PAGEPAGE62本科畢業(yè)設計基于 PLC的六層電梯設計學生姓名：學號：202150136專業(yè)：電氣工程及其自動化年級：2021級四班指導教師：SuihuaUniversityGraduationPaperTheSixStoryElevatorControlBasedOnPLCStudentnameMaoKunwenStudentnumber202150136MajorElectricalengineeringandautomationSupervisingteacherFuXingyeSuihuaUniversity摘要隨著城市建設的不斷發(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。本文結(jié)合PLC的性能，在介紹電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎上，深入分析了電梯的工作原理，重點分析了電梯的硬件設計和軟件設計。論述PLC在電梯控制系統(tǒng)中的運用，研究并提出了基于西門子PLC(S7-200)的6層電梯控制系統(tǒng)設計的實現(xiàn)方案，通過合理的選擇和設計，實現(xiàn)電梯指層、選層、選向、手動和自動關門等基本功能。關鍵字：電梯、PLC、控制

AbstractWiththecityconstruction'scontinuousdevelopment,theamountofhigh-risebuildingsisincreasingrapidly，whichmakestherolethatelevatorplayedinpeople'sdailylifebecomemoreandmoreimportant.Inthisthesis,basedontheintroductionofthebasicstructureoftheelevator,wedeeplyanalyzedhowtheelevatorworks,andemphasizedontheelevator'shardwareandsoftwaredesign.BystatingtheapplicationofPLCinthesystemofelevatorcontrol,weresearchedandworkedoutapracticalschemeof6layerelevator'scontrolsystembasedonSiemensPLC(s7-200).throughtherationalselectionanddesign,wemanagertomaketheelevatorcarryoutthebasicfunctionsuchaslayerpointing,layerselecting,directionselecting,manualandautomaticdooroperation,etc.keywords:elevator,PLC,control目錄摘要 IAbstract II目錄 1前言 1第一章緒論 31.1概述 31.2電梯的起源與發(fā)展 41.2.1電梯的定義 41.2.2電梯的發(fā)展歷程 41.3電梯現(xiàn)狀研究 51.4課題研究的主要內(nèi)容 9第二章電梯的基本結(jié)構(gòu)及原理 102.1電梯的分類與結(jié)構(gòu) 102.1.1電梯的分類 102.1.2電梯的結(jié)構(gòu) 102.2電梯的工作原理 112.3電梯的主要電氣設備 122.4電梯的調(diào)速方式 132.4.1交流變極調(diào)速 132.4.2交流調(diào)壓調(diào)速 142.4.3變頻調(diào)速 14第三章系統(tǒng)控制方案的選擇及PLC概述 153.1方案的選擇 153.1.1繼電器—接觸器控制系統(tǒng) 153.1.2微機控制系統(tǒng) 153.1.3PLC控制系統(tǒng) 163.2可編程控制器概述 163.2.1可編程控制器的定義 163.2.2可編程控制器的特點 163.3PLC的工作原 173.3.1、PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 173.3.2、可編程控制 193.3.3PLC的等效工作電路 193.3.4PLC的工作原理 203.4PLC的軟件系統(tǒng) 213.5PLC的編程語言 21第四章電梯控制系統(tǒng)整體設計方案 244.1可編程控制器（PLC）的選型 244.2電梯控制系統(tǒng)構(gòu)成 244.3門機電路、抱閘電路、門鎖及安全運行電路 254.4電梯控制硬件設計 26第五章PLC軟件設計 285.1算法說明 285.2梯形圖的設計 28結(jié)論 33參考文獻 34致謝 35附錄一 36附錄二 58前言在現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展中，一幢幢高樓拔地而起，電梯的廣泛應用已成為城市物質(zhì)文明的一種標志。特別是在高層建筑中，電梯作為不可缺少的垂直運輸設備，已與人們的日常生活密不可分。在計算機技術、自動控制技術和電力電子技術飛速發(fā)展的今天，電梯也隨之進入了新的發(fā)展時期。電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統(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)應采用隨機邏輯控制方式控制。目前電梯的控制普遍采用兩種控制方式：一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯的信號采集、運行狀態(tài)和功能的設定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動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）取代微機實現(xiàn)信號集選控制。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：1，可靠性高，由于采取了一系類的PLC高可靠性的措施，PLC的平均無故障時間（MTBF）一般可達3~5萬小時。而且PLC的環(huán)境適應性也很強，它能在工業(yè)環(huán)境下可靠地工作；2，編程簡單，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，不需要專門的計算機知識，便于廣大現(xiàn)場工程技術人員掌握。當工作流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序，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、故障報警、故障種類顯示等功能?？删幊炭刂破鞑粌H充分利用微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣維護人員的技能和習慣，擯棄了微機常用的計算機編程語言的表達方式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎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、調(diào)試和查錯都很容易。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)都得到廣泛的應用?？傊娞莸目刂剖潜容^復雜的，在計算機誕生前的幾十年里，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。電梯使用繼電接觸器控制的時代，很難設計出質(zhì)量優(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)過程控制而設計的控制設備，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、機械與電氣部件被機結(jié)合在一個設備內(nèi)，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起。因此它已成為電梯運行中的關鍵技術。

