電梯plc控制設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、 PAGE 2 IV沈陽(yáng)航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑已成為現(xiàn)代城市的標(biāo)志。電梯作為垂直運(yùn)輸工具，承擔(dān)著大量的人流和物流的輸送，其作用在建筑物中至關(guān)重要。目前，電梯的控制系統(tǒng)主要有繼電器控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)，由于繼電器本身的機(jī)械和電慣性大，大大降低了電梯系統(tǒng)的可靠性和安全性，微機(jī)控制系統(tǒng)雖然在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在著抗干擾性差、系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、難維護(hù)等缺陷，而PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短，已成為目前電梯控制中最常用的控制方式。本文在介紹電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，闡述了電梯的拖動(dòng)原理和控制

2、原理，重點(diǎn)分析了電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如何用PLC實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)并編制控制程序。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，用梯形圖編程實(shí)現(xiàn)了指層、廳召喚、選層選向等功能。最后采用西門(mén)子S7-200對(duì)電梯實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。關(guān)鍵詞：電梯控制；PLC；S7-200AbstractAs science and technology and the social and economic development, high-rise buildings has become a modern symbol of the city. Elevator as the vertical

3、 transport, bear a large number of people and logistics transportation, and its role in the building is essential. Currently, the main elevator control system relay control system, PLC control system, computer control system, due to the mechanical and electrical relay itself inertia, greatly reducin

4、g the elevator system reliability and security, computer control system, although in the intelligent control there is a strong feature, but there are also poor immunity, system design complexity, difficult maintenance defects, and PLC control system operation, high reliability, strong anti-jamming d

5、esign and debug cycle is short, elevator control has become the most commonly used control methods.This paper introduces the basic structure of the elevator on the basis of the principle expounded drag lift and control theory, the focus of how the design of the elevator system with PLC control syste

6、m and the preparation of control programs. After analyzing the elevator system software design method based on the design of a software flowchart proposed modular programming ideas, with a mean level ladder programming, hall call, choose Layer option to other functions. Finally Siemens S7-200 system

7、 control of the elevator.Keywords: Elevator control; PLC; S7-200目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc933 摘 要 PAGEREF _Toc933 I HYPERLINK l _Toc22201 Abstract PAGEREF _Toc22201 II HYPERLINK l _Toc5508 目錄 PAGEREF _Toc5508 III HYPERLINK l _Toc7358 1概述 PAGEREF _Toc7358 1 HYPERLINK l _Toc14640 1.1 電梯控制概述 PAGE

8、REF _Toc14640 1 HYPERLINK l _Toc5800 1.2 電梯控制技術(shù)的發(fā)展 PAGEREF _Toc5800 2 HYPERLINK l _Toc19014 1.3 電梯的構(gòu)造 PAGEREF _Toc19014 3 HYPERLINK l _Toc24076 1.4 本文研究主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc24076 4 HYPERLINK l _Toc7878 2 LPC介紹 PAGEREF _Toc7878 6 HYPERLINK l _Toc4260 2.1 PLC的發(fā)展歷程 PAGEREF _Toc4260 6 HYPERLINK l _Toc26202

9、2.2 PLC組成及特點(diǎn) PAGEREF _Toc26202 7 HYPERLINK l _Toc19706 2.2.1 硬件的可靠性 PAGEREF _Toc19706 7 HYPERLINK l _Toc25791 2.2.2 編程簡(jiǎn)單，使用方便 PAGEREF _Toc25791 8 HYPERLINK l _Toc29107 2.2.3 接線(xiàn)簡(jiǎn)單，通用性好 PAGEREF _Toc29107 8 HYPERLINK l _Toc26747 2.2.4 可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) PAGEREF _Toc26747 8 HYPERLINK l _Toc7144 2.2.5 易于安裝，便于維護(hù)

10、PAGEREF _Toc7144 9 HYPERLINK l _Toc10312 2.3 PLC的工作原理 PAGEREF _Toc10312 9 HYPERLINK l _Toc1375 2.4 PLC的編程語(yǔ)言 PAGEREF _Toc1375 10 HYPERLINK l _Toc17633 3 總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc17633 12 HYPERLINK l _Toc10681 3.1總體設(shè)計(jì)方案的確定 PAGEREF _Toc10681 12 HYPERLINK l _Toc23049 3.1.1 PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較 PAGEREF _Toc23049 12 H

11、YPERLINK l _Toc4546 3.1.2 PLC與微型計(jì)算機(jī)的比較 PAGEREF _Toc4546 13 HYPERLINK l _Toc8458 3.1.3 PLC控制的電梯系統(tǒng) PAGEREF _Toc8458 14 HYPERLINK l _Toc24199 3.2設(shè)計(jì)思想 PAGEREF _Toc24199 14 HYPERLINK l _Toc30725 4 電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc30725 16 HYPERLINK l _Toc14817 4.1 四層電梯控制主回路原理圖 PAGEREF _Toc14817 16 HYPERLINK l _Toc

12、31930 4.2 可編程控制器機(jī)型的選擇 PAGEREF _Toc31930 17 HYPERLINK l _Toc16532 4.3 硬件設(shè)計(jì)方案的確定 PAGEREF _Toc16532 19 HYPERLINK l _Toc7873 4.3.1輸入/輸出點(diǎn)的分配 PAGEREF _Toc7873 19 HYPERLINK l _Toc23099 4.3.2 PLC外部接線(xiàn)圖 PAGEREF _Toc23099 20 HYPERLINK l _Toc27713 5 軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc27713 22 HYPERLINK l _Toc21892 5.1 PLC的編程語(yǔ)言 P

13、AGEREF _Toc21892 22 HYPERLINK l _Toc13736 5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 PAGEREF _Toc13736 22 HYPERLINK l _Toc5025 5.3 電梯控制梯形圖程序 PAGEREF _Toc5025 27 HYPERLINK l _Toc18428 6 電梯控制程序的仿真調(diào)試 PAGEREF _Toc18428 38 HYPERLINK l _Toc9162 6.1 STEP 7- Micro/WIN概述 PAGEREF _Toc9162 38 HYPERLINK l _Toc15022 6.2程序仿真 PAGEREF _Toc15022 39

