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1、基于PLC的电梯模拟控制系统设计摘 要: 随着我国科技与经济的进步，电梯逐渐融入我们的日常生活与工 作。本文结合西门子PLC的性能，在介绍电梯基本硬件组成的基础上，深入的分析电梯系统的工作原理，同时着重分析了电梯硬件设计和软件设计。研究并提出了基于西门子PLC (S7-200)的5层电梯模拟控制系统设计方案，通过合理的选择和设计，实现电梯梯指层、选层、选向、手动和自动关门等基本功能关键词: 电梯 模拟 PLC 控制中图分类号: TB21Levator Simulationg Control System Design Based on PLCAbstract : With Chinas sci
2、ence and economic development，Elevator gradually into our life and work。In this thesis, based on the introduction of the basic structure of the elevator, we deeply analyzed how the elevator works, and emphasized on the elevators hardware and software design. By stating the application of Siemens PLC
3、 in the system of elevator control，We rsearched and worked out a practical scheme of 5 layer elevators control system based on Siemens PLC (S7-200).through the rational selection and design, we manager to make the elevator carry out the basic function such as layer pointing, layer selecting, directi
4、on selecting, manual and automatic door operation, etc.Key words: Elevator, PLC, Control,Analog System目 录引言11 绪论21.1选题的必要性21.2 电梯的国内外发展状况21.3 PLC的起源与发展41.4电梯组成及原理分析52 方案论证72.1系统的选择72.2总体方案的确定72.3 PLC控制系统设计思路83 硬件设计103.1控制要求分析103.2 PLC选型123.3 西门子S7-200知识与应用144 软件设计174.1开关轿厢门程序174.2自动选向程序204.3轿厢内呼和楼层外
5、呼指示程序245 调试276 总结与展望28致谢29附录 PLC电梯控制梯形图30参考文献40湖北师范学院学士学位论文（设计）评审表42基于PLC的电梯模拟控制系统设计余满江（指导教师，万里光）（湖北师范学院 机电与控制工程学院 湖北，黄石 435002）引 言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，但是随着科学技术的进步与计算机技术广泛应用，人们对电梯的要求日益提高。传统的老式电梯弱点越来越明显。应为可编程控制器优越的性能，电梯的继电器控制方式已逐步被PLC控制方式取代，使用PLC控制系的电梯逐渐成为主流电梯。电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制系统的规定运行的，呼叫信号的输入
6、端其实是一个简单的人机界面。因为呼叫信号的输入是随机多变的，单纯使用顺序控制或逻辑控制无法满足实际的需要。因此，电梯控制系统多采用随机逻辑控制方式控制。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
7、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。1 绪论1.1选题的必要性 在现代化城市的高速发展中，一幢幢高楼拔地而起，电梯的广泛应用已成为城市物质文明的一种标志。特别是在高层建筑中，电梯作为不可缺少的垂直运输设备，已与人们的日常生活密不可分。在计算机技术、自动控制技术和电力电子技术飞速发展的今天，电梯也随之进入了新的发展时期。PLC是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。电梯采用PLC控制，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外
8、部线路简化。另外可方便的增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，便于检修。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控制领域，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。PLC现在已经成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其优异的性能，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、
9、交通等各行各业都得到广泛的应用。因此，以PLC为基础的中低层电梯的模拟控制研究是非常必要和有实际应用价值的。1.2 电梯的国内外发展状况在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已