第一章緒論1.1概述隨著科學技術的發(fā)展、城市現(xiàn)代化進程的突飛猛進，電梯作為一種迅捷、高效、安全、可靠的垂直運輸設備，成為了人們不可缺少的運輸工具?，F(xiàn)代高層建筑中各辦公大樓、住宅、賓館、醫(yī)院、工礦企業(yè)、倉庫、碼頭、大型貨輪等都離不開它。據(jù)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。電梯服務在改革開放以后，我國電梯的使用數(shù)量快速增長。尤其是現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟日新月異的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，城市建筑不斷增多，樓房也越來越高，與此相應，電梯也得到迅猛的發(fā)展?，F(xiàn)在，電梯已完全融入我們的生產(chǎn)、生活中，滿足人們生活、工作及學習的需要。據(jù)統(tǒng)計，我國在用電梯已達40多萬臺，每年還以約5萬～6萬臺的速度增長。當今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已成為衡量一個國家現(xiàn)代化程度的標志之一。特別是隨著城市人口的增加，人們物質(zhì)文化生活水平的提高，建筑迅速發(fā)展，大批的高樓大廈拔地而起，電梯在人們的生產(chǎn)、工作、生活中日益重要。因此對電梯的研究也顯得更加有意義。國內(nèi)外對電梯的研究一直沒有停止過。電梯的控制以PLC及專用控制板為主。電梯的群控技術有集選控制和隨機邏輯控制。電梯其運行性能、安全性能、乘坐舒適感等均有一定的發(fā)展。為了確保電梯正常運行、安全使用，一般電梯都有專業(yè)的維修管理人員。他們必須對電梯原理、性能、控制、運行要全面認識和掌握，才能做到對電梯的正確使用、管理及維護。根據(jù)我國有關部門的規(guī)定，電梯作業(yè)屬于特種作業(yè)，其作業(yè)人員必須經(jīng)過專門培訓，并經(jīng)理論考試和實踐考核合格后，發(fā)給《特種作業(yè)操作證》方可上崗操作。同時，對電梯操作人員定期考核，讓他們定期參加安全技術學習，扎扎實實地做好電梯維護和保養(yǎng)工作，才能使人們長久的使用電梯。

1.2電梯的起源與發(fā)展1.2.1電梯的定義電梯是一種以電動機為動力的垂直升降機,裝有箱狀吊艙,利用沿剛性導軌運行的箱體或者固定線路運行的梯級,運行在至少兩列垂直的或傾斜的剛性導軌之間,進行升降或者平行運送人、貨物的機電設備。例如:載人(貨)電梯、自動扶梯、自動人行道等。我國對電梯制造與安全規(guī)范方面也頒布了其相應的標準,其中GB7588-2021就對電梯中的各個細節(jié)做出了明確要求和硬性指標。1.2.2電梯的發(fā)展歷程1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明歷史上第一部安全升降梯。從那以后，升降梯在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應用。以奧的斯的名字而命名的電梯公司也開始了她輝煌的旅程。150年以來，她已經(jīng)發(fā)展成為世界、亞洲和中國領先的電梯公司。自從我國實行改革開放政策以來，全國各地高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為高樓的垂直交通工具―電梯，其需求量日益增長，各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內(nèi)投入運行。為了確保電梯正常運行、安全使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護好電梯。20世紀初，美國出現(xiàn)了曳引式電梯，其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，從圖中可見，鋼絲繩懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，而另一端與對重連接，隨曳引輪的轉(zhuǎn)動，靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力使轎廂與對重作一升一降的相反運動。顯然，鋼絲繩不用纏繞，因此鋼絲繩的長度和股數(shù)均不受限，當然轎廂的載重以及提升高度就得到了提高，從而滿足了人們對電梯的使用需求。因此，近一百年來，曳引式電梯一直受到重視，并發(fā)展沿用至今。圖1-1曳引式電梯示意圖在后來的幾十年里，電梯的自動平層控制系統(tǒng)以及1—轎廂2—曳引輪3—對重通過變換電動機級數(shù)的調(diào)速方法來調(diào)整電梯的運行速度的技術相繼研制成功，1933年世界上第一臺運行速度為6m/s的電梯被安裝在美國紐約的帝國大廈。第二次世界大戰(zhàn)后，建筑業(yè)的發(fā)展促使電梯進入了高峰發(fā)展時期，代表新技術的電子技術被廣泛應用于電梯領域的同時，陸續(xù)出現(xiàn)了群控電梯、超高速電梯、交流變頻變壓調(diào)速電梯。隨著電力電子技術的發(fā)展，晶閘管變流裝置越來越多地用于電梯系統(tǒng)，使電梯的拖動系統(tǒng)簡化，性能提高。同時交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的研制和開發(fā)，使交流電梯的調(diào)速性能有了明顯的改善。進入20世紀80年代，通過控制電動機定子供電電壓與頻率電梯運行速度的調(diào)壓調(diào)頻技術研制成功，出現(xiàn)了交流變壓變頻（VVVF）調(diào)速電梯，開拓了電梯拖動的新領域。1993年，日本生產(chǎn)了12.5m/s的世界高速交流變壓變頻調(diào)速電梯，結(jié)束了直流電梯獨占高速領域的歷史。電梯發(fā)展的今天，在使用需求和新技術應用方面都進入到全面發(fā)展時期，隨著智能化、信息化建筑的興起與完善，要求電梯不只是完成垂直運輸?shù)幕竟δ?，還應以人為本提高舒適度，特別從電梯運行的控制智能化角度考慮，電梯的優(yōu)質(zhì)服務不再是單一的“時間最短”問題，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)等方法，以期實現(xiàn)單梯與群控管理的最佳模式。合理的配置與使用遠程監(jiān)控與故障診斷、節(jié)能以及減少環(huán)境污染等。本文中著重研究電梯的升降控制邏輯，不著重主電動機的升降速度以及電梯的安全保護措施。1.3電梯現(xiàn)狀研究1.3.1電梯發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢電梯是將機械原理應用、電氣技術、微處理器技術、系統(tǒng)工程學、人體工程學及空氣動力學等多學科和技術集于一體的機電設備，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。電梯作為一種較為復雜的機電一體化設備，它由多許機械構(gòu)件和電子、電氣、大規(guī)模集成電路組成的微型計算系統(tǒng)及聲、光控制部件所組成。那么電梯到底有哪些功能呢？我們從按下電梯的按鈕到完成電梯的運行并走出電梯轎廂，實際上已包含了電梯的許多功能，如：電梯的定向選層、電梯的起動、加速、穩(wěn)速運行、到站減速、平層停車、開關門。還有檢修功能、安全保護功能、消防功能、樓層顯示等。從電梯控制統(tǒng)的實現(xiàn)方法分，電梯的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了繼電器控制、可編程序控制（PLC）、單片微機控制、多微機控制多種形式。繼電器控制系統(tǒng)是80年代最廣泛的一種電梯控制方式，有控制邏輯線路簡單、直接、易于理解和掌握的優(yōu)點，但由于該類系統(tǒng)是由眾多繼電器、接觸器構(gòu)成，使用一段時間后其接觸點往往接觸不良，所以電梯故障高，眾多的繼電器、接觸器動作噪聲較大，整個控制柜體積大。隨著多微機系統(tǒng)在電梯控制系統(tǒng)中的應用，電梯控制發(fā)生了限大的變化，因為微機在電梯中的應用不僅取代了大部分繼電器和選層器，整個系統(tǒng)更加可靠，靈活性更加提高，功能大增強了。但微機的集成度高，功能項目固化，一般維修人員及工程人員修改或增加不了其功能。如要修改或增加其功能要找回生廠家或用專用的工具?？删幊绦蚩刂破魅〈^電器構(gòu)成的電梯控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)由繼電器實現(xiàn)的邏輯控制功能，而且觸點少、可靠高、故障率低、維修方便、噪聲小最主要的是可編程序控制系統(tǒng)的"可編程"功能，使得當改變電梯的控制功能時，只要更改程序即可。而PLC的編程語言需不盡相同，但都有通俗易懂，便于自學的優(yōu)點一般維修及工程人員都能掌握,PLC電梯控制系統(tǒng)比較適用于小高層的樓房.