三層電梯的設(shè)計(jì)

1、濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目 基于PLC三層模擬電梯控制 系別 機(jī)電系 專業(yè)機(jī)電一體化技術(shù) 班級姓名學(xué)號指導(dǎo)教師 趙小霞 日期 2009年12月 設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：三層模擬電梯控制設(shè)計(jì)要求：1、電梯由安裝在各樓層廳門口的上升和下降呼叫按鈕進(jìn)行呼叫操縱，其操縱內(nèi)容為電梯運(yùn)行方向。電梯轎廂內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕SB1SB3，用以選擇需到的樓層。L1L3為各層指示燈，SQ1SQ3為到位行程開關(guān)。2、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，任何反方向的呼叫均無效。例如，電梯停在一層，在三層轎廂外呼叫時(shí)，必須按三層上升呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫（從一層運(yùn)行到三層），按三層下降呼叫按鈕無效；

2、反之，若電梯停在三層，在一層轎廂外呼叫時(shí)，必須按一層下降呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫，按三層上升呼叫按鈕無效，依此類推。設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：第一周：確定題目,查閱相關(guān)資料 第二周：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定思路第三周：收集設(shè)計(jì)的資料，對硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)第四周：對三層模擬電梯程序進(jìn)行設(shè)計(jì)第五周：進(jìn)行程序設(shè)計(jì)與調(diào)試第六周：進(jìn)行三層模擬電梯的調(diào)試第七周：撰寫論文第八周：完成論文進(jìn)行答辯指導(dǎo)教師（簽名）： 摘 要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應(yīng)用不斷的深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)的控制檢測技術(shù)的不斷更新，可編程控制器由于其優(yōu)良的控制性能，極高的可靠性，在各行各業(yè)中應(yīng)用日益廣泛普及，對于電梯在我們的現(xiàn)實(shí)生活中得到廣泛使用。PLC是

3、以微機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代控制裝置，在控制領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，若采用PLC制作電梯，則比用別的制作電梯具有更多的優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，定時(shí)準(zhǔn)確，可方便地設(shè)置定時(shí)時(shí)間，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活。本設(shè)計(jì)利用定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，利用軟件STEP7-Micro/WIN32配合計(jì)算機(jī)編程，輸入三層電梯的梯形圖，啟動(dòng)軟件,通過對常開常閉開關(guān)的控制來實(shí)現(xiàn)對可編程序控制器的控制，從而實(shí)現(xiàn)了對電梯的控制。關(guān)鍵詞：PLC，軟件，編程，顯示，定時(shí)器目 錄摘 要II1 PLC的概述11.1 PLC的定義11.2 PLC的發(fā)展12 PLC的基本組成32.1 PLC的硬件系統(tǒng)32.2

4、PLC的基本工作原理33 電梯的簡介43.1 電梯發(fā)展史43.2 電梯的結(jié)構(gòu)、分類和功能43.3 電梯的工作原理64 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)84.1 控制系統(tǒng)選取84.2 系統(tǒng)控制要求94.3 控制系統(tǒng)I/O分配表94.4系統(tǒng)硬件連接圖105 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)115.1電梯PLC控制系統(tǒng)115.2 PLC控制程序116 模擬運(yùn)行與調(diào)試過程186.1 程序的模擬運(yùn)行186.2 程序的現(xiàn)場調(diào)試20結(jié) 論21致 謝22參考文獻(xiàn)231 PLC的概述1.1 PLC的定義可編程控制器（PLC）是一種新型的通用自動(dòng)化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，使用靈活方便，

5、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用越來越廣泛?？删幊炭刂破?Programmable Logic Controller)即PLC?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。他以微處理為核心，用編寫的程序不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。美國電氣制造商協(xié)會經(jīng)過4年調(diào)查，與1980年將其正式命名為可編程控制器（Programmable Controller），簡寫為PC。后來由于PC這個(gè)名稱常常被用來稱呼個(gè)人電腦（Personal Computer），為了區(qū)別，現(xiàn)在也把可編程控制器稱為PLC。PLC一直在快速發(fā)展中，因此到現(xiàn)在為止，還未能對其下

