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升降电梯毕业设计摘要电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要有货梯;高层住宅需要有住宅梯;百货大楼和宾馆需要有客梯,自动扶梯在现代社会,电梯已像汽车、轮船一样,成为人类不可缺少的交通运输工具。据统计,美国每天乘电梯的人次多于乘载其它交通工具的人数。当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。 追溯电梯这种升降设备的历史,据说它起源于公元前236年的古希腊。当时有个叫阿基米德的人设计出-人力驱动的卷筒式卷扬机。1858年以蒸汽机为动力的客梯，在美国出现,继而又在英国出现水压梯。1889年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力,这才出现名副其实的电梯,并使电梯趋于实用化。1900年还出现了第一台自动扶梯。1949年出现了群控电梯,首批46台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。1955年出现了小型计算机(真空管)控制电梯。1962年美国出现了速度达8米/秒的超高速电梯。1963年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。1967年可控硅应用于电梯，使电梯的拖动系统筒化，性能提高。1971年集成电路被应用于电梯。第二年又出现了数控电梯。1976年微处理机开始用于电梯，使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期。 实际上，电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足要求的，因此，电梯控制系统应采用随机逻辑控制方式控制。目前电梯的控制普遍采用两种控制方式：一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯的信号采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方式并没有太大的区别。国内厂家大多采用答二种方式，其原因在于用PLC控制有许多优点： 1，可靠性高，由于采取了一系类的PLC高可靠性的措施，PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达35万小时。而且PLC的环境适应性也很强，它能在工业环境下可靠地工作；2，编程简单，PLC最常用的编程语言是梯形图语言。这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活；3，体积小、结构紧凑、安装、维修方便。PLC的体积小，重量轻，便于安装。一般PLC都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能。 可编程控制器不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气维护人员的技能和习惯，摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学、调试和查错都很容易。用户买到所需要的PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可以灵活而方便地将PLC应用于生产实践，而且用户程序的编制、修改和调试都不需要具有专门的计算机编程语言知识。PLC现在已经成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代有大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的继电-接触控制系统，在机械、化工、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等各行各业都得到广泛的应用。 总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用，然而其控制性能与自身的功能已经无法满足与适应电梯控制的要求和发展，与PLC相比较，存在质的差别。电梯使用继电接触器控制的时代，很难设计出质量优良的电梯控制系统，而现在，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了更广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠、抗干扰性能增强、机械与电气部件被机结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此它已成为电梯运行中的关键技术。目录1 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 电梯控制概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1.2 电梯控制技术的发展. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 1.3 电梯的构造. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 1.4 电梯的控制要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 1.5 本文研究主要内容. