本科毕业设计四层电梯控制系统设计

1、摘 要电梯系统是实现智能大厦垂直运输的重要设备，也是现代智能建筑重要的装置。同时，电梯在企业内部应用较多，一般安装在车间内部，是企业内部经常使用的设备，主要用来运送乘客和货物。电梯系统设计包括电梯结构设计、硬件电路设计以及软件设计。电梯的结构设计包括电梯整体框架的设计、电梯门的设计、低压电器的安放位置以及电梯整体布线。硬件电路的设计包括确定电梯的原理图、i/o接线图等。软件部分包括程序的编写和组态的设计。电梯系统应该为乘客提供一个安全，便利，舒心的环境，同时也应该为操作者提供一个环保、节能和远程监控的智能化运行系统。无疑，高品质的电梯及其控制技术，给人类带来了更多的便捷和更大的舒适性。关键词：

2、电梯；plc；控制器；调速；车间abstractthe elevator system is the important equipment to realize intelligent building vertical transportation, modern intelligent buildings important device. at the same time, the elevator in the enterprise internal applications are usually installed in the workshop, is the enterpri

3、se internal often use equipment, mainly used to transport passengers and cargo. elevator system design including structural design, hardware circuit design and software design. structure design including the design of the elevator of the overall framework of the lift, elevator door design, integrate

4、d wiring the placement of low voltage apparatus and the elevator. the design of hardware circuit including schematic diagram of the lift, the i/o wiring diagram, etc. software part includes the writing of the program and configuration design. the elevator system should provide a security for passeng

5、ers, convenient, comfortable environment, but also should provide the operator with a environmental protection, energy saving and intelligent operation of remote monitoring system. there is no doubt that high quality elevator and its control technology, bring people a more convenient and more comfor

6、table.key words: elevator；plc；controller；speed regulation；workshop目 录摘要abstract 第1章 引言1 1.1课题研究的目的和意义1 1.2工企车间电梯控制国内外研究现状11.3课题研究的主要内容和技术路线1 1.3.1课题研究的内容1 1.3.2技术路线的确定2第2章 方案设计及论证3 2.1总体设计方案3 2.2控制方式的选择32.3拖动方案的选择42.4系统结构设计52.5本章小结5第3章 硬件电路设计63.1硬件选择原则63.2电梯控制系统设计6 3.2.1控制电路的设计6 3.2.2 电机及其驱动电路的设计83.

7、3 触摸屏设计93.4本章小结9第4章 软件电路设计104.1电梯运行流程图104.2 i/o接口分配114.3 内部标志位存储器的分配114.4 各部分程序的设计12 4.4.1开关门的设计12 4.4.2指令的输入及显示灯的设计13 4.4.3平层控制的设计14 4.4.4显示当前楼层以及上下行指示的设计14 4.4.5 轿厢上下行的设计14 4.4.6 曳引电动机正反转的设计15 4.4.7 电机降速程序的设计154.5 组态设计16 4.5.1概述16 4.5.2 变量的定义16 4.5.3画面的设计164.6本章小结19第5章 程序调试及降压斩波电路仿真195.1程序的调试19 5.

8、1.1概述19 5.1.2调试过程195.2 降压斩波电路的仿真295.3 系统整体调试305.4本章小结33结束语34参考文献 35致谢36附录a 电气接线图37附录b 结构设计图38附录c 实物图39附录d 程序图40第1章 引 言1.1课题研究的目的和意义自1889年美国奥蒂斯公司研制出世界上第一台以直流电动机为动力传动的电梯，电梯的设计和工艺得到不断的提升，电梯的品种也逐渐增多。随着高层建筑日趋增多，建筑设计档次不断进步，人们对电梯的要求不再仅限于速度、舒适等方面，对电梯的安全、可靠性以及更多的功能有了更高要求。在现代建筑中，运用先进的监控手段，对电梯运行的状态、安全及防护、维修和保养

9、进行全方面管理。在我国许多新建的建筑中，有越来越多的电梯运用先进的控制技术。随着高质量电梯驱动技术的运用，高层建筑的电梯变得更加舒适、高速以及消耗更少的电力。而性能良好的电梯群控系统，能够有效的调配电梯群中的轿厢，以实现用最少的装置使交通人流最大化，达到整体最优，即最短的等候电梯时间、最高的载送能力、最小范围的乘客聚群。1.2工企车间电梯控制国内外研究现状 在过去的100多年，电梯控制方式发生了很大改变，体现在如下几个方面：（1）电梯拖动技术得到了很大发展，直流电梯已经逐步被交流电梯所替代。目前交流拖动电梯得到了很大发展，由变级调速发展成为调压调速、调压调频调速，使乘客获得更大的舒适度。（2）

