第1章引言1.1選題的價(jià)值和意義在市區(qū)辦公樓，高層酒店和廠房中、還有住宅樓和其他高層建筑物，電梯作為上樓下樓最為基礎(chǔ)的主要交通工具之一，應(yīng)用日益廣泛。包括使用安全性，調(diào)速精度等、調(diào)速范圍等等，對(duì)靜、動(dòng)兩種工作特性均提出了近乎苛刻的條件。本文所要研究的是四層以下樓層內(nèi)電梯運(yùn)行時(shí)，如何提高其安全性，減少事故發(fā)生概率。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)今世界上一些發(fā)達(dá)的國(guó)家或地區(qū)，平均每萬(wàn)人擁有電梯的人數(shù)通常為30部或更多，有的甚至高達(dá)120輛/萬(wàn)人，在城鎮(zhèn)化程度不斷提高的今天，電梯市場(chǎng)將變得更繁榮。電梯的應(yīng)用是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度高低的標(biāo)志之一。中國(guó)電梯市場(chǎng)發(fā)展也十分看好，當(dāng)前，每年增長(zhǎng)率為15%—18%。隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，人民生活質(zhì)量得到改善，人們對(duì)于電梯的需求也將進(jìn)一步增加。在電梯普及率不斷上升的今天，人們對(duì)于電梯的需求將不斷增加。電梯不僅可以運(yùn)送乘客到目的地，而且還能方便人們乘坐其他交通工具出行。怎樣更加安全，迅速的達(dá)到目的樓層，也成為最基本的電梯需求。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，必須要有更加先進(jìn)和完善的電梯設(shè)備來完成這些功能。如果想要讓電梯更好地為人們服務(wù)，那么必須要有一個(gè)好的控制方案才能滿足需求。所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為電梯設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最核心技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，電梯會(huì)按照外部呼叫信號(hào)和自身控制規(guī)律進(jìn)行工作。目前，對(duì)電梯一般有兩種控制方法，一種是以微機(jī)為信號(hào)控制單元，完成了電梯信號(hào)采集、設(shè)置運(yùn)行狀態(tài)及功能，實(shí)現(xiàn)電梯自動(dòng)調(diào)度，集選運(yùn)行等功能，拖動(dòng)控制是通過變頻器實(shí)現(xiàn)的；二是采用單片機(jī)為核心構(gòu)成系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，即通過對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載電流的檢測(cè)來達(dá)到自動(dòng)控制目的。第二種是采用PLC代替微機(jī)進(jìn)行信號(hào)的集選控制。前者主要用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，后者主要應(yīng)用于家庭中。在控制方式，性能等方面，兩法差別不大。因生產(chǎn)規(guī)模不大，自行設(shè)計(jì)制作微機(jī)控制裝置，造價(jià)昂貴；同時(shí)也不可能滿足大型企業(yè)對(duì)自動(dòng)化程度越來越高的要求。而且PLC的可靠性強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)便捷靈活，抗干擾性能好，工作穩(wěn)定、可靠性高，因此，國(guó)內(nèi)廠商大多選用第二種方式——廣泛使用PLC來實(shí)現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)已有近百家電梯制造廠家從事電梯零部件及配套件的研發(fā)、制造、銷售工作，其中大部分是中小型民營(yíng)企業(yè)，還有一部分是國(guó)有大中型企業(yè)。目前，電梯已發(fā)展成為一種具有多種功能和用途的工業(yè)自動(dòng)化裝置。這—新的工業(yè)控制裝置應(yīng)運(yùn)而生，還引起世界各國(guó)的極大關(guān)注。1972日，本引進(jìn)美國(guó)的這一新技術(shù)，不久，日本首臺(tái)PLC研制成功。隨后又有一些國(guó)家和地區(qū)相繼研究開發(fā)這種控制器。1973年西歐國(guó)家又開發(fā)了自己的首臺(tái)PLC。此后，在許多國(guó)家和地區(qū)都相繼研制出自己的工業(yè)控制系統(tǒng)。我國(guó)自1974年才開始發(fā)展，1977年在工業(yè)上投入使用。1987年，全球PLC銷售額達(dá)到25億美元，之后，它每年都在以約20%的速度增長(zhǎng)。進(jìn)入90年代后，全球PLC年均銷售超過55億美元，在這些國(guó)家中，我國(guó)大約占有多大比例。目前，PLC已經(jīng)成為國(guó)際市場(chǎng)最為流行的工業(yè)控制熱銷商品，采用PLC進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一種世界的趨勢(shì)。