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52 总体设计方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 2.1 总体设计方案的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 2.2 设计思想. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83 电梯控制系统硬件设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.1四层电梯控制主回路原理图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.2 PLC控制系统设计的基本原则 . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 3.3 可编程控制器机型选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.4 硬件设计方案的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 电梯信号控制软件设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.1 PLC的编程语言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.2系统结构框图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.3电梯控制梯形图程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 电梯控制的仿真及调试. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.1 STEP7 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.2 程序仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .301 概述1.1 电梯控制概述电梯高层宾馆、商店、住宅、多层 厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。1889年，美国奥梯斯升降机公司推出的世界上第一部以电动机为动力的升降机，同年在纽约市的马累特大厦安装成功。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运行寿命短、占用空间大等缺点。从技术发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。目前，由可编程控制器和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，已成为电梯控制的发展方向其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。可编程控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视的现今控制技术。PLC现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电-接触控制系统，在机械、化工、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用，然后其控制性能与自身的功能已无法满足与适应电梯控制的要求和发展。电梯使用继电接触控制的时代，很难设计出质量优良的电梯控制系统，而现在，PLC的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强，因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。1.2 电梯控制技术的发展电梯的雏形是升降机，它起源于公元前236年的古希腊，当时阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机。到1835年，人们开始采用蒸汽机作为升降机的动力， 1858年，出现了世界上第一台以蒸汽机作动力，带安全装置的载人升降机。这为以后越来越高的高楼大厦提供了重要的垂直运输工具。1889年，奥的斯升降机公司首先使用直流电动机作为升降机的动力，由于电动机具有体积小、功率大，控制方便等优点，从而使电梯真正趋于实用化。2000年，深圳开始出现PLC电梯控制系统，PLC电梯控制器能够灵活、智能化地控制电梯的运行管理。随着人们对安全、智能、节能的要求越来越高，随着科学技术和社会经济的发展，高层建筑已成为现代社会的标志。电梯在垂直运输中起着越来越重要的作用。运用PLC控制的电梯也广泛地安装在各种功能大厦的电梯当中。目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。它所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，保养维修简单，价格便宜，但是系统触点繁多、接线复杂,而且机械和电磁惯性大，系统控制精确度难以提高。电梯继电器控制系统故障高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，已经渐渐被淘汰了。