摘要在計(jì)算機(jī)技術(shù)與微處理技術(shù)高速發(fā)展的推動(dòng)下，PLC技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域最為常見一種控制技術(shù)。隨著高層建筑的出現(xiàn)與快速發(fā)展，電梯的應(yīng)用水平不斷提升，成為現(xiàn)代高層建筑不可或缺的重要構(gòu)成，是用戶出入、貨物運(yùn)輸?shù)淖罨竟ぞ?，?shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的垂直運(yùn)輸。利用PLC數(shù)據(jù)處理功能及其特有的輸入輸出接口調(diào)理功能，對(duì)電梯的開關(guān)信號(hào)的輸入輸出進(jìn)行處理，通過樓層按鈕面板，獲取電梯運(yùn)行的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯上行下行的自動(dòng)控制，并且通過軟件的調(diào)試，能夠?qū)崟r(shí)根據(jù)電梯運(yùn)行位置調(diào)節(jié)電梯運(yùn)行速度，確定電梯運(yùn)行狀態(tài)。使得電梯能夠高效、安全地運(yùn)行。本課題研究具體以PLC為基礎(chǔ)，開發(fā)設(shè)計(jì)一套五層電梯控制系統(tǒng)，并對(duì)控制系統(tǒng)的具體功能水平進(jìn)行測試分析。首先分析電梯和PLC的工作原理，了解如何通過可編程控制器來應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)，然后選擇合適的PLC型號(hào)即西門子S7-200型號(hào)，選擇合理的電梯系統(tǒng)的硬件，以及如何接線，確定可編程控制器的I/O分配，確定系統(tǒng)的軟件（STEP7—Micro/WIN32）設(shè)計(jì)并調(diào)試，最后用組態(tài)王6.55進(jìn)行結(jié)果演示。結(jié)果表明，基于PLC運(yùn)行的自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠滿足五層電梯的控制需求，表現(xiàn)出一定的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：電梯控制，組態(tài)軟件，PLC,I/O

ABSTRACTDrivenbytherapiddevelopmentofcomputerandmicroprocessingtechnology,PLChasbecomethemostcommoncontroltechnologyinthefieldofindustrialautomationcontrol.Withtheemergenceandrapiddevelopmentofhigh-risebuildings,theapplicationlevelofelevatorsisincreasing,whichhasbecomeanindispensablecomponentofmodernhigh-risebuildings.Itisthemostbasictoolforuseraccessandtransportationofgoods,andhasrealizedtheverticaltransportationofautomation.UsingthepowerfuldataprocessingfunctionofPLCanditsuniqueinputandoutputinterfaceconditioningfunction,theinputandoutputoftheelevatorswitchsignalisprocessed.Theelevatoroperationinformationisobtainedthroughthefloorbuttonpaneltorealizetheautomaticcontroloftheelevatorupanddown,andtheelevatorcanbetransportedaccordingtotheelevatorinrealtimethroughthedebuggingofthesoftparts.Thepositionoftheelevatorisadjustedtodeterminetheoperationstateoftheelevator.Itenablestheelevatortooperateefficientlyandsafely.ThisprojectisbasedonPLC,anddevelopsafivetierelevatorcontrolsystem.Thespecificfunctionallevelofthecontrolsystemistestedandanalyzed.First,weanalyzetheworkingprincipleofelevatorandPLC,understandhowtoapplytheprogrammablecontrollertotheelevatorcontrolsystem,thenselecttheappropriatePLCmodel,theSIEMENSS7-200model,selectthereasonableelevatorsystemhardware,andhowtoconnect,determinetheI/Oallocationoftheprogrammablecontroller,anddeterminethesoftwareofthesystem(STEP7-Micro/WIN32)designanddebug,andfinallyuseKingview6.55todemonstratetheresults.TheresultsshowthattheautomaticcontrolsystembasedonPLCcanfullymeetthecontrolneedsofthefiveelevators,showingfullapplicationvalueanddevelopmentpotential.Keywords:elevatorcontrol，configurationcontrol，programmablecontroller

