《電梯控制系統(tǒng)設(shè)計報告（論文）》

電梯控制系統(tǒng)設(shè)計TOC\o"1-3"\h\u19325摘要 173771緒論 238061.1課題的研究背景及意義 2246491.2電梯的組成及分類 2103121.3系統(tǒng)研究的思路 2170832電梯控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 4262412.1電梯控制的工藝設(shè)計 46392.2控制方案的選擇 4139612.3控制方案的確定 6267663電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 7300823.1可編程控制器的選型 7320793.2變頻器的選型 8212123.3系統(tǒng)的硬件設(shè)計思路 9247133.4變頻器電路的接線設(shè)計 9196983.5可編程控制器的接線設(shè)計 10179434電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 13254654.1I/O分配設(shè)計 13258774.2程序流程功能圖設(shè)計 14139304.3程序的設(shè)計 15219185電梯控制系統(tǒng)的上位機設(shè)計 23157045.1上位機的設(shè)計過程 23310625.2系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析 26251646總結(jié) 2811595參考文獻 29摘要本系統(tǒng)設(shè)計主要以五層電梯為研究對象，通過對電梯的原理分析、動作流程設(shè)計系列的軟硬件設(shè)計，達到五層電梯自動化控制的目的。系統(tǒng)采用可編程控制器作為電梯控制系統(tǒng)的控制單元，實現(xiàn)該系統(tǒng)的工藝要求，通過程序仿真調(diào)試，完成系統(tǒng)的各種動作要求，達到自動控制的目的。按照PLC設(shè)計的思路，對五層電梯控制系統(tǒng)進行工藝要求設(shè)計和控制方案確定，在此基礎(chǔ)上完成設(shè)備的選型設(shè)計和硬件I/O分配設(shè)計。根據(jù)外部的輸入輸出和電路要求，對五層電梯控制系統(tǒng)進行原理接線圖設(shè)計。對系統(tǒng)的工藝流程按照方案和要求繪制，分析程序的設(shè)計過程。通過上位機的仿真設(shè)計，對各種工藝功能進行驗證，達到系統(tǒng)設(shè)計的要求，并且能夠滿足后期的升級改造。五層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計符合了設(shè)計實際工藝，系統(tǒng)可行穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：PLC電梯控制軟硬件設(shè)計變頻器1緒論1.1課題的研究背景及意義在城市的辦公樓、高層酒店、廠房、以及住宅樓等高層建筑物，電梯作為最基本的重要的上樓下樓交通工具，使用越來越多。隨著高樓大廈的驟然增加，電梯的需求也日益增長，并且在控制方面的要求也越來越嚴格，隨著人們對電梯的工藝改進越來越迫切，對電梯的工藝以及流程提出更高的意見和要求。包括安全的使用、調(diào)速精度、調(diào)速范圍等，在靜態(tài)工作和動態(tài)工作特性下都提出幾近苛刻的要求。本設(shè)計主要針對五層電梯進行設(shè)計，在滿足五層電梯的上行、下行和開門關(guān)門控制的基礎(chǔ)上，重點對五層電梯的防擠壓系統(tǒng)和剎車系統(tǒng)等進行設(shè)計，通過上位機的仿真實現(xiàn)五層電梯的控制設(shè)計要求。