基于西門子PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

1、中圖分類號： 密級：UDC： 編號：畢業(yè)設(shè)計設(shè)計題目名稱：基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 生 姓 名： 專業(yè)名稱：機(jī)電一體化班 級：機(jī)電10-1學(xué) 制：3年學(xué) 號：學(xué)歷層次：?？浦笇?dǎo)教師：評 閱 人：論文（設(shè)計）提交日期： 2013 年 6 月 15 日論文（設(shè)計）答辯日期： 2013 年 6 月 19 日江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院二一 三 年 六月 十九日摘要電梯是高層建筑不可缺少的運(yùn)輸工具，用于垂直運(yùn)送乘客和貨物，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，其缺點是觸點多，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題，使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。

2、目前在電梯行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用。采用PLC對電梯進(jìn)行控制，通過合理的選擇和設(shè)計，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。本文在介紹電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，闡述了電梯的拖動原理和控制原理及可編程控制器PLC在電梯控制中的應(yīng)用。設(shè)計出電梯控制系統(tǒng)總體運(yùn)行方案，并選定西門子S7-200PLC，并根據(jù)控制要求列出了具體的硬件電路及I/O分配表，繪制出了硬件接線圖。在分析、處理隨機(jī)信號邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，最后設(shè)計出系統(tǒng)運(yùn)行流程圖，結(jié)合軟件，編制梯形圖，調(diào)試后實現(xiàn)了指層、廳召喚、選層選向等功能。關(guān)鍵詞：電梯控制 PLC 梯形圖 目錄第1章緒論11.1電梯的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1

3、1.2課題的研究背景及意義21.3 PLC在電梯控制中的應(yīng)用以及發(fā)展前景31.4課題研究的內(nèi)容5第2章電梯的機(jī)械部分設(shè)計62.1電梯的主要參數(shù)及性能指標(biāo)62.2電梯的種類82.3電梯的原理82.3.1電梯的結(jié)構(gòu)原理82.3.2電梯的工作原理11第3章電梯運(yùn)行總體設(shè)計123.1 PLC控制系統(tǒng)方案設(shè)計123.1.1電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計123.1.2電梯信號控制系統(tǒng)設(shè)計133.1.3電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能133.2電梯曳引方案及門電機(jī)電路圖143.3可編程控制器(PLC)的選擇143.3.1可編程控制器(PLC)的特點143.3.2 PLC的選型15第4章電梯的硬件設(shè)計194.1電梯的控制要求19

4、4.2輸入/輸出點分配204.3 PLC外部接線圖21第5章電梯軟件設(shè)計235.1 PLC的編程語言235.2系統(tǒng)運(yùn)行流程圖245.3梯形圖255.3.1外指令信號登記及消除255.3.2內(nèi)指令信號登記及消除265.3.3電梯的平層信號處理285.3.4選層定向及反向截梯285.3.5各樓層停車信號355.3.6自動開關(guān)門36第6章結(jié)論與展望396.1結(jié)論396.2展望電梯發(fā)展方向39參考文獻(xiàn)40致謝41第1章緒論1.1電梯的國內(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，

5、像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€不可缺少的組成部分。在全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷的情況下，我國國民經(jīng)濟(jì)仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導(dǎo)致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經(jīng)成為全球最大的電梯市場。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，我國電梯需求量越來越大。總趨勢是上升的，目自口進(jìn)入了“第三次浪潮”，2004年總產(chǎn)量超過了8萬臺，而且目前還沒有減速的跡象。全世界平均1000人有l(wèi)臺電梯，我國如果要達(dá)到這個水準(zhǔn)，還需要增加70萬臺。盡管如此，我國的電梯遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度。到那時候，全國在用電梯將達(dá)到130萬臺，每年僅報廢更新就需要6萬臺。到2005年，

6、中國電梯的年產(chǎn)量達(dá)到135萬臺，與1980年相比，25年增長了59倍，產(chǎn)量每年平均增長178。2005年安裝驗收電梯臺，截至05年底，我國的在用電梯總數(shù)已達(dá)臺。如此龐大的市場需求為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺!我國電梯行業(yè)已經(jīng)具備了很強(qiáng)的生產(chǎn)能力。興旺的電梯市場吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國奧的斯、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力、德國蒂森、日本三菱、日立、東芝、富士達(dá)等13家大型外商投資公司在國內(nèi)的市場份額達(dá)到了74。先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理的引進(jìn)對國內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動作用。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

