毕业论文---PLC在电梯控制系统的应用.doc

毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：plc在电梯控制系统的应用姓 名： 张 乐 编 号：20082000644 平顶山工业职业技术学院 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名： 张乐 专业： 机电一体化 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计（论文）开始日期 年 月 日设计（论文）完成日期 年 月 日设计（论文）题目： a编制设计 b设计专题（毕业论文） 指 导 教 师： 系（部）主 任 ： 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录 系 专业，学生 于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 专题（论文）题目： 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 专业 年级 毕业设计（论文）题目： 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）摘 要目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制系统、plc控制系统、微机控制系统。plc控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。本文在阐述电梯的结构和可编程控制器的结构和工作原理的基础上，针对4层电梯，使用西门子s7-200可编程控制器，设计了电梯的控制系统，包括轿内指令和厅外召唤信号的登记与消除、电梯的选层和定向、电梯的开关门运行、电梯上下行控制、电梯的指层控制等部分，实现了轿内与各层呼梯指令的记录、电梯运行方向和选层的控制，电梯上下行和自动开关门、电梯的指层控制等功能。关键词：四层电梯 控制系统 可编程控制器abstractat present the elevator control system mainly has three control modes: following electric circuit control system, plc (programmable logic controller) control system, microcomputer control system. plc control system, because moves the reliability to be high, the use service is convenient, anti-jamming, the design and the debugging cycle is short and so on merits, time is taken seriously the people and so on merits, have become present use most control modes in the elevator control system.this article elaborated the elevator structure，the structure and the working principle of the programmable logic controlleraim at the elevator of four floors，the writer design this elevator control system by the use of siemens s7-200 programmable logic controllerthe writer design the elevator control parts, such as, the part of register and cancel the instructions from the cabin, the part of register and cancel the instructions from the station hall, the part of choose station and direction, the part of door movement，the part of elevator operation，the part of