6、一個(gè)十分確切的定義。1987年2月，國際電工委員會（IEC）對可編程控制器（PLC）的定義是：可編程控制器是一種數(shù)學(xué)運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用一類可編程序的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等指令，并通過數(shù)字式和模塊式輸入/輸出，控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。1.2 PLC的發(fā)展可編程控制器（Programmable Logic Controller) 簡稱PLC或PC.它是在20世紀(jì)70年代以來，在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起

7、來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備。它以微處理器為核心，集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體。 PLC發(fā)展至今大體經(jīng)歷了 3個(gè)主要階段： (1)從20世紀(jì)60年代PLC產(chǎn)生到70年代,占支配地位的PLC技術(shù)是處在序列發(fā)生器狀態(tài)機(jī)和基于CPU 的位片(bit-slice)技 術(shù)之間。AMD2902和2903在施奈德公司的（公司的)A-B PLC中非常流行。傳統(tǒng)的微處理器主要用于小型的 PLC,但缺乏快速處理的能力。PLC的主要功能基本局限在邏輯控制階段,各個(gè)生產(chǎn)公司都是以單機(jī)為主發(fā)展硬件技術(shù)，為各類繼電器接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)各種基本型號和具有基本邏輯控制功能的PLC。 (2) 1973 年，PL

8、C 具有了通信能力，PLC 之間可以進(jìn)行相互對話，使得它們可以遠(yuǎn)離工業(yè)控制現(xiàn)場。PLC 之間也可以發(fā)送和接收各種電平，從而進(jìn)入模擬控制的世界。但由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使得協(xié)議和物理網(wǎng)絡(luò)均無法兼容，在某種程度上影響了 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng)能力。到了 80 年代末期，隨著工業(yè)電器自動(dòng)化程度的不斷提高，在開發(fā)研制 PLC 單機(jī)功能的同時(shí)，還著重加強(qiáng)了軟件技術(shù)的開發(fā)，提高 PLC 的聯(lián)網(wǎng)和通信功能，并且許多公司還加強(qiáng)了特殊功能模塊的研制。 (3)20 世紀(jì) 90 年代以來，由于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，同時(shí)為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，PLC 由單 CPU 轉(zhuǎn)

9、向多 CPU，16 位和 32位微處理器被大量應(yīng)用于PLC中，使其運(yùn)算速度、通信聯(lián)網(wǎng)、圖像顯示和數(shù)據(jù)處理功能都大大增強(qiáng)。同時(shí)隨著通信聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，新通信協(xié)議不斷產(chǎn)生。 PLC 是在繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的一項(xiàng)先進(jìn)的控制技術(shù)。在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中 PLC 技術(shù)、CAD/CAM 技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。它主要以微處理器為核心，用編寫的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出(I/O)來控制各種生產(chǎn)過程。 事實(shí)上，PLC已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。從行業(yè)看，冶金、機(jī)械、化工、輕工、食品、建材等等，幾乎沒

10、有不用到它的。不僅工業(yè)生產(chǎn)用它，一些非工業(yè)過程，如樓宇自動(dòng)化、電梯控制也用到它。農(nóng)業(yè)的大棚環(huán)境參數(shù)調(diào)控，水利灌溉也用到它。 2 PLC的基本組成2.1 PLC的硬件系統(tǒng) 圖2.1 PLC硬件結(jié)構(gòu)PLC硬件結(jié)構(gòu)中CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。2.2 PLC的基本工作原理 PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，包括內(nèi)部處理、通訊操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)階段。全過程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。下面為掃描特點(diǎn)：1、輸入映像寄存器的內(nèi)容是由設(shè)備驅(qū)動(dòng)的，在程序執(zhí)行過程中的一個(gè)周期內(nèi)輸入映像寄存器

