PLC四层电梯控制

1、 本科生毕业设计（论文）题 目： PLC四层电梯控制 学生姓名： XXX 系 别： 机电工程系 专业年级： 2010级机械设计制造及其自动化 指导教师： XXX 2014年 6 月 7 日 摘要本设计针对我国电梯业的现状，将可编程序控制器(PLC)应用于四层电梯进行逻辑控制。通过合理的选择和设计，不但提高了电梯可靠性，可维护性，以及灵活性，同时延长了使用寿命，缩短了电梯的开发周期，并提高了电梯的控制水平，改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。本文所设计的电梯与传统的电梯相比，在运行上具有良好的舒适感。在生活中可以节约电能，取得了良好的经济效益和社会效益。达到了理想的目的，该电

2、梯控制系统具有指层厅召唤，选层选向，手动和自动等功能，具有集选控制的特点.。在介绍电梯基本结构的基础上，深入分析了电梯的工作原理，阐述PLC的优点及特点，重点分析了电梯的硬件设计和软件设计，研究并提出了基于PLC 电梯控制系统设计的实现方案，最后对本论文的研究内容进行了总结与展望。关键词：电梯 ；变频器 ；PLC控制； 变频调速Abstract The design for the status quo of China's elevator industry will be a programmable logic controller (PLC) used for four-sto

3、rey elevator control logic, through the rational selection and design, not only to improve the reliability of the elevator, maintainability, and flexibility, while extending the of life and shorten the development cycle of the elevator and the elevator control to raise the level of the elevator oper

4、ation to improve the comfort, so that the lift to reach a more satisfactory control effect. In this paper, the design of the elevator by the elevator when compared with the traditional, in the run with good comfort, in life can save energy, and achieved good economic and social benefits to achieve t

5、he desired purpose. The elevator control system has a mean layer, the Office of calls to the layer selected, manual and automatic functions with a set of features to control the election. In introducing the basic structure of the lift on the basis of the depth analysis of the working principle of th

6、e elevator, on the merits and characteristics of PLC, the focus of an analysis of the lift hardware design and software design, research and PLC based control system designed to lift the achievement of the program, Finally, the study of this thesis are summarized and prospects.Keywords：Elevator ；PLC

7、 control；VVVF ；inverter目 录第一章 可编程控制器81.1 可编程控制器的介绍81.1.1 定义81.1.2 PLC和CPU的构成81.1.3 电源模块81.2 可编程控制器的选用91.2.1 PLC控制系统的I/O点数计算91.2.2 PLC的型号选择10第二章 硬件接线112.1 外部接线图112.2 I/O分配图11第三章 交流电梯的基本结构133.1 机房部分133.2 井道部分133.3 轿厢部分133.4 厅门部分143.5 电梯的平层与停层15第四章 电梯的主电路及控制电路174.1 拽引电动机主电路174.2 控制部分174.3 输入输出地址分配表如下18

8、4.4 电梯工作过程194.5 硬件设计原理204.6 总体设计214.6.1 设计目的214.6.2 设计方案与技术指标21第五章 系统软件设计235.1 PLC梯形图概述235.2 系统工作过程分析235.3 控制要求245.4 过程分析245.5 调试过程265.5.1 准备工作265.5.2 调试程序265.5.3 系统软件设计27结 论29参考文献30谢 辞31前 言1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。 19

9、69年，美国数字设备公司根据美国通用汽车公司的要求，研制出第一台可编程控制器PDD-14，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。70年代后期，随着微电子技术和计算机的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制领域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称PC（programmable controller）。但由于PC容易与个人计算机(personnal computer）相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。国际电工委员会（IEC）于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下：“可编程控制器是一种数字运

10、算操作的电子系统专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。可编程控制器，简称PLC。它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。具有1.可靠性高、抗干扰能力强2.设计、安装容易，维护工作量少3.功能强、通用性好4.开发周期短，成功率高5.体积小，重量轻，功耗低等特点。已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品

11、。与继电接触器系统相比系统更加可靠；占位空间比继电接触器控制系统小；价格上能与继电接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀、接触器与之相当的执行机构；能向中央执行机构、中央数据处理系统直接传输数据等。因此，进行电梯的PLC控制系统的设计，可以推动电梯行业的发展，扩大PLC在自动化控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、微型计算机控制和PLC控制三种。从控制方式和性能上来说，这三种方法并没有太大的区别，