10、电梯的逻辑控制方式为可编程序控制和微机控制，控制方式也发展成为群控、并联控制等，电梯运行更加安全。（3）目前已经广泛使用群控管理。（4）由于国际上机械加工水平得到了不断的提高，使得行星齿轮传动和斜齿传动应用更加广泛，使电梯的传动形式更加多元。1.3课题研究的主要内容和技术路线1.3.1课题研究的内容 本次课题研究的主要内容包括电梯的结构、构造，控制方式以及电梯功能的实现。电梯的主要功能：（1）能够实现轿厢向上和向下运行以及厅门开通和闭合。（2）轿厢的上下运行和电梯门的开关分别由两台直流电动机控制。每一楼层的电梯门旁边都有呼叫电梯上下运行的带灯按钮，轿厢内部控制面板装有1至4层的带灯按钮和控制开

11、关门的按钮，在轿厢运行的井道内部装有用于楼层定位的接近开关，在电梯门的两侧装有用于开关门定位的行程开关。（3）系统选择使具有按钮功能和指示灯功能为一体的带灯按钮，能够对两种功能分别实现控制。当按钮按下，对应指示灯立刻打开，当完成指令后，对应指示灯能够熄灭。（4）在轿厢内部和每层电梯门的旁边，都有用来显示当前轿厢所在楼层的数码管。（5）轿厢停在某一楼层，当该层有外呼信号时，厅门实现自动打开。（6）当轿厢接收到多条指令的时候，按照先入为主的原则，自动实现定向，并且按照指令输入顺序自动依次停靠，并完成全部指令。（7）当遇到顺向召唤信号时能够停靠做出应答，遇到反向信号时，不予应答。当顺向要求实现后，再

12、完成反向的要求。（8）当电梯运行到最上面楼层或者最下面楼层的时候，能够自动转变运行方向。（9）当全部内部指令完成的时候，并且没有门厅外部召唤，则能自行关闭厅门并且停留在原来的位置等待乘客。1.3.2技术路线的确定 plc作为工业控制器，其可靠性比较高并且技术先进，在电梯控制系统中得到了较为广泛的应用，目前已经成为电梯控制和电梯技术改造的热点。 所以本设计将使用plc实现升降电梯的控制。首先，根据系统功能的要求，做出系统的电气原理图，结构设计图，以及plc的i/o接线图。然后，根据i/o点数，确定所需要plc的机型。通过对四层电梯的硬件部分作详细的分析，列出所需要的所有硬件，并且做出电梯的模型。

13、然后再进行系统软件的设计，绘制出系统流程图，并写出梯形图。最后是进行软件的调试，软件调试通过后，再进行硬件的调试，将程序下载到plc中，把电梯模型中对应的输入点和输出与plc做相应的连接，并检查该程序是否可行以及电梯的功能能否顺利实现。第2章 方案设计及论证2.1总体设计方案 电梯是由机械与电气紧密融合的复杂装置，是使用最多的垂直交通运输工具。通常，由电气部分、机械部分和安全保护部分组成。其中，机械部分是骨架，电气部分实现拖动和控制，安全保护部分则与机械、电气有机的结为一体，用以保障电梯能够安全、可靠地运行。 电梯的机械系统由曳引系统、重量平衡与导向系统、轿厢与门系统以及机械安全保障系统。电气

14、系统主要包括运行控制系统和拖动控制系统两大系统。运行控制系统实现对电梯的运行进行操纵和控制，拖动控制系统实现电梯的速度控制。同时电梯必须做到足够安全，要保证乘客的绝对安全，同时电梯本身和所载的物品以及建筑也要进行全面的保护。为了预防一切安全事故，需要设置多种保护装置。 综上所述，电梯设计包括控制方式的选择、拖动方式的选择以及系统结构的设计。电梯的基本结构如图2.1所示：图2.1 电梯基本结构2.2控制方式选择 为了能够安全、舒适、方便地运行，必须有一套安全可靠的控制系统。随着技术不断的发展，电梯控制也不断改变。主要分为三种：分别是继电器控制方式、微机控制方式和可编程控制器（plc）控制方式。

