II1緒論1.1本文研究背景與意義隨著我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的深入推進(jìn)，城市化進(jìn)程加速，農(nóng)村人口不斷流向城市，城市人口急劇增加，使得城市住宅用地面臨前所未有的壓力。在這樣的背景下，為有效利用有限的土地資源，建筑物的發(fā)展趨勢(shì)逐漸轉(zhuǎn)向高層化，大型高層建筑成為城市建設(shè)的主流。與此同時(shí)，電梯作為大型高層建筑中不可或缺的縱向和橫向交通工具，其安全、便捷、高效的運(yùn)行直接影響到現(xiàn)代社會(huì)人們的生活質(zhì)量和工作效率。在全球范圍內(nèi)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是在發(fā)展中國(guó)家，對(duì)于電梯的需求正以前所未有的速度增長(zhǎng)。相比之下，發(fā)達(dá)國(guó)家由于人口增長(zhǎng)較為緩慢，電梯市場(chǎng)相對(duì)穩(wěn)定，但每年仍保持約5%的增長(zhǎng)率。不同于發(fā)達(dá)國(guó)家，發(fā)展中國(guó)家在經(jīng)歷了長(zhǎng)期的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落后后，現(xiàn)正迎來(lái)了電梯需求的快速增長(zhǎng)期，電梯的數(shù)量和性能要求均有顯著提升，舊電梯的更新?lián)Q代需求也日益增加，使得這些國(guó)家和地區(qū)成為全球新型電梯消費(fèi)的重要市場(chǎng)。在我國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和城市化水平的不斷提高，智能電梯成為市場(chǎng)的新寵。智能電梯以其高度的自動(dòng)化、智能化特點(diǎn)，滿(mǎn)足了現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于建筑交通的高效率、高安全性的需求。然而，傳統(tǒng)電梯系統(tǒng)存在的種種缺陷，如控制元件多、功能單一、故障頻發(fā)、安全性差和維修復(fù)雜等問(wèn)題，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)的需求。在這樣的背景下，可編程邏輯控制器（PLC）的引入，為電梯控制系統(tǒng)帶來(lái)了革命性的變革。PLC以其靈活的編程功能、強(qiáng)大的處理能力和高度的可靠性，不僅極大地提高了電梯的運(yùn)行效率和安全性，還降低了能耗和運(yùn)行成本，滿(mǎn)足了現(xiàn)代化大型建筑對(duì)電梯系統(tǒng)的高標(biāo)準(zhǔn)要求?？偟膩?lái)說(shuō)，隨著城市化進(jìn)程的加快和人口結(jié)構(gòu)的變化，我國(guó)對(duì)高效、安全、智能化電梯的需求日益增長(zhǎng)。PLC技術(shù)的應(yīng)用，標(biāo)志著電梯控制系統(tǒng)向著更加智能化、高效化、節(jié)能化的方向發(fā)展，對(duì)推動(dòng)我國(guó)城市現(xiàn)代化建設(shè)、提升城市居民生活質(zhì)量具有重要意義。1.2電梯研究發(fā)展和現(xiàn)狀近年來(lái)，隨著全球城市化進(jìn)程的加快和建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，電梯作為現(xiàn)代建筑中不可或缺的垂直運(yùn)輸設(shè)備，其研究發(fā)展和市場(chǎng)需求呈現(xiàn)出顯著的增長(zhǎng)趨勢(shì)。從2010年的約60萬(wàn)部到2022年的約209萬(wàn)部，反映出了全球電梯行業(yè)的快速發(fā)展。特別是在美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家，電梯行業(yè)經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了較高的產(chǎn)業(yè)集中度，奧的斯、三菱、迅達(dá)等世界知名品牌穩(wěn)固了其在全球電梯市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位。在中國(guó)，電梯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展同樣引人注目。特別是在長(zhǎng)三角和珠三角地區(qū)，電梯機(jī)械及配件的生產(chǎn)集中度高，形成了以吳江、汾湖經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)為中心的電梯及配件產(chǎn)業(yè)集群。這不僅帶動(dòng)了配套零部件企業(yè)的繁榮，還推動(dòng)了國(guó)內(nèi)電梯技術(shù)和質(zhì)量的提升，尤其是在中低速電梯和自動(dòng)扶梯領(lǐng)域，許多零部件技術(shù)和質(zhì)量已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。盡管如此，部分高速電梯和大高度電梯的核心技術(shù)仍由國(guó)外品牌控制，這也反映了中國(guó)電梯行業(yè)在某些技術(shù)領(lǐng)域仍需進(jìn)一步突破。電梯市場(chǎng)的需求不僅受到建筑行業(yè)發(fā)展的直接影響，還與國(guó)家的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度、城市化水平、人口密度及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等多種因素密切相關(guān)。中國(guó)作為世界上最大的電梯市場(chǎng)之一，其電梯產(chǎn)量和安裝數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，充分體現(xiàn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)和城鎮(zhèn)化水平提高對(duì)電梯行業(yè)的巨大推動(dòng)作用。從20世紀(jì)80年代至今，中國(guó)電梯行業(yè)的總體趨勢(shì)一直向好，已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的“第三波”，并且市場(chǎng)需求遠(yuǎn)未達(dá)到飽和，展現(xiàn)出了巨大的增長(zhǎng)潛力。中國(guó)電梯行業(yè)的蓬勃發(fā)展吸引了多家世界知名的電梯設(shè)備制造公司和大型外商投資企業(yè)的參與，極大地促進(jìn)了國(guó)內(nèi)電梯產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的提升和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的增強(qiáng)。隨著國(guó)內(nèi)外企業(yè)之間的技術(shù)交流和合作日益加強(qiáng)，以及先進(jìn)的質(zhì)量管理控制方式的引入，國(guó)內(nèi)電梯制造企業(yè)不僅在生產(chǎn)能力上得到了顯著提升，更在質(zhì)量和技術(shù)水平上取得了重大進(jìn)步，為中國(guó)電梯行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.3本文研究?jī)?nèi)容與安排本文研究的設(shè)計(jì)課題是九層電梯PLC控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容和安排如下:（1）在分析和比較PLC控制和繼電器控制的特點(diǎn)之后，確定九層電梯需要實(shí)現(xiàn)的功能要求；（2）確定控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)上下行功能，由門(mén)電機(jī)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)門(mén)控制，由PLC實(shí)現(xiàn)電梯控制；（3）系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)，完成PLC的選型和參數(shù)選定，根據(jù)九層電梯要實(shí)現(xiàn)的電梯控制功能寫(xiě)出I/O口分配和統(tǒng)計(jì)；（4）在深入分析了電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)九層電梯的工作性質(zhì)和特點(diǎn)方面，設(shè)計(jì)出了軟件控制的流程圖，介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，完成了九層電梯梯形圖的設(shè)計(jì)，包括開(kāi)關(guān)門(mén)、上下行、內(nèi)外呼信號(hào)、上下行指示燈、樓層信息顯示等環(huán)節(jié)；（5）最后對(duì)改造后的九層電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真和調(diào)試。