7、己的定位與出路。目前國內(nèi)市場需要的電梯產(chǎn)品，我國電梯行業(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年我國參加了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TCl78以來，先后等同或等效采用了一批國際標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)國家的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的高起點使我國電梯行業(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)、永磁同步拖動技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)等，國際上也是剛剛出現(xiàn)，我國就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量己達(dá)l萬臺左右，約占亞洲市場的1/50，一些合資企業(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

8、用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一1。1.2課題的研究背景及意義電梯是集機(jī)、電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機(jī)械傳動、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。事實上，在電梯上已經(jīng)采用了多項安全保護(hù)措施。在設(shè)計電梯的時候，對機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達(dá)到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量。在國外，已“法規(guī)”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由各制造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專業(yè)安裝隊伍維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗，從而為電梯運(yùn)行的可靠

9、性和安全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家保險公司對電梯的安全性做過認(rèn)真地調(diào)查和科學(xué)計算，其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全5倍。掘資料統(tǒng)計，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為80億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有540億人次之多。目前，由可編程序控制器(PLC)和微機(jī)組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護(hù)方便、開發(fā)周期短，這種電梯運(yùn)行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，己成為電梯控制的發(fā)展方向?？删幊绦蚩刂破鳎俏C(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微

10、處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機(jī)2。自1969年針對工業(yè)自動控制的特點和需要而開發(fā)的第一臺PLC問世以來，迄今己30多年，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù)的繼承和演變，但又不同于順序控制器和通用的微機(jī)控制裝置。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，摒棄了微機(jī)常用的計算機(jī)編程語言的表達(dá)方式，獨具風(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)試和查錯都很容易。而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試不需要具有專門的計算機(jī)編程語言知識。這樣就破除了“電腦”的神秘感，推動了計算機(jī)技

11、術(shù)的普遍應(yīng)用。可編程序控制器PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進(jìn)控制技術(shù)。PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱(PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一，以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能，易與計算機(jī)接口、能對模擬量進(jìn)行控制、具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，同益取代由大量中間繼電器、時間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電一接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶會、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)德到廣泛應(yīng)用。PLC的應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一?？傊娞莸目刂剖潜容^復(fù)雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供

12、了廣闊的空間。PLC是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計的控制設(shè)備，隨著PLC應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，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)械與電氣部件有機(jī)地結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計算機(jī)的功能綜合在一起3。因此，它已經(jīng)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。1.3 PLC在電梯控制中的應(yīng)用以及發(fā)展前景目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、PLC控制和微型計算機(jī)控制三種。而PLC實際上是一種專用計算機(jī)，它采用巡回掃描的方式分時處理各項任務(wù)，而且依靠程序運(yùn)行，這就保證只有正確的程序才能運(yùn)行，否則電梯不會工作。又由于PLC中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等實際上是PLC系

13、統(tǒng)內(nèi)存工作單元，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運(yùn)行壽命更長，工作更加可靠安全，自動化水平更高4。PLC控制是三種控制方式中最具有可靠性、實用性和靈活性的控制方式，它更適合于用在電梯的技術(shù)改造和控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術(shù)。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。目前意義上的“綠色”，一般是強(qiáng)調(diào)“天然”的一面，強(qiáng)調(diào)與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。電梯屬于純粹的工業(yè)產(chǎn)

14、品，其天然性應(yīng)表現(xiàn)為對環(huán)境影響的盡可能小，與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，以及電梯本身的人性化。這也應(yīng)是綠色電梯的發(fā)展方向。(1)智能化。我們這里所說的智能化電梯是傳統(tǒng)的人工智能是無法勝任的。傳統(tǒng)的智能控制是一種技術(shù)的事先安排，說到底是一種程序控制，是一種周期性的系統(tǒng)自動控制，實際上還算不上智能。而真正的智能電梯應(yīng)更具人性化特點，不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無法比擬的東西，具有動念和隨機(jī)處理各種問題的能力。諸如能根據(jù)轎廂內(nèi)的情況和各層的候梯信息，自動地制定每次最優(yōu)的運(yùn)動速度和停車政策；自動選擇運(yùn)動方面；雙向語音交流；到達(dá)目的層的語音提示等，讓乘客有更多的主動性，使大樓交通運(yùn)輸實

