電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所屬院（系） ： 電子信息工程學(xué)院 2012年06月11日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)院（直屬系）：電子信息工程學(xué)院 時(shí)間：2012 年 3 月 14 日學(xué) 生 姓 名指 導(dǎo) 教 師設(shè)計(jì)（論文）題目電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容1. 電梯的位置確定與顯示2. 轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門廳的召喚信號(hào)3. 電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的信號(hào)響應(yīng)4. 轎廂的啟動(dòng)運(yùn)行轎廂的平層與停車5. 安全保護(hù)研究方法以軟件設(shè)計(jì)為主，模擬演示中硬件設(shè)計(jì)主要為軟件服務(wù)，演示所設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)的信號(hào)處理功能。主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))1. 電梯內(nèi)外設(shè)有方向指示燈及電梯當(dāng)前層號(hào)指示燈2. 各層設(shè)

2、上/下呼叫開關(guān)(最頂層與起始層只設(shè)一只)，電梯內(nèi)設(shè)有層樓指令鍵，開關(guān)門按鍵3. 電梯到位后具有手動(dòng)或自動(dòng)開門關(guān)門功能4. 轎內(nèi)指令記憶，自動(dòng)定/換向教研室意見教研室主任（專業(yè)負(fù)責(zé)人）簽字： 年 月 日 目錄摘要IIIAbstractIV第1章緒論11.1選題背景及研究意義11.2繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問題11.2.1繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)11.2.2電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題11.3可編程控制器(PLC)在電梯控制中的應(yīng)用21.3.1可編程控制器(PLC)的特點(diǎn)21.3.2可編程控制器(PLC)控制電梯的優(yōu)點(diǎn)41.4國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r4第2章電梯的概述72.1電梯的定義72.2電梯的分類72.

3、2.1按用途分類72.2.2按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類72.2.3按操作控制方式分類82.3電梯的主要機(jī)械部件8第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)103.1概述103.2控制系統(tǒng)113.2.1系統(tǒng)PLC選擇123.2.2 S7-200簡(jiǎn)介133.2.3電梯PLC信號(hào)控制系統(tǒng)框圖143.3演示模型硬件設(shè)計(jì)143.3.1PLC外部接線圖143.3.2 I/O點(diǎn)數(shù)的估算153.3.3輸入/輸出的分配16第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)174.1PLC語(yǔ)言及STEP 7概述174.1.1 PLC的編程語(yǔ)言174.1.2 STEP 7概述174.1.3程序設(shè)計(jì)常用方法184.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖204.2.1 電梯開關(guān)門流程圖204.2.2 電梯上

4、升下降流程圖214.3四層電梯梯形圖224.3.1外召喚信號(hào)登記及消除224.3.2內(nèi)指令信號(hào)登記及消除234.3.3電梯的平層信號(hào)處理244.3.4選層定向及反向截梯254.3.5內(nèi)指令外召喚信號(hào)的保持274.3.6各樓層停車信號(hào)294.3.7開關(guān)門30第5章總結(jié)32參考文獻(xiàn)33致謝34電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況和使用數(shù)量已成為衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。隨著城市人口的不斷提高，人們物質(zhì)文化生活水平的提高，建筑業(yè)不斷的發(fā)展，已是高樓林立，電梯在人們的生產(chǎn)、生活、工作中日益重要。因此電梯的研究也越來越重要。國(guó)內(nèi)外對(duì)電梯的研究一直沒有停滯過。在中高層建筑中，電梯是必

5、不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備。人們對(duì)電梯安全性、高效性、舒適度的不斷追求推動(dòng)了電梯技術(shù)的進(jìn)步。電梯質(zhì)量的好壞在很大程度上取決于它的控制系統(tǒng)。目前，電梯控制系統(tǒng)已基本上淘汰了傳統(tǒng)繼電器控制方式取而代之的是以PLC積分控制器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。其中，PLC由于編程簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便、設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視，被廣泛的應(yīng)用在電梯控制系統(tǒng)中。本文主要分析了電梯的主要結(jié)構(gòu)以及控制要求，對(duì)電梯的硬件進(jìn)行相應(yīng)的選擇，又對(duì)電梯的PLC軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此完成對(duì)基于PLC的電梯控制設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：電梯，PLC，三相異步交流電機(jī)Design of Elevator Control Sy