2九層電梯的總體方案設(shè)計(jì)2.1九層電梯的控制要求本文旨在設(shè)計(jì)一種九層電梯的PLC控制系統(tǒng)，旨在通過(guò)精確、高效的控制邏輯，確保電梯的安全、可靠運(yùn)行。針對(duì)現(xiàn)代建筑需求，該電梯控制系統(tǒng)需滿(mǎn)足以下具體控制要求，以實(shí)現(xiàn)電梯的高效功能和用戶(hù)便利性。首先，電梯的基本運(yùn)行功能包括上行和下行，這一過(guò)程由一臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)控制。牽引電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)決定了電梯的上行或下行，這要求電梯控制系統(tǒng)能夠精確控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的上下移動(dòng)。其次，電梯轎廂的開(kāi)關(guān)門(mén)功能是電梯安全運(yùn)行的重要組成部分，此功能由一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向控制轎廂門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，這不僅涉及到乘客的安全，還影響到電梯的運(yùn)行效率。因此，該控制系統(tǒng)需確保門(mén)的開(kāi)閉動(dòng)作準(zhǔn)確、及時(shí)。此外，電梯的呼叫系統(tǒng)是連接用戶(hù)與電梯控制系統(tǒng)的重要橋梁。每一層廳門(mén)外的上、下行呼叫按鈕，以及特定樓層的呼叫限制（如1樓僅設(shè)有上行按鈕，9樓僅設(shè)有下行按鈕）需要通過(guò)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行智能管理，以?xún)?yōu)化電梯的調(diào)度策略，減少等待時(shí)間。電梯轎廂內(nèi)的控制面板包含開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕及1至9層的樓層選擇按鈕，使乘客可以直接輸入目的樓層，這要求PLC系統(tǒng)具備高度的用戶(hù)指令識(shí)別能力，以及優(yōu)秀的樓層調(diào)度算法，確保電梯高效、準(zhǔn)確地達(dá)到指定樓層。電梯在到達(dá)指定目標(biāo)樓層后，應(yīng)能夠根據(jù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)。這一功能不僅提高了電梯使用的靈活性，也滿(mǎn)足了不同場(chǎng)合下對(duì)電梯操作方式的需求。最后，通過(guò)呼叫指示燈在電梯廳門(mén)處和電梯轎廂內(nèi)顯示呼梯信號(hào)、樓層選擇指令信號(hào)以及電梯的平層信號(hào)，這不僅提升了用戶(hù)的使用體驗(yàn)，也增加了電梯運(yùn)行的透明度和安全性。本文設(shè)計(jì)的九層電梯PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)綜合考慮電梯的基本運(yùn)行功能、開(kāi)關(guān)門(mén)控制、呼叫系統(tǒng)、內(nèi)部控制面板以及用戶(hù)界面指示燈等多方面要求，旨在實(shí)現(xiàn)一個(gè)安全、高效、用戶(hù)友好的電梯控制解決方案。圖2-1上、下外呼叫按鈕圖2-2轎廂內(nèi)開(kāi)關(guān)按鈕和樓層選擇按鈕2.2電梯控制系統(tǒng)組成框圖電梯控制系統(tǒng)是現(xiàn)代高層建筑中不可或缺的重要組成部分，它的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)關(guān)系到電梯運(yùn)行的安全性、高效性及用戶(hù)的便捷性。在本文設(shè)計(jì)的九層電梯PLC控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的組成框圖清晰地展示了電梯控制的輸入與輸出機(jī)制，確保了系統(tǒng)操作的精確性和可靠性。在輸入部分，電梯控制系統(tǒng)主要接收四類(lèi)信號(hào)：內(nèi)指令信號(hào)、外呼指令信號(hào)、開(kāi)關(guān)門(mén)指令信號(hào)及平層信號(hào)（平層開(kāi)關(guān)）。內(nèi)指令信號(hào)來(lái)源于電梯轎廂內(nèi)部，允許乘客直接選擇目的樓層或控制開(kāi)關(guān)門(mén)操作；外呼指令信號(hào)則來(lái)自于每一層樓的呼梯按鈕，讓等待的乘客能夠呼叫電梯上行或下行；開(kāi)關(guān)門(mén)指令信號(hào)控制電梯門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，保障乘客的安全進(jìn)出；平層信號(hào)則是確保電梯準(zhǔn)確?？吭诿恳粚訕菍拥男盘?hào)。這些信號(hào)通過(guò)輸入端口被傳送至PLC程序，PLC根據(jù)這些信號(hào)進(jìn)行邏輯處理和編譯，以決定相應(yīng)的輸出操作。輸出部分，電梯控制系統(tǒng)的輸出功能涵蓋樓層顯示、電梯開(kāi)關(guān)門(mén)、電梯上下行以及呼梯信號(hào)指示等關(guān)鍵操作。樓層顯示功能向乘客提供當(dāng)前電梯所處的樓層信息，增加了電梯使用的透明度和乘客的安全感；電梯開(kāi)關(guān)門(mén)功能則直接影響乘客的進(jìn)出安全，需要精確控制門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)機(jī)；電梯上下行功能是電梯最基本的運(yùn)行功能，要求PLC程序能夠根據(jù)輸入信號(hào)準(zhǔn)確控制電梯的運(yùn)行方向和速度；呼梯信號(hào)指示則向乘客提供電梯應(yīng)答外呼指令的即時(shí)反饋，提高電梯服務(wù)的響應(yīng)速度和乘客的滿(mǎn)意度。本文設(shè)計(jì)的九層電梯PLC控制系統(tǒng)通過(guò)明確的輸入與輸出部分構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯運(yùn)行的精確控制。輸入部分確保了系統(tǒng)能夠接收到全面的運(yùn)行指令，而輸出部分則保證了這些指令能夠被有效執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)電梯的安全、高效和便捷運(yùn)行。系統(tǒng)組成框圖如圖2-3所示。圖2-3系統(tǒng)組成框圖2.3電梯組件介紹圖2-4電梯示意圖電梯作為現(xiàn)代建筑中不可或缺的垂直運(yùn)輸設(shè)備，其高效、安全的運(yùn)行離不開(kāi)復(fù)雜精細(xì)的控制系統(tǒng)及多個(gè)關(guān)鍵部件的協(xié)同工作。在本文設(shè)計(jì)的九層電梯PLC控制系統(tǒng)中，除了作為控制核心的PLC外，電梯的其他部件同樣扮演著至關(guān)重要的角色。以下是對(duì)這些關(guān)鍵部件的簡(jiǎn)要介紹。首先，牽引式電動(dòng)機(jī)是電梯運(yùn)行的動(dòng)力源泉，它負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)電梯的上行和下行功能。