因此，在電梯控制設(shè)計(jì)中，結(jié)合PLC與觸摸屏優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮其作用，是十分必要的，具有劃時(shí)代的意義。1.3論文的主要觀點(diǎn)和思路該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是五層電梯，通過分析電梯原理、動(dòng)作流程設(shè)計(jì)等一系列硬件和軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)五層電梯自動(dòng)化控制。論文詳細(xì)介紹了整個(gè)四層電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、工作原理以及各部分之間的相互聯(lián)系。該系統(tǒng)以可編程控制器為控制單元，對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，達(dá)到了系統(tǒng)的技術(shù)要求，通過對(duì)程序的仿真調(diào)試，完成了系統(tǒng)各項(xiàng)動(dòng)作需求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。本文首先介紹了五層電梯工作過程，并對(duì)系統(tǒng)組成進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述。1.4所用到的方法根據(jù)五層電梯研究的內(nèi)容，主要實(shí)現(xiàn)了曳引機(jī)與門電機(jī)的變頻控制，并根據(jù)電梯上，下、開門與關(guān)門過程需求設(shè)計(jì)，本課題的基本思想就是要弄清電梯對(duì)工藝的要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了變頻電路設(shè)計(jì)以及PLC電路設(shè)計(jì)，通過程序功能分析，達(dá)到了電梯控制要求。1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先，分析了五層電梯控制系統(tǒng)功能及原理，通過對(duì)基本原理及功能工藝要求，對(duì)系統(tǒng)的控制方式進(jìn)行了選型。根據(jù)需求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，確定系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，包括主控制器模塊、通信模塊、執(zhí)行元件等。2.硬件設(shè)備的選擇上，著重介紹了可編程控制器的具體實(shí)現(xiàn)，通過I/O的計(jì)算與對(duì)比選取，選用適當(dāng)?shù)目删幊炭刂破鳛樵撓到y(tǒng)控制單元并對(duì)變頻器進(jìn)行控制、對(duì)傳感器進(jìn)行了介紹，并確定了型號(hào)的選型，以設(shè)備選型為依據(jù)，完成了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，清楚輸入部分與輸出部分之間的關(guān)系，對(duì)硬件控制思路及基本控制要求進(jìn)行了分析。3.根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，考慮到電路圖在使用過程中的安全性，設(shè)計(jì)了相關(guān)保護(hù)功能。4.對(duì)該系統(tǒng)中軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，首先，對(duì)該系統(tǒng)輸入，輸出點(diǎn)的分配情況進(jìn)行界定，詳細(xì)地分析了本系統(tǒng)過程，完成了程序流程圖。其次根據(jù)工藝分析結(jié)果建立數(shù)學(xué)模型，確定模型中各參數(shù)之間關(guān)系以及約束條件。根據(jù)程序流程圖，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了軟件程序設(shè)計(jì)與描述，設(shè)計(jì)了程序邏輯控制，數(shù)據(jù)計(jì)算等功能。第2章三菱FX2NPLC的硬件設(shè)計(jì)2.1電梯的主要結(jié)構(gòu)模型圖2.1.1電梯的主體結(jié)構(gòu)和控制柜模型示意圖當(dāng)代電梯控制系統(tǒng)主要分為3種類型，由于PLC在這3種系統(tǒng)中性能最強(qiáng)、應(yīng)用范圍最廣而被電梯行業(yè)大量應(yīng)用，本文采用三菱FX2N