15、由于继电器控制方式缺陷较多，现在已逐渐被淘汰。虽然微机控制方式在智能控制方面较强，但抗干扰性差、系统设计比较复杂、维修技术难以被维修人员快速掌握等缺陷，已逐步被淘汰。而plc中的内部辅助继电器、保持继电器等均为本身系统内存工作单元，即没有线圈又没有触点，使用的次数不受限制。因此，plc控制方式运行可靠性高、抗干扰性强、设计和调试周期较短、使用和维修方便，备受人们的重视，目前已经成为用的最多的控制方式。 simatic s7-200系列属于小型、整体式结构的plc，具有内置电源，本身自带rs-485通讯接口、i/o接口，并且具有丰富的指令系统和扩展模块。其通信能力和实时特性比较强大，且易于掌握、

16、便于操作、可靠性高。 综上所述，采用plc作为控制方式，plc的结构如图2.2所示：图2.2 plc的结构2.3拖动方案选择 目前拖动系统有如下几种类型： 单、双速交流电动机其拖动系统结构紧凑、维护方便，并且线路简单、成本较低，但是舒适感比较差。由于涡流制动、能耗制动的应用，使得这种拖动方式获得了广泛的应用。虽然变频变压调速系统采用交流电动机驱动，但是采用变频变压技术，使其可以达到直流电机的水平。 由于本设计需要制作一台电梯模型，因此整个拖动系统由一台直流电动机作为主驱动电机、一台直流电动机作为开关门的驱动电机。其中主电动机通过一个降压斩波电路实现电压的调整，从而实现双速运行，门电机实现正反转

17、运行。2.4系统结构设计 电梯系统结构设计包括井道的设计、轿厢结构的设计、拖动电机和其它低压电器的安装位置以及电梯的布线设计。电梯主要结构由铝合金型材构成，包括井道、厅门和配重部分。这里选用2020型号的工业铝型材，并且采用与之配套的角件，螺栓采用t型螺栓，螺母采用t性螺母。整个框架由铝合金型材、角件、t型螺栓和t性螺母组装而成。 该电梯模型设计为三层，整个电梯模型的高度为80cm，由四根铝合金型材作为支撑。电梯的长度为24cm，宽度为21.5cm。轿厢门的高度为20cm，长度为20cm。每个楼层的设计高度为25cm。井道的支架均为铝合金型材，它们通过角件、t型螺栓和t性螺母进行固定，整体结构

18、紧固。 在电梯的上部为由4个滑轮组成的导向轮，通过导向轮来实现力的方向的改变。通过导向轮，将钢丝绳跨过电机轴端的滑轮上，实现电梯的提升和下降。钢丝绳选用1.5mm型号，端部通过不锈钢绳加来实现固定，一端连接在轿厢上部，另一端连接在对重上部。 轿厢的开门和关门需要限位，由两个微动开关实现。将微动开关布置在门柱上端，由门电动机带动厅门实现开门和关门动作，厅门触碰微动开关，实现指令输入。在井道的下部和上部，分别安装两个微动开关，作为一层下限位和三层上限位，在井道的两旁固定接近开关，从下到上高度分别为23cm、27cm、48cm、52cm处，分别作为一层上限位、二层下限位、二层上限位和三层下限位。 电

19、梯的控制面板由木板制作完成，上面安装有9个带灯按钮，一个急停按钮和一个旋钮。整个面板固定在电梯夹的下部，同时在面板的另一面还固定着本次设计所需要的电路。电路由两块板组成，一块用来安放继电器以及其相关电路，另一块板子用来制作降压斩波电路以及其驱动部分。电梯的所有接线都固定到一起，由电梯的下部引出，连接到plc对应的i/o上。2.5本章小结 本章首先确定了总体设计的方案，然后通过对几种电梯的拖动和控制方式进行比较，确定了本次电梯系统设计的控制方式以及拖动方式。第3章 硬件电路设计3.1硬件选择原则 电梯系统硬件部分包括拖动电机及其驱动电路，触摸屏和其它低压电器，如接近开关、微动开关、按钮、继电器以

20、及其它器件。硬件的合理选择关系到电梯的功能能否实现，所以要正确的选择硬件。 电机及其驱动电路应该提供足够的拖动能力，并且还要符合调速性能的要求。触摸屏的选择要充分考虑到实际的情况，根据实验室所具有的型号以及所要实现的功能来确定。低压电器的种类较多，并且同一类型的器件具有多种型号，需要根据所要完成的功能及要求来加以确定。 在选择所有器件的时候都要首先确定其规格、参数，这是判断器件型号的重要依据。其中器件的各项参数都是根据相关原则一步一步确定下来的，同时还要灵活选用各器件。还要充分考虑成本问题，尽量使花费最少。要选择质量稳定、可靠的元件，优先选择低功耗、低热阻、低损耗角和高效益的器件。必须按照标准