14、 HYPERLINK l _Toc30791 7 總 結(jié) PAGEREF _Toc30791 42 HYPERLINK l _Toc29982 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc29982 43 HYPERLINK l _Toc26721 致 謝 PAGEREF _Toc26721 44 1概述1.1 電梯控制概述電梯高層賓館、商店、住宅、多層 廠(chǎng)房和倉(cāng)庫(kù)等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。1889年，美國(guó)奧梯斯升降機(jī)公司推出的世界上第一部以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的升降機(jī)，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功。隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來(lái)越大，樓層越來(lái)越多，對(duì)電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提

15、出了更高的要求。傳統(tǒng)的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制線(xiàn)路。這種控制線(xiàn)路，存在易出故障、維護(hù)不便、運(yùn)行壽命短、占用空間大等缺點(diǎn)。從技術(shù)發(fā)展來(lái)看，這種系統(tǒng)將逐漸被淘汰。目前，由可編程控制器和微機(jī)組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護(hù)方便、開(kāi)發(fā)周期短，這種電梯運(yùn)行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，已成為電梯控制的發(fā)展方向其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的?？删幊炭刂破鳎俏C(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。

16、PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中是最值得重視的現(xiàn)今控制技術(shù)。PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線(xiàn)修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代由大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電-接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用?？傊?，電梯的控制是比較復(fù)雜的，在計(jì)算機(jī)誕生前的幾十年里，繼電器控制系統(tǒng)為電梯控制的發(fā)展起到了巨大的作用，然后其控制性能與自身的功能已無(wú)法滿(mǎn)足與適應(yīng)電梯控制的要

17、求和發(fā)展。電梯使用繼電接觸控制的時(shí)代，很難設(shè)計(jì)出質(zhì)量?jī)?yōu)良的電梯控制系統(tǒng)，而現(xiàn)在，PLC的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。PLC是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)過(guò)程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，隨著PLC應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過(guò)程的控制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強(qiáng)，因此，它已經(jīng)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。1.2 電梯控制技術(shù)的發(fā)展電梯的雛形是升降機(jī)，它起源于公元前236年的古希臘，當(dāng)時(shí)阿基米德設(shè)計(jì)出一種人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷?yè)P(yáng)機(jī)。到1835年，人們開(kāi)始采用蒸汽機(jī)作為升降機(jī)的動(dòng)力， 1858年，出現(xiàn)了世界上第一臺(tái)以蒸汽機(jī)作動(dòng)力，帶安全裝置的載人升降機(jī)。這為以后越來(lái)越高的高樓大廈提供了重要的垂直

18、運(yùn)輸工具。1889年，奧的斯升降機(jī)公司首先使用直流電動(dòng)機(jī)作為升降機(jī)的動(dòng)力，由于電動(dòng)機(jī)具有體積小、功率大，控制方便等優(yōu)點(diǎn)，從而使電梯真正趨于實(shí)用化。2000年，深圳開(kāi)始出現(xiàn)PLC電梯控制系統(tǒng)，PLC電梯控制器能夠靈活、智能化地控制電梯的運(yùn)行管理。隨著人們對(duì)安全、智能、節(jié)能的要求越來(lái)越高，隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑已成為現(xiàn)代社會(huì)的標(biāo)志。電梯在垂直運(yùn)輸中起著越來(lái)越重要的作用。運(yùn)用PLC控制的電梯也廣泛地安裝在各種功能大廈的電梯當(dāng)中。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(jì)算機(jī)控制三種。繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實(shí)現(xiàn)電梯控制的方法。它所有控制功能及信號(hào)處理均

19、由硬件實(shí)現(xiàn)，線(xiàn)路直觀(guān)，易于理解和掌握，保養(yǎng)維修簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但是系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線(xiàn)復(fù)雜,而且機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精確度難以提高。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，已經(jīng)漸漸被淘汰了。微機(jī)控制系統(tǒng)雖然在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在著抗干擾性差、系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、設(shè)計(jì)調(diào)試周期長(zhǎng)、難以維護(hù)等缺點(diǎn)。PlC是一種專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，它采用巡回掃描的方式分時(shí)處理各項(xiàng)任務(wù)，而且依靠程序運(yùn)行，這就保證只有正確的程序才能運(yùn)行，否則電梯不會(huì)工作；又由于PLC中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等實(shí)際上是PLC系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運(yùn)行壽命更長(zhǎng)，工作更加可靠安全，

20、自動(dòng)化水平更高，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短，PLC控制是三種控制方式中最具有可靠性、實(shí)用性和靈活性的控制方式，它更適合于用在電梯的技術(shù)改造和控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術(shù)。1.3 電梯的構(gòu)造電梯是一種特殊的起重運(yùn)輸設(shè)備，由轎廂及配重、拖動(dòng)電機(jī)及減速傳動(dòng)機(jī)械、井道及井道設(shè)備、召喚系統(tǒng)及安全裝置構(gòu)成。橋廂是載人或裝貨的部位，配重是為了改變電梯電機(jī)負(fù)載的特性以提高電梯安全性而設(shè)置的。圖1-1是電梯拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖，圖中可見(jiàn)電梯的轎廂及配重分系在鋼絲繩的兩端，鋼絲繩掛跨在曳引輪上，曳引輪經(jīng)減速機(jī)構(gòu)由電機(jī)拖動(dòng)，形成轎廂的上下運(yùn)動(dòng)。圖1-1數(shù)字含義：1-電動(dòng)機(jī)；2-減速機(jī)構(gòu)；3-曳引

21、輪；4-鋼繩；5-轎廂；6-配置 井道指建筑物中用于安裝電梯并提升電梯運(yùn)行的通道，轎廂及配重都是在井道中運(yùn)行的。井道在各樓層設(shè)有門(mén)廳及呼梯設(shè)備。門(mén)廳有門(mén)廳門(mén)，廳門(mén)頂部裝有層樓指示燈，用于指示電梯的運(yùn)行方向及電梯所在的位置。門(mén)廳里還設(shè)有呼梯盒，用于在每層站召喚電梯。呼梯盒常安裝在廳門(mén)外離地面1m左右的墻壁上，基站與頂部只有一個(gè)按鈕，中間層站有上呼與下呼兩個(gè)按鈕，按鈕下帶有呼梯記憶燈?；镜暮籼莺猩线€設(shè)有鑰匙開(kāi)關(guān)，供司機(jī)開(kāi)關(guān)電梯。為了實(shí)現(xiàn)轎廂的正常運(yùn)行及準(zhǔn)確停車(chē)，井道中往往要安裝許多定位裝置及安全設(shè)備。井道的頂部和底部還設(shè)有沖頂及蹲底的緩沖設(shè)備。 轎廂中設(shè)有自動(dòng)門(mén)機(jī)，用來(lái)完成電梯的開(kāi)門(mén)及關(guān)門(mén)任務(wù)。