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强的功能，但也存在着抗干扰性差、系统设计复杂、设计调试周期长、难以维护等缺点。PlC是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高，抗干扰性强，设计和调试周期短，PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。1.3 电梯的构造电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢及配重、拖动电机及减速传动机械、井道及井道设备、召唤系统及安全装置构成。桥厢是载人或装货的部位，配重是为了改变电梯电机负载的特性以提高电梯安全性而设置的。图1-1是电梯拖动系统示意图，图中可见电梯的轿厢及配重分系在钢丝绳的两端，钢丝绳挂跨在曳引轮上，曳引轮经减速机构由电机拖动，形成轿厢的上下运动。 井道指建筑物中用于安装电梯并提升电梯运行的通道，轿厢及配重都是在井道中运行的。井道在各楼层设有门厅及呼梯设备。门厅有门厅门，厅门顶部装有层楼指示灯，用于指示电梯的运行方向及电梯所在的位置。门厅里还设有呼梯盒，用于在每层站召唤电梯。呼梯盒常安装在厅门外离地面1m左右的墙壁上，基站与顶部只有一个按钮，中间层站有上呼与下呼两个按钮，按钮下带有呼梯记忆灯。基站的呼梯盒上还设有钥匙开关，供司机开关电梯。为了实现轿厢的正常运行及准确停车，井道中往往要安装许多定位装置及安全设备。井道的顶部和底部还设有冲顶及蹲底的缓冲设备。 轿厢中设有自动门机，用来完成电梯的开门及关门任务。电梯门分厅门及轿门，当电梯停靠某层时，此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭。电梯的操纵厢也安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作命令。上面设有与电梯层站数相同的内选层按钮（带有选指示记忆灯），上下行启动按钮（带上下行指示记忆灯），开关门按钮，急停按钮，风扇、照明、层楼指示灯的控制开关，电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动运行、司机状态下运行，还是检修状态）等。电梯的安全是电梯最重要的技术指标。电梯的安全设备有：安全窗及其开关、安全钳及其开关、限速器及其开关、限速开关安全窗位于轿厢的顶部，供应急情况下疏散乘客，当安全窗打开时，电梯不准运行。安全钳是为了防止电梯曳引钢绳断裂及超速运行的机械装置，用于在上述情况下将轿厢支持在轨道上。限速器是检测电梯运行速度的装置，当电梯超速运行时，限速器动作，带动安全钳使电梯停止运行。极限开关、强迫转换开关是电梯位置安全装置，当电梯运行至上下极限位置时仍不停车，上下限开关动作，发出停车信号，若仍不能停车，将压下上下强迫停车开关，强制电梯停止运行，若还不能停车，将通过机械装置带动极限开关切断曳引电机电源，以达到停车的目的，避免电梯出现冲顶与蹲底事故。1.4电梯的控制要求1) 开始时，电梯处于任意一层。2) 当有外呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，2秒后电梯门打开，延时5S后自动关门。3) 当有内呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时3S后自动关门。4) 在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外号，但不响应二层向下外呼梯信号。同时，如果电梯到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。5) 电梯应具有最远反向外梯响应功能。例如：电梯在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯先去四楼响应四层向下外呼梯信号。6) 电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯停止运行后，按开门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭。1.5 本文研究主要内容电梯的控制系统分为拖动控制和信号控制两大部分。本文确定了系统的总体结构，主要研究由 PLC 来实现的电梯信号控制，完成了可编程控制器（PLC）的选择。然后是系统硬件开发，完成了 PLC 的选型、I/O 点数分配与 PLC 的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图，提出了模块化编程思想，编制程序梯形图，实现了电梯外召唤信号登记及消除、内指令信号登记及消除、平层信号的处理、选层定向及自动手动开关门的控制。最后介绍了系统的软件开发,并对电梯控制系统进行模拟调试。 2 总体设计方案2.1总体设计方案的确定目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。2.1.1 PLC与继电器控制系统比较从某种意义上说，PLC是从继电接触控制发展而来的。两者既有相似性又有不同之处。1) 继电接触控制全部用硬器件、硬触点和“硬”线连接，为全硬件控制；PLC内部大部分采用“软”电器、“软”接点和“软”线连接，为软件控制。2) 继电接触控制系统体积大；PLC控制系统结构紧凑，体积小。3) 继电接触控制全为机械式触点，动作慢；PLC内部全为“软接点”，动作快。4) 继电接触控制功能改变，须拆线、接线乃至更换元器件，比较麻烦；PLC控制功能改变，一般仅需修改程序即可，极其方便。5) PLC控制系统的设计、施工与调试比继电接触控制系统周期短。