通過(guò)控制牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，電梯可以實(shí)現(xiàn)向上或向下移動(dòng)。當(dāng)牽引電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，電梯上行；反之，電梯則下行。這種通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)向來(lái)控制電梯運(yùn)行方向的方式，確保了電梯運(yùn)行的靈活性和準(zhǔn)確性。其次，電梯開(kāi)門(mén)的電動(dòng)機(jī)是保障乘客進(jìn)出安全的關(guān)鍵部件。電梯門(mén)分為大堂廳門(mén)和轎廂門(mén)，大堂廳門(mén)設(shè)置在各樓層，而轎廂門(mén)則位于電梯轎廂內(nèi)。電梯只有在?？磕骋粯菍訒r(shí)，對(duì)應(yīng)的大堂廳門(mén)才能打開(kāi)，并且大堂廳門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉動(dòng)作是通過(guò)大堂門(mén)機(jī)驅(qū)動(dòng)完成的，這一機(jī)制確保了電梯的安全性。再者，層樓指示燈，也稱(chēng)為層顯示器，主要安裝在每層廳門(mén)上方及轎廂內(nèi)轎門(mén)上方，用以指示電梯當(dāng)前的位置和運(yùn)行方向。隨著技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的低壓燈泡已被LED替代，不僅提高了能效，還通過(guò)一體化設(shè)計(jì)增強(qiáng)了電梯外觀的現(xiàn)代感。呼梯盒是位于每層廳門(mén)外的電梯呼叫裝置，安裝高度通常離地面約一米。通過(guò)呼梯盒，乘客可以發(fā)送上行或下行的呼叫信號(hào)，從而通知電梯停靠。基站和底站僅設(shè)有單一按鈕，而中間層設(shè)有上下呼叫兩個(gè)按鈕，滿(mǎn)足不同樓層乘客的需求。最后，操縱箱安裝在電梯轎廂內(nèi)，供乘客發(fā)出樓層選擇指令。操縱箱上裝有與電梯層站數(shù)相匹配的內(nèi)選層按鈕，使乘客能夠直接選擇目標(biāo)樓層，提高了電梯使用的便捷性和效率。這些電梯部件與PLC控制系統(tǒng)相結(jié)合，共同確保了電梯的高效運(yùn)行和乘客安全。2.4電動(dòng)機(jī)電氣控制原理圖在本次設(shè)計(jì)的九層電梯控制系統(tǒng)中，牽引電動(dòng)機(jī)和門(mén)電機(jī)的電氣控制是實(shí)現(xiàn)電梯安全、高效運(yùn)行的關(guān)鍵。牽引電動(dòng)機(jī)控制電梯的上升和下降，而門(mén)電機(jī)負(fù)責(zé)控制電梯轎廂門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。圖2-5中展示了這兩種電動(dòng)機(jī)的電路原理圖，其中包括了關(guān)鍵的控制元件，如交流接觸器、熱繼電器和熔斷器，它們共同確保了電梯運(yùn)行的安全性和可靠性。交流接觸器KM1至KM4是電路中的主要控制元件。KM1和KM2專(zhuān)門(mén)用于控制牽引電動(dòng)機(jī)，當(dāng)KM1接通時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上升；反之，KM2接通時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，電梯下降。這種控制方式允許電梯根據(jù)乘客需求準(zhǔn)確地執(zhí)行上升或下降的操作。另一方面，KM3和KM4則負(fù)責(zé)控制門(mén)電機(jī)，其中KM3接通時(shí)轎廂門(mén)打開(kāi)，KM4接通時(shí)轎廂門(mén)關(guān)閉。這樣的設(shè)計(jì)確保了電梯在乘客進(jìn)出時(shí)門(mén)的準(zhǔn)確開(kāi)啟和關(guān)閉，增加了乘客使用的便利性和安全性。為了保護(hù)電梯免受過(guò)載等異常情況的影響，設(shè)計(jì)中還引入了FR1和FR2兩個(gè)熱繼電器。這些熱繼電器能夠在電梯運(yùn)行中出現(xiàn)過(guò)載時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)電路，從而保護(hù)電梯系統(tǒng)免受損害。此外，熔斷器FU1作為過(guò)電流保護(hù)裝置，能夠在電流超過(guò)安全范圍時(shí)快速斷開(kāi)電路，進(jìn)一步增強(qiáng)了電梯系統(tǒng)的安全保護(hù)。通過(guò)精心設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)電氣控制系統(tǒng)，結(jié)合了交流接觸器、熱繼電器和熔斷器等保護(hù)元件，不僅實(shí)現(xiàn)了電梯的高效和準(zhǔn)確控制，還大大提高了電梯運(yùn)行的安全性。這種電氣控制原理的應(yīng)用，是現(xiàn)代電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分，確保了電梯能夠在各種情況下安全、可靠地服務(wù)于乘客。圖2-5牽引電動(dòng)機(jī)與門(mén)電機(jī)的電路圖3PLC的硬件設(shè)計(jì)3.1PLC工作原理簡(jiǎn)介PLC是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制管理的通用微型計(jì)算裝置，它結(jié)合了常規(guī)微型計(jì)算機(jī)和電子控制技術(shù)，具有類(lèi)似家用計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)的特點(diǎn)。它由硬件和軟件兩個(gè)主要部分組成，包括中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、內(nèi)部電源、輸入輸出擴(kuò)展單元以及外圍設(shè)備等。PLC的軟件系統(tǒng)是一系列用于實(shí)現(xiàn)特定功能的程序，包括監(jiān)控程序、輸入翻譯程序和輸入診斷程序。用戶(hù)程序軟件使用多種編程語(yǔ)言（如梯形圖）編寫(xiě)，根據(jù)遠(yuǎn)程控制器的需求設(shè)計(jì)生成。PLC的主要程序工作處理模式為一個(gè)周期循環(huán)程序掃描,每個(gè)程序循環(huán)掃描周期程序根據(jù)工作次序進(jìn)行劃分分別為三個(gè)主要步驟,即程序輸入數(shù)據(jù)掃描、程序執(zhí)行、輸出數(shù)據(jù)處理。PLC的技術(shù)參數(shù)包括輸入輸出點(diǎn)數(shù)，即外部輸入輸出端口的數(shù)量，它決定了能夠連接的開(kāi)關(guān)、按鈕和操作鍵的數(shù)量以及所能承載的負(fù)荷。內(nèi)存容量指的是用戶(hù)程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的能力，通常以步數(shù)為單位，每個(gè)步驟占據(jù)二進(jìn)制16位。掃描速度通常以每次完成1000步指令的毫秒時(shí)間為計(jì)算單位，單位為毫秒/步?？删幊炭刂破骶哂锌蓴U(kuò)展性，除了主模塊外，還可以添加A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、位置控制器等擴(kuò)展模塊?？删幊炭刂破骶哂幸惶谆蚨嗵酌罴稀LC的應(yīng)用可編程顯示語(yǔ)言主要類(lèi)型有梯形圖顯示語(yǔ)言，助記符顯示語(yǔ)言，順序顯示功能和視圖顯示語(yǔ)言等。其中前兩種編程語(yǔ)言已經(jīng)使用得比較多，順序和公式功能結(jié)構(gòu)示意圖這種編程語(yǔ)言在許多應(yīng)用情況下都已經(jīng)是可以采用的。此次教研課題學(xué)科選擇題所采用的語(yǔ)言是一種編程設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它用的是一種基于梯形圖式的編程語(yǔ)言。