22、電梯門(mén)分廳門(mén)及轎門(mén)，當(dāng)電梯?？磕硨訒r(shí)，此層的廳門(mén)在轎門(mén)的帶動(dòng)下開(kāi)啟及關(guān)閉。電梯的操縱廂也安裝在轎廂內(nèi)，供司機(jī)及乘客對(duì)電梯發(fā)布動(dòng)作命令。上面設(shè)有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕（帶有選指示記憶燈），上下行啟動(dòng)按鈕（帶上下行指示記憶燈），開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕，急停按鈕，風(fēng)扇、照明、層樓指示燈的控制開(kāi)關(guān)，電梯運(yùn)行狀態(tài)選擇鑰匙開(kāi)關(guān)（選擇電梯是自動(dòng)運(yùn)行、司機(jī)狀態(tài)下運(yùn)行，還是檢修狀態(tài)）等。電梯的安全是電梯最重要的技術(shù)指標(biāo)。電梯的安全設(shè)備有：安全窗及其開(kāi)關(guān)、安全鉗及其開(kāi)關(guān)、限速器及其開(kāi)關(guān)、限速開(kāi)關(guān)安全窗位于轎廂的頂部，供應(yīng)急情況下疏散乘客，當(dāng)安全窗打開(kāi)時(shí)，電梯不準(zhǔn)運(yùn)行。安全鉗是為了防止電梯曳引鋼繩斷裂及超速運(yùn)行的機(jī)械裝置

23、，用于在上述情況下將轎廂支持在軌道上。限速器是檢測(cè)電梯運(yùn)行速度的裝置，當(dāng)電梯超速運(yùn)行時(shí)，限速器動(dòng)作，帶動(dòng)安全鉗使電梯停止運(yùn)行。極限開(kāi)關(guān)、強(qiáng)迫轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是電梯位置安全裝置，當(dāng)電梯運(yùn)行至上下極限位置時(shí)仍不停車(chē)，上下限開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出停車(chē)信號(hào)，若仍不能停車(chē)，將壓下上下強(qiáng)迫停車(chē)開(kāi)關(guān)，強(qiáng)制電梯停止運(yùn)行，若還不能停車(chē)，將通過(guò)機(jī)械裝置帶動(dòng)極限開(kāi)關(guān)切斷曳引電機(jī)電源，以達(dá)到停車(chē)的目的，避免電梯出現(xiàn)沖頂與蹲底事故。1.4 本文研究主要內(nèi)容電梯的控制系統(tǒng)分為拖動(dòng)控制和信號(hào)控制兩大部分。本文確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，主要研究由 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)的電梯信號(hào)控制，完成了可編程控制器（PLC）的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)，完成了 PL

24、C 的選型、I/O 點(diǎn)數(shù)分配與 PLC 的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，編制程序梯形圖，實(shí)現(xiàn)了電梯外召喚信號(hào)登記及消除、內(nèi)指令信號(hào)登記及消除、平層信號(hào)的處理、選層定向及自動(dòng)手動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)的控制。最后介紹了系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā),并對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。2 LPC介紹2.1 PLC的發(fā)展歷程第一臺(tái)可編程控制器的設(shè)計(jì)規(guī)范是美國(guó)通用公司提出的。當(dāng)時(shí)的目的是要求設(shè)計(jì)一種新的控制裝置以取代繼電器盤(pán)，在保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，同時(shí)具有現(xiàn)代化生產(chǎn)線(xiàn)所要求的時(shí)間響應(yīng)快、控制精度高、可靠性好、控制程序、可隨工藝改變、易于

25、與計(jì)算機(jī)接口、維修方便等諸多高品質(zhì)與功能。這一設(shè)想提出后，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年研制成第一臺(tái)PLC，型號(hào)為PDP-14，投入通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線(xiàn)控制中，取得了令人滿(mǎn)意的效果，從此開(kāi)創(chuàng)了PLC的新紀(jì)元。第一臺(tái)PLC具有模塊化、可擴(kuò)充、可重編程及用于工業(yè)環(huán)境的特性。這些控制器易于安裝，占用空間小，可重復(fù)使用。盡管控制器編程有些瑣碎，但它具有公共的工廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)梯形圖編程語(yǔ)言，這樣使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便的使用它。在短時(shí)間內(nèi)，PLC在其他工業(yè)部門(mén)也得到應(yīng)用。到70年代初，食品、金屬和制造等工業(yè)部門(mén)相繼使用PLC代替繼電器控制設(shè)備，邁出了其實(shí)用化階段的第一步。70年代中期，由于大規(guī)模集成

26、電路的出現(xiàn)，使8位微處理器和位片處理器相繼問(wèn)世，使可編程控制技術(shù)產(chǎn)生了飛躍。在邏輯運(yùn)算功能的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算、閉環(huán)控制、提高了運(yùn)算速度，擴(kuò)大了輸入輸出規(guī)模。在這個(gè)時(shí)期，日本、西德（原）和法國(guó)相繼研制出了自己的PLC，我國(guó)在1974年也開(kāi)始研制。70年代由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使PLC向大規(guī)模、高速性能方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品。這是面向工程技術(shù)人員的編程語(yǔ)言發(fā)展成熟，出現(xiàn)了工藝人員使用的圖形語(yǔ)言。在功能上，PLC可以代替某些模擬控制裝置和小型機(jī)DDC系統(tǒng)。進(jìn)入八九十年代后，PLC的軟硬件功能進(jìn)一步得到加強(qiáng)，PLC已發(fā)展成為一種可提供諸多功能的成熟的控制系統(tǒng)，能與其他設(shè)備通信，生成