6、stem Based on PLCAbstractSummary of todays world, the elevator number of production and use have become the measure of the degree of modernization of a country one of the symbols. With the continuous improvement of the urban population, peoples material and cultural living standards, the constructio

7、n industry continues to develop, has the tall buildings, elevators in peoples production and living and working in the increasingly important. Therefore, the elevator research is increasingly important. Study at home and abroad on the elevator has not been stagnant. In the high-rise buildings, eleva

8、tors, is essential for the vertical transportation equipment. People on the elevator safety, efficiency, comfort the constant pursuit of technological progress to promote the elevator. Lift the quality of good or bad depends largely on its control system. At present, the elevator control system has

9、largely eliminated the traditional relay control mode. Integral controller based on PLC is the core digital control system. PLC, which has advantage of simple and easy to use and easy maintenance, design and debug cycle is short, anti-interference ability, high reliability, is widely used in elevato

10、r control system. This paper analyzes the main structure of the elevator and the control requirements of the elevator and make the appropriate choice of hardware, but also on the elevator PLC software design, thereby completing the elevator PLC-based control design.Keywords:Elevator,PLC, Three-phase

11、 Asynchronous Electric Motors第1章緒論1.1選題背景及研究意義電梯是高層建筑不可缺少的交通運(yùn)輸工具，電梯性能的好壞對(duì)人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠。隨著人們對(duì)其要求的提高，電梯得到了快速的發(fā)展，其拖動(dòng)技術(shù)己經(jīng)發(fā)展到了變頻調(diào)速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。電梯是垂直運(yùn)輸工具，屬于位能負(fù)載，并且要求頻繁起停，隨著載客量多少的變化、上下行的變換，在空載上行或重載下行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載最小，甚至是處于發(fā)電狀態(tài)，而電梯在重載上行或空載下行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載最大，是處于電動(dòng)狀態(tài)，這就要求電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行

12、。傳統(tǒng)的電梯曳引電動(dòng)機(jī)采用接觸器來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的改變，這滿足不了乘客的舒適感;另外，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷?？删幊炭刂破?PLC:Programmable Logic Controller)是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其優(yōu)點(diǎn)，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。因此，PLC控制技術(shù)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。此次設(shè)計(jì)主要探討了變頻調(diào)速電梯PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律和邏輯控制，限于實(shí)驗(yàn)條件的限制，本次設(shè)計(jì)以軟件設(shè)計(jì)為主，模擬演示中硬件

13、設(shè)計(jì)主要為軟件服務(wù)，演示作者所設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)的信號(hào)處理功能，從而進(jìn)一步論證PLC在電梯控制系統(tǒng)中的優(yōu)越性。1.2繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問題1.2.1繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)所有控制功能及信號(hào)處理均由硬件實(shí)現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。(2)系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。(3)大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價(jià)格便宜。(4)多年來我國(guó)一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉掌握的人員較多。1.2.2電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題(1)系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，

14、因而故障率較高。(2)普通控制電器及硬件接線方法難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。(3)電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。(4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大。(5)由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費(fèi)用高；而且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。1.3可編程控制器(PLC)在電梯控制中的應(yīng)用1.3.1可編程控制器(PLC)的特點(diǎn)PLC是一種

15、用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。PLC與普通微機(jī)一樣。以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實(shí)現(xiàn)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器(布爾處理器)，進(jìn)行點(diǎn)(位)運(yùn)算與控制。PLC控制一般具有可靠性高，易操作、維修，編程簡(jiǎn)單，靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。(1)可靠性對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。1)PLC不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。2)PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了MTTR，使可靠性提高。3)PLC有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操

16、作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。圖1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)4)PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程錯(cuò)誤率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。5)在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造；對(duì)干擾的屏蔽，隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù)；對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。6)PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言等。(2)易操作性PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面

17、:1)操作方便PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行輸入更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ遥缓筮M(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。2)編程方便PLC有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語(yǔ)言，十分有助于編程人員的編程。3)維修方便PLC具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求減低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修