1.2電梯的組成及分類現(xiàn)代電梯，按照設(shè)計的國家電梯標準，主要由曳引機驅(qū)動單元、對重裝置、上下行導軌、安全保護裝置、轎廂裝置以及電氣控制系統(tǒng)等組成。曳引機的主要作用是通過電動機拖動轎廂上行和下行，是電梯的動力部分。對重裝置是電梯的必不可少部分，主要平衡轎廂。導軌是轎廂的移動軌跡，轎廂移動通過導軌進行上移和下移。在每個電梯中，往往需要安裝安全防護檢測裝置和保護裝置，比如上行限位開關(guān)、下行限位開關(guān)，當平層限位開關(guān)失效后，需要通過上行或下行限位開關(guān)，緊急停止設(shè)備；對防夾傳感器進行安裝，主要目的是防止乘客在電梯關(guān)門狀態(tài)下進入電梯，對乘客造成的傷害，當電梯發(fā)生意外墜落過程中，通過失重傳感器檢測，并且輸出剎車系統(tǒng)，將電梯抱閘，防止造成重大事故。當電梯超重后，由超重傳感器發(fā)出信號，表示當前電梯超重，需要減重才能繼續(xù)運行。按照現(xiàn)代電梯的分類，主要分為高速電梯、中速電梯和低速電梯，高速電梯的運行速度大于二米每秒，而中速電梯的運行速度為一米到兩米之間每秒，低速電梯的速度為小于一米每秒。1.3系統(tǒng)研究的思路按照五層電梯的研究內(nèi)容，主要對曳引機和門電機進行變頻控制,并且按照電梯的上行、下行、開門和關(guān)門的工藝要求進行設(shè)計，此課題基本思路是了解電梯的工藝要求，進行系統(tǒng)的變頻電路設(shè)計和PLC電路設(shè)計，通過程序功能分析實現(xiàn)電梯的控制要求。（1）系統(tǒng)設(shè)計首先對五層電梯控制系統(tǒng)的功能和原理進行分析，通過基本原理和功能工藝要求，選擇系統(tǒng)的控制方式。在控制類項目中，控制方式比較多，本設(shè)計對控制方式進行優(yōu)缺點的分析和比較，選擇的方式為PLC系統(tǒng)設(shè)計。（2）在硬件設(shè)備選型中，重點對可編程控制器進行詳細介紹，通過I/O計算和比較選擇，選擇合適的可編程控制器作為本系統(tǒng)的控制單元，對變頻器、傳感器進行介紹和型號選擇確定，在設(shè)備選型基礎(chǔ)上，完成系統(tǒng)總體設(shè)計方案的設(shè)計，明確輸入部分和輸出部分，分析硬件控制思路和基本控制要求。（3）在硬件設(shè)計中，按照系統(tǒng)的總體方案進行硬件分析，并且通過AUTOCAD繪圖軟件，對該系統(tǒng)的各項電路圖進行繪制，主要完成PLC的電路圖、主電路執(zhí)行單元的電路圖以及其他的電路圖。按照設(shè)計規(guī)范，考慮電路圖的使用安全，設(shè)計相應的保護功能。（4）在本系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計，首先明確了本系統(tǒng)的輸入輸出點分配，對本系統(tǒng)的工藝進行詳細分析并完成程序流程圖的設(shè)計。按照程序流程圖完成系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計和說明，對程序的邏輯控制和數(shù)據(jù)計算等進行設(shè)計。（5）為了實現(xiàn)系統(tǒng)的可視化，對該系統(tǒng)進行組態(tài)的設(shè)計，通過組態(tài)設(shè)計的步驟，詳細完成各項工作設(shè)計。通過仿真調(diào)試步驟對系統(tǒng)進行仿真，達到系統(tǒng)的工藝設(shè)計要求。2電梯控制系統(tǒng)的總體設(shè)計2.1電梯控制的工藝設(shè)計五層電梯設(shè)計，按照電梯的基本工藝要求，進行自動控制，在實現(xiàn)電梯上行、下行以及開門、關(guān)門控制。