27、報(bào)表，調(diào)度產(chǎn)生，可診斷自身故障及機(jī)器故障。這些改進(jìn)使PLC符合今天對(duì)高質(zhì)量高產(chǎn)出的要求。盡管PLC功能越來(lái)越強(qiáng)，但他仍然保留了先前的簡(jiǎn)單與易于使用的特點(diǎn)。2.2 PLC組成及特點(diǎn)PLC的硬件系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)、輸入輸出擴(kuò)展部分及外部設(shè)備組成。除了硬件系統(tǒng)外，還需要軟件系統(tǒng)的支持，它們相輔相成，卻一不可，共同構(gòu)成PLC。PLC的軟件系由系統(tǒng)程序和用戶(hù)程序兩大部分組成。PLC能如此迅速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀(guān)需求外，還因?yàn)樗哂性S多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。他較好到解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。以下是其主要特點(diǎn)。（1）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)（2）功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高（3）硬件配套齊全

28、，用戶(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)（4）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)（5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少（6）維修工作量小，維修方便（7）體積小、耗能低2.2.1 硬件的可靠性可編程控制是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、靈活通用與維修方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)。特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受到用戶(hù)的青睞。因而在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱之一。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的PLC能置于有很強(qiáng)的電噪聲、電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。PLC的硬件系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)、輸入輸出擴(kuò)展部

29、件及外部設(shè)備組成。各部分之間通過(guò)內(nèi)部系統(tǒng)總線(xiàn)進(jìn)行連接。CPU是PLC的核心部分，由它實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作，它的運(yùn)行是按照系統(tǒng)程序所賦予的任務(wù)進(jìn)行的。PLC的對(duì)外功能主要是通過(guò)各類(lèi)接口模塊的紅外線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)和控制。PLC的電源一般采用開(kāi)關(guān)電源，其特點(diǎn)是輸入電壓范圍寬、體積小、質(zhì)量輕、效率高、抗干擾性能好。路串一旦某模塊出現(xiàn)故障，進(jìn)行在線(xiàn)插拔、調(diào)試時(shí)不會(huì)影響各機(jī)的正常運(yùn)行。2.2.2 編程簡(jiǎn)單，使用方便用微機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，常使用匯編語(yǔ)言編程，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。PLC采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程，容易掌

30、握。例如，目前打多數(shù)PLC均采用的梯形圖語(yǔ)言編程方式，既繼承了傳統(tǒng)控制線(xiàn)路的清晰直觀(guān)感，又顧及了大多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及應(yīng)用微機(jī)的水平很容易被電氣技術(shù)人員所接受，易于編程，程序改變時(shí)也容易修改，很靈活方便。2.2.3 接線(xiàn)簡(jiǎn)單，通用性好PLC的接線(xiàn)只需將輸入信號(hào)的設(shè)備（按鈕、開(kāi)關(guān)等）與PLC輸入端子連接，將接受輸出信號(hào)執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與PLC輸出端子連接。接線(xiàn)簡(jiǎn)單、工作最少，省去了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線(xiàn)和拆線(xiàn)的麻煩。PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“接線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化過(guò)程就能隨意改變。這種性能使PLC具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。用于連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的硬件

31、接口實(shí)際上是PLC的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計(jì)就使現(xiàn)場(chǎng)電氣人員與技術(shù)人員易于是用。2.2.4 可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是低速網(wǎng)絡(luò)，采用主從方式通信，傳輸速率從幾千波特到上萬(wàn)波特，傳輸距離為5002500m；另一類(lèi)為高速網(wǎng)絡(luò)，采用令牌傳送方式通信，傳輸速率為1M10Mbps，傳輸距離為5001000m，網(wǎng)上結(jié)點(diǎn)可達(dá)1024個(gè)。這兩類(lèi)網(wǎng)絡(luò)可以級(jí)連，網(wǎng)上可兼容不同類(lèi)型的可編程控制器和計(jì)算機(jī)，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)。2.2.5 易于安裝，便于維護(hù)PLC安裝簡(jiǎn)單而且功能有效，其相對(duì)小的

32、體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半的地方，在從繼電器系統(tǒng)改換到PLC系統(tǒng)的情況下，PLC小 的模塊結(jié)構(gòu)使之能安裝在繼電器附近并將連線(xiàn)向已有接線(xiàn)端，其實(shí)改換很方便，只要將輸入/輸出設(shè)備連向接線(xiàn)端即可。在大型安裝中，長(zhǎng)距離輸入/輸出站點(diǎn)安放在最優(yōu)地點(diǎn)。長(zhǎng)距離站通過(guò)同軸電纜獲雙扭線(xiàn)連向CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，長(zhǎng)距離子系統(tǒng)方法也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝場(chǎng)地前由PLC制造商預(yù)先連好線(xiàn)，這一方法大大減少了電氣技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間。從一開(kāi)始，PLC便以易維護(hù)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于幾乎所有器件都是固態(tài)的，維護(hù)時(shí)只需更換模塊級(jí)插入式部件，故障檢測(cè)電路將診斷指示器嵌在每一部件中，就能

33、指示器是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見(jiàn)輸入/輸出是ON還是OFF，還可寫(xiě)編程指令來(lái)報(bào)告故障。PLC的這些及其他特性使之成為任何一個(gè)控制系統(tǒng)的有益部分。一旦安裝后，其作用立即顯現(xiàn)，其收益也馬上實(shí)現(xiàn)，向其他智能設(shè)備一樣,PLC的潛在優(yōu)點(diǎn)還取決于應(yīng)用時(shí)的創(chuàng)造性。2.3 PLC的工作原理PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理是基本一致的。他通過(guò)執(zhí)行用戶(hù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。但是，在時(shí)間上，PLC執(zhí)行的任務(wù)是串行，與繼電接觸器控制系統(tǒng)中任務(wù)的執(zhí)行有所不同。PLC采用循環(huán)掃描工作方式。在程序執(zhí)行過(guò)程的周期中，程序?qū)Ω鱾€(gè)過(guò)程輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，對(duì)采樣的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算和處理，并把結(jié)果輸出到生產(chǎn)過(guò)程的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中。所謂I/

34、O刷新即對(duì)PLC的輸入進(jìn)行一次讀取，將輸入端各變量的狀態(tài)重新讀入PLC中存入內(nèi)部寄存器，同時(shí)將新的運(yùn)算結(jié)果送到輸出端。這實(shí)際是將存入輸入、輸出狀態(tài)的寄存器內(nèi)容進(jìn)行了一次更新，故稱(chēng)為“I（輸入）/O(輸出) 刷新”。由此可見(jiàn)，若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出端也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，或者說(shuō)輸出隊(duì)輸入產(chǎn)生了響應(yīng)。反之，若在本次I/O刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，即不響應(yīng)，而要到下一次掃描期間輸出才會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)。由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對(duì)輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于這幾個(gè)因數(shù)：一是CPU執(zhí)行指令的速度，二是每