15、現(xiàn)真正的人機(jī)對話。智能化要求電梯有自動安全檢測功能，讓電梯自己能夠檢測到電梯的故障所在，并及時報警予以排除5。(2)安全。運(yùn)行安全是電梯的根本和關(guān)鍵?？梢哉f，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開的，使電梯安全運(yùn)行更有保障。運(yùn)行安全不僅要消除電梯啟動時較強(qiáng)的電磁輻射，使用安全材料和運(yùn)行穩(wěn)定，而且要有一種良好的視覺效果，讓每一位乘客在寬敞、明亮轎廂內(nèi)有安全、舒適的好心情。(3)與環(huán)境的協(xié)調(diào)和平衡，包括以下幾個方面：視覺協(xié)調(diào)。有人曾經(jīng)做過環(huán)境色彩是否對人有影響的研究。該研究發(fā)展：視覺不協(xié)調(diào)的環(huán)境色彩對人的情緒、精神影響非常大。色彩宜人，格調(diào)高雅，制作精良的電梯，乘客自然會有一種安全的感覺，有一種視覺

16、上的舒適。消除電磁輻射。如前所述，由于電梯是大樓里頻繁起制動的大容量電器是電磁干擾的元兇，所以綠色電梯必須是一個達(dá)到自身對大樓電磁干擾最小，而又不被其他電磁干擾影響的建筑機(jī)電設(shè)備。這樣不僅可以保證乘客的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動化(0A)、樓宇自動化(BA)、通訊自動化(CA)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。舒適感。通過采用高載頻波矢量靜音變頻器，可降低噪聲變換頻率及電壓。以CPU控制電壓及頻率的連續(xù)變換方式，按人體生理適應(yīng)要求，利用計算機(jī)優(yōu)化設(shè)計而成的理想運(yùn)行曲線，實現(xiàn)更穩(wěn)定、更舒適的運(yùn)行6。圖1-1電梯運(yùn)行速度曲線隨著時代的發(fā)展，對人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內(nèi)，心理上的壓抑感和恐懼

17、感也有所考慮。因此，提倡對電梯進(jìn)行豪華性裝修。1.4課題研究的內(nèi)容課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器（PLC）改造在用電梯自動控制系統(tǒng)。由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對電梯的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，以節(jié)約資金。因此，對電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，找出一條適合國產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進(jìn)而提高國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。針對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯。論文的主要內(nèi)容如下：首先對電梯系統(tǒng)及可編程控制器（PLC）作了比較全面的總結(jié)和介紹。接著闡述了電梯控

18、制系統(tǒng)的分類及特點，電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號控制兩大部分。確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由 PLC 來實現(xiàn)電梯信號控制，完成了電機(jī)和可編程控制器（PLC）的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了 PLC 的選型、I/O 點數(shù)分配與 PLC 的連接。最后是系統(tǒng)軟件設(shè)計，設(shè)計出電梯運(yùn)行流程圖，利用編程軟件，編制梯形圖。第2章電梯的機(jī)械部分設(shè)計2.1電梯的主要參數(shù)及性能指標(biāo)1.性能指標(biāo)： (1)安全性 電梯時運(yùn)送乘客的，即使載貨電梯通常也有人相伴隨，因此對電梯的第一要求就是安全。電梯的安全與設(shè)計、制造、安裝調(diào)試及檢修各環(huán)節(jié)都有密切聯(lián)系，任何一個環(huán)節(jié)出了問題，都可能造成不安全的隱患，以致造成事故。 (2)可靠性

19、 電梯的可靠性很重要，如果一部電梯工作起來經(jīng)常出故障，就會影響人們正常的生產(chǎn)與生活，給人們造成很大的不便，不可靠也是事故的隱患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先應(yīng)提高構(gòu)成電梯的各個零部件的可靠性，只有每個零部件都是可靠的，整個電梯才能使可靠的。 (3)停站的準(zhǔn)確性 停站準(zhǔn)確性又稱平層準(zhǔn)確度，平層精度。GB/T10058-1997電梯技術(shù)條件對轎廂的平層準(zhǔn)確度規(guī)定如下：電梯類型額定速度(m/s)平層準(zhǔn)確度(mm)交流雙速電梯0.25或0.5150.75或1.030交直流快速電梯1.52.015交直流高速電梯2.05 電梯轎廂的平層準(zhǔn)確度與電梯的額定速度，電梯的負(fù)載情況有密切關(guān)系。負(fù)載重，

