基于PLC電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

III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(lái)越重要的地位。本文介紹一種電梯PLC控制系統(tǒng)。電梯是垂直方向的運(yùn)輸設(shè)備，是高層建筑中不可缺少的交通運(yùn)輸設(shè)備。它靠電力，拖動(dòng)一個(gè)可以載人或物的轎廂，在建筑的井道內(nèi)導(dǎo)軌上做垂直升降運(yùn)動(dòng)，在人們生活中起著舉足輕重的作用。而控制電梯運(yùn)行的PLC系統(tǒng)也要求越來(lái)越高，要求達(dá)到電梯運(yùn)行的“穩(wěn)、準(zhǔn)、快”的運(yùn)行目的。在介紹電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入分析了電梯的工作原理，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(mén)子PLC(S7-200）的五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案，通過(guò)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(mén)等基本功能關(guān)鍵詞：電梯、PLC、控制AbstractWiththecityconstruction'scontinuousdevelopment,theamountofhigh-risebuildingsisincreasingrapidly，whichmakestherolethatelevatorplayedinpeople'sdailylifebecomemoreandmoreimportant.ThistextintroducesthecontrolsystemofakindofelevatorPLC.Theelevatorisperpendiculardirectionaloftheconveyanceequipmentbeindispensableinthehighbuildingoftransportationequipment.Itdependselectricpower,draggingalongtomoveacarthatcancarrypersonorthingandleadatrackinthebuildingofthewellwayupdoperpendicularitytoascendanddescendsport,thereisprominentfunctioninthepeople'slife.AndthecontrolelevatorcirculateofthePLCsystemalsohasmoreandmorehighrequest,requesttoattainthemovementpurposeof"steady,quasi,quick"ofelevatormovement.Inthisthesis,basedontheintroductionofthebasicstructureoftheelevator,wedeeplyanalyzedhowtheelevatorworks,andemphasizedontheelevator'shardwareandsoftwaredesign.BystatingtheapplicationofPLCinthesystemofelevatorcontrol,weresearchedandworkedoutapracticalschemeof5layerelevator'scontrolsystembasedonSiemensPLC(s7-200).throughtherationalselectionanddesign,wemanagertomaketheelevatorcarryoutthebasicfunctionsuchaslayerpointing,layerselecting,directionselecting,manualandautomaticdooroperation,etc.Keywords:elevator,PLC,control目錄1概述 11.1本課題的設(shè)計(jì)背景 11.2PLC在電梯中的應(yīng)用 22電梯硬件分析 32.1電梯的組成 32.2電梯工作原理 53PLC簡(jiǎn)介 63.1PLC的定義 63.2PLC的產(chǎn)生發(fā)展與應(yīng)用 63.3PLC的特點(diǎn)與工作原理 83.3.1PLC的特點(diǎn) 83.3.2PLC的工作原理 83.4PLC的編程語(yǔ)言 93.5PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 94硬件設(shè)計(jì) 114.1電梯控制硬件設(shè)計(jì) 114.2PLCI/O分配與選型 114.2.1PLC控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算與分配 114.2.2西門(mén)子S7-200PLC簡(jiǎn)介 144.3主電路及輸入輸出電路設(shè)計(jì) 144.3.1交流雙速電梯主電路 144.3.2門(mén)機(jī)電路、抱閘電路、門(mén)鎖及安全運(yùn)行電路 154.3.3PLC輸入輸出接線圖 165軟件設(shè)計(jì) 185.1開(kāi)關(guān)門(mén)環(huán)節(jié) 185.2層樓信號(hào)的產(chǎn)生與清除環(huán)節(jié) 205.3停層信號(hào)的登記與消除環(huán)節(jié) 215.4外呼信號(hào)燈的登記與消除環(huán)節(jié) 225.5電梯的定向環(huán)節(jié) 235.6自動(dòng)運(yùn)行時(shí)起動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié) 255.7停車(chē)制動(dòng)環(huán)節(jié) 276仿真 306.1開(kāi)門(mén)環(huán)節(jié)仿真 306.2關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)仿真 306.3層樓信號(hào)的產(chǎn)生與清除仿真 316.4停層信號(hào)的登記與消除仿真 316.5外呼信號(hào)的登記與消除環(huán)節(jié)仿真 326.6啟動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié)仿真 336.7停車(chē)制動(dòng)環(huán)節(jié)仿真 34結(jié)論 35致謝 36參考文獻(xiàn) 37附錄A英文原文 38附錄B漢語(yǔ)翻譯 431概述1.1本課題的設(shè)計(jì)背景追溯電梯的起源，在我國(guó)及國(guó)外都能找到其雛形。如我國(guó)公元前1700多年出現(xiàn)的桔棒，是一種用于提水的升降裝置。公元前1100多年出現(xiàn)的軸轆，是一種用于提水或升舉重物的升降裝置。在古代希臘，于公元前236年出現(xiàn)的阿基米德絞車(chē)，是一種升舉重物的升降裝置。它們的共同特點(diǎn)是都由支架、卷筒、繩索、搖桿、乘物裝置幾部分組成的最原始、最簡(jiǎn)單的升降機(jī)械，由木（竹）材料制成，靠人力或畜力驅(qū)動(dòng)在很低速度下運(yùn)行。1889年美國(guó)的奧梯斯電梯公司首先使用電動(dòng)機(jī)作為電梯動(dòng)力，這才出現(xiàn)名副其實(shí)的電梯，并使電梯趨于實(shí)用化。1900年還出現(xiàn)了第一臺(tái)自動(dòng)扶梯。1949年出現(xiàn)了群控電梯，首批4-6臺(tái)群控電梯在紐約的聯(lián)合國(guó)大廈被使用。1955年出現(xiàn)了小型計(jì)算機(jī)（真空管）控制電梯。1962年美國(guó)出現(xiàn)了速度達(dá)8米/秒的超高速電梯。1963年一些先進(jìn)工業(yè)國(guó)只成了無(wú)觸點(diǎn)半導(dǎo)體邏輯控制電梯。1967年可控硅應(yīng)用于電梯，使電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，性能提高。1971年集成電路被應(yīng)用于電梯。第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯。1976年微處理機(jī)開(kāi)始用于電梯，使電梯的電氣控制進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。由于早期的電梯及電氣控制方式存在故障率較高、可靠性差、接線復(fù)雜、一旦完成不易更改等缺點(diǎn)，所以需要開(kāi)發(fā)一種安全、高效的控制方式?？删幊炭刂破鳎碢LC）既保留了傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂，而且具備控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計(jì)算機(jī)接口連接、維修方便等諸多高品質(zhì)性能。因此，PLC在電梯控制領(lǐng)域得到了廣泛而深入的運(yùn)用。如今，電梯已成為人們進(jìn)出高層建筑不可或缺的交通工具，隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，人們對(duì)電梯在運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性、高速性、準(zhǔn)確性、高效性等一系列靜、動(dòng)態(tài)性能提出了更高的要求。電梯今后的發(fā)展將主要呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：（1）超高速電梯。隨著人們生活節(jié)奏的加快，高層建筑的增加，全功能的塔式建筑將會(huì)促使超高速電梯繼續(xù)成為研究方向，5m/s以上運(yùn)行速度的超高速電梯，成為人們關(guān)注的重點(diǎn)和市場(chǎng)發(fā)展的新趨向。（2）大型超載重電梯用導(dǎo)軌。隨著大型公共場(chǎng)所、購(gòu)物場(chǎng)所等公用建筑的增加，大型超載重電梯的運(yùn)用日益廣泛，對(duì)于垂直電梯、自動(dòng)扶梯的載重量和運(yùn)行平穩(wěn)性提出了新的要求。（3）新型自動(dòng)扶梯導(dǎo)軌。隨著社會(huì)進(jìn)步、城市化水平的提高以及越來(lái)越多的國(guó)家逐漸步入老齡化社會(huì)，各國(guó)政府對(duì)人文關(guān)懷日益重視，促使城市公共設(shè)施對(duì)自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的需求加速增長(zhǎng)。為實(shí)現(xiàn)公共場(chǎng)所的無(wú)障礙通行，大量的體育場(chǎng)館、地鐵、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、寫(xiě)字樓、賓館等需要加裝自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道。（4）無(wú)機(jī)房電梯導(dǎo)軌。對(duì)于高度在20層以下的民用建筑，可以通過(guò)改變曳引機(jī)的安裝方式去除電梯機(jī)房的設(shè)計(jì)，從而降低建筑總高度、保持整體造型、節(jié)省建筑成本。此外，人們要求電梯節(jié)能、電磁兼容性強(qiáng)、噪聲低、長(zhǎng)壽命、采用綠色裝潢材料、與建筑物協(xié)調(diào)等，甚至有人設(shè)想在大樓頂部的機(jī)房利用太陽(yáng)能作為電梯驅(qū)動(dòng)補(bǔ)充能源等等，而這些都會(huì)對(duì)電梯導(dǎo)軌的運(yùn)行技術(shù)不斷提出新的要求1.2PLC在電梯中的應(yīng)用隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市迅速的崛起，高層建筑的不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。它是采用電力拖動(dòng)方式，將載有乘客或貨物的轎廂，運(yùn)行于垂直方向的兩根剛性導(dǎo)軌之間，運(yùn)送乘客和貨物的固定式提升設(shè)備。所以，電梯是為高層建筑運(yùn)輸服務(wù)的設(shè)備，它具有運(yùn)送速度快、安全可靠、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器--接觸器進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問(wèn)題，使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。