35、條指令占用的時(shí)間，三是指令條數(shù)的多少，即程序的長(zhǎng)短。對(duì)于慢速控制系統(tǒng)，響應(yīng)速度常常不是主要的，故這種方式不但沒(méi)有壞處反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。因?yàn)楦蓴_常是脈沖式的、短時(shí)的，而由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，常常要幾個(gè)掃描周期才響應(yīng)一次，而多次掃描后，瞬間干擾所引起的誤動(dòng)作將會(huì)大大減少，故增加了抗干擾能力。但對(duì)控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，這一問(wèn)題就需慎重考慮。應(yīng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間作出精確的計(jì)算，精心編排程序，合理安排指令的順序，以盡可能減少周期造成的響應(yīng)延時(shí)等的不良影響。2.4 PLC的編程語(yǔ)言PLC提供了較完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用編程語(yǔ)言，按照不同的控制要求編制不同的控

36、制程序，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)和改變繼電器的硬接線(xiàn)線(xiàn)路，這就是所謂的“可編程序”。程序由編程器送到PLC內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。PLC提供的編程語(yǔ)言通常由三種：梯形圖、指令表、功能圖等。梯形圖(LAD)編程語(yǔ)言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。PLC梯形圖PLC的梯形圖與電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。PLC的梯形圖使用的時(shí)內(nèi)部繼電器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，都是由軟件實(shí)現(xiàn)的。梯形圖語(yǔ)言簡(jiǎn)單明了，易于理解，是所有編程語(yǔ)言的首選。指令表（STL）編程語(yǔ)言類(lèi)似于計(jì)算機(jī)中的助記符語(yǔ)言，他是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言。所謂指令表編程，是用一個(gè)

37、或幾個(gè)容易記憶的字符來(lái)代表可編程控制器的某種操作功能。順序功能流程圖（SFC）編程是一種圖形化的編程方法，亦稱(chēng)功能圖。使用它可以對(duì)具有并發(fā)、選擇等復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行編程。許多PLC都提供了用于SFC編程的指令。每一種編程方法都有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，根據(jù)每一種特殊的控制要求，根據(jù)編程者的熟練程度正確合理應(yīng)用編程方法。3 總體設(shè)計(jì)方案3.1總體設(shè)計(jì)方案的確定目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、PLC控制和微型計(jì)算機(jī)控制三種。3.1.1 PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較從某種意義上說(shuō)，PLC是從繼電接觸控制發(fā)展而來(lái)的。兩者既有相似性又有不同之處。1) 繼電接觸控制全部用硬器件、硬觸點(diǎn)和“硬”線(xiàn)連接，為全硬

38、件控制；PLC內(nèi)部大部分采用“軟”電器、“軟”接點(diǎn)和“軟”線(xiàn)連接，為軟件控制。2) 繼電接觸控制系統(tǒng)體積大；PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。3) 繼電接觸控制全為機(jī)械式觸點(diǎn)，動(dòng)作慢；PLC內(nèi)部全為“軟接點(diǎn)”，動(dòng)作快。4) 繼電接觸控制功能改變，須拆線(xiàn)、接線(xiàn)乃至更換元器件，比較麻煩；PLC控制功能改變，一般僅需修改程序即可，極其方便。5) PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工與調(diào)試比繼電接觸控制系統(tǒng)周期短。6) PLC控制的自檢和監(jiān)控功能比繼電接觸控制的強(qiáng)。7) PLC的應(yīng)用范圍比繼電接觸控制的要廣泛。8) PLC可靠性比繼電接觸控制的高。此外，可編程序控制器與繼電接觸器控制的重要區(qū)別之一就是工作方式不同

39、?？删幊绦蚩刂破魇且苑磸?fù)掃描的方式工作，是循環(huán)地、連續(xù)逐條執(zhí)行程序，任一時(shí)刻它只能執(zhí)行一條指令，也就是說(shuō)可編程序控制器是以“串行”方式工作的。而繼電-接觸器是按“并行”方式工作的，或者說(shuō)是按同時(shí)執(zhí)行方式工作的，只要形成電流通路，就可能有幾個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作。繼電-接觸器控制的并行工作方式因觸點(diǎn)動(dòng)作的延誤易產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配等問(wèn)題，這些在串行工作方式的可編程序控制器中不會(huì)發(fā)生。3.1.2 PLC與微型計(jì)算機(jī)的比較PLC也是隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展，PLC實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)專(zhuān)為工業(yè)生產(chǎn)控制設(shè)計(jì)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。兩者既有相似處有差別，主要差別表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1) PLC輸出輸入接口較多，中大型PLC輸出輸

40、入接口更多，便于多路多點(diǎn)控制。2) PLC編程簡(jiǎn)便，因?yàn)镻LC是采用易于用戶(hù)理解、接收和使用的梯形圖編程語(yǔ)言，指令又不太多，而計(jì)算機(jī)使用匯編語(yǔ)言或其他高級(jí)語(yǔ)言編程，比PLC編程復(fù)雜。3) PLC可靠性高，因?yàn)镻LC是為工作環(huán)境條件比較惡劣的工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)與制造PLC時(shí)已采取了多種有效的抗干擾和提高可靠性措施。4) PLC技術(shù)較容易掌握，使用維護(hù)方便，對(duì)使用者的技術(shù)水平要求比使用計(jì)算機(jī)時(shí)低。5) PLC采用掃描方式進(jìn)行工作，加之其他一些原因，所以PLC輸入輸出響應(yīng)比計(jì)算機(jī)慢。6) 此外PLC體積較小，調(diào)試周期短。從上邊的論述和比較可以看出，由PLC的硬件決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控

41、制系統(tǒng)高的多，它是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)控制場(chǎng)合設(shè)計(jì)的，所以他的穩(wěn)定性也比一般通用計(jì)算機(jī)要好的多，而且它操作簡(jiǎn)單靈活，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)展所以在本設(shè)計(jì)中采用PLC來(lái)進(jìn)行邏輯控制。3.1.3 PLC控制的電梯系統(tǒng)電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類(lèi)型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。圖2-1為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤(pán)、廳外呼梯盤(pán)、指層器、門(mén)機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)、操縱盤(pán)、呼梯盤(pán)、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過(guò)PLC輸入接口送入PLC，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號(hào)，向拖動(dòng)和門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信

