（2）電梯的節(jié)能環(huán)保研究：隨著環(huán)保意識(shí)的提高，電梯研究也越來(lái)越多地關(guān)注節(jié)能和環(huán)保。例如，節(jié)能電梯的使用可以大大減少樓宇的能源消耗。學(xué)者：張節(jié)能博士和他的團(tuán)隊(duì)致力于電梯的節(jié)能環(huán)保研究。他們開發(fā)了一種基于能量回收技術(shù)的電梯系統(tǒng)，能夠?qū)㈦娞葸\(yùn)行中產(chǎn)生的能量回收再利用，減少了能源消耗和碳排放。（3）電梯的智能化研究：如果說(shuō)安全是基本，節(jié)能是考慮到保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源畢竟資源是有限的那智能化方面的研究就是使電梯，更高效，更智能，更能滿足人們的需要，正是有這種想要更好的想法才使得我們的科技不斷的進(jìn)步。1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀電梯是現(xiàn)代社會(huì)樓宇交通中的重要工具，其研究和發(fā)展在國(guó)外已經(jīng)有著悠久的歷史。以下是對(duì)國(guó)外電梯研究現(xiàn)狀的一些主要方面的概述：（1）智能化與自動(dòng)化：在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，國(guó)際上對(duì)電梯的研究也在向著智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。例如，通過(guò)使用機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析，電梯的運(yùn)行和維護(hù)可以變得更加智能和高效。電梯的控制系統(tǒng)可以收集并分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，從而提前進(jìn)行干預(yù)，降低停機(jī)時(shí)間。（2）節(jié)能與環(huán)保：隨著環(huán)保意識(shí)的提高，電梯研究也越來(lái)越多地關(guān)注節(jié)能和環(huán)保。例如，節(jié)能電梯的使用可以大大減少樓宇的能源消耗。此外，一些新型的、更為環(huán)保的電梯也在研發(fā)中，比如使用太陽(yáng)能或者其它可再生能源驅(qū)動(dòng)的電梯。（3）安全性：安全性一直是電梯研究的重要方面。從物理安全性到數(shù)據(jù)安全性，國(guó)外的研究者正在不斷探索如何保障乘客在使用電梯時(shí)的安全。比如，通過(guò)增加額外的傳感器和安全系統(tǒng)，可以防止電梯在運(yùn)行中出現(xiàn)故障。而對(duì)于數(shù)據(jù)安全性，則可以通過(guò)加密和安全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方式，保護(hù)乘客的隱私。（4）舒適性：為了提高乘客的乘坐體驗(yàn)，電梯的研究也在不斷提高其舒適性。比如，一些高端的電梯使用靜音設(shè)計(jì)和減震系統(tǒng)，減少運(yùn)行時(shí)的噪音和震動(dòng)。還有一些電梯裝有空氣凈化器或者加濕設(shè)備，為乘客提供更加舒適的環(huán)境。（5）總的來(lái)說(shuō)，國(guó)外對(duì)電梯的研究正朝著智能化、自動(dòng)化、節(jié)能環(huán)保、安全與舒適的方向去逐步的發(fā)展。隨著科技的發(fā)展，將來(lái)的升降機(jī)會(huì)越來(lái)越智能化、效率更高、更環(huán)保、更舒適。1.3文主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新點(diǎn)該項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容是PLC應(yīng)用于現(xiàn)代電梯控制系統(tǒng)。該項(xiàng)目根據(jù)傳統(tǒng)控制無(wú)法滿足人們需要，提出了用穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，程序編程方便且易于掌握的可編程控制器對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行控制。電梯控制系統(tǒng)的介紹電梯控制系統(tǒng)主要由電力拖動(dòng)部分和電氣控制部分組成。2.1電力拖動(dòng)電力拖動(dòng)部分包括了曳引機(jī)、抱閘及對(duì)應(yīng)的切換線路，并配有開門裝置。由于本系統(tǒng)僅為一臺(tái)教學(xué)用樣機(jī)，且梯速在1.5米/秒以下，因此，在不需要考慮其機(jī)械性能的前提下，只需使電動(dòng)機(jī)正向、反向旋轉(zhuǎn)就可以了。在制動(dòng)時(shí)，為了保證精確停車，定子回路可以先接電抗器，然后再加一個(gè)抱閘制動(dòng)。