21、化、通用化的原则来选择元件，这样才能降低维修成本。3.2电梯控制系统的设计 plc的控制系统主要由曳引电动机、门电动机及其驱动电路，召唤按钮箱，plc及控制柜，轿厢操作盘，楼层指示器等部分。如图3.1为电梯的控制系统。 图3.1 电梯控制系统3.2.1控制电路的设计1、控制电路由plc主机、扩展模块以及相应的开关、灯和接触器组成。将行程开关和接近开关与plc进行连接，通过开关量的输入，来实现指令的输入。由于cpu224的输入、输出接口不足，需要连接扩展模块。2、器件的选择（1）plc及其扩展模块的选择目前plc的种类较多，并且同一品牌的plc也有很多类型。根据自身学习的特点，在学习期间主要接触

22、的是西门子s7-200，比较熟悉s7-200的各种功能指令，并且可以熟练利用s7-200各种功能指令进行编程。所以本次设计选择s7-200系列的plc。由于本次设计的电梯共四层，可以根据电梯功能的要求，确定plc的i/o点数以及对plc的要求。本次课题设计需要输入端口23个，输出端口20个。固本设计采用cpu224以及数字量模块em223（16i/o）。（2）按钮的选择 由于电梯的按键和对应的指示灯同时动作，因此选用带灯的按钮，来实现指令的输入以及相应的显示。因为plc自带电压为直流24v，因此选择按钮电压为dc 24v，工作电流为1a，开启式常开带灯按钮，具体型号为k16-311rl。由于本

23、次设计需要多个按钮，为了区别各自的功能，可以采用不同颜色的按钮来加以区别。（3）微动开关的选择 轿厢门可以使用微动开关来确定开门、关门的程度。当厅门打开的时候，触碰到微动开关，则停止开门，门电机停止运行。关门时，触碰到微动开关，则立即停止关门，门电机停止运行。所选择型号为kw8-oz，电流为16a的微动开关。 （4）接近开关的选择 在电梯运行的时候，需要有平层信号来控制电梯平层，所以选择电容式接近开关来实现此功能。每一层需要有两个平层信号，当轿厢同时接通两个平层开关时，停止运行。所以选择型号为ljc24a3的容式接近开关，其体积比较小，便于安装。（5）急停按钮的选择 当电梯运行的时候，如果需要

24、紧急停止，可以采用急停按钮，来实现此功能。急停按钮种类较多，可选用红色的直径40mm的钮头，在其头部上面有3个弧状的箭头，当按下头部时锁定，向右旋转时恢复。la23-2系列急停按钮适用于不超过440v的直流电压。（6）接触器的选择 电梯中需要用到多种电磁继电器。当plc控制电机正反转时，需要采用通过控制双路继电器，其中一路导通时，电机正向运行，另一路导通时，电机反向运行。同时，电容式接近开关需要连接一个继电器才能够把开关量输入到plc中，所以采用单路继电器。双路继电器的型号为smi-12vdc-sd-2c，触点形式为二开二闭。单路继电器的型号为jt73，接触式触点。3.2.2电机及其驱动电路的

25、设计1、方案确定本次设计，由于需要制作电梯模型，所以电机采用直流电机。根据功能要求，设计成为双速电梯。正常运行时，高速运行，当轿厢接近目标楼层时，半速运行。为了实现这一功能，经过降压斩波电路来调整电机电压，以实现调速目的。降压斩波电路的驱动，由tlp250以及外围电路来实现。由于s7-200具有输出pwm的功能，所以可以利用plc作为pwm信号波发生器，通过驱动电路，输入到电力场效应晶体管中，控制其导通与关断，从而实现电压调整。2、降压斩波电路主电路基本原理斩波电路主要为电子电路供电，同时可以驱动直流电动机。在降压斩波电路中，调节全控型器件v的导通占空比，来调节输出电压大小。其原理图如图3.2

26、所示。图3.2 主电路3、电力mosfet驱动电路 电力mosfet为电压驱动型器件，需要驱动电路才能够工作，这里选择tlp250作为集成驱动电路芯片，内部包括电气隔离和晶体管放大电路。电路如图3.3所示：图3.3 驱动电路4、器件的选型（1）电机的选型 本模型所用的电机采用微型直流减速电机，额定电压为dc 24v。主曳引电机采用空载转速为35r/min，电流为30a的微型直流减速电机。门电动机采用空载转速为22r/min,电流为30a的微型直流减速电机。（2）光耦的选型 为了能控制器件的开通和关断，需要驱动电路，把plc产生的pwm数字信号变为使器件开通和关断的信号。选择tlp250来搭建驱