電梯的出現(xiàn)大大方便了人們的生活。隨著城市建設的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟和生活中有越來越廣泛的應用，電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到了迅速發(fā)展，這使得交流變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)已經(jīng)進入一個嶄新的時代。實際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動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）取代微機實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設計和制造微機控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩(wěn)定可靠等特點，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實現(xiàn)。隨著人們生活水平的不斷提高,對電梯的要求的也相應提高，為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化、自動化技術迅速發(fā)展。特別是隨著技術、微電子和電力電子技術的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電梯的技術含量日益提高。在改善電梯性能的同時，對電梯的設計、管理和維護人員提出了更高的要求。1.3.2國內(nèi)電梯發(fā)展概述100多年來，我國電梯行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷以下幾個階段:對進口電梯的銷售、安裝、維護階段，這一階段我國電梯擁有數(shù)量僅約1000多臺；獨立自主、艱苦研制、生產(chǎn)階段，這一階段我國共生產(chǎn)安裝電梯約1萬臺;建立三資企業(yè)，行業(yè)快速發(fā)展階段，這一階段我國共生產(chǎn)安裝電梯約40多萬臺。大規(guī)模的經(jīng)濟建設尤其是蓬勃發(fā)展的房地產(chǎn)業(yè)給電梯行業(yè)開拓了廣闊的市場。2021年中國電梯產(chǎn)銷量達到了21.6萬臺，超過了全世界電梯產(chǎn)量的一半，電梯的生產(chǎn)能力躍居世界第一。2021年，新安裝驗收電梯14.6999萬臺，同比增長24%。截至2021年底，全國在用電梯達91.7313萬臺。中國已經(jīng)成為全球最大的電梯市場。2021年中國電梯產(chǎn)量達25萬臺，目前全國在用電梯突破100萬臺，這是中國電梯行業(yè)發(fā)展的又一里程碑。目前，中國經(jīng)濟建設需求的各類電梯、幾乎全部可以在中國生產(chǎn)。目前房屋建設勢頭仍然很好，電梯市場供需兩旺，前景一片光明。1.市場競爭十分激烈電梯行業(yè)外商云集，國際上最大的電梯公司幾乎全部進入我國，最先進的電梯產(chǎn)品爭先在中國生產(chǎn)。美國奧的斯，瑞士迅達、芬蘭通力、德國蒂森，日本三菱、日立、東芝、富士達等世界最負盛名的電梯公司先后在北京、天津、上海、廣州、沈陽、杭州、廊坊等地投資建廠，可以說能來的都來了。他們大多用合資的方式建設了最好的工廠，裝備了最好的設備，引進了最好的技術，培訓了最好的人才，目前合資企業(yè)在國內(nèi)的市場份額已超過80％，從這個意義上說，我國電梯行業(yè)早已加入了WTO。中國電梯市場的特色已經(jīng)不是國內(nèi)企業(yè)之間的競爭，而是全球電梯勁旅的競爭。這種世界級的激烈競爭使我國的電梯用戶成了最大的受益者，他們可以用最低的價格隨意選購最好的電梯產(chǎn)品。2.國內(nèi)企業(yè)的實力不斷增強對外開放的政策和國外先進技術與先進管理的引進對國內(nèi)電梯企業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了強大的推動作用，有力地促進了內(nèi)資企業(yè)的技術進步。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海房屋設備總公司、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批優(yōu)秀的內(nèi)資企業(yè)并沒有被合資企業(yè)擠出電梯市場，相反，現(xiàn)代化合資企業(yè)的示范作用使他們看清了自己的定位與出路，目前這些企業(yè)除規(guī)模稍小之外，企業(yè)管理、技術水平、產(chǎn)品質(zhì)量、售后服務等諸多方面均無遜色，不但在國內(nèi)電梯市場上占據(jù)了一席之地，而且產(chǎn)品出口到了東南亞、大洋洲、歐洲和美國。有的企業(yè)還到境外投資尋求發(fā)展。事實證明這些企業(yè)不但在國內(nèi)市場而且在國際市場上，同樣具有一定的競爭實力。3.傳統(tǒng)的電梯生產(chǎn)結(jié)構(gòu)正在改變在國外各大電梯公司紛紛進入我國的同時，德國威特、西班牙塞維拉等一些優(yōu)秀的電梯配件公司也在我國建立了合資企業(yè)，國內(nèi)配件生產(chǎn)企業(yè)如寧波欣達、寧波申菱、張家港潤發(fā)、上海新時達、沈陽藍光、常熟曳引機、河北東方等也迅速發(fā)展起來。不少配件生產(chǎn)企業(yè)的銷售額已經(jīng)超過了中等規(guī)模的整機生產(chǎn)企業(yè)。專業(yè)化生產(chǎn)具有質(zhì)量好、價格低的優(yōu)勢，不但給生產(chǎn)能力較弱的中小型電梯企業(yè)助了一臂之力，而且也給“大而全”的合資企業(yè)提供了降低成本的可能。零部件的社會化、專業(yè)化生產(chǎn)改變了“經(jīng)濟規(guī)?！钡母拍?，使得企業(yè)能否贏利不再取決于生產(chǎn)能力的強弱，企業(yè)無論大小，只要有技術有人才，就有生存空間。4.今后的電梯市場會更加活躍國內(nèi)電梯的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量和制造成本有很強的國際競爭力。關稅的降低使國外電梯產(chǎn)品的進口量有可能增長，但同時也給國產(chǎn)電梯以及零部件的出口提供了機會；我國電梯市場是很大的市場，也是很挑剔的市場。中國的電梯用戶不但對產(chǎn)品質(zhì)量要求高，而且對新技術的接受很快，所以變頻變壓調(diào)速技術、無機房電梯、永磁同步拖動技術、計算機控制技術、遠程監(jiān)控技術等推廣迅速；隨著我國城市化、城鎮(zhèn)化和村鎮(zhèn)化建設步伐的加快，尤其是西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，住宅建設勢頭不減，商場、機場和地鐵項目明顯增多，住宅電梯、自動扶梯和自動人行道的需求量繼續(xù)看好。電梯是一種售后服務工作量特別大的機電產(chǎn)品，其使用可靠性不但取決于產(chǎn)品的制造與安裝，而且更大程度上取決于完善的維修與保養(yǎng)。在用電梯總量的不斷增加給維修服務業(yè)帶來了發(fā)展機遇；配套件的專業(yè)化生產(chǎn)對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本具有十分積極的作用，受到了許多電梯公司和維修保養(yǎng)單位的歡迎，仍然有發(fā)展空間。1.4課題研究的主要內(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)進行改造，以節(jié)約資金。因此，對電梯控制技術進行研究，找出一條適合國產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進而提高國產(chǎn)電梯的技術水平和質(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、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，由變頻器電機實現(xiàn)調(diào)速，完成了電機和可編程控制器（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。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設計方法基礎上，設計出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)。

