7大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。 7. 豐富的I/O接口模塊 PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部

19、網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 8. 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 9.安裝簡單，維修方便 PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 P

20、LC的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字量邏輯控制PLC用“與，“或，“非等邏輯指令來實現(xiàn)觸點和電路的串，并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制，定時控制與順序邏輯控制。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動生產(chǎn)線，其應(yīng)用領(lǐng)域已普及各行各業(yè)，甚至深入到家庭。運(yùn)動控制PLC使用專用的運(yùn)動控制模塊，對直線運(yùn)動或圓周運(yùn)動的位置，速度和加速度進(jìn)行控制，可以實現(xiàn)單軸，雙軸和多軸的位置控制，使運(yùn)動控制與順序控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起。PLC的運(yùn)動控制功能廣泛運(yùn)用于各種機(jī)械，例如金屬切削機(jī)床，金屬成型機(jī)械，裝配機(jī)械，機(jī)器人，電梯等場合。數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送，裝換，排序和查表，位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集

21、，分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以與儲存在儲存器中的參考值比擬，也可以用通信功能傳送到別的智能裝置，或者將它們打印制表。通信聯(lián)網(wǎng)PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信，多臺PLC之間的通信，PLC與其他智能控制設(shè)備之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理，分散控制的分布式控制系統(tǒng)。 PLC的硬件結(jié)構(gòu)1.PLC的物理結(jié)構(gòu)整體式PLC：又叫做單元式或箱體式，它的體積小，價格低，小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC將CPU模塊，I/O模塊和電源裝在一個箱型機(jī)殼內(nèi)，s7-200稱為CPU模塊。模塊式PLC：大中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)，它由機(jī)架和模塊組成。模塊插在模塊插座上，后

22、者焊在機(jī)架中的總線連接板上，有不同槽數(shù)的機(jī)架供用戶選用，如果一個機(jī)架容納不下選用的模塊，可以增設(shè)一個或數(shù)個擴(kuò)展機(jī)架，各機(jī)架之間用接口模塊和電纜相連。2.CPU模塊的存儲器 存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序相當(dāng)于個人計算機(jī)操作系統(tǒng)，它使PLC具有根本的智能，能夠完成PLC設(shè)計者規(guī)定的各種工作。系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家設(shè)計并固化在ROM中，用戶不能讀取。用戶程序由用戶測試，它使PLC能完成用戶要求的特定功能。PLC使用的物理存儲器有：隨機(jī)存取存儲器RAM，只讀存儲器ROM，可以電擦除可編程的只讀存儲器EEPROM。3I/O模塊輸入模塊：輸入電路中設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入觸

23、點抖動或外部干擾脈沖引起錯誤的輸入信號。S7-200的濾波電路的延遲時間可以用編程軟件中的系統(tǒng)塊設(shè)置。輸出模塊：S7-200的CPU模塊的數(shù)字量輸出電路的功率元件有驅(qū)動直流負(fù)載，負(fù)載電源由外部提供。輸出電流的額定值與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)，例如S7-200的繼電器輸出電路可以驅(qū)動2A的電阻性負(fù)載，但是只能驅(qū)動200W的白熾燈。輸出電路一般分為假設(shè)干組，對每一組的總電流也有限制。面板結(jié)構(gòu)和接線端子如圖1.2 1.3。 SKIPIF 1 0 圖1.2 PLC面板結(jié)構(gòu) SKIPIF 1 0 圖1.3 PLC接線端子 PLC的功能邏輯控制計數(shù)控制步進(jìn)(順序)控制PID控制數(shù)據(jù)控制：PLC具有數(shù)據(jù)處理能力通信和

24、聯(lián)網(wǎng)其它：PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT模塊。1.17 PLC的工作原理讀取輸入：在PLC的存儲器中，設(shè)置了一片區(qū)域來存放輸入信號和輸出信號的 狀態(tài)，它們分別稱為輸入過程映像存放器和輸出過程映像存放器。CPU以字節(jié)8位為單位來讀寫輸入/輸出過程映像存放器。執(zhí)行用戶程序：PLC的用戶程序由假設(shè)干條指令組成，指令在存儲器中按順序排 列。在RUN工作模式的程序執(zhí)行階段，在沒有跳轉(zhuǎn)指令時，CPU從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序。通信處理：在通信請求處理階段，CPU處理從通信接口和智能模塊接收到的信息，例如讀取智能模塊的信息并存放在緩沖區(qū)中，在適當(dāng)