2電梯硬件分析2.1電梯的組成電梯是機(jī)電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品，機(jī)械部分相當(dāng)于人的軀體，電器部分相當(dāng)于人的神經(jīng)。機(jī)與電的高度合一，使電梯成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜合產(chǎn)品．對(duì)于電梯的結(jié)構(gòu)而言，傳統(tǒng)的方法是分為機(jī)械部分和電氣部分，但以功能系統(tǒng)來(lái)描述，則更能反映電梯的特點(diǎn)。下面簡(jiǎn)單介紹電梯機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)，而我們的主要目的是怎樣來(lái)控制它。圖1.1電梯機(jī)械部分結(jié)構(gòu)示意圖1）曳引電動(dòng)機(jī)齒輪曳引系統(tǒng)作為電梯的提升機(jī)構(gòu)，主要由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電磁制動(dòng)器（也稱(chēng)電磁抱閘）、減速器及曳引輪組成。

2）自動(dòng)門(mén)機(jī)用來(lái)完成電梯的開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)：電梯的門(mén)由廳門(mén)（每層站一個(gè)）和轎門(mén)（只有一個(gè)）。只有當(dāng)電梯?？吭谀硨诱緯r(shí)，此層廳門(mén)才允許開(kāi)啟（由門(mén)機(jī)拖動(dòng)轎門(mén)，轎門(mén)帶動(dòng)廳門(mén)完成）；也只有當(dāng)廳門(mén)、轎門(mén)全部關(guān)閉后才允許啟動(dòng)運(yùn)行（檢修狀態(tài)時(shí)，可以在不關(guān)門(mén)的狀態(tài)下運(yùn)行）。3）層樓指示層樓指示也叫層顯，過(guò)去常由低壓燈泡構(gòu)成，安裝在每層站廳門(mén)的上方和轎廂內(nèi)轎門(mén)的上方；現(xiàn)多由數(shù)碼管或LED點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)組成，與呼梯盒、運(yùn)行方向指示做成一體結(jié)構(gòu)。4）呼梯盒呼梯盒也叫召喚按鈕或外呼盒，用以在每層站召喚電梯。常安裝在廳門(mén)外，離地1m左右的墻壁上?；九c頂站只有一個(gè)按鈕，中間層站由上呼和下呼兩個(gè)按鈕組成。按鈕帶有呼梯記憶燈，燈亮?xí)r表示呼梯信號(hào)已經(jīng)被接收并記憶；當(dāng)電梯滿足呼梯要求并停層開(kāi)門(mén)時(shí)，呼梯記憶燈熄滅?；镜暮籼莺猩?，常帶有鑰匙開(kāi)關(guān)，供電梯管理員開(kāi)關(guān)電梯。5）操縱箱操縱箱安裝在轎廂內(nèi)，供司機(jī)及乘客對(duì)電梯發(fā)布動(dòng)作指令。操縱箱上設(shè)有與電梯層數(shù)相同的內(nèi)層選按鈕（帶指示記），上、下行啟動(dòng)按鈕(帶上、下行指示記憶燈，檢修時(shí)用)，開(kāi)、關(guān)門(mén)按鈕，急停按鈕，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)行還是檢修狀態(tài)）以及風(fēng)扇、照明等的控制開(kāi)關(guān)。6）平層及開(kāi)門(mén)裝置該裝置由磁鐵板和上、下平層感應(yīng)器1KR、2KR組成。上行時(shí)，1KR首先插入隔鐵磁板，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開(kāi)始減速，至2KR插入隔磁鐵板時(shí)，發(fā)出停車(chē)及開(kāi)門(mén)信號(hào)，電機(jī)停轉(zhuǎn)，機(jī)械抱閘；下行時(shí)，2KR首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號(hào)至1KR插入隔磁鐵板時(shí)，發(fā)出停車(chē)及開(kāi)門(mén)信號(hào)。7）停層裝置在電梯的井道內(nèi)每層站裝有一只磁鐵板，當(dāng)轎廂運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)層站時(shí)，磁鐵板插入平層感應(yīng)器內(nèi)，以此檢測(cè)電磁所處位置和產(chǎn)生平層信號(hào)。8）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)，上、下行限位開(kāi)關(guān)，上、下行強(qiáng)迫停止開(kāi)關(guān)，極限開(kāi)關(guān)電梯的轎廂頂部開(kāi)有安全窗，供緊急情況下疏散乘客，當(dāng)安全窗打開(kāi)時(shí)，電梯不允許運(yùn)行。安全鉗是為防止電梯曳引鋼繩斷裂及超速運(yùn)行的機(jī)械裝置，用以在上述情況下將轎廂挾持在導(dǎo)軌上。限速器時(shí)用以檢查電梯運(yùn)行速度的機(jī)械裝置，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。以上三種裝置的動(dòng)作通過(guò)其相應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)。當(dāng)電梯運(yùn)行至上、下極限位置時(shí)仍不停車(chē)，上、下限位開(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)迫停止開(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)SQ0動(dòng)作切斷電梯曳引電動(dòng)機(jī)的電源，以達(dá)到停車(chē)目的，避免電梯出現(xiàn)沖頂與礅底事故。2.2電梯工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂與對(duì)重（又稱(chēng)配重），纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(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(duì)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)行中產(chǎn)生偏斜或擺動(dòng)。常閉式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間松閘，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)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少發(fā)動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來(lái)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?？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成邊層、平層、測(cè)速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的于東方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。