10、经成| | 为全球最大的电梯市场。上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的，目自口进入了“第三次浪潮”，2004年总产量超过了8万台，而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到2005年，中国电梯的年产量达到135万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长178。2005年安装验收电梯124465台，截至05年底
11、，我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74”。先进技术和先进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电
12、梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISOTCl78以来，先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有许多企业可以生产了。国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量己达l万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家
13、工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。世界上有名的几家电梯公司，诸如：美国奥的斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等，其电梯的产量已占世界市场的51。其中，奥的斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成走电梯家族中新的组成部分。1.3 PLC的起源与发展第一台PLC的设计规范是美国通用公司提出的。当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的响应时间快
14、、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。这一设想提出后，美国数字设备公司（DEC）于1969年研制成功世界上第一台PLC，型号为PDP-14，投入汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了PLC的新纪元。由于当时开发PLC的主要目的是用来取代继电器逻辑控制系统，所以最初的PLC其功能也仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等功能。随着微电子技术的发展，20世纪70年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们将微机技术应用到PLC中，使它能更多地发挥计算机的功能，不仅用逻辑编程取代了硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理功能，使其真正成为
15、一种电子计算机工业控制设备。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列
16、化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可
17、编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求。1.4电梯组成及原理分析1.4.1的组成(1)曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。其主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。(2)导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。(3)轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿
18、厢架和轿厢体组成。(4)门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。(5)重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。(6)电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。(7)电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。(8)安全保护系统保证电梯安全使用
19、，防止一切危及人身安全的事故发生。由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成。1.4.2电梯的工作原理曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动
20、中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。2 方案论证2.1系统的选择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
21、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