20、則慣性大，提速高慣性也大。因此檢查平層準(zhǔn)確度時，分別以空載，滿載，上下運(yùn)行，到達(dá)同一層站停測量平衡誤差，取其最大值做平層站的平層準(zhǔn)確度。 (4)振動、噪聲及電磁干擾 現(xiàn)代電梯是為乘客創(chuàng)造舒適的生活和工作環(huán)境。因側(cè)要求電梯運(yùn)行平穩(wěn)，安靜，無電磁干擾。 (5)舒適感和快速感 電梯作為一種交通工具，對于快速性的要求是必不可少的，快速可以節(jié)省時間，這對于快節(jié)奏的現(xiàn)代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和減速度的過分增大的不合理變化又會造成乘客的不適感。因此在電梯設(shè)計時就要兼顧快速性和舒適感這兩個互相矛盾的因素。 (6)節(jié)能 現(xiàn)代電梯應(yīng)該合理的選擇拖動方式，以達(dá)到節(jié)能的目的 2.主要參數(shù)： (1)額定載重

21、量（kg）：制造和設(shè)計規(guī)定的電梯載重量。 (2)轎廂尺寸（mm）：寬深高。 (3)轎廂形式：有單或雙面開門及其它特殊要求等，以及對轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對電風(fēng)扇、電話的要求等。 (4)轎門形式：有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙拆門、封閉式雙拆中分門等。 (5)開門寬度（mm）：轎廂門和廳門完全開啟的凈寬度。 (6)開門方向：人在廳外面對廳門，門向左方向的為左開門，門向右方向開啟的為右開門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門，也稱為中分門。 (7)曳引方式：常用的有半繞1：1吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲的運(yùn)行速度。半繞2：1吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲運(yùn)行速度的一半。全繞1：1

22、吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲的運(yùn)行速度。 (8)額定速度（m/s）：制造和設(shè)計所規(guī)定的電梯運(yùn)行速度。 (9)電氣控制系統(tǒng)：包括控制方式、拖動系統(tǒng)的形式等。如交流電機(jī)拖動或直流電機(jī)拖動，轎內(nèi)按鈕控制或集選控制等。 (10)停層站數(shù)（站）：凡在建筑物內(nèi)各層樓用于出入轎廂的地點均稱為站。 (11)提升高度（mm）：由底層端站樓面至層頂端站樓面之間的垂直距離。 (12)頂層高度（mm）:由頂層端站樓面至機(jī)房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之的垂直距離。電梯的運(yùn)行速度越快，頂層高度一般越高。 (13)底坑深度（mm）：由層底端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的運(yùn)行速度越快，底坑一般越深。 (14)井道

23、深度（mm）：由井道底面至機(jī)房樓房或隔音層樓房板下最突出構(gòu)件之間的垂直距離。 (15)井道尺寸（mm）：寬深7。2.2電梯的種類 2003年2月19日國務(wù)院頒布了特種設(shè)備安全監(jiān)察條例，明確規(guī)定電梯是特種設(shè)備，并對電梯的含義做了敘述：“電梯是指動力驅(qū)動，利用沿剛性導(dǎo)軌運(yùn)行的箱體或者沿固定線路運(yùn)行的梯級(踏板)進(jìn)行升降或者平行運(yùn)送人、貨物的機(jī)電設(shè)備”。這種對電梯的論述，被稱作廣義電梯概念，既包括上下運(yùn)送人、貨物的升降式電梯，也包括用于水平或傾斜輸送乘客的自動人行道(英語Passenger Conveyor)和自動扶梯(英語Escalator)?，F(xiàn)代電梯主要由曳引機(jī)（絞車）、導(dǎo)軌、對重裝置、安全裝置

24、(如限速器、安全鉗和緩沖器等)、信號操縱系統(tǒng)、轎廂與廳門等組成。這些部分分別安裝在建筑物的井道和機(jī)房中。通常采用鋼絲繩摩擦傳動，鋼絲繩繞過曳引輪，兩端分別連接轎廂和平衡重，電動機(jī)驅(qū)動曳引輪使轎廂升降。電梯要求安全可靠、輸送效率高、平層準(zhǔn)確和乘坐舒適等。電梯的基本參數(shù)主要有額定載重量、可乘人數(shù)、額定速度、轎廂外廓尺寸和井道型式等8。目前，電梯行業(yè)及社會上對電梯的分類大致有以下幾種： (1)按用途分： 乘客電梯、載貨電梯、客貨電梯、病床電梯、住宅電梯、雜物電梯、觀光電梯、其他專用電梯。 (2)按額定速度分： 低速梯，常指低于1.00m/s速度的電梯；中速梯，常指速度1.002.00m/s的電梯。高

25、速梯，常指速度大于2.00m/s的電梯。超高速梯，速度超過5.00m/s的電梯。(3)按拖動方式分：交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條式電梯、螺旋式電梯。(4)按控制方式分：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號控制電梯、集選控制電梯、向下集選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、群控電梯、智能控制電梯。其他分類方式還有：按電梯有無司機(jī)分類等9。2.3電梯的原理2.3.1電梯的結(jié)構(gòu)原理電梯是機(jī)、電一體產(chǎn)品,其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部分相當(dāng)于人的大腦。各部分通過控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動、鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)，圖2