shown layer ，and so onthese parts achieve the functions：registering the instructions from the cabin and the station hall, choosing the direction and the station of elevator，elevator go up or down and door automatically，fingering out the location of the cabin, and other functions.key words：four-story elevatorcontrol systemprogrammable logic controller目 录第1章 绪论 4 1.1 电梯的简介 4 1.2 plc在电梯控制中的应用以及发展前景 4 第2章 控制系统的选择及介绍 7 2.1 控制系统的选择 7 2.2 plc控制系统组成10 第3章 plc的选型16 3.1 输入输出（i/o）点数的估算16 3.2 机型的确定 17 第4章 四层楼电梯控制系统设计18 4.1 电梯控制模拟系统面板图 18 4.2 电动机控制电路图 18 4.3 plc外部接线图 19 4.4 流程图 21 4.5 操作原理简要说明 23 4.6 编程元件明细表 24 4.7 程序仿真与调试 24 第5章 结论26 参考文献 27 第1章 绪论1.1 电梯的简介人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。早在公元前2600年，人在建造时就使用了最原始的升降系统，这套系统的基本原理至今仍无变化：即一个平衡物下降的同时，负载平台上升。早期的升降工具基本以人力为动力。1203年，在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的，这才结束了用人力运送重物的历史。19世纪初，在欧美开始用蒸汽机作为升降工具的动力。1845年，第一台液压驱动升降机研制成功，液压驱动的介质是水。尽管升降工具被一代代富有革新精神的工程师们进行不断改进，然而被工业界普遍认可的升降机仍未出现，直到1852 年世界第一台安全升降机诞生。1852年，美国纽约杨克斯的机械工程师奥的斯先生发明了世界第1台安全升降机。1857年3年23日，奥的斯公司在纽约为一座专营法国瓷器和玻璃器皿的商店安装了世界上第一台客运升降机。1862年，奥的斯公司采用单独蒸汽机控制的升降机问世。1878年，奥的斯公司在纽约百老汇大街155号安装了第1台水压式乘客升降机。1889年12月，奥的斯公司在纽约的第玛瑞斯特大楼成功安装了1台直接连接式升降机。这是以直流电动机为动力的世界第1台电力驱动升降机，从此诞生了名副其实的电梯。 1.2在电梯控制中的应用以及发展前景目前，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。而plc实际上是一种专用计算机，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，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，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。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。随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。目前意义上的“绿色”，一般是强调“天然”的一面，强调与环境的协调与和谐。电梯属于纯粹的工业产品，其天然性应表现为对环境影响的尽可能小，与环境的协调与平衡，以及电梯本身的人性化。这也应是绿色电梯的发展方向。(1)智能化。 我们这罩所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排，说到底是一种程序控制，是一种周期性的系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点，不仅具有传统的人工智能的所有优点，而且还有传统的人工智能无法比拟的东西，具有动念和随机处理各种问题的能力，诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息，自动地制定每次最优的运动速度和停车政策；自动选择运动方面；双向语音交流；到达目的层的语音提示等，让乘客有更多的主动性，使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所在，并及时报警予以排除。