PLC實(shí)現(xiàn)5層電梯邏輯控制。曳引電動(dòng)機(jī)、控制電纜、減速器、電梯轎廂和牽引鋼絲繩組成電梯主體結(jié)構(gòu)?？刂齐娎|提供電梯的控制信號(hào)，電動(dòng)機(jī)為電梯運(yùn)行供電，使得牽引鋼絲繩將電梯轎廂的上下運(yùn)行進(jìn)行牽引。其次根據(jù)工藝分析結(jié)果建立數(shù)學(xué)模型，確定模型中各參數(shù)之間關(guān)系以及約束條件?？刂乒袷前阉须姎饪刂葡到y(tǒng)的電器元件聚集起來，用作PLC的運(yùn)算和控制中心，其中包括總電源，PLC等。通過對(duì)這些電器控制設(shè)備進(jìn)行集中控制和管理，就可以有效地提高電梯安全性能及使用壽命。文章介紹了一種以西門子S7-200H系列可編程控制器為基礎(chǔ)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)。見圖2.1。圖2.1電梯的主體結(jié)構(gòu)和控制柜模型示意圖2.1.2電梯運(yùn)行狀態(tài)的顯示電梯內(nèi)，轎廂內(nèi)設(shè)置有控制屏，在控制屏中，他可以顯示電梯當(dāng)前所在的樓層，其上的控制按鈕，則可以通過人工控制，選擇需要到達(dá)的層數(shù)。電梯運(yùn)行時(shí)，電機(jī)和控制設(shè)備是整個(gè)電梯運(yùn)行的核心部分，所以對(duì)其進(jìn)行全面的保護(hù)就顯得尤為重要。電梯進(jìn)出口外，電子控制按鈕只有兩個(gè)，一般情況下，只有一個(gè)電梯門會(huì)自動(dòng)上下開啟，并且電梯進(jìn)出口門上的數(shù)字顯示屏能夠自動(dòng)顯示每臺(tái)電梯的當(dāng)前位置和所處的樓層。在需要對(duì)電梯進(jìn)行維修時(shí)，只要按動(dòng)相應(yīng)按鈕，就可以完成整個(gè)操作過程，并將其結(jié)果通過計(jì)算機(jī)顯示器直觀地反映出來。為實(shí)現(xiàn)以上功能，我們自行設(shè)計(jì)并制造了一套簡(jiǎn)易，實(shí)用的自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)。圖2.2電梯門和電梯轎廂控制屏模擬示意圖2.2PLC控制電梯運(yùn)行的工作流程這些輸入信號(hào)都是由可編程邏輯控制器（PLC）發(fā)出來的。這些信號(hào)經(jīng)過處理后通過相應(yīng)的邏輯電路傳送到各執(zhí)行部件，從而實(shí)現(xiàn)各種功能。這些信號(hào)包括了以下幾個(gè)方面。其中電梯轎廂控制屏能夠給出樓層控制信息及樓層指令信號(hào)、消防開關(guān)按鈕能夠給出自動(dòng)消防信號(hào)、樓層呼喚控制開關(guān)按鈕能夠給出樓層呼喚指令信號(hào)、電梯井道行程開關(guān)能夠給出樓層信號(hào)。本文介紹了一種基于STM32F103單片機(jī)為核心控制器的電梯轎廂信號(hào)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括三個(gè)子系統(tǒng)，分別是：轎廂信號(hào)線、樓層信號(hào)及緊急呼叫裝置。樓層信號(hào)系統(tǒng)能夠快速定位出直接發(fā)生故障的電梯，直接指示出事故電梯的當(dāng)前位置和所處層樓的位置。控制信號(hào)可以執(zhí)行指令記錄并且召喚信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)召喚記錄。如果有消防信號(hào)產(chǎn)出，電梯馬上切換至消防控制系統(tǒng)并開始執(zhí)行消防程序。轎廂控制屏輸入的控制信號(hào)可以直接控制電梯的運(yùn)行。當(dāng)用戶按下相應(yīng)的開關(guān)時(shí)，電梯內(nèi)將發(fā)出指令信號(hào)給其對(duì)應(yīng)的電子控制按鈕進(jìn)行動(dòng)作，從而完成該電梯層目的升降運(yùn)動(dòng)。見圖2.3。來自轎廂控制面板來自井道行程開關(guān)來自轎廂控制面板來自層面控制按鈕來自層面火警開關(guān)控制信號(hào)樓層信號(hào)指令信號(hào)召喚信號(hào)消防控制樓層定位顯示指令登記召喚登記顯示顯示自動(dòng)定向運(yùn)行控制（開/關(guān)門），上/下行，停站運(yùn)行顯示電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制來自轎廂控制面板來自井道行程開關(guān)來自轎廂控制面板來自層面控制按鈕來自層面火警開關(guān)控制信號(hào)樓層信號(hào)指令信號(hào)召喚信號(hào)消防控制樓層定位顯示指令登記召喚登記顯示顯示自動(dòng)定向運(yùn)行控制（開/關(guān)門），上/下行，停站運(yùn)行顯示電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制圖2.3電梯工作流程示意圖2.3PLC的工作方式（1）PLC的掃描工作方式PLC控制電梯正常運(yùn)行時(shí)，即PLC處于RUN狀態(tài)，開始循環(huán)掃描。PLC從第一個(gè)指令開始執(zhí)行，到執(zhí)行end指令結(jié)束，結(jié)束程序執(zhí)行。然后再次執(zhí)行該程序，直到停止運(yùn)行或者PLC停止。PLC每掃過一個(gè)程序就表示一個(gè)掃描周期，PLC的掃描周期是以：CPU執(zhí)行指令的速度、控制程序的復(fù)雜程度、命令條數(shù)的確定。在實(shí)踐中，PLC控制系統(tǒng)通常分如下幾種：（1）使用串行通信方式；（2）通過并行或者異步通信接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；（3）經(jīng)串行口和上位機(jī)進(jìn)行通信。如圖2.4所示。圖2.4PLC的掃描工作方式示意圖（2）PLC的程序執(zhí)行過程輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新是PLC控制程序的最重要的過程。