22、PLC都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能。2.2总体方案的确定电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图2.1为电梯的PLC控制系统的基本结构图。主要由硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、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。厅外呼叫轿厢操纵盘 输 出 接 口 指示层 PC主机 输 入 接 口安全装置 调整层CPU存储器拖动控制井道装置 图2.1 电梯PLC控制系统
23、的基本结构图2.3 PLC控制系统设计思路本设计以PLC作为工具对五层电梯的各种操作进行控制。PLC控制系统设计一般分为以下几个步骤：（1） 熟悉被控对象（本次设计的对象为五层电梯），制定控制方案（2） 确定I/O点数（3） 选择PLC机型（本次设计采用西门子S7-200PLC）（4） 选择输入、输出设备，分配PLC的I/O地址（5） 程序设计（包括梯形图的绘制）（6） 系统调试（7） 编制相关技术文件系统总体设计流程如图2.3所示：总体设计分析 计算I/O点数 选型I/O地址分配，输入输出设备选择梯形图设计模拟调试修改程序符合要求 NN NY编制相关技术文件图2.3 PLC系统总体设计流程图
24、3 硬件设计3.1控制要求分析 设计涉及的电梯模型共有五层，电梯的每一层面均有升降及轿厢所在楼层的指示灯显示；1-5所对应的指示灯表示楼层号，每层的楼厅均有上行和下行按钮召唤电梯。工作中的电梯主要对各种呼梯信号和当时的运行状态进行综合分析，再确定下一个工作状态，为此它要求具有自动选向、顺向截梯、反向保号，外呼记忆，自动开/关门状态，停梯消号，自动达层等功能。 初始化 上电分析以上控制要求，将电梯控制要实现的功能罗列如下：楼层等待（1） 开始时，电梯处于任意一层。有无内选与外呼信号（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，电梯门打开，延时三秒后自动关门。是否目标
25、层电梯运行电梯选向（3） 当有内呼梯信号到来时，电梯应该响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时三秒后自动关门。停止运动开关箱门停止运动？ 停止（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）的呼梯信号均不响应，但如果反向呼梯信号前方无其它内、外呼梯信号时，则电梯相应该外呼信号，但不响应三层向下外呼梯信号。同时，如果电梯达到四层，五层没有任何呼梯信号，测电梯可以响应四层向下外呼梯信号。（5） 电梯应具有最远反向外呼梯响应功能。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） 电梯具有
26、同向截车功能。（7） 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，按开门按钮可使门打开，按关门按钮可使门关闭。 3.1 电梯工作流程图3.2 PLC选型3.2.1 PLC控制系统的I/O点数计算与分配 根据电梯控制的特点，输入信号应该包括以下几个部分：1 轿厢内及各层门厅外呼按钮 轿厢内的楼层选择按钮共有数字键15，各层门厅的外呼按钮除第一层只有上升按钮，第五层只有下降按钮外，其余三层均设有上升、下降两个按钮，故一共需要13个输入。2 位置信号位置信号由安装于各楼层的电梯停靠位置的四个传感器产生。平时为常开，当电梯运行到平层时关闭，另外还有一组开关门限位，故位置信号
27、一共需要7个输入3 电梯门控制信号 大部分电梯都具有开门按钮以及关门按钮，以方便手动开门，故电梯门控制信号一共需要2个输入。综上所述，共需要输入点22个。输出信号应该包括：1) 内呼指示信号 内呼指示信号有5个，分别表示15层的内呼被接受，并在内呼指令完成后，信号消失。2) 外呼指示信号 外乎信号共有8个，分别表示1-5层的外呼被接受，并在外呼指令完成后，信号消失。3) 电梯轿厢上下行，电梯上下行指示信号，共4个4) 门电机开关指示，共需要输出点2个。 综上所述，共需输出点19个。PLC五层电梯控制系统的输入、输出点分配表如下所示：表2.1 PLC输入、输出点分配表输入点名称输出点名称一层内呼
28、I0.0一层内呼指示Q0.0二层内呼I0.1二层内呼指示Q0.1三层内呼I0.2三层内呼指示Q0.2四层内呼I0.3四层内呼指示Q0.3五层内呼I0.4五层内呼指示Q0.4一层外呼上I0.5一层外呼上指示Q0.5二层外呼下I0.6二层外呼下指示Q0.6二层外呼上I0.7二层外呼上指示Q0.7三层外呼下I1.0三层外呼下指示Q1.0三层外呼上I1.1三层外呼上指示Q1.1四层外呼下I1.2四层外呼下指示Q1.2四层外呼上I1.3四层外呼上指示Q1.3五层外呼下I1.4五层外呼下指示Q1.4开门按钮I1.5电梯上行指示Q1.5关门按钮I1.6电梯下行指示Q1.6一层平层I1.7门电机开门Q1.7二
29、层平层I2.0门电机关门Q2.0三层平层I2.1电梯轿厢上行Q2.1四层平层I2.2电梯轿厢下行Q2.2五层平层I2.3开门限位I2.4关门限位I2.53.2.2 PLC的型号选择综合输入输出点的计算以及要实现的电梯控制功能，使用西门子S7-200PLC（CPU226）加一个扩展模块，这样就能完全能够满足设计要求。S7-200PLC是一种小型可编程逻辑控制器（Micro PLC），可应用于各种小型自动化控制系统。高集成度的设计、低廉的成本使得s7-200成为各种小型控制任务理想的解决方案，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。并且，西门子s7-200PLC具有：极高的可靠性、丰