11、的值保持不變，CPU采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像寄存器的值來控制程序的執(zhí)行。2、掃描周期周而復(fù)始地進(jìn)行，讀輸入、輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。3、對同一個(gè)輸出單元的多次使用、修改次序會造成不同的執(zhí)行結(jié)果。4、各個(gè)電路和不同掃描階段會造成輸入和輸出延遲，這是PLC的主要缺點(diǎn)。在讀輸入階段，CPU對各個(gè)輸入端子進(jìn)行掃描，通過輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入映像寄存器中。3 電梯的簡介3.1 電梯發(fā)展史 1887年，美國奧梯斯公司制造出世界上第一臺電梯，這是一臺以直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的電梯。它被裝設(shè)在1889年紐約德瑪利斯大廈。這座古老的電梯，每分鐘只能走0.01左右。當(dāng)初設(shè)計(jì)的電梯純粹是為了省

12、力。 1900年，以交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的電梯開始問世。1902年，瑞士的迅達(dá)公司研制成功了世界上第一臺按鈕式自動(dòng)電梯，采用全自動(dòng)的控制方式，提高了電梯的輸送能力和安全性。隨著超高層建筑的出現(xiàn)，電梯的設(shè)計(jì)、工藝不斷得到提高，電梯的品種也逐漸增多。1900年，美國奧梯斯公司制成了世界上第一臺電動(dòng)扶梯。1950年又制成了安裝在高層建筑外面的觀光電梯，使乘客能在電梯運(yùn)行中清楚地眺望四周的景色。中國最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，是由美國奧的斯公司于1901年安裝的。十一屆三中全會后，沐浴著改革開放的春風(fēng)，我國電梯業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展的時(shí)期。如今，在我國任何一個(gè)城市，電梯都在被廣泛應(yīng)用著。電梯給人們的生活帶來了便利，

13、也為我國現(xiàn)代化建設(shè)的加速發(fā)展提供了強(qiáng)大的保障。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。3.2 電梯的結(jié)構(gòu)、分類和功能 1、四大空間：機(jī)房部分、井道及地坑部分、轎廂部分、層站部分。 2、八大系統(tǒng)：曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動(dòng)力，使電梯運(yùn)行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪等組成。導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系

14、統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌、導(dǎo)軌架等組成。轎廂 轎廂是運(yùn)送乘客的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。門系統(tǒng)門系統(tǒng)主要功能是封住層站入口和轎廂入口，由轎廂門，層門，開門機(jī)，門鎖裝置組成。 重量平衡系統(tǒng) 系統(tǒng)的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(nèi)，保證電梯的曳引傳動(dòng)正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功能是提供動(dòng)力，實(shí)行電梯速度控制。電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電動(dòng)機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置等組成。 電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的主要功能

15、是對電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。安全保護(hù)系統(tǒng)保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。由電梯限速器、安全鉗、緩沖器、安全觸板、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開關(guān)等裝置組成。 按驅(qū)動(dòng)方式分類交流電梯，用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的電梯。根據(jù)拖動(dòng)方式又可分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速等。直流電梯，用直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的電梯。這類電梯的額定速度一般在兩米每秒以上。液壓電梯，一般利用電動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)，由柱塞使轎廂升降的電梯。齒輪齒條電梯，將導(dǎo)軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動(dòng)機(jī)

16、帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)使轎廂升降的電梯。螺桿式電梯，將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有推力軸承的大螺母安裝于油缸頂，然后通過電機(jī)經(jīng)減速機(jī)（或皮帶）帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯，其動(dòng)力源是直線電機(jī)。 電梯問世初期，曾用蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)電梯，現(xiàn)已基本絕跡。 三層電梯控制器應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能：電梯控制器是控制電梯按客戶要求自動(dòng)上下的裝置。三層電梯控制器的功能如下：（1）每層電梯入口處設(shè)有請求開關(guān)，電梯內(nèi)設(shè)有顧客到達(dá)層次的停站請求開關(guān)。（2）設(shè)有電梯入口處位置指示裝置及電梯運(yùn)行模式（上升或者下降）指示裝置。（3）電梯幾秒升（降）層樓。（4）電梯到達(dá)有停站請