具體的工藝分析如下：（1）電梯分為外呼按鈕和內(nèi)呼按鈕，外呼按鈕除過一層為上行按鈕、五層為下行按鈕之外，其他樓層分別有上行按鈕和下行按鈕；內(nèi)呼按鈕為樓層選擇按鈕，當乘客進入電梯，通過內(nèi)呼按鈕進行選擇目標樓層，電梯根據(jù)目標樓層指令，開始執(zhí)行上行或下行動作。（2）當電梯上行或下行時，對反向的主令信號將不接受。在反方向的外呼按鈕輸入時，在沒有其他內(nèi)呼輸入的情況下，就對反方向的外呼按鈕進行響應。并且電梯設(shè)計必須要有最遠反向外呼相應功能。（3）電梯每個樓層有平層檢測傳感器，當?shù)竭_目標樓層時，該平層傳感器動作，電梯停止運行，并停在目標樓層，并且自動開門，當延時一段時間，將自動關(guān)門。（4）對開門和關(guān)門通過限位開關(guān)進行檢測是否開門到位或關(guān)門到位。當關(guān)門到位，電梯才能執(zhí)行上行或下行動作，如果在關(guān)門過程中，突然有乘客進入電梯，防夾傳感器響應信號，將重新開門，以免乘客被門夾傷。按照以上的電梯工藝設(shè)計要求，對五層電梯進行控制方案的選擇，并完成硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，通過上位機仿真實現(xiàn)五層電梯的控制功能。2.2控制方案的選擇通過五層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，需要進行控制方案的設(shè)計和選擇，控制方案的選擇主要考慮現(xiàn)場的應用環(huán)境、系統(tǒng)的功能要求以及經(jīng)濟成本的投資考慮等進行分析。系統(tǒng)設(shè)計的要求務必做到控制穩(wěn)定、適應現(xiàn)場工業(yè)環(huán)境、并且能夠為后期升級改造提供空間。控制方案的選擇直接關(guān)系到系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，功能實現(xiàn)的完整性以及控制方便快捷，為后期的系統(tǒng)升級改造留有空間，并且能方便進行系統(tǒng)的改造升級。最主要的是系統(tǒng)控制方案直接關(guān)系到項目設(shè)計的成本和開發(fā)周期，下面對常用的系統(tǒng)控制方案進行優(yōu)缺點的分析并進行比較，選擇出適合本系統(tǒng)的控制方案。（1）單片機系統(tǒng)方案單片機的功能比較強大，能夠應對現(xiàn)場各種控制功能，控制精度高，自動化程度也高，而且能夠根據(jù)現(xiàn)場的工藝要求，實現(xiàn)各種功能，達到控制的工藝目的。單片機在進行研發(fā)設(shè)計時，首先進行硬件電路板的開發(fā)設(shè)計，其次進行軟件程序的開發(fā)設(shè)計。特別在電路板硬件開發(fā)設(shè)計中，要求謹慎細微，稍有差錯，該電路板設(shè)計將成為次品，因此單片機在開發(fā)過程中周期比較長，現(xiàn)場調(diào)試如果工藝發(fā)生較大改變，該已有的單片機電路板硬件有可能面臨廢棄，可能重新設(shè)計電路板。對于軟件設(shè)計程序，一旦固化在存儲器內(nèi)，將難以進行改變。而且單片機系統(tǒng)方案對現(xiàn)場的抗干擾要求比較嚴格，擴展性能比較差，不能適應于作業(yè)惡劣的工業(yè)環(huán)境，后期系統(tǒng)升級困難。所以按照本系統(tǒng)的設(shè)計要求，需要為后期升級改造留有空間，因此單片機系統(tǒng)方案無法滿足本系統(tǒng)的工藝要求，故此方案不作考慮。（2）可編程控制器系統(tǒng)方案可編程控制器的開發(fā)設(shè)計本身是針對工業(yè)控制環(huán)境的特定要求而研制，可編程控制器結(jié)合當前研究最新成果，特別是計算機的技術(shù)發(fā)展、通信技術(shù)發(fā)展、傳感器應用發(fā)展等領(lǐng)域的研究，都可以通過可編程控制器的特定功能模塊得以實現(xiàn)。