基于PLC的六層電梯制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-

1、左玲：基于plc的六層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)論文題 目 基于plc的六層電梯制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院 工學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)電氣化及自動(dòng)化 畢業(yè)屆別 2011屆 姓 名 左玲 指導(dǎo)教師 李妙祺 職 稱 講 師 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制二一一年五月基于plc的六層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)左玲 （甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)工學(xué)院 農(nóng)業(yè)電氣化及其自動(dòng)化）摘要：隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在人們的生活中占有著越來越重要的地位。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。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器(plc)，功能變化靈活，編程簡(jiǎn)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。本文結(jié)合

2、plc 的性能，重點(diǎn)分析了電梯的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。論述plc 在電梯控制系統(tǒng)中的運(yùn)用，研究并提出了基于西門子plc (s7-200)的6層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案，通過合理的選擇和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電梯指層、選層、選向、手動(dòng)和自動(dòng)關(guān)門等基本功能。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。另外在轎廂內(nèi)外均要有信號(hào)燈顯示電梯運(yùn)行方向及樓層數(shù)。關(guān)鍵詞：電梯模型 plc 程序設(shè)計(jì)abstract：with the city constructi

3、on's continuous development , the amount of high-rise buildings is increasing rapidly ，which makes the role that elevator played in people's daily life become more and more important. the current use of programmable controllers in elevator design (plc), function in a flexible, simple program

4、ming, fault, low noise. easy maintenance, energy saving labor, anti-interference ability, control box covers an area of less. in this thesis, we deeply analyzed how the elevator works, and emphasized on the elevator's hardware and software design. by stating the application of plc in the system

5、of elevator control, we researched and worked out a practical scheme of 6layer elevator's control system based on siemens plc (s7-200).through the rational selection and design, we manager to make the elevator carry out the basic function such as layer pointing, layer selecting, direction select

6、ing, manual and automatic door operation, etc. when the crew entered the elevator, press the floor button, the elevator doors closed automatically. control system the following operations: location and the crew under the car in which layers. determine the direction of the car to ensure the car flat

7、layer to slow down. the car stopped on the selected floor; the same time, according to the call floor, shun parking, automatic door switch. also in the car both inside and outside lights should show the direction and number of floors the elevator.keywords: elevator model plc programminglistenread ph

8、onetically dictionarytranslate any website· g1 globo-brazil· komika magasin-swedish· elle-france· berlingske.dk-denmark· zeit online-germany· spiegel online-germany· 盆栽-japan· arte toreo-spain· público.es-spain· focus online-germany· n

9、ouvelobs-france· gotujmy.pl-polish目 錄摘 要- 2 -第1章 前言- 5 -第2章 plc概述- 7 -2.1認(rèn)識(shí) plc- 7 -2.2 plc的發(fā)展階段- 8 -2.3 plc的發(fā)展趨勢(shì)-9 -2.4 plc的基本結(jié)構(gòu)- 10 -2.5 plc的工作原理- 12 -第3章 plc在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用- 12 -3.1 plc控制電梯的優(yōu)越性- 12 -3.2 plc控制電梯的設(shè)計(jì)- 13 -3.2.1 總體設(shè)計(jì)- 13 -3.2.2 電梯控制系統(tǒng)要求- 14 -3.3 電梯運(yùn)行情況分析- 14 -3.3.1電梯的內(nèi)外控制按鈕圖- 14 -3.

10、3.2電梯的運(yùn)行情況分析- 16 -3.4 plc選型- 16 -3.4.1 plc控制系統(tǒng)的i/o點(diǎn)數(shù)計(jì)算與分配- 16-3.4.2 plc的型號(hào)選擇- 18-3.4.3 plc外部接線圖- 20-第4章 軟件設(shè)計(jì)- 21 -4.1電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖- 21 -4.2 程序設(shè)計(jì)- 21 -4.2.1開關(guān)轎廂門程序- 21 -4.2.2自動(dòng)選向程序- 24 -4.2.3轎廂內(nèi)呼和樓層外呼指示程序- 29 -設(shè)計(jì)總結(jié)-32 -參考文獻(xiàn)- 33 -致謝- 34 -第1章 前言隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具