6) PLC控制的自检和监控功能比继电接触控制的强。7) PLC的应用范围比继电接触控制的要广泛。8) PLC可靠性比继电接触控制的高。此外，可编程序控制器与继电接触器控制的重要区别之一就是工作方式不同。可编程序控制器是以反复扫描的方式工作，是循环地、连续逐条执行程序，任一时刻它只能执行一条指令，也就是说可编程序控制器是以“串行”方式工作的。而继电-接触器是按“并行”方式工作的，或者说是按同时执行方式工作的，只要形成电流通路，就可能有几个电器同时动作。继电-接触器控制的并行工作方式因触点动作的延误易产生竞争和时序失配等问题，这些在串行工作方式的可编程序控制器中不会发生。2.1.2 PLC与微型计算机的比较PLC也是随着微型计算机的发展而发展，PLC实质上就是一台专为工业生产控制设计的专用计算机。两者既有相似处有差别，主要差别表现在以下几个方面：1) PLC输出输入接口较多，中大型PLC输出输入接口更多，便于多路多点控制。2) PLC编程简便，因为PLC是采用易于用户理解、接收和使用的梯形图编程语言，指令又不太多，而计算机使用汇编语言或其他高级语言编程，比PLC编程复杂。3) PLC可靠性高，因为PLC是为工作环境条件比较恶劣的工业控制设计的，设计与制造PLC时已采取了多种有效的抗干扰和提高可靠性措施。4) PLC技术较容易掌握，使用维护方便，对使用者的技术水平要求比使用计算机时低。5) PLC采用扫描方式进行工作，加之其他一些原因，所以PLC输入输出响应比计算机慢。6) 此外PLC体积较小，调试周期短。从上边的论述和比较可以看出，由PLC的硬件决定了它的可靠性和控制功能比继电器控制系统高的多，它是专门为工业控制场合设计的，所以他的稳定性也比一般通用计算机要好的多，而且它操作简单灵活，易于实现系统升级和功能扩展所以在本设计中采用PLC来进行逻辑控制。2.1.3 PLC控制的电梯系统图2-1 电梯PLC控制系统的基本结构图电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图2-1为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。2.2设计思想电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图2-2所示。图2-2 电梯PLC信号控制系统框图输入到PLC的控制信号有：运行方式选择（如自动、有/无司机、检修、消防运行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、开关门及限位信号、门区和平层信号等。根据不同的输入控制信号，系统给出不同的输出响应，通过电机的正反转来实现电梯的上行下行和开关门，由限位开关来实现电梯停层。对于输入的轿内外指令有呼梯指示、楼层指示等指示灯指示。3 电梯控制系统硬件设计 电梯的安全运行是电梯控制要考虑的首要问题，本设计及完成了电梯未知的确定与显示、轿厢内的运行命令及门厅的召唤、电梯自动运行时的信号响应、电梯的平层与停车及电梯的开关门控制。由一台曳引电机和一台门电机分别控制电梯上下行和开关门。让乘客能知道电梯的位置及运行方向，而且电梯自动关门时，门接触处的传感器能感应外界阻力，安全开关门。3.1 四层电梯控制主回路原理图根据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图如图3-1所示。图中M1，M2为曳引电机和门电机，交流接触器KM1KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用。 图3-1电梯的电气控制系统主回路原理图L1、L2、L3为系统电机的转动提供三相电源，当接触器KM1接通时，电机正转，电梯上行；当电梯到达顶层或接到下行信号时，KM2接通，电梯下行；在电梯上行或下行途中，若遇到限位开关的停层信号，曳引电机停转，电梯停层，此时，门电机运行，实现电梯的开关门。QS为手动断路器，实现手动的开机关机。3.2 PLC控制系统设计的基本原则任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：1)最大限度地满足被控对象的控制要求2)保证PLC控制系统安全可靠3)力求简单、经济、使用及维修方便4)适应发展的需要3.3可编程控制器机型的选择为了完成设定的控制任务,主要根据电梯控制方式与输入/输出点数和占用内存的多少来确定PLC的机型。本系统为四层楼的电梯,采用集选控制方式,本设计选用西门子S7-200系列实现。所需输入/输出点数与内存容量估算如下:1）输入/输出点的估算：采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮K1和指示灯H1，二层有上升呼叫按钮K2和指示灯H2以及下降呼叫按钮K4和指示灯H4，三层有上升呼叫按钮K3和指示灯H3以及下降呼叫按钮K5和指示灯H5，四层有下降呼叫按钮K6和指示灯H6。一至四层有到位行程开关SQ1SQ4。电梯内有一至四层呼叫按钮K10K7和指示灯H10H7；电梯开门和关门按钮SB5和SB6，电梯开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制，关门到位由行程开关ST1检测，开门到位由行程开关ST2检测。轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制，并有上行记忆和下行记忆两路指示灯。输入点共有14个，输出点共有16个,总共30个。2）内存容量的估算用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。