27、动电路（3）其它相关器件的选型 在tlp250的5角与8角之间需要连接0.1uf的瓷片电容，用来维持电压稳定。在2脚上需要接一个10k的电阻，用来限流。电力场效应晶体管的控制端需要连接一个20欧姆的加速电阻，并且并联一个电压为18v的双向稳压二极管。降压斩波电路里采用肖特基二极管，电感为100uh。3.3触摸屏设计由于选择了s7-200系列的plc，相应的采用与之配套的simatic 操作面板，来实现人机交互功能。并且通过wincc flexible软件，进行画面设计。 simatic 操作员面板有如下几种：（1）纯按键板：有pp7系列和tp17系列（2）微型面板：有td系列，77micro系

28、列以及177micro系列（3）面板：有77系列、177系列以及277系列（4）多功能面板：有mp277系列和mp377系列（5）移动面板：有mobile177系列和mobile277系列因为实验室具有tp177b型号的触摸屏，并且tp 177b 所具有的特点满足电梯功能的要求，选择tp 177b能够实现预期的功能。3.4本章小结 电梯是现代建筑必不可缺的运输设备，本章介绍了硬件选择的原则，介绍了电梯的控制系统、电机及其驱动电路以及组态的设计。本章对硬件部分有了一个大体的了解。第4章 软件电路设计4.1电梯运行流程图图4.1 电梯运行流程电梯的功能不仅依靠硬件来实现，更主要的还需要软件来实现控

29、制。软件部分包括如下几个部分：电梯的开关门控制，楼层及外呼指令输入控制，当前楼层显示，电梯平层控制，上下行判断，电机正反转控制以及电机减速控制等。4.2 i/o接口分配 在设计软件之前，需要确定i/o接口的分配。i/o分配表如表4.1所示：表4.1 i/o分配输入端口输出端口急停按钮i0.0高速脉冲输出q0.0一层上行按钮i0.1一层指示灯q0.1二层上行按钮i0.2二层指示灯q0.2二层下行按钮i0.3三层指示灯q0.3三层下行按钮i0.4上行灯q0.4内一层按钮i0.5一层上行灯q0.5内二层按钮i0.6二层下行灯q0.6内三层按钮i0.7二层上行灯q0.7开门按钮i1.0三层下行灯q1.

30、0关门按钮i1.1下行灯q1.1一层上限位i1.2上行电机q2.0二层上限位i1.3下行电机q2.1二层下限位i1.4开门电机q2.2三层下限位i1.5关门电机q2.3开门到位信号i2.0四层指示灯q2.4关门到位信号i2.1三层上行灯q2.5一层下限位i2.2四层下行灯q2.6三层上限位i2.3显示为一层q3.0三层上行按钮i2.4显示为二层q3.1四层下行按钮i2.5显示为三层q3.2四层下限位i2.6显示为四层q3.3四层上限位i2.7内四层按钮i3.04.3内部标志位存储器的分配程序内部标志存储器分配表如表4.2所示：表4.2 内部标志位存储器分配内部标志位作用m0.0实现门的自锁m0

31、.1当轿厢内按钮有被按下时，置1m0.2当电梯外有上下按钮被按下时，置1m0.3当电梯位于一层平层时，置1m0.4当电梯位于二层平层时，置1m0.5当电梯位于三层平层时，置1m0.6当电梯位于四层平层时，置1m0.7轿厢内判断为上行m1.0轿厢内判断为下行m1.1当完成各指令后，对应的指示灯灭了后，置1m1.2当电梯接近目标楼层的时候，置1m2.0当轿厢内去一层指令完成后，置1m2.1当轿厢内去二层指令完成后，置1m2.2当轿厢内去三层指令完成后，置1m2.3当轿厢内去四层指令完成后，置1m2.4当一层上呼指令完成后，置1m2.5当二层上呼指令完成后，置1m2.6当三层上呼指令完成后，置1m2

32、.7当二层下呼指令完成后，置1m3.0当三层下呼指令完成后，置1m3.1当四层下呼指令完成后，置1m4.0电梯外判断为上行m4.1电梯外判断为下行m4.4电梯在一楼停住，按下一层外呼，置1m4.5电梯在二楼停住，按下二层外呼，置1m4.6电梯在三楼停住，按下三层外呼，置1m4.7电梯在四楼停住，按下四层外呼，置1m5.0本层有外呼时，开门m5.1电机高速运行4.4各部分程序的设计4.4.1开关门的设计 电梯的开门由多种方式控制，包括按下开门按钮、超载和防夹等。当电梯的关门按钮被按下或延时5秒后，轿厢门自动闭合。开门程序如图4.2所示，关门程序如图4.3所示：图4.2 开门图4.3 关门4.4.