3.2PLC的I/O口分配在設(shè)計(jì)九層電梯PLC控制系統(tǒng)的過(guò)程中，綜合分析電梯的功能需求和操作特性，預(yù)估系統(tǒng)需要41個(gè)輸入點(diǎn)和20個(gè)輸出點(diǎn)以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。這些輸入輸出點(diǎn)涵蓋了電梯的主要功能，包括層間呼叫、樓層感應(yīng)、門(mén)的控制等，確保電梯系統(tǒng)的高效運(yùn)行和乘客安全。電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于如何有效地處理和響應(yīng)不同類(lèi)型的輸入信號(hào)，以保證電梯的安全、高效運(yùn)行。在本系統(tǒng)中，四類(lèi)主要的輸入信號(hào)——內(nèi)指令信號(hào)、外呼指令信號(hào)、開(kāi)關(guān)門(mén)指令信號(hào)及平層信號(hào)——構(gòu)成了電梯控制邏輯的核心。這些信號(hào)的準(zhǔn)確接收與處理直接影響到電梯操作的準(zhǔn)確性和乘客的安全。內(nèi)指令信號(hào)是由電梯轎廂內(nèi)的操作面板產(chǎn)生的，允許乘客選擇目的樓層或進(jìn)行開(kāi)關(guān)門(mén)操作。這種信號(hào)的設(shè)計(jì)考慮了乘客直接與電梯交互的便利性，使得電梯能夠根據(jù)乘客的需求進(jìn)行相應(yīng)的樓層移動(dòng)。外呼指令信號(hào)來(lái)源于每一層樓的呼梯按鈕，這種設(shè)計(jì)使得等待電梯的乘客能夠根據(jù)自己的需要呼叫電梯上行或下行。外呼指令信號(hào)的接收和處理是電梯調(diào)度系統(tǒng)的重要組成部分，它決定了電梯如何根據(jù)樓層的呼叫需求進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序和調(diào)度。開(kāi)關(guān)門(mén)指令信號(hào)則是電梯安全運(yùn)行的基礎(chǔ)之一，控制電梯門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。這類(lèi)信號(hào)的處理確保了乘客能夠安全進(jìn)出電梯，同時(shí)防止了電梯在門(mén)未完全關(guān)閉的情況下啟動(dòng)，避免了潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。平層信號(hào)是電梯準(zhǔn)確停靠各樓層的關(guān)鍵，它確保了電梯能夠精準(zhǔn)地停在每一層樓前，讓乘客方便地進(jìn)出。平層信號(hào)的準(zhǔn)確處理對(duì)于提高電梯使用的舒適度和安全性至關(guān)重要。這些信號(hào)通過(guò)輸入端口傳送至PLC程序，PLC通過(guò)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行邏輯處理和編譯，生成相應(yīng)的輸出操作，如電梯的上下移動(dòng)、門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉等。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮了電梯運(yùn)行的復(fù)雜性和多樣性，通過(guò)精確的邏輯判斷和快速的信號(hào)處理，確保了電梯操作的高效性和乘客的安全性。這種基于PLC的電梯控制系統(tǒng)，以其高度的靈活性和可靠性，成為現(xiàn)代電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首選方案。電梯控制系統(tǒng)的輸出點(diǎn)配置是實(shí)現(xiàn)電梯精確控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涉及電梯上下行動(dòng)作、門(mén)的開(kāi)閉控制、樓層顯示及呼叫指示等多個(gè)方面。這些輸出點(diǎn)的合理配置和精確控制，直接影響到電梯運(yùn)行的安全性和效率，以及乘客的使用體驗(yàn)。在本電梯控制系統(tǒng)中，Q0.0和Q0.1輸出點(diǎn)分別負(fù)責(zé)電梯的上行和下行控制。Q0.0輸出點(diǎn)被指定給KM1，用于激活電梯上行操作；而Q0.1輸出點(diǎn)則分配給KM2，用于控制電梯的下行。這種設(shè)計(jì)確保了電梯能夠根據(jù)輸入信號(hào)的要求，準(zhǔn)確地執(zhí)行上行或下行的動(dòng)作，滿(mǎn)足乘客的樓層移動(dòng)需求。電梯門(mén)的開(kāi)閉控制是電梯安全運(yùn)行的重要組成部分，需要通過(guò)專(zhuān)門(mén)的輸出點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電梯門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉不僅影響乘客的進(jìn)出安全，也關(guān)系到電梯是否能夠正常運(yùn)行。因此，電梯控制系統(tǒng)中包括了專(zhuān)門(mén)的輸出點(diǎn)來(lái)控制電梯門(mén)的開(kāi)閉，通過(guò)精確的時(shí)間控制和邏輯判斷，確保電梯門(mén)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候開(kāi)啟或關(guān)閉。樓層顯示是向乘客提供電梯當(dāng)前所在樓層信息的重要功能，它通過(guò)特定的輸出點(diǎn)來(lái)控制顯示設(shè)備，如LED或LCD顯示屏。這些顯示設(shè)備根據(jù)控制系統(tǒng)的指示，實(shí)時(shí)更新電梯所處的樓層信息，提高了電梯使用的透明度和乘客的安全感。呼叫指示則是電梯響應(yīng)乘客呼叫的可視化反饋，通過(guò)樓層外的指示燈來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電梯接收到某一樓層的呼叫信號(hào)時(shí)，相應(yīng)樓層的呼叫指示燈將亮起，告知乘客電梯已經(jīng)接收到呼叫并將進(jìn)行響應(yīng)。這種設(shè)計(jì)不僅增加了電梯系統(tǒng)的互動(dòng)性，也提升了乘客的等待體驗(yàn)。電梯控制系統(tǒng)的輸出點(diǎn)配置充分考慮了電梯運(yùn)行的多方面需求，通過(guò)精確的控制和合理的邏輯設(shè)計(jì)，確保了電梯操作的全面性、高效性和安全性。這些配置在整個(gè)電梯控制系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用，為乘客提供了一個(gè)安全、便捷、舒適的乘梯環(huán)境。通過(guò)精心設(shè)計(jì)的I/O點(diǎn)分配，PLC控制系統(tǒng)為電梯運(yùn)行提供了精確和可靠的控制方案。這種細(xì)致的設(shè)備參數(shù)設(shè)定和I/O點(diǎn)分配策略是電梯PLC控制系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足高性能要求、提升使用安全性和便利性的核心。在整個(gè)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，深入考慮了電梯的安全、效率和用戶(hù)體驗(yàn)，確保了控制系統(tǒng)能夠在各種情況下可靠運(yùn)行，從而提供一個(gè)高效、可靠、用戶(hù)友好的電梯控制解決方案。通過(guò)對(duì)輸入點(diǎn)的細(xì)致規(guī)劃，系統(tǒng)能夠有效響應(yīng)來(lái)自不同樓層的呼叫信號(hào)，無(wú)論是內(nèi)部的樓層選擇還是外部的上下行請(qǐng)求。這確保了電梯能夠根據(jù)實(shí)際需求及時(shí)響應(yīng)，大大提高了電梯服務(wù)的效率和乘客的滿(mǎn)意度。同時(shí)，準(zhǔn)確識(shí)別電梯所在位置的功能，對(duì)于保障電梯準(zhǔn)確?？?、乘客安全進(jìn)出至關(guān)重要，也是電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。輸出點(diǎn)的配置則主要集中在控制電梯的關(guān)鍵操作上，包括電梯門(mén)的開(kāi)閉、電梯的上下行動(dòng)作以及樓層和呼叫指示的顯示。