11、已與人們的日常生活密不可分。電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足要求的。因此，電梯控制系統(tǒng)應(yīng)采用隨機(jī)邏輯控制方式控制。目前電梯的控制普遍采用兩種控制方式：一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯的信號(hào)采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（plc）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方式并沒有太大的區(qū)別。國(guó)內(nèi)廠家大多采用答二種方式，其原因在于用plc控制有許多優(yōu)點(diǎn)： 1，可靠性高，由于采取了一系類的p

12、lc高可靠性的措施，plc的平均無故障時(shí)間（mtbf）一般可達(dá)35萬小時(shí)。而且plc的環(huán)境適應(yīng)性也很強(qiáng)，它能在工業(yè)環(huán)境下可靠地工作；2，編程簡(jiǎn)單，plc最常用的編程語言是梯形圖語言。這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)，便于廣大現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)工作流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場(chǎng)改變程序，使用方便、靈活；3，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維修方便。plc的體積小，重量輕，便于安裝。一般plc都具有自診斷、故障報(bào)警、故障種類顯示等功能。可編程控制器不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)

13、方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)、調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。plc現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（plc、cad/cam、robot）之一，以其優(yōu)異的性能，日益取代有大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的繼電-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、交通等各行各業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用?？傊娞莸目刂剖潜容^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，然而其控制性能與自身的功能已經(jīng)無法滿足與適應(yīng)電梯控制的要求和發(fā)展，與plc相比較，存在質(zhì)的差別。電梯使用繼

14、電接觸器控制的時(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，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了更廣闊的空間。plc是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，使它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠、抗干擾性能增強(qiáng)、機(jī)械與電氣部件被機(jī)結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計(jì)算機(jī)的功能綜合在一起。因此它已成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。第2章 plc概述2.1認(rèn)識(shí) plc可編程序控制器因早期主要應(yīng)用于開關(guān)量的邏輯控制，故其最初被稱為可編程邏輯控制器（programmable logic controller,plc）,簡(jiǎn)稱plc。plc是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。

15、它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。總之，plc是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。plc的特點(diǎn)：1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集

16、成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從plc的機(jī)外電路來說，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2、配套齊全，功能完善適用性強(qiáng)pl

17、c發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功

18、能。4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造plc用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。5、體積小，重量輕，能耗低以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。2.2 plc的發(fā)展階段雖然 plc問世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，plc也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個(gè)階段：1、早期的pl

19、c（60年代末70年代中期）早期的 plc一般稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)的plc多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時(shí)等。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在i/o接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。因此，早期的plc的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。其中plc特有的編程語言梯形圖一直沿用

20、至今。2、中期的plc（70年代中期80年代中，后期）在70年代，微處理器的出現(xiàn)使plc發(fā)生了巨大的變化。美國(guó)，日本，德國(guó)等一些廠家先后開始采用微處理器作為plc的中央處理單元(cpu)。這樣，使plc得功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程i/o模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使plc得應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。3、近期的plc（80年代中、后期至今）進(jìn)入80年代中、后期，由于

21、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類型的plc所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高plc的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。2.3 plc的發(fā)展趨勢(shì)1向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高plc的處理能力，要求plc具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前，有的plc的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。plc的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。2向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展當(dāng)前中小型plc比較多，為了適應(yīng)市場(chǎng)的多種需要，今后plc要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展?，F(xiàn)已有i/o點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型pl

22、c，其使用32位微處理器，多cpu并行工作和大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。3plc大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程i/o模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些帶cpu和存儲(chǔ)器的智能i/o模塊，既擴(kuò)展了plc功能，又使用靈活方便，擴(kuò)大了plc應(yīng)用范圍。4增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明：在plc控制系統(tǒng)的故障中，cpu占5%，i/o接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。前二項(xiàng)共20%故障屬于plc的內(nèi)部故障，它可通過plc本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理；而其余80%的故障屬于pl