18、人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。(3)靈活性PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)編程的靈活性。PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助一記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)一言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。2)擴(kuò)展的靈活性。PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。3)操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。1.3.2可編程控制器(PLC)控制電梯的優(yōu)點(diǎn)(1)在電梯控制中采用了PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。(2)去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，

19、外部線路簡(jiǎn)化。(3)PLC可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。(4)PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。(5)用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。(6)更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。1.4國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟(jì)發(fā)展同樣的速度成長(zhǎng)起來。作為建筑的中樞神經(jīng)，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內(nèi)的主要運(yùn)輸工具，像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們R常生活的一個(gè)不可缺少的組成部分。一個(gè)國(guó)家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等綜合因素的影響。在全球經(jīng)

20、濟(jì)持續(xù)低迷的情況下，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)仍然以較高的速度持續(xù)增長(zhǎng)，城市化水平不斷提高。這從客觀上導(dǎo)致了我國(guó)電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的電梯市場(chǎng)。上世紀(jì)80年代以來，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展，我國(guó)電梯需求量越來越大?？傏厔?shì)是上升的，目自口進(jìn)入了“第三次浪潮”，2004年總產(chǎn)量超過了8力臺(tái)，而且目前還沒有減速的跡象。從1949年建國(guó)以來全國(guó)共生產(chǎn)安裝了6l萬(wàn)多臺(tái)電梯。盡管如此，我國(guó)的電梯遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度。全世界平均1000人有l(wèi)臺(tái)電梯，我國(guó)如果要達(dá)到這個(gè)水準(zhǔn)，還需要增加70萬(wàn)臺(tái)。到那時(shí)候，全國(guó)在用電梯將達(dá)到130萬(wàn)臺(tái)，每年僅報(bào)廢更新就需要6萬(wàn)臺(tái)。到2005年，中國(guó)電梯的年產(chǎn)量達(dá)到13

21、5萬(wàn)臺(tái)，與1980年相比，25年增長(zhǎng)了59倍，產(chǎn)量每年平均增長(zhǎng)178。2005年安裝驗(yàn)收電梯124465臺(tái)，截至05年底，我國(guó)的在用電梯總數(shù)已達(dá)651794臺(tái)。如此龐大的市場(chǎng)需求為我國(guó)電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺(tái)!我國(guó)電梯行業(yè)已經(jīng)具備了很強(qiáng)的生產(chǎn)能力。興旺的電梯市場(chǎng)吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國(guó)奧的斯、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力、德國(guó)蒂森、同本三菱、只立、東芝、富士達(dá)等13家大型外商投資公司在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)份額達(dá)到了74先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理的引進(jìn)對(duì)國(guó)內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動(dòng)作用。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海華立、昌華、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批優(yōu)秀的電梯品牌看清了自己

22、的定位與出路。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要的電梯產(chǎn)品，我國(guó)電梯行業(yè)幾乎全部可以生產(chǎn)，不但大量替代了進(jìn)口，而且有一定的出口。 國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量正在穩(wěn)步提高。自1985年我國(guó)參加了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISOTCl78以來，先后等同或等效采用了一批國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的高起點(diǎn)使我國(guó)電梯行業(yè)在技術(shù)上居于有利地位。許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，如無機(jī)房電梯、無齒輪曳引機(jī)、永磁同步拖動(dòng)技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)等，國(guó)際上也是剛剛出現(xiàn)，我國(guó)就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。國(guó)產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢(shì)贏得了越來越多的國(guó)內(nèi)外客戶，為逐步進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造了有利條件。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，

23、在電梯控制上采用微型計(jì)算機(jī)，取代傳統(tǒng)的繼電器控制方式越來越受到人們的重視。使用微型計(jì)算機(jī)控制，它成本低，體積小，可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試工作，使得電梯控制系統(tǒng)體積減小，節(jié)省能源、可靠性提高?？删幊淌轨`活性增大。更突出的優(yōu)點(diǎn)是微型計(jì)算機(jī)具有算術(shù)運(yùn)算功能和靈活的邏輯運(yùn)算功能，因此可以實(shí)現(xiàn)更完善的自動(dòng)控制，例如對(duì)于電梯平層可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制，便平層情況達(dá)到最佳狀態(tài)”目前，交流調(diào)壓調(diào)速電梯技術(shù)已趨成熟，一些企業(yè)都有成功的產(chǎn)品。微機(jī)控制電梯是電梯技術(shù)的方向，些生產(chǎn)企業(yè)與科研單位相結(jié)合，相繼推出了微機(jī)控制的電梯新機(jī)型使控制功能得到增強(qiáng)，電梯的性能得到改善，明顯提高了可靠性。除了合資企業(yè)外，也有