這些操作的準(zhǔn)確執(zhí)行，不僅關(guān)系到電梯運(yùn)行的安全性，也直接影響到乘客的使用體驗(yàn)。通過(guò)對(duì)輸出點(diǎn)的合理分配和控制，電梯能夠平穩(wěn)、安全地完成乘客的運(yùn)輸任務(wù)，同時(shí)提供清晰的狀態(tài)指示，使乘客在使用過(guò)程中更加安心。整個(gè)電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，體現(xiàn)了對(duì)電梯運(yùn)行安全和效率的全面考量，以及對(duì)提升用戶(hù)體驗(yàn)的不懈追求。具體的I/O輸入輸出分配表，如表3-1和表3-2所示，為電梯控制系統(tǒng)的配置和后續(xù)維護(hù)提供了明確的參考，確保了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和實(shí)用性。表3-1I/O輸入分配表序號(hào)輸入點(diǎn)輸入設(shè)備功能1I0.01SB一層外呼按鈕2I0.12SB1二層外呼按鈕下3I0.22SB2二層外呼按鈕上4I0.33SB1三層外呼按鈕下5I0.43SB2三層外呼按鈕上6I0.54SB1四層外呼按鈕下7I0.64SB2四層外呼按鈕上8I0.75SB1五層外呼按鈕下9I1.05SB2五層外呼按鈕上10I1.16SB1六層外呼按鈕下11I1.26SB2六層外呼按鈕上12I1.37SB1七層外呼按鈕下13I1.47SB2七層外呼按鈕上14I1.58SB1八層外呼按鈕下15I1.68SB2八層外呼按鈕上16I1.79SB九層外呼按鈕下17I2.0SB1箱內(nèi)開(kāi)門(mén)按鈕18I2.1SB2箱內(nèi)關(guān)門(mén)按鈕19I2.2SB3箱內(nèi)選層120I2.3SB4箱內(nèi)選層221I2.4SB5箱內(nèi)選層322I2.5SB6箱內(nèi)選層423I2.6SB7箱內(nèi)選層524I2.7SB8箱內(nèi)選層625I3.0SB9箱內(nèi)選層726I3.1SB10箱內(nèi)選層827I3.2SB11箱內(nèi)選層928I3.3SB12一樓平層開(kāi)關(guān)29I3.4SB13二樓平層開(kāi)關(guān)30I3.5SB14三樓平層開(kāi)關(guān)31I3.6SB15四樓平層開(kāi)關(guān)32I3.7SB16五樓平層開(kāi)關(guān)33I4.0SB17六樓平層開(kāi)關(guān)34I4.1SB18七樓平層開(kāi)關(guān)35I4.2SB19八樓平層開(kāi)關(guān)36I4.3SB20九樓平層開(kāi)關(guān)37I4.4KA1門(mén)鎖38I4.5SQ1轎廂防夾光柵39I4.6SQ2轎廂開(kāi)門(mén)限位40I4.7SQ3轎廂關(guān)門(mén)限位41I5.0SQ4復(fù)位表3-2I/O輸出分配表序號(hào)輸出點(diǎn)輸出設(shè)備功能1Q0.0KM1電梯上行2Q0.1KM2電梯下行3Q0.2HL1一層外呼上行指示燈4Q0.3HL2二層外呼下行指示燈5Q0.4HL3二層外呼上行指示燈6Q0.5HL4三層外呼下行指示燈7Q0.6HL5三層外呼上行指示燈8Q0.7HL6四層外呼下行指示燈9Q1.0HL7四層外呼上行指示燈10Q1.1HL8五層外呼下行指示燈11Q1.2HL9五層外呼上行指示燈12Q1.3HL10六層外呼下行指示燈13Q1.4HL11六層外呼上行指示燈14Q1.5HL12七層外呼下行指示燈15Q1.6HL13七層外呼上行指示燈16Q1.7HL14八層外呼下行指示燈17Q2.0HL15八層外呼上行指示燈18Q2.1HL16九層外呼下行指示燈19Q2.2KM3電梯開(kāi)門(mén)20Q2.3KM4電梯關(guān)門(mén)3.3PLC的選型鑒于此次項(xiàng)目設(shè)計(jì)的第二層小型電梯控制系統(tǒng)中總共有九層，且其中模擬開(kāi)關(guān)閥門(mén)數(shù)量較少居多，模擬開(kāi)關(guān)數(shù)量相對(duì)有所減少，對(duì)于以模擬開(kāi)關(guān)門(mén)數(shù)量和模擬控制器數(shù)量為主的電梯系統(tǒng)而言，一般小型小型PLC的系統(tǒng)響應(yīng)速度已經(jīng)完全足夠快，可以完全能夠滿(mǎn)足電梯控制的基本需求，在小型型的PLC中整體式相對(duì)于一般模塊式比其他大型型的PLC更廉價(jià)，但是系統(tǒng)體積也更小，經(jīng)過(guò)多次綜合分析考慮后，系統(tǒng)最終決定決定選用了由西門(mén)子公司自己研發(fā)生產(chǎn)的S7-200系列小型PLC(cpu226型，有24個(gè)輸入，16個(gè)輸出)加兩個(gè)EM223拓展擴(kuò)展模塊(16個(gè)輸入16個(gè)輸出)。西門(mén)子S7-200系列PLC產(chǎn)品具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。首先，它具備強(qiáng)大的集成能力，將CPU型號(hào)、電源以及輸入輸出功能集成為一個(gè)整體，同時(shí)支持將最少8個(gè)單元的西門(mén)子設(shè)備作為一個(gè)單元進(jìn)行輸入輸出擴(kuò)充，最多支持256個(gè)輸入/輸出接口。其次，其運(yùn)行速度快，基礎(chǔ)命令執(zhí)行速度為0.08微秒/步，應(yīng)用命令為1.52微秒/步。安全方面，S7-200具備寬松的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存，內(nèi)置8000段內(nèi)存，可通過(guò)記憶箱延伸至最多16000段。此外，其支持多種柔性元器件的使用，如副作用繼電器3072、計(jì)時(shí)器256、計(jì)數(shù)器230以及存儲(chǔ)器8000。此系列PLC除了具備16-256個(gè)通用速度路徑控制外，還支持模擬量控制和定位控制等專(zhuān)用控制，適用于各種安全規(guī)范。在基本設(shè)計(jì)方面，S7-200具有靈活的配置能力，包括虛擬主機(jī)管理單元、I/O、AD界面、DA接口以及其他特定的應(yīng)用函數(shù)。其命令執(zhí)行功能豐富，每種功能都有指定的名稱(chēng)，并具有快速運(yùn)行的特性。此外，S7-200還內(nèi)置了條件輔助起動(dòng)繼電器、狀態(tài)輔助保護(hù)、計(jì)時(shí)器、寄存器、計(jì)數(shù)器等基本功能，滿(mǎn)足了整體控制的需求。S7-200的這種編程軟件語(yǔ)言既同樣可以應(yīng)用于一臺(tái)編程器，也同樣也是可以在基于PC的主機(jī)上直接進(jìn)行使用比如西門(mén)子公司的一些工業(yè)專(zhuān)用電子編程系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)它來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試進(jìn)行，編程軟件語(yǔ)言中也同樣可以直接使用梯形圖或者也就是梯形指令表，尤其重要的一點(diǎn)是一臺(tái)主機(jī)可用基于PC的主機(jī)對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，為用戶(hù)調(diào)試和維護(hù)保養(yǎng)系統(tǒng)提供了很大的方便。3.4PLC外部接線(xiàn)圖在設(shè)計(jì)九層電梯的PLC控制系統(tǒng)中，外部接線(xiàn)圖是確保電梯各部件與PLC正確通信的關(guān)鍵。圖3-2提供了一個(gè)全面的視圖，展示了如何將電梯的控制按鈕、選擇按鈕和顯示按鈕等與PLC進(jìn)行連接。這種連接確保了電梯控制系統(tǒng)的有效性和可靠性，是實(shí)現(xiàn)電梯安全、高效運(yùn)行的基礎(chǔ)。電梯外呼按鈕由I0.0到I1.7輸入點(diǎn)控制，這些按鈕允許乘客從電梯外部呼叫電梯，無(wú)論是想要上行還是下行。每一層樓都設(shè)有對(duì)應(yīng)的呼叫按鈕，通過(guò)這些輸入點(diǎn)與PLC連接，確保了乘客的呼叫信號(hào)能夠被系統(tǒng)準(zhǔn)確接收并作出響應(yīng)。