(2)安全。 运行安全是电梯的根本和关键。可以说，电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一种良好的视觉效果，让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时，电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐，彻底消除产生紧张不安的情绪。1857年美国人otis发明出真正意义上的电梯。从此以后，电梯电气控制技术越来越收到人们的重视。电梯电气控制技术是否，主要体现在电梯电气控制系统的设计上。电梯的电气控制主要是对各种指令信号、位置信号、速度信号和安全信号进行管理，使电梯正常运行或处于保护状态，发出各种显示信号。电梯的电气控制，过去采用继电器逻辑线路，一般称继电器控制。这种硬布线的逻辑控制方式具有原理简单、直观等特点。但通用性差，逻辑系统由许多触点组成，接线复杂、故障率高、设备庞大，国家已规定淘汰。目前我国电梯主要由先进的、可靠性高的微型计算机或可编程控制器控制。plc是可编程控制器的简称，它是一种用于自动控制的专用微机，实质上属于微机控制方式，但可编程控制器具有其自身的特点：plc在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，能在较恶劣的各种环境里工作，可靠性高。plc将cpu、存储器、1/0接口等做成一体，使用方便，扩展容易。目前在国产电梯及中低档的客梯广泛采用了plc控制系统，特别适合在用电梯的技术改造和控制器开发。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，国外除了以交流第2章 控制系统的选择及介绍2.1 控制系统的选择目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制系统、plc控制系统、微机控制系统。通过对比，来选择此电梯的控制系统。(1)plc控制系统与继电器控制系统的比较。从某种意义上说，plc是从继电器控制发展而来的。又有不同之处。表2-1 plc与继电器控制系统比较表比较项目继电器控制系统plc控制系统控制功能的实现由许多继电器，采用接线的方式来完成控制功能各种控制功能是通过编制的程序来实现的对生产工艺过程变更的适应性适应性差。需要重新设计，改变继电器和接线适应性强，只需对程序进行修改控制速度低。靠机械动作实现极快。靠微处理器进行处理计数及其他特殊功能一般没有有安装，施工连线多，施工繁安装容易，施工方便可靠性差，触点多，故障多高，因元器件采用了筛选和老化等可靠性措施寿命短长可扩展性困难容易维护工作量大，故障不易查找有自诊能力，维护工作量小通过plc与继电器控制系统的比较，可以得出结论：由于plc控制系统与继电器控制系统相比具有无法比拟的优点，因此，在今后的控制系统中，传统的继电器控制系统被plc控制系统所代替是大势所趋。(2)plc控制系统与计算机系统的比较。20世纪60年代，由于小型计算机的出现，有人曾试图用小型计算机来取代当时占统治地位的继电器控制系统，结果未获成，结果却是plc的出现。通过计算机与plc本身的工作目的，原理和方式上都存在着较大的差异，其结果比较见下表2-2 plc控制系统与计算机系统的比较比较项目通用计算机系统plc控制系统工作目的科学计算，数据管理等工业自动控制工作环境对工作环境要求比较高对环境要求低，可在恶劣的工业现场工作工作方式中断处理方式循环扫描方式系统软件需配备功能较强的系统的软件一般只需要简单的监控程序采用的特殊措施掉电保护等一般性措施采用多种抗干扰措施，自诊断，断电保护，可在线维修编程语言汇编语言，高级语言梯形图，助记符语言，sfc标准化语言对操纵人员的要求需专门培训，并具有一定的计算机基础一般技术人员，稍加培训即可操作使用对内存的要求容量大容量小价格价格高价格较低其他若用于控制，一般需自行设计机种多，模块种类多，易于集成系统由表2-2得出结论：一般情况下，在工业自动化工程中采用plc可靠，方便，易于维护。进入20世纪70年代，采用微处理器的工业控制计算机出现了。它与plc共同推动着传统工业的技术改造。经过较长时间是实践，人们又发现，plc与一般的工业控制计算机相比，plc还是有着较强的优势，其原因是plc专为在工业环境下的应用而设计，在plc中采用了如下的硬件和软件措施：光电耦合隔离和r-c滤波器，有效地防止了干扰信号的进入。