17、求的樓層，經(jīng)過1秒電梯門打開，開門指示燈亮，開門幾秒后，電梯門關(guān)閉（開門指示燈滅），電梯繼續(xù)進(jìn)行，直至最后一個(gè)請求信號后停留在當(dāng)前層。（5）能記憶電梯內(nèi)所有請求，并按照電梯運(yùn)行規(guī)則按順序響應(yīng)，每個(gè)請求信號保留至執(zhí)行后消除。（6）電梯運(yùn)行規(guī)則當(dāng)電梯處于上升模式時(shí)，只響應(yīng)比電梯所在位置高的上樓請求信號，由上而下逐個(gè)執(zhí)行，直到最后一個(gè)上樓請求執(zhí)行完畢；如果高層有下樓請求，則直接升到由下樓請求的最高樓層，然后進(jìn)入下降模式。當(dāng)電梯處于下降模式時(shí)則與上升模式相反。（7）電梯初始狀態(tài)為一層待載狀態(tài)。3.3 電梯的工作原理 曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過減速器變速后帶動(dòng)曳

18、引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員出入。轎廂是運(yùn)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(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確停靠。電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)

19、行安全。 電梯在做垂直運(yùn)行的過程中，有起點(diǎn)站也有終點(diǎn)站。對于三層以上建筑物內(nèi)的電梯，起點(diǎn)站和終點(diǎn)站之間還設(shè)有?？空尽Ｆ瘘c(diǎn)站設(shè)在一樓，終點(diǎn)站設(shè)在最高樓。各站的廳外設(shè)有召喚箱，箱上設(shè)置有供乘用人員召喚電梯用的召喚按鈕。一般電梯在起點(diǎn)站和終點(diǎn)站上各設(shè)置一個(gè)按鈕，中間層站的召喚箱上各設(shè)置兩個(gè)按鈕。而電梯的轎廂內(nèi)都設(shè)置有（雜物電梯除外）操縱箱，操縱箱上設(shè)置有手柄開關(guān)或與層站對應(yīng)的按鈕，乘用人員控制電梯上下運(yùn)行。召喚箱上的按鈕稱外召喚按鈕，操縱箱上的按鈕稱指令按鈕。電梯的運(yùn)行工作情況和汽車有共同之處，但是汽車的起動(dòng)、加速、停靠等全靠司機(jī)控制操作，而且在運(yùn)行過程中可能遇到的情況比較復(fù)雜，因此汽車司機(jī)必須經(jīng)過

20、嚴(yán)格的培訓(xùn)和考核。而電梯的自動(dòng)化程度比較高，一般電梯的司機(jī)或乘用人員只需通過操縱箱上的按鈕向電氣控制系統(tǒng)下達(dá)一個(gè)指令信號，電梯就能自動(dòng)關(guān)門、定向、起動(dòng)、在預(yù)定的層站平層?？块_門。對于自動(dòng)化程度高的電梯，司機(jī)或乘用人員一次還可下達(dá)一個(gè)以上的指令信號，電梯便能依次起動(dòng)和?？浚来瓮瓿扇恐噶钊蝿?wù)。盡管電梯和汽車在運(yùn)算工作過程中有許多不同的地方，但仍有許多共同之處，其中乘客電梯的運(yùn)行工作情況類似公共汽車，在起點(diǎn)站和終點(diǎn)站之間往返運(yùn)行，在運(yùn)行方向前方的?？空旧嫌许樝虻闹噶钚盘枙r(shí)，電梯到站能自動(dòng)平層停靠開門接乘客。4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 控制系統(tǒng)選取 模擬三層電梯使用時(shí)涉及到準(zhǔn)確性和及時(shí)性，而且使用的環(huán)