面對復雜的工業(yè)環(huán)境，可編程控制器設(shè)計最初，就考慮抗干擾能力性能、高可靠性能、高穩(wěn)定性能等，所以可編程控制器的應用比較廣泛?？删幊炭刂破骺梢酝ㄟ^模塊擴展進行設(shè)計，按照現(xiàn)場的工藝要求以及功能，可以進行模塊選擇，我們根據(jù)現(xiàn)場的控制需要，選擇相應的擴展模塊，比如現(xiàn)場I/O點較多，可以根據(jù)I/O的點數(shù)，選擇數(shù)字量擴展模塊；比如現(xiàn)場需要模擬量的控制，可以根據(jù)模擬量控制的多少選擇模擬量擴展模塊；比如現(xiàn)場需要完成特定通訊協(xié)議的現(xiàn)場總線，需要選擇適合該通訊協(xié)議的通信模塊。在軟件設(shè)計方面，可以根據(jù)PLC的品牌和型號，選擇不同的程序設(shè)計軟件。對常用的邏輯控制、數(shù)學計算、PID調(diào)節(jié)、通信設(shè)計等進行開發(fā)設(shè)計，當設(shè)計完程序，通過編程電纜進行程序下載即可。如果現(xiàn)場工藝發(fā)生改變，完全可以對程序進行修改和功能增加，二次開發(fā)比較容易，在硬件設(shè)計時，需要按照要求進行外部輸入輸出余量保留，為后期改造升級提供諸多方便。對于可編程控制器的大量普及和應用，本次設(shè)計就考慮采用可編程控制器作為總控制單元，進行該系統(tǒng)的工藝設(shè)計。（3）可編程控制器+上位機系統(tǒng)方案對于本設(shè)計的控制系統(tǒng)來說，需要進行當前系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控、參數(shù)修改、記錄查詢、報表查詢等要求，這就需要通過上位機人機界面進行顯示，工作人員可以通過人機界面了解當前系統(tǒng)的運行情況，并對數(shù)據(jù)進行查詢。上位機和可編程控制器之間通過通訊協(xié)議進行連接，將可編程控制器的內(nèi)部變量進行實時更新交互，達到現(xiàn)場系統(tǒng)可視化控制監(jiān)控的目的，該控制方案對系統(tǒng)自動化實現(xiàn)很有幫助，并且能根據(jù)不同的生產(chǎn)工況進行數(shù)據(jù)更改，是當前比較熱門的控制方案。按照本系統(tǒng)設(shè)計的研究內(nèi)容和控制策略，考慮采用可編程控制器+上位機的控制方案進行設(shè)計。通過以上控制方案的比較和選擇，按照五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計的基本控制策略，選擇采用可編程控制器+上位機的控制方案進行設(shè)計。在設(shè)計中分為系統(tǒng)的硬件圖紙、可編程控制器的軟件程序、上位機組態(tài)設(shè)計。通過三大分部設(shè)計，進行最終調(diào)試仿真，達到系統(tǒng)設(shè)計的基本要求。2.3控制方案的確定本設(shè)計采用可編程控制器對五層電梯進行設(shè)計，通過變頻器驅(qū)動曳引機和門電機，達到節(jié)能控制和調(diào)速的功能，通過變頻器的電位器調(diào)節(jié)輸入0-10V模擬量信號，進行速度給定控制，通過變頻器加速減速時間控制，使電梯達到舒適度的要求。按照工藝的設(shè)計，系統(tǒng)輸入部分主要包括內(nèi)呼按鈕輸入、外呼按鈕輸入、平層檢測輸入、限位開關(guān)輸入等；系統(tǒng)輸出部分主要包括電梯的上行輸出和下行輸出、開門輸出和關(guān)門輸出、樓層指示輸出、上呼指示輸出、下呼指示輸出、內(nèi)呼指示輸出。并且通過上位機進行電梯當前狀態(tài)監(jiān)控，通過仿真調(diào)試，達到本設(shè)計的方案控制。按照該控制方案，本設(shè)計的控制方案框圖如下設(shè)計。