25、的時候信息傳送給通信請求方。CPU自診斷測試包括定期檢查CPU模塊的操作和擴(kuò)展模塊接收的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。改寫輸出：CPU執(zhí)行完用戶程序后，將輸出過程映像存放器的0/1狀態(tài)傳送到輸出模塊并鎖存起來。梯形圖中某一輸出位的線圈“通電時，對應(yīng)的輸出過程映像存放器為1狀態(tài)。信號經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，使外部負(fù)載通電工作。假設(shè)梯形圖中輸出的線圈通電，對應(yīng)的輸出過程映像存放器中存放的二進(jìn)制數(shù)為0，將它送到繼電器輸出模塊，對應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。中斷程序的處理

26、：如果在程序中使用了中斷，中斷事件發(fā)生時CPU停止正常的掃描工作模式，立即執(zhí)行中斷程序，中斷功能可以提高PLC對某些事件的響應(yīng)速度。立即I/O處理：在程序執(zhí)行過程中使用立即I/O指令可以直接存取I/O點。用立即I/O指令讀輸入點的值時，相應(yīng)的輸入過程映像存放器的值未被更新。用立即I/O指令來改寫輸出點時，相應(yīng)的輸出過程映像映像存放器的值被更新。PLC的工作過程：PLC的工作過程是周期循環(huán)掃描的工作原理。用戶通過編程器或其它輸入設(shè)備，輸入存放在PLC的用戶存儲器中。當(dāng)PLC開始運(yùn)行時，CPU根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)控程序的規(guī)定順序，通過掃描，完成各輸入點的狀態(tài)采集或輸入數(shù)據(jù)采集、用戶程序的執(zhí)行、各輸出點狀態(tài)的

27、更新、編程器鍵入影響和顯示更新、及CPU自檢等功能。PLC的掃描可按固定順序進(jìn)行，也可按用戶程序規(guī)定的可變順序進(jìn)行。PLC的工作過程分為三個階段進(jìn)行。圖1.4所示： 輸入狀態(tài)存放器程序執(zhí)行輸入鎖存器輸出狀態(tài)存放器輸入端子輸出鎖存器輸出端子 輸入采樣 程序執(zhí)行 輸出刷新圖1.4 PLC工作過程流程圖 PLC的開展趨勢 1微型、小型PLC功能明顯增強(qiáng)：很多有名的PLC廠家相繼推出高速、高性能、小型、特別是微型的PLC。三菱的FXOS14點(8個24VDC輸入,6個繼電器輸出),其尺寸僅為58mm89mm,僅大于信用卡幾個毫米,而功能卻有所增強(qiáng),使PLC的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大到遠(yuǎn)離工業(yè)控制的其它行業(yè),如快餐

28、廳、醫(yī)院手術(shù)室、旋轉(zhuǎn)門和車輛等,甚至引入家庭住宅、娛樂場所和商業(yè)部門。2集成化開展趨勢增強(qiáng)：由于控制內(nèi)容的復(fù)雜化和高難度化,使PLC向集成化方向開展,PLC與PC集成、PLC與DCS集成、PLC與PID集成等,并強(qiáng)化了通訊能力和網(wǎng)絡(luò)化,尤其是以PC為基的控制產(chǎn)品增長率最快。PLC與PC集成,即將計算機(jī)、PLC及操作人員的人機(jī)接口結(jié)合在一起,使PLC能利用計算機(jī)豐富的軟件資源,而計算機(jī)能和PLC的模塊交互存取數(shù)據(jù)。以PC機(jī)為基的控制容易編程和維護(hù)用戶的利益,開放的體系結(jié)構(gòu)提供靈活性,最終降低本錢和提高生產(chǎn)率。3向開放性轉(zhuǎn)變：PLC存在嚴(yán)重的缺點,主要是PLC的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開放的,

29、絕大多數(shù)的PLC是專用總線、專用通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議,編程雖多為梯形圖,但各公司的組態(tài)、尋址、語文結(jié)構(gòu)不一致,使各種PLC互不兼容。國際電工協(xié)會(IEC)在1992年公布了IEC1131-3?可編程序控制器的編程軟件標(biāo)準(zhǔn)?,為各PLC廠家編程的標(biāo)準(zhǔn)化鋪平了道路?，F(xiàn)在開發(fā)以PC為基、在WINDOWS平臺下,符合IEC1131-3國際標(biāo)準(zhǔn)的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的PLC正在規(guī)劃中。 電梯簡介電梯是效勞于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直的傾角小于15度的鋼性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物。它適用于裝置在兩層以上的建筑內(nèi)，是輸送人員或貨物的垂直提升設(shè)備的交通工具。