目錄摘要 IABSTRACT II目錄 III第一章緒論 11.1選題目的與意義 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.3本文工作 3第二章PLC電梯控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 42.1電梯控制系統(tǒng)的概述 42.1.1電梯工作及控制系統(tǒng)原理 42.1.2電梯控制系統(tǒng)的組成 52.1.3電梯控制系統(tǒng)特性 52.2基于PLC電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5第三章PLC電梯的控制策略 63.1控制要求 63.1.1PLC的選擇 63.1.2軟件功能 63.2控制方案 63.3I/O的分配 73.4T型圖 8第四章PLC電梯控制系統(tǒng)的運(yùn)行測試 20第五章結(jié)論與展望 32致謝 33參考文獻(xiàn) 34第一章緒論1.1選題目的與意義隨著高層建筑的出現(xiàn)與快速發(fā)展，電梯的應(yīng)用水平不斷提升，成為現(xiàn)代高層建筑不可或缺的重要構(gòu)成，是用戶出入、貨物運(yùn)輸?shù)淖罨竟ぞ?，?shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的垂直運(yùn)輸。例如，多層廠房及倉庫需要貨梯完成產(chǎn)品原料的運(yùn)輸；高層住宅則需要民用住宅電梯滿足用戶出入需求；自動(dòng)扶梯則成為現(xiàn)代商業(yè)建筑的基本設(shè)施。目前，電梯已經(jīng)成為現(xiàn)代人類社會(huì)最基本的交通運(yùn)輸工具之一，為人們創(chuàng)造了一種高效、便捷的出行運(yùn)動(dòng)環(huán)境。美國的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，該國每日使用電梯的人次要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他交通工具，電梯的建設(shè)使用規(guī)模也成為城市現(xiàn)代化水平的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一[1]。近年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，再加上國家大力扶持微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)行業(yè)，這些行業(yè)的大力發(fā)展，也使電梯市場變得成熟，目前，電梯行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代，在不同場合下，電梯技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。作為現(xiàn)代建筑的垂直方向上的交通工具，電梯與人們的生活，工作都息息相關(guān)，因?yàn)槿藗儗?duì)電梯要求的提高，與此同時(shí)技術(shù)的的迅速更新，電梯的邏輯控制也由PLC可編程控制器代替原來的繼電器來控制。使用PLC來控制電梯,在電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制上，也變成由軟件來控制，能夠大大提高電梯系統(tǒng)的可靠性，安全性[2]。另外，這樣做的優(yōu)點(diǎn)還有控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，外部線路簡單，所以可以方便地增加或者改變控制系統(tǒng)的功能。目前，許多工程系統(tǒng)（包括電梯系統(tǒng)）都由可編程邏輯控制器（PLC）控制。之所以選擇PLC，都是源于其高可靠性和高效率性。在這篇文章中，我們討論的是一種小型PLC控制的五層電梯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀若以升降運(yùn)輸作為電梯的核心特征來看的話，電梯這一裝置甚至可以追溯到古希臘時(shí)期。