23、c的外部故障。因此，plc生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測(cè)外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。5編程語言多樣化在plc系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)，plc的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)plc使用的梯形圖語言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語言（basic、c語言等）等。多種編程語言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是plc進(jìn)步的一種趨勢(shì)。2.4 plc的基本結(jié)構(gòu)plc的基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示圖2-1 plc的基本結(jié)構(gòu)plc的基本結(jié)構(gòu)：1、中央處理單元(cpu)是plc的控制中樞。它按照plc系統(tǒng)程序賦予的功能接

24、收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、i/o以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)plc投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入i/o映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高plc的可靠性，近年來對(duì)大型plc還采用雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三cpu的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)cpu出現(xiàn)故障，整個(gè)系

25、統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。2、存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。plc常用的存儲(chǔ)器類型：（1）ram（random assess memory）這是一種讀/寫存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。（2）eprom（erasable programmable read only memory）這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。（3）eeprom(electrical erasable programmable read only memory)這是一種電可擦除的只讀

26、存儲(chǔ)器。使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。plc存儲(chǔ)空間的分配：雖然各種plc的cpu的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)plc的工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：（1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)；（2）系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)（包括i/o映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）；（3）用戶程序存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在eprom中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該plc的性能。系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)包括i/o映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；

27、計(jì)時(shí)器；計(jì)數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲(chǔ)器。（1）i/o映象區(qū)：由于plc投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。因此，它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(ram)以存放i/o的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作i/o映象區(qū)。一個(gè)開關(guān)量i/o占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位（bit），一個(gè)模擬量i/o占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字（16個(gè)bit）。因此整個(gè)i/o映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開關(guān)量i/o映象區(qū)；模擬量i/o映象區(qū)。（2）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū) ：除了i/o映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)還包括plc內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等

28、）的存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在plc斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失；后者當(dāng)plc斷電時(shí)，數(shù)據(jù)被清零。1.邏輯線圈與開關(guān)輸出一樣，每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位，但不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè)，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器。 另外，不同的plc還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。2.數(shù)據(jù)寄存器與模擬量i/o一樣，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)字(16 bits)。 另外，plc還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。3.計(jì)時(shí)器4.計(jì)數(shù)器用戶程序存儲(chǔ)區(qū)：用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用

29、戶程序。不同類型的plc，其存儲(chǔ)容量各不相同。電源：plc的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良好的、可得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此plc的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將plc直接連接到交流電網(wǎng)上去。2.5 plc的工作原理plc是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在plc運(yùn)行時(shí)，cpu根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每

30、次掃描過程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。plc的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。plc在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。plc在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體

31、管或晶閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。第3章 plc在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用3.1 plc控制電梯的優(yōu)越性plc以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目前國(guó)內(nèi) 7080 年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)接線多，故障率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大，嚴(yán)重地影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。應(yīng)對(duì)這些電梯進(jìn)行更新和改造。但是更新需要大量資金，對(duì)使用單位來說有一定困難，所以對(duì)電梯進(jìn)行局部改造是經(jīng)濟(jì)的、實(shí)際的。近年來，采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（plc）來控制電梯，取得了良好效果：（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)

32、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，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。此外，微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷而沒被廣泛采用。plc控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。3

33、.2 plc控制電梯的設(shè)計(jì)3.2.1 總體設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)為一部六層電梯的控制，其主要裝置有：上下行運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，開門關(guān)門電動(dòng)機(jī)，電梯樓層顯示數(shù)碼管，內(nèi)外呼叫開門關(guān)門按鈕，內(nèi)外呼叫指示燈及上下運(yùn)行指示燈等器件。主要功能有：轎廂內(nèi)樓層呼叫，轎廂外上下呼叫，轎箱內(nèi)樓層呼叫指示，轎廂外上下呼叫指示，電梯上下運(yùn)行指示，電梯樓層數(shù)顯示，轎廂自動(dòng)上行，轎廂自動(dòng)下行，到層自動(dòng)開門，延時(shí)自動(dòng)關(guān)門，手動(dòng)開門，手動(dòng)關(guān)門等功能。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(hào)、層位檢測(cè)信號(hào)、極限限位信號(hào)、開門門限信號(hào)等開關(guān)量傳送到plc得輸入端；2.利用plc程序進(jìn)行邏輯分析及處理；3.