第二章電梯的基本結(jié)構(gòu)及原理電梯是一種較為復雜的機電一體化的設備，一臺完整的電梯主要由成土建部分，機械部分和電氣部分組成。2.1電梯的分類與結(jié)構(gòu) 2.1.1電梯的分類電梯的分類有各式各樣：按運行速度可分為1m/s以下的低速電梯、2-3m/s的高速電梯以及3-10m/s的超高速電梯；按用途可分為、乘客電梯、住宅電梯、觀光電梯、載貨電梯、客貨兩用電梯、車輛電梯以及其他電梯；按拖動方式可分為交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條電梯、螺桿式電梯；按控制方式可分為手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號控制電梯、集選控制電梯以及群控電梯；按曳引機結(jié)構(gòu)可分為有齒曳引機電梯和無齒曳引機電梯；按機房位置不同可分為：機房位于井道頂部的上置式電梯；機房底部的下置式電梯。2.1.2電梯的結(jié)構(gòu)電梯主要由曳引系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)以及安全保護系統(tǒng)組成1.曳引系統(tǒng)：曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機、曳引鋼絲繩，導向輪，反繩輪組成。2.導向系統(tǒng)：導向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導軌作升降運動。導向系統(tǒng)主要由導軌，導靴和導軌架組成。3.轎廂：轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。

4.門系統(tǒng)：門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。由轎廂門，層門，開門機，門鎖裝置組成。5.重量平衡系統(tǒng)：系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補償裝置組成。6.電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實行電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動機調(diào)速裝置等組成。7.電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置等組成。8.安全保護系統(tǒng)保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。由電梯限速器、安全鉗、緩沖器、安全觸板、層門門鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開關裝置組成。2.2電梯的工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機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動，達到運輸目的。固定在轎廂上的導靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導軌往復升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機工作時松閘，使電梯運轉(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狀態(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準確?？?。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運行安全。2.3電梯的主要電氣設備（1）牽引電動機齒輪牽引機為電梯的提升機構(gòu)。主要由驅(qū)動電動機，電磁制動器（也稱電器包閘），減速器牽引輪組成。（2）自動門機用來完成電梯的開門與關門。電梯的門分為廳門（每層站一個）與轎門（只有一個）。只有當電梯停靠在某層站時，此層廳門才允許開啟（由門機拖動轎門，轎門帶動廳門完成）；也只有當廳門，轎門全部關閉后才允許啟動運行。（3）層樓指示燈層樓指示燈也叫層顯，安裝在每層站廳門的上方和轎箱內(nèi)轎門的上方，用以指示電梯的運行方向及電梯所處的位置。過去常由低壓燈泡構(gòu)成，現(xiàn)多由LED組成，且與呼梯盒做成一體結(jié)構(gòu)。（4）呼梯盒用以產(chǎn)生呼叫信號。常安裝在廳門外，離地面一米左右的墻壁上。基站與底站只有一只按鈕，中間層站由上呼叫與下呼叫兩個按鈕組成。（5）操縱箱操縱箱安裝在轎箱內(nèi)，供乘客對電梯發(fā)布動作命令。其上面設有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕。（6）平層及開門裝置該裝置如圖2-1所示。由平層感應器及樓層感應器組成。上行時，上磁鐵板先觸發(fā)樓層感應器，發(fā)出減速停車信號，電梯開始減速，至平層感應器觸發(fā)時，發(fā)出開門及停車信號，電動機停轉(zhuǎn)，抱閘抱死。下行時，下磁鐵板出發(fā)樓層感應器，發(fā)出減速停車信號，電梯開始減速，至平層感應器觸發(fā)時，發(fā)出開門及停車信號。（7）轎廂位置檢測裝置俗稱選層器，它檢測電梯轎廂運行狀態(tài)，所處位置，及時向控制系統(tǒng)發(fā)出所需要的信號。其主要功能是：根據(jù)登記的內(nèi)選與外呼信號和轎廂的位置關系，確定運行方向；當電梯將要到達所需停站的樓層時，給曳引電動機減速信號，使其換速；當平層停車后，發(fā)出信號以消去已應答的選層、呼梯信號，并指示轎廂當前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機械選層器、繼電器選層器和微機選層器。其中機械選層器與繼電器選層器將隨著繼電器控制電梯的逐步淘汰而淘汰。位置檢測方法主要有如下幾種：（1）用干簧管磁感應器或其它位置開關。這種方法直觀、簡單，但由于每層需使用一個磁感應器，當樓層較高時，會占用PLC太多的輸入點。（2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開關。這種方法需對磁保開關的不同狀態(tài)進行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，進行運算時需采用PLC指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。由于本文是六層電梯的控制故選用感應器檢測轎廂位置。圖2-1電梯的平層、停層裝置示意圖2.4電梯的調(diào)速方式目前，常用的電梯拖動大多為交流拖動。交流調(diào)速的方法很多，大電梯領域里應用較為廣泛的有交流變極調(diào)速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速。2.4.1交流變極調(diào)速據(jù)異步電動機的同步轉(zhuǎn)速為即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：n0=60f1/p,當改變定子繞組的極對數(shù)時，就可以改變同步轉(zhuǎn)速，從而使電機轉(zhuǎn)速得調(diào)節(jié)。為了實現(xiàn)變極調(diào)節(jié)調(diào)速，可以在定子上安裝兩組獨立的繞組，各構(gòu)成不同的極對數(shù)，也可以通過改變繞組接法的方式實現(xiàn)調(diào)速，變極調(diào)速適用于不需要平滑調(diào)速的載貨電梯。2.4.2交流調(diào)壓調(diào)速異步電動機的軸轉(zhuǎn)速為：n=60f1/p(1-s)，當改變轉(zhuǎn)差率s時，也可以達到調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的目的，這些轉(zhuǎn)差功率消耗在轉(zhuǎn)子電路上，不但使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，也降低了工作效率。目前電梯上使用較多的改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的方法是變壓調(diào)速，即通過改變定子電壓來達到調(diào)速的目的。變壓調(diào)速的調(diào)速范圍非常窄（電動機線性調(diào)速范圍小）。