42、號(hào)。3.2設(shè)計(jì)思想電梯信號(hào)控制基本由PLC軟件實(shí)現(xiàn)。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖3-1所示。圖3-1 電梯PLC信號(hào)控制系統(tǒng)框圖輸入到PLC的控制信號(hào)有：運(yùn)行方式選擇（如自動(dòng)、有/無(wú)司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等）、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、開(kāi)關(guān)門(mén)及限位信號(hào)、門(mén)區(qū)和平層信號(hào)等。根據(jù)不同的輸入控制信號(hào)，系統(tǒng)給出不同的輸出響應(yīng)，通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯的上行下行和開(kāi)關(guān)門(mén)，由限位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯停層。對(duì)于輸入的轎內(nèi)外指令有呼梯指示、樓層指示等指示燈指示。4 電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 電梯的安全運(yùn)行是電梯控制要考慮的首要問(wèn)題，本設(shè)計(jì)及完成了電梯未知的確定與顯示、轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門(mén)廳的召喚、電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的信號(hào)響

43、應(yīng)、電梯的平層與停車(chē)及電梯的開(kāi)關(guān)門(mén)控制。由一臺(tái)曳引電機(jī)和一臺(tái)門(mén)電機(jī)分別控制電梯上下行和開(kāi)關(guān)門(mén)。讓乘客能知道電梯的位置及運(yùn)行方向，而且電梯自動(dòng)關(guān)門(mén)時(shí)，門(mén)接觸處的傳感器能感應(yīng)外界阻力，安全開(kāi)關(guān)門(mén)。4.1 六層電梯控制主回路原理圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖4-1所示。圖中M1，M2為曳引電機(jī)和門(mén)電機(jī)，交流接觸器KM1KM4通過(guò)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來(lái)控制轎廂和廳門(mén)，從而進(jìn)行對(duì)電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過(guò)載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過(guò)載時(shí)斷開(kāi)主電路。FU1為熔斷器，起過(guò)電流保護(hù)作用。 圖4-1電梯的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖L1、L2、L3為系統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)提供三相電源，

44、當(dāng)接觸器KM1接通時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上行；當(dāng)電梯到達(dá)頂層或接到下行信號(hào)時(shí)，KM2接通，電梯下行；在電梯上行或下行途中，若遇到限位開(kāi)關(guān)的停層信號(hào)，曳引電機(jī)停轉(zhuǎn)，電梯停層，此時(shí)，門(mén)電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電梯的開(kāi)關(guān)門(mén)。QS為手動(dòng)斷路器，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)的開(kāi)機(jī)關(guān)機(jī)。4.2 可編程控制器機(jī)型的選擇為了完成設(shè)定的控制任務(wù),主要根據(jù)電梯控制方式與輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和占用內(nèi)存的多少來(lái)確定PLC的機(jī)型。本系統(tǒng)為六層樓的電梯,采用集選控制方式,本設(shè)計(jì)選用西門(mén)子S7-300系列實(shí)現(xiàn)。所需輸入/輸出點(diǎn)數(shù)與內(nèi)存容量估算如下:1）輸入/輸出點(diǎn)的估算：采用PLC構(gòu)成六層簡(jiǎn)易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升

45、，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕K1和指示燈H1，二層有上升呼叫按鈕K2和指示燈H2以及下降呼叫按鈕K4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K5和指示燈H5，四層有下降呼叫按鈕K6和指示燈H6。一至四層有到位行程開(kāi)關(guān)SQ1SQ4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕K10K7和指示燈H10H7；電梯開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)按鈕SB5和SB6，電梯開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)分別通過(guò)電磁鐵KM3和KM4控制，關(guān)門(mén)到位由行程開(kāi)關(guān)ST1檢測(cè)，開(kāi)門(mén)到位由行程開(kāi)關(guān)ST2檢測(cè)。轎廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。輸入點(diǎn)共有14個(gè)，輸出點(diǎn)共有16個(gè),總共30個(gè)。2）內(nèi)存容量的估算用戶(hù)

46、控制程序所需內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、用戶(hù)的程序編寫(xiě)水平等因素有關(guān)。因此,在用戶(hù)程序編寫(xiě)前只能根據(jù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度進(jìn)行估算。本系統(tǒng)有開(kāi)關(guān)量I/O總點(diǎn)數(shù)有30個(gè)，模擬量I/O數(shù)為0個(gè)。利用估算PLC內(nèi)存總?cè)萘康挠?jì)算公式:所需總內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開(kāi)關(guān)量I/O總點(diǎn)數(shù)(1015)+模擬量I/O總點(diǎn)數(shù)(150250)再按30%左右預(yù)留余量。估算本系統(tǒng)需要約1K字節(jié)的內(nèi)存容量。綜合I/O點(diǎn)數(shù)以及內(nèi)存容量，S7300的CPU221及CPU222輸入，輸出點(diǎn)數(shù)大大滿(mǎn)足不了該設(shè)計(jì)的需求；CPU224有14個(gè)輸入，10個(gè)輸出點(diǎn)，需要接擴(kuò)展模塊，設(shè)置地址，把設(shè)計(jì)復(fù)雜話(huà)。故選有24個(gè)輸入16個(gè)輸

47、出的CPU226，足以滿(mǎn)足要求。S7-300的CPU226的技術(shù)數(shù)據(jù)如表4-1所示，表4-1 CPU226的存儲(chǔ)器分區(qū)及數(shù)量描述CPU226用戶(hù)程序/數(shù)據(jù)大小4k字/2.5k字定時(shí)器256個(gè)（T0-T255）計(jì)數(shù)器256個(gè)（C0-C255）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)24輸入/16輸出接口2個(gè)RS-485接口輸入電壓20.4到28.8VDC4.3 硬件設(shè)計(jì)方案的確定4.3.1輸入/輸出點(diǎn)的分配該系統(tǒng)占用PLC的30個(gè)I/O口，14個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，具體的I/O分配如表4-2所示。表4-2 I/O分配表序號(hào)名 稱(chēng)輸入點(diǎn)序號(hào)名 稱(chēng)輸出點(diǎn)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