内部采用电磁屏蔽，防止辐射干扰。 采用优良的开关电源，防止电源线引入的干扰。具有良好的自诊断功能可对cpu等内部电路进行检测，一旦出错，立即报警。对程序及有关数据有电池供电进行后备，一旦断电或运行停止，有关状态及信息不会丢失。对采用的器件都进行了严格的筛选和简化，排除了因器件问题而造成的故障。采用了冗余技术进行一步增强了可靠性。对某些大型plc还采用了双cpu构成冗余系统，或三cpu构成表决式系统。随着构成plc的元器件性能的提高，plc的可靠性也在相应的提高。一般plc的平均无故障时间可达到几万小时以上。某些plc的生产厂家甚至宣布，今后生产plc不再标明可靠性这一指标，因为对pcl来讲这一指标已毫无意义了。经过大量时间人们发现plc系统在使用中发生的故障大是是由于plc的外部开关，传感器，执行机构引起的，而不是plc本身发生的。另外，plc程序设计简单，易学，易懂，易维护，更适合于工程技术人员。因此，plc在工业控制方面获得了极大成功，成为工业控制中的主流。但是必须指出的是：计算机在信息处理方面还是优于plc，所以在一些自动化控制系统中，常常将两者结合起来，plc做下位机进行现在控制，计算机做上位机信息处理。计算机与plc之间通过通信线路实现信息的转换和交换。这样相辅相成，构成一个功能较强的完整的控制系统。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来进行控制。2.2 plc控制系统组成plc控制系统像一般的计算机控制系统一样，也是由硬件和软件两个部分组成的，硬件是指plc本身及其外围设备，软件是指管理plc的系统软件，plc的应用程序，编程语言和编程支持工具软件。为典型plc控制系统的硬件组成图。plc控制系统的硬件是由plc，输入/输出（i/o）电路及外围设备等组成的。系统规模可根据实际应用的需要而定，可大可小。下面对构成控制系统的主要部分简要介绍。2.2.1.1 主控模块 除了早期生产的整体式plc（plc的各个不见都在同一机壳内）外，目前市场多数的plc都已采用模块化的结构（plc的各个部件独立封装，称之为模块）。在plc中各个模块均通过系统总线相互连接起来构成一个系统。在这个系统中最核心的模块是主控模块（也称cpu），它包括：cpu，存储器，通信接口等部分。(1)cpu：cpu是plc的控制中枢，它由控制器和运算器组成。其中，控制器是用来统一指挥和控制plc工作的部件。运算器则是进行逻辑，算术等运算部件。plc在cpu的控制下使整个机器有条不紊的协调工作，以实现对现场各个设备的控制。cpu的具体作用如下：执行接受，存储用户程序的操作指令。用以扫描方式来自输入单元的数据和状态信息，并存入相应的数据存储区。执行监控程序和用户程序。完成数据和信息的处理，产生相应的内部控制信号，完成用户指令规定的各种操作。响应外部设备（如编程器，打印机）的请求。plc中所采用的cpu随机型的不同而不同，通常有3种：通用微处理器（如8086，80286，80386等），单片机芯片，位片式处理器。一般来说，小型plc多采用8位微处理器或单片机作为cpu，如intel8086，inter96系列单片机，具有集成度高，运算速度快，可靠性高等优点。如日本欧姆龙公司生产的omronc200h型plc采用的是motorola公司生产的mc68b09的cpu芯片。这是一种增强型8位微处理器。对大型plc，大多采用高速位片式微处理器，它具有灵活性强，速度快，效率高的优点。目前，一些厂家生产的plc中，还采用了冗余技术，即采用双cpu或三cpu工作，进一步提高了系统可靠性。采用冗余技术可使plc的平均无故障工作时间达几十万小时以上。(2)存储器：plc系统中的存储器主要用于存放系统程序，用户程序和工作状态数据。系统程序存储区：采用prom或eprom芯片存储器。它是由生产厂家直接存放的，永久存储的程序和指令，称为监控程序。监控程序和plc的硬件组成与专用部件的特性有关，用户不能随意访问和修改这部分存储器的程序。存储器区：工作数据是plc运行过程中经常变化的，需要随机存取的一些数据。这些数据一般不需要长久保存，因此采用随机存储器ram。数据存储区包括输入，输出数据映象区，定时器/计数器预置和当前数值的数据。用户程序存储区：用于存放用户经编程器或计算机输入的应用程序。一般采用eprom或eeprom存储器，用户可重新编程。用户程序存储器的容量一般就代表plc的标称容量。通常，小型机小于8kb，中型机小于50kb，而大型机可以在50kb以上。(3)通信接口：主控模块通常有一个或一个以上的通信接口（简称通信口），用以与计算机，编程器相连，实现编程，调试，运行，监视等功能。