毕业设计(1)最终版

1、湖南工业职业技术学院Hunan Industry Polytechnic题目基于PLC和组态王5层模拟电梯的控制系统设计系名称电气工程系专业及班级 电气S12-1学生姓名刘鹏学号5指导教师王焱玉、杨建民摘 要随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速发展。本次毕业设计是设计一个五层电梯的控制系统，为了实现电梯的自动控制，而采用了一台西门子的PLC，同时为了对设计的电梯进行仿真，并使用了组态王6.52软件来实现，检验电梯PLC控制系统的运行情况。实验证明，PLC可

2、编程控制器和MCGS组态软件结合有利于PLC控制系统的设计、检测，具有良好的应用价值。关键词： 电梯；控制；PLC目 录第一章 前言1第二章 现代电梯概述22.1 电梯的基本分类22.1.1 按用途分类22.1.2 按驱动系统分类22.2 电梯的机械结构组成及功能42.3 电梯工作原理92.4 电梯的控制技术10第三章 PLC系统设计123.1 PLC的硬件设计123.1.1西门子s7-200PLC简介123.1.2 PLC控制系统设计思路133.1.3控制要求分析143.1.4 PLC型号选择153.1.5 PLC控制系统的I/O点数计算与分配153.2 PLC软件设计173.2.1开关轿厢

3、门程序173.2.2自动选向程序193.2.3轿厢内呼和楼层外呼指示程序22第四章 组态仿真系统设计244.1该仿真系统的使用实例及说明244.2 电梯控制规律实验244.3 PLC程序与监控软件的连接244.4平层用传感器的设计26第五章 结论与展望275.1结论275.2展望 未来电梯发展方向27致谢28参考文献29第一章 前言 电梯的起源要从公元前2600年埃及人在建造金字塔时使用了最原始的提升系统说起，但这一类起重机的能源均为人力。到了1203年，法国的二修道院安装了一台起重机，所不同者只是该机器是利用驴作为动力，载荷由绕在一个大滚筒上的绳子进行起吊。此种方法一直沿用到近代直到瓦特发明

4、了蒸汽机，约在1800年，煤矿主才能利用起重机把矿井中的煤输送上来。 数百年来人们制造过各种类型的升降梯，它们都具有一个共同的缺陷：只要起吊绳突然断裂，升降梯便急速地坠落到底层。1854年奥的斯设计了一种制动器：在升降梯的平台顶部安装一个货车用的弹簧及一个制动杆与升降梯井道两侧的导轨相连结，起吊绳与货车弹簧连结，这样仅是起重平台的重量就足以拉开弹簧，避免与制动杆接触。如果绳子断裂，货车弹簧会将拉力减弱，两端立该与制动杆咬合，即可将平台牢固地原地固定免继续下坠。 “安全的升降梯”发明成功了！第一台升降机并非奥的斯所发明，但他却是第一台“安全”升降梯的发明者。“安全”这一概念不仅开创了升降梯工业，

5、而且也为那些想建造更高层建筑物以增加更多可利用空间的设计们打开了通途。 在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，不断满足社会经济快速发展和人民生活水平不断提高的需要，电梯作为一种重要的交通运输工具，已经成为城市物质文明的一种标志。电梯在公办大楼、公司、高层住宅、宾馆等场所得到了广泛应用。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。早期的电梯控制装置主要是由继电器、接触器控制逻辑电路组成，存在功能弱、故障多、寿命短等缺点。目前，已经广泛采用可编程序控制器（PLC）来控制电梯。PLC作为新一代工业控制器，以其接线简单，高可靠性和技术先进性，在电梯控制得

6、到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制技术改造的热点之一。 本设计的目的就在能够使我对变频器的使用及PLC对电梯的控制有新的认识，通过合理的设备选型，参数设置和软件设计，提高电梯运行的可靠性。并在这过程中，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时能增强分析和解决工程实际的综合能力。另外，也能为日后从事这一行业打下基础。第二章 现代电梯概述2.1 电梯的基本分类2.1.1 按用途分类（1）乘客电梯：为运送乘客而设计的电梯。主用与宾馆，饭店，办公楼，大型商店等客流量大的场合。这类电梯为了提高运送效率，其运行速度比较快，自动化程度