3PLC簡(jiǎn)介3.1PLC的定義在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。”3.2PLC的產(chǎn)生發(fā)展與應(yīng)用第一臺(tái)PLC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)線所要求的響應(yīng)時(shí)間快、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計(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年研制成功世界上第一臺(tái)PLC，型號(hào)為PDP-14，投入汽車(chē)公司的生產(chǎn)線控制中，取得了令人滿意的效果，從此開(kāi)創(chuàng)了PLC的新紀(jì)元。由于當(dāng)時(shí)開(kāi)發(fā)PLC的主要目的是用來(lái)取代繼電器邏輯控制系統(tǒng)，所以最初的PLC其功能也僅限于執(zhí)行繼電器邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性?xún)r(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)：從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合：從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車(chē)、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類(lèi)。1．開(kāi)關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2．模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3．運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4．過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專(zhuān)用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。5．?dāng)?shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。6．通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。3.3PLC的特點(diǎn)與工作原理3.3.1PLC的特點(diǎn)PLC的特點(diǎn)：可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)功能強(qiáng)大，成本低控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)編程方便、易于使用設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短，改造方便維護(hù)方便體積小，重量輕，能耗低3.3.2PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。圖3.1PLC的運(yùn)行階段3.4PLC的編程語(yǔ)言編程語(yǔ)言是PLC的重要組成部分，PLC為用戶提供了完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng)用戶編程的需要。利用編程語(yǔ)言，按照不同的控制要求編寫(xiě)不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)和改變幾點(diǎn)起的硬件接線線路，這就是所謂的“可編程序儲(chǔ)器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。PLC共有5種標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言，其中有三種圖形語(yǔ)言，即梯形圖（LD,LadderDiagram）、功能塊圖（FBD,FunctionBlockDiagram），和順序功能圖（SFC,SequentialFunctionChart），兩種文本語(yǔ)言，即結(jié)構(gòu)化文本（ST,StructuredText）和指令表（IL.InstructionList）。其中梯形圖是最早使用的一種PLC語(yǔ)言，也是現(xiàn)在最常用的編程語(yǔ)言。它是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的，它繼承了繼電氣控制系統(tǒng)中的基本工作原理和電器邏輯關(guān)系的表達(dá)方法，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，所以在邏輯控制系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。它的最大特點(diǎn)就是直觀、清晰。3.5PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)以PLC作為工具對(duì)五層電梯的各種操作進(jìn)行控制。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般分為以下幾個(gè)步驟：(1)熟悉被控對(duì)象（本次設(shè)計(jì)的對(duì)象為五層電梯），制定控制方案(2)確定I/O點(diǎn)數(shù)(3)選擇PLC機(jī)型（本次設(shè)計(jì)采用西門(mén)子S7-200PLC)(4)選擇輸入、輸出設(shè)備，分配PLC的I/O地址(5)程序設(shè)計(jì)（包括梯形圖的繪制）(6)系統(tǒng)調(diào)試(7)編制相關(guān)技術(shù)文件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程如圖3.2所示：圖3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