12、国内外厂家大多选择第三种方式，其原因在于如果生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高; 传统的继电器控制系统其主要缺点是触点多，故障率高，可靠性差，维修工作量大等；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，既无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，可靠性高，程序设计方便灵活，研制周期短，因此，它比继电器控制和微机控制有着更明显的优越性，运行寿命更长，工作更安全可靠，自动化水平更高。第一章 可编程控

13、制器1.1 可编程控制器的介绍1.1.1 定义PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，它的定义如下:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。1.1.2 PLC和CPU的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC

14、包括CPU模块、 I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用

15、于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。1.1.3 电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC

16、或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。（1）编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器；（2）人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及；（3）输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机。依靠先进的工业网络技术可以迅

17、速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲，选择网络非常重要的。首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层

18、次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。1.2 可编程控制器的选用1.2.1 PLC控制系统的I/O点数计算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主要是轿厢内的楼层选择数字键14，各层门厅外呼按钮，除一层只设置上升按钮，四层只设置下降按钮外，其他层均设置上升和下降两个按钮。一共需要10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4个传感器产生。平时为常开，当电梯运行到平层时关闭。另外还有一组开光门限

19、位。所以位置信号一共需要6个输入。（3）电梯门控制信号大部分电梯都具有开门按钮、关门按钮，以方便手动开关门。一共需要2个输入。（4）模拟电梯到位按钮由于条件有限，所以本文还设置了到位按钮。电梯一共四层，所以设置了4个到位按钮，一共需要4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四个，分别用来表示14层楼层内呼的指令被接受，并在内呼指令完成后，信号消失。2）外呼指示信号外呼指示信号共有六个，分别用来表示14层楼层外呼的指令被接受，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，共四个。4）门电机开关指示，共需两个输出点。综上所述，

20、共需要输出点16个。1.2.2 PLC的型号选择综合以上关于输入、输出点的计算以及要实现的电梯控制功能，实验室现有的三菱FX2N型号的PLC完全能实现设计要求。因为FX2N型号的PLC是一款面对大中型工业应用的PLC，输入输出点，内存容量以及响应时间均符合条件。并且，三菱PLC具有稳定性高，功能强大，环境适应性强，编程软件简单完善，价格适中等优点。所以本次设计采用了FX2N-48MR型号的可编程控制器。第二章 硬件接线2.1 外部接线图系统的硬件连接图即PLC和系统中各个硬件的连线。具体如图2-1：图2-1 主电路2.2 I/O分配图关于四层楼的 I/O分配表如表2-1所示。表2-1 I/O分

21、配图序号名 称输入点序号名 称输出点0外呼1上行X00电梯上行Y01外呼2下行X11电梯关门Y12外呼2上行X22电梯下行Y23外呼3下行X33电梯开门Y34外呼3上行X44内呼1层指示Y45外呼4下行X55内呼2层指示Y561层到位X66内呼3层指示Y672层到位X77内呼4层指示Y783层到位X108外呼1层上升指示Y1094层到位X119外呼2层下降指示Y1110开门到位X1210外呼2层上升指示Y1211关门到位X1311外呼3层下降指示Y1312内呼1层X1412外呼3层上升指示Y1413内呼2层X1513外呼4层下降指示Y1514内呼3层X1614内呼开示Y1615内呼4层X171

22、5内化关门指示Y1716内呼开门X2017内呼关门X2118电梯上升限位X2219电梯下降限位X2320手动复位X24第三章 交流电梯的基本结构电梯的电气系统包括电力拖动系统和电气控制系统两大部分。电力拖动系统有各种交流的和直流调速系统。电气控制系统现在已逐渐采用可靠性更高、通用性更强的可编程控制器和微型计算机控制系统，但是，仍有大量正在使用的电梯采用继电器接触器控制系统。 本次毕业设计采用交流变极调速、继电器接触器控制的XPM型四层四站客货两用电梯, XPM型 型号中X代表选层按钮控制，P代表自动选层，M代表自动门。电梯的基本结构按照位置，可分为机房、井道、轿厢和厅门四大部分。3.1 机房部