34、plc輸出控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及指示燈和數(shù)碼管的顯示。使用流程如下：打開電梯模型和plc電源在任意樓層選擇外選上行按鈕或外選下行按鈕 按關(guān)門按鈕內(nèi)選樓層按鈕這樣可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)門、手動(dòng)關(guān)門，轎廂自動(dòng)上行或下行，按照樓層選擇到目的樓層后自動(dòng)開門，延時(shí)關(guān)門等功能。3.2.2 電梯控制系統(tǒng)要求1、當(dāng)電梯停于某層時(shí)：有一高層呼叫時(shí)，電梯上升到呼叫層停止；有一低層呼叫時(shí)，電梯下降到呼叫層停止。2、當(dāng)電梯停于某層時(shí)：有多高層呼叫時(shí)，電梯先上升到較低的呼叫層，停5秒后繼上升到高的呼叫層，響應(yīng)完畢后停止；有多低層呼叫時(shí)，電梯先下降到較高的呼叫層，停5秒后繼續(xù)下降到低的呼叫層，響應(yīng)完畢后停止。3、當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)：無論電梯處于

35、上升狀態(tài)還是下降狀態(tài)，任何反向的呼叫都不響應(yīng)，順向的呼叫遵循電梯靜止時(shí)的呼叫規(guī)律。4、內(nèi)呼和外呼信號(hào)均具有記憶標(biāo)志，執(zhí)行后解除；到層時(shí)自動(dòng)開門，延時(shí)關(guān)門停層時(shí)可手動(dòng)控制開門或關(guān)門；行車時(shí)不能手動(dòng)開門，門開時(shí)電梯不允許運(yùn)行。5、利用指示燈顯示電梯外的呼叫信號(hào)、電梯內(nèi)的指令信號(hào)和電梯的到達(dá)信號(hào)。能自動(dòng)判斷電梯的運(yùn)行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號(hào)。6、電梯的上升和下降由一臺(tái)交流電機(jī)牽引。電機(jī)正傳，電梯上升；電梯反轉(zhuǎn)，電梯下降。電梯門由另一臺(tái)小功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)正傳，電梯門打開；電機(jī)反轉(zhuǎn)，電梯門關(guān)閉。7、每一層樓都設(shè)有呼叫按鈕；電梯內(nèi)設(shè)有層面指令按鈕和開關(guān)門按鈕。8、利用接近開關(guān)檢測(cè)是否樓層到位并完成相應(yīng)

36、的動(dòng)作。3.3 電梯運(yùn)行情況分析3.3.1電梯的內(nèi)外控制按鈕圖圖3-1是電梯的內(nèi)層控制按鈕圖，主要包括1-6層的樓層內(nèi)旋按鈕和開門關(guān)門按鈕。圖3-1 電梯的內(nèi)層控制按鈕圖圖3-2是電梯的外層控制按鈕圖，主要包括上行、下行指示按鈕和運(yùn)行及樓層顯示屏。圖3-2 電梯的外層控制按鈕圖3.3.2電梯的運(yùn)行情況分析由電梯的內(nèi)外控制按鈕圖可以看出，一層只有上行，六層只有下行一種運(yùn)行方式，運(yùn)行情況比較簡(jiǎn)單。而二、三、四、五層均有上行和下行兩種運(yùn)行方式，運(yùn)行情況要復(fù)雜的多。因此，現(xiàn)以三層為例進(jìn)行分析，則假設(shè)某人處于三樓，并按下下行按鈕。1. 若電梯停在三層以上，則控制系統(tǒng)響應(yīng)，電梯下降到三層；若電梯停在三層以

