基于PLC的電梯控制系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u272571硬件的選擇 1204081.1確定輸入/輸出設(shè)備 112681.1.1電機的選型設(shè)計 157621.1.2變頻器的選擇 1280371.1.4開關(guān)按鈕選型設(shè)計 2100211.2選擇PLC 3228391.2.1PLC的基本概述 354681.2.2PLC的特點 4236321.2.3PLC選型 4322522系統(tǒng)軟件的設(shè)計 6151822.1流程圖設(shè)計 6190802.2程序設(shè)計 7319332.2.1主程序的設(shè)計與分析 7261462.2.2樓層顯示的設(shè)計分析 927762.2.3電梯升降比較的設(shè)計分析 1159402.2.4電梯開關(guān)門的設(shè)計分析 15274112.3系統(tǒng)的仿真調(diào)試 171硬件的選擇1.1確定輸入/輸出設(shè)備1.1.1電機的選型設(shè)計本次所進行的五層職能電梯設(shè)計中，應(yīng)用三相異步電機作為電機，依靠驅(qū)動電機，對電梯的升降工作進行完成，電梯關(guān)門與開門中進行控制。該電機型號為SF8-4，驅(qū)動380V，額定電流11A，50Hz，7.5KW。1.1.2變頻器的選擇選擇變頻器中，關(guān)鍵效用為調(diào)控電機速度，其涵蓋交流變頻器和直流變頻器來那種，交流變頻器屬于熱門度較高的變頻器，本實驗應(yīng)用變頻器為三相交流變頻器，依靠對其三相電機電壓數(shù)據(jù)進行改善，以對變頻電機的運行頻率進行有啊，實現(xiàn)變頻器內(nèi)部逆變變量的優(yōu)化效用，你變電路可對電壓輸出類型進行優(yōu)化，以此對電機的輸出速度進行改善。變頻器的基本結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。圖3-1基本結(jié)構(gòu)圖變頻器結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-2所示。圖3-2變頻器原理該設(shè)計中，速度調(diào)整為五層電梯系統(tǒng)，所以功能選擇上以全面化的MM440變頻器為主。1.1.3指示燈的選型設(shè)計PLC控制系統(tǒng)中，指示燈效用為對設(shè)備工作狀態(tài)進行顯示，指示燈帽子顏色包括紅綠黃三種，紅色可對系統(tǒng)停止或者故障狀態(tài)進行顯示，綠色可進行系統(tǒng)運行及正常狀態(tài)的顯示，黃色可進行系統(tǒng)待機狀態(tài)的顯示，用戶可根據(jù)負載特征，進行合理性的電壓等級指示燈特性的選擇，其型號為施耐德XB2BVB3LC。1.1.4開關(guān)按鈕選型設(shè)計按鈕開關(guān)是指利用按鈕推動傳動機構(gòu)，開關(guān)按鈕具有常閉觸點和常開觸點，一般的開關(guān)按鈕都具有一對常開，一對常閉按鈕，開關(guān)按鈕的結(jié)構(gòu)較為簡單，主要用作用就是操作啟動或者斷開控制回路，是一種十分好用的低壓元件，在PLC控制系統(tǒng)中用于模式的操作，用于系統(tǒng)的啟動，停止，急停等地方。