30、富的指令集、极快的浮点运算速度、丰富的扩展模块、强大的内部集成功能等几个方面的出色表现。3.3 西门子S7-200知识与应用3.3.1 PLC的工作方式 输出刷新 运行用户程序 公共处理 输出刷新 输入刷新 运行用户程序 输入刷新 PLC采用的是循环扫描的工作方式，扫描周期一般也就是几毫秒、几十毫秒，最多不会超过几百毫秒。 a简化工作流程图 b实际工作流程图在编程环境中PLC信息里可以看到程序的扫描周期，西门子S7-200的扫描周期大概是5ms-20ms。3.3.2西门子S7-200的硬件组成1. CPU单元：含有运算器、控制器、寄存器2. 存储单元：只读存储器，ROM或EPROM，用于存储系
31、统程序（操作系统）。电可擦除存储器，EEPROM，用于存储用户程序（程序写入后，掉电不 丢 失，可多次改写，少的几百次多的几乎不受限制。EEPROM写入次数至少10万次，典型值100万次。3. I/O口： 数字量、模拟量4. 外设与通5. 讯接单元：最基本的接口为串口RS-4856. 电源单元：7. 外部设备：如调试用编程电缆、电脑。8. CPU模块：西门子S7-200 的CPU有以下几种： CPU221/222/222CN/224/224CN/224XP/224XP CN/226/226CN9.模拟量输入输出扩展模块：模拟量输入EM231/231CN 模拟量输出EM232/232CN 模拟量
32、输入输出模块EM235/235CNa. 模块上各个信号的地需要与电源的地共起来；b. 一个模块只能同时接某种电压或者某种电流信号，因为一个模块只有一个设置开关（不同的信号设置各不相同）。10. 温控模块：EM 231 CN AI 4热电偶 EM 231 CN AI 2 热电阻3.3.3西门子S7-200的通信协议1）PPI协议：西门子专为S7-200开发的通讯协议 PPI 通讯协议是西门子专为S7-200 CN 系列PLC 开发的一个通讯协议。可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行联网。波特率为9.6kbit/s ，19.2kbit/s 和187.5kbit/s 。S7-200 CN 系列CPU 上
33、集成的编程口同时就是PPI 通讯联网接口。利用PPI 通讯协议进行通讯非常简单方便，只用NETR 和NETW 两条语句即可进行数据信号的传递，不需额外再配置模块或软件。PPI 通讯网络是一个令牌传递网，在不加中继器的情况下，最多可以由31 个S7-200 CN 系列PLC ，TD200，OP/TP 面板或上位机（插MPI 卡）为站点，构成PPI 网。2）MPI协议：只能作从站S7-200 CN 可以通过内置接口连接到MPI 网络上，波特率19.2k/187.5kbit /s。它可与S7-300/S7-400 CPU 进行通讯。S7-200 CN CPU 在MPI 网络中作为从站，它们彼此间不能
34、通讯。3）自由口模式：由用户自定义的通讯协议，用于与其他串行通讯设 备 通讯（如串行打印机等），S7-200编程软件Micro/WIN提供了通过自由口模式实现的通讯功能。4）PROFIBUS-DP：通过EM 277 模块实现通信，S7-200CPU上的两 个通讯口基本一样，没有什么特殊的区别。它们可以各自在不同的模式、通讯速率下工作；它们的口地址甚至也可相同。分别连接到CPU上两个通讯口上的设备，不属于同一个网络。S7-200CPU不能充当网桥的作用。3.3.4西门子S7-200编程、调试、软件安装 S7-200编程软件：STEP_7-MicroWIN_V4_SP4 运行环境： Windows
35、 2000 SP3 以上 Windows XP Home Windows XP Professional 4 软件设计由电梯运动流程图可以看出电梯的运动控制中最需要关注的主要部分是：开关轿厢门的控制，电梯的自动选向，轿厢的内呼和楼层外呼指示。将各部分分为单独的模块分别进行编程，绘制梯形图，不仅条理清晰，提高编程效率，而且能更为方便的进行程序的调试。4.1开关轿厢门程序轿厢门开可分为以下几种情况：（1） 电梯在一层平层，有一层外呼上指示或一层内呼指示。（2） 电梯在二层平层，有二层外呼下指示(电梯选项向下)，二层外呼上指示(电梯选项向上)或二层内呼指示。（3） 电梯在三层平层，有三层外呼下指示(
36、电梯选项向下)，三层外呼上指示(电梯选项向上)或三层内呼指示。（4） 电梯在四层平层，有四层外呼下指示(电梯选项向下)，四层外呼上指示(电梯选项向上)或四层内呼指示。（5） 电梯在五层平层，有五层外呼下指示或五层内呼指示。（6） 电梯在平层时按下开门按钮。 图4.1 轿箱门开门电机开这个输出被置位后，当它符合一定条件时，就应取消它的置 位，使其停止开门动作。这些条件应为：（1） 按下关门按钮，并且同时开门按钮没有按下。（2） 输出信号门电机关置位，且开门按钮没有按下（3） 达到开门限位，自动停止开门动作。 所绘制的梯形图如下： 图4.2 轿箱门开复位开门动作结束后将是3秒钟的延时，然后电梯会自
37、动关门，达到关门限位后，关门动作自动结束。同样，按下关门按钮，电梯也将关门，开门按钮被按下，或有门电机开信号输出，则关门动作取消。所绘制的梯形图如下： 图4.3 轿箱门关及其复位4.2自动选向程序 本程序的自动选项功能主要由电梯的上行条件和下行条件两部分组成。其中，电梯满足以下条件时上行：（1） 电梯在四层，且有四层外呼上指示，五层外呼下指示，五层内呼指示。（2） 电梯在三层，且有三层外呼上指示，四层外呼下指示，四层外呼上指示，五层外呼下指示，四层内呼指示，五层内呼指示。（3） 电梯在二层，且有二层外呼上指示，三层外呼下指示，三层外呼上指示，四层外呼下指示，四层外呼上指示，五层外呼下指示，三层