如圖2.5所示。圖2.5PLC的程序執(zhí)行過程流程示意圖（3）PLC的掃描周期從PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的效果來看，PLC掃描周期內(nèi)除操作主要階段外還進(jìn)行診斷程序、外部通訊和其他操作流程，因此目前PLC需要自帶診斷程序甚至控制程序不需要診斷程序。2.4電梯的電氣部分組成電梯的電氣部分由電氣控制系統(tǒng)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)兩大部分組成。就目前而言，電梯控制系統(tǒng)大致可分為三大類：微機(jī)智能控制系統(tǒng)等、繼電器自動(dòng)控制系統(tǒng)及PLC智能控制系統(tǒng)。過去許多老式電梯，它由繼電器接觸器控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，現(xiàn)在都基本上沒有了，從這種控制系統(tǒng)中存在著許多缺點(diǎn)：工作時(shí)噪聲大、控制線路復(fù)雜、系統(tǒng)常出現(xiàn)故障、電能消耗大等等。在使用過程中，由于沒有先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行輔助，所以很難滿足現(xiàn)在市場(chǎng)發(fā)展需求。所以，針對(duì)上述問題，人們把PLC用于電梯控制系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展,PLC已經(jīng)越來越多地被運(yùn)用到各種行業(yè)當(dāng)中，而且取得了很好的效果。微機(jī)控制系統(tǒng)控制性能高，與前一種系統(tǒng)相比較，在系統(tǒng)維修、系統(tǒng)控制、節(jié)能、抗干擾信號(hào)等多方面得到了很大改善。但微機(jī)系統(tǒng)不宜在電梯控制系統(tǒng)中應(yīng)用，一是價(jià)格較貴，二是需使用微型計(jì)算機(jī)，三是系統(tǒng)編程比較復(fù)雜，四是使用環(huán)境有一定的要求。很明顯，PLC控制系統(tǒng)是最適合的方案。PLC是從微型計(jì)算機(jī)中發(fā)展起來的，因?yàn)樗×宋⑿陀?jì)算機(jī)中的各種技術(shù)和原理，PLC能夠替代微型計(jì)算機(jī)投入使用，并且已經(jīng)逐步成為工業(yè)控制系統(tǒng)中的優(yōu)選產(chǎn)品。PLC控制系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)：控制系統(tǒng)性能優(yōu)越、體積小巧、安裝很容易、系統(tǒng)控制很準(zhǔn)確等等。（1）電力拖動(dòng)系統(tǒng)在這些變頻器中交流永磁型變頻器使用最為普遍，其效率高，功率因數(shù)較高、體積較小等等，廣泛用于電梯。由于其節(jié)能效果明顯，因此，在電梯行業(yè)中被大量采用。但在應(yīng)用中出現(xiàn)了不少問題。電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并給電梯運(yùn)行供電的功能。其中直流電機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)因其：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間利用率不高、保養(yǎng)維護(hù)困難等原因目前已在市場(chǎng)上被淘汰。如今磁同步機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)是電梯行業(yè)發(fā)展的主流，該拖動(dòng)系統(tǒng)由于永磁體技術(shù)的引進(jìn)而達(dá)到節(jié)油、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高。（2）電氣控制系統(tǒng)曳引電動(dòng)機(jī)、樓層位置指示、位置顯示、控制柜組成電梯電氣控制系統(tǒng)。由于電氣系統(tǒng)含有很多電氣元件，這些電氣元件是整個(gè)控制系統(tǒng)的主要組成部分，同時(shí)決定著該電梯是否可以正常工作。才能讓電梯安全平穩(wěn)運(yùn)行，一定要切實(shí)做好管理與保養(yǎng)工作。見圖2.6。圖2.6電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.5電梯的機(jī)械部分組成電梯的基本機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)組成主要的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)一般由下列五機(jī)組成：①轎廂系統(tǒng)②重量平衡系統(tǒng)③導(dǎo)向系統(tǒng)④曳引系統(tǒng)五門系統(tǒng)（1）轎廂系統(tǒng)，用于載客人員進(jìn)出或者其它載客人員正在進(jìn)出的車輛。電梯的轎廂門、扶手、導(dǎo)軌等部件都要有一定強(qiáng)度的支撐才能使之在規(guī)定時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)地通過垂直升降或水平旋轉(zhuǎn)而完成正常工作。