阿基米德于公元前236年最先設(shè)計(jì)了一種基于人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)，其基本運(yùn)行模式與現(xiàn)代電梯極為相似；1858年，美國誕生了世界首部基于蒸汽機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的客梯，此后不久英國就研發(fā)了一種水壓梯；1889年，美國奧梯斯電梯公司研制了史上第一款基于電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力型電梯，標(biāo)志了嚴(yán)格意義上的“電梯”的出現(xiàn)，電梯的實(shí)用性也在技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展中不斷提升；1900年，全球首部自動(dòng)扶梯誕生；1949年，群控電梯出現(xiàn)并被應(yīng)用于紐約聯(lián)合國大廈；1955年，全球首部小型計(jì)算機(jī)控制電梯誕生；1962年，美國研發(fā)的超高速電梯實(shí)現(xiàn)了8m/s的運(yùn)行速度；1963年，基于無觸點(diǎn)半導(dǎo)體邏輯控制的電梯在發(fā)達(dá)工業(yè)國家研制成功；1967年，可控硅技術(shù)的應(yīng)用極大提升了電梯性能，簡化了電梯拖動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；1971年，集成電路在電梯控制領(lǐng)域得到了良好應(yīng)用；1972年，全球首部數(shù)控電梯誕生；1976年，電梯控制技術(shù)領(lǐng)域正式應(yīng)用微處理器技術(shù)，為電梯控制開創(chuàng)了一種全新的技術(shù)模式，極大提升了電梯控制自動(dòng)化水平，提升了電梯的運(yùn)行效率[3]。在PLC出現(xiàn)之前，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的控制系統(tǒng)最早為繼電器控制模式。繼電器控制系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)構(gòu)成為輸入/輸出電路、控制電路及生產(chǎn)現(xiàn)場。輸入電路的主體結(jié)構(gòu)為按鈕、行程開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等，具體實(shí)現(xiàn)了控制信號(hào)由外部向系統(tǒng)傳遞；輸出電路的主要結(jié)構(gòu)為接觸器、電磁閥等，屬于控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件，具體實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)、閥門等設(shè)備的操控；控制電路是該系統(tǒng)的核心要素，基于特定的線路將系統(tǒng)包含的各類繼電器、電子元器件連接成一個(gè)整體，共同實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的控制功能；而生產(chǎn)現(xiàn)場則屬于繼電器控制系統(tǒng)的對(duì)象，主要表現(xiàn)為生產(chǎn)流程或者生產(chǎn)相關(guān)的各類機(jī)電設(shè)備[4]。1968年，美國通用汽車公司提出了一種工業(yè)控制器概念，并向全美技術(shù)領(lǐng)域公開招標(biāo)，尋找能夠?qū)崿F(xiàn)這一概念的合作方；1969年，根據(jù)通用汽車的概念，DEC（美國數(shù)字設(shè)備公司）成功研制成功全球首臺(tái)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的可編程控制器。但是該產(chǎn)品的功能相對(duì)有限，僅具備邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)等基本功能并實(shí)現(xiàn)順序控制效果，因此，該技術(shù)產(chǎn)品并定義為可編程邏輯控制器，即PLC（ProgrammableLogicalController）[5]。上世紀(jì)七十年代末，微處理器技術(shù)應(yīng)用呈現(xiàn)高速發(fā)展勢頭，技術(shù)水平日趨完善，極大提升了可編程控制器的處理能力，并且豐富了可編程控制器的功能。在各類新技術(shù)的支持下，可編程控制器的基本邏輯控制能力不僅得到了顯著提升，同時(shí)具備了控制模擬量的能力。此時(shí)，美國電氣制造協(xié)會(huì)將可編程控制器正式命名為PC（ProgrammableController）。為了區(qū)別個(gè)人計(jì)算機(jī)PC（PersonalComputer），沿用了PLC這一傳統(tǒng)名稱。上世紀(jì)八十年代之后，集成電路進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，各類大規(guī)模、超大規(guī)模的集成電路相繼誕生，在16位及32位微處理器技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，可編程控制器呈現(xiàn)出高速發(fā)展勢頭，技術(shù)水平不斷提升，應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。除傳統(tǒng)的邏輯控制功能之外，此時(shí)的PLC逐漸具備了高速技術(shù)、PID控制、中斷技術(shù)、聯(lián)網(wǎng)通信等功能，極大提升了PLC的應(yīng)用水平[6]。出于規(guī)范PLC這一工業(yè)控制裝置的科學(xué)發(fā)展，IEC（國際電工委員會(huì)）對(duì)PLC的內(nèi)涵進(jìn)行了科學(xué)定義，并對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行準(zhǔn)確表述：可編程序控制器具體以電子化數(shù)字運(yùn)算系統(tǒng)為基礎(chǔ)，針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的控制需求而設(shè)計(jì)開發(fā)，以可編程存儲(chǔ)器為核心構(gòu)件，基于其各項(xiàng)控制功能，通過其輸入/輸出電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的交互，從而對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程或各類機(jī)電設(shè)備進(jìn)行控制[7]。