48、憶Q0.12三層平層I0.22電機(jī)正轉(zhuǎn)Q0.23四層平層I0.33電機(jī)反轉(zhuǎn)Q0.34內(nèi)呼一樓I0.44內(nèi)呼一樓指示Q0.45內(nèi)呼二樓I0.55內(nèi)呼二樓指示Q0.56內(nèi)呼三樓I0.66內(nèi)呼三樓指示Q0.67內(nèi)呼四樓I0.77內(nèi)呼四樓指示Q0.78一層外呼上行I1.08一層外呼上行指示Q1.09二層外呼上行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(dòng)開(kāi)門(mén)I2.014門(mén)電機(jī)正轉(zhuǎn)Q1.615手動(dòng)關(guān)門(mén)

49、I2.115門(mén)電機(jī)反轉(zhuǎn)Q1.716開(kāi)門(mén)限位I2.2 17關(guān)門(mén)限位I2.318電梯上升極限位I2.419電梯下降極限位I2.54.3.2 PLC外部接線(xiàn)圖本設(shè)計(jì)的PLC外部接線(xiàn)圖如圖4-2所示.CPU226CN的傳感器電源24V(DC)可以輸出600mA電流，通過(guò)核算在本設(shè)計(jì)中PLC容量完全滿(mǎn)足要求，CPU226CN的輸出繼電器觸點(diǎn)容量為2A，電壓范圍為530V（DC）或5250V（AC）。電梯現(xiàn)在由一樓上行，電機(jī)正轉(zhuǎn)，則Q0.2輸出，KM1閉合，同時(shí)Q0.0輸出。上行記憶燈亮。當(dāng)二樓或以上樓層有人外呼電梯，則外呼梯信號(hào)I0.1輸入，SQ2閉合。當(dāng)電梯抵達(dá)二樓平層時(shí)，Q1.6輸出，KM3閉合，電

50、梯開(kāi)門(mén)，乘客進(jìn)入后，Q1.7輸出，KM4閉合，電梯關(guān)門(mén)。在上行過(guò)程中，可采集二、三樓信號(hào)，并進(jìn)行上行登記，當(dāng)電梯抵達(dá)頂層四樓時(shí)，信號(hào)由I0.3輸入，四樓位置開(kāi)關(guān)SQ4閉合。當(dāng)電梯有內(nèi)呼信號(hào)時(shí)，I0.4I0.7處輸入，K10K7處某一開(kāi)關(guān)閉合Q0.4Q0.7處信號(hào)輸出。內(nèi)呼登記處信號(hào)燈亮，電梯由登記信號(hào)選擇平層?？?。同理，電梯下行時(shí)，Q0.3信號(hào)輸出，KM2帶電，電機(jī)反轉(zhuǎn)，所有內(nèi)外呼梯信號(hào)及平層?？烤娞萆闲袝r(shí)情況一樣。圖4-2 PLC外部接線(xiàn)圖5 軟件設(shè)計(jì)5.1 PLC的編程語(yǔ)言PLC程序是PLC指令的有序集合，PLC運(yùn)行程序就是按一定的順序，執(zhí)行這集合中的一條條指令。指令是指示PLC動(dòng)作的

51、文字代碼或圖形符號(hào)。使用的編程語(yǔ)言不同，這些文字代碼和圖形符號(hào)就不相同。但從本質(zhì)上來(lái)講，指令的實(shí)質(zhì)都是二進(jìn)制機(jī)器碼。同普通的計(jì)算機(jī)一樣，PLC的編程軟件通過(guò)編譯系統(tǒng)把PLC程序編譯成機(jī)器代碼。PLC的編程語(yǔ)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)和結(jié)構(gòu)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(yǔ)言，指令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本(ST)是文字語(yǔ)言。梯形圖

52、(LD)是目前使用最廣泛的PLC圖形編程語(yǔ)言，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達(dá)清楚。本系統(tǒng)PLC程序的編制采用梯形圖語(yǔ)言，編程軟件為STEP 7。該軟件能夠完成制作程序、對(duì)可編程控制器CPU的寫(xiě)入/讀出、監(jiān)控程序運(yùn)行、調(diào)試程序、PLC錯(cuò)誤診斷等一系列功能。5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖電梯運(yùn)行的流程框圖如圖5-1,電梯的定向是根據(jù)電梯的上行請(qǐng)求信號(hào)、下行請(qǐng)求信號(hào)、電梯轎箱內(nèi)請(qǐng)求信號(hào)、電梯當(dāng)前所處位置等信號(hào)來(lái)確定電梯繼續(xù)運(yùn)行的方向。電梯的定向是電梯控制中的重要邏輯。在以往電梯的定向邏輯中，一般都是將電梯各個(gè)層的上、下行請(qǐng)求信號(hào)、電梯轎箱內(nèi)樓層請(qǐng)求信號(hào)、電梯當(dāng)前樓層信號(hào)等綜合到一條或

53、幾條語(yǔ)句中進(jìn)行判斷。這樣一來(lái)，當(dāng)樓層數(shù)目比較大時(shí)，每條語(yǔ)句的編程元件很多，不可避免的帶來(lái)程序復(fù)雜，容易出錯(cuò)，調(diào)試麻煩，運(yùn)行速度慢等問(wèn)題。以下提出的用邏輯運(yùn)算指令來(lái)進(jìn)行電梯定向的方法可以比較好的問(wèn)題。狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式：電梯的方向只有上升、下降2個(gè)方向，但電梯也可能由于沒(méi)有任何的上升或者下降請(qǐng)求信號(hào)而處于停止?fàn)顟B(tài)。在電梯的方向處理過(guò)程中，電梯只能在上升狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)或者下降狀態(tài)與停止之間轉(zhuǎn)換，例如當(dāng)電梯由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)時(shí)必須先由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)換為停止?fàn)顟B(tài)以后再由停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)。這樣的處理方式對(duì)電梯的運(yùn)行是很有意義的，以往的電梯控制系統(tǒng)中，當(dāng)電梯響應(yīng)完某個(gè)方向上的所有信號(hào)后，若所有剩余的信號(hào)都是