2.2.1.2 输入/输出模块plc的控制对象是工业生产过程，它与工业生产过程的联系是通过i/o模块实现的。生产过程有许多控制变量，如温度，压力，液位，速度，电压，开关量，继电器状态等，因此，需要有相应的i/o模块作为cpu与工业生产现场的桥梁。且这些模块应具有较好的抗干扰能力。目前，生产厂家已开发出各种型号的模块供用户选择。对于输入/输出模块有：数字量输入/输出模块，开关量输入/输出模块，模拟量输入/输出模块，交流新号输入/输出模块，220v交流输入/输出模块。还有智能模块，它本身带cpu，存储器和监控系统，可独立完成各种运算。智能模块的种类很多，如高速计数模块，pid调节的模拟量控制模块，阀门控制模块，智能存储模块和智能i/o模块。2.2.1.3 电源模块 该模块将交流电源转换成供cpu存储器所需的直流电源，是整个plc系统的能源供给中心。它的好坏直接影响到plc的功能和可靠性。目前，大多数plc采用高质量的开关式稳压电源，与普通电源相比，plc的电源工作稳定性好，抗干扰能力也强。有些机器的电源除了供内部电路使用外，还向外提供24vdc的稳压电源，用于外部传感器的需要，这样就避免了因外部电源不合格而引起的外部故障。2.2.1.4 i/o电路 plc的基本功能就是控制，它采集被控对象的各种信号。经过plc处理后，通过执行装置实现控制。输入电路就是被控对象（需要进行控制的机器，设备和生产过程）进行检测，采集，转换和输入。另外，安装在控制台上的按钮，开关等也可以向plc送控制指令。输出电路的功能就是接受plc输出的控制信号，对被控对象执行控制任务。plc的外围设备很多，但基本功能不外乎对信息和数据的处理。常用的有编程器，可编程终端，打印机，条码读入机等等。编程器plc的重要外围设备之一，它可以将用户编写的程序送到plc的用户程序存储器。因此，它的主要任务是输入程序，调试程序和监控程序的执行过程。可编程终端是具有i/o功能的plc人机界面产品。人可以通过触摸屏幕将信息输入plc中同样可编程终端也可以将plc的输入数据和信息显示在屏幕上。2.2.2 软件的组成plc控制系统的软件主要是系统软件，应用软件，编程语言及编程支持工具软件几个部分组成。如图2-2是plc内部工作示意图。2.2.2.1 plc系统软件与工作过程 plc系统软件是plc工作所必须的软件。在系统软件的支持plc对用户程序进行逐条的解释，并加以执行，直到用户程序结束，然后返回到程序的起始又开始新的一轮扫描。plc的这种工作方式就称之为循环扫描。图2-1 plc内部工作示意图值得注意的是在继电器控制系统中，一个继电器的线圈被接通或断开，继电器的所用触点（常开触点和常闭触点）都会立即动作。但在plc中，由于采用的是循环扫描的工作方式，所用只有扫描到“线圈”的触点时，才会动作，没有扫描到时，触点就不会动。并且plc扫描一次用户程序的时间即扫描周期与拥护程序的长短和扫描速度有关，一般为1ms至几十毫秒。现以omronp型机为例来说明plc扫描的工作过程，如上图在没有扫描之前，plc首先应保证自身的完好性。接通电源之后，为消除各元件状态的随机性，进行清零或复位处理，检查i/o单元连接是否正确，再执行一段程序。使它涉及到各种指令和内存单元，如果执行的时间不超过规定的时间范围，则证明自身完好，否则系统关闭。上述操作完成后，将时间监视定时复位，才允许扫描用户程序。公共操作是在每次扫描程序前又一次自检，若发现故障，除了报警显示灯亮之外，还判断故障性质。一般性故障，只报警，不停机，等待处理；对于严重故障，则停止运行用户程序，此时plc切断一切输出。数据i/o数据输入/输出操作有的称为i/o状态刷新。它包括两种操作：一是采样输入信号（即刷新输入状态的内容）；二是送出处理结果（即按输出状态表的内容刷新输出电路）。图2-2 plc数据i/o示意图(1)输入映象存储器及刷新。由上图所示可知送入plc端子上的输入信号，经过电隔离，电平转换，滤波处理后，进入缓冲器内cpu的采样。在plc的存储器有一个专门存放i/o数据区，其中对应输入端子的数据区，称之为输入映象存储器。当cpu采样时，输入信号由缓冲区进入映象区。接着就是数据输入或输出状态刷新。只有在采样刷新的时刻，输入映象存储器中的内容才与输入信号（不考虑电路固有的惯性和滤波滞后影响）一致，其他时间范围输入信号变化是不会影响映象存储器的内容的。由于plc扫描周期一般只有几十毫秒，所以两次采样时间很短，对一般开关量来说，可以认为没有因间断采样引起的误差。即认为输入信号一旦变化，就能立即进入输入映象的存储器内。(2)输出映象存储器及输出状态刷新。同样道理，cpu不能直接驱动负载。