因此電梯上的變壓調(diào)速都采用閉環(huán)控制，以提高調(diào)速范圍。2.4.3變頻調(diào)速 由n0=60f1/p可知,當轉(zhuǎn)差率變化不大時，異步電動機的轉(zhuǎn)速n基本上正比于f1，因此，如果供電電源的頻率可以平滑改變，異步電動機的轉(zhuǎn)速就可以得到平滑調(diào)節(jié)。通過改變電源頻率來實現(xiàn)調(diào)速的方法，可以得到很大的調(diào)速范圍及很好的機械性，這種調(diào)速方法是目前電梯上應用最多的調(diào)速方式。變頻調(diào)速主回路由三相交流輸入、變頻調(diào)速驅(qū)動、曳引機和制動單元構(gòu)成.三相電源R、S、T經(jīng)接線端子進入變頻器為其主回路和控制回路供電，輸出端為兩相電接電動機的快速繞組，外接制動單元減少了制動時間，加快制動過程。旋轉(zhuǎn)編碼器用來檢測電梯的運行速度和運行方向，變頻器將實際速度與變頻器內(nèi)部的給定速度相比較，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率及電壓，使電梯的實際速度跟隨變頻器內(nèi)部的給定速度，達到調(diào)節(jié)電梯速度的目的。圖2-2變頻調(diào)速曲線圖第三章系統(tǒng)控制方案的選擇及PLC概述3.1方案的選擇在電梯的電氣系統(tǒng)中，邏輯判斷起著主要的作用，其控制系統(tǒng)必須起動各種控制信號和執(zhí)行元件（如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動機以及電子元件、電力電子器件等），要達到這些控制目的，其方案有：繼電器—接觸器控制、微機控制、PLC控制。3.1.1繼電器—接觸器控制系統(tǒng)這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制系統(tǒng)。優(yōu)點：與其它控制系統(tǒng)比較，其簡單、易于理解和掌握、價格便宜。缺點：動合觸點易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統(tǒng)耗能大、動作噪聲大；維修保養(yǎng)工作量大、費用高。因此這種控制系統(tǒng)僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。3.1.2微機控制系統(tǒng)電梯的微機控制系統(tǒng)實質(zhì)上是使控制算法不再由硬件邏輯完成，而是通過程序存貯器中的程序來完成的控制系統(tǒng)。因此對于有不同功能要求的電梯控制系統(tǒng)，只要改變程序存貯器中的程序指令即可，而無需變更或增減硬件系統(tǒng)的元件或布線。因此，十分方便于使用和管理，并提高系統(tǒng)的可靠性，減小控制系統(tǒng)體積，降低了能耗及其維修保養(yǎng)費用。雖然微機控制的電梯，與繼電器控制的電梯比較，它具有較大的優(yōu)越性。但是，對一般的電梯而言，應用微機控制也有其局限性和不足之處。其缺點是：微型計算機是按數(shù)字運算的需要而設計的，功能比較齊全，結(jié)構(gòu)比較復雜；而一般的電梯控制只需要進行簡單的邏輯運算，運算方式多為“與”、“或”、“非”幾種，運算位數(shù)只需1位，即“1”與“0”。因此，使用微機就有“大材小用”之嫌。此外，微機的接口電路沒有標準件，而且一般不控制強電。但在電梯控制中，往往要求能直接控制110V或220V的用電設備，如用戶專門配備接口電路既不方便又不可靠。綜上所述，造成用微機控制的成本、運行和維修費用均較高，因此，如在一般的電梯上使用微機控制在經(jīng)濟上不合算。

3.1.3PLC控制系統(tǒng)PLC充分利用了微型計算機的原理和技術，保留計算機控制的優(yōu)點，而克服了它的缺點。它具有強大的生命力，各工業(yè)部門紛紛用它來改造舊有的電梯控制電路，取得了明顯的效果?？傊?，PLC是采用微機技術制造的通用自動控制設備，它能控制開關量、模擬量、具有可靠性高、抗干擾能力強、并具有完成邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術、運算等功能，可以取代繼電器為主的各種控制設備。它不僅能用于控制機械設備、流水線和各種設備的運行過程，將PLC用于控制電梯各種操作和處理相關信息也是可行的。經(jīng)過三種方案的比較，本課題采用第三種方案PLC控制系統(tǒng)來控制電梯。3.2可編程控制器概述3.2.1可編程控制器的定義可編程序控制器（ProgrammableLogicController）簡稱PLC，是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計”的計算機。這種工業(yè)計算機采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術操作，它還具有“數(shù)字量或模擬量的輸入/輸出控制”的能力。3.2.2可編程控制器的特點1.可靠性高，抗干擾能力強這是選擇控制裝置的首要條件?？删幊炭刂破魃a(chǎn)廠家在硬件方面和軟件方面上采取了一系列抗干擾措施。硬件措施：屏蔽、濾波、隔離；軟件措施：故障檢測、信息保護和恢復、警戒時鐘、程序檢驗。2.使用靈活，通用性強產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，用戶可靈活選用。軟接線邏輯使得PLC能簡單輕松的實現(xiàn)各種不同的控制任務，且系統(tǒng)設計周期短。

3.編程方便，易于掌握采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語言，直觀易懂；近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言(SFC——SequentialFunctionChart)，也稱功能圖，使編程更簡單方便。4.接口簡單，維護方便可編程控制器可直接與現(xiàn)場強電設備相連接，接口電路模塊化；有完善的自診斷和監(jiān)視功能；可編程控制器對于其內(nèi)部工作狀態(tài)，通信狀態(tài)，異常狀態(tài)和I/O點的狀態(tài)均有顯示；可以方便的查出故障原因，邊有日常維護以及故障維修處理。5.功能完善，性價比高除基本的邏輯控制，定時計數(shù)，算術運算外，配合特殊功能模塊可以實現(xiàn)點位控制，PID運算，過程控制，數(shù)字控制等功能，還可與上位機通信、遠程控制等。3.3PLC的工作原3.3.1、PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從硬件來看，PLC主要由CPU，存儲器，I/O接口，電源，編程器等組成。圖3-1PLC硬件的基本結(jié)構(gòu)

1.CPU板CPU板PLC的核心部件，它包括：微處理器CPU、存儲器（ROM、RAM）、并行接口（PIO）、串行接口（SIO）及時鐘控制電路等。CPU板是PLC的運算、控制中心，用來實現(xiàn)各種邏輯運算、算術運算及對整機進行管理控制；PLC內(nèi)部配有程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器（ROM，RAM），分別用于存儲系統(tǒng)程序和用戶程序，并生成用戶環(huán)境；并行接口和串行接口主要用于CUP與各接口電路之間的信息交換。時鐘及控制電路用于產(chǎn)生脈沖及各種控制信號。2.輸入/輸出電路輸入電路通常有兩種形式；直流輸入和交流輸入電路。輸入電路的作用是接收現(xiàn)場輸入設備送來的控制信號，并經(jīng)光電耦合器隔離后轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部的標準電平信號，然后由CPU讀入并送至輸入映象寄存器中，供程序執(zhí)行使用。輸出電路的作用是將PLC的輸出控制信號送給外部輸出設備，通過輸出設備控制被控制對象工作。輸出電路共有三種形式：一種是繼電器形式，它是通過控制繼電器的線圈使其觸點的通斷來控制輸出設備，實現(xiàn)電氣隔離；另一種是晶體管輸出型，它是通過光電耦合器使輸出開關晶體管通斷，進而控制輸出設備；第三種是可控硅輸出型，通過觸發(fā)可控硅的通斷實現(xiàn)對外部輸出設備的控制。3.存儲器擴展接口存儲器擴展接口用于連接用戶程序存儲器及數(shù)據(jù)存儲器的擴展卡盒。