4硬件設(shè)計(jì)4.1電梯控制硬件設(shè)計(jì)硬件可分為兩部分，輸入和輸出單元，它們是PLC的I/O接口部分，主要由廳外呼叫、轎箱內(nèi)選層、樓層及方向指示、開(kāi)關(guān)門(mén)、井道內(nèi)的上下平層、上下強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)、門(mén)鎖、安全保護(hù)繼電器等單元構(gòu)成。輸入單元為：門(mén)廳外按鈕與轎箱內(nèi)選層按鈕，負(fù)責(zé)對(duì)預(yù)選樓層指令的登記、消除和指示：開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕，控制轎門(mén)的開(kāi)閉；上下平層感應(yīng)器，用來(lái)保證電梯轎箱在各層停靠時(shí)準(zhǔn)確平層；上下限強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)，用于保護(hù)電梯的高速運(yùn)行安全，避免電梯出現(xiàn)沖頂或蹲底事故，當(dāng)電梯到達(dá)上下端站時(shí)，裝在轎廂邊的上下限強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)打板，信號(hào)輸入到PLC，PLC發(fā)出換速信號(hào)強(qiáng)迫電梯減速運(yùn)行到平層位置；門(mén)鎖裝置，轎門(mén)閉合和各廳門(mén)閉合上鎖是電梯正常起動(dòng)運(yùn)行的前提；安全回路，通常包括轎內(nèi)急停開(kāi)關(guān)、轎頂內(nèi)急停開(kāi)關(guān)、安全鉗開(kāi)關(guān)、限速器斷繩開(kāi)關(guān)、限速器超速開(kāi)關(guān)、電源開(kāi)關(guān)等。輸出單元為：樓層及方向指示單元，包括電梯上下行方向指示燈、目前的方向及層樓指示燈；開(kāi)關(guān)門(mén)接觸器，用于控制電梯的廳門(mén)和轎門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉，在自動(dòng)定向完成或電梯平穩(wěn)?？亢?，PLC給出相關(guān)指令，完成開(kāi)關(guān)門(mén)動(dòng)作；啟動(dòng)加速、制動(dòng)減速接觸器，用于電梯的調(diào)速系統(tǒng)。4.2PLCI/O分配與選型4.2.1PLC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：轎廂內(nèi)及各層門(mén)廳外呼按鈕轎廂內(nèi)的樓層選擇按鈕共有數(shù)字鍵1～5，各層門(mén)廳的外呼按鈕除第一層只有上升按鈕，第五層只有下降按鈕外，其余三層均設(shè)有上升、下降兩個(gè)按鈕，故一共需要13個(gè)輸入。位置信號(hào)位置信號(hào)由安裝于樓層的電梯?？课恢玫奈鍌€(gè)傳感器產(chǎn)生。還有上下平層感應(yīng)器，上下行限位，一組開(kāi)關(guān)門(mén)限位，所以位置信號(hào)一共需要11個(gè)輸入。電梯門(mén)控制信號(hào)大部分電梯都具有開(kāi)門(mén)按鈕以及關(guān)門(mén)按鈕，以方便手動(dòng)開(kāi)門(mén)，故電梯門(mén)控制信號(hào)一共需要2個(gè)輸入。其他還有門(mén)鎖，自動(dòng)，檢修，上下行啟動(dòng)，基站。共6個(gè)綜上所述，共需要輸入點(diǎn)32個(gè)。輸出信號(hào)應(yīng)該包括：內(nèi)呼指示信號(hào)內(nèi)呼指示信號(hào)有5個(gè)，分別表示l～5層的內(nèi)呼被接受外呼指示信號(hào)外乎信號(hào)有13個(gè)，分別表示1-5層的外呼被接受，還有1~5層層樓指示，并在外呼指令完成后，信號(hào)消失。電梯轎廂上下行接觸器，電梯上下行指示信號(hào)，共4個(gè)門(mén)電機(jī)開(kāi)關(guān)指示，共需要輸出點(diǎn)2個(gè)。速度信號(hào)高速，低速，啟動(dòng)加速及制動(dòng)接觸器，共需要輸出點(diǎn)6個(gè)綜上所述，共需輸出點(diǎn)30個(gè)。PLC五層電梯控制系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)分配表如下所示：表4.1系統(tǒng)IO分配表輸入點(diǎn)名稱(chēng)輸出點(diǎn)名稱(chēng)1樓轎內(nèi)選層鈕I0.01層內(nèi)選指示Q0.02樓轎內(nèi)選層鈕I0.12層內(nèi)選指示Q0.13樓轎內(nèi)選層鈕I0.23層內(nèi)選指示Q0.24樓轎內(nèi)選層鈕I0.34層內(nèi)選指示Q0.35樓轎內(nèi)選層鈕I0.45層內(nèi)選指示Q0.41層上行外呼鈕I0.51層上呼記憶燈Q0.52層上行外呼鈕I0.62層上呼記憶燈Q0.63層上行外呼鈕I0.73層上呼記憶燈Q0.74層上行外呼鈕I1.04層上呼記憶燈Q1.02層下行外呼鈕I1.12層下呼記憶燈Q1.13層下行外呼鈕I1.23層下呼記憶燈Q1.24層下行外呼鈕I1.34層下呼記憶燈Q1.35層下行外呼鈕I1.45層下呼記憶燈Q1.4開(kāi)門(mén)到位I1.5開(kāi)門(mén)接觸器Q1.5關(guān)門(mén)到位I1.6關(guān)門(mén)接觸器Q1.61樓感應(yīng)器I1.71層層樓指示燈Q1.72樓感應(yīng)器I2.02層層樓指示燈Q2.03樓感應(yīng)器I2.13層層樓指示燈Q2.14樓感應(yīng)器I2.24層層樓指示燈Q2.25樓感應(yīng)器I2.35層層樓指示燈Q2.3上平層感應(yīng)器I2.4制動(dòng)接觸器Q2.4下平層感應(yīng)器I2.5制動(dòng)接觸器Q2.5上限位開(kāi)關(guān)I2.6制動(dòng)接觸器Q2.6下限位開(kāi)關(guān)I2.7上行接觸器Q2.7上行啟動(dòng)按鈕I3.0下行接觸器Q3.0下行啟動(dòng)按鈕I3.1高速接觸器Q3.1開(kāi)門(mén)按鈕I3.2低速接觸器Q3.2關(guān)門(mén)按鈕I3.3啟動(dòng)接觸器Q3.3門(mén)鎖I3.4上行指示燈Q3.4自動(dòng)I3.5下行指示燈Q3.5檢修I3.6基站I西門(mén)子S7-200PLC簡(jiǎn)介S7-200的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。CPU226它集成24個(gè)輸入和16個(gè)輸出，共40個(gè)I/O點(diǎn)，有I/O擴(kuò)展能力。擁有6.6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的高速脈沖輸出以及2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由協(xié)議通訊能力。非常適合于中小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。STEP7-Micro/WIN32是西門(mén)子公司專(zhuān)門(mén)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。STEP7-Micro/WIN32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CIE（1131-3方式）。程序編制完成之后，利用PLC與計(jì)算機(jī)專(zhuān)用的PC/PPI電纜傳送程序至PLC。本論文選擇西門(mén)子S7-200PLC，CPU226及其擴(kuò)展模塊16點(diǎn)輸入16點(diǎn)輸出的EM223為電梯進(jìn)行控制。4.3主電路及輸入輸出電路設(shè)計(jì)4.3.1交流雙速電梯主電路交流雙速電梯的主電路圖4.1是交流雙速電梯的主電路圖。圖中Ml為YTD系列電梯專(zhuān)用型雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)（6/24極）KMl,KM2為電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器．用以實(shí)現(xiàn)電梯上、下行控制；KM3，KM4為電梯高低速運(yùn)行接觸器，用以實(shí)現(xiàn)電梯的高速或低速運(yùn)行：KM5為起動(dòng)加速接觸器；KM6、KM7、KM8為減速制動(dòng)接觸器，用以調(diào)整電梯制動(dòng)時(shí)的加速度；L1、L2與R1、R2為串入電動(dòng)機(jī)定子電路中的電抗與電阻，與KM5～KM8配合實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的加減速控制。當(dāng)KMl或KM2與KM3通電吸合時(shí)，電梯將進(jìn)行上行或下行起動(dòng)，延時(shí)后KM5通電吸合，切除R1、L1，電梯將轉(zhuǎn)為上行或下行的穩(wěn)速運(yùn)行；當(dāng)電梯接收到停層指令后，KM3斷電釋放，KM4通電吸合，電機(jī)轉(zhuǎn)為低速接法，串入阻抗制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上升與下降的低速運(yùn)行，且KM6～KM8依次通電吸合，用來(lái)控制制動(dòng)過(guò)程的強(qiáng)度，提高停車(chē)制動(dòng)時(shí)的舒適感；至平層位置時(shí)，接觸器全部斷電釋放，抱閘抱死，電梯停止運(yùn)行。在檢修狀態(tài)時(shí)，電梯只能在低速接法下電動(dòng)運(yùn)行圖4.1交流雙速電梯主電路4.3.2門(mén)機(jī)電路、抱閘電路、門(mén)鎖及安全運(yùn)行電路門(mén)電動(dòng)機(jī)為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，可由KM9、KM10制其正反轉(zhuǎn)。KM9接通時(shí)，電阻R2與電動(dòng)機(jī)電樞并聯(lián)，電流由電樞左端流向右端，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)，壓下SQ8時(shí)，R2部分被短接，實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)調(diào)速（減速）。KM10通時(shí)，電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)，并由SQ9、SQ10與R2一起實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)調(diào)速。在電梯上、下行運(yùn)行時(shí)，抱閘應(yīng)打開(kāi)，其線圈應(yīng)通電。電梯停止運(yùn)行時(shí)，抱閘應(yīng)抱死，其線圈應(yīng)斷電，故可用KM1，KM2控制抱閘線圈YB的通電與斷電。將所有廳、轎門(mén)開(kāi)關(guān)串聯(lián)在一起，控制門(mén)鎖繼電器KAl，現(xiàn)全部門(mén)關(guān)閉正常后電梯才能運(yùn)行的控制。這樣即可以減少占用PLC的輸入口，又便于檢修。將安全窗開(kāi)關(guān)、安全鉗開(kāi)關(guān)、限速器開(kāi)關(guān)、轎內(nèi)急停開(kāi)關(guān)、上下強(qiáng)迫停止開(kāi)關(guān)、基站開(kāi)關(guān)梯開(kāi)關(guān)以及熱繼電器觸點(diǎn)FR1，F(xiàn)R2串聯(lián)在一起，構(gòu)成安全回路．控制安全運(yùn)行繼電器KA2，用KA2的觸點(diǎn)控制PLC的RUN口，只有當(dāng)該KA2吸合時(shí)，才允許PLC處于運(yùn)行狀態(tài)。這樣可以節(jié)省PLC的輸入口，又可以實(shí)現(xiàn)在多種緊急情況下的立即停車(chē)。圖4.2為電梯的門(mén)機(jī)、抱閘、門(mén)鎖及安全運(yùn)行電路。圖4.2門(mén)機(jī)電路、抱閘電路、門(mén)鎖及安全運(yùn)行電路4.3.3PLC輸入輸出接線圖