在電梯中占據(jù)著舉足輕重的地位，更是整個(gè)電梯安全運(yùn)行及維護(hù)保養(yǎng)工作的薄弱環(huán)節(jié)之一。所以在設(shè)計(jì)制造時(shí)必須考慮到可靠性問題。它的主要功能就是確保旅客在搭乘過程中不會(huì)出現(xiàn)墜落和其他意外事故。一部分為人字梯，另一部分為單開門式或雙開式。電梯中轎廂系統(tǒng)由兩個(gè)部分組成。他由轎廂體、轎廂框架和轎廂門三部分組成，轎廂內(nèi)外操作鈕。（2）門系統(tǒng)是供乘客或者貨物進(jìn)出轎的系統(tǒng)，電梯正常運(yùn)行時(shí)，必須保持關(guān)機(jī)狀態(tài)，電梯門沒有關(guān)電梯不能正常運(yùn)行?？刂茊卧篜LC，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)各功能部件和邏輯信號(hào)進(jìn)行處理、顯示、存儲(chǔ)和與上位機(jī)的通信功能?？刂葡到y(tǒng)：該部分包括硬件電路和軟件編程兩大部分內(nèi)容。他主要由轎廂門和層門兩部分組成，開關(guān)門以及轎門等系統(tǒng)元件，和與轎門相關(guān)的附屬機(jī)械結(jié)構(gòu)零部件。（3）曳引系統(tǒng)——電梯工作的動(dòng)力來源——通過曳引電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)牽引鋼絲繩以達(dá)到使電梯向上、向下移動(dòng)的目的。曳引器有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種為雙線圈型；另一種為單線圈型。圖2.6所示就是雙線圈型曳引器。雙線圈型曳引裝置如圖7所示。包括永磁同步曳引電機(jī)、牽引鋼絲繩和反繩輪等。（4）重量均衡系統(tǒng)：使轎廂總重量相對(duì)均衡，降低驅(qū)動(dòng)機(jī)功率、保證曳引系統(tǒng)正常工作及為電梯工作平穩(wěn)可靠、為電梯提供充足所需牽引力。在電梯工作中，為了達(dá)到這一目的而采取了許多措施，其中之一就是采用了重錘式平衡器來實(shí)現(xiàn)這種功能。重錘式平衡閥即為其典型代表。包括對(duì)重及重量補(bǔ)償裝置（補(bǔ)償鏈、補(bǔ)償鋼絲繩、補(bǔ)償纜）等。第3章三菱FX2NPLC的軟件設(shè)計(jì)3.1PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)(I/O)地址分配3.1.1PLC輸出地址確定輸入信號(hào)點(diǎn)數(shù)與輸出信號(hào)點(diǎn)數(shù)是在PLC控制系統(tǒng)中選擇那一種類型PLC的首要依據(jù)，對(duì)此，將全部輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行整理，本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)一具有二十三個(gè)輸入信號(hào)，二十四個(gè)輸出信號(hào)，故選擇FX2N48MRPLC。通過設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電機(jī)上的編碼器和控制器來檢測(cè)并記錄轎廂運(yùn)動(dòng)情況。所述輸入信號(hào)為：行程開關(guān)信號(hào)，指令按鈕的信號(hào)，召喚按鈕的訊號(hào)，消防開關(guān)信號(hào)等等。在此對(duì)每一控制回路都進(jìn)行了分析與說明。見表3.1。表3.1輸入地址分配表輸入信號(hào)名稱PLC輸入地址含義AYSX000向上行駛按鈕AYXX001向下行駛按鈕JSJX002有/無司機(jī)選擇開關(guān)1YCX003一樓行程開關(guān)2YCX004二樓行程開關(guān)3YCX005三樓行程開關(guān)4YCX006四樓行程開關(guān)5YCX007五樓行程開關(guān)A1JX010一樓指令按鈕A2JX011二樓指令按鈕A3JX012三樓指令按鈕A4JX013四樓指令按鈕A5JX014五樓指令按鈕AJX015指令專用開關(guān)(直駛)ZXFX016消防開關(guān)A1SX017一樓上召喚按鈕A2SX020二樓上召喚按鈕A2XX021二樓下召喚按鈕A3SX022三樓上召喚按鈕A3XX023三樓下召喚按鈕A4SX024四樓上召喚按鈕A4XX025四樓下召喚按鈕A5XX026五樓上召喚按鈕3.1.2PLC輸出地址輸出信號(hào)有：樓層顯示，繼電器等。表3.2所示。表3.2輸入地址分配表輸出信號(hào)名稱輸出信號(hào)名稱含義KMY000開門顯示GMY001關(guān)門顯示MGBY002電梯門關(guān)閉顯示DCSY003上行顯示DCXY004下行顯示SY005上行繼電器XY006下行繼電器YXY007運(yùn)行顯示AY010LED七段顯示A段發(fā)光二極

管GY011LED七段顯示G段發(fā)光二極

管DY012LED七段顯示D段發(fā)光二極