23、分机房设在顶层，在井道的上方，机房部分包括拽引机、控制屏和限速器等。(1)拽引机拽引机是电梯的驱动机构，它包括拽引电动机、电磁制动减速器和拽引电动机为电梯专用YTD系列双速电动机。减速器采用蜗轮蜗杆减速。拽引轮是V型或轮挂着对重，当轿厢上升时对重下降，反之当轿厢下降时对重上升，轿厢与对重要在井道中各自的导轨内滑动。(2)控制屏控制屏上装有电梯电气控制系统的大部分电器，包括熔断器、接触器，各种继电器、变压器、整流器及各种阻容元件等。(3)限速器限速器是电梯专用的一种安全保护装置，通常使用离心甩块夹绳式限速器。3.2 井道部分井道是电梯轿厢垂直运动的通道，在井道里安装有轿厢和对重的导轨，缓冲器，以

24、及各种控制和保护用的电器。其中包括极限开关，楼层感应器，平层隔磁板等。3.3 轿厢部分电梯的轿厢部分包括轿厢体，安全钳，轿厢门的自动开关装置，平层和层楼信号装置，以及轿厢操纵屏和指示灯。(1) 轿厢体轿厢是指电梯用来载动运乘客或货物的装置。包括厢架、厢体、厢门。(2) 自动开关装置开关门及电机开关门控制装置轿厢门由电动机拖动，能自动开关，开关门电动机采用直流电动机。(3) 平层和楼层信号感应器装置，从电力拖动自动控制的角度来看，电梯是垂直运行按行程位置进行控制的电气设备，而向控制电路发出楼层和平层的位置信号的装置是永磁感应器。平层感应器一般用永磁感应器，他和换速感应器结构相同，均由干簧管和永磁

25、铁组成，干簧管是一个装有触点的真空管，其动触点2是用导磁的簧片制成，触点12之间相当于一组动断触点，23之间相当于一组动合触点。由于干簧管装在永久磁铁旁边，在磁场的作用下簧片动作，其动断触点12断开，而动合触点23断开。用永久磁感应器作位置控制的主令电器，不但具有动作迅速可靠的优点，而且没有行程开关容易产生机械磨损的缺点。发出平层信号的平层感应器装在轿厢上，装在上面的是平层感应器，装在两者中间是开门感应器。三个感应器随轿厢上下运动，而平层隔磁板则固定在井道中，当轿厢到达停层位置时，平层隔磁板插入三个感应器中间，则轿厢的底版正好与楼面地板平齐。楼层信号感应器的原理与此相同，不同的是停层隔磁铁板装

26、在轿厢顶上随轿厢运动，而楼层感应器则固定在井道中（每层一个）。(4) 轿厢内操纵屏和指示灯在轿厢上装有操纵屏，上面装有选层按钮和各种控制按钮。在轿厢门上有指示灯，用以指示轿厢所在的楼层数。3.4 厅门部分厅门部分主要有厅门，厅门外的召唤按钮和指示灯。(1) 厅门厅门是指每一楼层的电梯门，厅门平时应是关闭的。而且从外面不能打开。厅门本身没有开关门的动力。当电梯轿厢到达一层楼时，由轿厢门上的拔叉插入厅门上的两个渡轮之间，带动厅门与轿厢一起开、关。(2) 厅门外的呼唤按钮和楼层信号指示灯在厅门的门框旁，装有两个按钮，用来发出呼唤电梯信号，一个是上呼唤按钮，一个是下呼唤按钮。XPM型电梯是由操纵者在轿

27、厢内进行控制的，在厅门外能向操纵者发出呼唤电梯信号，现时不能控制电梯运行的方向。交流双速电梯电气控制系统由拖动电路部分,直流控制电路部分,交流控制电路部分,照明电路部分,厅外召唤电路部分,以及指示灯信号指示电路。交流双速电梯电气控制系统按电路功能分为自动门的开关电路,轿厢指令控制与厅外招呼控制电路,指层电路与定向控制电路,电梯的启动加速与减速平层电路等.各电路之间的控制关系。正是上述电路的相互配合,曳引电动机按指拧启动,正转、反转、加速、减速、等速、制动、停止来实现电梯各种工作状态的运行。3.5 电梯的平层与停层平层与停层时使上行或下行接触器KM1或KM2断电释放，切断拽引电动机和电磁制动器线