30、 我國電梯的開展?fàn)顩r 我國電梯事業(yè)起步較晚，但開展較快。在控制技術(shù)方面，從手柄控制開展為按鈕信號控制。集選控制及多臺電梯機(jī)群管理控制；從繼電器接觸器的信號或集選控制到計算機(jī)電腦控制；從調(diào)壓調(diào)速到調(diào)頻速度控制系統(tǒng)。微電腦或稱微機(jī)在電梯控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，從而代替了傳統(tǒng)的數(shù)量眾多的繼電器、接觸器控制系統(tǒng)，微電腦電梯的特點：運(yùn)行可靠、故障率低、耗能少；控制屏柜體積小，從而機(jī)房面積可相應(yīng)減??；設(shè)備投資費(fèi)減少；維修方便。調(diào)頻調(diào)壓的交流調(diào)速高速電梯也有了開展。為了適應(yīng)電梯運(yùn)行的性能，再簡化驅(qū)動控制系統(tǒng)的前提下，提高電梯運(yùn)行的性能，推出交流感應(yīng)電動機(jī)和低轉(zhuǎn)速直流電動機(jī)，以便適應(yīng)于電梯的四象限運(yùn)行工作狀

31、態(tài)的需要，因此，提高了電梯的平穩(wěn)性，使乘坐電梯的舒適感更好。在電梯速度方面，目前除了常見貨梯、客梯外，還開發(fā)了雙層轎廂和觀光電梯。在材料和裝飾方面，特別在電梯的機(jī)械部件、控制器、轎廂及其屬件上將使用輕質(zhì)材料，使其在提高性能的同時，更便于操作，并能減少安裝費(fèi)用和節(jié)約機(jī)房空間。電梯轎廂的裝飾日趨豪華。 電梯的分類1按用途分類：乘客電梯，載貨電梯，客貨電梯，消防電梯，病床電梯，觀光電梯，船舶電梯。2按驅(qū)動系統(tǒng)分類：交流電梯，直流電梯，液壓電梯。3按操作控制分類：門外按鈕控制小型雜物電梯，內(nèi)外按鈕控制自動門電梯，集選控制電梯。內(nèi)外按鈕控制自動門電梯：該電梯是一種乘客自己操作的電梯，電梯在各層站分別設(shè)有

32、一個召喚按鈕。轎廂操作箱上那么設(shè)有與停站數(shù)相等的相應(yīng)的指令按鈕，某一層等待電梯的乘客按下召喚按鈕，就能使不被占用的轎廂到來，電梯?？繒r立即自動開門，乘客進(jìn)入轎廂后，按下他要去的樓層的指令按鈕，電梯就自動關(guān)門，自動行駛到該站。每次?？繒r，電梯自動進(jìn)行減速、平層、開門。集選控制電梯：該電梯是一種乘客自己操作或有時也可以有專職司機(jī)操作的自動電梯。電梯在底層和頂層分別設(shè)有一個向上或向下的，而在其它層站設(shè)有向上、下兩個召喚按鈕。集選控制轎廂操作箱上那么設(shè)有與停站數(shù)相等的相應(yīng)的指令按鈕，當(dāng)進(jìn)入轎廂的乘客按下指令按鈕，指令信號就被登記。電梯在向上過程中按登記的指令信號和向上召喚信號逐一?？浚钡接羞@些信號登

33、記的最高層站和有向下召喚登記的最底層為止，然后又反向向下安置指令及向下召喚信號逐一?？俊Ｃ看瓮？繒r電梯自動進(jìn)行減速、平層、開門。集選控制電梯，功能齊全，操作簡便，便于控制。 電梯的電力驅(qū)動電梯的電力驅(qū)動系統(tǒng)對電梯的啟動加速，穩(wěn)速運(yùn)行，制動減速起著控制作用。驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響電梯的起動，制動加減速度，平層精度，乘座的舒適性等指標(biāo)。變極調(diào)速系統(tǒng)：電機(jī)極數(shù)少的繞組稱為快速繞組，極數(shù)多的繞組稱為慢速繞組。變極調(diào)速是一種有極調(diào)速，調(diào)速范圍不大，因為過大地增加電機(jī)的極數(shù)，就會顯著地增大電機(jī)的外形尺寸?？焖倮@組作為起動和穩(wěn)速之用，而慢速繞組作為制動和慢速平層停車用。 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)：雙速梯采用串電阻或

34、電抗起動，變極減速平層，一般起制動加減速度大，運(yùn)行不平穩(wěn)。因此可用可控硅取代起，制動用電阻，電抗器，從而控制起，制動電流，并實現(xiàn)系統(tǒng)閉環(huán)控制。通常采用速度反響，運(yùn)行中不斷檢查電梯運(yùn)行速度是否符合理想速度曲線要求，以到達(dá)起制動舒適，運(yùn)行平穩(wěn)的目的。這種系統(tǒng)由于無低速爬行時間，使電梯的總輸送效率大大提高，而且按距離制動直接停*樓層，電梯的平層精度可控制在+-10mm之內(nèi)。變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)：交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是施加于定子繞組上的交流電源頻率的函數(shù)，均勻且連續(xù)地改變定子繞組的供電頻率，可平滑地改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。但是根據(jù)電機(jī)和電梯為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的要求，在變頻調(diào)速時需保持電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變，維持磁通恒定