圖4.4PLC輸入輸出接線圖

5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(kāi)關(guān)轎廂門(mén)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。本次設(shè)計(jì)采用西門(mén)子STEP7Micro/Win4.0進(jìn)行設(shè)計(jì)。5.1開(kāi)關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)電梯開(kāi)關(guān)門(mén)存在以下幾種情況：電梯投入運(yùn)行前開(kāi)門(mén)：此時(shí)電梯為預(yù)計(jì)占，將開(kāi)關(guān)梯鑰匙插入SA2內(nèi)，旋轉(zhuǎn)至開(kāi)梯位置，則電梯應(yīng)自動(dòng)開(kāi)門(mén)，乘客或司機(jī)進(jìn)入轎廂，選層后電梯自動(dòng)運(yùn)行。電梯檢修時(shí)的開(kāi)關(guān)門(mén)：檢修狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)門(mén)均為后動(dòng)狀態(tài)，有開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕SB1、SB2實(shí)施開(kāi)關(guān)與關(guān)門(mén)。電梯自動(dòng)運(yùn)行停層時(shí)的開(kāi)門(mén)：電梯在停層時(shí)至平層位置，M4.0接通，電梯應(yīng)開(kāi)始開(kāi)門(mén)。電梯關(guān)門(mén)過(guò)程中的重新開(kāi)門(mén)：在電梯關(guān)門(mén)的過(guò)程中，若有人或物夾在兩門(mén)的中間，需重新開(kāi)門(mén)現(xiàn)通過(guò)開(kāi)門(mén)按鈕實(shí)施重新開(kāi)門(mén)?，F(xiàn)大多是電梯采用光幕或機(jī)械安全出版進(jìn)行檢測(cè)，自動(dòng)發(fā)送重新開(kāi)門(mén)信號(hào)，以達(dá)到重新開(kāi)門(mén)的目的。呼梯開(kāi)門(mén)：電梯到達(dá)某層站后，如果沒(méi)有人繼續(xù)使用電梯，電梯將替考在該層站待命，若有人在該層站呼梯，電梯將首先開(kāi)門(mén)，以滿足用梯的要求。若其它層站有人呼梯，電梯樓層再開(kāi)門(mén)，此時(shí)的開(kāi)門(mén)按停層開(kāi)門(mén)處理。開(kāi)門(mén)環(huán)節(jié)的電梯圖如圖5.1所示圖5.1開(kāi)門(mén)環(huán)節(jié)梯形圖電梯停用后的關(guān)門(mén)此時(shí)電梯到達(dá)基站，司機(jī)或乘客離開(kāi)轎廂，電梯自動(dòng)關(guān)門(mén)，司機(jī)將開(kāi)、關(guān)梯鑰匙插入SA2，旋轉(zhuǎn)到關(guān)梯位置，電梯的安全回路被切斷，PLC停止運(yùn)行，電梯被關(guān)閉。電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的關(guān)門(mén)停站時(shí)間經(jīng)電器T37延時(shí)結(jié)束時(shí)，電梯應(yīng)自動(dòng)關(guān)門(mén)。停站時(shí)間未到時(shí)，可通過(guò)關(guān)門(mén)按鈕實(shí)現(xiàn)提前關(guān)門(mén)。考慮檢修狀態(tài)時(shí)的關(guān)門(mén)，則關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)的梯形圖如圖5.2所示圖5.2關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)梯形圖5.2層樓信號(hào)的產(chǎn)生與清除環(huán)節(jié)當(dāng)電梯位于某一層時(shí)，應(yīng)產(chǎn)生位于該接層的信號(hào)，以控制指層燈的狀態(tài)，離開(kāi)該層時(shí)，該層信號(hào)應(yīng)被新的樓層信號(hào)（上一層或下一層）取代。故其梯形圖5.3如圖圖5.3層樓信號(hào)產(chǎn)生與消除環(huán)節(jié)梯形圖

5.3停層信號(hào)的登記與消除環(huán)節(jié)乘客或司機(jī)通過(guò)對(duì)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上的1~5層選層按鈕的操作，可以選擇欲去的樓層。選層信號(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)應(yīng)被消除，指示燈也應(yīng)熄滅。故其梯形圖如圖5.4所示圖5.4停層信號(hào)登記與消除環(huán)節(jié)梯形圖