28、圈电路，实现制动抱闸，电梯停于某一层站。平层是指电梯平层时，轿厢底与层站地面在同一水平面上，这样便于乘客的进出。为了保证电梯的平层准确度。通常在轿厢顶设置平层器。平层器由三个干簧感应器构成，由上至下分别为上平层感应器，门区感应器和下平层感应器。图31 干簧感应器结构原理示意图干簧感应器的结构和工作原理图如图3-1所示，它由干簧管和永久磁铁组成，干簧管是一个装有触点的真空管，其动触点2是用导磁的簧片制成，触点12之间相当于一组动断触点，23之间相当于一组动合触点。由于干簧管装在永久磁铁的旁边，在磁场的作用下簧片动作，其动断触点12断开，而动合触点23闭合（图2.2.2 (a)）当隔磁铁板插入干簧

29、管与磁铁之间（图2.2.2 ( b)）时,簧片复位，其动断触点12闭合，动合触点23断开。用永磁干簧感应器作位置控制的主令电器，不但具有动作迅速可靠的优点，而且没有行程开关容易产生机械磨损的缺点。第四章 电梯的主电路及控制电路4.1 拽引电动机主电路如下图41所示。Q电源总开关 M交流双速电动机动 KM7 慢速接触器，KM6快速接触器，KM1上行接触器 ，KM2下行接触器 ，KM3加速接触器 KM4，第一减速接触器，KM3第二减速接触器。图 41 电梯控制实图4.2 控制部分针对这个四层电梯的控制系统本设计采用西门子S7200可编程控制器设计电梯的控制系统完成电梯的轿内指令、厅外召唤指令、楼层

30、位置指示、平层换速控制、开门控制等控制任务。电梯运行规则1.当电梯在一楼时，按厢内指令开关”4”,电梯应在四楼停车。2.按”1”楼下呼梯开关,电梯应由四楼降到一楼接人。3.按厢内指令开关”3”,同时按二楼上呼开关电梯应在二楼接入后,再到三楼。4.当电梯在三楼时,依次按厢内开关“二”，“四”，“一”电梯应下行到二楼下行至一楼然后上行至四楼。5.电梯在一楼,按厢内指令开关“2”随后立即按开关三,四楼应下呼梯开关,电梯应先到二楼,下客后断续上升到四楼接客,然后到三楼接客。图 42 电梯的按钮屏的示意图4.3 输入输出地址分配表如下（1）输入部分表 41 输入元件名称元件名地址编码名称元件名地址编码一

31、层位置开关SQ1I0.0一层上行呼梯SB5I1.0二层位置开关SQ2I0.1二层上行呼梯SB6I1.1三层位置开关SQ3I0.2三层上行呼梯SB7I1.2四层位置开关SQ4I0.3二层下行呼梯SB8I1.3一层指令开关SB1I0.4三层下行呼梯SB9I1.4二层指令开关SB2I0.5四层下行呼梯SB10I1.5三层指令开关SB3I0.6四层指令开关SB4I0.7（2）输出部分表4-2 输出元件名称元件名地址编码名称元件名地址编码上行指示L1Q0.0一层上行呼梯L7Q1.0下行指示L2Q0.1二层上行呼梯L8Q1.1上行驱动KM1线圈Q0.2三层上行呼梯L9Q1.2下行驱动KM2线圈Q0.3二层

32、下行呼梯L10Q1.3一层指令登记L3Q0.4三层下行呼梯L11Q1.4二层指令登记L4Q0.5四层下行呼梯L12Q1.5三层指令登记L5Q0.6开门模拟L13Q1.6四层指令登记L6Q0.7关门模拟L14Q1.7(3)PLC的外部接线图图4-3 PLC的外部接线图4.4 电梯工作过程当电梯处于基站，关门等运行状态时，此时按基站外呼按钮，信号经按钮传输到PLC，经PLC判断为本层开门，再将信号传输到M2开关门电动机。输出开门信号，电梯开门。人进入轿厢后，经延时，电梯自动关门。也可按关门按钮（CLOSE），使电梯提前关门。开门时显示板上的关门显示发光二极管点亮，开门结束后熄灭。关门时关门显示发光