按用户程序要求及当前输入状态，要保持到下次刷新为止。同样，对于变化较慢的控制过程来说，因为两次刷新的时间间隔和输出电路的惯性时间常数一般才几十毫秒，可以认为输出信号是及时的。执行用户程序这里又包括监视与执行两部分。(1)监视定时器wdt。监视定时器就t1是通常所说的“看门狗” wdt（watch-dogtimer），它是用来监视程序执行是否正常。正常时，执行完用户程序多用的时间不会超过t1，在程序复位wdt，即执行程序并开始计时：执行完用户程序后立即令wdt复位，表示程序执行正常。当程序执行过程中因某种干扰使扫描失控或进入死循环，则wdt会发出超时报警信号，使程序重新开始执行。如果是偶然因素造成超时，重新程序不会再遇到“偶然干扰”，系统便转入正常运行；若由于不可恢复的确定性故障，则系统会自动地停止执行用户程序，切断外部负载，发出故障信号，等待处理。(2)执行用户程序。用户程序是放在用户程序存储器中的，扫描时，按顺序从零步开始，逐步解释和执行，直到执行end指令才结束对用户程序的扫描。2.2.2.2 应用软件 plc控制系统的应用软件是指为完成plc实际控制任务而编制的各种软件。随着plc应用领域范围的不断扩大，应用水平的提高，plc应用软件也大大丰富起来了。plc应用软件与一般计算机信息处理软件相比，有很大不同，plc应用软件有以下几个特点：(1)应用软件设计必须与生产工艺紧密结合。生产工艺要求不同，控制的功能也就要求不同，即使是相同的生产过程，由于各种设备的工艺参数不一样，控制实现的方式也不一样。所以程序设计人员必须深入现场，严格遵守生产工艺的具体要求来设计应用程序。(2)应用软件与硬件紧密相关。软件设计人员不能抛开硬件配置和系统孤立地考虑软件设计。设计必须根据硬件系统，接口的实际情况进行相应的程序设计。(3)plc应用软件的设计需要计算机，自动控制技术甚至网络通信技术等多种知识。特别是plc网络的出现，plc控制系统不再是一个单独的装置。在控制系统中，可能包括有多台不同型号的plc，计算机，外围设备等。因此在进行软件设计时，实现和处理某种控制功能都离不开计算机，自动控制和通信技术。因此，应用程序中不仅有plc程序，还有计算机程序和通信网络程序等。2.2.2.3 编程语言及编程支持工具软件 plc有多种编程语言：梯形图语言，助记符语言，逻辑功能图语言，布尔代数语言和某些高级语言（basic，c语言等）。但使用广泛的还是梯形图语言和助记符语言。现在世界上各个plc生产厂家都研制了自己的plc编程支持工具软件和监控组态软件。用户可以根据自己的需要利用这些软件来改善软件的开发环境，提高编程效率第3章 plc的选型3.1 输入输出（i/o）点数的估算 本系统控制四层电梯,采用集选控制方式。为了完成设定的控制任务,主要根据电梯输入/输出点数确定plc的机型。根据电梯控制的要求，电梯应具有内呼和外呼按钮、行程开关、开关门按钮，以及相应的指示灯，估算所需i/o口的数量，并绘制i/o口分配表，见表3-1。表3-1 i/o口分配表序号名 称输入点序号名 称输出点0一层内呼i0.00一层内呼指示q0.01二层内呼i0.11二层内呼指示q0.12三层内呼i0.22三层内呼指示q0.23四层内呼i0.33四层内呼指示q0.34一层外呼上i0.44一层外呼上指示q0.45二层外呼下i0.55二层外呼下指示q0.56二层外呼上i0.66二层外呼上指示q0.67三层外呼下i0.77三层外呼下指示q0.78三层外呼上i1.08三层外呼上指示q1.09四层外呼下i1.19四层外听下指示q1.110开门开关i1.210电梯上行门q2.011关门开关i1.311电梯下行门q2.112一层平层i1.412门电机开q2.213二层平层i1.513门电机关q2.314三层平层i2.014电梯上行指示q2.415四层平层i2.115电梯下行指示q2.516开门限位i2.216超重指示q2.617关门限位i2.317警报器q2.718电梯上升极限位i2.418一层指示q3.019电梯下降极限位i2.519二层指示q3.120超重i2.620三层指示q3.221警报器按钮i2.721四层指示q3.322激光传感器i3.0223.2 机型的确定3.2.1 主控制器的选择目前比较多用的plc主要有西门子系列，omron 系列，三菱系列，松下系列等等，各类型有缺点分别如下：omron系列的plc程序代号太繁琐；plc编程器结构太大(带24v变压),像个箱子一样,远没有松下,keyence的小巧；数据线因针孔相插的原因,容易损坏；omron plc实在是比较贵,除了一些重要的设备上使用外,真的不如用其它plc。omron一般只能使用在重型机械的控制及要求稳点性能高的设备上。