開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕由I2.0和I2.1輸入點(diǎn)控制，這兩個(gè)按鈕分別負(fù)責(zé)控制電梯轎廂的門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉。這種設(shè)計(jì)允許乘客在電梯轎廂內(nèi)直接操作門(mén)的開(kāi)閉，增加了使用電梯的便捷性。轎廂內(nèi)選擇按鈕，從I2.3到I3.2輸入點(diǎn)，為乘客提供了在電梯內(nèi)部選擇目的樓層的功能。這些按鈕直接連接到PLC，允許系統(tǒng)根據(jù)乘客的選擇執(zhí)行電梯運(yùn)行到指定樓層的操作。樓層開(kāi)關(guān)按鈕，由I3.3到I4.3輸入點(diǎn)控制，這些按鈕用于感應(yīng)電梯是否到達(dá)指定樓層。這些信號(hào)對(duì)于PLC來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈儙椭鶳LC判斷電梯的準(zhǔn)確位置，確保電梯能夠準(zhǔn)時(shí)?？?。電梯上下行顯示按鈕由Q0.0和Q0.1輸出點(diǎn)控制，用于向乘客顯示電梯當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，即是正在上行還是下行。這增加了乘客對(duì)電梯運(yùn)行狀態(tài)的認(rèn)知，提高了乘客的安全感。最后，樓層顯示按鈕由Q0.3到Q2.1輸出點(diǎn)控制，這些按鈕在電梯轎廂內(nèi)和每層樓的電梯入口處顯示電梯當(dāng)前所在的樓層。這樣的設(shè)計(jì)不僅方便了乘客了解電梯的位置信息，也是電梯安全運(yùn)行不可缺少的部分。PLC外部接線(xiàn)圖的設(shè)計(jì)涵蓋了電梯系統(tǒng)控制的各個(gè)方面，確保了電梯能夠根據(jù)乘客的需求提供精確的服務(wù)，同時(shí)也保障了乘客的安全和舒適。這種詳細(xì)的接線(xiàn)規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)高效運(yùn)行的基礎(chǔ)，體現(xiàn)了現(xiàn)代電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)精確控制和用戶(hù)友好性的重視。圖3-2PLC外部接線(xiàn)圖4九層電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序流程圖電梯的運(yùn)行控制總流程是設(shè)計(jì)電梯PLC控制系統(tǒng)時(shí)的核心部分，它確保了電梯的高效和安全運(yùn)行。在流程圖4-1中，電梯運(yùn)行的整個(gè)控制邏輯被清晰地展示出來(lái)，涵蓋了電梯運(yùn)行的所有可能狀態(tài)和相應(yīng)的響應(yīng)動(dòng)作，確保電梯能夠根據(jù)乘客的需求進(jìn)行準(zhǔn)確的操作。流程開(kāi)始于電梯上電，這是電梯控制系統(tǒng)開(kāi)始工作的起點(diǎn)。在上電后，系統(tǒng)首先檢測(cè)是否有內(nèi)外呼信號(hào)的產(chǎn)生。內(nèi)外呼信號(hào)是電梯運(yùn)行的觸發(fā)條件，分別代表著轎廂內(nèi)部的樓層選擇信號(hào)和電梯外部的呼叫信號(hào)。如果沒(méi)有檢測(cè)到任何呼叫信號(hào)，電梯將進(jìn)入停止等待狀態(tài)，等待新的呼叫信號(hào)產(chǎn)生。一旦檢測(cè)到內(nèi)外呼信號(hào)，電梯控制系統(tǒng)會(huì)進(jìn)一步判斷當(dāng)前電梯所在樓層是否與目標(biāo)樓層相同。如果電梯已經(jīng)處于目標(biāo)樓層，這意味著乘客在呼叫電梯后無(wú)需電梯移動(dòng)即可進(jìn)入轎廂。此時(shí)，電梯將執(zhí)行開(kāi)門(mén)操作，允許乘客進(jìn)入或離開(kāi)轎廂。待乘客全部離開(kāi)轎廂后，電梯將執(zhí)行關(guān)門(mén)操作，然后回到等待階段，準(zhǔn)備接收新的命令。如果目標(biāo)樓層與當(dāng)前樓層不同，電梯則需要啟動(dòng)并向目標(biāo)樓層運(yùn)行。在向目標(biāo)樓層運(yùn)行的過(guò)程中，電梯會(huì)在每到達(dá)一層時(shí)判斷是否為目標(biāo)層。如果到達(dá)的樓層正是目標(biāo)樓層，電梯將進(jìn)行制動(dòng)，執(zhí)行開(kāi)門(mén)操作，允許乘客進(jìn)出，隨后經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)后執(zhí)行關(guān)門(mén)操作，以確保乘客安全離開(kāi)。如果當(dāng)前樓層不是目標(biāo)樓層，電梯將繼續(xù)運(yùn)行，直至到達(dá)目標(biāo)樓層。整個(gè)流程反映了電梯控制系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化水平，通過(guò)精確的邏輯判斷和操作執(zhí)行，確保了電梯運(yùn)行的高效性和乘客的安全性。這種流程設(shè)計(jì)不僅提高了電梯的服務(wù)質(zhì)量，還優(yōu)化了電梯的運(yùn)行效率，是現(xiàn)代電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分。圖4-1電梯運(yùn)行控制總流程圖4.2部分梯形圖及功能本次設(shè)計(jì)的梯形圖設(shè)計(jì)可以分為開(kāi)、關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)，上、下行環(huán)節(jié)，廳門(mén)外呼叫環(huán)節(jié)，樓層指示環(huán)節(jié)等幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行，然后將這些環(huán)節(jié)組合在一起形成完整的梯形圖。九層電梯控制系統(tǒng)完整梯形圖見(jiàn)附錄。（1）開(kāi)、關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)電梯自動(dòng)開(kāi)啟停止開(kāi)始運(yùn)行為了實(shí)現(xiàn)停層時(shí)的自動(dòng)打開(kāi)，電梯必須在一個(gè)水平層開(kāi)始運(yùn)行時(shí)至少在水平面的一定位置，電梯就相對(duì)地自動(dòng)開(kāi)始停止打開(kāi)。電梯重新開(kāi)門(mén)操作過(guò)程如圖中的重新打開(kāi)門(mén)，在一次啟動(dòng)電梯重新開(kāi)門(mén)的整個(gè)操作過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)有一個(gè)年輕人或一件東西被一個(gè)夾板卡住或者放在了兩門(mén)的中間，則必須重新將門(mén)打開(kāi)。目前大多數(shù)的安全電梯都已經(jīng)是通過(guò)利用安全光幕或者機(jī)械式安全電接觸板對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行安全檢查，自動(dòng)向其傳遞并輸出一個(gè)重新嘗試打開(kāi)的安全信號(hào)，已經(jīng)完全可以直接達(dá)到重新嘗試打開(kāi)一部電梯的安全目標(biāo)。呼梯一旦自動(dòng)打開(kāi),電梯就可能會(huì)自動(dòng)到達(dá)某一層次車(chē)站后，如果當(dāng)?shù)剀?chē)站沒(méi)有任何工作人員或者可以前來(lái)繼續(xù)協(xié)助使用搭乘電梯，電梯就可能會(huì)直接繼續(xù)?？吭谶@個(gè)不同層次的站上當(dāng)?shù)群虺丝痛?，為了確保旅客隨時(shí)可以方便地使用電梯，電梯會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)以應(yīng)對(duì)需要。在沒(méi)有旅客呼叫電梯的情況下，系統(tǒng)會(huì)先確認(rèn)電梯的位置，然后打開(kāi)正常的大門(mén)。當(dāng)電梯到達(dá)特定樓層時(shí)，才會(huì)響應(yīng)旅客的呼叫并打開(kāi)電梯門(mén)。