33、二极管点亮，关门结束后熄灭。如果轿内指令选四层按钮，则指令经串行传输到PLC上，显示屏上的发光二极管L4闪亮，当手离开按钮后，信号被登记，内选按钮指示灯也点亮。电梯定为上方向运行。PLC核实信号后，可将运行信号传输到各个工作部位并发出运行指令。电梯开始按给定曲线运行，其给定速度信号不断与速度反馈信号比较，不断校正，使电梯运行的速度曲线尽量符合理想的运行曲线，使电梯运行平稳。运行过程中，井道中的轿厢位置传感继电器每过一个隔磁板即核对一次运行位置，并将信号输入PLC与其中记忆的位置和旋转编码器发回的脉冲数量核对，三个信号核对无误后电梯继续运行。电梯每到一个隔磁板，门区继电器即吸合一次，层楼指示便变

34、化一次。运行过程中PLC里的“先行楼层”不断寻索楼层呼梯指令信号。当“先行楼层”导索到呼梯指令后，上到站钟GU或下到站钟GD发出到站钟声，经延时，电脑发出换速信号，电梯开始减速运行。当隔磁板插入平层感应器时，电梯进一步减速进入爬行。当轿厢到达平层位置后，接触器断电，电梯停止运行。制动系统工作，电梯停稳。电梯停稳后，发出开门信号，电梯开门。经延时，关门时间到，发出关门信号，电梯又开始关门。电梯门关好后，其运行方向按轿内指令和厅外召唤与轿厢的相对位置而定。如没有任何指令，电梯就地待命（有返回基站功能时即返回基站）。4.5 硬件设计原理1.继电器的工作原理继电器一种利用各种物理量的变化，将电量或非电

35、量信号转化为电磁力或使输出状态发生阶跃变化从而通过其触头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其它器件或装置动作的一种控制元件。从PLC实验箱出来的信号使24V的高电平，继电器收到从PLC出来的信号，它的线圈就导通触点就闭合从而达到控制220V的电路。从而实现弱电控制强电的原理。其原理图如图4-4所示。图 4-4 继电器工作原理2.电动机的正反转原理利用继电器的工作原理实现电动极的正反转。当PLC出来信号1时触点闭合电动极正转；当从PLC出来信号2时触点闭合电动极反转其工作原理图如下图4-5所示.图4-5 电动极正反转原理4.6 总体设计4.6.1 设计目的1.根据实际控制要求，掌握应用PLC解

36、决实际问题的能力。2.用PLC构成一个四层电梯自动控制系统，熟悉电梯自动运行过程。3.进一步熟悉PLC的I/O点数并掌握PLC的编程。4.6.2 设计方案与技术指标1.设计方案（1）电梯的上升，下降由一台电动机控制：正转时电梯上升，反转时电梯下降。（2）电梯的开门和关门由一台电动机控制：正转时电梯开门，反转时电梯关门。（3）各层两个呼叫开关（一个上升开关，一个下降开关），由于本设计是四层电梯，因此，在四楼只需设一个呼叫开关，一楼只需设一个上升开关。各层设一个到位行程开关。（4）轿厢内设置一个开门按钮和一个关门按扭 。2.主要技术指标（1）每个楼层都有一个到位指示灯，到达每个楼层对应的指示灯亮。

37、（2）电梯在上升和下降的过程由一台电动极控制，电动极正转，电梯上升；电动极反转，电梯下降。（3）开门关门的过程由另外一台电动机控制，电动机正转，电梯开门；电动机反转，电梯关门。3.系统设计（1）熟悉控制对象确定控制范围首先要全面详细地了解被控制对象的特点和生产工艺过程，归纳出工作循环图或状态流程图，与继电器控制系统和工业控制计算机进行比较后加以选择。如果控制对象是工业环境较差，而安全性、可靠性要求又特别高、系统工业又复杂、输入输出点数多，则用常规继电器系统难以实现。工艺流程又要经常变动的机械和现场，用PLC进行控制是合适的。（2）制定控制方案，进行PLC选型根据生产工艺和机械运动的控制要求，确