33、2指令的输入及显示灯的设计 电梯的指令输入方式包括厅外按钮以及轿厢内楼层输入按钮，当按下按钮时，将对应的指令输入，同时对应的显示灯点亮。若电梯的厅外按钮在轿厢所在楼层外按下，电梯门立即打开，同时对应的显示灯闪亮。若轿厢不在指令输入的楼层，则指令输入的同时显示灯亮，直到对应的指令完成后显示灯才熄灭。对应程序如图4.4所示：图4.4 输入指令4.4.3平层控制的设计 电梯的平层功能是通过平层信号来实现的，对应程序设计如图4.5所示：图4.5 平层控制4.4.4显示当前楼层以及上下行指示的设计 在电梯的门厅外和轿厢内部，需要设置数码管用来显示当前楼层。同时，还要显示上下行指示。对应的程序如图4.6所

34、示：图4.6 楼层显示4.4.5轿厢上下行的设计轿厢的上下行由两个部分控制，其一是轿厢内指令，另一个是厅外指令。对应的指令程序如图4.7所示：图4.7 判断运行方向4.4.6曳引电机正反转设计 通过控制曳引电动机正转、反转，实现轿厢向上、向下运行。同时在控制程序里加上急停按钮，完成紧急停止功能。对应的程序如图4.8所示：图4.8 轿厢上下行4.4.7电机降速程序的设计 正常情况的时候，轿厢全速运行。但是，轿厢将要到目标楼层时m1.2置1，电机就要半速运行。对应的程序如图4.9所示：图4.9 电梯减速4.5组态设计4.5.1概述为了进行人机交互，可以使用simatic 操作面板来进行控制。win

35、cc flexible 是西门子hmi软件产品，其功能较强、操作容易、使用方便。目前西门子操作面板的组态主要是通过与其配套的wincc flexible来实现的。simatic 操作面板的特点主要有：（1）集成了组态、数据管理以及通讯功能。（2）适用于恶劣的工业环境，其结构坚固、紧凑，操作符合人体工程标准并且比较安全，显示器比较明亮，可实现较好的显示效果。（3）开放性较高并且易于扩展，可用于多功能面板的 opc 通讯，并且可连到第三方控制器，通过 profinet / ethernet 可实现 tcp / ip 协议 。（4）支持多种语言。4.5.2变量的定义为了实现s7-200与触摸屏的连接

36、，需要在wincc flexible中定义变量。在wincc flexible中定义的所有变量，有外部变量和内部变量之分。外部变量用来实现人机界面和plc的数据交换，且其值随着程序运行发生变化。只有hmi设备才能够访问到内部变量，其值与plc无关。应建立与plc的连接，这里建立的连接名称为dianti，通讯驱动程序为simatic s7 200，在线状态为开。wincc flexible中变量分配表如表4.3所示：4.5.3画面的设计第一个画面用来实现电源供电以及切换第二个画面，如图4.10所示：图4.10 组态画面1表4.3 变量分配名称连接数据类型地址数组计数采集周期 楼层显示内部变量bo

37、ol没有地址11s 电源内部变量bool没有地址11s 急停内部变量bool没有地址11s一层指示灯diantiboolq0.111s二层指示灯diantiboolq0.211s三层指示灯diantiboolq0.311s 上行灯diantiboolq0.411s一层上行灯diantiboolq0.511s二层下行灯diantiboolq0.611s二层上行灯diantiboolq0.711s三层下行灯diantiboolq1.011s 下行灯diantiboolq1.111s 上行电机diantiboolq2.011s 下行电机diantiboolq2.111s 开门电机diantibool

38、q2.211s 关门电机diantiboolq2.311s四层指示灯diantiboolq2.411s三层上行灯diantiboolq2.511s四层下行灯diantiboolq2.611s显示为一层diantiboolq3.011s显示为二层diantiboolq3.111s显示为三层diantiboolq3.211s显示为四层diantiboolq3.311s因为此次组态设计仅需要显示按钮部分和显示部分，所以只需要两个画面。画面1中包括项目名称及其说明、电源部分和启动按钮。在画面2，包括三部分，厅外呼叫按钮，轿厢内按钮以及显示部分。轿内按钮用来实现轿厢内指令的输入，包括开关门按钮、楼层按钮