因此，在剎車過(guò)程中使用三級(jí)延遲開關(guān)。2.2電氣控制原理電控部分是整個(gè)電梯的核心，也就是控制回路。該系統(tǒng)由拖動(dòng)控制及信號(hào)控制兩個(gè)部分組成。牽引控制回路根據(jù)升降機(jī)的不同而變化。在速度閉環(huán)的情況下，還應(yīng)考慮電源、電壓、轉(zhuǎn)速檢測(cè)及調(diào)整電路等。信號(hào)控制回路的選擇和牽引的方法沒(méi)有太大的關(guān)系，而與程序所能完成的功能有著直接的聯(lián)系。這樣，在不同的拖動(dòng)模式下，就可以使用相同的信號(hào)控制回路。以PLC主機(jī)作為系統(tǒng)的控制中心，通過(guò)PLC的輸入接口將其送入到PLC中。通過(guò)內(nèi)存中的PLC軟件對(duì)其進(jìn)行了計(jì)算和處理。隨后，通過(guò)一個(gè)輸出界面，將一個(gè)顯示信號(hào)發(fā)送到指層器和呼叫指示燈等，并將控制信號(hào)發(fā)送給主牽引系統(tǒng)。原理如圖2-1所示。圖2-1電梯控制信號(hào)原理圖PLC系統(tǒng)部分本文介紹了一種利用可編程控制器組成的四層貨梯電控系統(tǒng)。電梯上下各由一個(gè)馬達(dá)牽引，由馬達(dá)帶動(dòng)電梯向上，反向轉(zhuǎn)向向下。一層為上呼按鈕SB11、燈H11，二層為上行鍵SB21、燈H21、下行鍵SB22、燈H22；三層為上行鍵SB31、燈H31、下行鍵SB32、燈H32、4層為下行鍵SB41、燈H41。一到四層具有定位沖程開關(guān)ST1到ST4。電梯中設(shè)置了SB1到SB4的1到4個(gè)樓層的呼叫按鈕以及H1-H4的指示燈；電梯開閉按鈕SB5、SB6，分別利用電磁體YA1、YA2來(lái)控制電梯的開、關(guān)，并利用沖程開關(guān)ST5來(lái)檢測(cè)關(guān)門的位置。另外，還包括了電梯負(fù)荷超載探測(cè)壓力繼電器KP和事故警報(bào)電鈴HA。表2-1中列出了控制信號(hào)的描述。表2-1四層電梯控制信號(hào)說(shuō)明輸入輸出文字符號(hào)說(shuō)明文字符號(hào)說(shuō)明SB1電梯內(nèi)一層按鈕HL1電梯內(nèi)一層按鈕指示燈SB2電梯內(nèi)二層按鈕HL2電梯內(nèi)二層按鈕指示燈SB3電梯內(nèi)三層按鈕HL3電梯內(nèi)三層按鈕指示燈SB4電梯內(nèi)四層按鈕HL4電梯內(nèi)四層按鈕指示燈SB5一層上升呼叫按鈕HL5一層上升呼叫按鈕指示燈SB6二層上升呼叫按鈕HL6二層上升呼叫按鈕指示燈SB7二層下降呼叫按鈕HL7二層下降呼叫按鈕指示燈SB8三層上升呼叫按鈕HL8三層上升呼叫按鈕指示燈SB9三層下降呼叫按鈕HL9三層下降呼叫按鈕指示燈SB10四層下降呼叫按鈕HL10四層下降呼叫按鈕指示燈SB11電梯開門按鈕KM1電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器SB12電梯關(guān)門按鈕KM2電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器SB13檢修開關(guān)YA1電梯開門電磁鐵SQ1電梯一層到位限位開關(guān)YA2電梯關(guān)門電磁鐵SQ2電梯二層到位限位開關(guān)HA電梯故障報(bào)警電鈴SQ3電梯三層到位限位開關(guān)SQ4電梯四層到位限位開關(guān)SQ5電梯關(guān)門到位限位開關(guān)IW112電梯載重超限檢測(cè)FR電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)熱繼電器2.3控制要求1.當(dāng)按下樓層和內(nèi)部按鍵后，當(dāng)電梯沒(méi)有到達(dá)對(duì)應(yīng)的樓層或沒(méi)有對(duì)應(yīng)的反應(yīng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈就會(huì)顯示為開啟狀態(tài)。2當(dāng)電梯操作時(shí)，電梯的開啟和關(guān)閉按鈕是無(wú)效的，當(dāng)電梯抵達(dá)每一層時(shí)，它可以通過(guò)電梯的開關(guān)門按鈕來(lái)控制它，并且可以延遲地進(jìn)行控制。3.電梯最大工作間隔為三個(gè)樓層，一次工作時(shí)間大于30秒，電機(jī)止運(yùn)轉(zhuǎn)，HA報(bào)警。4.電梯拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制電路有各種常規(guī)電氣保護(hù)，如短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、正反轉(zhuǎn)互鎖等。5.相關(guān)參數(shù)：（1）拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M：5.5kW，AC380V，440r/min。（2）指示燈H：0.25W，DC24V。（3）電鈴HA：8W，AC220V。（4）電磁鐵YA：100mA，AC220V。