38、定电控系统的工作方式是手动、半自动还是全自动；是单机运行还是多机联线运行等。（3）硬件和软件设计PLC选型和I/O配置是硬件设计的重要内容。设计出合理的PLC外部接线图也很重要。对PLC的输入、输出进行合理的地址编号，会给PLC系统的硬件设计、软件设计和系统调整带来很多方便。输入输出地址编号确定后，硬件设计和软件设计工作可平行进行。（4）模拟调试将设计好的程序键入PLC后应仔细检查与验证，改正程序设计语法错误。之后在实验室里进行用户程序的模拟运行和程序调试，观察各输入量、输出量之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，发现问题及时修改，直到满足工艺流程和状态流程图的要求。现场运行调试模拟调试好

39、的程序传送到现场使用的PLC存储器中，接入PLC的实际输入接线和负载。进行现场调试的前提是PLC的外部接线一定要准确无误。反复现场调试，发现问题现场解决。如果系统调试达不到指标要求，则可对硬件和软件作适当调整，通常只需修改用户程序即可达到调整目的。现场调试后，一般将程序固化在有长久记忆功能的可擦可编程只读存储器（DPROM）卡盒中长期保持。第五章 系统软件设计5.1 PLC梯形图概述梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图和电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被设计人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。

40、根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。5.2 系统工作过程分析1.初始化2.确认本层与目标层并检测是否有厢内或厢外呼叫，无则结束。3.若有呼叫分辨本层于目标层是否一致，是则开门。4.确认电梯启动方向。5.电梯启动。6.电梯加速。7.电梯高速运行。8.楼层检测。9.是否是目标层，不是则继续高速运行。 10.到目标层，电梯减速。11.到层检测。12.电梯制动。13.

41、开门。14.延时后再关门。15.是否停止运动，不是则原地等待。16.确认运行结束则停止运行。5.3 控制要求所设计的电梯模型共有四层。电梯的每一层面均有升降及轿厢所在楼层的指示灯显示；14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，顺向截梯和反向保号，外呼记忆，自动开、关门，停梯信号，自动达层等功能。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，电梯门自

42、动打开，延时3秒后自动关门。3.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，电梯门自动打开，延时3秒后自动关门。4.在电梯运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反向下降（或上升）的呼梯信号均不响应；如果某反向呼梯信号前方再无其他呼梯信号，则电梯响应该呼梯信号。5.电梯应具有最远反向呼梯功能。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，按开门按钮可使电梯门打开，按关门按钮可使电梯门关闭。5.4 过程分析1、电梯上行设计要求1）当电梯停于1楼或2楼，3楼呼叫时，则上行，当3楼的行程开关控制停止，同时轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关

43、闭。2）当电梯停于1楼，2楼呼叫，则上行，到2楼的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭。3）当电梯停于1楼，2楼、3楼同时呼叫，电梯上行到2楼，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到3楼行程开关控制停止。4）当电梯停于1楼，3楼、4楼同时呼叫时，电梯上行到3楼，行程开关控制停止，同时，轿厢门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到4楼行程控制停止。5）当电梯停于1楼，2楼、4楼同时呼叫时，电梯上行到2楼，行程开关控制停止，同时，轿厢门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到4楼行程控制停止。6）当电梯停于1楼，2楼、3楼

44、、4楼同时呼叫，电梯上行到2楼，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到3楼行程开关控制停止，同时，轿厢门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到4楼行程控制停止。7）当电梯停于2楼，3楼和4楼同时呼叫，电梯上行到3楼，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭。8) 当电梯停于1楼或2楼或3楼，4楼呼叫，电梯上行到4楼，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭。2、电梯下行设计要求1）当电梯停于4楼，2楼呼叫时，则下行，到2楼的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后轿厢门与厅门关闭。2) 当电

45、梯停于4楼，3楼呼叫时，则下行，到3楼的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后轿厢门与厅门关闭。3) 当电梯停于4楼，2楼、3楼同时呼叫时，则下行，到3楼的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后轿厢门与厅门关闭，继续下行到2楼行程开关控制停止。4）当电梯停于4楼，1楼、3楼同时呼叫时，则下行，到3楼的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后轿厢门与厅门关闭，继续下行到1楼行程开关控制停止。5）当电梯停于4楼，1楼、2楼同时呼叫时，则下行，到2楼的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后轿厢门与厅门关闭，继续下行到1楼行程开关控制停止。6）当电梯停于4楼，1楼