7、比较高。轿厢的尺寸和结构形式多为宽度大于深度，使乘客能畅通地进出。而且安全设施齐全，装潢美观。（2）载货电梯：为运送货物而设计的并通常有人伴随的电梯。主要用于两层楼以上的车间和各类仓库等场合。这类电梯装潢不太讲究自动化程度和速度一般比较低。而载重量和轿厢尺寸的变化范围则比较大。（3）住宅电梯：为提供住宅楼使用设计的电梯，一般采用下集选控制方式允许残疾人的轮椅，童车及家具等乘坐。（4）杂物电梯：供图书馆，办公楼，饭店等运送图书，文件，食品等物品。但不允许人员进入电梯。此种电梯结构简单，操纵按钮在厅门外侧，无乘人必备的安全装置。（5）船用电梯：固定安装在船舶上为乘客和船员或其他人员使用的电梯。船用

8、电梯速度应小于或等于1M/S。能在船舶摇晃中工作。（6）汽车用电梯：用于垂直运输各种车辆。这种电梯的轿厢面积比较大结构牢固，梯速不大于1M/S。有时无轿厢顶，其特点是大轿厢，大载重量。常用与立体停车场及汽车库等场所。（7）观光电梯：观光电梯是一种供乘客观光用的，轿厢透明的电梯。一般安装在高大建筑物的外壁供乘客观光建筑物的周围外景。（8）病床电梯：病床电梯是为医院运送病床而设计的电梯。其特点是轿厢窄而宽，常要求前后贯通开门。（9）消防梯：火警情况下能适应消防员专用的电梯，非火警情况下可作为一般客梯或货梯使用。消防梯轿厢的有效面积应不小于1.4 M2。额定载重量不得低于630kg。庭门口宽度不得少

9、于0.8M，并要求以额定速度从最低一个停站直驶运行到最高一个停站（中间不停层）的运行速度时间不得超过60s。（10）建筑施工电梯：建筑施工电梯指建筑施工与维修用的电梯。（11）扶梯：这类电梯装于商业大厦，火车站，飞机场。供运送顾客或乘客上下楼用。（12）自动人行道（自动步梯）：用于档次要求很高的国际机场，火车站。（13）特速电梯：除上述常用几种电梯外，还有为特殊环境，特殊条件，特殊要求而设计的电梯。如防爆电梯，防腐电梯等。2.1.2 按驱动系统分类1. 交流电梯，牵引电动机是交流异步电动机的有以下四类：（1）交流单速电梯：牵引电机为交流单速异步电动机，梯速V0.4M/S。例如用于杂物梯等。（2

10、）交流双速电梯：牵引电机为电梯专用的变极对数的交流异步电动机，梯速V1M/S，提升高度h50M。（3）交流调速电梯：牵引电梯为电梯专用的单速或多速交流异步电机，而电动机的驱动控制系统在电梯的起动加速-稳速-制动减速（或仅是制动减速）的过程中采用调压调速或涡流制动器调速或变频变压调速的方式，梯速V2M/S，提升高度h50M。（4）交流高速电梯：牵引电机为电梯专用的低转速的交流异步电动机。其驱动控制系统为变频变压加矢量的VVVF系统。其梯速V2M/S，一般提升高度h120M。2直流电梯，牵引电动机是电梯专用直流电动机有以下两类：（1）直流快速电梯：牵引电动机给减速箱后驱动电梯，梯速V2.0M/S。

11、现在由直流发电机供电给直流电动机的一个直流快速电梯已被淘汰，今后若有直流快速电梯的话。将由晶闸管供电的直流快速电梯。一般提升高度h50M。（2）直流高速电梯：牵引电动机为电梯专用的低转速直流电动机。电动机获得供电的方式是支流发电机组供电的，或是晶闸管供电的两种形式，其梯速V>2.0M/S，一般的提升高度h120m。3液压电梯，电梯的升降是依靠液压传动的有以下两类：（1）柱塞直顶式：液压缸柱塞直接支撑在轿厢底部。通过柱塞的升降而使轿厢升降的液压提。梯速V1M/S，一般提升高度h20M。（2）柱塞侧顶式：（俗称“背包式”）油缸柱塞设置于轿厢两侧，通过柱塞升降使轿厢升降的液压梯，梯速V0.63

12、。一般提升高度h15M。2.2 电梯的机械结构组成及功能 图1-1 电梯结构图 1-减速箱；2-曳引轮； 3-曳引机底座；4-导向轮； 5-限速器；6-机座； 7-导轨支架；8-曳引钢丝绳； 9-开关碰铁；10-紧急终端开关；11-导靴； 12-轿架； 13-轿门； 14-安全钳； 15-导轨； 16-绳头组合； 17-对重， 18-补偿链； 19-补偿链导轮； 20-张紧装置； 21-缓冲器； 22-底坑； 23-层门； 24-呼梯盒； 25-层楼指示灯； 26-随行电缆； 27-轿壁； 28-轿内操纵箱； 29-开门机； 30-井道传感器； 31-电源开关； 32-控制柜； 33-曳引电机