第3章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1總體方案設(shè)計(jì)3.1.1電梯的基本構(gòu)造（1）機(jī)房機(jī)房用于安裝曳引機(jī)，電氣控制屏，限速器等設(shè)備。該機(jī)房可設(shè)于井道的上部或豎井的下部。若將機(jī)房設(shè)置在井道的底層，則采用向下牽引的牽引模式。此方法構(gòu)造復(fù)雜，建筑自重大，對(duì)井道的尺寸要求大，僅當(dāng)機(jī)房不能頂起時(shí)，才采用。大多數(shù)升降機(jī)都是將橢圓安裝在井道的上部。計(jì)算機(jī)室的面積、高度、承載能力和通風(fēng)情況。（2）轎廂車廂是一種用來(lái)運(yùn)載旅客和貨物的升降機(jī)裝置。該系統(tǒng)包括車廂框架和車廂本體。廂體框架是轎廂體的承載框架。由上橫梁，立柱，基礎(chǔ)橫梁，對(duì)拉拉桿等構(gòu)成；轎廂本體包括轎廂底部，轎廂壁，轎廂頂部和照明，通風(fēng)設(shè)備，轎廂裝飾物，轎廂操作按鍵等。（3）重量平衡系統(tǒng)此系統(tǒng)包括了對(duì)重和重量補(bǔ)償倆部分構(gòu)成。對(duì)重包括了對(duì)重架和對(duì)重塊構(gòu)成，對(duì)重的主要作用是平衡轎廂自重和部分的額定載重；重量補(bǔ)償裝置的作用是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)曳引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯設(shè)計(jì)影響的裝置。（4）電力拖動(dòng)系統(tǒng)該系統(tǒng)由曳引機(jī)、供電電源、轉(zhuǎn)速反饋、調(diào)速裝置、變頻調(diào)速裝置等部分構(gòu)成。對(duì)電梯進(jìn)行調(diào)速。曳引馬達(dá)為升降機(jī)的電源，可選用AC馬達(dá)或DC馬達(dá)，視升降機(jī)的結(jié)構(gòu)而定；轉(zhuǎn)速回饋裝置是給轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)速的訊號(hào)，通常使用轉(zhuǎn)速產(chǎn)生器或轉(zhuǎn)速脈沖發(fā)生器，并連接到馬達(dá)上；調(diào)速器對(duì)牽引電機(jī)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)；變頻調(diào)速系統(tǒng)可通過(guò)變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)調(diào)速。（5）電器控制系統(tǒng)本系統(tǒng)由操作器、位置顯示器、控制屏等部分構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的操縱與控制。操作設(shè)備主要有：轎廂按鈕操作箱或把手開關(guān)盒，樓層電梯呼叫按鈕，轎頂及電腦室的維修或緊急情況；所述位置顯示器設(shè)備是指所述轎廂內(nèi)部以及所述樓層的所述樓層燈；一般能夠顯示出電梯的行駛方向或樓層；一種設(shè)置于機(jī)房?jī)?nèi)的控制屏幕，它是一種由各種電子控制部件（或電路板）構(gòu)成的，它是對(duì)電梯進(jìn)行電力控制的中央裝置。（6）安全保護(hù)系統(tǒng)為確保電梯的安全運(yùn)行，在電梯上安裝了各種機(jī)械、電氣防護(hù)裝置。機(jī)械部分包括限速器、安全鉗等，具有超速保護(hù)功能；具有沖頭及碰底保護(hù)功能的緩沖器。3.1.2PLC控制系統(tǒng)組成框圖如圖2-1所示，在本設(shè)計(jì)中，按鈕用于呼叫電梯，包括電梯上下行、前往目標(biāo)層及開關(guān)門按鈕；行程開關(guān)用于開關(guān)門到位的檢測(cè)裝置；安全保護(hù)系統(tǒng)中包括電梯載重超限檢測(cè)和電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)熱繼電器；指示燈通過(guò)按下相應(yīng)按鈕開始響應(yīng)；接觸器用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，電機(jī)正轉(zhuǎn)表示電梯向上運(yùn)行，電機(jī)反轉(zhuǎn)表示電機(jī)向下運(yùn)行；報(bào)警電鈴在電梯超重、電機(jī)過(guò)載和關(guān)門超時(shí)時(shí)報(bào)警響鈴；樓層顯示器用來(lái)顯示電梯當(dāng)前所在樓層數(shù)；PLC與擴(kuò)展模塊相連；PLC與HMI通過(guò)以太網(wǎng)連接；最后所有輸出信號(hào)傳送到電梯。