46、、2楼、3楼同时呼叫时，则下行，到3楼的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后轿厢门与厅门关闭，继续下行到2楼行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后轿厢门与厅门关闭，继续下行到1楼行程开关控制停止。7）当电梯停于4楼或2楼或3楼，1楼呼叫时，则下行，到1楼的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后轿厢门与厅门关闭。3、电梯呼叫、上行或下行均需信号指示。4、在电梯运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的呼叫信号均不响应；如果某反向呼梯信号前方再无其它呼梯信号，则电梯响应该呼梯信号。5、电梯具有最远反向呼梯响应功能。5.5 调试过程 5.5.1 准

47、备工作将所有的设备连接起来，并接通电源，观察PLC的指示灯，PLC上的RUN和RDY指示灯正常亮起，则PLC正常工作，观察电梯模型上，电源指示灯正常亮起，则电梯模型正常工作。打开GX Developer编程软件，并打开已绘制的电梯PLC控制程序，单击菜单栏中“在线”，然后单击子菜单栏中的“PLC写入（W）”，成功连接PLC。设定好步数，单击“执行”按钮，即可将程序传送到PLC中去。5.5.2 调试程序因为条件有限，调试程序时用按钮来表示输入，用指示灯来模拟程序运行后的输出。如图1-3.。此处举几个具有代表性的调试例子。1.轿厢在一层时有二层内呼 首先按住一层平层按钮，然后按下二层内呼按钮，此时

48、二层内呼指示灯亮起。松开一层平层按钮，电梯上行指示灯亮起，按下二层平层按钮，则电梯开门指示灯亮起，二层内呼指示灯熄灭。再按下开门限位按钮，电梯开门指示灯熄灭，3秒之后电梯关门指示灯自动亮起。再按下关门限位按钮，整个运动过程结束。2.电梯在一层时（此时电梯门关着），一层外呼上（四层内呼），未到二层时，同时收到四层外呼下指令（一层内呼），二层外呼下指令，三层外呼上指令（四层内呼）。这是一个非常复杂的运动过程，包含了设计中要求的自动定向，顺向截梯，反向记忆，自动开门等所有功能。首先按住一层平层按钮，然后按下一层外呼按钮，一层上指示灯亮起，此时电梯开门指示灯亮起，一层外呼指示灯熄灭，接着按下开门限位按

49、钮，电梯开门指示灯熄灭，过3秒后，电梯关门指示灯自动亮起，按下关门限位按钮，电梯关门指示灯熄灭。电梯上行指示灯亮起来。按下四层内呼按钮，四层内呼指示灯来亮起。然后连接按下四层外呼下，二层外呼下，三层外呼上按钮，相应指示灯亮起。接着按下二层平层按钮，电梯不做反应，按下三层平层按钮，电梯做开关门运动，并继续上行。按下四层平层按钮，电梯再次做开关门运动，四层内呼指示灯熄灭，上行指示灯熄灭。之后电梯自动下行，下行指示灯亮起，按下一层内呼按钮，一层内呼指示灯亮起，按下三层平层，电梯没有反应，按下二层平层，电梯做开关门，然后继续下行，到一层平层按钮按下，电梯最后做开关门运动，所有指示灯熄灭。整个运动过程结束。由以上调试结果证明这个电梯PLC控制系统飞设计师成功的，可以实现电梯运行的基本功能。5.5.3 系统软件设计（1）电梯上行1.当电梯停于1楼（1F）或2F、3F时，4楼呼叫，则上行到4楼碰到行程开关后停止。2.电梯停于1F或2F，3F呼叫，则上行，碰到3楼行程开关后停止。3.电梯停于1F，2F呼叫，则上行，碰到2F行程开关后停止。4.电梯停于1F，2F，3F同时呼叫，则电梯上行到2F后，听5S，继续上行到3F后停止。5.电梯停于1F，3F、4F同时呼叫，电梯上行到3楼，停5秒，继续上行到4楼停止。6.电梯