常用的擴展卡盒有三種：一種是COMS開型ROM卡盒，它需要用鋰電池后備，以防止斷電時丟失程序及數(shù)據(jù)；另一種是EPROM卡盒，這種卡盒需要用專門寫入器將調(diào)試好的用戶程序或數(shù)據(jù)寫入EPROM中，擦寫時需要用紫外線擦除器；第三種是EEPROM卡盒，是電可擦除存儲器，它的寫入和擦寫只需專用編程器。4.I/O擴展接口I/O擴展接口與CPU之間是以總線方式連接的，因此它可以連接開總量的I/O擴展單元及擴展塊，使I/O點數(shù)規(guī)模在配置更加靈活。同時也可以配接如模擬量、高速脈沖等單元及通信適配器等特殊功能模塊，使PLC的功能大大增強。5.編程器及其接口編程器用于程序及數(shù)據(jù)的輸入、編輯、調(diào)試和檢測。當PLC在正常運時，一般不需要編程器，因此編程器設計為獨立的部件。為了能對PLC進行編程及調(diào)試，在PLC上專門設有一個編程接口，通過這個接口可以連接各種形式的編程器。編程器的種類很多，常見的有便攜式手持程器、專用智能編程器和通過計算機和專用接口實現(xiàn)對PLC的編程。6.電源PLC一般使用220V的交流電源，電源部件將交流電轉(zhuǎn)換成供PLC的中央處理器，存儲器等電子電路工作所需的直流電源，使PLC能正常工作。3.3.2、可編程控制任何一個控制系統(tǒng)要完成目的控制功能，必須通過一定的控制程序來實現(xiàn)的。通?？刂菩蚩煞謨纱箢悾汗潭ú季€程序和可編程序。1.固定布線程序傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)和電子器件系統(tǒng)中，要實現(xiàn)各種控制功能，其控制程序是由種電氣元件通過一定的聯(lián)接方式-布線而成，輸入設備如按鈕開關、限位開關、傳感器等，用以向控制系統(tǒng)送入信號。輸出設備如接觸器、電磁閥等用以控制被控制對象的動作。其輸入對輸出的控制是通過接線來實現(xiàn)，接線工作結(jié)束后，控制程序也被確定下來，若要改變控制程序，則必須改變接線方式重新布線，對于一個復雜的系統(tǒng)，是非常困難的。2.可編程序控制可編程序控制控制系統(tǒng)中完成一定的控制，只通過專用的編程器，用程序語言進行編程，寫入可編程控制的程序的存儲器中，然后由可編程序控制器來完成各種操作。在可編程系統(tǒng)中，若要改變控制程序，只用編程器改寫程序存儲器中的某些程序語句，不必要重新布線，由于控制被控對象的動作是控制程序語言來表達的，故又稱為軟件程序。3.3.3PLC的等效工作電路PLC是由以微機為核心的電子部件，可以將它看作是一個由各種繼電器、定時器、計數(shù)器及狀態(tài)器組合體。PLC的輸入繼電器，由外部開關通過輸入端來驅(qū)動的；PLC內(nèi)的輸出繼電器，帶有無數(shù)內(nèi)觸點和外部輸出觸點。此外，PLC還有如定時器、計數(shù)器、狀態(tài)寄存器等“軟”元件，這些元件帶有動作線圈和很多電子常開觸點和常閉點，可以在PLC內(nèi)自由選擇使用。PLC控制系統(tǒng)主要由三部分組成：輸入部分、控制部分、輸出部分。輸入部分由用戶輸入設備組成，如按開關、操作開關、限位開關及傳感器等。它們直接與PLC的輸入端子相連接，用以產(chǎn)生輸入信號，這些信號或來自電梯轎廂操縱控制板，或來自電梯井道。控制部分是根據(jù)被控對象的實際控制要求編制用戶程序，并將編制好的程序通過編程器送入PLC內(nèi)的用戶程序存儲器中，CPU反復掃描執(zhí)行用戶程序，并產(chǎn)生各種輸出控制信號，PLC的控制功能是通過用戶程序來實現(xiàn)的。輸出部分主要由用戶輸出設備組成，如接觸器、繼電器等，它們直接和PLC的輸出端子相連，用以控制被控制的對象動作。3.3.4PLC的工作原理PLC的工作過程實質(zhì)上就是執(zhí)行程序的過程。當PLC運行時，CPU按照分時操作原理每個周期執(zhí)行一個操作，由于CPU的運算處理速度很快，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀來看似乎是同時完成的，種分時操作的過程稱為CPU對程序的掃描。PLC的掃描過程主要可分為五個階段：讀取輸入、執(zhí)行用戶程序、處理通信請求、自診斷檢測以及改寫輸出。1.讀取輸入在PLC的存儲器中，設置了一片區(qū)域來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，他們分別為輸入過程映像寄存器和輸出過程映像寄存器。在讀取輸入階段，PLC把所有外部數(shù)字量輸入電路的狀態(tài)讀入輸入過程映像寄存器。外部輸入電路閉合時，對應的輸入過程映像寄存器狀態(tài)為1狀態(tài)，在梯形圖中對應的輸入點的常開觸點接通，常閉觸點斷開。外部輸入電路斷開時，對應的輸入過程映像寄存器狀態(tài)為0狀態(tài)，在梯形圖中對應的輸入點的常開觸點斷開，常閉觸點接通。2.執(zhí)行用戶程序PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中順序排列。在RUN模式的程序執(zhí)行階段，如果沒有跳轉(zhuǎn)指令，CPU從第一條指令開始，逐條順序的執(zhí)行用戶程序。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生過了變化，輸入過程映像寄存器的狀態(tài)也不會隨之改變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的讀取階段被讀入。3.通信處理在處理通信請求階段，CPU處理從通信接口和智能模塊接收到的信息，例如讀取智能模塊的信息并存放在緩沖區(qū)中，在適當?shù)臅r候講信息傳送給通信請求方。4.CPU自診斷測試自診斷測試包括定期檢查CPU模塊的操作和擴展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時器復位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。5.改寫輸出CPU執(zhí)行完用戶程序后，將輸出過程映像寄存器的狀態(tài)傳送打輸出模塊并鎖存起來。其中執(zhí)行用戶程序階段、通信處理階段和CPU自診斷測試階段可統(tǒng)稱執(zhí)行程序階段。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述五個階段。3.4PLC的軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和軟件相互結(jié)合才能構(gòu)成一個完整PLC控制系統(tǒng)，完成各種復雜的控制功能。PLC的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序組成。系統(tǒng)程序（又稱系統(tǒng)軟件）用于PLC控制系統(tǒng)的管理、服務及對用戶程序的編譯。系統(tǒng)程序質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響PLC的性能。系統(tǒng)軟件是由PLC生產(chǎn)廠家提供并固化在內(nèi)部程序存儲器中，用戶不行存取和修改。用戶程序也稱為應用程序或應用軟件，它由PLC使用者根據(jù)被對象的控制要求用程序語言編制而成。用戶程序是通過編程器鍵入到PLC內(nèi)，并線性地放在由管理程序指定的存儲區(qū)域內(nèi)。小型PLC的用戶程序比較簡單，通常是順序編制而成。大中型PLC的用戶程序容量較大且比較復雜，為使用戶程序編制簡單，可以按功能、結(jié)構(gòu)或使用目的將用戶程序分為各個程序模塊，每個模塊各自完成一個確定的功能，然后把它們鏈接在一起構(gòu)成一個完整的軟件系統(tǒng)。3.5PLC的編程語言編程語言是PLC的重要組成部分，PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應用戶編程的需要。利用編程語言，按照不同的控制要求編寫不同的控制程序，這相當于設計和改變幾點起的硬件接線線路，這就是所謂的“可編程序”。程序由編程器送到PLC內(nèi)部的存儲器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。PLC共有5種標準編程語言，其中有三種圖形語言，即梯形圖（LD，LadderDiagram）、功能塊圖（FBD，F(xiàn)unctionBlockDiagram），和順序功能圖（SFC，SequentialFunctionChart），兩種文本語言，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語言，也是現(xiàn)在最常用的編程語言。它是從繼電氣控制系統(tǒng)原理圖的基礎上演變而來的，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系的表達方法，梯形圖預計電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別，所以在邏輯控制系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。它的最大特點就是直觀、清晰。