由以上論述可知，PLC基于微處理器技術(shù)，在綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的一類工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠充分滿足通用工業(yè)自動(dòng)控制需求。該技術(shù)裝置的優(yōu)勢在于體積小巧、功能全面、設(shè)計(jì)簡單、運(yùn)用靈活，能夠充分滿足各類復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的可靠性與適應(yīng)性需求，因此成為工業(yè)控制領(lǐng)域最受認(rèn)可的一種控制技術(shù)。目前，PLC與機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大核心，在機(jī)械制造、冶金工程、交通運(yùn)輸、電力生產(chǎn)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。1.3本文工作本文本文設(shè)計(jì)的一套五層電梯控制系統(tǒng)中，型號(hào)為TKZ800/2.5—JXW。首先分析電梯和PLC的工作原理，了解如何通過可編程控制器來應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)，然后選擇合適的PLC型號(hào)即西門子S7-200型號(hào)，選擇合理的電梯系統(tǒng)的硬件，以及如何接線，確定可編程控制器的I/O分配，確定系統(tǒng)的軟件（STEP7—Micro/WIN32）設(shè)計(jì)并調(diào)試，最后用組態(tài)王6.55進(jìn)行結(jié)果演示。具體如下：（1）采用PLC為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)一部五層電梯的正常功能。整個(gè)所要完成的流程是，人物在電梯外按鍵等待，電梯接收信號(hào)后抵達(dá)該人員樓層并停住，電梯門打開，人物進(jìn)入后，選擇所需要到達(dá)的樓層，按下樓層按鍵，電梯門感應(yīng)器判斷是否還有人，沒有人則關(guān)門。電梯運(yùn)行，到達(dá)目標(biāo)樓層，停住，自動(dòng)打開門，待人物走出，傳感器判斷關(guān)門。等待后續(xù)人員使用，重復(fù)同樣過程。（2）在實(shí)現(xiàn)此基本功能后，所需要做的還有加入指示燈，數(shù)碼管，按鍵，。除此之外，電梯內(nèi)加入超載警報(bào)器，火警警報(bào)器，緊急電話功能。（3）使用者能簡單操作，在有緊急情況發(fā)生時(shí)，如在火災(zāi)時(shí)，火警警報(bào)器觸發(fā)，采取緊急滅火并通知消防人員，在電梯故障時(shí)，聯(lián)系電梯維修方盡快維修。（4）在電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還需要以下幾個(gè)組成部分進(jìn)行考慮：控制系統(tǒng)的電路聯(lián)鎖功能和保護(hù)功能來防止誤操作；電梯轎廂的運(yùn)行和停止；根據(jù)?？繕菍雍瓦\(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)計(jì)算停靠位置；啟動(dòng)和停止時(shí)應(yīng)有緩加速和減速過程，并合理的調(diào)整電梯轎廂的運(yùn)行速度；電梯轎廂內(nèi)外都要求有流程效果，可以顯示操作的進(jìn)度，以及電梯當(dāng)前的狀態(tài)；接收，檢測、控制信號(hào)要及時(shí)，準(zhǔn)確，安全、可靠。

第二章PLC電梯控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.1電梯控制系統(tǒng)的概述2.1.1電梯工作及控制系統(tǒng)原理電梯控制技術(shù)為一種特殊的電氣自動(dòng)控制技術(shù)，控制對(duì)象為電梯操縱系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)。上世紀(jì)七十年代，我國主要使用交流雙速電梯。此類電梯具體通過改變牽引電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)的方式對(duì)電梯運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。此類電梯的牽引電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)繞組具體分為高速繞組與低速繞組兩大類，前者以極數(shù)較少的繞組而后者則是級(jí)數(shù)較多的繞組。不同繞組所實(shí)現(xiàn)的功能不同，前者主要實(shí)現(xiàn)電梯啟動(dòng)與穩(wěn)速運(yùn)行，而后者則主要實(shí)現(xiàn)電梯的制動(dòng)及維護(hù)。