圖3-1PLC控制系統(tǒng)組成框圖3.2PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1元器件選型主電路設(shè)計(jì)如圖2-2所示，主電路中使用的元器件主要有斷路器、熱繼電器以及接觸器，需要對(duì)用到的元器件進(jìn)行選型。根據(jù)控制要求及性價(jià)比的考慮，電動(dòng)機(jī)M為拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y132M2-6，主要參數(shù)：5.5kW，AC380V，440r/min。（1）斷路器的選擇斷路器是一種用于保護(hù)線路和設(shè)備的開關(guān)，當(dāng)線路發(fā)生過(guò)載、短路、欠壓等故障時(shí)，它可以快速斷開電源，保護(hù)線路、負(fù)載和相關(guān)設(shè)備。當(dāng)多個(gè)電機(jī)同時(shí)使用開關(guān)時(shí)，瞬間脫扣裝置的額定電流是1.3倍最大電機(jī)的起動(dòng)電流和剩余電機(jī)的工作電流之和，DZ5適用于交流50Hz、380v、額定電流0.15~50A的電路中，DZ5-20斷路器價(jià)格便宜，且符合本設(shè)計(jì)的要求，由于電機(jī)為三相電動(dòng)機(jī)，故選用DZ5-20三極斷路器。（2）接觸器的選擇根據(jù)控制要求，先計(jì)算電流，根據(jù)電流選擇接觸器的額定電流。以功率因數(shù)以0.85計(jì)算：額定電流=功率÷電壓÷÷功率因數(shù)。所以，5.5KW÷380÷1.732÷0.85=10A。接觸器的選擇要求為按照負(fù)載電流的1.2倍選擇，故5.5KW負(fù)載可么選擇18A的交流接觸器。額定電壓是380V的三相異步電動(dòng)機(jī)在理論上CJ20和CJX2的都可以，本設(shè)計(jì)中電機(jī)的操作頻率不高，接觸器額定電流大于負(fù)荷額定電流即可，故選用型號(hào)為CJX2-18的接觸器。交流接觸器KM1和KM2分別控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，KM1接通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上行，KM2接通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，電梯下行。（3）熱繼電器的選擇熱繼電器是通過(guò)熱元件利用電流的熱效應(yīng)進(jìn)行工作的一種保護(hù)電器，本產(chǎn)品適用于電機(jī)和其它電器的過(guò)載保護(hù)。要使電機(jī)獲得足夠的、必需的過(guò)載保護(hù)，就需要對(duì)電機(jī)的各項(xiàng)性能有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，并為它配備適當(dāng)?shù)臒崂^電器，對(duì)其進(jìn)行必要的調(diào)整，把熱元件的整定值選在10-15A之間。溫度繼電器不得大于電動(dòng)機(jī)額定電流的1.3倍?？紤]到電動(dòng)機(jī)的超載容量，電動(dòng)機(jī)的額定電流≈11A，可以設(shè)定在11~14A。故可選用JRS1-25A的熱繼電器，其額定電流為25A，且價(jià)格便宜，符合設(shè)計(jì)要求。（4）PLC及擴(kuò)展模塊的選擇根據(jù)PLC外部接線圖及控制要求，PLC硬件系統(tǒng)所用到的元器件及PLC主要有西門子系列PLC、普通按鈕、指示燈、接觸器、限位開關(guān)。（1）本設(shè)計(jì)中需要用得到的輸入輸出點(diǎn)數(shù)為22/15，則需要選擇一個(gè)PLC和添加一個(gè)擴(kuò)展模塊。所需容量=(22+15)*(10~15)/8=19.73~29.6B，故PLC可選用西門子S7-1200的1214系列，它有14個(gè)輸入，10個(gè)輸出，內(nèi)置裝載存儲(chǔ)器為4MB。此外，KM線圈啟動(dòng)瞬間的電流比正常工作電流大很多的，晶體管輸出的PLC無(wú)法直接接KM線圈，而繼電器輸出電流大，可以直接接KM的線圈，所以CPU選用的型號(hào)為1214CAC/DC/Rly。還有8個(gè)輸入和5個(gè)輸入未連接，則應(yīng)該選用DI8/DQ8的擴(kuò)展模塊即可，因此擴(kuò)展模塊選型為SM1223DI8/DQ8x24VDC。（2）人機(jī)交互設(shè)備選用西門子TP700精簡(jiǎn)面板人機(jī)界面HMI。該設(shè)備具有高分辨率，16M色，7寸大小，具有良好的擴(kuò)展性與兼容性。（3）輸入元件包含按鍵開關(guān)及限制開關(guān)。按鍵開關(guān)的功能主要有模式選擇、啟動(dòng)、急停鍵和點(diǎn)動(dòng)鍵等。