13、； 34-制动器井道部分：(1) 导轨：  采用电梯专用导轨，分轿厢导轨和对重导轨，用压导板固定导轨支架面上，当电梯正常工作时，轿厢和对重沿导轨运动，以保持轿厢和对重相应之间及井道壁之间的位置要求，而当安全钳起作用时，则起支撑轿厢及其负载和对重的作用。 (2) 对重： 当曳引钢丝绳通过钢丝绳锥套或对重轮加以悬挂，用作平衡轿厢的自重和 4550%的电梯额定载重量，在其上下两侧装导靴，以使其沿着对重导轨上、下滑行。 图1-2 对重(3) 缓冲器： 有弹簧式和液压式两种，且区分为轿厢缓冲器和对重缓冲器，安装在轿厢架及对重架下面的井道底坑内，当轿厢超载 10%，并以限速器允许的最大

14、速度下降时，缓冲器能承受相应的冲击，它是电梯的重要安全部件之一。 图1-3 缓冲器(4) 井道终端开关： 装在井道的上、下两端站处，由装在轿厢边上的撞弓触动，当电梯到达端站超越正常的停站检测位置时，能自动强迫减速或切断控制回路使轿厢停止运行。(5) 底坑设有停止开关，当检修时，人进入底坑前先动作停止开关，切断控制电路。层门部分：(1) 层门：  在每一层站处都设有进入轿厢的层门，层门上设有门锁，只有当轿厢在该层站时才允许层门开启，层门还装有联锁触头，只有当门扇可靠关闭时才能允许电梯启动，每一层门设有手动开锁的三角锁，当电梯在停电或故障时且轿厢在平层区域内，打手动开锁，强制开

15、门，当检修等需要时，亦可手动开锁打开层门，在运行中严禁开锁，该三角钥匙，用户应专人负责保管。(2) 召唤按钮：  装在每站层门旁，分单钮和双钮二种，上、下端站用单钮，中间层站用双钮，基站或底层召唤按钮盒面板上还可设置钥匙锁，可作控制上、下班性质电梯开锁使用，此锁打开时，当按下某站上行或下行按钮时，即把召唤信号输入电梯控制系统，使之接受召唤要求，同时，轿内照明、通风装置打开，此锁关闭时，电梯控制电路、轿内照明、通风装置电路都断，电梯关闭和停用，2台电梯并联时，中间层站召唤换钮盒合一使用，揿按上或下按钮，任一电梯自动应答。(3) 层门指示灯：  装设在每一层

16、站的上面（横式）或旁边（直式），或同召唤盒结合在一起，面板上有表示停站层楼的数字及表示运行方向的指示，数字表示轿厢在井道中的位置，亮的箭头指示的电梯正在运行的方向，当多台并联或控制时，仅用方向指示灯，电梯运行时，亮的箭头指示出正在运行的方向，电梯到达与否通过到站钟进行提前预报。轿厢部分：(1) 轿厢： 轿厢是电梯的载客装置，它由曳引钢丝绳通过钢丝绳锥套或轿顶轮加以悬挂，轿厢通过安装在轿厢架上下两旁的导靴沿着轿厢导轨进行垂直滑移运行。轿厢内设有自动开关轿厢门，门上装有联锁触头，只在当轿厢门可靠关闭时才能允许电梯启动，而一旦当门扇开启时在运行中的轿厢就立即停止运动。在轿厢自动门的门沿上装有可活动的

17、安全触板或光电设施，当关门过程中安全触板接触到障碍物或光束受阻时，则由安全触板的联锁触点或光电开关起作用，使轿厢门立即停止，并迅速反向开启，防止夹人等事故发生，轿内设置操纵箱，供操作使用，设有正常照明（在装饰吊顶上面），通风装置（风扇或风机），应急照明（停电时自动点亮，可使用 1小时），轿壁设有扶手（残疾人电梯扶手离底面高为 800mm），轿底设有超载或称量装置，轿顶设有紧急上人的安全窗（当窗打开时，切断控制电路）及检修盒，自动开门机，轿架设有安全钳钳体、联动装置、停平层装置等。 图1-4 轿厢架(2) 安全钳： 装置在轿厢架下梁两旁，当电梯轿厢超速下降时，限速器将安全绳索卡住拉动拉杆臂通过杆