因此,在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。本系统有开关量I/O总点数有30个，模拟量I/O数为0个。利用估算PLC内存总容量的计算公式:所需总内存字数=开关量I/O总点数×(1015)+模拟量I/O总点数×(150250)再按30%左右预留余量。估算本系统需要约1K字节的内存容量。综合I/O点数以及内存容量，S7200的CPU221及CPU222输入，输出点数大大满足不了该设计的需求；CPU224有14个输入，10个输出点，需要接扩展模块，设置地址，把设计复杂话。故选有24个输入16个输出的CPU226，足以满足要求。S7-200的CPU226的技术数据如表3-1所示，表3-1 CPU226的存储器分区及数量描述CPU226用户程序/数据大小4k字/2.5k字定时器256个（T0-T255）计数器256个（C0-C255）输入/输出点数24输入/16输出接口2个RS-485接口输入电压20.4到28.8VDC3.4 硬件设计方案的确定3.4.1输入/输出点的分配该系统占用PLC的30个I/O口，14个输入点，16个输出点，具体的I/O分配如表3-2所示。表3-2 I/O分配表序号名 称输入点序号名 称输出点0一层平层I0.00电梯上行记忆Q0.01二层平层I0.11电梯下行记忆Q0.12三层平层I0.22电机正转Q0.23四层平层I0.33电机反转Q0.34内呼一层I0.44内呼一层指示Q0.45内呼二层I0.55内呼二层指示Q0.56内呼三层I0.66内呼三层指示Q0.67内呼四层I0.77内呼四层指示Q0.78一层外呼上行I1.08一层外呼上行指示Q1.09二层外呼上行I1.19二层外呼上行指示Q1.110三层外呼上行I1.210三层外呼上行指示Q1.211二层外呼下行I1.311二层外呼下行指示Q1.312三层外呼下行I1.412三层外呼下行指示Q1.413四层外呼下行I1.513四层外呼下行指示Q1.514手动开门I2.014门电机正转Q1.615手动关门I2.115门电机反转Q1.716开门限位I2.2   17关门限位I2.3   18电梯上升极限位I2.4   19电梯下降极限位I2.5   3.4.2 PLC外部接线图本设计的PLC外部接线图如图3-2所示.CPU226CN的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流，通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求，CPU226CN的输出继电器触点容量为2A，电压范围为530V（DC）或5250V（AC）。电梯现在由一楼上行，电机正转，则Q0.2输出，KM1闭合，同时Q0.0输出。上行记忆灯亮。当二楼或以上楼层有人外呼电梯，则外呼梯信号I0.1输入，SQ2闭合。当电梯抵达二楼平层时，Q1.6输出，KM3闭合，电梯开门，乘客进入后，Q1.7输出，KM4闭合，电梯关门。在上行过程中，可采集二、三楼信号，并进行上行登记，当电梯抵达顶层四楼时，信号由I0.3输入，四楼位置开关SQ4闭合。当电梯有内呼信号时，I0.4I0.7处输入，K10K7处某一开关闭合Q0.4Q0.7处信号输出。内呼登记处信号灯亮，电梯由登记信号选择平层停靠。同理，电梯下行时，Q0.3信号输出，KM2带电，电机反转，所有内外呼梯信号及平层停靠均同电梯上行时情况一样。图3-2 PLC外部接线图4 软件设计4.1 PLC的编程语言PLC程序是PLC指令的有序集合，PLC运行程序就是按一定的顺序，执行这集合中的一条条指令。指令是指示PLC动作的文字代码或图形符号。使用的编程语言不同，这些文字代码和图形符号就不相同。但从本质上来讲，指令的实质都是二进制机器码。同普通的计算机一样，PLC的编程软件通过编译系统把PLC程序编译成机器代码。PLC的编程语言一般有五种：顺序功能图(Sequential Function Chart)、梯形图(Ladder Diagram)、功能块图(Function Block Diagram)、指令表(Instruction List)和结构文本(Structured Text)。其中，顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能块图(FBD)是图形编程语言，指令表(IL)和结构文本(ST)是文字语言。梯形图(LD)是目前使用最广泛的PLC图形编程语言，梯形图与继电器控制系统的电路图相似，比较易于掌握、程序表达清楚。本系统PLC程序的编制采用梯形图语言，编程软件为STEP 7。该软件能够完成制作程序、对可编程控制器CPU的写入/读出、监控程序运行、调试程序、PLC错误诊断等一系列功能。4.2系统结构框图电梯运行的流程框图如图4-1,开始时电梯处于一层，等待外呼召唤信号。当有外呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开；当有内呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开；电梯在上升的过程中只响应向上的呼叫，在下降的过程中只响应向下的呼叫，电梯向上或向下的呼叫执行完成后再执行反向呼叫。电梯停止运行等待呼叫时，同时有不同呼叫时，谁先呼叫执行谁。图4-1 电梯控制流程图4.3 电梯控制梯形图程序1、外召唤信号登记及消除乘客或司机在厅外呼梯时，呼梯信号应被接收和记忆。当电梯到达该楼层，且定向方向与目的地方向一致时（基层和顶层除外），呼梯要求已满足，呼梯信号应被消除。该控制的梯形图程序如下，2、内指令信号登记及消除点动内呼按钮，信号登记显示。到层信号取消。