37、下，則控制系統(tǒng)響應(yīng)，電梯上升到三層。2. 若電梯正在下行，并有其它層同時(shí)呼叫。若在三層以上，則先響應(yīng)高層，后響應(yīng)低層；若在三層以下，則三層及其以上無響應(yīng)。3. 若電梯正在上行，并有其它層同時(shí)呼叫，則按下行按鈕無響應(yīng)。下面是三層的運(yùn)行情況結(jié)構(gòu)框圖：假設(shè)：電梯停于三層，現(xiàn)有多層呼梯信號(hào)，具體情況如下面的結(jié)構(gòu)框圖所示：圖3-3 電梯呼叫運(yùn)行結(jié)構(gòu)圖3.4 plc選型3.4.1 plc控制系統(tǒng)的i/o點(diǎn)數(shù)計(jì)算與分配根據(jù)電梯控制的特點(diǎn)，輸入信號(hào)應(yīng)該包括以下幾個(gè)部分：(1) 轎廂內(nèi)及各層門廳外呼按鈕 轎廂內(nèi)的樓層選擇按鈕共有數(shù)字鍵16，各層門廳的外呼按鈕除第一層只有上升按鈕，第六層只有下降按鈕外，其余四層均

38、設(shè)有上升、下降兩個(gè)按鈕，故一共需要16個(gè)輸入。(2) 位置信號(hào) 位置信號(hào)由安裝于各樓層的電梯?？课恢玫牧鶄€(gè)傳感器產(chǎn)生。平時(shí)為常開，當(dāng)電梯運(yùn)行到平層時(shí)關(guān)閉，另外還有一組開關(guān)門限位，故位置信號(hào)一共需要8個(gè)輸入(3) 電梯門控制信號(hào) 大部分電梯都具有開門按鈕以及關(guān)門按鈕，以方便手動(dòng)開門，故電梯門控制信號(hào)一共需要2個(gè)輸入。(5) 安全報(bào)警信號(hào) 1個(gè)。綜上所述，共需要輸入點(diǎn)27個(gè)。輸出信號(hào)應(yīng)該包括：(1) 內(nèi)呼指示信號(hào)內(nèi)呼指示信號(hào)有6個(gè)，分別表示16層的內(nèi)呼被接受，并在內(nèi)呼指令完成后，信號(hào)消失。(2) 外呼指示信號(hào)外乎信號(hào)共有10個(gè)，分別表示1-6層的外呼被接受，并在外呼指令完成后，信號(hào)消失。(3) 電

39、梯上下行指示信號(hào)，共2個(gè)(4) 轎廂上下行輸出、門電機(jī)開關(guān)指示，共需要輸出點(diǎn)4個(gè)。(5) 報(bào)警指示信號(hào) 1個(gè)綜上所述，共需輸出點(diǎn)23個(gè)。plc六層電梯控制系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)分配表如下所示：plc輸入、輸出點(diǎn)分配表plc輸入、輸出點(diǎn)分配表序號(hào)輸入序號(hào)輸出1一層內(nèi)呼 sf1 i0.01一層內(nèi)呼指示pg1q0.02二層內(nèi)呼 sf2i0.12二層內(nèi)呼指示pg2q0.13三層內(nèi)呼 sf3i0.23三層內(nèi)呼指示pg3q0.24四層內(nèi)呼 sf4i0.34四層內(nèi)呼指示pg4q0.35五層內(nèi)呼 sf5i0.45五層內(nèi)呼指示pg5q0.46六層內(nèi)呼 sf6i0.56六層內(nèi)呼指示pg6q0.57一層外呼上 sf7i

40、0.67一層外呼上指示pg7q0.68二層外呼下 sf8i0.78二層外呼下指示pg8q0.79二層外呼上 sf9i1.09二層外呼上指示pg9q1.010三層外呼下 sf10i1.110三層外呼下指示pg10q1.111三層外呼上 sf11i1.211三層外呼上指示pg11q1.212四層外呼下 sf12i1.312四層外呼下指示pg12q1.313四層外呼上 sf13i1.413四層外呼上指示pg13q1.414五層外呼下sf14i1.514五層外呼下指示pg14q1.515五層外呼上 sf15i1.615五層外呼上指示pg15q1.616六層外呼下 sf16i1.716六層外呼下指示pg