18、系使两旁安全钳块动作，安全钳即起作用而使轿厢被夹住在导轨上，同时安全钳开关也略超前作用断开控制电路，使电梯停止运行，若在电梯井道底坑下设有地下室或通道时，对重架也应设置安全钳。 图1-5 安全钳(3) 操纵箱：  装设在轿厢内的轿厢门侧面操作器轿壁上的按钮箱，主要是借按钮组来控制电梯的开门、关门、起动、停止、上升、下降等，在操纵箱内还装有安全开关（停止开关或钥匙开关），慢速检修开关等应急按钮及风扇、照明等开关。(4) 轿内指示灯：  一般设在轿厢门上面，也有同操纵箱结合在一起，面板上有停层站数及运行方向的指示灯，亮的数字表示轿厢目前在井道所处的位置，亮的

19、箭头表示电梯目前的运行方向。(5) 自动门机：  门机采用直流伺服电动机进行驱动，利用调速系统进行调节，其作用根据控制信号实现自动开启或关闭轿厢门（并通过门刀带动层门）。(6) 停平层感应器： 该装置系磁控或光控感应器，其设置在轿厢架顶，由装在井道内各层站的插板触发，为控制系统提供层区平层信号，使电梯正确地实现停层动作。2.3 电梯工作原理 对五层电梯系统的设计首先我们必须了解实际电梯的工作原理，在实际电梯的结构中，箱外的第一层有一个上呼按钮，第五层有一个下呼按钮，其他的第二层、第三层、第四层都必须有上呼和下呼按钮以及楼层显示和方向显示（上行和下行），箱内要有15层的选择按

20、钮、开门和关门按钮、楼层显示、方向显示。电梯的运行状态如下：当电梯位于第一层时，楼层显示为1，如果第一层有上呼请求，则开门让人进去，进去后开始执行关门操作，在关门的过程中，如果感应到有人要进去，则又执行开门状态，如果人已经进去了，开门还没有全部开，执行关门按钮，可以立即执行关门操作，同理，处于关门状态时，如果开门按钮有人按下，则立即执行开门操作，内选按钮如果有人按下25层，或者外选按钮25层只要有人按下则上行，到达相应楼层时，执行开门，而且该楼层按钮的指示灯熄灭，同理，电梯位于第二层、第三层、第四层、第五层是按照实际的需求相应，值得一提的是，电梯运行时同向优先，比如电梯处于上行状态时且在第三层

21、，如果第五层和第一层同时有人按下时，先执行上行状态，即先上五楼，再下来一楼，符合实际的电梯的工作。由以上功能的简述可以把电梯的主要功能大致分为三大部分，即电梯内部部件功能，电梯的外部部件功能及电梯的运行状态，如图1-6图1-6 电梯主要功能2.4 电梯的控制技术 所谓电梯控制技术是指电梯的传动系统及操纵系统的电气自动控制。作为我国20世纪70年代电梯的主要标志是交流双速电梯。其调速方法是采用改变电梯牵引电动机的极对数，两种或两种不同级对数的绕组，其中极数少的绕组称为高速绕组，极数多的绕组称为低速绕组。高速绕组用于电梯的起动及稳速运行，低速绕组用于制动及电梯的维修。20世纪80年代盛行的交流调压

22、调速电梯，其性能优越于交流双速电梯。调压调速方法是改变三相异步电机的定子供电电压实现电动机的调速。由于电梯制动减速性能要求较高，所以采用的制动方法也有所不用。通常多为能耗制动。 在能耗制动中，将电机定子绕组接至直流电源，再加上采用闭环控制方式，从而有效地控制了能耗制动转距，使制动减速过程快速平稳，且制动精度高。 20世纪90年代，调压调频调速电梯开始占领市场。调压调频调速电梯（简称VVVF电梯）的调速方法是调节电机定子绕组供电电压的幅值及频率。在VVVF电梯的传动系统中，大量采用了微机控制技术及脉冲宽度调制技术，脉冲宽度调制器（简称PWM控制器）保证了由逆变器输送至三相异步电机定子电压波形为等