這一過(guò)程中，打開(kāi)大門(mén)和響應(yīng)呼叫的順序?qū)⒏鶕?jù)電梯停靠樓層的先后順序來(lái)進(jìn)行安排。如果有電梯到達(dá)地面層，那么在這段時(shí)間內(nèi)，其他電梯很可能會(huì)暫時(shí)關(guān)閉。如圖4-2、4-3所示。圖4-2電梯開(kāi)門(mén)梯形圖圖4-3電梯關(guān)門(mén)梯形圖（2）上、下行環(huán)節(jié)本設(shè)計(jì)電梯上、下行環(huán)節(jié)部分梯形圖如圖4-4、圖4-5所示。在無(wú)人駕駛轉(zhuǎn)向升降機(jī)發(fā)生緊急情況時(shí)，對(duì)于升降機(jī)的操作和管理者的了解至關(guān)重要，特別是對(duì)升降機(jī)的運(yùn)行方向有足夠的了解。自動(dòng)升降機(jī)的運(yùn)行方向通常分為兩種：向上和向下。當(dāng)升降機(jī)能夠以無(wú)人值守的方式穩(wěn)定運(yùn)行，并且接收到內(nèi)部選擇或外部直接呼叫的信號(hào)時(shí)，應(yīng)根據(jù)這些信號(hào)所處的升降機(jī)位置以及內(nèi)部選擇和外部呼叫之間的相關(guān)性來(lái)確定升降機(jī)信號(hào)是指示向上還是向下運(yùn)行。一旦電梯已經(jīng)完成自動(dòng)定位，內(nèi)部選擇和外部呼叫之間會(huì)產(chǎn)生交互作用。在這種情況下，如果不能充分滿(mǎn)足電梯高速向前運(yùn)行的功能需求，可能無(wú)法完全消除方向信息。檢修啟動(dòng)狀態(tài)下的系統(tǒng)運(yùn)行定向方式直接通過(guò)系統(tǒng)上行和啟動(dòng)下行的一鍵啟動(dòng)定向按鍵分別來(lái)進(jìn)行確定,無(wú)須手動(dòng)進(jìn)行定向。梯形圖（圖4-3）中m0.0以及m0.1分別連接表示了作為一個(gè)定一固上行和一個(gè)定下行的兩個(gè)輔助自動(dòng)繼電器,它們的導(dǎo)電線(xiàn)圈需要工作通電條件也就是呼叫觸電。該模塊由內(nèi)外相互控制呼叫觸電信號(hào)及自動(dòng)電梯運(yùn)行位置控制信號(hào)共同連接組成。圖4-4電梯上、下行環(huán)節(jié)圖4-5電梯上、下行環(huán)節(jié)5仿真5.1仿真軟件簡(jiǎn)介在進(jìn)行模擬之前，首先需要使用STEP7-MicroWIN進(jìn)行編程。在完成編程后，在軟件中點(diǎn)擊“文件”，然后選擇“導(dǎo)出”，這將會(huì)彈出一個(gè)名為“輸出模塊”的窗口。在該窗口中，可以通過(guò)設(shè)置“輸出模塊”選項(xiàng)來(lái)指定文檔名稱(chēng)，然后點(diǎn)擊“保存模塊”。接下來(lái)，用戶(hù)需要打開(kāi)模擬器，并輸入口令“6596”。然后，在PLC控制界面中，選擇“全部”，并點(diǎn)擊“確定”命令。接著，打開(kāi)WIN的輸出函數(shù)，并點(diǎn)擊“確定”。在確認(rèn)完成后，點(diǎn)擊界面上的“三角形”圖標(biāo)，將PLC的工作模式設(shè)置為工作模式。最后，點(diǎn)擊下方的小開(kāi)關(guān)，將信號(hào)發(fā)送到PLC中，完成模擬，S7-200仿真軟件如圖5-1所示。圖5-1S7-200界面圖5.2電梯運(yùn)行模擬（1）CPU型號(hào)選擇圖5-2CPU選型在進(jìn)行PLC（可編程邏輯控制器）系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇合適的CPU型號(hào)和擴(kuò)展模塊是確保系統(tǒng)滿(mǎn)足所有設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵步驟。圖5-2中的雙擊操作允許設(shè)計(jì)者選擇PLC的CPU型號(hào)，這是配置控制系統(tǒng)的初步步驟。在本設(shè)計(jì)中，為了滿(mǎn)足九層電梯控制系統(tǒng)的需求，還需要增加額外的模塊以擴(kuò)展系統(tǒng)的輸入/輸出能力。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，除了已選的CPU型號(hào)之外，還需要加上兩個(gè)型號(hào)為EM223的模塊。EM223模塊是針對(duì)SIMATICS7-200系列PLC設(shè)計(jì)的擴(kuò)展模塊，它提供了額外的數(shù)字輸入/輸出點(diǎn)，非常適合用于擴(kuò)展電梯控制系統(tǒng)的功能。利用相同的方法加上這兩個(gè)模塊，即通過(guò)在配置軟件中雙擊PLC模塊，選擇所需的EM223模塊并添加到系統(tǒng)配置中，可以有效增強(qiáng)電梯控制系統(tǒng)的處理能力和接口數(shù)量。實(shí)際輸入信號(hào)及反饋信號(hào)通常由按鈕或開(kāi)關(guān)模擬，這些模擬信號(hào)對(duì)于測(cè)試和驗(yàn)證PLC程序的邏輯非常有用。在設(shè)計(jì)和測(cè)試階段，輸出端不需要接實(shí)際負(fù)載，PLC輸出端的功能發(fā)光二極管（LED）足以顯示負(fù)載狀態(tài)。這種方法簡(jiǎn)化了測(cè)試過(guò)程，允許設(shè)計(jì)者在沒(méi)有實(shí)際連接負(fù)載的情況下，快速識(shí)別和調(diào)試程序中的邏輯錯(cuò)誤。通過(guò)增加EM223模塊，設(shè)計(jì)者可以為電梯控制系統(tǒng)提供足夠的輸入/輸出點(diǎn)，以滿(mǎn)足復(fù)雜的控制需求，如樓層選擇、門(mén)控制、運(yùn)行狀態(tài)指示等。同時(shí)，使用LED指示輸出狀態(tài)是一種高效且經(jīng)濟(jì)的方式，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和維護(hù)過(guò)程更加便捷和高效。這種設(shè)計(jì)方法確保了電梯控制系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性，為乘客提供安全、舒適的乘坐體驗(yàn)。（2）運(yùn)行測(cè)試在電梯控制系統(tǒng)的運(yùn)行測(cè)試階段，模擬電梯的實(shí)際操作是檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否滿(mǎn)足功能要求的關(guān)鍵一步。本次測(cè)試模擬的情景是電梯從四樓響應(yīng)九樓的外呼請(qǐng)求，并安全、準(zhǔn)確地運(yùn)行到九樓。以下是測(cè)試過(guò)程的詳細(xì)描述。初始狀態(tài)下，電梯處于四樓，準(zhǔn)備接收操作指令。當(dāng)九樓的外呼按鈕被按下（即I1.7被激活）時(shí)，九樓的外呼指示燈（對(duì)應(yīng)Q2.1輸出）亮起，表示電梯控制系統(tǒng)已成功接收到來(lái)自九樓的呼叫信號(hào)。這一步驗(yàn)證了系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識(shí)別和響應(yīng)外呼信號(hào)。隨后，操作人員按下關(guān)門(mén)功能按鈕（即I2.1被激活），啟動(dòng)電梯的上行操作。電梯上行指示燈（對(duì)應(yīng)Q0.0輸出）亮起，表示電梯轎廂開(kāi)始向上運(yùn)行。這個(gè)環(huán)節(jié)測(cè)試了電梯在接到上行指令后能否正確啟動(dòng)并向目標(biāo)樓層移動(dòng)的功能。在電梯到達(dá)九樓后，發(fā)出平層信號(hào)，此時(shí)電梯轎廂停止上行，完成了從四樓到九樓的運(yùn)行。隨即，電梯門(mén)開(kāi)指示燈（再次為Q2.2輸出）亮起，表示電梯門(mén)已經(jīng)打開(kāi)，乘客可以安全進(jìn)出。這一步驟展示了電梯能夠準(zhǔn)確?？恐付菍硬?zhí)行開(kāi)門(mén)操作，確保乘客的安全和便利。整個(gè)測(cè)試過(guò)程模擬了電梯在實(shí)際使用中的一個(gè)典型操作場(chǎng)景，通過(guò)輸入信號(hào)的激活和輸出信號(hào)的響應(yīng)，驗(yàn)證了電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性和可靠性。