管1DJAY013一樓指令信號(hào)記錄顯示2DJAY014二樓指令信號(hào)記錄顯示3DJAY015三樓指令信號(hào)記錄顯示4DJAY016四樓指令信號(hào)記錄顯示5DJAY017五樓指令信號(hào)記錄顯示IDASY020一樓上召喚信號(hào)記錄顯示2DASY021二樓上召喚信號(hào)記錄顯示2DAXY022二樓下召喚信號(hào)記錄顯示3DASY023三樓上召喚信號(hào)記錄顯示3DAXY024三樓下召喚信號(hào)記錄顯示4DASY025四樓上召喚信號(hào)記錄顯示4DAXY026四樓下召喚信號(hào)記錄顯示5DAXY027五樓上召喚信號(hào)記錄顯示3.1.3內(nèi)部繼電器地址內(nèi)部繼電器的確定。如表3.3所示。表3.3內(nèi)部繼電器地址分配表PLC內(nèi)部繼電器地址功能M0指令優(yōu)于召喚M1停站信號(hào)M2本站廳外開門M3消防時(shí)到過底樓開過門并在任意層樓停過M4消防時(shí)到過底樓開過門或非消防時(shí)M5關(guān)門條件M6清一樓指令記錄M7清二樓指令記錄M8清三樓指令記錄M9清四樓指令記錄M10清五樓指令記錄M40清一樓上召喚記錄M41清二樓上召喚記錄M42清二樓上召喚記錄M43清三樓上召喚記錄M31轎廂到二樓M33轎廂到四樓M35中間繼電器M44清三樓下召喚記錄M45清四樓上召喚記錄M46清四樓下召喚記錄M47清五樓上召喚記錄M13消防時(shí)到過底樓開過門M14轎廂不在任何樓層面上M15轎廂位于某層樓面后，延遲一秒斷開M16有司機(jī)直駛狀態(tài)M17關(guān)門時(shí)間(3秒)M20開門時(shí)間(3秒)M18無司機(jī)上，下乘客時(shí)間(4秒)M19到站延時(shí)時(shí)間(一秒)--形成停站脈沖用M21未定向M22未定向M30轎廂到一樓M32轎廂到三樓M34轎廂到五樓3.2梯形圖軟件設(shè)計(jì)與分析（1）召喚信號(hào)的記錄和消除過程如有人按下所在樓層按鈕，電梯會(huì)立即接受和記錄到此召喚信號(hào)，并控制電梯運(yùn)行到信號(hào)發(fā)出的樓層。當(dāng)電梯按控制程序完成運(yùn)行時(shí)，及電梯到達(dá)所選樓層，就馬上消除此樓層的信號(hào)。比如，有人在五樓按下樓層按鈕，x26上電接通，五樓召喚信號(hào)記錄；當(dāng)電梯運(yùn)行到五樓時(shí)，m47失電斷開，此召喚信號(hào)消除。如圖3.4所示。圖3.4一到五樓的召喚信號(hào)的記錄和消除梯形圖（2）指令信號(hào)的記錄和消除過程指令信號(hào)與召喚信號(hào)相比，其記錄與消除流程基本相同，一樣要有按樓層按鈕的人，實(shí)現(xiàn)輸入指令信號(hào)，控制電梯的運(yùn)行，該指令信號(hào)在電梯到層時(shí)被取消。如圖3.5所示圖3.5所有指令信號(hào)的記錄和消除梯形圖（3）關(guān)門和開門過程電梯開門和關(guān)門的時(shí)間有定時(shí)器控制，具體控制控制過程，如圖3.6所示。圖3.6關(guān)門和開門過程梯形圖（4）消防控制過程消防安全是電梯安全最重要的一部分，除了電梯里面應(yīng)該配有消防器材，在控制程序中也必須有消防控制程序。如果突發(fā)事件，消防控制程序能完全控制電梯的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)安全保障。本次程序設(shè)計(jì)的消防程如圖3.7所示。圖3.7消防控制過程梯形圖第4章仿真調(diào)試4.1編輯軟件介紹三菱FX2N—PLC通常采用編輯軟件GX

work2，該編輯軟件支持三菱PLC

Q系列、L系列、FX系列等產(chǎn)品，同時(shí)與其它三菱編程軟件兼容，該編輯軟件較老版本三菱編輯軟件有所改進(jìn)，從簡(jiǎn)單工程到結(jié)構(gòu)工程兩大編程方式都可以實(shí)現(xiàn)，并且對(duì)大多數(shù)編輯語(yǔ)言都支持，足見GX

work1編輯軟件性能之強(qiáng)。GX

work2具有以下功能：①軟件通用化，可把三菱全線產(chǎn)品PLC轉(zhuǎn)制成GPPQ、GPPA等格式文件；②利用Windows優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)Excel、Word等語(yǔ)言文字復(fù)制粘貼；③程序標(biāo)準(zhǔn)化讓軟件更加便捷；④可簡(jiǎn)單設(shè)置與其它網(wǎng)站聯(lián)動(dòng)，因聯(lián)動(dòng)對(duì)象規(guī)定為圖形化，在搭建復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)也可簡(jiǎn)單設(shè)置；⑤可采用多種方式與PLC

CPU進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。豐富調(diào)試功能：可調(diào)試編輯程序，給出出錯(cuò)原因及出錯(cuò)位置，等同于仿真軟件。本文將介紹GXWork2這代編輯軟件在我公司的應(yīng)用情況。與其它編譯編譯軟件如國(guó)內(nèi)匯川PLC軟件編程器STEP7-Micro-WIN4.0相比；GX