上世紀(jì)八十年代，基于交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式的VVVF電梯變頻變壓控制技術(shù)出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了電梯控制技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。此類技術(shù)由交流電動(dòng)機(jī)提供牽引力，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的性能水平，電梯運(yùn)行速度也達(dá)到了的6m/s水平。此類電梯驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)具有體積小、重量輕、能耗低、效率高等優(yōu)勢，當(dāng)當(dāng)前最先進(jìn)的電梯拖動(dòng)技術(shù)，能夠充分滿足不同應(yīng)用場合的需求[8]。由以上論述可知，電梯是一種以垂直運(yùn)動(dòng)為主的運(yùn)輸工具，通常并不需要旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)就可正常運(yùn)行，目前最主流的拖動(dòng)技術(shù)為直線電機(jī)拖動(dòng)技術(shù)。隨著人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，城市建筑逐漸呈現(xiàn)出規(guī)?；l(fā)展趨勢，高層建筑成為城市建筑的未來發(fā)展趨勢之一。高層建筑的不斷出現(xiàn)為電梯創(chuàng)造了良好的發(fā)展環(huán)境，積極推動(dòng)了電梯技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展。電梯的基本技術(shù)原理是基于自身控制規(guī)律與外部呼叫信號(hào)實(shí)現(xiàn)特定的運(yùn)行模式。由于外部呼叫的隨機(jī)性，使得電梯運(yùn)行控制過程表現(xiàn)為典型人機(jī)交互式控制模式，簡單的邏輯控制與順序控制難以滿足這一復(fù)雜的控制需求。因此，隨機(jī)邏輯控制方式得到了充分應(yīng)用與良好發(fā)展。目前，市面上已有電梯產(chǎn)品的控制模式可大致分為兩種不同類型：一類是基于微處理器的控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)完成控制信號(hào)的采集、分析并對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)用戶所需的運(yùn)行模式；另一類則是基于PLC的自動(dòng)控制模式，通過對(duì)控制信號(hào)的集選實(shí)現(xiàn)電梯的科學(xué)運(yùn)行。雖然兩種控制模式的技術(shù)原理和實(shí)施效果并無顯著區(qū)別，但是基于PLC的電梯控制系統(tǒng)更加常見。相較而言，PLC控制系統(tǒng)具有性能可靠性、開發(fā)簡便、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)勢，因此表現(xiàn)出更加顯著的性能優(yōu)勢與成本優(yōu)勢。2.1.2電梯控制系統(tǒng)的組成電梯控制系統(tǒng)共包括八大系統(tǒng)，分別是曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)

、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)[9]。2.1.3電梯控制系統(tǒng)特性電梯啟動(dòng)階段的運(yùn)行工況是乘客舒適度的最主要影響因素，最重要的指標(biāo)為加速度?；诳刂评碚摰南嚓P(guān)內(nèi)容，若想實(shí)現(xiàn)某個(gè)變量的規(guī)律性變化結(jié)果，就必須對(duì)該變量進(jìn)行科學(xué)控制。在對(duì)電梯加速度進(jìn)行控制時(shí)，通過需要以M—MZ=ΔM=J（dn/dt）這一力矩方程式的計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，對(duì)電梯電動(dòng)機(jī)進(jìn)行科學(xué)控制。在電梯運(yùn)行的不同工況下，需要針對(duì)性的采取不同的控制方案以實(shí)現(xiàn)最佳加速度控制結(jié)果[10]。在電梯啟動(dòng)后，電梯運(yùn)行速度將不斷上升，并直至穩(wěn)態(tài)值的90%左右時(shí)系統(tǒng)的控制模式將由加速度控制模式轉(zhuǎn)換為速度控制模式；在穩(wěn)定運(yùn)行過程中，可以借助速度閉環(huán)控制方案確保穩(wěn)定的運(yùn)行速度[11]。在上述兩個(gè)階段中，雖然控制的核心要素均為PI調(diào)節(jié)器，但是其參數(shù)取值并不相同，需要根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性需要選擇不同的參數(shù)值；在電梯制動(dòng)階段，為了實(shí)現(xiàn)舒適感與充分可靠的制定效果，必須嚴(yán)格控制減速度變化情況，實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行速度的穩(wěn)定變化并確保平層的精確度。