24、其他廠家開發(fā)出了變頻調(diào)速電梯新產(chǎn)品。另外，用可編程序控制器取代繼電器控制系統(tǒng)的機(jī)型對(duì)單梯進(jìn)行控制還是有前途的。有些生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)了緊急供電裝置、防火廳門、地震控制、自檢測(cè)以及語(yǔ)言合成等電梯新功能；對(duì)機(jī)械系統(tǒng)采用了新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)和新工藝?？傊?，與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平相比，雖然還存在一定差距但國(guó)內(nèi)電梯技術(shù)正以迅猛的發(fā)展速度趕超世界先進(jìn)水平。中國(guó)電梯在亞洲市場(chǎng)占有越來越重要的位置，每年銷售量己達(dá)l萬(wàn)臺(tái)左右，約占亞洲市場(chǎng)的150，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻(xiàn)。當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。在一些發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，電梯的使用相當(dāng)普遍。世界上有名

25、的幾家電梯公司，諸如：美國(guó)奧的斯公司、瑞士訊達(dá)公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場(chǎng)的51。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。目前，國(guó)外除了以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成走電梯家族中新的組成部分。隨著科技的進(jìn)步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進(jìn)行研究改進(jìn)。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。電梯是載人的機(jī)電設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)“綠色”也就是強(qiáng)調(diào)電梯更舒適、更安全地為人類的生產(chǎn)和生活服務(wù)，強(qiáng)調(diào)電梯與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。國(guó)外對(duì)綠色電梯的研究做得比較出色的可能要數(shù)Peters

26、了，他專門就綠色電梯進(jìn)行研究。當(dāng)然，他的研究是從電梯對(duì)環(huán)境影響的角度進(jìn)行的。不可再生資源的消耗、產(chǎn)生廢棄物和為生產(chǎn)滿足曳引電梯的電力而產(chǎn)生的二氧化碳。同時(shí)他還認(rèn)為，目前電力是不可持續(xù)的并對(duì)環(huán)境有損害，作為在地球上有責(zé)任的人，我們應(yīng)當(dāng)減少能源消耗，尋找可持續(xù)發(fā)展的能源。第2章電梯的概述隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人民物質(zhì)文化生活水平日益提高，伴隨建筑業(yè)的發(fā)展，為建筑物內(nèi)提供上下交通運(yùn)輸?shù)碾娞莨I(yè)也在日新月異地發(fā)展著。電梯已不僅是一種生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設(shè)備，更是一種人們頻繁乘用的交通運(yùn)輸設(shè)備。為了確保電梯正常運(yùn)行、安全使用，必須要了解電梯、管理電梯、維護(hù)好電梯。2.1電梯的定義電梯是服務(wù)于規(guī)定樓層的

27、固定式升降設(shè)備。它具有一個(gè)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。2.2電梯的分類2.2.1按用途分類(1) 客梯代號(hào)K為運(yùn)行乘客而設(shè)計(jì)的電梯,有完善的安全裝置。(2) 貨梯代號(hào)H為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)的電梯,通常有人操作,有必備的安全裝置。(3) 客貨梯代號(hào)L主要用作運(yùn)送乘客,但也可運(yùn)送貨物,它與客梯的區(qū)別在于轎廂內(nèi)部裝飾結(jié)構(gòu)不同。(4) 病床電梯代號(hào)B為運(yùn)送病床而設(shè)計(jì)的電梯,具有轎廂長(zhǎng)而窄的特點(diǎn)。(5) 住宅電梯代號(hào)Z供住宅樓使用的電梯,一般采用下集選控制方式,轎廂