圖2-1系統(tǒng)控制方案框圖3電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1可編程控制器的選型可編程控制器在市場上應用比較多，可編程控制器可以解決工業(yè)現(xiàn)場各種問題，包括現(xiàn)場邏輯控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、通信功能以及過程控制的實現(xiàn)功能等。可編程控制器采用專用的程序編譯軟件，通過該軟件的組態(tài)設(shè)計、工藝程序設(shè)計等方法，幫助完成工業(yè)控制現(xiàn)場的各種復雜的工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的各種通訊，和互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交互，達到客戶的要求?？删幊炭刂破骶哂懈呖煽啃浴⒏叻€(wěn)定性、擴展性強等優(yōu)點，成為當前工業(yè)發(fā)展的主力產(chǎn)品。（1）中央處理單元中央處理單元作為可編程控制器的“大腦”，承擔可編程控制器一切的運轉(zhuǎn)功能。中央處理單元主要的功能包括系統(tǒng)電源的自我檢查、外部硬件組態(tài)的檢查、系統(tǒng)存儲器以及用戶存儲器數(shù)據(jù)調(diào)用、外部輸入輸出點的狀態(tài)檢查、用戶程序的循環(huán)掃描執(zhí)行、將運算結(jié)果輸出等。當可編程控制器處于運行狀態(tài)時，CPU將進行設(shè)備組態(tài)狀態(tài)自檢，如果外部設(shè)備與內(nèi)部設(shè)計組態(tài)不相符，將通過報警方式輸出；當外部組態(tài)自檢成功后，CPU將從輸入映像寄存器將信號調(diào)用，并循環(huán)掃描用戶程序，通過用戶程序的邏輯運算，將運算結(jié)果輸出到輸出映像寄存器，并控制現(xiàn)場的執(zhí)行單元。CPU通過循環(huán)掃描的方式對用戶的程序進行處理，按照用戶程序的工藝編譯，實現(xiàn)現(xiàn)場的各種方式控制。用戶可以進行中斷設(shè)計，通過各種條件調(diào)用中斷程序，對現(xiàn)場的某些特殊條件進行程序處理。強大的CPU運算功能是衡量可編程控制器品質(zhì)優(yōu)劣的關(guān)鍵指標。（2）存儲器存儲器作為可編程控制器的重要存儲單元，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)進行存放，能夠使可編程控制器正常運行。系統(tǒng)存儲器為可編程控制器內(nèi)部的數(shù)據(jù)，該內(nèi)部程序用于可編程控制器循環(huán)自檢、對設(shè)備硬件和用戶程序嚴重錯誤問題進行報警輸出等，不允許工程人員對其數(shù)據(jù)進行訪問和更改。用戶存儲器主要存放用戶編譯的程序以及用戶數(shù)據(jù)，可編程控制器在運行時，將用戶程序進行調(diào)用掃描，當現(xiàn)場條件出現(xiàn)特殊情況，可以采用中斷控制的要求進行編譯，將中斷事件按照條件中斷或者時間中斷的方式進行調(diào)用，對現(xiàn)場的特殊事件進行處理。（3）通信接口可編程控制器要與外界進行通訊，必須依賴通訊接口得以實現(xiàn)。通訊接口主要用于可編程控制器和外部設(shè)備及計算機之間，通過某種通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)的交互。通過程序內(nèi)部組態(tài)，決定通信接口處于何種通信協(xié)議?？删幊炭刂破骶哂型ㄐ艛U展功能模塊，常見的通信功能模塊包含以太網(wǎng)功能模塊、MODBUS功能模塊、Profibus-DP功能模塊等，以滿足各種不同工況下的通信功能。