35、。這就要求定子繞組供電電壓要作相應(yīng)的調(diào)節(jié)。因此，其電動機(jī)的供電電源的驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)能同時改變電壓和頻率。即對電動機(jī)供電的變頻器要求有調(diào)壓和調(diào)頻兩種功能。使用這種變頻器的電梯常稱為VVVF型電梯。驅(qū)動系統(tǒng)圖如圖1.6。自動系統(tǒng)4 電源電動機(jī)3傳動機(jī)構(gòu)2電梯轎廂1圖1.6 電梯驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成圖第2章 方案設(shè)計 系統(tǒng)的設(shè)計方案 利用西門子S7-200設(shè)計4層電梯。一局部完成四層電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。另一局部是用硬件電路簡單演示電梯的主要功能。 設(shè)計的意義和目的PLC控制技術(shù)在現(xiàn)今工業(yè)控制中的應(yīng)用得到長足的開展，在電梯行業(yè)中，也得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)以上的問題，找到本錢相對低廉而且能順利完成功能的方法，就是

36、利用可編程控制器西門子公司的S7-200PLC控制閥組來實現(xiàn)。本文就是基于此問題進(jìn)行設(shè)計。2.1.2 方案論證此次設(shè)計為一部四層電梯模型，由于所使用的裝置有限，不可能全部實現(xiàn)以上功能，只能實現(xiàn)電梯的幾個根本功能，如電梯的上，下行功能，開關(guān)門功能及顯層功能。 我們的控制系統(tǒng)采用以PLC為中心控制，控制過程主要分三步：1、接收來自電梯的內(nèi)外呼叫信號、層位檢測信號、極限限位信號、開門門限信號等開關(guān)量傳送到PLC的輸入端；2、利用PLC程序進(jìn)行邏輯分析及處理；3、PLC輸出控制電機(jī)轉(zhuǎn)動及指示燈和數(shù)碼管的顯示。本設(shè)計可以分為兩局部來完成，一局部是四層電梯的控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計另一局部用硬件電路簡單演示電梯

37、的主要功能。電梯控制系統(tǒng)原理框圖如圖2.1所示：工作原理如下：翻開電梯模型和PLC電源，此時樓層檢驗開關(guān)把檢驗信號通過輸入端口送到PLC，經(jīng)過PLC程序分析把樓層指示信號送到七段數(shù)碼顯示管的顯示，通過樓層顯示器的顯示便知道目前電梯轎廂在幾樓。使用過電梯的人都知道，在4樓通過顯示器知道轎廂在3樓，現(xiàn)在想到2樓去，只要在4樓按下行按鈕即可把轎廂呼到4樓。我們的電梯模型也是如此，只要按下4樓旁邊的下行外選按鈕，通過按鈕的觸發(fā)輸入到PLC，經(jīng)過PLC程序分析，然后PLC有2個輸出：開4樓外選指示燈、上行指示燈；上行到達(dá)4樓時樓層檢測開關(guān)便把檢驗信號通過輸入端口送到PLC，PLC便立刻做出反響，開開門指

38、示燈、關(guān)閉上行指示燈、關(guān)閉4樓外選指示燈、樓層顯示器顯示4樓，以上動作幾乎同時進(jìn)行。當(dāng)開門到位后開門限位開關(guān)發(fā)出信號使開門電動機(jī)停止正轉(zhuǎn)。這時只要按關(guān)門按鈕和內(nèi)選2樓按鈕PLC便發(fā)出開門電動機(jī)反轉(zhuǎn)指令實現(xiàn)關(guān)門動作，同時開2樓內(nèi)選指示燈，當(dāng)關(guān)門到位后，關(guān)門限位開關(guān)便發(fā)出信號，PLC收到信號后馬上輸出牽引電動機(jī)反轉(zhuǎn)使轎廂下行，同時開下行指示燈，此時樓層顯示器隨著樓層的改變而改變。到達(dá)2樓后，到層開關(guān)發(fā)出信號，PLC收到信號后便發(fā)出開門指令，關(guān)2樓內(nèi)選指示燈，關(guān)下行指示燈，樓層顯示器顯示2樓。拖動系統(tǒng)減速減速信號平層平層信號啟動定向平層轎內(nèi)指令、廳外召喚樓層信號樓層指示位置信號圖2.1 電梯控制系統(tǒng)