為了實(shí)現(xiàn)舒適度與運(yùn)行可靠性的均衡，通常需要采取時(shí)間控制方式對(duì)加速度變化情況進(jìn)行控制，并根據(jù)電梯的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)對(duì)控制方案進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)最佳控制效果。2.2基于PLC電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在本文設(shè)計(jì)的一套五層電梯控制系統(tǒng)中，型號(hào)為TKZ800/2.5—JXW，選擇合適的PLC型號(hào)即西門子S7-200型號(hào)，選擇合理的電梯系統(tǒng)的硬件，確定系統(tǒng)的軟件（STEP7—Micro/WIN32）設(shè)計(jì)并調(diào)試，最后用組態(tài)王6.55進(jìn)行結(jié)果演示。利用PLC強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能及其特有的輸入輸出接口調(diào)理功能，對(duì)電梯的開關(guān)信號(hào)的輸入輸出進(jìn)行處理，通過樓層按鈕面板，獲取電梯運(yùn)行的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯上行下行的自動(dòng)控制，并且通過軟件的調(diào)試，能夠?qū)崟r(shí)根據(jù)電梯運(yùn)行位置調(diào)節(jié)電梯運(yùn)行速度，確定電梯運(yùn)行狀態(tài)。使得電梯能夠高效、安全地運(yùn)行。在本設(shè)計(jì)中，需要考慮的有曳引系統(tǒng)，牽引系統(tǒng)，安全系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)等方面。其中，控制系統(tǒng)、指示呼叫系統(tǒng)和電氣安全裝置等組成了電氣系統(tǒng)。

第三章PLC電梯的控制策略3.1控制要求3.1.1PLC的選擇市面上，PLC的種類繁雜多樣，本設(shè)計(jì)綜合輸入輸出點(diǎn)的計(jì)算以及要實(shí)現(xiàn)的電梯控制功能，選擇使用西門子S7-200PLC加一個(gè)擴(kuò)展模塊即可滿足要求。S7-200PLC（CPU226）是一種小型可編程邏輯控制器，目前在各種中小型自動(dòng)化控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用[12]。此型號(hào)的PLC優(yōu)點(diǎn)有高集成度的設(shè)計(jì)、低廉的成本，于是使得其成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。此外，西門子S7-200PLC在可靠性高、指令集豐富、運(yùn)算速度快、內(nèi)部集成功能強(qiáng)大等幾個(gè)方面都有出色的表現(xiàn)。此型號(hào)的PLC擁有RS-485串行口，有幾種通訊方式可以使用，達(dá)到MCS51單片機(jī)與PLC進(jìn)行通訊。本設(shè)計(jì)使用的是使用MAX485芯片與mcs51串行口相接，再與S7-200PLC的RS-485口進(jìn)行通訊。3.1.2軟件功能本設(shè)計(jì)PLC控制程序采用的是西門子公司提供的STEP7-Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行開發(fā)。該軟件的SIMATIC指令集包括三種語言，即語句表（STL）語言、梯形圖（LAD）語言和功能塊圖（FWD）語言[13]。西門子S7-200系列使用的是STEP-Micro/WIN32編程軟件，此軟件具有編程及調(diào)試等多種功能，是PLC用戶不可缺少的開發(fā)工具。STEP7編程軟件較為強(qiáng)大，功能齊全，包括有通訊組態(tài)、測試、硬件和軟件的參數(shù)設(shè)置、軟件編程和調(diào)試、文件建檔、模擬運(yùn)行等[14]。3.2控制方案在系統(tǒng)剛開始運(yùn)行時(shí)，電梯處于一樓平層；當(dāng)各樓層的外部進(jìn)行電梯呼叫時(shí)，電梯立即接收并執(zhí)行呼叫信號(hào)，選擇上行或者下行，到達(dá)所呼叫的樓層平層時(shí)，電梯轎廂停止，并自動(dòng)打開門，如果一段時(shí)間內(nèi)無響應(yīng)，電梯門將自動(dòng)關(guān)閉。如果電梯內(nèi)部有呼叫的信號(hào)，電梯就對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收并響應(yīng)，到達(dá)所發(fā)出指令的樓層平層時(shí)，電梯轎廂停止，并自動(dòng)打開門，如果一段時(shí)間內(nèi)無響應(yīng)，電梯門將自動(dòng)關(guān)閉。在電梯上行的時(shí)候，反方向的外部呼叫不響應(yīng)；在電梯下行的時(shí)候，反方向的呼叫不響應(yīng)；但是如果上行動(dòng)作結(jié)束后，再響應(yīng)反方向的外部呼叫；如果下行動(dòng)作結(jié)束后，再響應(yīng)反方向的外部呼叫。電梯要優(yōu)先響應(yīng)最遠(yuǎn)反方向的呼叫要求。電梯在運(yùn)行的過程中，開門信號(hào)和關(guān)門信號(hào)不響應(yīng)，如果電梯到達(dá)指定樓層后，開門信號(hào)和關(guān)門指令才能執(zhí)行。