5.4外呼信號(hào)燈的登記與消除環(huán)節(jié)乘客或司機(jī)在廳門(mén)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至?xí)r（基層和頂層除外），呼梯要求已滿足，呼梯信號(hào)成被消除。故其梯形圖如圖5.5所示。圖5.5外呼信號(hào)登記與消除環(huán)節(jié)梯形圖圖5.5中，按下外呼按鈕時(shí)，相對(duì)應(yīng)的外呼輔助繼電器接通，外呼鈕下的指示燈亮，表示呼梯要求已被電梯接收并記憶。電梯運(yùn)行方向與呼梯目的地方向一時(shí)，至呼梯樓層時(shí)，電梯將停止，呼梯要求己滿足，呼梯信號(hào)被消除。電梯運(yùn)行方向與呼梯目的地方向相反時(shí)，如電梯從一樓向上運(yùn)行（上行），而呼梯要求從二樓向下，若有去三樓以上的內(nèi)選層要求及外呼梯要求，電梯到達(dá)二樓時(shí)（無(wú)二樓上行要求）不停梯，呼梯要求沒(méi)有滿足，呼梯信號(hào)不能消除；若三樓以上無(wú)用梯要求，電梯將停在二樓，但呼梯信號(hào)（二下），不能立即消除，待乘客進(jìn)入轎廂，選層（去一樓）后，電梯定向下，則二下呼梯信號(hào)已滿足，呼梯信號(hào)被消除。5.5電梯的定向環(huán)節(jié)在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，電梯首先應(yīng)確定運(yùn)行方向，也即定向。電梯的定向只有兩種情況，即上行和下行。電梯在處于待命狀態(tài)下，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內(nèi)選和外呼信號(hào)運(yùn)行比較，確定是上行還是下行。一旦電梯定向后，內(nèi)選與外呼對(duì)電梯進(jìn)行順向運(yùn)行的要求沒(méi)有滿足的情況下，定向信號(hào)不能消除。檢修狀態(tài)下運(yùn)行方向直接由上行和下行啟動(dòng)按鈕確定，不需定向，故其梯形如圖5.6所示。圖5.6定向環(huán)節(jié)梯形圖圖中，M0.3及M0.4在電梯上行及下行的全過(guò)程中，存在不能全程接通的情況．如上行至五樓時(shí)，一旦五樓層樓繼電器M1.4接通時(shí)，M0.3則立即斷開(kāi)，而此時(shí)電梯仍處于上行狀態(tài)，至五樓平層位置時(shí)才能停止。為解決這一問(wèn)題，引人M6.3～M6.6，使上行與下行繼電器接通時(shí)間延長(zhǎng)至上行及下行的全過(guò)程。若不使用M6.3～M6.6，可能會(huì)發(fā)生下述情況：四樓向下的外呼信號(hào)（不存在其它外呼及內(nèi)選層信號(hào)），使電梯上行，電梯至四樓位置，M1.3使M0.3斷開(kāi)，在電梯至四樓位置到電梯停層開(kāi)門(mén)，乘客進(jìn)入轎廂內(nèi)選五層之間的時(shí)間內(nèi)，一、二、三樓的外呼及內(nèi)選層信號(hào)可以使電梯在未完成四樓向上的運(yùn)動(dòng)之前定下行方向。5.6自動(dòng)運(yùn)行時(shí)起動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié)電梯起動(dòng)的條件是：運(yùn)行方向己確定，門(mén)已關(guān)好。其梯形圖如圖5.7所示。圖5.7啟動(dòng)加速環(huán)節(jié)梯形圖圖5.8穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié)梯形圖上述梯形圖只考慮接觸器的通電，而未考慮其斷電與互鎖等問(wèn)題。

5.7停車(chē)制動(dòng)環(huán)節(jié)電梯在停車(chē)制動(dòng)之前，應(yīng)首先確定其停層信號(hào)，即確定要?？康臉菍樱瑧?yīng)根據(jù)電梯的運(yùn)行方向與外呼信號(hào)的位置和轎內(nèi)選層信號(hào)比較后得出。其梯形圖如圖5.9所示。圖5.9停層信號(hào)梯形圖外呼信號(hào)方向與運(yùn)行方向一致時(shí)，產(chǎn)生外呼所在樓層的停車(chē)要求；內(nèi)選層信號(hào)產(chǎn)生欲去樓層的停車(chē)要求。滿足停車(chē)要求時(shí)，停車(chē)信號(hào)應(yīng)被消除。電梯運(yùn)行過(guò)程中，所處的樓層若存在停車(chē)要求，則立即產(chǎn)生停車(chē)信號(hào)。圖中M0.3、M0.4動(dòng)斷觸點(diǎn)的作用是為了解決呼梯方向與電梯運(yùn)行方向相反是的停車(chē)問(wèn)題（如二樓向下的外呼信號(hào)，是電梯從一樓向上運(yùn)行是，M7.1不會(huì)被觸發(fā)，至二樓位置，靠M0.3、M0.4的動(dòng)斷觸點(diǎn)使M0.5接通）。停層信號(hào)產(chǎn)生后，與上下平層感應(yīng)器配合，進(jìn)行停車(chē)制動(dòng)。停車(chē)制動(dòng)之前。應(yīng)先產(chǎn)生停車(chē)制動(dòng)信號(hào)，然后由停車(chē)制動(dòng)信號(hào)控制接觸器實(shí)現(xiàn)通車(chē)制動(dòng)。為解決電梯進(jìn)入平層區(qū)間后才出現(xiàn)的停車(chē)信號(hào)致使電梯過(guò)急停車(chē)問(wèn)題，采用微分指令將I2.4及I2.5變成短信號(hào)。其梯形圖如圖5.10所示。圖5.10制動(dòng)停車(chē)環(huán)節(jié)將圖5.7~圖5.10進(jìn)行綜合，并考慮電梯在檢修狀態(tài)下的運(yùn)行情況，以及限位保護(hù)等問(wèn)題，可以得到電梯啟動(dòng)加速、穩(wěn)速運(yùn)行、停車(chē)制動(dòng)的梯形圖如圖5.115.11啟動(dòng)、穩(wěn)速運(yùn)行、制動(dòng)減速、環(huán)節(jié)梯形圖