26、-1所示是電梯的基本結(jié)構(gòu)圖。1控制柜(屏) 2一曳引機(jī) 3曳引鋼絲繩 4限速器 5限速器鋼繩 6限速器張緊裝置 7轎廂 8安全鉗 9轎廂門安全觸板 10導(dǎo)軌 11對重 12廳門13緩沖器圖2-1 電梯的基本結(jié)構(gòu) 1.四大空間 從電梯空間位置使用看，由四個部分組成：依附建筑物的機(jī)房、井道；運(yùn)載乘客或貨物的空間轎廂；乘客或貨物出入轎廂的地點層站。即機(jī)房、井道、轎廂、層站。 2.八大系統(tǒng) (1)曳引系統(tǒng)電梯曳引系統(tǒng)的功能是輸出動力和傳遞動力，驅(qū)動電梯運(yùn)行。主要由曳引機(jī)，曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。曳引機(jī)為電梯的運(yùn)行提供動力，由電動機(jī)，曳引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動器組成。曳引鋼絲的兩端分別連

27、轎廂和對重，依靠鋼絲繩和曳引輪之間的摩擦來驅(qū)動轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加曳引力。 (2)導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使得轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌做升降運(yùn)動。 (3)門系統(tǒng)門系統(tǒng)有轎廂門，層門，開門，連動機(jī)構(gòu)等組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇，門導(dǎo)軌架，等組成，層門設(shè)在層站入口處。開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門的動力源。 (4)轎廂轎廂是運(yùn)送乘客或者貨物的電梯組件，它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機(jī)構(gòu)，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風(fēng)裝置，轎廂裝飾

28、件和轎廂內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數(shù)決定 (5)重量平衡系統(tǒng)重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯的平衡設(shè)計影響的裝置。 (6)電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)由曳引電機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，調(diào)速裝置等組成，它的作用是對電梯進(jìn)行速度控制。曳引電機(jī)是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或者直流電機(jī)。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反饋系統(tǒng)是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號。一般采用測速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器與電機(jī)相連。調(diào)速裝置對曳引電機(jī)進(jìn)行

29、速度控制。 (7)電氣控制系統(tǒng)電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)電梯的運(yùn)行邏輯功能要求，控制電梯的運(yùn)行，設(shè)置在機(jī)房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內(nèi)的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來操縱電梯的運(yùn)行的。平層裝置是發(fā)出平層控制信號，使電梯轎廂準(zhǔn)確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的?？空緯r，欲使轎廂地坎與廳門地坎達(dá)到同一平面的操作。位置顯示裝置是用來顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門的指示燈，廳門指示燈還用尖頭指示電梯的運(yùn)行方向。 (8)安全保護(hù)系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械的和電氣的各種保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯安全的使用。機(jī)械方面的有：限速器和

30、安全鉗起超速保護(hù)作用，緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用，還有切斷總電源的極限保護(hù)裝置。電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個運(yùn)行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。2.3.2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，曳引電動機(jī)通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運(yùn)動，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，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機(jī)工作時松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，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，對重用來平衡

31、轎廂載荷、減少電動機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動中的張力和重量變化，使曳引電動機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？?。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯運(yùn)動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運(yùn)動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。第3章電梯運(yùn)行總體設(shè)計3.1 PLC控制系統(tǒng)方案設(shè)計3.1.1電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。圖3-1為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，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)速裝置與主拖動系統(tǒng)等11。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)

32、，操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護(hù)信號通過PLC輸入接口送入PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號12。圖3-1電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖電梯的安全保護(hù)裝置用于電梯的啟?？刂疲晦I廂操作盤用于轎廂門的關(guān)閉、轎廂需要到達(dá)的樓層等的控制；廳外呼叫的主要作用是當(dāng)有人員進(jìn)行呼叫時，電梯能夠準(zhǔn)確達(dá)到呼叫位置；指層器用于顯示電梯達(dá)到的具體位置；拖動控制用于控制電梯的起停、加速、減速等功能；門機(jī)控制主要用于控制當(dāng)電梯達(dá)到一定位置后，電梯門應(yīng)該能夠自動打開，或者門外有乘電梯人員要求乘梯時，電梯門應(yīng)該能夠自動打開。3.1.2電梯信號控制系統(tǒng)設(shè)計電梯信號控制基本由PLC軟