本系统设一楼为基站，两分钟内无任何操作，电梯自动返回一楼。由T40实现2分钟定时，定时时间到，T40闭合，Q0.4动作，相当于一楼内呼，电梯返回到一楼。实现该功能的梯形图如下，3、电梯的平层信号处理 当电梯位于某一层时，指层电梯感应器产生该层的信号，以控制指层灯的状态，离开该层时，该楼层信号应被新的楼层信号所取代。实现该功能的梯形图如下所示，4、电梯的选层定向 在自动运行状态下，电梯首先应确定运行方向，即定向。电梯的定向只有两种情况，即上行和下行。电梯处于待命状态，接收到内选和外呼信号时，应将电梯所处的位置与信号进行比较，确定是上行还是下行。（1）.轿厢上行（2）轿厢下行5、内指令外召唤信号的保持轿厢的内呼指令与外召唤指令保持信号，用于在有乘坐需要的楼层停车，并自动或手动执行开关门操作。开关门执行一次之后，信号取消。使电梯能够继续响应其他乘坐信号。实现该控制功能的程序梯形图如下，6、各楼层停车信号乘客或司机通过对轿厢内操纵盘上14层选层按钮的操作，可以选择欲去的楼层。选层信号被登记后，选层按钮下的指示灯亮。当电梯到达所选的楼层后，停层信号即被消除，指示灯也应熄灭。其梯形图如下图所示： 7、自动开关门电梯到层停车后，延时2s后自动开门，5s后自动关门。并设有手动开门按扭和关门按钮。可实现即时开关门。由T37和T38分别完成2S和5S的定时。实现该功能的梯形图如下，5 电梯控制程序的仿真调试5.1 STEP 7- Micro/WIN概述STEP 7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包。它是SIMATIC工业软件的组成部分。有下列版本的STEP 7标准软件包：用于SIMATIC S7-200上简单单站应用的STEP 7 Micro/DOS和STEP 7 Micro/WIN。用于使用带有各种功能的SIMATIC S7-300/ST-400、SIMATIC M7-300/M7-400和SIMATIC C 7的STEP 7：- 可通过选择SIMATIC工业软件中的软件产品进行扩展- 为功能模板和通讯处理器赋值参数- 强制和多处理器模式- 全局数据通讯- 使用通讯功能块的事件驱动数据传送- 组态连接STEP7编程软件允许结构化用户程序，可以将程序分解为单个的自成体系的程序部分从而使大规模的程序更容易理解，可以对单个的程序部分进行标准化程序组织简化，修改更容易系统的调试也容易了许多在7s用户程序中可以使用如下几种不同类型的块:组织块(OB)是操作系统和用户程序的接口它们由操作系统调用，并控制循环和中断驱动程序的执行，以及可编程控制器如何启动。它们还处理对错误的响应组织块决定各个程序部分执行的顺序用于循环程序处理的组织块OB1的优先级最高。操作系统循环调用OB1并用这个调用启动用户程序的循环执行。功能（FC）属于用户自己编程的块功能是“无存储区”的逻辑块FC的临时变量存储在局域数据堆栈中，当FC执行结束后，这些数据就丢失了。功能块（FB）属于用户自己编程的块功能块是具有“存储功能”的块，用数据块作为功能块的存储器(背景数据块)传递给FB的参数和静态变量存在背景数据块中，背景数据块(背景DB)在每次功能块调用时都要分配一块给这次调用，用于传递参数。系统功能块(SFB)和系统功能(SFC)是STEP7为用户提供的己编程好的程序的块，经过测试集成在CPU中的功能程序库SFB作为操作系统的一部分并不占用程序空间，是具有存储能力的块，它需要一个背景数据块，并须将此块作为程序的一部分安装到CPU中。5.2程序仿真程序用S7-200仿真软件进行仿真第一步，把程序导出保存为*.awl文件。第二步，打开仿真软件，选择CPU类型。第三步，装载awl文件，如图5-1所示。图5-1 文件装载第四步，监控梯形图，运行PLC。第五步，点击输入点，使相应输入点闭合，查看梯形图输出情况，如图5-2所示。图5-2 梯形图输出按下I0.5，即电梯给入二层内呼信号，Q0.5动作，电梯内呼二层指示灯亮，图5-3为该功能仿真图，图5-3内呼二楼电梯指示 按下I2.0，即电梯给入开门信号，Q1.6动作，门电机正转，电梯开门，图5-4为该功能仿真图，图5-4电梯停层后开门6 总结毕业设计期间，通过在图书馆以及互联网查阅相关资料，了解了电梯的起源和发展过程，并且加深了对电梯运行过程、控制系统的认识，熟悉了可编程控制器在电梯控制系统中的运用。并且，使我将原来所学的知识系统化、理论化、实用化，对如何使用已有知识及获取相关资料方面的能力又有了提高。通过这次设计，我还认识到无论做什么，都需要踏实，勤奋，严谨的工作态度，这对我以后的学习和生活将会产生深远的影响。本次设计达到了预定的设计目的。利用可编程控制器，通过合理的设计选型、软件设计，实现了电梯的信号控制。电梯的控制包括拖动控制和信号控制两部分，本文主要介绍了电梯的信号控制， 电梯的拖动控制正在由直流电机拖动逐渐向变频调速转变，由于时间有限对此没有做过多研究，这也是本文的一大不足。发现问题，面对问题，才有可能解决问题。希望以后有机会可以对电梯的拖动控制进行详细研究，对电梯的上下行速度进行控制，让电梯的运行更舒适、安全。参考文献01 李道霖，电气控制与PLC 原理及应用,电子工业出版社，200602 叶安丽.电梯技术基础(第1版)M.北京: 中国电力出版社,2004.03 顾战松，陈铁年编著.可编程控制器原理与应用.M 北京：国防工业出版社，199604 吴中俊等编著.可编程序控制器原理及应用.北京:机械工业出版社.200405 肖军,孟令军编著.可编程序控制器原理及应用.北京:清华大学出版社.200806 贺哲荣,曾龙飞编著.流行可编程序控制器梯形图识图入门.北京:机械工业出版社.200807 陈金华等编著.可编程序控制器(PC)应用技术.北京:电子工业出版社.199508