6仿真6.1開(kāi)門(mén)環(huán)節(jié)仿真手動(dòng)按下開(kāi)門(mén)按鈕I3.2，電梯門(mén)打開(kāi)Q1.5輸出圖6.1開(kāi)門(mén)環(huán)節(jié)仿真6.2關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)仿真圖6.2關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)仿真6.3層樓信號(hào)的產(chǎn)生與清除仿真假設(shè)電梯位于2層，當(dāng)電梯離開(kāi)二層向3層上升后。2層指示消失，三層指示出現(xiàn)圖6.3當(dāng)電梯位于二樓圖6.4當(dāng)電梯升上三樓二樓指示燈熄滅6.4停層信號(hào)的登記與消除仿真對(duì)轎廂內(nèi)4層按鈕I0.3操作?？梢赃x去四樓。選層信號(hào)按鈕下的指示燈亮。圖6.5內(nèi)呼指示燈亮當(dāng)電梯到達(dá)所選樓層后，停層信號(hào)消除，指示燈熄滅圖6.6內(nèi)呼指示燈熄滅6.5外呼信號(hào)的登記與消除環(huán)節(jié)仿真當(dāng)乘客在廳門(mén)外呼梯時(shí)，呼梯信號(hào)應(yīng)被接受和記憶圖6.7外呼指示燈點(diǎn)亮當(dāng)電梯到達(dá)該層時(shí)，護(hù)體信號(hào)被消除圖6.8外呼指示燈熄滅6.6啟動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié)仿真電梯啟動(dòng)條件是：運(yùn)行方向已確定，門(mén)已關(guān)好。圖6.9啟動(dòng)加速與穩(wěn)定運(yùn)行6.7停車(chē)制動(dòng)環(huán)節(jié)仿真圖6.10減速停車(chē)與制動(dòng)

結(jié)論至此，整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作完成，最終達(dá)到了預(yù)想的設(shè)計(jì)要求。本文在闡述電梯的結(jié)構(gòu)和可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)5層5站電梯，使用西門(mén)子S7-200可編程控制器，設(shè)計(jì)了電梯的控制系統(tǒng)。包括電梯的指層控制模塊、轎內(nèi)指令和廳外召喚的登記與消號(hào)模塊、電梯的選層和定向模塊、電梯的開(kāi)關(guān)門(mén)運(yùn)行模塊、電梯運(yùn)行控制模塊等，實(shí)現(xiàn)了電梯的指層控制、轎內(nèi)與各層廳站呼梯指令的記錄、電梯運(yùn)行方向和?？康膶诱镜目刂?，自動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)等功能。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的內(nèi)容是PLC在電梯上控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電梯PLC控制系統(tǒng)所涉及的面非常廣，使我原來(lái)的知識(shí)得到了鞏固和加深。同時(shí)，我又學(xué)到了很多新的知識(shí)，特別是電梯的基本結(jié)構(gòu)，基本，工作原理和控制系統(tǒng)。而且這是一次難得的把所學(xué)的理論知識(shí)在實(shí)踐中加以運(yùn)用的機(jī)會(huì)，使之更融會(huì)貫通，對(duì)我日后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大的幫助。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)階段的一次非常難得的理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次獨(dú)立地較為完整的設(shè)計(jì)出電梯PLC控制系統(tǒng)，我擺脫了單純的理論學(xué)習(xí)狀態(tài)。通過(guò)實(shí)際的軟、硬件設(shè)計(jì)與選擇，鍛煉了我綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)翻譯等其他方面的能力水平。通過(guò)與王耿芳指導(dǎo)老師的溝通與交流，我了解到許多PLC的實(shí)際運(yùn)用知識(shí)，硬件設(shè)備的邊用方法等，讓我的綜合能力得到了提高。這一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我得到了寶貴的實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，使我能夠更好的把理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，再未來(lái)的工作中表現(xiàn)出更好的自主學(xué)習(xí)能力和靈活應(yīng)變能力。順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的信心，讓我了解專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對(duì)本專(zhuān)業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。但在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我還有一些未能完成遺憾。由于能力所限，我僅僅運(yùn)用PLC實(shí)現(xiàn)了電梯最基本的運(yùn)動(dòng)控制功能，在實(shí)際運(yùn)行中還存在一些不足，例如沒(méi)有考慮到電梯的舒適性，電梯轎廂以及轎廂門(mén)、廳門(mén)的運(yùn)行速度只有一個(gè)設(shè)定值，沒(méi)有運(yùn)用變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，造成在實(shí)際運(yùn)用中乘坐人員舒適度的降低，這也是我進(jìn)一步需要努力和加強(qiáng)的地方。

致謝長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，回想整個(gè)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，努力汲取新知識(shí)來(lái)豐富自己的過(guò)程，讓我覺(jué)得分外充實(shí)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅讓我對(duì)PLC和組態(tài)軟件有的更深一步的了解，同時(shí)也增加了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力，為以后的工作打下了基礎(chǔ)?？梢哉f(shuō)畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。首先，我要感謝培育了我思念的學(xué)校，是她讓我在大學(xué)生活中不僅學(xué)到了學(xué)業(yè)上的知識(shí)，也學(xué)到了為人處事的道理，讓我的學(xué)識(shí)和思想都更加成熟，為以后的學(xué)習(xí)、工作、生活奠定了基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我的指導(dǎo)老師王顯春的悉心指導(dǎo)下完成的。從論文的選題到論文的完成，無(wú)不傾注著老師辛勤的汗水和心血。王老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無(wú)私的奉獻(xiàn)精神使我受益匪淺。在此，我要向我的指導(dǎo)老師致以最衷心的感謝，感謝老師的選題能讓我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中可以學(xué)以致用，接觸到實(shí)際應(yīng)用中的知識(shí)。最后，向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！