28、內(nèi)部裝飾較簡(jiǎn)單。(6) 雜物電梯代號(hào)W供圖書館,辦公樓,飯店運(yùn)送圖書,文件,食品等.不容許人員進(jìn)入電梯,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無乘人必備的安全裝置。(7) 船舶電梯代號(hào)C用于船舶上的電梯,能在船舶搖晃中正常工作。(8) 觀光電梯代號(hào)G轎廂壁透明供乘客觀光之用。2.2.2按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類（1）交流電梯曳引電動(dòng)機(jī)是交流電機(jī)。當(dāng)電機(jī)是單速時(shí),稱為交流單速電梯。當(dāng)電機(jī)是雙速時(shí),稱為交流雙速電梯。當(dāng)電機(jī)具有調(diào)壓調(diào)速裝置時(shí),稱為交流調(diào)速電梯。當(dāng)電機(jī)具有調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速裝置時(shí),稱為變頻調(diào)速電梯。（2）直流電梯曳引電動(dòng)機(jī)是直流電機(jī)分為直流有齒和直流無齒電梯。（3）液壓電梯靠液壓傳動(dòng)的電梯,分為柱塞直頂式和柱塞側(cè)置式。（4）齒輪

29、齒條式電梯(一般為工程電梯)。2.2.3按操作控制方式分類(1)門外按鈕控制小型雜物電梯(2)內(nèi)外按鈕控制自動(dòng)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)有一個(gè)召喚按鈕。轎廂操作箱上則設(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，電梯停靠時(shí)立即自動(dòng)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(dòng)關(guān)門，自動(dòng)行駛到該站。每次?？繒r(shí)，電梯自動(dòng)進(jìn)行減速、平層、開門。(3)集選控制電梯該電梯是一種乘客自己操作或有時(shí)也可以有專職司機(jī)操作的自動(dòng)電梯。電梯在底層和頂層分別設(shè)有一個(gè)向上或向下的，而在其它層站設(shè)有向上、下兩個(gè)召喚按鈕。集選控制

30、轎廂操作箱上則設(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(hào)就被登記。電梯在向上過程中按登記的指令信號(hào)和向上召喚信號(hào)逐一?？?，直到有這些信號(hào)登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(hào)逐一?？俊Ｃ看瓮？繒r(shí)電梯自動(dòng)進(jìn)行減速、平層、開門。2.3電梯的主要機(jī)械部件1、轎廂2、電梯門3、開關(guān)門機(jī)構(gòu)4、層門門鎖5、機(jī)械安全裝置電梯中，限速器、安全鉗裝置是十分重要的機(jī)械安全保護(hù)裝置。它的作用在于：因機(jī)械或電氣的某種原因，例如斷繩或失控使電梯超速下降時(shí)當(dāng)下降速度達(dá)到一定限值時(shí)，將轎廂擎停在導(dǎo)軌上。不論是限速器還是安全鉗都不能單獨(dú)完成上述任務(wù)。上述

31、任務(wù)的完成是靠它們的配合動(dòng)作來完成的。圖2.1是電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖及機(jī)械部件說明：1-減速箱；2-曳引輪；3-曳引機(jī)底座；4-導(dǎo)向輪；5-限速器；6-機(jī)座；7-導(dǎo)軌支架；8-曳引鋼絲繩；9-開關(guān)碰鐵；10-緊急終端開關(guān)；11-導(dǎo)靴；12-轎架；13-轎門；14-安全鉗；15-導(dǎo)軌；16-繩頭組合；17-對(duì)重；18-補(bǔ)償鏈；19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪；20-張緊裝置；21-緩沖器；22-底坑；23-層門；24-呼梯盒；25-層樓指示燈；26-隨行電纜；27-轎壁；28-轎內(nèi)操縱箱；29-開門機(jī)；30-井道傳感器；31-電源開關(guān)；32-控制柜；33-曳引電機(jī)；34-制動(dòng)器2.1電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖第3章系

32、統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1概述電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(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。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、廳外呼梯盤、指層器、門機(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、呼梯盤、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過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)和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。圖2.1電梯PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖3.1電梯PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電梯PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能：上行要求：1.當(dāng)電梯停于1層或2層、或3層時(shí)，按S4按鈕呼梯則電梯上升至LS4停。2.當(dāng)電梯停于1層，若按S2按鈕呼梯，則電梯上