21、境非常嚴(yán)謹(jǐn)，所以對設(shè)備的可靠性要求很高。為此，我們對將采用的控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析對比。可編程控制器（PLC）是由工業(yè)微型計(jì)算機(jī)、輸入, 輸出設(shè)備、保護(hù)及抗干擾隔離電路等構(gòu)成的微機(jī)控制裝置，具有順序、周期性工作的特征，從應(yīng)用角度看可編程控制器具有如下特點(diǎn)：1. 可靠性高：由于可編程控制器的輸入, 輸出端口均采用繼電器或光電耦合器件，采取了隔離和抗干擾措施，使其具有很高的抗干擾能力，因而能在要求較高環(huán)境下可靠工作。2. 體積?。河捎谠谥圃鞎r(shí)采用了大規(guī)模集成電路和微處理器，用軟件編程代替了硬連線，便于安裝，實(shí)現(xiàn)了小型化。3. 通用性好：由于可編程控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)，一般有CPU 模塊、電源模塊

22、、PID模塊、模擬輸入和輸出模塊等，可以用這些模塊靈活的組成各種不同的控制系統(tǒng)，對不同的控制系統(tǒng)，只需選取不同的模塊即可，因而具有很好的適用性。4. 使用方便：對于不同的控制系統(tǒng)，當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)選定后，如果輸入、輸出作很小的變動(dòng)時(shí)，只需修改相應(yīng)程序即可，無需對系統(tǒng)連線做較大的修改，減少了現(xiàn)場調(diào)試的工作量，使用起來靈活方便。基于可編程控制器（PLC）的上述優(yōu)點(diǎn)能夠適應(yīng)和滿足搶答器高性能的使用要求，所以我確定該模擬電梯控制系統(tǒng)為PLC(西門子S7-200系列)。S7-200系列的PLC在各種行業(yè)的檢測及控制的自動(dòng)化都得到廣泛的應(yīng)用。由于其具有極高的性價(jià)比，在以下幾方面都有優(yōu)越的表現(xiàn)：極高的可靠性、程序

23、易于掌握、實(shí)時(shí)特性功能、編程語言指令豐富、操作簡便、豐富的擴(kuò)展功能。PLC系統(tǒng)部分完成所設(shè)定的控制任務(wù)所需要的PLC規(guī)模主要取決于控制系統(tǒng)對輸入，禽出點(diǎn)的需求量和控制過程的難易程度。(1)IO點(diǎn)的估算系統(tǒng)的輸入點(diǎn)有：控制三層位置開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3的I0.2、I0.1、I0.0點(diǎn)和控制三層呼叫按鈕SB1、SB2、SB3的I0.5、I0.4、I0.3點(diǎn)，共計(jì)輸入點(diǎn)16點(diǎn)。而輸出點(diǎn)有：控制三層指示燈L1、L2、L3的Q0.2、Q0.1、Q0.0；控制上升和下降的Q0.4、Q0.3；控制呼叫指示燈A1、A2、A3的Q0.7、Q0.6、Q0.5，總計(jì)IO點(diǎn)數(shù)為6/8。(2) 可編程控制器S720

24、0的CPU226輸入輸出點(diǎn)數(shù)為2416，足以滿足要求。 4.2 系統(tǒng)控制要求1、電梯在上升途中響應(yīng)上升呼叫，在上升途中有下降呼叫，這不響應(yīng)該呼叫。電梯在下降途中不響應(yīng)上升呼叫。2、三層模擬電梯是以PLC為核心的部件，利用西門子S7-200CPU226型可編程序控制器作為調(diào)試電梯的主要設(shè)備，LED七斷數(shù)碼管作為樓層數(shù)目顯示用，用發(fā)光二極管指示各個(gè)樓層的呼叫，用按鍵進(jìn)行樓層的上下控制，用定時(shí)器定時(shí)進(jìn)行電梯控制。4.3 控制系統(tǒng)I/O分配表表4.1 三層電梯控制的I/O分配表輸入輸出I0.0三樓位置開關(guān)SQ3Q0.0三樓指示燈L3I0.1二樓位置開關(guān)SQ2Q0.1二樓指示燈L2I0.2一樓位置開關(guān)S