39、和急停按钮。外呼按钮部分实现各楼层门厅外的上下行指令的输入。楼层显示部分用来显示轿厢当前楼层。上下行部分显示当前电梯的运行状态，包括上行和下行。电源显示部分用来显示电源的状态，红色表示没有上电，绿色表示已经上电。画面2如图4.11所示：图4.11 组态画面24.6本章小结 本章首先给出了电梯的工作流程图，然后列出了电梯的i/o分配、内部标志存储器的分配以及电梯各功能软件的设计，最后给出了组态的设计。第5章 程序调试及降压斩波电路仿真5.1程序的调试5.1.1概述电梯的调试包括软件调试和硬件调试，首先是软件的调试，软件调试通过后，将程序下载到plc里，再进行硬件的调试。当全部的调试都通过时，电梯

40、可以上电运行。 5.1.2调试过程 上电后程序开始运行。首先，电梯停在一层，此时一层厅外按下上呼按钮，如图5.1所示，q0.5为1，由于电梯停在一层，则电梯门立即打开，q0.5也立即为0，如图5.2所示，然后电梯门立即打开，如图5.3所示：图5.1 一层上行输入图5.2 上行灯闪灭图5.3 电梯门打开厅门打开，触碰到开门限位开关后，电机停止运行，q2.2变为0，如图5.4所示。此时若触发关门按钮，电梯门则立即关闭，若不触发关门按钮，则延时5s后自动关闭厅门，如图5.5所示。关门如图5.6所示。电梯门关闭，当触碰到关门到位开关时，停止关门，q2.3变为0，如图5.7所示。图5.4 停止开门图5.

41、5 延时关门图5.6 电梯门关闭图5.7 停止关门当乘客进入到轿厢内，按下三层按钮，则按钮灯点亮，如图5.8所示。此时电梯内判断为上行，如图5.9所示。对应指令输入，电梯上行，如图5.10所示。电梯显示为上行，如图11所示。图5.8 内三层指令输入图5.9 内指令判断为上行图5.10 电梯上行图5.11 电梯显示为上行电梯上行，当二层下限开关i1.4接通时，显示当前楼层为二层，如图5.12所示。轿厢继续向上，速度为全速运行，如图5.13所示。当三层下限开关i1.5接通时，显示当前楼层为三层，如图5.14所示。轿厢继续上行，半速运行，如图5.15所示。图5.12 显示当前为二楼图5.13 全速运

42、行图5.14 显示当前为三层图5.15 半速运行当电梯到达三层时，即平层信号i1.5，12.3同时接通时，如图5.16所示，电梯立即停止运行，如图5.17所示。厅门立即打开，重复开门、关门过程。图5.16 三层平层图5.17 电机停止运行以上为一个上行运行过程，中间不涉及到同时按下多个按钮，运行情况较为简单。下面调试过程，接着上面步骤进行，只不过会同时输入多条指令，由程序来判断电梯的上下行，以及最近楼层停车等多种功能，并依靠各指令输入顺序，依次完成各条指令。电梯停在三层，乘客进入轿厢，按下一层按钮i0.5，如图5.18所示。电梯下行，如图5.19所示，显示为下行，如图5.20所示。此时二层按下

43、下行按钮i0.3，如图5.21所示，电梯下行，速度为全速运行。当二层上限开关i1.3接通时，显示当前楼层为二层，如图5.22所示。轿厢继续向下，半速运行。 图5.18 内一层输入图5.19 电梯下行图5.20 显示为下行图5.21 二层下行输入图5.22 显示当前为二层当电梯到达二层时，即平层信号i1.3，11.4同时接通，如图5.23所示，电梯立即停止运行。同时电梯门打开，重复开关门动作，此处不再复述。图5.23 二层平层在二层时，有乘客进入，按下四层按钮，如图5.24所示。当开门、关门动作完成后，自动判断轿厢行进方向，如图5.25所示。图5.24 内四层输入图5.25 电梯下行此时电梯下行

44、，速度为全速运行。当一层上限开关i1.2接通时，显示当前楼层为一层，如图5.26所示。电梯继续下行，半速运行。当电梯到达一层时，即平层信号i1.2，12.2同时接通时，如图5.27所示，电梯立即停止运行。同时电梯门打开，重复开关门动作，此处不再复述。图5.26 显示当前为一层图5.27 一层平层在一层时，当完成了开关门动作外，由于二层有人按下了四层内选按钮，则电梯判断为上行，如图5.28所示。电梯方向为上行，如图5.29所示。图5.28 内指令判断为上行图5.29 显示为上行此时电梯上行，速度为全速运行。当四层下限开关i1.2接通时，显示当前楼层为四层，如图5.30所示。电梯继续向上，半速运行