3.6PLC控制系統(tǒng)設計思路本設計以PLC作為工具對六層電梯的各種操作進行控制。PLC控制系統(tǒng)設計一般分為以下幾個步驟：熟悉被控對象（本次設計的對象為六層電梯），制定控制方案確定I/O點數(shù)選擇PLC機型（本次設計采用西門子S7-200PLC）選擇輸入、輸出設備，分配PLC的I/O地址程序設計（包括梯形圖的繪制）系統(tǒng)調(diào)試編制相關技術文件圖3-2系統(tǒng)總體設計流程圖

第四章電梯控制系統(tǒng)整體設計方案4.1可編程控制器（PLC）的選型考慮到本次設計的電梯系統(tǒng)有六層，且開關量居多，模擬量較少；對于開關量控制為主的系統(tǒng)而言，一般PLC的響應速度足以滿足控制的要求，在小型PLC中整體式比模塊式的價格便宜，體積也小，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了西門子公司生產(chǎn)的S7-226CNPLC。S7-226CNPLC具有以下幾方面的優(yōu)點：1）S7-226CN配置靈活，除主機單元外，還可擴展I/O模塊。2）S7-226CN指令功能豐富，且指令執(zhí)行速度快。3）S7-226CN可用內(nèi)部輔助繼電器M，狀態(tài)繼電器S，定時器T，寄存器D，計數(shù)器C的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要。4）S7-226CN的編程可用編程器，也可以在PC機上使用西門子公司的專用編程軟件包V4.0STEP7MicroWINSP6進行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用PC機對系統(tǒng)實時進行監(jiān)控。為調(diào)試和維護提供了極大的方便。4.2電梯控制系統(tǒng)構(gòu)成電梯控制系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速主回路、輸入輸出單元以及PLC單元構(gòu)成，由如圖4-1所示，PLC用來完成對電梯曳引電機及開關門機的起動，加減速，停止，運行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內(nèi)操作，安全保護等指令信號進行管理和控制功能。圖4-1主電路圖4.3門機電路、抱閘電路、門鎖及安全運行電路門電動機為他勵直流電動機，可由KM1、KM2控制其正反轉(zhuǎn)。KM1接通時，電阻R2與電動機電樞并聯(lián)，電流由電樞左端流向右端，電動機正轉(zhuǎn)實現(xiàn)開門，KM2接通時，電動機將反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)關門，并由SQ9、SQ10與R3一起實現(xiàn)關門調(diào)速。當電梯上下運行時，抱閘應打開，其線圈應通電。電梯停止運行時，抱閘應抱死，其線圈應斷電。將所有廳、轎門開關串聯(lián)在一起，控制門鎖繼電器KA1，實現(xiàn)全部門關閉后電梯才能運行的控制。將安全窗開關、安全鉗開關、限速器開關、轎內(nèi)急停開關、上下強迫停止開關、基站開關梯開關以及熱繼電器觸點FR1、FR2串聯(lián)在一起，構(gòu)成安全回路，控制安全運行繼電器KA2，用KA2的觸點控制PLC的RUN口，只有當該KA2吸合時，才允許PLC處于運行狀態(tài)。這樣可以節(jié)省PLC的輸入口，又可以實現(xiàn)在多種緊急情況下的立即停車。4.4電梯控制硬件設計硬件可分為兩部分，輸入和輸出單元，它門是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、開關門、井道內(nèi)的上下平層、上下強迫換速開關、門鎖、安全保護繼電器等單元構(gòu)成。（1）輸入單元為：門廳外按鈕與轎箱內(nèi)選層按鈕，負責對預選樓層指令的登記、消除和指示；開關門按鈕，控制轎門的開閉；上下平層感應器，用來保證電梯轎箱在各層停靠時準確平層；上下限強迫換速開關，用于保護電梯的高速運行安全，避免電梯出現(xiàn)沖頂或蹲底事故，當電梯到達上下端站時，裝在轎廂邊的上下限強迫換速開關打板，信號輸入到PLC，PLC發(fā)出換速信號強迫電梯減速運行到平層位置；門鎖裝置，轎門閉合和各廳門閉合上鎖是電梯正常起動運行的前提；安全回路，通常包括轎內(nèi)急停開關、轎頂內(nèi)急停開關、安全鉗開關、限速器斷繩開關、限速器超速開關、電源開關等。（2）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；開關門接觸器，用于控制電梯的廳門和轎門的打開和關閉，在自動定向完成或電梯平穩(wěn)停靠后，PLC給出相關指令，完成開關門動作；啟動加速、制動減速接觸器，用于電梯的調(diào)速系統(tǒng)。表4.4-1電器元件名稱及其對應PLC的I/O分配表名稱地址名稱地址內(nèi)呼一層I0.1三層限位I3.0內(nèi)呼二層I0.2四層限位I3.1內(nèi)呼三層I0.3五層限位I3.2內(nèi)呼四層I0.4六層限位I3.3內(nèi)呼五層I0.5開門限位I3.4內(nèi)呼六層I0.6關門限位I3.5緊急停車I0.0轎廂停車Q0.0手動開門I0.7關門Q0.1手動關門I2.5開門Q0.2關門阻攔I1.0轎廂上行Q0.3上層平層感應器I1.1轎廂下行Q0.4下層平層感應器I1.2一層呼梯指示Q0.5一層上呼I1.3二層呼梯指示Q0.6二層上呼I1.4三層呼梯指示Q0.7二層下呼I1.5四層呼梯指示Q1.0三層上呼I1.6五層呼梯指示Q1.1三層下呼I1.7六層呼梯指示Q1.2四層上呼I2.0加速Q(mào)1.3四層下呼I2.1低速Q(mào)1.4五層上呼I2.2減速Q(mào)1.5五層下呼I2.3報警Q1.7六層下呼I2.4稱重I3.6一層限位I2.6高速Q(mào)1.6二層限位I2.7轎廂樓層顯示QB2綜合考慮輸入輸出要求，估計需要PLC輸入輸出點55點左右。因此，采用西門子S7-226CN可編程控制器與EM223數(shù)字量擴張模塊完成本次設計。

第五章PLC軟件設計由電梯運動流程圖可以看出電梯的運動控制中最需要關注的主要部分是：開關轎廂門的控制，電梯的自動選向，轎廂的內(nèi)呼和樓層外呼指示。將各部分分為單獨的模塊分別進行編程，繪制梯形圖，不僅條理清晰，而且能提高編程效率。5.1算法說明根據(jù)電梯的控制要求畫出程序的基本控制流程如附錄二所示（其中不包括檢修及司機開關電梯環(huán)節(jié)，只是電梯運行的基本流程圖）。5.2梯形圖的設計梯形圖的設計可以分成幾個環(huán)節(jié)進行，然后再將這些環(huán)節(jié)組合在一起形成完整的梯形圖。本設計梯形圖見附錄一。1.開關門環(huán)節(jié)電梯的開關門，存在以下幾種情況：（1）電梯投入運行前的開門。此時電梯位于基站，將開關梯鑰匙插入SA2內(nèi)旋轉(zhuǎn)至開梯位置，則電梯應自動開門。乘客或司機進入轎廂，選層后電梯自動運行。（2）電梯檢修時的開關門。檢修狀態(tài)下，開關門均為手動狀態(tài)，由開關門按鈕SB1、SB2實施開門與關門。（3）電梯自動運行停層時的開門。電梯在平層時至平層位置，電梯應開始開門。（4）電梯關門過程中的重新開門。在電梯關門的過程中，若有人或物夾在兩門的中間，需重新開門。目前大多數(shù)電梯采用光幕或機械安全觸板進行檢測，自動發(fā)送重新開門信號，已達到重新開門的目的。（5）呼梯開門。電梯到達某層站后，如果沒有人繼續(xù)使用電梯，電梯將?？吭谠搶诱敬娞輰⑹紫乳_門，以滿足用梯的要求。若其他層站有人呼梯，電梯將首先定向，并啟動運行，到達呼梯樓層時再開門，此時的開門按停層開門處理。（6）電梯停后的關門。此時電梯到達基站，司機或乘客離開轎廂，電梯自動關門，司機將開、關梯鑰匙插入SA2，旋轉(zhuǎn)到關梯位置，電梯的安全回路被切斷，PLC停止運行，電梯被關閉。（7）電梯自動運行時的關門。停站時間繼電器延時結(jié)束時，電梯應自動關門。停站時間未到時，可通過關門按鈕實現(xiàn)提前關門。2.