這種運(yùn)行測(cè)試不僅幫助發(fā)現(xiàn)和修正系統(tǒng)中可能存在的問(wèn)題，還確保了電梯在交付使用前能夠滿(mǎn)足所有安全和功能標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)這樣的測(cè)試，可以大大提高電梯系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，為使用者提供更加安全、便捷的乘坐體驗(yàn)，如圖5-4所示。圖5-3電梯處于四樓圖5-4電梯到達(dá)九樓（3）運(yùn)行測(cè)試在這一運(yùn)行測(cè)試場(chǎng)景中，電梯從九樓出發(fā)，響應(yīng)轎廂內(nèi)的一樓選擇按鈕操作，安全下行至一樓，并完成開(kāi)門(mén)讓乘客離開(kāi)的整個(gè)過(guò)程。這一測(cè)試過(guò)程旨在驗(yàn)證電梯控制系統(tǒng)能否準(zhǔn)確響應(yīng)內(nèi)部選擇信號(hào)，并執(zhí)行正確的運(yùn)行指令，以確保乘客安全、準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)樓層。測(cè)試開(kāi)始時(shí)，電梯位于九樓，操作人員在轎廂內(nèi)按下一樓的選擇按鈕（即I2.2被激活）。這一操作模擬了乘客希望電梯下行至一樓的常見(jiàn)場(chǎng)景。隨后，為了開(kāi)始下行之前確保安全，系統(tǒng)檢測(cè)到轎廂門(mén)關(guān)閉到位的信號(hào)（I4.7被激活），這一步驟確保了電梯在開(kāi)始運(yùn)行前轎廂門(mén)已經(jīng)安全關(guān)閉。電梯接到下行指令后，下行指示燈（Q0.0亮）被激活，標(biāo)志著電梯開(kāi)始其下行旅程。這一指示燈為操作人員提供了電梯當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的直觀反饋，增加了操作的透明度。當(dāng)電梯到達(dá)一樓后，系統(tǒng)通過(guò)樓層比較邏輯發(fā)出平層信號(hào)，此時(shí)電梯轎廂停止下行。接著，電梯門(mén)開(kāi)指示燈（Q2.1亮）被激活，表示電梯門(mén)已經(jīng)打開(kāi)，乘客可以安全進(jìn)出。這一環(huán)節(jié)驗(yàn)證了電梯能夠精確停靠在乘客選擇的樓層，并及時(shí)開(kāi)門(mén)，確保了乘客的便利與安全。整個(gè)測(cè)試過(guò)程清晰展示了電梯控制系統(tǒng)在接收到內(nèi)部樓層選擇信號(hào)后，如何執(zhí)行下行操作并準(zhǔn)確?？吭谀繕?biāo)樓層的能力。這種測(cè)試對(duì)于確保電梯系統(tǒng)的可靠性和用戶(hù)安全至關(guān)重要，同時(shí)也展示了PLC控制系統(tǒng)在電梯運(yùn)行管理中的高效性和準(zhǔn)確性。通過(guò)這樣的測(cè)試，可以確保電梯控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中能夠滿(mǎn)足乘客的使用需求，提供安全、舒適的乘梯體驗(yàn)，如圖5-6所示。圖5-5電梯位于九樓圖5-6電梯達(dá)到一樓（4）調(diào)試結(jié)果通過(guò)對(duì)九層電梯控制系統(tǒng)的仿真調(diào)試，結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確執(zhí)行預(yù)定的功能，包括電梯的上下行操作以及電梯門(mén)的開(kāi)關(guān)控制。這一成果標(biāo)志著本次設(shè)計(jì)成功達(dá)到了其預(yù)設(shè)目標(biāo)，展現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)在電梯控制方面的高效性和可靠性。在調(diào)試過(guò)程中，系統(tǒng)通過(guò)模擬不同的運(yùn)行場(chǎng)景，如電梯從特定樓層響應(yīng)外部呼叫信號(hào)、內(nèi)部樓層選擇操作，以及電梯在到達(dá)目標(biāo)樓層后的開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)動(dòng)作等，確保了電梯控制系統(tǒng)能夠在各種實(shí)際操作條件下準(zhǔn)確無(wú)誤地執(zhí)行指令。此外，通過(guò)反復(fù)測(cè)試電梯的安全保護(hù)功能，如門(mén)閉鎖保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等，進(jìn)一步驗(yàn)證了系統(tǒng)的安全性。調(diào)試結(jié)果顯示，電梯控制系統(tǒng)具備良好的響應(yīng)性和穩(wěn)定性，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)代電梯運(yùn)行的復(fù)雜需求。電梯能夠根據(jù)內(nèi)外部信號(hào)準(zhǔn)確地上下移動(dòng)到指定樓層，并在到達(dá)后及時(shí)開(kāi)門(mén)，等待乘客進(jìn)出后再安全關(guān)閉門(mén)扇，準(zhǔn)備下一次運(yùn)行。這不僅提高了電梯的使用效率，也極大提升了乘客的乘坐體驗(yàn)。此次調(diào)試的成功，不僅證明了控制方案的可行性和效率，也為今后電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，這也展示了PLC在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制邏輯方面的強(qiáng)大能力，為未來(lái)在電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？傊?，本次設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程充分驗(yàn)證了電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和實(shí)用性，為實(shí)現(xiàn)更高標(biāo)準(zhǔn)的電梯安全和操作便捷性作出了積極貢獻(xiàn)。結(jié)論本文通過(guò)對(duì)9層電梯PLC控制系統(tǒng)的深入研究與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，展示了PLC在電梯控制方面的應(yīng)用潛力和優(yōu)勢(shì)。通過(guò)從PLC的工作原理出發(fā)，建立合理的控制要求，精心選型元器件及CPU，繪制流程圖，編寫(xiě)控制程序，并利用S7-200進(jìn)行編程和仿真，本設(shè)計(jì)成功實(shí)現(xiàn)了電梯運(yùn)行方向的控制、選層控制以及電梯的上下行和自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)控制，達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，面對(duì)諸多挑戰(zhàn)和問(wèn)題，本研究通過(guò)創(chuàng)新思路和方法成功地找到了解決方案，體現(xiàn)了電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性。然而，由于時(shí)間限制、設(shè)備條件的約束以及專(zhuān)業(yè)知識(shí)的局限，本設(shè)計(jì)仍有改進(jìn)的空間和提升的可能。首先，本設(shè)計(jì)未能完成電機(jī)的詳細(xì)選型，因此無(wú)法具體給出電梯的額定載客人數(shù)，這是電梯設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)，直接關(guān)系到電梯的使用安全和效率。其次，雖然電梯控制程序?qū)崿F(xiàn)了預(yù)定的功能，但軟件部分仍顯得較為繁瑣。未來(lái)的工作中，應(yīng)尋求更加簡(jiǎn)潔高效的編程指令和方法，以提高電梯控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可維護(hù)性。最后，電梯PLC控制系統(tǒng)的功能仍有待進(jìn)一步完善。