三菱plc有自带24v变压和外置24v变压两种。外置变压的结构与keyence的较为相似,比较矮，内置变压的比较高。三菱plc性能比较稳定,烧点的现象没有keyence那么严重，但也有发生。三菱plc程序代号较为简单(如:输入点1用x1,输出点1用y1,内部断电器有m1等)成本方面较omron，keyence便宜.松下系列老型号的plc体积很小,输入输出的点都是积中在一起与omron的扩展口有点相似，新型号的在模仿keyence及三菱等plc的输入输出用一个一个的接线点表示。松下plc优缺点并存,优点在于体积小,价格低；缺点在于,容易烧点,这种plc有时,你接到设备上闲置一段时间都有可能烧点。西门子plc与之上各plc相比，西门子plc有如下优点：(1)配置简单。各种机型均可采用相同配置，简化设备采购和仓库库存管理。(2)编程方便。用户可根据不同机型的流程要求编制程序，程序调试和修改都非常简便，能根据客户需求进行变化；程序可采用密码保护，保护自己的劳动成果。而且plc采用的梯形图语言简单易学，容易上手，不像单片机控制系统那样复杂而且一旦定型不易修改，不能根据客户需求变化。(3)系统能非常方便地连接到pc机监控系统或其他系统如楼宇自控系统中，根据应用情况，有时可无须增加额外硬件就能实现；增加适当硬件可连接到互联网上。(4)系统外观高档，控制灵活，精确度高；故障率极低，节省维护成本。综上所述，在本次设计中选用西门子plc进行过程控制。再结合学院的实验条件以及编程的可操作性和简易型，选用s7-200cn进行编程和仿真调试。s7-200cncpu型号包括cpu222cn，cpu224cn,cpu226cn等。 s7-200cn针对低性能要求的小型plc，它能够控制各种设备以满足自动化控制需求，紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使s7-200成为各种控制应用的理想解决方案。第4章 四层楼电梯控制系统设计4.1 电梯控制模拟系统面板图根据电梯的控制要求，绘出电梯的控制模拟系统面板见下图4-1。图4-1根据电梯的控制要求，绘出电梯的控制模拟系统面板见上图4.2 电动机控制电路图 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4-2所示。图中m1，m2为曳引电机和门电机，交流接触器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4-2电动机控制电路图图4-2电动机控制电路图4.3 plc外部接线图plc外部接线图见下图4-3，其中包含主控制器cpu224cn及扩展模块em223。接线图分为dc输入端和dc输出端。输入端dc24v的负极接公共端1m和2m。输入开关的一端接到dc24v的正极，输入开关的另一端连接到cpu224或me223各输入端。输出端dc24v的正极接l+端。输出负载的一端接到dc24v的负极，输入开关的另一端连接到cpu224或em223各输出端。图4-3 plc外部接线图4.4 流程图 电梯上下行流程图见图4-4。假设电梯停在n（n=1,2,3,4）楼,m楼有信号,mn时，电梯上行；mn时，电梯下行。图4-4 电梯上下行流程图在电梯运行过程中，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。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。电梯响应流程图见图4-5。图4-5 电梯响应流程图当电梯到达系统控制的目标楼层时，控制系统发出开门信号，电梯门开，当门开到开门限位时，计时3秒钟，然后关门，直到关门限位产生信号。此过程期间，按开门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭，并且当门关闭动作时，门间来人会使光电传感器产生信号，控制系统发出开门信号，电梯开关门流程图见图4-6。图4-6 电梯开关门流程图4.5 操作原理简要说明电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿箱内设有楼层内选按钮s1s4，用以选择需停靠的楼层。l1为一层指示、l2为二层指示、l3为三层指示、l4为四层指示，sq1sq4为到位行程开关。具体如下：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，电梯门打开，延时3s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