（7）電梯達(dá)到指定的樓層后，內(nèi)部和外部的指示面板同時(shí)輸出，顯示該樓層的號(hào)碼[15]。3.3I/O的分配根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，采用西門子S7-200系列CPU226可編程控制器進(jìn)行分配設(shè)計(jì)，輸入部分采用直流24V電壓供電，輸出為直流24V電壓輸出供電。根據(jù)本系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，本設(shè)計(jì)的I/O分配（參見表1）。表3.1I/O分配表序號(hào)名稱輸入點(diǎn)序號(hào)名稱輸出點(diǎn)0一層內(nèi)呼I0.00一層內(nèi)呼指示Q0.01二層內(nèi)呼I0.11二層內(nèi)呼指示Q0.12三層內(nèi)呼I0.22三層內(nèi)呼指示Q0.23四層內(nèi)呼I0.33四層內(nèi)呼指示Q0.34五層內(nèi)呼I0.44五層內(nèi)呼指示Q0.45一層外呼上I0.55一層外呼上指示Q0.56二層外呼下I0.66二層外呼下指示Q0.67二層外呼上I0.77二層外呼上指示Q0.78三層外呼下I1.08三層外呼下指示Q1.09三層外呼上I1.19三層外呼上指示Q1.110四層外呼下I1.210四層外聽下指示Q1.211四層外呼上I1.311四層外呼上指示Q1.312五層外呼下I1.412五層外呼下指示Q1.413開門開關(guān)I1.513電梯上行門Q1.514關(guān)門開關(guān)I1.614電梯下行門Q1.615一層平層I1.715門電機(jī)開Q1.716二層平層I2.016門電機(jī)關(guān)Q2.017三層平層I2.117電梯上行指示Q2.118四層平層I2.218電梯下行指示Q2.219五層平層I2.319超重指示Q2.320開門限位I2.420警報(bào)器Q2.421關(guān)門限位I2.521一層指示Q2.522電梯上升極限位I2.622二層指示Q2.623電梯下降極限位I2.723三層指示Q2.724超重I3.024四層指示Q3.025警報(bào)按鈕I3.125五層指示Q3.126激光傳感器I3.2263.4T型圖本設(shè)計(jì)采用STEP7—Micro/WIN32作為plcS7-200的編程軟件，T形圖如下。第四章PLC電梯控制系統(tǒng)的運(yùn)行測試本次設(shè)計(jì)的結(jié)果演示，是通過組態(tài)王6.55來實(shí)現(xiàn)的。此軟件是亞控科技公司根據(jù)當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢，主要是針對(duì)低端自動(dòng)化市場，開發(fā)的一套產(chǎn)品，是為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)一體化的目標(biāo)[16]。圖中，即是使用軟件組態(tài)王6.55進(jìn)行仿真的設(shè)計(jì)結(jié)果，圖1左上角按鈕即顯示電梯通電能正常運(yùn)行，亮紅燈時(shí)則是故障，變成藍(lán)色并閃爍，即是電梯系統(tǒng)故障。左下代表的是電梯轎廂內(nèi)部按鈕面板，中間數(shù)字代表電梯所在樓層。中間五個(gè)白色方框表示每層外部按鈕面板，分別有上行和下行按鈕，以及一個(gè)顯示器代表電梯轎廂目前所在的樓層，旁邊上下則指的是此時(shí)電梯轎廂的運(yùn)動(dòng)方向[17]。此時(shí)電梯轎廂停在一層，等待使用（參見圖4.1）。圖4.1組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)示意圖由于電梯層數(shù)較多，現(xiàn)以電梯停在一層時(shí)為例，分兩種情況進(jìn)行結(jié)果演示。（1）當(dāng)人在一層想使用電梯到達(dá)五層時(shí)，按下外部按鈕面板的上行鍵，此時(shí)電梯門打開，等待人進(jìn)入。整個(gè)過程為：乘客進(jìn)入電梯后，按下內(nèi)部按鈕面板中想要到達(dá)的樓層數(shù)字，即5，此時(shí)電梯接收到指令，關(guān)門，上行，到達(dá)五層時(shí)，自動(dòng)打開門，乘客出電梯后，再自動(dòng)關(guān)門。以下為分解圖：①電梯在一樓，開門②電梯上行過程③到達(dá)五層，自動(dòng)開門（2）第二種情況，當(dāng)人在五樓時(shí)，想要乘坐電梯下到一樓時(shí)。①此時(shí)電梯轎廂在一樓②五層的乘客按下按鈕，電梯轎廂開始上升③電梯轎廂到達(dá)五層后，自動(dòng)開門④乘客進(jìn)入后，自動(dòng)關(guān)門⑤乘客在轎廂內(nèi)部按鈕面板按下1，電梯轎廂開始下行⑥電梯轎廂到達(dá)一層，自動(dòng)開門，乘客走出后，自動(dòng)關(guān)門。當(dāng)電梯在運(yùn)行過程中，其他樓層有使用需求時(shí)，電梯將如何運(yùn)行。同樣，以電梯轎廂初始位置在一樓為例，第一位乘客進(jìn)入轎廂后，發(fā)出到五層的指示[18]。