限位開關(guān)是一種應(yīng)用于電梯運(yùn)行中的自動(dòng)化與安全防護(hù)的裝置，其設(shè)置在機(jī)械結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)部位，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的移動(dòng)部件的撞擊，使得其觸頭動(dòng)作，從而達(dá)到開啟或開斷的控制電路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車。在本次設(shè)計(jì)中，因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境比較濕潤(rùn)，所以選用LX19K-222型行程開關(guān)。這個(gè)設(shè)計(jì)要求有6個(gè)限制開關(guān)。（4）輸出元器件包括電梯運(yùn)行指示燈、層限位指示燈以及檢修指示燈?？紤]到電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)控制的要求，其需要的輸入輸出元器件見(jiàn)元器件清單。對(duì)元器件及PLC模塊選型之后，還需進(jìn)行電源功率驗(yàn)算，看DC24V電源是否滿足求，如果不滿足，還需增加外部電源。CPU1214C的傳感器電源輸出電源為400mA，14點(diǎn)輸入所需電源為14*4mA=56mA，無(wú)擴(kuò)展模塊，即兩個(gè)相減得到的申流差額為344mA，符合選型要求。（5）開關(guān)選型通常會(huì)選的允許最大電流大一些，因?yàn)殚_關(guān)的作用只是切斷與閉合電路的作用，如果選的開關(guān)規(guī)格小，可能導(dǎo)致開關(guān)燒壞。電源選擇上可以選擇與電機(jī)額定功率相匹配的電源，若是選的過(guò)大，電機(jī)在工作時(shí)，總是處于過(guò)載狀態(tài)，這樣電機(jī)的散熱就有所不足，容易燒壞。長(zhǎng)期處于過(guò)載狀態(tài)，對(duì)于電機(jī)的壽命也會(huì)有很大的影響。還要給電機(jī)加上過(guò)載保護(hù)裝置，這樣在電機(jī)過(guò)載時(shí)，可以有效保護(hù)電機(jī)，防止損壞。本設(shè)計(jì)中，需要的是將AC220V轉(zhuǎn)換成DC24V供指示燈使用，同時(shí)為了提高系統(tǒng)的可靠性，開關(guān)電源工作一般建議工作在50%-80%負(fù)載為佳，設(shè)計(jì)中，開關(guān)電源輸出的DC24V電源主要供6個(gè)0.25W指示燈和8W電鈴使用，負(fù)載大約為9.5W，可選用輸出功率為11.25W-19W的開關(guān)電源。開關(guān)電源在工作時(shí)也會(huì)消耗一部分功率，為了增長(zhǎng)使用壽命以及性價(jià)比放入考慮，選用DB-8VA220V/24V輸出功率為20W的開關(guān)電源。本設(shè)計(jì)中所有用到的元器件及PLC，擴(kuò)展模塊和人機(jī)組態(tài)選型見(jiàn)表2-1所示。表3-1元器件清單序號(hào)文字符號(hào)名稱數(shù)量規(guī)格型號(hào)備注1QF斷路器1DZ5-20三極斷路器2KM1、KM2交流接觸器2CJX2-18線圈電壓：AC220V3FR熱繼電器1JRS1-25A額定電流：10A4SB1~SB12帶燈按鈕12LAI9-11D紅色指示燈5SB13檢修按鈕1DZ47-63/3P帶燈自鎖6SQ1~SQ6限位開關(guān)6LX19K-2227HL1~HL10指示燈10ND16-22DSDC240.25W綠色8HA電鈴1CBH-KE9N55ZV聲光電鈴9PLC可編程控制器1CPU1214CAC/DC/Rly6ES7214-1BG40-0XB010DI16x24VDC/DQ16xRelay_1擴(kuò)展模塊1SM1223DI8/DQ8x24VDC6ES7223-1BH32-0XB011HMI人機(jī)界面1KTP700basicPN6AV2123-2GB03-0AX012UR開關(guān)電源1DB-8VA220V/24V輸出功率20W3.2.2硬件接線圖主電路接線圖如圖3-2所示。圖3-2主電路接線圖PLC外部接線圖如圖3-3所示。圖3-3PLC外部接線圖第4章控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1IO分配表為了方便編寫程序，先定義程序變量表，如表4-1所示。