54、反方向的，電梯立刻改變方向，此時(shí)，在原方向前方若出現(xiàn)新的呼叫信號(hào)，電梯將不會(huì)立刻應(yīng)答，只是記憶該呼叫信號(hào)，而去響應(yīng)換向后的方向上的呼叫信號(hào)，這樣既不符合電梯選層的優(yōu)先原則，又不能有效的節(jié)約能源。采用圖4.2所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式，電梯在響應(yīng)完某個(gè)方向上的所有信號(hào)后并不是立刻反向，而是保持該狀態(tài)等待一段時(shí)間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，然后再反向響應(yīng)相反方向的呼叫信號(hào)。對(duì)保持時(shí)間進(jìn)行合理的選擇，完全可以做到既不會(huì)使得電梯的換向過(guò)程顯得遲鈍，又能有效的響應(yīng)同方向的由于電梯的上升與下降狀態(tài)之間需要通過(guò)“停止?fàn)顟B(tài)”該中間狀態(tài)來(lái)轉(zhuǎn)換，故在電梯的方向判斷邏輯中需要考慮以下幾種情況:(1)電梯處于上升狀態(tài)在該狀態(tài)下，當(dāng)前樓層

55、的上面有上升請(qǐng)求，當(dāng)前樓層的上面有下降請(qǐng)求或者電梯轎箱內(nèi)請(qǐng)求在當(dāng)前樓層的上面，3個(gè)條件有1個(gè)和多個(gè)成立時(shí)，電梯繼續(xù)處于上升狀態(tài);當(dāng)以上3種條件都不滿(mǎn)足時(shí)，電梯經(jīng)過(guò)一段定時(shí)時(shí)間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。(2)電梯處于下降狀態(tài)在當(dāng)前樓層的下面有下降請(qǐng)求，當(dāng)前樓層的下面有上升請(qǐng)求或者電梯轎箱內(nèi)的請(qǐng)求在當(dāng)前樓層的下面時(shí)，電梯繼續(xù)處于下降狀態(tài);當(dāng)以上3種條件都不滿(mǎn)足時(shí)，電梯經(jīng)過(guò)一段定時(shí)時(shí)間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。(3)電梯處于停止?fàn)顟B(tài)在當(dāng)前層之上有下降、上升的請(qǐng)求信號(hào)或者電梯轎箱內(nèi)樓層請(qǐng)求信號(hào)在當(dāng)前層的上面則置電梯為上升狀態(tài);相反，若在當(dāng)前層之下有下降、上升的請(qǐng)求信號(hào)或者電梯轎箱內(nèi)樓層請(qǐng)求信號(hào)在當(dāng)前層的下面則置電梯為下降

56、狀圖5-1 電梯控制流程圖5.3 電梯控制梯形圖程序1、外召喚信號(hào)登記及消除乘客或司機(jī)在廳外呼梯時(shí)，呼梯信號(hào)應(yīng)被接收和記憶。當(dāng)電梯到達(dá)該樓層，且定向方向與目的地方向一致時(shí)（基層和頂層除外），呼梯要求已滿(mǎn)足，呼梯信號(hào)應(yīng)被消除。該控制的梯形圖程序如下，2、內(nèi)指令信號(hào)登記及消除點(diǎn)動(dòng)內(nèi)呼按鈕，信號(hào)登記顯示。到層信號(hào)取消。本系統(tǒng)設(shè)一樓為基站，兩分鐘內(nèi)無(wú)任何操作，電梯自動(dòng)返回一樓。由T40實(shí)現(xiàn)2分鐘定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到，T40閉合，Q0.4動(dòng)作，相當(dāng)于一樓內(nèi)呼，電梯返回到一樓。實(shí)現(xiàn)該功能的梯形圖如下，3、電梯的平層信號(hào)處理 當(dāng)電梯位于某一層時(shí)，指層電梯感應(yīng)器產(chǎn)生該層的信號(hào)，以控制指層燈的狀態(tài)，離開(kāi)該層時(shí)，該樓

57、層信號(hào)應(yīng)被新的樓層信號(hào)所取代。實(shí)現(xiàn)該功能的梯形圖如下所示，4、電梯的選層定向 在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，電梯首先應(yīng)確定運(yùn)行方向，即定向。電梯的定向只有兩種情況，即上行和下行。電梯處于待命狀態(tài)，接收到內(nèi)選和外呼信號(hào)時(shí)，應(yīng)將電梯所處的位置與信號(hào)進(jìn)行比較，確定是上行還是下行。（1）.轎廂上行（2）轎廂下行5、內(nèi)指令外召喚信號(hào)的保持轎廂的內(nèi)呼指令與外召喚指令保持信號(hào)，用于在有乘坐需要的樓層停車(chē)，并自動(dòng)或手動(dòng)執(zhí)行開(kāi)關(guān)門(mén)操作。開(kāi)關(guān)門(mén)執(zhí)行一次之后，信號(hào)取消。使電梯能夠繼續(xù)響應(yīng)其他乘坐信號(hào)。實(shí)現(xiàn)該控制功能的程序梯形圖如下，6、各樓層停車(chē)信號(hào)乘客或司機(jī)通過(guò)對(duì)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上16層選層按鈕的操作，可以選擇欲去的樓層。選層信

58、號(hào)被登記后，選層按鈕下的指示燈亮。當(dāng)電梯到達(dá)所選的樓層后，停層信號(hào)即被消除，指示燈也應(yīng)熄滅。其梯形圖如下圖所示： 7、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)電梯到層停車(chē)后，延時(shí)2s后自動(dòng)開(kāi)門(mén)，5s后自動(dòng)關(guān)門(mén)。并設(shè)有手動(dòng)開(kāi)門(mén)按扭和關(guān)門(mén)按鈕?？蓪?shí)現(xiàn)即時(shí)開(kāi)關(guān)門(mén)。由T37和T38分別完成2S和5S的定時(shí)。實(shí)現(xiàn)該功能的梯形圖如下，6 電梯控制程序的仿真調(diào)試6.1 STEP 7- Micro/WIN概述STEP 7是用于SIMATIC可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。它是SIMATIC工業(yè)軟件的組成部分。有下列版本的STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包：用于SIMATIC S7-300上簡(jiǎn)單單站應(yīng)用的STEP 7 Micro/DOS和STEP 7 Micro/WIN。用于使用帶有各種功能的SIMATIC S7-300/ST-400、SIMATIC M7-300/M7-400和SIMATIC C 7的STEP 7：- 可通過(guò)選擇SIMATIC工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)展- 為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù)- 強(qiáng)制和多處理器模式- 全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊- 使用通訊功能塊的事件驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)傳送- 組態(tài)連接STEP7編程軟件允許結(jié)構(gòu)化用戶(hù)程序，可以將程序分解為單個(gè)的自成體系的