33、升LS2停，若按S3按鈕呼梯，則電梯轎箱上升至LS3停。3.當(dāng)電梯停于2層，若按S3按鈕呼梯，則電梯上升到LS3停，4.當(dāng)電梯停于1層而S2、S3按鈕均有人呼梯時(shí)，電梯上升到LS2暫停5秒后繼續(xù)上升到LS3停。5.當(dāng)電梯停于2層，而S3、S4按鈕均有人呼梯時(shí)，電梯上升到LS3暫停5秒后繼續(xù)上升到LS4暫停。6.當(dāng)電梯、停于1層，而S2、S4按鈕均有人呼梯時(shí)，電梯上升到LS2暫停5秒后，繼續(xù)上升到LS4停。7.當(dāng)電梯停于1層，而S3、S4按鈕均有人呼梯時(shí)，電梯上升到LS3暫停5秒后繼續(xù)上升到LS4停。8.當(dāng)電梯停于1層，而S2、S3、S4按鈕均有人呼梯時(shí)，電梯上升到LS2暫停5秒后繼續(xù)上升到LS

34、3暫停5秒后繼續(xù)上升到LS4停。下行要求：9.當(dāng)電梯在4層或3層或2層時(shí)，按S1呼梯，則電梯下降到LS1停。10.當(dāng)電梯停于4層，若按S3呼梯，則電梯下降到LS3停，若按S2呼梯，則電梯下降到LS2停。11.當(dāng)電梯停于3層，若按S2按鈕呼梯，則電梯下降到LS2停止。12.當(dāng)電梯停于4層，而S2、S3按鈕均有人呼梯時(shí)，電梯下降到LS3暫停5秒后繼續(xù)下降至LS2停。13.當(dāng)電梯停于4層，而S3、S1均有人呼梯時(shí)，電梯下降到LS3暫停5秒，繼續(xù)下降到LS1停止。14.當(dāng)電梯停于4層，而S3、S2、S1按鈕均有人呼梯，則電梯下降到LS3暫停5秒繼續(xù)下降到LS2暫停5秒后，繼續(xù)下降到LS1停止。15.當(dāng)

35、電梯停于3層，而S2、S1按鈕均有人呼梯，則電梯下降到LS2暫停5秒后繼續(xù)下降到LS1停止。16.當(dāng)電梯停于2層，而S1、S3、S4按鈕均有人呼梯，則電梯先下降至LS1暫停5秒后，再上升。17.當(dāng)電梯停于3層，而S1、S2、S4按鈕均有人呼梯，則電梯先下降至LS2暫停5秒后，繼續(xù)下降到LS1暫停5秒，再上升至LS4停止。注：選擇方向與運(yùn)行方向不一致時(shí)，呼叫無效，內(nèi)選同上。3.2控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖所示。圖中M1，M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器KM1KM4通過控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對(duì)電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過載保護(hù)作用的熱

36、繼電器，用于電梯運(yùn)行過載時(shí)斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護(hù)作用。M1、M2選擇型號(hào)為YTD-200的電梯用三相異步電動(dòng)機(jī)。YTD系列電梯用三相異步電動(dòng)機(jī)可用作各種類型電梯驅(qū)動(dòng)之用，適用于干燥、通風(fēng)、灰塵少的場(chǎng)所。該電動(dòng)機(jī)具有較高的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、較低的堵轉(zhuǎn)電流和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，是交流客梯、貨梯等各類電梯的理想牽引動(dòng)力，尤其是YTD160中心高更適合家庭住宅交流客、貨梯上使用。電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380V，額定頻率為50Hz，冷卻空氣最高容許溫度不超過40，海拔不超過1000m能正常運(yùn)行。圖3.2電梯PLC控制系統(tǒng)主電路3.2.1系統(tǒng)PLC選擇SIMATIC S7-200系列PLC及其編程軟件ST

37、EP 7-Micro/WIN 32SIMATIC小型S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握；便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能；實(shí)時(shí)特性；強(qiáng)勁的通訊能力；豐富的擴(kuò)展模塊等。S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備