41、16q1.717開門按鈕 sf17i2.017電梯上行指示pg17q2.018關(guān)門按鈕 sf18i2.118電梯下行指示pg18q2.119一層平層 bg1i2.219門電機(jī)開門qa1q2.220二層平層 bg2i2.320門電機(jī)關(guān)門qa2q2.321三層平層 bg3i2.421電梯轎廂上行qa3q2.422四層平層 bg4i2.522電梯轎廂下行qa4q2.523五層平層 bg5i2.623報(bào)警指示pg19q2.624六層平層 bg6i2.725開門限位 sq1i3.026關(guān)門限位 sq2i3.127報(bào)警按鈕sf19i3.23.4.2 plc的型號(hào)選擇綜合輸入輸出點(diǎn)的計(jì)算以及要實(shí)現(xiàn)的電梯控制

42、功能，使用西門子s 7-200plc的cpu226，由于cpu226集成24輸入14輸出，與實(shí)際需要相比，還缺少3輸入、7輸出，因此可選擇擴(kuò)展模塊em222（4輸出）和em223（4輸入4輸出），這樣就能完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。下面是其模塊的連接方式：圖3-4 模塊連接方式3.4.3 plc外部接線圖圖3-5 plc輸入輸出端子接線圖第4章 軟件設(shè)計(jì)由電梯運(yùn)動(dòng)流程圖可以看出電梯的運(yùn)動(dòng)控制中最需要關(guān)注的主要部分是：開關(guān)轎廂門的控制，電梯的自動(dòng)選向，轎廂的內(nèi)呼和樓層外呼指示。將各部分分為單獨(dú)的模塊分別進(jìn)行編程，繪制梯形圖，不僅條理清晰，提高編程效率，而且能更為方便的進(jìn)行程序的調(diào)試。4.1電梯控制系統(tǒng)

43、軟件設(shè)計(jì)流程圖下面是電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程圖：4.2 程序設(shè)計(jì)由電梯運(yùn)動(dòng)流程圖可以看出電梯的運(yùn)動(dòng)控制中最需要關(guān)注的主要部分是：開關(guān)轎廂門的控制，電梯的自動(dòng)選向，轎廂的內(nèi)呼和樓層外呼指示。將各部分分為單獨(dú)的模塊分別進(jìn)行編程，繪制梯形圖，不僅條理清晰，提高編程效率，而且能更為方便的進(jìn)行程序的調(diào)試。4.2.1開關(guān)轎廂門程序 轎廂門開可分為以下幾種情況：(1)電梯在一層平層，有一層外呼上指示或一層內(nèi)呼指示。(2)電梯在二層平層，有二層外呼下指示(電梯選項(xiàng)向下)，二層外呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或二層內(nèi)呼指示。(3)電梯在三層平層，有三層外呼下指示(電梯選項(xiàng)向下)，三層外呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或三層內(nèi)呼

44、指示。(4)電梯在四層平層，有四層外呼下指示(電梯選項(xiàng)向下)，四層外呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或四層內(nèi)呼指示。(5)電梯在五層平層，有五層外呼下指示(電梯選項(xiàng)向下)，五層外呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或五層內(nèi)呼指示。(6)電梯在六層平層，有六層外呼下指示或六層內(nèi)呼指示。(7)電梯在平層時(shí)按下開門按鈕。所繪制的梯形圖如下：門電機(jī)開這個(gè)輸出被置位后，當(dāng)它符合一定條件時(shí)，就應(yīng)取消它的置位，使其停止開門動(dòng)作。這些條件應(yīng)為：(1)按下關(guān)門按鈕，并且同時(shí)開門按鈕沒有按下。(2)輸出信號(hào)門電機(jī)關(guān)置位，且開門按鈕沒有按下(3)達(dá)到開門限位，自動(dòng)停止開門動(dòng)作。 所繪制的梯形圖如下：開門動(dòng)作結(jié)束后將是3秒鐘的延時(shí)，然后