39、原理框圖電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計主要基于PLC。PLC采用一類可編程存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行順序控制等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。本設(shè)計有輸入和輸出局部：輸入局部：在保證電梯平安的前提下，各種控制信號通過PLC的輸入接口直接輸入PLC內(nèi)，如：用戶所發(fā)出的內(nèi)外呼叫信號，上，下行信號等直接輸入PLC內(nèi)，本次設(shè)計用手動控制各種輸入信號送入PLC，經(jīng)PLC產(chǎn)生控制信號來驅(qū)動輸出設(shè)備，從而使電梯運(yùn)行。輸出局部：通過PLC對輸入的信號進(jìn)行分析處理后，由輸出接口發(fā)出控制信號及各種指示信號給電梯的各種硬件裝備，如：向電梯上，下行方向運(yùn)行指示燈，樓層指示燈顯示信號，

40、向電梯的拖動系統(tǒng)發(fā)出控制信號及當(dāng)電梯接近目標(biāo)樓層或電梯啟動時向變頻器發(fā)出變速信號等。如圖2.2所示： 電梯PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點目前國內(nèi)七八十年代安裝的許多電梯電氣局部用繼電器接觸器控制系統(tǒng)，線路復(fù)雜，接線多，故障率高，維修保養(yǎng)難，許多已處于閑置狀態(tài)，其拽引系統(tǒng)多采用交流雙速電機(jī)系統(tǒng)換速，效率低，調(diào)速性能指標(biāo)較差，嚴(yán)重影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。由于這些電梯交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，交流雙速電機(jī)拖動系統(tǒng)性能及乘坐舒適感較差，交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)屬能耗型調(diào)速的機(jī)械局部無大問題，為節(jié)約資金，大局部老式電梯用戶希望對電梯的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高電梯的運(yùn)行性能。而自PLC問世以來，將其應(yīng)用到電梯控制系統(tǒng)中。用軟件編程代替

41、了原有的繼電器硬件的布線控制，使控制系統(tǒng)具有了極大的柔性和通用性。切PLC的可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，編程直觀，簡單，PLC可以運(yùn)用面向可管理過程的梯形圖語言，易學(xué)易懂。隨著現(xiàn)代工業(yè)的改變，接口功能更加完善，更易于計算機(jī)接口的連接，也可以很方便的將PLC與各種不同的外部控制設(shè)備順序連接，省略了接口電路的設(shè)計組成應(yīng)用系統(tǒng)。PLC輸出接口輸入接口運(yùn)行控制信號運(yùn)行方式選擇內(nèi)呼梯信號外呼梯信號開關(guān)門信號平層或限位信號樓層顯示電梯上行指示電梯下行指示開關(guān)門控制變頻器控制圖 電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第3章 系統(tǒng)的編程軟件及程序設(shè)計在電梯控制系統(tǒng)中，SIMATIC S7-200 PLC作為下位機(jī)直接控制。下面將介紹

42、SIMATIC S7-200 PLC 軟件組態(tài)設(shè)計。 組態(tài)軟件SIMATIC STEP7-Micro/WINSTEP 7用于S7-200編程語言梯形邏輯圖Ladder Logic、語句表Statement List和功能塊圖Function Block Diagram都集成在一個標(biāo)準(zhǔn)軟件包中。梯形邏輯圖或LAD是STEP 7編程語言的圖形表達(dá)方式。它的指令語法與一個繼電器的梯形邏輯圖相似：當(dāng)電信號通過各個觸點、復(fù)合組件以及輸出線圈時，使用梯形圖，可以追蹤電信號在電源示意線之間的流動。語句表或STL是STEP 7編程語言的文本表達(dá)方式，與機(jī)器碼相似。如果一個程序是用語句表編寫的，CPU執(zhí)行程序時

43、那么按每一條指令一步一步地執(zhí)行。為使編程更容易，語句表已進(jìn)行擴(kuò)展，還包括一些高層語言結(jié)構(gòu)例如，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的訪問和塊參數(shù)。功能塊圖FBD是STEP 7編程語言的圖形表達(dá)方式，使用與布爾代數(shù)相類似的邏輯框來表達(dá)邏輯。復(fù)合功能如數(shù)學(xué)功能可用邏輯框相連直接表達(dá)。用梯形圖編程形象、直觀而且容易。界面如圖3.1工程的組成：瀏覽條顯示常用編程按鈕群組：View視圖顯示程序塊Program Block、符號表(Symbol Table)、狀態(tài)圖(Status Chart)、數(shù)據(jù)塊(Data Block)、系統(tǒng)塊(System Block)、交叉參考(Cross Reference)及通訊按鈕(Communica