23、效正弦波形。调压调频调速电梯传动系统中还广泛的采用了矢量变换技术。使交流电机转速的控制类似直流电机。VVVF电梯由于其体积小。重量轻，运行效率高，又节约能源，几乎包括了以往所用的电梯的优点，再加上极为完善的调速性能，因此它的应用几乎完全可以和直流电梯相媲美。大家都知道交流电动机具有结构紧凑，维修简单等特点。单双速交流电动机拖动系统采用开环方式控制，线路简单，价格较低，因此目前仍在电梯上广泛应用。但它的缺点是舒适感较差，所以一般被用于载货电梯上。这种系统控制的电梯速度在1米/秒以下。 交流电动机定子调压调速拖动系统国外已大量应用于电梯。这种系统采用可控硅闭环调速，加上能耗或涡流等制动方式，使得它

24、所控制的电梯能在中低速范围内大量取代直流快速和交流双速电梯。它的舒适感好，平层准确度高，而造价却比直流电梯低，结构简单，易于维护，多用于2米/秒以下的电梯。 直流电动机具有调速性能好，调速范围大的特点，因此很早就应用于电梯，采用发电机-电动机组形式驱动。它控制的电梯速度达4米/秒，但是，机组结构体积大，耗电大，维护工作量较大，造价高，因此常用于对对速度，舒适感要求较高的建筑物中。可控硅直接供电拖动系统在工业上早有应用，但用于电梯上却要解决舒适感问题。(尤其是低速段)应此应用较晚，它几乎与微机同时应用，比起电动机-发电机组形式的直流电梯，它有很多优点。如:机房占地节省35%，重量减轻40%，节能

25、25%到35%。世界上最高速度的10米/秒电梯就是采用这种系统，其调速比达1:1200。 80年代初，VVVF变频变压系统控制的电梯问世。它采用交流电动机驱动，却可以达到直流电动机的水平，目前控制速度已达6米/秒。它的体积小，重量轻，效率高，节省能源等几乎包括了以往电梯的所有优点。是目前最新的电梯拖动系统。总之，从理论上讲，电梯是垂直运动的运输工具，无需旋转机构来拖动，更新的电梯拖动系统实际上就是直线电机拖动系统。 电梯在垂直运行过程中，有起点站也有终点站。对于三层楼以上的建筑物的电梯，起点站和终点站之间还没有停靠站，起点站设在一楼，终点站设在最高六。设在一楼的起点站称为基站，起点站和终点站称

26、为两端站，两端站之间称为中间站。 各站厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮或触钮，一般电梯在两端站的召唤箱上各设置一只按钮或触钮。中间层站的召唤箱各设置两只按钮或触钮。对于无司机控制的电梯，在各层站的召唤箱上均设置一只按钮或触钮。而电梯的轿厢内部设置有（杂物电梯除外）操纵箱。操纵箱上设置有手柄开关或与层站对应的按钮或触钮，操纵箱上的按钮或触钮城内指令按钮或触钮。外指令按钮或触钮发出的电信号称为外指令信号，内指令按钮或触钮发出的电信号成为内指令信号。20世纪80年代中期后，触钮已被微动按钮所取代。 作为电梯基站的厅外召唤箱，除设置一只召唤按钮或触钮外，还设置一只钥匙开关，以便

27、下班关电梯时。司机或管理人员把电梯开到基站后，可以通过专用钥匙扭动该钥匙开关。把电梯的厅门关闭妥当后，自动切断电梯控制电源或动力电源。第三章 PLC系统设计3.1 PLC的硬件设计3.1.1西门子s7-200PLC简介S7-200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。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。它集成6 输入/4 输出共10 个数字量I/O 点，无I/O 扩展能力。拥有6K 字节程序和数据存储空间，4 个独立的30kHz 高速计数器，2

28、路独立的20kHz 高速脉冲输出以及1 个RS485 通讯/编程口，具有PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。S7-200系列在集散自动化系统中充分发 图1.3 西门子s7-200PLC 挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如： 冲压机床、磨床、印刷机械、橡胶化工机械、中央空调、电梯控制、运动系统等。STEP 7-Micro/WIN 32是西门子公司专门为S7-200系列PLC设计在

29、个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学，可用梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图三种编程语言编制程序，不同的编程语言编制的程序可以相互转换。STEP 7-Micro/WIN 32提供两套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和国际标准指令集（IEC1131-3方式）。程序编制完成之后，利用PLC与计算机专用的PC/PPI电缆传送程序至PLC。3.1.2 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

30、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1.4所示：图1.4 PLC系统总体设计流程图3.1.3控制要求分析 所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，每层的楼厅均有输入（分上行和下行）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