45、電梯會(huì)自動(dòng)關(guān)門，達(dá)到關(guān)門限位后，關(guān)門動(dòng)作自動(dòng)結(jié)束。同樣，按下關(guān)門按鈕，電梯也將關(guān)門，開門按鈕被按下，或有門電機(jī)開信號(hào)輸出，則關(guān)門動(dòng)作取消。所繪制的梯形圖如下：4.2.2自動(dòng)選向程序 本程序的自動(dòng)選項(xiàng)功能主要由電梯的上行條件和下行條件兩部分組成，其中，電梯滿足以下條件時(shí)上行：(1)電梯在五層，且有五層外呼上指示，六層外呼下指示，六層內(nèi)呼指示。(2)電梯在四層，且有四層外呼上指示，五層外呼下指示，五層外呼上指示，六層外呼下指示，五層內(nèi)呼指示，六層內(nèi)呼指示。(3)電梯在三層，且有三層外呼上指示，四層外呼下指示，四層外呼上指示，五層外呼下指示，五層外呼上指示，六層外呼下指示，四層內(nèi)呼指示，五層內(nèi)呼指示

46、，六層內(nèi)呼指示。(4)電梯在二層，且有二層外呼上指示，三層外呼下指示，三層外呼上指示，四層外呼下指示，四層外呼上指示，五層外呼下指示，五層外呼上指示，六層外呼下指示，三層內(nèi)呼指示，四層內(nèi)呼指示，五層內(nèi)呼指示，六層內(nèi)呼指示。(5)電梯在一層時(shí)，無論什么情況均上行；同理，電梯在第六層時(shí)無論什么情況均不上行。滿足以上條件同時(shí)不滿足電梯下行條件時(shí)，電梯上行，繪制梯形圖如下：同樣，當(dāng)滿足以下條件，且不滿足電梯上行條件時(shí)，電梯下行：(1)電梯在五層，且有五層外呼下指示，四層外呼上指示，四層外呼下指示，三層外呼上指示，三層外呼下指示，二層外呼上指示，二層外呼下指示，一層外呼上指示，四層內(nèi)呼指示，三層內(nèi)呼指示

47、，二層內(nèi)呼指示，一層內(nèi)呼指示。(2)電梯在四層，且有四層外呼下指示，三層外呼上指示，三層外呼下指示，二層外呼上指示，二層外呼下指示，一層外呼上指示，三層內(nèi)呼指示，二層內(nèi)呼指示，一層內(nèi)呼指示。(3)電梯在三層，且有三層外呼下指示，二層外呼上指示，二層外呼下指示，一層外呼上指示，二層內(nèi)呼指示，一層內(nèi)呼指示。(4)電梯在二層，且有二層外呼下指示，一層外呼上指示，一層內(nèi)呼指示。(5)電梯在六層時(shí)，無論什么情況均滿足下行條件，同理，電梯在一層時(shí)，無論如何均不會(huì)下行。繪制梯形圖如下所示：4.2.3轎廂內(nèi)呼和樓層外呼指示程序轎廂內(nèi)呼較為簡(jiǎn)單，當(dāng)按下內(nèi)呼按鈕，內(nèi)呼指示即置位，達(dá)到指定樓層后，電梯門打開，內(nèi)呼指示取消置位。梯形圖如下所示：樓層外呼指示程序則比較復(fù)雜，按下外呼按鈕，則對(duì)應(yīng)的外呼指示置位，在取消置位時(shí)，一層和六層因?yàn)橹挥幸环N運(yùn)動(dòng)方向，因此直接平層后門電機(jī)打開就能取消置位。而二、三、四、五層則不同，因?yàn)檫@四層均有兩種運(yùn)動(dòng)方向，只有電梯運(yùn)動(dòng)方