44、tions)Tools(工具)顯示指令向?qū)nstruction Wizard、TD200向?qū)?TD200 Wizard)、位置控制向?qū)?Position Control Wizard)、EM253控制面板EM253 Control Panel和擴(kuò)展調(diào)制解調(diào)器向?qū)odem Expansion Wizard的按鈕指令樹提供所有工程對象和當(dāng)前程序編輯器LAD、FBD或STL的所有指令的樹型視圖。交叉參考查看程序的交叉引用和元件使用信息。數(shù)據(jù)塊顯示和編輯數(shù)據(jù)塊內(nèi)容。狀態(tài)圖允許將程序輸入、輸出或變量置入圖表中，監(jiān)視其狀態(tài)。可以建立多個狀態(tài)圖，以便分組查看不同的變量。符號表全局變量表允許分配和編輯全局

45、符號。可以為一個工程建立多個符號表。輸出窗口在編譯程序或指令庫時提供消息。當(dāng)輸出窗口列出程序錯誤時，可雙擊錯誤訊息，會自動在程序編輯器窗口中顯示相應(yīng)的程序網(wǎng)絡(luò)。狀態(tài)欄提供在Step7-Micro/WIN 32中操作時的操作狀態(tài)信息。程序編輯器包含用于該工程的編輯器LAD、FBD或STL局部變量表和程序視圖。如果需要，可以拖動分割條以擴(kuò)充程序視圖，并覆蓋局部變量表。單擊程序編輯器窗口底部的標(biāo)簽，可以在主程序、子程序和中斷效勞程序之間移動。局部變量表包含對局部變量所作的定義賦值即子程序和中斷效勞程序使用的變量菜單欄允許使用鼠標(biāo)或鍵盤執(zhí)行操作各種命令和工具。工具欄提供常用命令或工具的快捷按鈕圖3.1

46、 STEP 7-Micro/WIN的界面3.2 電梯控制系統(tǒng)的程序設(shè)計 軟件設(shè)計是電梯控制系統(tǒng)設(shè)計成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以PLC作為工具對升降電梯的各種操作進(jìn)行控制。我打算先對四層電梯的硬件局部作分析，看需要什么樣的開關(guān)，電機(jī)，信號燈等。然后，畫出它的控制面板圖，再根據(jù)控制面板圖估計一下I/O點數(shù)，這樣可以確定所選機(jī)型，然后在軟件設(shè)計，寫出流程圖，梯形圖，寫出語句。最后是進(jìn)行調(diào)試，看看此程序是否可行。 3.2.1 程序中的模塊功能說明1.常開觸點 當(dāng)常開觸點對應(yīng)的位變量值為1時，常開觸點閉合；反之?dāng)嚅_。參數(shù)：地址數(shù)據(jù)類型：BOOL TIMER COUNTER存儲區(qū)：I、Q、M、T2.常閉觸點 當(dāng)常閉

47、觸點對應(yīng)的位變量值為1時，常閉觸點斷開；反之閉和。參數(shù)：地址數(shù)據(jù)類型：BOOL TIMER COUNTER存儲區(qū)：I、Q、M、T3.2.2 程序設(shè)計思路PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計時，要在最大限度滿足被控對象的控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、平安可靠；并考慮今后生產(chǎn)的開展和工藝的改良，在選擇PLC機(jī)型時，應(yīng)適當(dāng)?shù)昧粲杏嗟?。如圖3.2所示PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計流程圖的I/O點數(shù)分配假設(shè)設(shè)計要求的電梯層數(shù)為N層，根據(jù)樓層數(shù)目確定PLC的I/O點數(shù)原那么，電梯控制系統(tǒng)所需要的輸入輸出I/O點數(shù)確定為：輸入I/O點數(shù)：外呼梯按鈕除第一層只有一個上呼梯按鈕，第N層只有一個下呼梯按鈕外，其余的N-2層上

48、、下呼梯按鈕各有一個；電梯廂內(nèi)有N層按鈕；開門按鈕、關(guān)門按鈕、報警按鈕各有一個；轎廂門控由兩個限位開關(guān)實現(xiàn)；轎廂頂端有兩個減速傳感器，兩個平層傳感器；電梯的頂部和底部各有兩個防止轎廂沖出導(dǎo)軌限位傳感器；編碼器需要兩個輸入I/O點。共計需要的輸入I/O點數(shù)為3N+13個。輸出I/O點數(shù)：外呼梯指示燈共2N-2個，內(nèi)呼梯指示燈N個，上下行指示燈兩個，開關(guān)門各一個；控制變頻器輸出需三個；四位BCD碼指示需八個I/O點數(shù)。共計需要輸出I/O點數(shù)3N+13個?？傮w分析設(shè)計計算I/O點數(shù)PLC選型程序設(shè)計程序輸入檢查模擬調(diào)試修改程序符合要求YN結(jié)束圖3.2 電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計流程圖所要實現(xiàn)的功能介紹