33、件實現(xiàn)。輸入到PLC的控制信號有運(yùn)行方式選擇（如自動、有司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等）、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信號、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等13。電梯信號控制系統(tǒng)如圖32所示：圖3-2 電梯信號控制系統(tǒng)3.1.3電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能電梯的控制系統(tǒng)實現(xiàn)如下功能：(1)行車方向由內(nèi)選信號決定,順向優(yōu)先執(zhí)行。 (2)行車途中如遇呼梯信號時,順向截車,反向不截車。 (3)內(nèi)選信號、呼梯信號具有記憶功能,執(zhí)行后解除。 (4)內(nèi)選信號、呼梯信號、行車方向、行車樓層位置均由信號燈指示。 (5)停層時可延時自動開門、手動開門、(關(guān)門過程中)本層順向呼梯開門。 (6)延時自動關(guān)門,關(guān)門

34、后延時等待內(nèi)選，自動行車。 (7)行車時不能手動開門或本層呼梯開門,開門不能行車。3.2電梯曳引方案及門電機(jī)電路圖 曳引電梯是當(dāng)今世界應(yīng)用最為廣泛的梯型，具有安全可靠、提升高度大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。曳引電梯最常用的曳引比有1：1和2：1兩種，本設(shè)計出于降低對電機(jī)的要求的考慮，采用了2：1的曳引方案14。根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計的電梯控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖3-3所示。圖中M1，M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器KM1KM4通過控制兩臺電動機(jī)的運(yùn)行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過載時斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護(hù)作用。圖3-3

35、 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖3.3可編程控制器(PLC)的選擇3.3.1可編程控制器(PLC)的特點 1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)PLC是為工業(yè)控制而設(shè)計的，除了對器件的嚴(yán)格篩選外，在硬件和軟件兩個方面還采用可屏蔽、濾波、隔離、故障診斷和自動恢復(fù)等措施，使可編程控制器具有很強(qiáng)的抗干擾能力，其平均無故障時間達(dá)到(35)104h以上15。 2.編程直觀、簡單考慮到大多數(shù)電氣技術(shù)人員熟悉電氣控制線路的特點，PLC沒有采用微機(jī)控制中常用的匯編語言，而是采用了一種面向控制過程的梯形圖語言。梯形圖語言與繼電器原理圖相類似，形象直觀，易學(xué)易懂，電氣工程師和具有一定知識的電氣技術(shù)人員都可在短時間內(nèi)學(xué)會，計算機(jī)技術(shù)

36、和傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)間的隔閡在PLC上完全不存在。因此，許多國家生產(chǎn)的PLC都把梯形圖語言作為第一用戶語言，此外，還可采用指令表進(jìn)行編程控制。 3.適應(yīng)性好PLC是通過程序?qū)崿F(xiàn)控制的。當(dāng)控制要求發(fā)生改變時，只要修改程序即可。由于PLC產(chǎn)品已標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，因此能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成規(guī)模不同、功能不同的控制系統(tǒng)。其適應(yīng)能力非常強(qiáng)，既可控制一臺機(jī)器，一條生產(chǎn)線，也可控制一個復(fù)雜的群控系統(tǒng)；既可以現(xiàn)場控制，又可以遠(yuǎn)距離控制。 4.功能完善，接口功能強(qiáng)目前的PLC具有數(shù)字量和模擬量的輸入輸出、邏輯和算術(shù)運(yùn)算、定時、計數(shù)、順序控制、通信、人機(jī)對話、自檢、記錄和顯示等功能，使設(shè)備控制水平

37、大大提高。其接口功率驅(qū)動范圍較大，不象普通的計算機(jī)輸出信號需放大才能驅(qū)動負(fù)載，極大地方便了用戶。其常用的數(shù)字量輸入輸出接口，就電源而言有110 V、220 V交流和5V、48 V直流等多種，負(fù)載能力可在0.55 A的范圍內(nèi)變化，模擬量的輸入輸出有50 MV、10 V和010 MA、420 MA等多種規(guī)格，可以很方便地將PLC與各種不同的現(xiàn)場控制設(shè)備順序連接，組成應(yīng)用系統(tǒng)。由于PLC具有以上特點，因此，與傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制和現(xiàn)在流行的電腦控制相比較，在電梯這樣的大型電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)中采用PLC實現(xiàn)控制應(yīng)是最佳選擇。近年來，PLC在處理速度、控制功能、通信能力及控制領(lǐng)域等方面都不斷有新的突破