（4）電源可編程控制器作為電子控制電源，需要外部供電才得以工作，電源供電質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到可編程控制器能否安全穩(wěn)定的工作。常用的可編程控制器，該工作電源主要為兩種，分別為AC220V工作交流電源，DC24V工作直流電源?？删幊炭刂破鲗﹄娫吹囊鬄殡妷悍€(wěn)定，諧波較少。對于DC24V工作直流電源，需要通過外部開關(guān)電源得以實現(xiàn)。按照系統(tǒng)的設(shè)計要求，采用西門子S7-200CPU226可編程控制器作為系統(tǒng)的控制單元，完成系統(tǒng)的設(shè)計。本系統(tǒng)選擇的CPU226型號，外部輸入端子為24個，外部輸出端子為16個，再選用EM221擴展模塊作為數(shù)字量輸出模塊.采用的工作電源為AC220V，產(chǎn)品如下所示。圖3-1可編程控制器3.2變頻器的選型變頻器作為工業(yè)應用常用的驅(qū)動單元，通過變頻控制技術(shù)以及現(xiàn)代微電子應用技術(shù)，對現(xiàn)場工作電動機進行頻率、轉(zhuǎn)矩控制的電力設(shè)備。變頻器的分類主要包括高壓大功率變頻器和低壓小功率變頻器，常用變頻器的工作電源使用工頻交流電源。按照資料查詢，電梯的曳引機，按照載重1000KG、運行速度1.75m/s考慮計算，曳引機的功率如下計算：按照以上計算，曳引機計算功率為20.580KW，需要選擇變頻器為22KW。通過對變頻器的原理及應用分析，按照本設(shè)計的要求，對變頻器采用外部端子輸入啟停控制，并且通過電流模擬量信號進行變頻器的調(diào)速控制，負載類型為一般負載，安裝的電壓等級為AC380V，系統(tǒng)使用現(xiàn)場工作環(huán)境良好，按照此應用要求和范圍，MM440變頻器按照本設(shè)計的工作要求，選用的變頻器額定輸入電壓為AC400V，額定電流為43A，頻率調(diào)節(jié)范圍為0-1000HZ，冷卻方式為風扇冷卻，安裝方式為壁掛式安裝，控制方式為V/F電壓頻率控制，通過外部端子進行變頻器的啟?？刂?，通過模擬量進行變頻器的速度調(diào)節(jié)。圖3-2MM440變頻器示意圖3.3系統(tǒng)的硬件設(shè)計思路在五層電梯控制系統(tǒng)進行硬件方面的圖紙設(shè)計時，需要對PLC控制系統(tǒng)的電氣圖紙設(shè)計規(guī)范進行學習和掌握，對圖紙中涉及的各種電器元件的符號和接線方式要熟悉了解。（1）對可編程控制器的硬件接線設(shè)計，要對輸入部分和輸出部分進行統(tǒng)計和分配，在輸入輸出部分的基礎(chǔ)上，考慮五層電梯控制系統(tǒng)的后期升級改造，需要對可編程控制器留有升級改造的空間，預留部分余量。（2）變頻器的硬件接線主要包括外部正反轉(zhuǎn)接線，模擬量信號輸入接線等。變頻器的啟動方式為外部端子啟動；變頻器的速度給定方式采用外部模擬量速度給定，給定信號為0-10V模擬量。當輸入模擬量為0V時，給定頻率為0HZ，當輸入模擬量為10V時，給定頻率為50HZ。變頻器采用的控制方式為V/F控制。通過參數(shù)設(shè)置完成變頻器的V/F控制方式要求。3.4變頻器電路的接線設(shè)計按照電梯控制系統(tǒng)的工藝分析要求以及控制策略，結(jié)合總體設(shè)計方案，選擇MM440變頻器進行主電路的設(shè)計，變頻器額定輸入電壓為AC380V，頻率調(diào)節(jié)范圍為0-50HZ，控制策略為V/F電壓頻率控制，通過外部端子進行變頻器的啟?？刂疲冾l器的速度給定方式采用外部模擬量速度給定，給定信號為0-10V模擬量。當輸入模擬量為0V時，給定頻率為0HZ，當輸入模擬量為10V時，給定頻率為50HZ。變頻器主電路設(shè)計元件包括斷路器、變頻器等，斷路器的作用是通斷電動機主電路回路，當主電路發(fā)生過流現(xiàn)象時，斷路器將立即動作，切除故障線路。