38、等等。STEP 7-Micro/WIN 32是西門子公司專門為S7-200系列PLC設(shè)計(jì)在個(gè)人計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大，使用方便，簡(jiǎn)單易學(xué)，可用梯形圖（LAD）、語(yǔ)句表（STL）和功能塊圖三種編程語(yǔ)言編制程序，不同的編程語(yǔ)言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換。STEP 7-Micro/WIN 32提供兩套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)指令集（IEC1131-3方式）。程序編制完成之后，利用PLC與計(jì)算機(jī)專用的PC/PPI電纜傳送程序至PLC。3.2.2 S7-200簡(jiǎn)介S7-200是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、

39、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性、極豐富的指令集、易于掌握、便捷的操作、豐富的內(nèi)置集成功能、實(shí)時(shí)特性、強(qiáng)勁的通訊能力、豐富的擴(kuò)展模塊。S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控

40、制、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。S7-200系列PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPU供您使用。各型號(hào)CPU特點(diǎn)：CPU 221：本機(jī)集成6輸入/4輸出共10個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。無I/O擴(kuò)展能力。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。CPU 222：本機(jī)集成8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。可連接2個(gè)擴(kuò)展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有P

41、PI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。CPU 224：本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。CPU 224XP：本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展

42、模塊，最大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（100KHz），2個(gè)100KHz的高速脈沖輸出，2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機(jī)還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強(qiáng)大控制能力的新型CPU。CPU 226：本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30k

43、Hz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。3.2.3電梯PLC信號(hào)控制系統(tǒng)框圖圖3.3電梯PLC信號(hào)控制系統(tǒng)框圖3.3演示模型硬件設(shè)計(jì)3.3.1PLC外部接線圖本設(shè)計(jì)的PLC外部接線圖如圖所示.CPU226CN的傳感器電源24V(DC)可以輸出600mA電流，通過核算在本設(shè)計(jì)中PLC容量完全滿足要求，CPU2

44、26CN的輸出繼電器觸點(diǎn)容量為2A，電壓范圍為530V（DC）或5250V（AC）。圖3.4 PLC外部接線圖3.3.2 I/O點(diǎn)數(shù)的估算采用PLC構(gòu)成四層簡(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，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；電梯開門和關(guān)門按鈕SB5和SB6，電梯開門和關(guān)門分別通過電

45、磁鐵KM3和KM4控制，關(guān)門到位由行程開關(guān)ST1檢測(cè)，開門到位由行程開關(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。綜上所述，輸入點(diǎn)共有20個(gè)，輸出點(diǎn)共有16個(gè)?？删幊炭刂破鱏7200的CPU226輸入，輸出點(diǎn)數(shù)為2416。足以滿足要求。3.3.3輸入/輸出的分配該系統(tǒng)占用PLC的30個(gè)I/O口，20個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，具體的I/O分配如下圖所示：序號(hào)名稱輸入點(diǎn)序號(hào)名稱輸出點(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)

46、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)開門I2.014門電機(jī)正轉(zhuǎn)Q1.615手動(dòng)關(guān)門I2.115門電機(jī)反轉(zhuǎn)Q1.716開門限位I2.217關(guān)門限位I2.318電梯上升極限位I2.419電梯

47、下降極限位I2.5圖3.5 PLC I/O分配圖第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1PLC語(yǔ)言及STEP 7概述4.1.1 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的編程軟件通過編譯系統(tǒng)把PLC程序編譯成機(jī)器代碼。PLC提供了功能較為完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用PLC的編程語(yǔ)言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)和改變繼電器控制的硬件接線

48、，也就是所謂的“可編程序”。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(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STE

49、P 7。該軟件能夠完成制作程序、對(duì)可編程控制器CPU的寫入/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。4.1.2 STEP 7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 S7-200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：-可通過選擇SIMATIC工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)

50、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)化用戶程序，可以將程序分解為單個(gè)的自成體系的程序部分從而使大規(guī)模的程序更容易理解，可以對(duì)單個(gè)的程序部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化程序組織簡(jiǎn)化，修改更容易系統(tǒng)的調(diào)試也容易了許多在7s用戶程序中可以使用如下幾種不同類型的塊:組織塊(OB)是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口它們由操作系統(tǒng)調(diào)用，并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動(dòng)程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動(dòng)。它們還處理對(duì)錯(cuò)誤的響應(yīng)組織塊決定各個(gè)程序部分執(zhí)行的順序用于循環(huán)程序處理的組織塊OB1的優(yōu)先級(jí)最高。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用OB1并用這個(gè)調(diào)用