開關(guān)按鈕分為常閉和常開觸點，如果選擇常開觸點，那么當開關(guān)按鈕閉合后，回路開始接通，傳遞信號出去，如果選擇常閉觸點，那么當開關(guān)按鈕閉合后，回路開始斷開，傳遞信號停止，開關(guān)按鈕具有2種電壓等級，一種是高壓開關(guān)按鈕，用于交流440V以上的電路工作，一種是低壓開關(guān)按鈕，用于交流440V或者直流440V的工作環(huán)境，開關(guān)按鈕顏色也很很多種，不同顏色表示的意義也不同，例如紅色開關(guān)按鈕一般是停止或者急停按鈕，綠色開關(guān)按鈕一般是啟動按鈕。按鈕具體型號為施耐德XB2-BC31C。1.2選擇PLC1.2.1PLC的基本概述PLC是可編程控制器的簡稱，在我們現(xiàn)在生活中應(yīng)用越來越加常見，其功能作用相似于一個微型的計算機，應(yīng)用于多個領(lǐng)域。PLC由以下部分組成，核心部分CPU，存儲部分，輸入輸出單元，通訊接口和電源，CPU相對于是PLC的心臟部分，是所有控制工作的核心和基礎(chǔ)，存儲部分用于信息數(shù)據(jù)的存儲，類似于倉庫作用；輸入輸出單元是PLC的兩扇大門，對于數(shù)字信號的出入進行連接；通訊接口與電腦計算機或者是其他的接口相連接。從PLC其本身的特點來說，內(nèi)部包含了許多種不同功能的寄存器和繼電器，并且其內(nèi)部程序含有記憶功能，對于設(shè)定的程序不需要重復(fù)操作，當PLC通電后，內(nèi)部程序數(shù)據(jù)開始初始化，減少程序運行過程中繁雜的運行過程。PLC連接傳感器對運行過程中的車位狀態(tài)進行監(jiān)控，以及車輛停放完成后的姿態(tài)檢測，在檢測過程之中，性能穩(wěn)定好，使用壽命長，對垂直電梯系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)響應(yīng)快。PLC輸出程序的可靠性，即執(zhí)行機構(gòu)是否按要求進行動作。具有運行穩(wěn)定、可靠性能高、抗干擾能力，強體積小、質(zhì)量輕能耗低等優(yōu)點?，F(xiàn)代可編程序控制器的發(fā)展更適合現(xiàn)代工業(yè)的要求，應(yīng)用廣泛、操作方便，已步入成熟階段，成為當代工業(yè)控制不可或缺的技術(shù)之一?？删幊炭刂破魇且环N具有微處理器的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，用于自動化邏輯控制，它是專門為工業(yè)環(huán)境的便捷所設(shè)計的。它采用一類可用于內(nèi)部存儲的可編程存儲器，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式，輸入輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骶褪菫榱艘子谌藗兩?，工業(yè)生產(chǎn)，擴充功能，功能最大化的原則設(shè)計。1.2.2PLC的特點其主要特征如下所示：1、可靠性PLC不需要大量的活元件或有線電子元器件。而且，PLC系統(tǒng)的設(shè)計獨特個性化并十分具有可靠性，不會隨意泄露，維護簡單，周期短。示例：冗余設(shè)計，防停電，故障排除，信息保護和恢復(fù)。PLC容易上手，操作簡單，維護方便，就算是小白可以獨自設(shè)計出無疏漏的控制系統(tǒng)。一般來說，錯誤是不容易發(fā)生的。PLC是為特殊功能而設(shè)計的控制調(diào)制器。為了管理計算機，編程語言是十分簡單而有效的，使用簡單的編程語言來編寫程序，可以從很大程度上減少程序的錯誤發(fā)生。2、操作簡便