38、，正向著電氣控制、儀表控制、計算機(jī)控制一體化(EIC)方向發(fā)展，PLC裝置已成為自動化系統(tǒng)的基本裝置，是構(gòu)成FMS、COMC、FA的主控單元16。3.3.2 PLC的選型根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測方法，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計數(shù)器。又因為電梯是雙向運(yùn)行的，所以PLC還需具有可逆計數(shù)器17。本設(shè)計再考慮到以下幾個方面，因此選用西門子PLC來實現(xiàn)四層樓電梯的電氣控制:(1)配置簡單。各種機(jī)型均可采用相同配置，簡化設(shè)備采購和倉庫庫存管理。(2)編程方便。用戶可根據(jù)不同機(jī)型的流程要求編制程序，程序調(diào)試和修改都非常簡便，能根據(jù)客戶需求進(jìn)行變化。程序可采用密碼保護(hù)，保護(hù)自己的勞動成果。而且PLC

39、采用的梯形圖語言簡單易學(xué)，容易上手，不像單片機(jī)控制系統(tǒng)那樣復(fù)雜而且一旦定型不易修改，不能根據(jù)客戶需求變化。(3)系統(tǒng)能非常方便地連接到PC機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)或其他系統(tǒng)如樓宇自控系統(tǒng)中，根據(jù)應(yīng)用情況，有時可無須增加額外硬件就能實現(xiàn)，增加適當(dāng)硬件可連接到互聯(lián)網(wǎng)上。(4)系統(tǒng)外觀高檔，控制靈活，精確度高，故障率極低，節(jié)省維護(hù)成本。綜上所述，在本次設(shè)計中選用西門子PLC進(jìn)行過程控制。S7-200CNCPU型號包括CPU222CN，CPU224CN,CPU226CN等。 S7-200CN針對低性能要求的小型PLC，它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動化控制需求，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

40、控制應(yīng)用的理想解決方案。 1.S7-200的特點S7-200系列PLC是SIEMENS公司推出的一種小型PLC，屬于整體式結(jié)構(gòu)。其特點是： (1)結(jié)構(gòu)緊湊 (2)擴(kuò)展性良好 (3)指令功能強(qiáng)大 (4)極高的可靠性 (5)實時特性 (6)強(qiáng)勁的通訊能力 2.S7-200的系統(tǒng)組成圖3-4 S7-200 PLC系統(tǒng)的基本構(gòu)成 (1)基本單元 基本單元有時又稱作CPU模塊，也有的稱之為主機(jī)或本機(jī)。它包括CPU、存儲器、基本輸入輸出點和電源等，是PLC的主要部分。它實際上是一個完整的控制系統(tǒng)，可以單獨完成一定的控制任務(wù)。 (2)擴(kuò)展單元 主機(jī)I/O數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種

41、I/O模塊，所能連續(xù)的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實際所能使用的I/O點數(shù)是由多種因素共同構(gòu)成的。 (3)特殊功能模塊 當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時，可與S7-200主機(jī)相聯(lián)，已完成某種特殊的控制任務(wù)而特制一種裝置。 (4)相關(guān)設(shè)備 相關(guān)設(shè)備是為了充分和方便的利用S7-200系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)和使用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備、人機(jī)操作界面、和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。 (5)工業(yè)軟件工業(yè)軟件是為了更好的管理和使用這些設(shè)備而開發(fā)的與之相配套的程序，它主要是由標(biāo)準(zhǔn)工具、開發(fā)工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)接口等幾大類構(gòu)成。 3.S7-200的工作原理 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)

42、行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段18。 (1)輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (2)用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)

43、。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀

44、態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 (3)輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。 同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時間對整個運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。第4章電梯的硬件設(shè)計4.1電梯的控制要求上行要求：1.當(dāng)電梯停于1層或2層、或3層時，按S4按鈕呼梯則電梯上升至LS4停。

45、2.當(dāng)電梯停于1層，若按S2按鈕呼梯，則電梯上升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，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，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，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，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

46、梯時，電梯上升到LS2暫停5秒后繼續(xù)上升到LS3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，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，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，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L

47、S2暫停5秒后，繼續(xù)下降到LS1停止。15.當(dāng)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，呼叫無效，內(nèi)選同上。4.2輸入/輸出點分配為了完成設(shè)定的控制任務(wù),主要根據(jù)電梯控制方式與輸入/輸出點數(shù)和占用內(nèi)存的多少來確定PLC的機(jī)型。本系統(tǒng)為四層樓的電梯,采用集選控制方式。所需輸入/輸出點數(shù)與內(nèi)