38、内呼指示，四层内呼指示，五层内呼指示。（4） 电梯在一层时，无论什么情况均上行；同理，电梯在第五层时无论什么情况均不上行。满足以上条件同时不满足电梯下行条件时，电梯上行，绘制梯形图如下图4.4所示： 图4.4 电梯轿箱上行同样，当满足以下条件，且不满足电梯上行条件时，电梯下行：（1） 电梯在四层，且有四层外呼下指示，三层外呼上指示，三层外呼下指示，二层外呼上指示，二层外呼下指示，一层外呼上指示，三层内呼指示，二层内呼指示，一层内呼指示。（2） 电梯在三层，且有三层外呼下指示，二层外呼上指示，二层外呼下指示，一层外呼上指示，二层内呼指示，一层内呼指示。（3） 电梯在二层，且有二层外呼下指示，一层
39、外呼上指示，一层内呼指示。（4） 电梯在五层时，无论什么情况均满足下行条件，同理，电梯在一层时，无论如何均不会下行。绘制梯形图如下图4.5所示： 图4.5电梯轿箱下行4.3轿厢内呼和楼层外呼指示程序轿厢内呼较为简单，当按下内呼按钮，内呼指示即置位，达到指定楼层后，电梯门打开，内呼指示取消置位。以第一层为例，梯形图如下图4.6所示： 图4.6一层内呼指示置位与复位楼层外呼指示程序则比较复杂，按下外呼按钮，则对应的外呼指示置位，在取消置位时，一层和五层因为只有一种运动方向，因此直接平层后门电机打开就能取消置位。以一层为例，作梯形图如下图4.7所示： 图4.7 一层外呼上指示置位与复位而二、三、四层
40、则不同，因为这三层均有两种运动方向，只有电梯运动方向与外呼运动方向相同时，才能取消置位。以二层外呼为例，梯形图如下图4.8所示： 图4.8二层外呼指示置位与复位其中“二层上”、“二层下”条件的梯形图如下所示： 图4.9二层上行、下行条件5 调试将模块按设计要求连接好，在电脑中输入程序反复修改后导入进行调试，按三层外呼时，电梯上行指示灯亮，同时一楼平层、二楼平层、三楼平层显示灯分别亮，按开门按钮开门指示灯亮，过三秒时间开门显示灯自动灭。接着按内呼五层，电梯上行指示灯亮，接着四楼平层、五层楼平层显示灯分别亮，按开门按钮，开门指示灯亮按关门按钮开门指示灯灭。电梯下行时至三层向一层运动过程中按五层内呼
41、与五层外呼无信号反映、四层外呼四层内呼也均无反应；按二层内呼与二层内呼均有反应，且能在二层实现开门关门功能，完成二层任务后继续向一层运动并完成任务。对最远反响应功能进行调试修改后，电梯静止在一楼，而同时有二层向下外呼电梯，三层向下外呼电梯，四层向下外呼电梯，则电梯先去四楼响应四层向下外呼梯信号。在电梯未平层或运行时按开门按钮无反应，只有电梯停止运行后按开门按钮才可使门打开，按关门按钮可使门关闭。在调试过程中发现定时器设置时间不能太长，太长有时无法完成自动关门功能，反复修改后发现设置在三秒左右较好。同时发现PLC语言有时虽然检查没错误但是程序有事可以实现功能有事不能实现功能，修改程序后才能稳定下
42、来经过调试实现了以下功能：1.轿厢门开及其复位功能2.轿厢门关及其复位功能3.自动选向功能4.轿厢内呼及轿厢外呼指示5.轿厢内呼及轿厢外呼指示复位6.电梯具有同向截车功能。6 总结与展望在本次毕业设计中，我通过查阅与课题有关的技术参考资料，了解与此有关的应用技术与发展现状，同时学习掌握西门子公司PLC的编程调试方法与技术，在此基础上设计并完成了用西门子PLC控制五层电梯系统的硬件和软件，给出系统硬件的整体设计的说明，以及软件的总体设计构思，并编写相应的梯形图软件。毕业设计是大学学习阶段的一次非常难得的理论与实践相结合的机会，通过这次独立地较为完整的设计出电梯PLC控制系统，我摆脱了单纯的理论学
43、习状态。通过实际的软、硬件设计与选择，锻炼了我综合运用所学专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高了我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及专业文献翻译等其他方面的能力水平。通过与王万里光指导老师的沟通与交流，我了解到许多PLC的实际运用知识，硬件设备的选用方法等，让我的综合能力得到了提高。这一次的毕业设计使我得到了宝贵的实际设计经验，使我能够更好的把理论与实践结合起来，再未来的工作中表现出更好的自主学习能力和灵活应变能力。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。但在此次毕业设计中，我还有一些未能完成遗憾。由于能力所限，我仅仅运用P
44、LC实现了电梯最基本的运动控制功能，例如没有考虑到电梯的舒适性，电梯轿厢以及轿厢门、厅门的运行速度只有一个设定值，没有运用变频器对电机进行调速，造成在实际运用中乘坐人员舒适度的降低，这也是我进一步需要努力和加强的地方。致谢长达数月的毕业设计终于结束了，回想整个做毕业设计的经历，是一个不断发现问题、解决问题，努力汲取新知识来丰富自己的过程，让我觉得分外充实。此次毕业设计不仅让我对PLC有了更深一步的了解，同时也增加了自己的动手实践能力，为以后的工作打下了基础。可以说毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。首先，我要感谢培育了我思念的学校，是她让我在大学生活中不仅学到了学业上的知识，也学到了为人处事的道理，让我的学识和思想都更加成熟，为以后的学习、工作、生活奠定了基础。本次毕业设计是在我的指导老师万里光的悉心指导下完成的。从论文的选题到论文的完成，无不倾注着老师辛勤的汗水和心血。万老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我受益匪浅。在此，我要向我的指导老师致以最衷心的感谢，感谢老师的选题能让我在这次毕业设计中可以学以致用，接触到实际应用中的知识。最后，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意!附录 PLC电梯控制梯形图门电机开门及其复位1、 门电机关门及其复位2、 电梯轿厢下行条件3、电梯轿厢上行条件