31、能。 分析以上控制要求，将电梯控制要实现的功能罗列如下：（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，延时三秒后自动关门。（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。（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

32、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 图2.1 电梯工作流程图 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。3.1.4 PLC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

33、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。3.1.5 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

34、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

35、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

36、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 PLC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。3.2.1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

37、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(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。所绘制的梯形图如下：图3.1 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

38、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3.2 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3.3 轿箱门关及其复位3.2.2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，

39、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3.4 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）

40、 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。绘制梯形图如下所示：图3.5 电梯轿箱下行3.2.3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，梯形图如下所示： 图3.6 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

41、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，作梯形图如下所示：图3.7 一层外呼上指示置位与复位而二、三、四层则不同，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，梯形图如下所示：图3.8 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3.9 二层上行、下行条件第四章 组态仿真系统设计4.1该仿真系统的使用实例及说明例1：组态王电梯为初次状态并电梯在1楼（跟PLC所对应的辅助继电器M501断开），按下一楼上按钮（PLC得到输入X001信号，使得置M001）。一楼的电梯门自动打开（PLC输出开门信

42、号），并过2.5s后自动关门（PLC输出关门信号）。然后再按下电梯里面按钮3（PLC得到输入X003信号，使得置M003）。PLC输出上升信号给组态王数据变量“上方向”，这时电梯上升，上升到三楼，同时PLC的辅助继电器M503断开，停止输出上升信号，电梯停止，并三楼的电梯门自动打开（PLC输出开门信号），并过2.5s后自动关门（PLC输出关门信号）。当电梯停止在三楼等待下一个呼叫信号。例2 ：电梯在二楼（跟PLC所对应的辅助继电器M502断开） ，按下电梯里面按钮5，三楼下呼叫按钮，四楼上呼叫按钮。首先，PLC得到输入信号，置M014、M011、M012，输出上升型号（Y000），电梯上升。因

43、为三楼的输入信号与电梯运行方向是相反的所以电梯暂时不会理会三楼下方向的输入信号，并继续上升，到四楼电梯将停止，并开门、关门。然后继续上升置5楼，重复开门、关门动作。并停止，等下一个呼叫信号。4.2 电梯控制规律实验首先，电梯停在任意一层，当有不同的一个楼层呼叫时，响应该呼叫，上升或下降至该层，并停止。当有2个同向的楼层呼叫时，遵循就近原则，先响应较近的一个，然后再响应另外一个。当有2个反向的楼层呼叫时，先响应较远的一个，然后再响应另外一个。当有2个不同方向的楼层呼叫时，这时候要看情况而定。例如：电梯停在二层时，这时3层上呼，5层下呼，应先响3层呼叫，然后再响应5层。4.3 PLC程序与监控软件

44、的连接（1）数据变量定义 以下数据变量是本次试验中所用到的全部数据变量。图3-8 数据词典图3-9 组态监控运行画面4.4平层用传感器的设计这里我用计算位移的方法来定平层传感器，也就是：楼层分化if(本站点L1=1 &&本站点电梯=720)本站点楼层1=1;本站点楼层2=0;本站点楼层3=0;本站点楼层4=0;本站点楼层5=0;if(本站点L2=1 &&本站点电梯=540)本站点楼层1=0;本站点楼层2=1;本站点楼层3=0;本站点楼层4=0;本站点楼层5=0;if(本站点L3=1 &&本站点电梯=360)本站点楼层1=0;本站点楼层2=0;本站

45、点楼层3=1;本站点楼层4=0;本站点楼层5=0;if(本站点L4=1 &&本站点电梯=180)本站点楼层1=0;本站点楼层2=0;本站点楼层3=0;本站点楼层4=1;本站点楼层5=0;if(本站点L5=1 &&本站点电梯=20)本站点楼层1=0;本站点楼层2=0;本站点楼层3=0;本站点楼层4=0;本站点楼层5=1;第五章 结论与展望5.1结论 在这次的毕业设计中,我的收获颇多,主要有:（1） 熟悉有关电梯的一些运动状态和方式.（2） 进一步熟悉掌握了PLC的使用方法和编程的一些思路.（3） 对电梯的一些组成部件有了一定的了解和掌握.（4） 一些画图软件的使用方法得到了明显的提高.（5） 提高了自己自身许多学习上的能力和动手的能力.（6） 对于面对各种情况的能力得到了提高. 在这次毕业设计中,也有一些问题有待我提高:（1） 在程序设计上还存在着加速与减速并没有很好表现出的问题.（2） 制图时,有些小的部件