層樓信號的產(chǎn)生與清除環(huán)節(jié)當電梯位于某一層時，指層感應器產(chǎn)生樓層信號，以控制指層燈的狀態(tài)，離開該層時，該樓層信號應被新的樓層信號所取代。3．停層信號的登記與消除環(huán)節(jié)乘客或司機通過對轎廂內(nèi)操作盤上1-6層選層按鈕的操作，可以選擇欲去的樓層。選層信號被登記后，選層按鈕下的指示燈亮。當電梯到達所選的樓層后，停層信號即被消除，指示燈也應熄滅。4．外呼信號的登記與消除環(huán)節(jié)乘客或司機在廳門外呼梯時，呼梯信號應被接收和記憶。當電梯到達該層，且定向方向與目的地方向一致時（基層和頂層除外），呼梯要求已滿足，呼梯信號應被消除。按下外呼按鈕時，相對應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。該信號的消除環(huán)節(jié)是由當層信號的動斷觸點與運行方向的動斷并聯(lián)構(gòu)成的5．電梯的定向環(huán)節(jié)在自動運行狀態(tài)下，電梯應首先確定運行方向，也即定向。電梯的定向只有兩種情況，即上行和下行。電梯處于待命狀態(tài)，接受到內(nèi)選和外呼信號時，應將電梯所處的位置與內(nèi)選和外呼信號進行比較，確定是上行還是下行。一旦電梯定向后，內(nèi)選與外呼對電梯進行順向運行的要求沒有滿足的情況下，定向信號不能消除。檢修狀態(tài)下運行方向直接由上行和下行啟動按鈕確定，不需定向。6.自動運行時啟動加速和穩(wěn)定運行環(huán)節(jié)電梯啟動的條件：運行方向已確實，門已關好。7.停車制動環(huán)節(jié)電梯在停車制動之前，應首先確定其停層信號，即確實要?？康臉菍?，應根據(jù)電梯的運行方向與外呼信號的位置和轎廂內(nèi)選層信號比較后得出。梯形圖中各層的停車觸發(fā)信號在下行下呼，上行上呼及內(nèi)選層信號存在時產(chǎn)生，這些都是符合前邊所談到的停車原則的。開關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(電梯選項向下)，二層外呼上指示(電梯選項向上)或二層內(nèi)呼指示。(3)電梯在三層平層，有三層外呼下指示(電梯選項向下)，三層外呼上指示(電梯選項向上)或三層內(nèi)呼指示。(4)電梯在四層平層，有四層外呼下指示(電梯選項向下)，四層外呼上指示(電梯選項向上)或四層內(nèi)呼指示。(5)電梯在五層平層，有五層外呼下指示(電梯選項向下)，五層外呼上指示(電梯選項向上)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。電梯在平層時按下開門按鈕。門電機開這個輸出被置位后，當它符合一定條件時，就應取消它的置位，使其停止開門動作。這些條件應為：(1)按下關門按鈕，并且同時開門按鈕沒有按下。(2)輸出信號門電機關置位，且開門按鈕沒有按下(3)達到開門限位，自動停止開門動作。開門動作結(jié)束后將是5秒鐘的延時，然后電梯會自動關門，達到關門限位后，關門動作自動結(jié)束。同樣，按下關門按鈕，電梯也將關門，開門按鈕被按下，或有門電機開信號輸出，則關門動作取消。自動選向程序本程序的自動選項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，且有四層和五層外呼上指示，五層和六層外呼下指示，五層和六層內(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，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，無論什么情況均上行；同理，電梯在第六層時無論什么情況均不上行。滿足以上條件同時不滿足電梯下行條件時，電梯上行;同樣，當滿足以下條件，且不滿足電梯上行條件時，電梯下行：(1)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。()2電梯在三層，且有三層和二層外呼下指示，二層和一層外呼上指示，二層和一層內(nèi)呼指示。(3)電梯在四層，且有四層外呼下指示，三層外呼下指示，三層外呼上指示，二層外呼下指示，二層外呼上指示，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。(4)電梯在五層，且有五層外呼下指示，四層外呼下指示，四層外呼上指示，三層外呼下指示，三層外呼上指示，二層外呼下指示，二層外呼上指示，一層外呼上指示，四層內(nèi)呼指示，三層內(nèi)呼指示，二層內(nèi)呼指示，一層內(nèi)呼指示。(5)電梯在六層時，無論什么情況均下行；同理，電梯在第一層時無論什么情況均不下行。轎廂內(nèi)呼和樓層外呼指示程序轎廂內(nèi)呼較為簡單，當按下內(nèi)呼按鈕，內(nèi)呼指示即置位，達到指定樓層后，電梯門打開，內(nèi)呼指示取消置位。樓層外呼指示程序則比較復雜，按下外呼按鈕，則對應的外呼指示置位，在取消置位時，一層和五層因為只有一種運動方向，因此直接平層后門電機打開就能取消置位。而二、三、四、五層則不同，因為這四層均有兩種運動方向，只有電梯運動方向與外呼運動方向相同時，才能取消置位。

結(jié)論在本次畢業(yè)設計中，我通過查閱與課題有關的技術參考資料，了解與此有關的應用技術與發(fā)展現(xiàn)狀，同時學習掌握西門子公司PLC的編程調(diào)試方法與技術，在此基礎上設計并完成了用西門子PLC控制五層電梯系統(tǒng)的硬件和軟件，給出系統(tǒng)硬件的整體設計的說明，以及軟件的總體設計構(gòu)思，并編寫相應的梯形圖軟件。畢業(yè)設計是大學學習階段的一次非常難得的理論與實踐相結(jié)合的機會，通過這次獨立地較為完整的設計出電梯PLC控制系統(tǒng)，我擺脫了單純的理論學習狀態(tài)。通過實際的軟、硬件設計與選擇，鍛煉了我綜合運用所學專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及專業(yè)文獻翻譯等其他方面的能力水平。通過與王耿芳指導老師的溝通與交流，我了解到許多PLC的實際運用知識，硬件設備的選用方法等，讓我的綜合能力得到了提高。這一次的畢業(yè)設計使我得到了寶貴的實際設計經(jīng)驗，使我能夠更好的把理論與實踐結(jié)合起來，再未來的工作中表現(xiàn)出更好的自主學習能力和靈活應變能力。順利如期的完成本次畢業(yè)設計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。但在此次畢業(yè)設計中，我還有一些未能完成遺憾。由于能力所限，我僅僅運用PLC實現(xiàn)了電梯最基本的運動控制功能，在實際運行中還存在一些不足，例如沒有考慮到電梯的舒適性，電梯轎廂以及轎廂門、廳門的運行速度只有一個設定值，沒有運用變頻器對電機進行調(diào)速，造成在實際運用中乘坐人員舒適度的降低，這也是我進一步需要努力和加強的地方。發(fā)現(xiàn)問題，面對問題，才有可能解決問題。不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關注新技術新設備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的為社會做出應有的貢獻，為祖國的四化服務。參考文獻［1］廖常初主編.S7-200PLC編程及運用.北京.機械工業(yè)出版社，2021.8［2］西門子（中國）編著.深入淺出西門子S7-200PLC.北京.北京航空航天大學出版社，2021.7［3］林小峰編著.可編程控制器原理及應用.北京.高等教育出版社，1991［4］梁延東編著．電梯控制技術[M].北京.中國建筑出版社，2021［5］鐘肇新、彭侃編著.可編程序控制器原理及應用.廣州.華南理工大學出版社，1992［6］劉載文、李贏升、鐘亞林.電梯控制系統(tǒng).北京.電子工業(yè)出版社，1996［7］張漢杰編著.現(xiàn)代電標控制技術.哈爾濱工業(yè)大學出版杜，1996［8］余雷聲編著.電氣控制與PLC應用．北京.機械工業(yè)出版社，1996［9］洪忠渝編著.可編程序控制器的原理及應用．青島.青島海洋大學，1988

致謝長達數(shù)月的畢業(yè)設計終于結(jié)束了，回想整個做畢業(yè)設計的經(jīng)歷，是一個不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，努力汲取新知識來豐富自己的過程，讓我覺得分外充實。此次畢業(yè)設計不僅讓我對PLC有了更深一步的了解，為以后的工作打下了基礎?？梢哉f畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。首先，我要感謝培育了