PLC的程序和普遍的編程一樣，需要編寫、寫入和修改，可以直接寫入程序，也可以在原基礎(chǔ)上修改程序，也可以通過搜索所需的程序地址來直接更改。這是因為各種PLC編程語言梯形圖接近電路圖。很容易掌握和理解。PLC的自診斷功能大大減少了操作者的管理時間，增加工作效率。所謂的自我診斷，就是系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤時，系統(tǒng)整體會馬上自我診斷，發(fā)現(xiàn)錯誤來源，維護人員可以快速找到故障原因。3、靈活性

PLC的控制功能通過存儲設(shè)備的程序來實現(xiàn)，其屬于PLC的存儲設(shè)備控制。要對控制功能進行必要的更改，只需更改軟件指令以使硬件成為軟件即可。1.2.3PLC選型本次設(shè)計研究的為五層電梯控制系統(tǒng)，所以PLC型號選擇中以S7-200為主。經(jīng)過仔細的分析系統(tǒng)，本次控制系統(tǒng)數(shù)字量輸入、輸出分別為26路和24路，無需用模擬量輸入、輸出。本次設(shè)計基于PLC的系統(tǒng)主要完成電梯定位的控制、指示燈的控制、蜂鳴器的控制。綜合考慮選擇德系西門子小型S7-200PLC作為系統(tǒng)的控制器，S7-200PLC的指令通俗易懂，控制穩(wěn)定，編程簡單。可擴展多種模塊，多種型號供選擇使用。S7-200PLC有多種處理功能，如系統(tǒng)自檢處理功能，系統(tǒng)自動報警輸出功能等。而且西門子S7-200PLC數(shù)據(jù)處理速度響應(yīng)非常迅速，數(shù)據(jù)傳輸也方便。綜合能力很強，同時S7-200PLC也具有很強大的穩(wěn)定性S7-200PLC的CPU226一共有數(shù)字輸入輸出24個和16個。因為數(shù)字輸入輸出量不夠，所以需要擴展2塊EM222模塊和1塊EM221模塊。每塊EM222可擴展8路數(shù)字輸出。每塊EM221模塊，可以擴展8路數(shù)字輸入。共有24+16=40路輸入量；16+16=32路輸出量，能夠滿足本次使用需要2系統(tǒng)軟件的設(shè)計2.1流程圖設(shè)計圖5-1系統(tǒng)運行流程圖依據(jù)上圖內(nèi)容分析，運行流程圖為本次控制的運行流程圖，以此系統(tǒng)開始開展初始化的控制，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行復(fù)位處理，待電梯處于待機情況以后，對外界操作信號進行等待，系統(tǒng)操作信號涵蓋轎廂的內(nèi)部和外部信號，電梯必須依據(jù)操作信號開展，以對電梯的升降進行控制，若是電梯當前樓層超過呼叫樓層情況下，電梯的自動控制會降低，電梯呼叫樓層低于呼叫樓層情況下，其自動上升，系統(tǒng)循環(huán)控制過程中，電梯向?qū)?yīng)樓層上升完成后，會停止繼續(xù)上升，自動開門后開展工作，結(jié)束工作以后，電梯門自動關(guān)閉，并繼續(xù)依照下一個呼叫信號工作。2.2程序設(shè)計2.2.1主程序的設(shè)計與分析如網(wǎng)絡(luò)1:SM0.0為系統(tǒng)特殊輔佐繼電器，當系統(tǒng)啟動后，那么調(diào)用對應(yīng)的子程序來完成任務(wù)，編寫方式為模塊化編寫;如網(wǎng)絡(luò)2:M4.0為電梯上行信號，M4.1為電梯下降信號，當M4.0和M4.1接通的時候，那么表示當前電梯升降不運行，處在平層；如網(wǎng)絡(luò)3:當M8.0沒有運行的時候，那么利用傳送指令把當前層的數(shù)據(jù)VB0傳送到目標層VB1里面；如網(wǎng)絡(luò)4:系統(tǒng)SM0.1啟動后接通一個掃描周期，初始化系統(tǒng)，防止程序在運行時出現(xiàn)干擾；如網(wǎng)絡(luò)5:當SM0.1接通的時候，開始把數(shù)字1傳送到VB1里面，表示當前目標層為1層，把1傳送到VB0里面，表示當前樓層在1樓；2.2.2樓層顯示的設(shè)計分析如上圖所示，當一層限位I2.2接通的時候，那么利用傳送指令MOVB對當前樓層寄存器VB0進行存儲，把數(shù)字1傳送到寄存器VB0里面，相當于是當前樓層在一層進行顯示，同時輸出一層指示燈Q2.1信號，當一層限位I2.2斷開時，那么對應(yīng)的一層指示燈Q2.1也會斷開。