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附錄A英文原文ApplicationofPLCintheElevatorControlSystemofIntelligenceAbstract:Thepapermainlydiscussesonesubsystemofintelligencebuildingsystem:theelevatorcontrolsystem.ThePLCstrongabilityininterferenceandsoonmakestheelevatorindustryoneafteranothertoapplythePLCtotheelevatorcontrolsysteminordertoreplacetherelaybeingusedintraditionalelevatorcontrolsystem.TheApplicationofPLCintheElevatorcontrolsystemreducesthebreakdownrateandefficientlyimprovestheoperatingreliabilityoftheelevatorwithsafety.Thestructureofsystemisalsosimpleandtightlypacked.Theworkingprincipleoftheelevatorcontrolsystemis:ThespotcontrolinformationissendintothePLCfromthecustomerinputdevicesfirstly,thenthePLCcontrolcabinetisrequiredtosendoutthecontrolsignaltodrivetheequipmentaccordingtothesystemdemands.Theelevatorcanthenproceedthehomologousactionaccordingtothecontrolrequest.ThepaperselectsOMRONcompany'sC200HEseriesPLC,introducingpartsofsignalhookupoftheelevatorcontrolsystemandexplainingthefunctionofthecontrolcabinet.Lastlytheautomationprogrammingisintroduced.Simulatedexperimentsenunciatethatthedesignmethodisviable.Itcanmakethepersonneloftheindustrymanagementcentertolong-distancemonitorandcontroltheelevatorincontrolcenter,toconnecttheelevatorcontrolsystemwithintelligencebuildingindustrymanagementsystembyEthernetorspecial-purposenetworksuchasLonWorks.Theelevatorworkingstatecanalsobetimelywatched.Thesenotonlycanrealizescientificcentralizedmanagementoftheelevator,butalsocanlowertheelevatormaintenancecostetc.ItisoneofthedevelopingdirectionsofintelligencebuildingelevatorcontrolsystemKeywords:PLC;intelligencebuilding;elevatorcontrolsystem;workingprinciple;programdesignI.IntroductionIn1980sThefirstintelligencemansionhadbeencompletedinAmerica,thenintelligencebuildinghasbeenabroadlytakenattentionsbythewholeworld.Theconceptofintelligencebuildinghasbeenputdifferentmeaningsalongwiththedevelopmentofsociety.Theearlystageintelligencebuildinghadbeenthoughtthatitisequaltotheintelligentmansion,butnowtheintelligencebuildingnotonlyincludestheintelligencemansionsbutalsoinvolvesintelligenceresidentialdistricts.Thispapermainlydiscussesonesubsystemofintelligencebuildingsystem:theelevatorcontrolsystem.Inintelligenceresidentialdistrictstheenterprise'sinformationmanagingsystemmainlytakeschargeofthethingswhichrelatedtothedailylife,forexamplesupervisingthedistrictequipment’s,managingvehicles,disposingcriticalsituationsandsoon.Theelevatorsupervisingandcontrolsystemisalsonecessarytotheintelligenceresidentialdistricts.Howtomakepeoplefeelsafe,stableandcomfortableandhowtosaveenergyresourcesandprotectenvironmentsandsoonarethebasicrequirementstotheelevatorcontrolsystem.PLCisacommonindustrycontroldevice.Iputerwhichhastheperfectfunctionandsimpleframe.ThePLCstrongabilityininterferenceandsoonmakestheelevatorindustryoneafteranothertoapplythePLCtotheelevatorcontrolsystem,inordertoreplacetherelaybeingusedintraditionalelevatorcontrolsystem.TheApplicationofPLCintheelevatorcontrolsystemreducesthebreakdownrateandefficientlyimprovestheoperatingreliabilityoftheelevatorwithsafety.Thispapermainlydiscussestheelevatorcontrolsystem'sworkingprinciples,thesystem'ssoftwareandhardwarerealizationmethodsandsoon.II.TheWorkingPrincipleofElevatorControlSystemInFig.1theHardwareStructureGraphofElevatorControlSystemispresented.Fig.1TheHardwareStructureGraphofElevatorControlSystemTheWorkingPrinciplesofElevatorControlSystemarestatedasfollows:ThespotcontrolinformationissendintothePLCfromthecustomerinputdevicesfirstly,thenthePLCcontrolcabinetisrequiredtosendoutthecontrolsignaltodrivetheequipment’saccordingtothesystemdemands.Theelevatorcanthenperformthehomologousactionaccordingtothecontrolrequest.Therearevelocityfeedbackdevicesinsystem,whichadoptmeasurevelocitygeneratorstoprovidetheelevatorvelocitiesandgenerallyareinstalledinthetailoftowmotors.Sothisisafeedbackcontrolsystem,whichcanimprovethesystem'scontrolprecision.III.TheHardwareConfigurationofControlSystemItisnotnecessarytodointerfacecircuitintheelevator'sPLCcontrolsystem.WhatweshoulddoistosendthesignalstoPLCdigitalinputterminals.Thesignalsincludeinsideandoutsidecallingsignals;floorlocationinspectingsignals,limitinglocationsignals,openingandshutdowntheelevatordoorsignalsetc.TheDCpowerwhichisprovidedtoPLCcanbeusedasindicatorlightpower.ThePLCoutputpointscanbedirectlyusedtocontroltransducersforthepurposeofelectricalmotor'spositiveturnandreverse,stopandcontroleachsegmentvelocityandsoon.0MR0Ncompany'sC200HEseriesPLChasbeenselectedasmajorcontrolconfigurationaccordingtotheinput/outputpointsandthelengthofuser'sprogram.Ontheotherbandwealsoconsiderthatthesystem'sfunctioncanbeexpandedinthefuture.C200HEseriesPLC,whoseperfectfunctionandstrongreliability,canmeetthesedemandsatpresent.Moreover,inputandoutputdevicesareneededinelevatorcontrolsystem,besidesthePLC,system'smajorcontroldevice.PartofsignalhookupsoftheelevatorelectriccontrolsystemisshowninFig.2.Thecontrolcabinetisthecontrolcenter,fromwhichwecansendoutvariouscontrolcommands.Thecontrolcabinetoftenwasinstalledintheelevatorroom.Theelectricdevicesandsignalsystems,forexamplethecontactors,relays,capacitances,resistors,rectifiersandtransformersetc.,arecentralizedinthecontrolcabinet.ThePowerofthecontrol.Cabinetwasimportedfromthechiefpoweroftheelevatorroom.Thispowerwasalsointroducedintocontrolpanelbysoftcablesandwaslinkedwitheachcontrolbuttons.Thepowerlineswhichwasderivedfromcontrolcabinetwasdeliveredtotowelectricmotors.Otherscontrollinesandsignallineswereseparatelysenttoeachfloorjunction.

Fig.2Pru1ofelevatorro1ltrolsystemsignalhookupsIV.ProgramdesignThedesignincludestwoparts:hardwareandsoftware.Thehardwaredesignisthebaseofsoftware.Consideringthatthecontroldemandsarerelativelycomplex,wedesigntheprogramsseparatelyaccordingtothecontrolfunction.Furthermore,wefollowtheprincipleasfollows:Whentheelevatorisascending,theascendingdemandsarcpriortootherdemands;Whentheelevatorisdescending,thedescendingdemandsarepriortootherdemands.TheSequentialFunctionChart(SFC)isadoptedduringtheboxestoformelevator'sexecutivecircuitrydesign.Itisamethodspeciallyusedinindustrialsequentialcontrol.TheSFCmethodcandescribethesystem'sworkingprocedureingreatdetail.Forexamplethereisathreelayersintelligencebuilding.Asubprogram,thecallingfromthethirdflooraselevatorinthefirstfloor,isshowninFig.3withSFC.Fig,3AsubprogramSFC:thecallingfromthethirdflooraselevatorinthefirstfloorWhenallSFCaredrawnandI/Oaddresslistsarepresented,wecanconverttheSFCtoLadderDiagram(LD).Consideringthestrictdemandsfortimeandforlockedeachother,weintroduceworkingbitstorememberworkingsteps.Weshouldwriteouttheworkingbitscontrolprogram,whichcanlinktogethereachstepandmakethepreviousstepasthenextsteprestrictioncondition.Thustheactualoutputsarethelogiccombinationoftheseworkingsteps.V.ConclusionThesystemprogramhasbeendebuggedcompletelyatpresent.Simulatedexperimentenunciatesthatthedesignmet