49、所設(shè)計的電梯模型共有4層，由于所使用的PLC輸入/輸出的接口限制，不可能完全實現(xiàn)電梯的所有功能，只能根本實現(xiàn)以下幾個主要功能：一、電梯啟動后，轎廂在一層，不在一層時會自動返回。二、電梯上、下行功能，電梯的運(yùn)行方向由內(nèi)呼信號決定，運(yùn)行中只響應(yīng)順向呼梯信號。三、電梯到達(dá)目標(biāo)層后自動開門，延時關(guān)門或手動關(guān)門。四、電梯具有升降指示燈顯示，并用LED數(shù)碼管顯示1至4層所對應(yīng)的樓層號。3.2.5 電梯功能實現(xiàn)流程程序流程圖如圖3.3所示。由于PLC語言的特殊性，其流程圖和C語言等其他語言的流程圖有一些區(qū)別，現(xiàn)簡要說明一下主要程序段的功能。一、電梯初始化程序段將電梯系統(tǒng)上電之后，假設(shè)電梯的不在第一層，此程序

50、段將電梯恢復(fù)到第一層，然后電梯開始正常運(yùn)行。電梯上升、下降及方向選擇程序段此段程序包括控制電梯的上升和下降運(yùn)行，檢測是否應(yīng)該減速停止電梯正轉(zhuǎn)并且執(zhí)行。在上升或下降途中僅響應(yīng)順向截梯，不響應(yīng)反向截梯。三、電梯開關(guān)門程序段控制電梯的開門及關(guān)門，在電梯自動開門后延時關(guān)門，也可以在自動關(guān)門前提早就手動關(guān)門。 四、樓層號顯示程序段 當(dāng)電梯到達(dá)某目標(biāo)樓層時，顯示該樓層的層號。3.3 電梯PLC程序說明3.3.1 I/O接口定義 因為受到本設(shè)計所選用PLC的CPU模塊的限制，在PLC編程中，實際用到的I/O點數(shù)并沒有按上述原那么進(jìn)行分配，只用到一些電梯主要功能所需要的I/O點數(shù)。具體的I/O點數(shù)參見表3.1

51、。表3.1 PLC的I/O接口定義名稱地址注釋Up_1一層上呼Up_2二層上呼Down_2二層下呼Down_3三層下呼Nie_1一層內(nèi)呼Nie_2二層內(nèi)呼Nie_3三層內(nèi)呼Sys_on系統(tǒng)啟動Up_3三層上呼Down_4四層下呼Nie_4四層內(nèi)呼H_door off手動關(guān)門To_1到一層To_2到二層續(xù)表名稱地址注釋To_3到三層Ele_up上升Ele_down下降Door_on開門Door_off關(guān)門To_4到四層Ele_stop電梯停止補(bǔ)充： 電梯啟動標(biāo)志； 電梯開門標(biāo)志； 一層上行標(biāo)志； 四層下行標(biāo)志；M1.2 二層上行標(biāo)志； 三層下行標(biāo)志； 三層上行標(biāo)志； 二層下行標(biāo)志；一層停止標(biāo)志；

52、 M0.2 二層停止標(biāo)志； 三層停止標(biāo)志； 四層停止標(biāo)志； 手動關(guān)門標(biāo)志。NNNYYYNYYN電梯初始化開始是否有電梯呼喚是否為上行呼喚是否為下行呼喚結(jié)束電梯是否處于下行電梯是否處于上行執(zhí)行上行程序目標(biāo)層開關(guān)門執(zhí)行下行程序目標(biāo)層開關(guān)門呼喚無效呼喚無效圖3.3 程序流程圖3.3.2 主要程序說明一、電梯初始化程序電梯系統(tǒng)起動后需要先進(jìn)行初始化操作后才開始運(yùn)行控制程序。當(dāng)系統(tǒng)啟動后，電梯啟動標(biāo)志線圈得電，電梯自動關(guān)門，下降并回到第一層等待用戶呼喚指令。如圖3.4所示。圖3.4 電梯初始化程序二、電梯上、下行程序電梯上行和下行程序是這個電梯程序的重要局部，一樓有向上呼叫，二樓三樓有向上和向下呼叫，四

53、樓有向下呼叫。整體的運(yùn)行與之息息相關(guān)。電梯上升途中只響應(yīng)上升呼叫，下降途中只響應(yīng)下降呼叫，任何相反方向呼叫均無效。電梯上行程序如圖3.5 所示。電梯下行程序如圖3.6所示。 此程序利用內(nèi)部繼電器M1.1一層向上指令，M1.2二層向上指令，M1.3三層向上指令控制電梯向上運(yùn)行。利用內(nèi)部繼電器M2.2二層向下指令，M2.3三層向下指令，M2.4四層向下指令來控制電梯的向下運(yùn)行。當(dāng)電梯轎內(nèi)或門廳呼叫按鈕下時，根據(jù)監(jiān)測到的上行或下行指令給出的信號，從而控制電梯的驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的動作。當(dāng)有多個呼叫信號到達(dá)時，執(zhí)行方式優(yōu)先響應(yīng)電梯運(yùn)行方向上的信號，再響應(yīng)另一方面方向信號。對未及時響應(yīng)的信號要進(jìn)行保存。當(dāng)