work2編輯軟件具有最佳大優(yōu)勢(shì)：該編輯軟件自帶仿真系統(tǒng)即無需與PLC相連就能實(shí)現(xiàn)仿真；高達(dá)其它編譯軟件所不具備的特點(diǎn)。因?yàn)闊o需使用另一種模擬軟件，所以可實(shí)現(xiàn)在程序編輯后立即進(jìn)行模擬，并可立即檢查使用者編輯出的程序有無錯(cuò)誤以及是否能夠達(dá)到使用者要求的控制效果。因?yàn)樗谠O(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了用戶的需求，所以在功能上做得很完善。它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)所有的基本要求，而且還具有很強(qiáng)的靈活性。另外它還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是使用方便。GX

work2編輯軟件就是因?yàn)橛羞@樣一個(gè)優(yōu)勢(shì)，讓他他能夠?qū)崿F(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都能夠編寫程序，同時(shí)還能夠?qū)Τ绦蜻M(jìn)行模擬，給程序編輯人員、工業(yè)維修人員都帶來了極大的便利，還能夠節(jié)約大量的時(shí)間，同時(shí)還能夠提升工業(yè)生產(chǎn)效率。見圖4.1。圖4.1PLC的編輯主界面示意圖GXworks2的主界面包括：菜單欄，新建工程，仿真系統(tǒng)，程序編輯區(qū)，工具欄，工程區(qū)等。（1）.菜單欄窗口菜單可以打開多個(gè)窗口，同時(shí)在窗口之間切換；工具菜單提供編程所需要的所有的編輯指令；幫助菜單提供編程指令的使用方法，協(xié)助用戶編程。（2）工具欄將一些經(jīng)常使用的編輯命令集中起來，形成工具欄，為用戶提供簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作。如果在工具欄中沒有要使用的指令，就需要點(diǎn)擊菜單欄中的工具菜單，去尋找相關(guān)指令，工具菜單包含了所后的編輯指令。（3）程序編輯區(qū)程序編輯區(qū)將是用戶編輯程序的地方，需要注意的是，程序編輯區(qū)是有范圍的。所以在使用的過程中，如果程序超過了編輯范圍，就需要將程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換和編譯，用鼠標(biāo)單擊菜單欄上的“轉(zhuǎn)換/編輯”，會(huì)彈出轉(zhuǎn)換選項(xiàng)，再單擊此次選項(xiàng)，即可再次編譯。也可使用鍵盤快捷命令“F4”。（4）工程區(qū)此區(qū)域包含了PLC的全部參數(shù)和全部的軟件注釋，以及程序部件和軟件存儲(chǔ)器的顯示。（5）仿真系統(tǒng)調(diào)用仿真系統(tǒng)，可以多編輯的程序進(jìn)行仿真模擬，從而判斷程序是否完整無誤，并將仿真的結(jié)果顯示在顯示區(qū)中。4.2仿真過程簡(jiǎn)述前面介紹三菱GXworks2這款編輯的時(shí)候就提到了它的仿真系統(tǒng)，由于自帶仿真系統(tǒng)，所以仿真非常的方便，下面簡(jiǎn)單的介紹一下他的反仿真過程。（1）打開這個(gè)軟件，點(diǎn)擊菜單欄中的“工程”選項(xiàng)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)選項(xiàng)界面，在點(diǎn)擊新建工程。如圖4.2所示圖4.2新建工程示意圖（2）點(diǎn)擊新建工程，就會(huì)彈出一個(gè)窗口，上面有四個(gè)選項(xiàng)需要填：選用你所使用的PLC型號(hào)和機(jī)型；在選擇使用簡(jiǎn)單工程還是機(jī)構(gòu)化工程；在選擇使用的程序編輯語(yǔ)言；最后點(diǎn)擊“確定”。如圖4.3所示圖4.3新建工程示意圖（3）程序的仿真啟動(dòng)，點(diǎn)擊菜單欄中的“調(diào)試”選項(xiàng)，在彈出窗口選擇“模擬開始/停止”選項(xiàng)，仿真系統(tǒng)就會(huì)模擬PLC的輸入輸出過程。如圖4.4所示。圖4.4仿真啟動(dòng)示意圖（4）程序開始模擬運(yùn)行后，會(huì)在界面的左上角彈出一個(gè)窗口，在這個(gè)窗口中點(diǎn)擊“run”，程序就啟動(dòng)仿真運(yùn)行；點(diǎn)擊“stop”，程序就停止仿真運(yùn)行。如圖4.5所示。圖4.5仿真運(yùn)行示意圖（5）程序的調(diào)試?，F(xiàn)點(diǎn)擊程序中輸入信號(hào)地址，在點(diǎn)擊菜單欄中“調(diào)試”選項(xiàng)，在下拉框“當(dāng)前值更改”。如圖4.6所示。圖4.6程序調(diào)試示意圖在此馬上就會(huì)彈出一個(gè)當(dāng)前值的修改窗口，再點(diǎn)擊窗口中的“ON”和“OFF”選項(xiàng)，就可以進(jìn)行對(duì)程序的調(diào)試。如圖4.7所示圖5.7程序調(diào)試示意圖