48、存容量估算如下:1輸入/輸出點的估算：采用PLC構(gòu)成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機(jī)拖動，電動機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕SB1和指示燈H1，二層有上升呼叫按鈕SB2和指示燈H2以及下降呼叫按鈕SB4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SB5和指示燈H5，四層有下降呼叫按鈕SB6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SB10SB7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)門分別通過電磁鐵KM3和KM4控制，關(guān)門到位由行程開關(guān)SQ5檢測，開門到位由行程開關(guān)SQ6檢測。轎

49、廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，上升到位由行程開關(guān)SQ7檢測，下降到位由行程開關(guān)SQ8檢測并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。輸入點共有20個，輸出點共有16個,總共36個。2. 內(nèi)存容量的估算用戶控制程序所需內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、輸入/輸出點數(shù)、用戶的程序編寫水平等因素有關(guān)。因此,在用戶程序編寫前只能根據(jù)輸入/輸出點數(shù)、控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度進(jìn)行估算。本系統(tǒng)有開關(guān)量I/O總點數(shù)有36個，模擬量I/O數(shù)為0個。利用估算PLC內(nèi)存總?cè)萘康挠嬎愎? 存字?jǐn)?shù)=開關(guān)量I/O總點數(shù)(1015)+模擬量I/O總點數(shù)(150250)再按30%左右預(yù)留余量。估算本系統(tǒng)需要約1K字節(jié)的內(nèi)存容量。綜合I/O點

50、數(shù)以及內(nèi)存容量，S7200的CPU226輸入，輸出點數(shù)為2416，足以滿足要求。該系統(tǒng)占用PLC的36個I/O口，20個輸入點，16個輸出點，具體的I/O分配如表4-1所示。表4-1 I/O分配表序號名 稱輸入點序號名 稱輸出點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)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

51、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手動開門I2.014門電機(jī)正轉(zhuǎn)Q1.615手動關(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I2.4 19電梯下降極限位I2.54.3 PLC外部接線圖本設(shè)計的PLC外部接線圖如圖4-2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)計中PLC容量完全滿足要求，CPU

52、226CN的輸出繼電器觸點容量為2A，電壓范圍為530V（DC）或5250V（AC） 圖4-2 PLC外部接線圖第5章電梯軟件設(shè)計5.1 PLC的編程語言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動作的文字代碼或圖形符號。使用的編程語言不同，這些文字代碼和圖形符號就不相同。但從本質(zhì)上來講，指令的實質(zhì)都是二進(jìn)制機(jī)器碼。同普通的計算機(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

53、和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的“可編程序”。19PLC的編程語言一般有五種：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)是圖形編程語言，指令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本(ST)是文字語言。梯形圖(LD)是目前使用最廣泛的PLC圖形編程語言，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

54、用梯形圖語言。5.2系統(tǒng)運(yùn)行流程圖5.3梯形圖5.3.1外指令信號登記及消除5.3.2內(nèi)指令信號登記及消除點動內(nèi)呼按鈕，信號登記顯示。到層信號取消。本系統(tǒng)設(shè)一樓為基站，兩分鐘內(nèi)無任何操作，電梯自動返回一樓。5.3.3電梯的平層信號處理5.3.4選層定向及反向截梯1.轎廂上行2.轎廂下行3.內(nèi)指令外召喚信號的保持轎廂的內(nèi)呼指令與外召喚指令保持信號，用于在有乘坐需要的樓層停車，并自動或手動執(zhí)行開關(guān)門操作。開關(guān)門執(zhí)行一次之后，信號取消。使電梯能夠繼續(xù)響應(yīng)其他乘坐信號。5.3.5各樓層停車信號5.3.6自動開關(guān)門如梯形圖所示，電梯到層停車后，延時2s開門，5s后自動關(guān)門。并設(shè)有手動開門按扭和關(guān)門按鈕?？蓪崿F(xiàn)即時開關(guān)門。第6章結(jié)論與展望6.1結(jié)論此設(shè)計主要以PLC為核心，利用PLC的強(qiáng)大的控制功能，實現(xiàn)了對四層升降電梯的控制。利用梯形圖可以很直觀的看出電梯運(yùn)行過程。利用可編程控制器控制升降電梯，具有接線簡單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點。當(dāng)建筑物的層樓增加時，硬件接線上只需增加樓層相應(yīng)的輸入信號。原來的接線不需改變，軟件上只需增加相應(yīng)樓層的功能，要改動的地方也較少。調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面，到達(dá)到了設(shè)