54、M2.22.4中任何一個得電后，電梯開始向下運(yùn)行。如：電梯在一樓時，三層有人呼叫，電梯開始向上運(yùn)行。而在上升途中，只響應(yīng)順向截梯信號，任何相反方向的呼叫均不起作用。三、電梯開關(guān)門程序在電梯的開關(guān)門程序中，當(dāng)停層信號得電后，電梯停止并且自動開門，通過延時關(guān)門或手動關(guān)門后，電梯繼續(xù)響應(yīng)信號。在電梯的運(yùn)行過程中，電梯不響應(yīng)開門和關(guān)門信號。其開關(guān)門程序流程圖如圖3.7所示。電梯開關(guān)門程序如圖3.8所示。 圖3.5 電梯上行控制程序圖3.6 電梯下行控制程序YN停層信號到電梯停止開門電梯停止響應(yīng)信號是否到關(guān)門延時時間是否有手動關(guān)門延時關(guān)門NY圖3.7 電梯開關(guān)門程序流程圖當(dāng)電梯停止后，開門標(biāo)志得電，電梯

55、門自動翻開。電梯響應(yīng)呼叫或到層停車自動開門，在電梯關(guān)門過程中，假設(shè)有人或物夾在兩門中間，需要重新開門用戶按下手動按鈕，手動關(guān)門標(biāo)志M3.2得電，或延時時間到達(dá)時均可關(guān)門。四、電梯到達(dá)目標(biāo)樓層通過程序的邏輯關(guān)系，使得M0.1一層停止標(biāo)志，M0.2二層停止標(biāo)志，M0.3三層停止標(biāo)志，M0.4四層停止標(biāo)志得電時，電梯就到達(dá)這一樓層，并在此層停止。圖3.8 電梯開關(guān)門程序圖 電梯位置輸出整體分析：1當(dāng)系統(tǒng)啟動后，電梯啟動標(biāo)志線圈得電，電梯自動關(guān)門，下降并回到第一層等待用戶呼喚指令。2當(dāng)有外呼電梯信號到來是，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，轎廂停止運(yùn)行，轎廂門翻開，延時8秒后自動關(guān)門 3當(dāng)有內(nèi)呼電梯信

56、號到來是，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，轎廂停止運(yùn)行，轎廂門翻開，延時8秒后自動關(guān)門 4在電梯轎廂運(yùn)行過程中，即轎廂上升或下降途中，任何反方向下降或上升的外呼信號均不響應(yīng)，但如果反方向外呼梯信號前方再無其他內(nèi)、外呼梯信號時，那么電梯響應(yīng)該外呼梯信號。例如，電梯轎廂在一樓，將要運(yùn)行到三樓，在次過程中可以響應(yīng)二層向上的外呼梯信號，但不響應(yīng)二層向下的外呼梯信號。當(dāng)?shù)竭_(dá)三層，如果四層沒有任何呼梯信號，那么電梯可以響應(yīng)三層向下外呼梯信號。否那么，電梯將繼續(xù)運(yùn)行至四樓，然后向下運(yùn)行響應(yīng)三層向下外呼梯信號。 5電梯具有最遠(yuǎn)反向外呼梯功能。例如，電梯轎廂在一樓，而同時有二層向下呼梯，三層向下呼梯，四層向下

57、外呼梯，那么電梯轎廂先去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號。 6電梯未平層或運(yùn)行時，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運(yùn)行后，按開門按鈕轎廂開門，按關(guān)門按鈕轎廂關(guān)門。第4章 硬件電路設(shè)計本設(shè)計用s7-200plc連接外部電路設(shè)計，顯示到幾層和上下行開門的功能。外接電路的設(shè)計 PLC的外圍電路附錄3所示。由于PLC的輸出為直流24V及PLC的輸出接口數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足顯示電梯的各個狀態(tài)。因此，對外圍電路做了以下幾點處理：一、由于采用的CPU222的輸出電壓為直流24V，而PLC的外圍電路中所要求的最高電壓僅為5V。因此，需要采用變壓電路來改變PLC輸出的電壓，以滿足外圍電路對電壓的要求。變壓電路如下圖。圖4.1 變壓電路圖4.1中C1、C2得作用是濾除交流。輸出端電壓V01+R2/R1。 二、通過數(shù)碼管LED來顯示到達(dá)的樓層號。但由于CPU222的輸出接口僅為6個，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠接數(shù)碼管