變量名地址變量名地址一層到位限位%I0.0電梯上行%Q0.0二層到位限位%I0.1電梯下行%Q0.1三層到位限位%I0.2開門動(dòng)作%Q0.2四層到位限位%I0.3關(guān)門動(dòng)作%Q0.3內(nèi)呼一層%I0.4內(nèi)呼一層指示燈%Q0.4內(nèi)呼二層%I0.5內(nèi)呼二層指示燈%Q0.5內(nèi)呼三層%I0.6內(nèi)呼三層指示燈%Q0.6內(nèi)呼四層%I0.7內(nèi)呼四層指示燈%Q0.7一層外呼上升%I1.0一層外呼上升指示燈%Q1.0二層外呼上升%I1.1二層外呼上升指示燈%Q1.1三層外呼上升%I1.2三層外呼上升指示燈%Q2.0二層外呼下降%I1.3二層外呼下降指示燈%Q2.1三層外呼下降%I1.4三層外呼下降指示燈%Q2.2四層外呼下降%I1.5四層外呼下降指示燈%Q2.3開門到位限位%I2.0電梯故障報(bào)警%Q2.4關(guān)門到位限位%I2.1開門按鈕%I2.2關(guān)門按鈕%I2.3表4-1PLC變量表4.2程序結(jié)構(gòu)規(guī)劃4.2.1電梯的狀態(tài)分析（1）電梯的初始狀態(tài)假定升降機(jī)在一樓待命，各樓層的顯示屏都已啟動(dòng)，升降機(jī)在下列情況下：每一層的呼叫燈都不亮；升降機(jī)內(nèi)外各層顯示屏上顯示的都是“1”；升降機(jī)內(nèi)外樓層的升降機(jī)門都已關(guān)閉。（2）電梯運(yùn)行中狀態(tài)當(dāng)某一樓層的“按鍵”（1至4樓）被按動(dòng)時(shí)，樓層的“呼叫燈”就會(huì)亮起，而電梯也會(huì)對(duì)這一樓層的“按鍵”作出回應(yīng)。升降機(jī)向上或向下移動(dòng)到這一層。每一層的顯示屏都會(huì)隨著電梯的前進(jìn)而變化，每一層的指示燈也會(huì)跟著變化。（3）電梯運(yùn)行后結(jié)果當(dāng)電梯抵達(dá)某一層時(shí)，將一直等待新的指令發(fā)出。當(dāng)升降機(jī)抵達(dá)某一特定的樓層時(shí)，升降機(jī)的門會(huì)自行開啟，過(guò)一段時(shí)間后又會(huì)自動(dòng)閉合，其間有人工開啟和關(guān)閉的功能。每一層顯示的數(shù)值都是對(duì)應(yīng)樓層的，而上下燈都熄滅了。4.2.2電梯控制要求分析在現(xiàn)實(shí)生活中，由于電梯服務(wù)的對(duì)象多，其目標(biāo)也不盡相同，且每個(gè)人都有先后順序。為此，我們將在實(shí)踐中對(duì)電梯的各個(gè)特殊情形進(jìn)行歸類，并對(duì)其進(jìn)行了分析，以便制定相應(yīng)的程序。（1）電梯上行分析當(dāng)電梯在上升的時(shí)候，某個(gè)樓層出現(xiàn)了呼叫，可以分為兩種情形:如果呼叫樓層位于目前的樓層之上，而目標(biāo)樓層以下，那么，在此樓層的樓層內(nèi)，升降機(jī)必須先上到樓層，然后才能從近到遠(yuǎn)地進(jìn)行其它樓層的呼叫操作；如果呼叫樓層在目前的升降機(jī)操作樓層以下，在升降機(jī)再次進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)之前，升降機(jī)不會(huì)對(duì)此命令作出反應(yīng)，直到先前的命令被執(zhí)行完畢。（2）電梯下行分析當(dāng)電梯在下行的時(shí)候，某個(gè)樓層出現(xiàn)了呼叫，可以分為兩種情形:如果呼叫樓層位于目前升降機(jī)的運(yùn)行層之下，而目標(biāo)運(yùn)行層的上面，則電梯應(yīng)在完成前一個(gè)指令之前先下行至該層，在此層調(diào)用完成之后，依次從近到遠(yuǎn)依次完成其它各調(diào)用操作；如果呼叫樓層在目前的升降機(jī)樓層以上，在升降機(jī)再次進(jìn)入待命狀態(tài)前，電梯不會(huì)發(fā)出指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。4.2.3電梯的六項(xiàng)控制要求（1）呼叫接收控制接收每一個(gè)按鍵的指令（包括對(duì)內(nèi)或?qū)ν馔ㄔ挘?，并作出適當(dāng)?shù)幕貞?yīng)。（2）樓層呼叫控制當(dāng)電梯到達(dá)某個(gè)樓層（比如二樓）時(shí)，按下樓層的“向上”或“向下”按鈕，就等于發(fā)布了開啟電梯的門令，并執(zhí)行了開啟電梯的操作程序;如果在這個(gè)時(shí)候，電梯的轎廂不在這一層（在1,3,4層）,然后等待電梯關(guān)閉，根據(jù)不改變方向的原理，控制電梯上下。（3）運(yùn)行方向控制電梯操作中的不換向原理是指在當(dāng)前電梯的操作方向上，沒(méi)有任何變化的情況下，電梯在這個(gè)指令都被應(yīng)答之后，才會(huì)對(duì)讓電梯反轉(zhuǎn)的呼叫作出反應(yīng)。（4）樓層到達(dá)控制電梯在每個(gè)樓層均設(shè)有一只開關(guān)，當(dāng)電梯觸碰到樓層開關(guān)時(shí)，即表示電梯已抵達(dá)此樓層。（5）電梯門控制當(dāng)升電梯到達(dá)一定樓層時(shí)，在電梯內(nèi)按動(dòng)開啟鍵，電梯門就會(huì)開啟，按下里面的關(guān)閉鍵，電梯就會(huì)關(guān)閉。但是電梯正在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電梯的門卻打不開。