對于變頻器控制的工藝要求，通過認真學習變頻器的硬件接線手冊，對變頻器進行接線設(shè)計。如下圖所示。圖3-3變頻器的接線圖3.5可編程控制器的接線設(shè)計對于五層電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計，PLC的接線是重要的組成部分?？删幊炭刂破鞯慕泳€是系統(tǒng)硬件設(shè)計的重要部分，市場上各個品牌的可編程控制器接線原理基本相同，接線基本由電源接線部分、DI輸入接線部分和DO輸出接線部分三部分組成。按照五層電梯控制系統(tǒng)的控制策略和總體設(shè)計方案，已經(jīng)明確了可編程控制器的輸入部分和輸出部分，按照本系統(tǒng)的可編程控制器選型，選用的電源電壓為AC220V,因此輸入部分單元和輸出部分單元的電壓等級和電源電壓等級相同，都為AC220V。按照硬件設(shè)計分析及可編程控制器電路設(shè)計規(guī)范，為后期系統(tǒng)的升級改造考慮，留有充足的輸入備用部分和輸出備用部分。本系統(tǒng)的輸入電源端子為N和L，分別接入交流AC220V電源的N極和L極，并且通過斷路器進行電源的接通和斷開。在DI輸入部分，公共端分別為1M和2M等，該公共端需要接入電源的N極，對于輸入部分的按鈕等電器元件，對于輸入的按鈕，需要進行兩端接線，其中一段和PLC的正極相連接，另外一端將接入PLC的DI端子內(nèi)。在進行DO輸出部分，公共端子有1M、1L等，所有公共端子的M端與電源的N極接通，所有公共端子的L端與電源的L極接通。本系統(tǒng)的硬件接線如下圖3-4所示。圖3-4可編程控制器的接線圖圖3-5擴展模塊的接線圖4電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1I/O分配設(shè)計對于五層電梯系統(tǒng)的I/O分配設(shè)計，通過工藝的分析確定了輸入功能和輸出功能，對這些輸入和輸出的功能進行具體的I/O分配設(shè)計，首先通過I/O分配設(shè)計的統(tǒng)計，能夠充分考慮系統(tǒng)設(shè)計的完整性，比如要考慮系統(tǒng)的各種功能輸入和輸出，系統(tǒng)的保護功能輸入和輸出以及系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能，通過全面考慮系統(tǒng)的需求，可以做到有條不紊，防止遺漏。通過I/O分配設(shè)計，在軟件程序設(shè)計中，能夠?qū)壿嬁刂朴嬎愫洼敵龅扔兴鶐椭?。具體的分配設(shè)計如下表所示。表4-1I/O分配設(shè)計表功能I點地址功能O點地址一層內(nèi)呼I0.0一層內(nèi)呼指示Q0.0二層內(nèi)呼I0.1二層內(nèi)呼指示Q0.1三層內(nèi)呼I0.2三層內(nèi)呼指示Q0.2四層內(nèi)呼I0.3四層內(nèi)呼指示Q0.3五層內(nèi)呼I0.4五層內(nèi)呼指示Q0.4一層外呼上I0.5一層外呼上指示Q0.5二層外呼下I0.6二層外乎下指示Q0.6二層外呼上I0.7二層外呼上指示Q0.7三層外呼下I1.0三層外呼下指示Q1.0三層外呼上I1.1三層外呼上指示Q1.1四層外呼下I1.2四層外乎上指示Q1.2四層外呼上I1.3四層外呼下指示Q1.3五層外呼下I1.4五層外乎下指示Q1.4開門開關(guān)I1.5電梯上行輸出Q1.5關(guān)門開關(guān)I1.6電梯下行輸出Q1.6一層平層I1.7門電機開Q1.7二層平層I2.0門電機關(guān)Q2.0三層平層I2.1電梯上行指示Q2.1四層平層I2.2電梯下行指示Q2.2五層平層I2.3一層指示Q2.5開門限位I2.4二層指示Q2.6關(guān)門限位I2.5三層指示Q2.7電梯上升極限位I2.6四層指示Q3.0電梯下降極限位I2.7五層指示Q3.14.2程序流程功能圖設(shè)計對于五層電梯上下行控制流程圖設(shè)計。