25、Q1Q0.2一樓指示燈L1I0.3三樓呼叫按鈕SB3Q0.3下行驅(qū)動(dòng)I0.4二樓呼叫按鈕SB2Q0.4上行驅(qū)動(dòng)I0.5一樓呼叫按鈕SB1Q0.5三樓呼叫指示燈A3Q0.6二樓呼叫指示燈A2Q0.7一樓呼叫指示燈A14.4系統(tǒng)硬件連接圖根據(jù)系統(tǒng)要求和所需要的硬件，系統(tǒng)數(shù)字量輸入點(diǎn)總計(jì)6個(gè)點(diǎn)，輸出點(diǎn)總計(jì)8個(gè)點(diǎn)。綜合考慮到系統(tǒng)的性價(jià)比和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，輸入、輸出點(diǎn)留出一定的富裕量，因此PLC選擇SIEMENS的S7-200系列的CPU226。輸入、輸出端接線圖如圖4.1所示： 圖4.1模擬三層電梯輸入、輸出接線圖 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1電梯PLC控制系統(tǒng)運(yùn)用可編程控制器控制電梯它工作可靠、功能強(qiáng)、存

26、儲容量大、編程方便、抗干擾能力強(qiáng)。S7200可編程控制器是德國西門子公司研制的一種新型可編程控制器。因此，能夠滿足電梯對電氣控制系統(tǒng)的要求。S7-200系列小型PLC(Micro PLC)可應(yīng)用于各種自動(dòng)化系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu)、低廉的成本，功能強(qiáng)大的指令集使得S7200 PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。利用西門子S7200可編程序控制器編寫一個(gè)三層電梯的控制系統(tǒng)。分別完成轎內(nèi)指令、廳外呼叫指令、樓層位置指示、開門控制等控制任務(wù)。電梯控制的核心是對各類信號分析并控制轎廂運(yùn)動(dòng)的過程。電梯的電氣系統(tǒng)由拖動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠

27、性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。當(dāng)乘員進(jìn)入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動(dòng)關(guān)閉后控制系統(tǒng)進(jìn)行下列運(yùn)作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)判定轎廂運(yùn)行方向，保證轎廂平層時(shí)減速，將轎廂停在選定的樓層上；同時(shí)，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動(dòng)開關(guān)門。在我們的現(xiàn)實(shí)生活中電梯的控制大多是遠(yuǎn)程控制?；诰W(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)集成了目前高速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù).將普通的電梯接入網(wǎng)絡(luò),使之升級為信息電梯,帶給用戶一種全新的產(chǎn)品概念和服務(wù)觀念.該系統(tǒng)已經(jīng)在現(xiàn)場穩(wěn)定運(yùn)行了較長時(shí)

28、間,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，而該系統(tǒng)也離不開可編程控制器。在我們的設(shè)計(jì)中是以模擬電梯的控制為依據(jù)的。電梯作為隨處可見的相當(dāng)于我們現(xiàn)實(shí)生活交通工具，而PLC作為電梯控制系統(tǒng)的核心起很大作用。實(shí)踐證明，電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、檢測，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。電梯PLC控制系統(tǒng)在我們的模擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)生活中是普遍的，作為軟件設(shè)計(jì)電梯PLC控制系統(tǒng)在我們的生活中還在發(fā)揮它的作用，本設(shè)計(jì)使用的是CPU226可編程控制器。 5.2 PLC控制程序一、語句表程序設(shè)計(jì)，表5.1、5.2分別為一層到二層和二層到一層語句表。 表5.1一層到二層語句表步序指令23= Q0.11LD I0.224LD T502AN

29、 I0.325AN T513AN I0.526AN Q0.04LD M0.527AN Q0.15AN M0.228= Q0.26AN M0.429LD I0.27OLD30A I0.48AN I0.031LD M1.19= Q0.532OLD10AN M2.032OLD11TON T50, +1033AN T4112LD T5034AN T4713TON T57, +3035AN T5314LD T5136= Q0.615AN I0.237= M1.116TON T52, +3038LD M0.517TON T53, +5039AN T5318LD T5240AN I0.019AN I0.14