（6）樓層指示燈控制當(dāng)電梯到達(dá)特定樓層時(shí)，對(duì)應(yīng)的樓層燈會(huì)點(diǎn)亮，直至到達(dá)目的地上一層的時(shí)候，對(duì)應(yīng)的樓層燈會(huì)發(fā)生變化。綜上，如圖4-1所示，根據(jù)以上電梯的初始狀態(tài)、運(yùn)行中狀態(tài)及運(yùn)行后狀態(tài)分析，電梯實(shí)際運(yùn)行中的控制要求分析以及電梯的控制要求，四層貨運(yùn)電梯PLC控制系統(tǒng)分為主程序和三個(gè)子程序，包括呼叫部分、運(yùn)行部分和開關(guān)門部分。圖4-1程序結(jié)構(gòu)規(guī)劃4.3程序設(shè)計(jì)4.3.1主程序（1）主程序（如圖4-2所示）程序段1：內(nèi)部呼叫主程序；程序段2：開關(guān)電梯門主程序；程序段3：樓層停靠主程序；程序段4：上層次記錄主程序；程序段5：上下控制主程序；圖4-2主程序4.3.2子程序（1）內(nèi)呼（如圖4-3所示）程序段1：電梯內(nèi)按下一層按鈕，中間輔助觸點(diǎn)M0.4置位，并且當(dāng)電梯靜止時(shí)將“1”傳送給目標(biāo)層；其余樓層同理；（2）外呼（如圖4-4所示）程序段1：電梯外按下上升按鈕，中間輔助觸點(diǎn)M16.0置位，并且當(dāng)電梯靜止時(shí)將“1”傳送給目標(biāo)層；其余樓層同理；圖4-3電梯內(nèi)呼圖4-4電梯外呼4.3.3運(yùn)行部分上下運(yùn)行（如圖4-5所示）程序段1：電梯無(wú)上下即靜止時(shí)，目標(biāo)層大于當(dāng)前層，則M4.0置位，電梯向上運(yùn)行，或電梯一層、二層、三層按下向上按鈕時(shí)，電梯上行；（電梯向下運(yùn)行同理）；圖4-5電梯上下行

4.3.4開關(guān)門部分準(zhǔn)備開門（如圖4-6所示）程序段1：電梯處于1層時(shí)，當(dāng)按下內(nèi)呼1層和一層外呼上升按鈕時(shí)，電梯啟動(dòng)準(zhǔn)備開門；電梯處于2層時(shí)，按下內(nèi)呼2層或者2層外呼上升或下降按鈕時(shí)，且電梯靜止或即將向上運(yùn)行或向下運(yùn)行，電梯準(zhǔn)備開門；電梯處于3層，按下內(nèi)呼3層或者外3層外呼上升或下降按鈕時(shí)，且電梯靜止或即將向上運(yùn)行或向下運(yùn)行，電梯準(zhǔn)備開門；電梯處于4層，按下內(nèi)呼4層或者4層外呼下降按鈕，電梯門打開。圖4-6準(zhǔn)備開門電梯開門（如圖4-7所示）程序段1：電梯準(zhǔn)備開門接通時(shí)，或電梯靜止，按下開門按鈕，電梯立即開門。圖4-7電梯開門開門復(fù)位（如圖4-8所示）程序段1：電梯開門碰到限位開關(guān)SQ，開門復(fù)位，或按下關(guān)門按鈕，且符合乘梯要求（電梯未超重），電梯關(guān)門響應(yīng)；為了實(shí)現(xiàn)電梯門自動(dòng)關(guān)閉，使用接通延時(shí)計(jì)時(shí)器，電梯門打開5s后，門開始自動(dòng)關(guān)閉，并且在未計(jì)時(shí)5s前，按下關(guān)門按鈕，電梯也可實(shí)現(xiàn)關(guān)門。圖4-8電梯關(guān)門第5章HMI組態(tài)及系統(tǒng)調(diào)試5.1HMI組態(tài)HMI（全稱HumanandMachineInterface）即人機(jī)界面，它是“人”與“機(jī)”交流信息的窗口，用于監(jiān)控PLC控制的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了根畫面、運(yùn)行畫面和調(diào)試畫面，實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程的可視化，充分提高了系統(tǒng)的可視性和工作效率。要實(shí)現(xiàn)在人機(jī)界面上改變PLC控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，就需在PLC程序中加入人機(jī)界面中的變量，并在程序中采用常開觸點(diǎn)并聯(lián)、常閉觸點(diǎn)串聯(lián)的方法將觸摸屏中的變量放到PLC程序中。本設(shè)計(jì)中人機(jī)交互設(shè)備選用西門子TP700精簡(jiǎn)面板人機(jī)界面。該設(shè)備具有高分辨率，16M色，7寸大小，具有良好的擴(kuò)展性與兼容性。根據(jù)控制要求，分為根畫面、運(yùn)行畫面和調(diào)試畫面，具體設(shè)計(jì)過(guò)程如下。5.1.1運(yùn)行畫面運(yùn)行畫面為組態(tài)中初始畫面，如圖5-1所示。圖5-1運(yùn)行畫面運(yùn)行畫面中，有三個(gè)外呼上升和三個(gè)外呼下降按鈕，每個(gè)按鈕點(diǎn)擊添加事件——按下——置位位，添加事件——釋放——復(fù)位位，連接到相應(yīng)的外呼上升或下降的變量地址；設(shè)計(jì)中還需要添加指示燈，同樣，每個(gè)按鈕點(diǎn)擊添加事件——按下——置位位，添加事件——釋放——復(fù)位位，連接到相應(yīng)的外呼上升或下降的指示燈的變量地址，如圖5-2所示。