45、。当电梯运行到四楼时，即平层信号i2.6，12.7同时接通，电梯立即停车。厅门自动打开，重复以上的开门、关门过程。图5.30 显示当前为四层在四层时，乘客进入轿厢，按下内选一层按钮i0.5，如图5.31所示，则电梯下行。在运行的过程中，若出现了意外情况，立即按下急停按钮i0.0，则电梯立即停止运行，如图5.32所示。 当急停按钮恢复后，电梯恢复正常，如图5.33所示。图5.31 内一层输入图5.32 电梯下行停止图5.33 电梯正常运行经过以上运行的情况，可以确定该程序运行可靠，每一步都能按照预期进行，能够完成设定的功能。5.2降压斩波电路的仿真在matlab软件里面，simulink是一个单

46、独的工具包，用来完成动态系统的建模和仿真，是一种高效而先进的工具。simulink的图形化仿真方式，具有更加简单、易读和实用的优点。 在使用simulink仿真之前，应首先在simulink中选择所用模块，然后连接各模块，完成上述步骤后进行仿真。simulink仿真如图5.34所示： 图5.34 simulink仿真matlab的仿真结果如下所示：图5.35 =0.2时 图5.36 =0.4时 图5.37 =0.6时图5.38 =0.8时图5.39 =0.99时 通过对上述结果的观察，发现此电路可以实现预期的要求。5.3系统整体调试首先需要调试程序，将程序下载到plc中，经过在线模拟运行，直到

47、调试成功，才能确定程序符合要求。然后是硬件部分的调试，在硬件搭建完成后，需要正确连接各部分的线路，经检查无误后，就可以连接plc进行调试。在程序调试通过后，将程序下载至plc中，把硬件电路里所有需要连接的线路连接到plc的i/o接口上，这样系统整体调试的准备工作完成了。下面是系统整体调速的过程。首先将所有线路连接正确之后旋转上电开关，将电源接通，如图5.40所示。图5.40 电源接通最初电梯停在一层，但按下一层上行按钮的时候，电梯门立即打开如图5.41所示，电梯进行开关门动作。之后按下内部二层按钮，电梯门关闭后，电梯立即上行，如图5.42所示，电梯的上行指示灯点亮。电梯运行到二楼下限位处，电梯

48、半速运行，运行到二楼平层处时，电梯立即停车，并打开电梯门，如图5.43所示。图5.41 厅门打开图5.42 电梯上行图5.43 电梯停止此时按下三层内呼按钮，如图5.44所示，在电梯门关闭后，电梯立即上行，到达三层平层位置后停止运行并开门，如图5.45所示。此时按下一层内选按钮，电梯门关闭后立即下行。当电梯到达一层时，电梯进行开关门，此时无指令输入，电梯停止运行。 图5.44 内选三层图5.45 电梯停在二层5.4本章小结 本章主要介绍了电梯的程序调试过程，同时还简要介绍了降压斩波电路的仿真。经过调试，确定该程序能够按照预期的步骤运行，能够完成控制要求。经过降压斩波电路的仿真，确定该电路能够正

49、常运行，能够对电机进行调压。在结尾部分，通过系统的整体调试，完成了此次调试的内容。结束语随着时代的发展，现代建筑越来越高。电梯作为载人、载物的工具，和人们的关系变得也越来越紧密。性能良好的电梯，不仅关系到乘客的安全，而且能够增强乘客乘坐电梯的舒适性，减少乘客的侯梯时间，实现资源的最大化利用等。所以一台电梯设计的好坏，对人们的生活有很大的影响。本次电梯的设计及制作，历时两个多月，完成了如下多项工作。1、根据工程制图的标准以及电梯的功能要求，运用auto cad制图软件，设计并绘制出电梯模型的结构图，根据该图制作了电梯的实物模型。通过该设计提高了对实际工程领域电梯设计认知能力。2、为了实现电梯的双

50、速运行，通过tlp250设计的驱动电路，为降压斩波电路中的电力场效应晶体管提供驱动，以实现对电梯无级调压的功能。3、为了实现电梯的控制，采用plc作为控制器，通过编程完成软件的设计。根据电梯功能的要求，设计采用s7-200 系列的cpu 224型号的plc，并连接一个扩展模块以实现i/o点数的要求。4、本次设计同时也采用触摸屏实现指令的输入以及相关的显示，所以需要组态相关的界面。这里采用win cc flexible软件来进行组态，设计了两个控制画面，用来实现相关的功能。5、本次设计经过多次调试，包括程序的调试和实物的调试。程序调试经过了在线调试，确定程序能够正常运行。实物调试包括各个模块的分开调试以及整体调试。本次设计，