30、1AN T11220AN M0.142AN Q0.321AN Q0.043= Q0.422AN Q0.2表5.2二層到一層語句表步序指令64= Q0.144LD I0.165LD T5645AN I0.366AN I0.246AN I0.467AN Q0.047A I0.568AN Q0.148LD M0.469= Q0.249AN M0.170LD I0.150AN M0.571A I0.551OLD72LD M1.052= M0.473OLD 53TON T54, +10 74AN T4954LD T5475AN T5755TON T55, +3076= Q0.756LD T5577= M

31、1.057AN I0.178LD M0.458TON T56, +3079AN T5759TON T57, +5080AN I0.260LD T5481AN Q0.461AN T5582= Q0.362AN Q0.063AN Q0.2二、梯形圖控制程序1、一層到二層的上升梯形圖如下圖所示2、二層到一層的下降梯形圖3、三層電梯過程分析1.電梯在一、二、三層樓分別設(shè)置一個(gè)呼叫按鈕和一個(gè)行程開關(guān)。在行程開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3都斷開的情況下，電梯處于待載狀態(tài)，呼叫不起作用。2.用指示燈來模擬電梯的運(yùn)行過程。 (1)接通.I0.2即接通SQ1，表示轎廂原停樓層1，按SB3，即I0.3接通一下，表示呼

32、叫樓層3，則Q0.5接通，三樓呼叫指示燈亮即Q0.4接通，電梯上升。過一秒后，Q0.2接通，一層指示燈亮，過3秒后，Q0.2斷開，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮。直至Q0.0接通，三層指示燈亮，再過2秒后，Q0.4斷開（表示電梯上升停止），上升指示燈滅。(2)接通I0.0即接通SQ3，表示轎廂原停樓層3，按SB1，即I0.5接通一下，表示呼叫樓層1，則Q0.7接通，三層呼叫指示燈亮，Q0.3接通，表示電梯下降。過1秒后，Q0.0接通，三樓指示燈亮，3秒后，Q0.0斷開，則三樓指示燈滅。斷開I0.0即斷開SQ3，3秒后Q0.1接通，二層指示燈亮，過2秒后Q0.1斷開，二層指示燈滅。又過3秒，

33、到達(dá)底層，Q0.2接通，底層指示燈亮，再過2秒，Q0.3斷開，下降指示燈滅，電梯停在一樓。(3)接通I0.2即接通SQ1，表示轎廂原停樓層1，按SB2，即I0.4接通一下，表示呼叫樓層2，則Q0.6接通，二層呼叫指示燈亮，Q0.4接通，即電梯上升。過1秒后，Q0.2接通，底層指示燈亮，3秒后，Q0.2斷開，則底層指示燈滅。斷開I0.2即斷開SQ1，3秒后Q0.1接通，二層指示燈亮，過2秒后Q0.4斷開，上升指示燈滅。(4)接通I0.2即接通SQ1，表示轎廂原停樓層1，同時(shí)按SB2、SB3，即I0.3、I0.4同時(shí)接通一下，表示2、3樓層同時(shí)呼叫，則Q0.5、Q0.6都接通，二、三層呼叫指示燈亮

34、，Q0.4接通，表示電梯上升。過1秒后，Q0.2接通，底層指示燈亮，3秒后Q0.2斷開，則底層指示燈滅。斷開I0.2即斷開SQ1，3秒后接通I0.1即接通SQ2，1秒后Q0.1接通，二層指示燈亮，又過2秒后Q0.1斷開，二層指示燈滅。斷開I0.1即斷開SQ2，3秒后Q0.0接通，三層指示燈亮，再過2秒，Q0.4斷開，上升指示燈滅。(5)接通I0.1即接通SQ2，表示轎廂原停樓層2，按SB1，即I0.5接通一下，表示呼叫樓層1，則Q0.7接通，底層呼叫指示燈亮，Q0.3接通，表示電梯下降。過1秒后，Q0.1接通，二層指示燈亮，3秒后，Q0.1斷開，則二層指示燈滅。斷開I0.1即斷開SQ2，3秒后