圖5-2一層外呼上升按鈕事件運(yùn)行畫面中，有四個(gè)內(nèi)呼按鈕，每個(gè)按鈕點(diǎn)擊添加事件——按下——置位位，添加事件——釋放——復(fù)位位，連接到相應(yīng)的內(nèi)呼幾層變量地址；設(shè)計(jì)中還需要添加指示燈，同樣，每個(gè)按鈕點(diǎn)擊添加事件——按下——置位位，添加事件——釋放——復(fù)位位，連接到相應(yīng)的內(nèi)呼幾層指示燈的變量地址，如圖5-3所示。圖5-3內(nèi)呼按鈕按鈕事件運(yùn)行畫面中，有兩個(gè)開門和關(guān)門按鈕，每個(gè)按鈕點(diǎn)擊添加事件——按下——置位位，添加事件——釋放——復(fù)位位，連接到相應(yīng)的開關(guān)或關(guān)門變量地址；設(shè)計(jì)中還需要添加指示燈，同樣，每個(gè)按鈕點(diǎn)擊添加事件——按下——置位位，添加事件——釋放——復(fù)位位，連接到相應(yīng)的開關(guān)門的變量地址，如圖5-4所示。圖5-4門按鈕動(dòng)畫電梯門設(shè)計(jì)為兩層，上一層為電梯全閉的動(dòng)畫，下一層為電梯全開的動(dòng)畫，如圖5-5所示。圖5-5電梯門動(dòng)畫圖5-6所示為設(shè)計(jì)中的指示燈；圖5-7為電梯上行指示燈連接指示燈變量地址電梯上行%Q0.0。圖5-6各個(gè)指示燈圖5-7電梯上行指示燈動(dòng)畫畫面中有一個(gè)電機(jī)和風(fēng)扇，電梯上下運(yùn)行動(dòng)畫程序如圖5-8所示。圖5-8電梯上升下降時(shí)的動(dòng)畫最終的運(yùn)行畫面如圖5-9所示。圖5-9運(yùn)行畫面5.2系統(tǒng)調(diào)試5.2.1調(diào)試的準(zhǔn)備工作1）仿真項(xiàng)目表的建立系統(tǒng)仿真調(diào)試使用S7-PLCSIMV15.1軟件進(jìn)行。打開PLC程序，編譯——啟動(dòng)仿真——打開S7-PLCSIMV15.1——新建項(xiàng)目，在設(shè)備組態(tài)中打開仿真項(xiàng)目表，點(diǎn)擊PLC和擴(kuò)展模塊上的限位開關(guān)，內(nèi)呼、外呼按鈕對(duì)PLC進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)四層貨運(yùn)電梯PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試，圖5-10所示為仿真項(xiàng)目表。圖5-10監(jiān)視表HMI與PLC通信連接本設(shè)計(jì)中運(yùn)用人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)對(duì)畫面的監(jiān)視和控制。HMI與PLC的通信方式有以太網(wǎng)方式和串口方式，本設(shè)計(jì)中HMI與PLC中的PE/IE1接口通過(guò)以太網(wǎng)通訊方式連接，如圖5-11所示。圖5-11PLC與HMI組態(tài)連接PLC和HMI組態(tài)畫面仿真首先啟動(dòng)PLC仿真，再啟動(dòng)HMI組態(tài)仿真，組態(tài)初始仿真畫面，如圖5-12所示。圖5-12人機(jī)界面5.2.2功能調(diào)試在仿真監(jiān)控表中按下“內(nèi)呼四層”按鈕，此時(shí)畫面中電梯上行，相應(yīng)指示燈亮起，如圖5-13所示。到達(dá)四樓后，電梯門自動(dòng)打開，如圖5-14所示，5s后電梯門自動(dòng)關(guān)閉。圖5-13內(nèi)呼四層舉例圖5-14電梯門開舉例圖5-15一層外呼上升舉例在仿真監(jiān)控表中按下“一層外呼上升”按鈕，此時(shí)電梯從四層開始下行，相應(yīng)指示燈亮起，如圖5-15所示。到達(dá)一層后，電梯門如上一步調(diào)試相同。第6章總結(jié)在對(duì)電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究中，我獲得了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，以下是我主要的收獲：首先，我深入了解了電梯控制系統(tǒng)的原理和工作流程。我學(xué)習(xí)了電梯的不同類型、主要部件和工作原理，以及電梯運(yùn)行時(shí)所涉及的各種指令和安全要求。這讓我對(duì)電梯系統(tǒng)的整體架構(gòu)和運(yùn)行邏輯有了更清晰的認(rèn)識(shí)。其次，我學(xué)習(xí)了電梯安全回路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。我了解了如何設(shè)計(jì)和配置緊急停止回路、防止門夾人回