如上圖所示，當電梯在一層信號接通后，如果此時內(nèi)部呼叫信號I0.2接通，那么電梯自動置位內(nèi)呼3層信號，利用傳送指令對寄存器VB1進行賦值，把數(shù)字3賦值到VB1里面，說明目標樓層是3層。如上圖所示，如果此時在電梯轎廂外面進行操作外呼4層按鈕信號，那么對應(yīng)的信號I2.0接通，此時置位外部上呼信號M2.4，M2.4信號保持輸出，同時利用傳送指令把數(shù)字4傳送到目標層VB1。2.2.3電梯升降比較的設(shè)計分析如網(wǎng)絡(luò)1:當M8.0接通的時候，如果目標樓大于當前樓，那么電梯輸出上升信號M4.0，同時M4.2或者M4.3接通的時候，那么樓層也會接通上升信號。.如網(wǎng)絡(luò)2:當M8.0接通的時候，如果當前樓小于目標樓，那么電梯輸出下降信號M4.1，同時M2.2或者M2.3接通的時候，那么樓層也會接通下降信號。如網(wǎng)絡(luò)3:當當前樓等于1的時候，且如果有大于1樓的呼叫信號，那么輸出M4.2上升信號;如網(wǎng)絡(luò)4:當當前樓等于2的時候，且如果有大于2樓的呼叫信號，那么輸出M4.3上升信號；如網(wǎng)絡(luò)5:當當前樓等于3的時候，且如果有小于3樓的信號，那么輸出M2.2下降信號如網(wǎng)絡(luò)6:當當前樓等于2的時候，且如果有小于2樓的信號，那么輸出M2.3下降信號;如網(wǎng)絡(luò)7:當當前樓等于1或者等于2樓的時候，且對應(yīng)的1層上信號和二層上信號斷開，那么表示到達樓層，此時電梯停在上升;如網(wǎng)絡(luò)8:當當前樓等于3或者等于2,1樓的時候，且對應(yīng)的3層下信號和2層下信號斷開，那么表示到達樓層，此時電梯停止下降;2.2.4電梯開關(guān)門的設(shè)計分析如網(wǎng)絡(luò)5:電梯在關(guān)門的時候檢測到有人，那么停止關(guān)門，并且馬上開始開門;如網(wǎng)絡(luò)6:電梯復(fù)位對應(yīng)的啟動樓層信號;如網(wǎng)絡(luò)7:當開關(guān)門過載的時候，輸出報警信號并且停止開關(guān)門，升降也是，當超重的時候進行運行，并且發(fā)出警告;2.3系統(tǒng)的仿真調(diào)試為對設(shè)計程序與設(shè)想滿足度進行檢測，仿真及調(diào)試開展的重要性較高。Awl為S7-200PLC的仿真軟件執(zhí)行文件。其內(nèi)容涵蓋信號輸入開關(guān)、模塊拓展、CPU狀態(tài)欄顯示及菜單欄等構(gòu)成。導(dǎo)入編程好的程序后，點擊確定，開始進入仿真界面。導(dǎo)入編程好的程序后，出現(xiàn)語句表和梯形圖OB1的示意圖。此時在配置里面找到本次設(shè)計的CPU單元。本次控制系統(tǒng)采用的CPU單元為S7-226系統(tǒng)開始根據(jù)I/O地址以及接線電路圖開始擴展對應(yīng)的功能模塊。此處選擇了2個EM221輸入模塊，3個EM222輸出模塊。系統(tǒng)啟動后，輸出系統(tǒng)對應(yīng)的監(jiān)控燈。系統(tǒng)開始正式進入仿真調(diào)試界面。系統(tǒng)啟動后，此時內(nèi)呼5層信號接通，I0.4運行觸發(fā)。Q0