51、啟動(dòng)用戶程序的循環(huán)執(zhí)行。功能（FC）屬于用戶自己編程的塊功能是“無存儲(chǔ)區(qū)”的邏輯塊FC的臨時(shí)變量存儲(chǔ)在局域數(shù)據(jù)堆棧中，當(dāng)FC執(zhí)行結(jié)束后，這些數(shù)據(jù)就丟失了。功能塊（FB）屬于用戶自己編程的塊功能塊是具有“存儲(chǔ)功能”的塊，用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲(chǔ)器(背景數(shù)據(jù)塊)傳遞給FB的參數(shù)和靜態(tài)變量存在背景數(shù)據(jù)塊中，背景數(shù)據(jù)塊(背景DB)在每次功能塊調(diào)用時(shí)都要分配一塊給這次調(diào)用，用于傳遞參數(shù)。系統(tǒng)功能塊(SFB)和系統(tǒng)功能(SFC)是STEP7為用戶提供的己編程好的程序的塊，經(jīng)過測(cè)試集成在CPU中的功能程序庫(kù)SFB作為操作系統(tǒng)的一部分并不占用程序空間，是具有存儲(chǔ)能力的塊，它需要一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊，并須將此塊作為程

52、序的一部分安裝到CPU中。4.1.3程序設(shè)計(jì)常用方法在工程中，對(duì)PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)有多種方法，這些方法的使用，也因各個(gè)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平和喜好有較大的差異?，F(xiàn)將常用的幾種應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)要介紹如下。1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇、組合。這種方法對(duì)于一些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較湊效的，可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的具體步驟如下：（1）確定輸入/輸出電器；（2）確定輸入和輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)、選擇PLC機(jī)型、進(jìn)行I/O分配；（3）做出系統(tǒng)動(dòng)作工程流程圖；（4）選擇PLC指令并編寫程序；（5）編寫

53、其它控制控制要求的程序；（6）將各個(gè)環(huán)節(jié)編寫的程序合理地聯(lián)系起來，即得到一個(gè)滿足控制要求的程序。2.邏輯設(shè)計(jì)法工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過繼電器等電器元件來實(shí)現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即：斷開和閉合，因此用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路是完全可以的。該方法法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計(jì)法進(jìn)行PLC程序的設(shè)計(jì)，它使用邏輯表達(dá)式描述問題。在得出邏輯表達(dá)式后，根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出梯形圖。3.順序控制法對(duì)那些按動(dòng)作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行編程。順序控制法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編程相當(dāng)長(zhǎng)，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設(shè)計(jì)法編程時(shí)

54、，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動(dòng)作組成，在使用時(shí)它有一些使用規(guī)則，具體如下：步于步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開；轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開；轉(zhuǎn)移和步之間用有向線段連接，正常畫順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。按照正常順序畫圖時(shí)，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。一個(gè)順序功能圖中至少有一個(gè)初始步。4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖4.2.1 電梯開關(guān)門流程圖復(fù)位等待一樓停一樓行程開關(guān)信號(hào)一樓向下呼或選層二樓向下呼或選層二樓行程開關(guān)信號(hào)二樓停三樓停三樓行程開關(guān)信號(hào)執(zhí)行上升、下降流程三樓向下呼或選層電梯上升？判斷電梯停在哪層行程開關(guān)有信號(hào)？YESNOYESNOYESYESNONOYESYESNONOYESYESNO圖4.1電梯開關(guān)門流程圖4.2.2 電梯上升下降流程圖YESYES電梯在四樓一二三樓有信號(hào)電梯下降停止NONO電梯下降一二樓有信號(hào)電梯在三樓YESYESNO停止電梯上升四樓有信號(hào)YESNONOYES三四樓有信號(hào)電梯上升停止NOYESYES電梯在二樓一樓有信號(hào)電梯