假設(shè)電梯停在N（N=1,2,3,4,5）樓,M樓有信號,M＞N時，電梯上行；M＜N時，電梯下行。如下圖所示。圖4-1電梯上下行控制流程圖對于電梯上下行控制流程，當電梯運行過程中，對反向的輸入外呼將不接受該指令，如果沒有內(nèi)呼信號輸入，當其他反向輸入外呼信號，將進行響應。通過該流程圖可知，電梯具有最遠反向的響應功能，當電梯在某一層時，如果該上層的外呼下信號都有輸入時，將響應最遠的外呼下信號；同理，當電梯在某一層時，如果該下層信號外呼上信號都有輸入時，將響應最遠的外呼上信號。對于該最遠反向響應的功能，如下流程圖所示。圖4-2電梯最遠反向響應流程圖對于電梯的開關(guān)門控制，當電梯到達某一目標樓層時，系統(tǒng)將發(fā)出開門輸出的信號，電梯門開始打開，當碰觸開門限位時，電梯門停止，并且進行延時，當延時時間到后，如果沒人進入電梯，將自動關(guān)門。當碰觸到關(guān)門限位后，電梯門將停止。當電梯門在關(guān)門狀態(tài)時，如果有乘客進入電梯，將立即打開電梯門，并重新延時，當延時時間到后，如果沒人進入電梯，將自動關(guān)門。圖4-3電梯開關(guān)門流程圖4.3程序的設(shè)計采用STEP7-Micro/win作為編程軟件，根據(jù)電梯控制系統(tǒng)的控制要求設(shè)計情況及PLC控制系統(tǒng)I/O的分配情況，進行程序編寫。在設(shè)計中，按照需要實現(xiàn)的程序條例清晰，方便編寫，也便于調(diào)試。梯形圖及注釋如下：5電梯控制系統(tǒng)的上位機設(shè)計5.1上位機的設(shè)計過程本設(shè)計主要針對五層電梯進行組態(tài)王設(shè)計，按照組態(tài)王設(shè)計的步驟和要求，對工程管理器打開后，進行項目的建立，如下圖5-1所示。圖5-1工程管理器在對工程的建立過程中，主要進行工程的名稱命名，對項目的保存地址進行設(shè)置。系統(tǒng)設(shè)計分為開發(fā)和運行兩部分，所謂開發(fā)就是對項目進行驅(qū)動組態(tài)、變量的設(shè)計和建立、畫面的設(shè)計并且對動畫進行設(shè)計。而對于運行部分，主要進行系統(tǒng)仿真運行，通過運行軟件可以模擬當前系統(tǒng)的運行情況。就可以建立新項目，如下圖5-2所示。圖5-2項目建立對話框當項目的名稱和保存地址設(shè)置好后，就開始進行項目的驅(qū)動組態(tài)設(shè)計，主要方法是將項目的串口進行設(shè)計，通過串口的設(shè)置，對通訊波特率、奇偶校驗以及地址等進行設(shè)置。按照本設(shè)計，采用9600波特率，使用的通訊方式主要為RS232。如下圖5-3所示。圖5-3串口設(shè)置對話框當通訊驅(qū)動設(shè)置完后，就進行驅(qū)動的添加，本設(shè)計主要針對西門子S7-200系列的驅(qū)動進行建立，設(shè)置好驅(qū)動的地址和相應的通訊參數(shù)，如下圖5-4所示。圖5-4驅(qū)動程序建立對話框當驅(qū)動建立好后，就需要進行項目的設(shè)計，首先按照系統(tǒng)的工藝要求和設(shè)計可視化的目的，對系統(tǒng)的變量進行添加設(shè)計，變量設(shè)計過程中，包括I/O離散、I/O整數(shù)以及內(nèi)存離散和內(nèi)存整數(shù)等。對變量設(shè)計按照工程的實際，進行初始值和限制值的設(shè)置。如果沒有特殊要求，保存默認就可以。如下圖5-5所示。圖5-5變量設(shè)置對話框按照變量添加的步驟，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計的要求，對每