第5章總結(jié)與展望5.1總結(jié)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)五層電梯控制系統(tǒng)，其主要過程是實(shí)行開門關(guān)門、向上向下和防護(hù)功能設(shè)計(jì)方面。選用三菱FX2N可編程控制器來設(shè)計(jì)，通過設(shè)置光電開關(guān)，限位開關(guān)和外呼按鈕、內(nèi)呼按鈕的設(shè)計(jì)，如輸入輸出。選用觸摸屏作為人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能，同時(shí)可以顯示當(dāng)前樓層情況及運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)5層電梯設(shè)計(jì)方案，利用AC220V電源輸入進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)可編程控制器的輸入輸出接口。在此基礎(chǔ)上，完成編程部分的軟件設(shè)計(jì)工作。軟件流程設(shè)計(jì)方面，對(duì)電梯程序流程進(jìn)行了詳細(xì)分析，根據(jù)這一程序流程，針對(duì)五層電梯，該軟件根據(jù)程序流程設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)了多種電梯控制條件判斷及輸出執(zhí)行。經(jīng)過調(diào)試后，得到了預(yù)期結(jié)果。通過對(duì)程序進(jìn)行模擬，滿足設(shè)計(jì)需要。該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)呼叫、手動(dòng)呼叫以及緊急呼梯等多種服務(wù)方式，并具有良好的人機(jī)界面。滿足系統(tǒng)各項(xiàng)功能要求。5.2展望如今電梯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在電梯行業(yè)中得到飛速發(fā)展，正在加5g技術(shù)運(yùn)用，逐步形成“電梯+物聯(lián)網(wǎng)（5g）+5g技術(shù)”這一全新發(fā)展。由于5G技術(shù)采用了低延時(shí)技術(shù)能夠顯著縮短信號(hào)傳輸時(shí)間，更加精確地對(duì)電梯運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)，向監(jiān)測(cè)人員反饋電梯實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。而通過使用5G技術(shù)，能夠提高電梯運(yùn)行效率，降低能耗；還能使用戶享受到更加舒適、快捷的服務(wù)。因此，“5G電梯”將會(huì)是未來電梯行業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。也節(jié)約了電梯救援時(shí)間，較好地保障了乘客安全。因?yàn)?G技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)，它已使多媒體屏進(jìn)入電梯內(nèi)，不會(huì)有已進(jìn)入電梯內(nèi)手機(jī)沒有信號(hào)的情況發(fā)生，這與目前提倡的綠色電梯概念是一致的。

結(jié)論就電梯控制系統(tǒng)而言，PLC技術(shù)就是目前使用比較普遍的控制技術(shù)之一，可進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、響應(yīng)速度和抗干擾性能，是顯著提高電梯控制水平最主要的技術(shù)手段。所以技術(shù)人員有必要加強(qiáng)對(duì)PLC技術(shù)的關(guān)注和應(yīng)用，充分把握PLC的技術(shù)重點(diǎn)，技術(shù)應(yīng)用體系不斷完善，為整體完善電梯控制技術(shù)提供了方向。本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，也使筆者對(duì)電梯原理有了很深的認(rèn)識(shí)。通過分析發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的電梯控制方式存在一定缺陷，無法滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求。本項(xiàng)目雖提到變頻器與電梯的組合，但實(shí)際模擬展示時(shí)沒有反映。所以本文將重點(diǎn)介紹基于變頻調(diào)速的電梯控制系統(tǒng)。仍以FX-2N控制電梯為主，主要是分這些環(huán)節(jié)：I/O口計(jì)算與分發(fā)、電梯系統(tǒng)流程圖、驅(qū)動(dòng)電機(jī)接線圖、PLC外部接線圖，采用組態(tài)王6.55對(duì)其模擬仿真，由此演示電梯控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)過程。本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)上有一些不足之處，課題設(shè)計(jì)時(shí)間有限，設(shè)備元件不足。由于沒有合適的軟件來實(shí)現(xiàn)這些問題。沒能做到細(xì)致元器件選型配對(duì)，整體構(gòu)成，僅以組態(tài)一次模擬運(yùn)行，讓你看到該套系統(tǒng)能夠工作。希望能得到各位老師及同學(xué)們的指正與支持，使我們的項(xiàng)目更好更快地發(fā)展下去！不足之處，望廣大教師們注意，長(zhǎng)得不停地鞭策著我。相信在不久的將來，我會(huì)更加努力地做好本職工作。我希望能把自己所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，為祖國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)微薄力量。

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