第二位乘客在三層，分兩種情況:（1）三層乘客想要上樓（以到四層為例），以下為分解圖①第一位乘客按下一層外面板的上行指示按鈕，門打開，此時(shí)電梯開始向五層上行②電梯轎廂上升到五層的過程中，三樓乘客按下電梯外面板上行按鈕，電梯到達(dá)三層時(shí)，打開門，乘客進(jìn)入③第二位乘客按下到達(dá)四層的按鈕，電梯開始上行去往四層④到達(dá)四層后，電梯停，門自動(dòng)打開，第二位乘客出去，即完成了第二位乘客所發(fā)出的指令，然后電梯自動(dòng)關(guān)上門，繼續(xù)上行去往五層，⑤最終到達(dá)五層，自動(dòng)打開門，第一位乘客出去，再自動(dòng)關(guān)上門，即完成了第一位乘客所發(fā)出的指令（2）三層乘客想要下樓（以到二層為例），以下為分解圖如圖所示，第一位乘客進(jìn)入電梯后，發(fā)出到五層的指示，電梯開始上行，第二位乘客在三層①電梯外面板按下外呼下行的按鈕（圖中三層外呼下行按鈕亮）②然而，不同于上樓，此次過程，電梯不在三層停止，而是先完成第一位乘客所發(fā)出的指令，直接到達(dá)五層③待電梯到達(dá)五層后，第一位乘客出電梯轎廂，接著系統(tǒng)去完成第二位乘客的指令，開始下行，去到三層，然后電梯門自動(dòng)打開④接著，第二位乘客進(jìn)入轎廂，按下轎廂內(nèi)按鈕，發(fā)出到二層的指令，電梯轎廂開始下行⑤電梯轎廂抵達(dá)二層后，門自動(dòng)打開，第二位乘客出電梯，然后電梯自動(dòng)關(guān)門，即完成了第二位乘客的指示以上為在一層時(shí)的不同情況演示結(jié)果，其他樓層運(yùn)行也是相同過程，就不再一一敘述了。通過本次設(shè)計(jì)，已經(jīng)能成功顯示PLC控制電梯運(yùn)行的成果。在即時(shí)開關(guān)門，信號(hào)燈，自動(dòng)控制，以及超載報(bào)警系統(tǒng)上能順利運(yùn)行。并且此次設(shè)計(jì)遵循以下基本原則：（1）最大限度地滿足被控對(duì)象即電梯的控制要求；（2）保證PLC控制系統(tǒng)可靠及安全；（3）力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便[19]。對(duì)于個(gè)人的難點(diǎn)在于，元器件的選擇，查閱很多資料后最終決定一套適宜的方案，其次，調(diào)試過程相當(dāng)復(fù)雜，需要很大的耐心和恒心。通過最終的調(diào)試，證明了PLC在電梯運(yùn)行系統(tǒng)中運(yùn)用的可行性，便利性以及可靠性。

第五章結(jié)論與展望（1）本設(shè)計(jì)通過運(yùn)用PLC在電梯自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電梯系統(tǒng)的正常功能運(yùn)行。本次設(shè)計(jì)，選擇的PLC型號(hào)是西門子S7-200，西門子公司20世紀(jì)90年代時(shí)推出，定位于整體式小型機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，功能強(qiáng)大，性價(jià)比高，在中型及小型規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)控制采用的是隨機(jī)邏輯控制，原因在于電梯的運(yùn)行是根據(jù)內(nèi)呼及外呼信號(hào)，和上行下行信號(hào)來控制，當(dāng)然，每一位乘客的需求都不同，這些都是隨機(jī)的。而電梯的基本控制是以順序邏輯為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，電梯系統(tǒng)再根據(jù)隨機(jī)信號(hào)，做出分析，合理的控制電梯運(yùn)行。（2）本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的核心是PLC，在乘客發(fā)出指令后，通過PLC接受所發(fā)出的信號(hào)，再將控制信號(hào)和指示信號(hào)發(fā)送到電梯開關(guān)門裝置和樓層顯示器，以此來控制電梯的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)乘客所發(fā)出的上下行指令及到達(dá)層數(shù)，PLC接收信號(hào)并確定此時(shí)轎廂的所在層數(shù)，確定轎廂的運(yùn)行方向，待轎廂到達(dá)目的樓層時(shí)，再自動(dòng)的平層、轎廂停止運(yùn)行、自動(dòng)開關(guān)門，在運(yùn)行過程中，電梯轎廂的內(nèi)指示面板以及電梯外指示面板都會(huì)顯示電梯的此時(shí)所在的層數(shù)和運(yùn)行的方向。（3）本文在軟件方面主要完成了電梯每一層的內(nèi)外呼叫，每一層的平層，電梯轎廂的上下行，電梯門的開關(guān)。通過合理的選擇PLC型號(hào)，硬件設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計(jì)，不僅實(shí)現(xiàn)了此設(shè)計(jì)對(duì)于一部五層電梯的控制，也大大提高了電梯運(yùn)行的可靠性。超重警報(bào)和激光感應(yīng)器的加入，也是保障了使用者的人身安全。隨著高層建筑不斷增多，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。相對(duì)來說，用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制[20]，可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)[21]。因此，基于PLCD電梯控制系統(tǒng)具有一定的技術(shù)優(yōu)勢，未來將得以廣泛運(yùn)用，發(fā)揮其獨(dú)特作用。

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