35、Q0.2接通，底層指示燈亮，再過2秒，Q0.3斷開，下降指示燈滅。(6)接通I0.1即接通SQ2，表示轎廂原停樓層2，按SB3，即I0.3接通一下，表示呼叫樓層3，則Q0.5接通，三層呼叫指示燈亮，Q0.4接通，表示電梯上升。過1秒后，Q0.1接通，二層指示燈亮，3秒后，Q0.1斷開，則二層指示燈滅。斷開I0.1即斷開SQ2，3秒后Q0.0接通，三層指示燈亮，再過2秒，Q0.4斷開，上升指示燈滅。(7)接通I0.0即接通SQ3，表示轎廂原停樓層3，按SB2，即I0.4接通一下，表示呼叫樓層2，則Q0.6接通，二層呼叫指示燈亮，Q0.3接通，表示電梯下降。過1秒后，Q0.0接通，三層指示燈亮，3

36、秒后，Q0.0斷開，則三層指示燈滅。斷開Q0.0即斷開SQ3，3秒后Q0.1接通，二層指示燈亮，再過2秒，Q0.3斷開，下降指示燈滅。(8)接通I0.0即接通SQ3，表示轎廂原停樓層3，同時(shí)按SB1、SB2，即I0.4、I0.5同時(shí)接通一下，表示1、2樓層同時(shí)呼叫，則Q0.6、Q0.7都接通，一、二層呼叫指示燈亮，Q0.3接通，表示電梯下降。過1秒后，Q0.0接通，三層指示燈亮，3秒后Q0.0斷開，則三層指示燈滅。斷開I0.0即斷開SQ3，3秒后接通I0.1即接通SQ2，1秒后Q0.1接通，二層指示燈亮，又過2秒后Q0.1斷開，二層指示燈滅。斷開I0.1即斷開SQ2，3秒后Q0.2接通，底層指

37、示燈亮，再過2秒，Q0.3斷開，下降指示燈滅。6 模擬運(yùn)行與調(diào)試過程6.1 程序的模擬運(yùn)行將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后，首先要做的就是仔細(xì)檢查程序，并改正寫入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)。也可以根據(jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求，如圖6.1-6.3 程序運(yùn)行調(diào)試中的幾

38、個(gè)過程圖。圖6.1程序下載圖6.2 程序運(yùn)行圖6.3程序停止如果程序中某些定時(shí)器設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí)，可以設(shè)計(jì)、制作控制臺或控制柜，PLC之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行。6.2 程序的現(xiàn)場調(diào)試完成上述的工作后，就可以進(jìn)行現(xiàn)場的調(diào)試工作,首先將PLC安裝在控制現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過程中有可能將會顯示出系統(tǒng)中原先可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題及時(shí)加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則可以對相應(yīng)硬件和軟件部分設(shè)計(jì)作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要略微修改程序就可能出現(xiàn)實(shí)際效果。全部調(diào)試通過后，再經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)才可以投入到實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中。在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題：1、在計(jì)算機(jī)上編程通過后，程序無法下載，經(jīng)過認(rèn)真檢查后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)存沒有初始化，對內(nèi)存進(jìn)行清理后，下載程序進(jìn)行調(diào)試。2、當(dāng)下載時(shí)編譯無錯(cuò)而通信出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)應(yīng)檢查程序。例如，定時(shí)器的選擇不合理等原則性錯(cuò)誤是編譯不出來的。對于書寫格式錯(cuò)誤可編譯出來，例如一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里只能允許一個(gè)程序進(jìn)行編寫，多個(gè)程序需用下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。3、輸入輸出沒有錯(cuò)誤，而電梯不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以檢查硬件線路的連接，如果沒有問題可以更換模擬電梯。4、當(dāng)出現(xiàn)某個(gè)