基于PLC的电梯控制系统的设计与实现

1、基于PLC的电梯控制系统的设计与实现目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc5961 摘 要 PAGEREF _Toc5961 1 HYPERLINK l _Toc2226 绪论 PAGEREF _Toc2226 2 HYPERLINK l _Toc19005 1.电梯的国内外发展情况 PAGEREF _Toc19005 2 HYPERLINK l _Toc17986 2.课题研究的意义及内容 PAGEREF _Toc17986 3 HYPERLINK l _Toc28342 1 电梯和PLC的简介 PAGEREF _Toc28342 5 HYPERLINK l

2、 _Toc17541 1.1电梯的结构及特点 PAGEREF _Toc17541 5 HYPERLINK l _Toc10115 1.2电梯的组成9 PAGEREF _Toc10115 5 HYPERLINK l _Toc7028 1.3 PLC的结构及特点 PAGEREF _Toc7028 7 HYPERLINK l _Toc19029 2 电梯控制系统的硬件设计 PAGEREF _Toc19029 9 HYPERLINK l _Toc14665 2.1电梯的控制要求 PAGEREF _Toc14665 9 HYPERLINK l _Toc26264 2.2四层电梯曳引电机及门电机电路图 P

3、AGEREF _Toc26264 11 HYPERLINK l _Toc26966 2.3硬件的选型 PAGEREF _Toc26966 11 HYPERLINK l _Toc5515 2.3.1PLC控制系统硬件设计原则15 PAGEREF _Toc5515 11 HYPERLINK l _Toc13898 2.3.2电梯PLC控制系统的基本结构图 PAGEREF _Toc13898 12 HYPERLINK l _Toc23526 2.4电梯PLC流程图 PAGEREF _Toc23526 13 HYPERLINK l _Toc11192 2.5电梯PLC硬件接线图 PAGEREF _To

4、c11192 14 HYPERLINK l _Toc12733 2.6 PLC控制系统I/O分配表 PAGEREF _Toc12733 15 HYPERLINK l _Toc22766 3电梯控制系统软件设计 PAGEREF _Toc22766 17 HYPERLINK l _Toc10891 3.1 CX-Programmer软件和程序语言 PAGEREF _Toc10891 17 HYPERLINK l _Toc18261 3.2程序设计 PAGEREF _Toc18261 18 HYPERLINK l _Toc18057 3.2.1电梯电源开门与关门指令 PAGEREF _Toc1805

5、7 18 HYPERLINK l _Toc26859 3.2.2 电梯的内呼信号 PAGEREF _Toc26859 19 HYPERLINK l _Toc32696 4 组态监控系统设计 PAGEREF _Toc32696 25 HYPERLINK l _Toc26535 4.1上位机软件设计概述 PAGEREF _Toc26535 25 HYPERLINK l _Toc30795 4.2设计监控画面 PAGEREF _Toc30795 27 HYPERLINK l _Toc17591 4.3定义数据变量 PAGEREF _Toc17591 27 HYPERLINK l _Toc7510 4

6、.4应用程序命令 PAGEREF _Toc7510 30 HYPERLINK l _Toc28415 4.5程序运行画面 PAGEREF _Toc28415 37 HYPERLINK l _Toc26598 5 抗干扰分析 PAGEREF _Toc26598 38 HYPERLINK l _Toc29249 5.1 电缆的选择 PAGEREF _Toc29249 38 HYPERLINK l _Toc30704 5.2 电梯监控系统的布线技巧 PAGEREF _Toc30704 38 HYPERLINK l _Toc11476 5.3 电源干扰及其它干扰因素 PAGEREF _Toc11476

7、 39 HYPERLINK l _Toc24513 5.4 电梯干扰的避免和解决办法 PAGEREF _Toc24513 39 HYPERLINK l _Toc10206 结 论 PAGEREF _Toc10206 40 HYPERLINK l _Toc21007 附录A 硬件接线图 PAGEREF _Toc21007 41 HYPERLINK l _Toc24966 附录B PLC程序代码 PAGEREF _Toc24966 42 HYPERLINK l _Toc19804 附录C 组态王应用程序代码 PAGEREF _Toc19804 56摘 要电梯是当今楼房等高层建筑不可或缺的运输工具，

8、可以用来快速方便的运输物品和乘客，较早的电梯控制系统普遍采用接触器和继电器协同使用进行控制，这种控制方式有其一定的缺点如：触点比较多，故障率比较高从而其运行可靠性差，进而导致维修工作量大等。近代，随着可编程控制器的发展，使用 PLC为主要控制器的控制系统使电梯运行更加安全、方便、舒适，可以很大程度上解决上述问题，日前已在电梯行业得到了较好的应用。本文采用可编程控制器PLC对电梯进行控制，经过合理的选择和设计，很大程度上提高了电梯的控制水平，并改善了乘坐电梯时的舒适感，通过对控制方式的研究，使电梯达到了较为理想的控制效果。并对目前电梯监控工程中一个常见的问题“干扰”进行了研究分析，首先分析了电缆

9、的选择原则，给出了电梯监控系统的布线技巧；其次分析了电梯监控系统的干扰因素，给出了避免办法。本文首先阐述了PLC在电梯控制系统中的应用情况。分别提出了四层电梯的PLC控制系统总体设计方案、设计流程以及系统组成， 给出了主要的具体硬件电路、PLC电梯控制系统梯形图及指令表程序。其次给出了系统组成框图，并在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上，提出了PLC的编程方法，给出了PLC控制电梯升降的程序。最后用组态王组态软件实现了对PLC控制的四层电梯的模拟运行。通过使用组态软件中命令语言编写的程序，模拟电梯的轿厢和门执行相应的动作，通过画面上的楼层指示灯和显示器来显示电梯的各种状态信息。关键词：可编程控

10、制器；PLC；组态王 绪 论 1、电梯的国内外发展情况电梯在汉语词典中的解释为：建筑物中用电作动力的升降机，代替步行上下的楼梯。说到电梯的起源要从公元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，有所不同的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机，它们都具有一个共同的缺陷：只要起吊绳突然断裂，升降机便急速地坠落到底层。1854年奥迪斯设计了一种制动

11、器：在升降机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接，起吊绳与货车弹簧连接，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，两端立刻与制动杆咬合，即可将平台牢固地原地固定，免了继续下坠。这样，第一台“安全”升降梯就产生了，然而真正能够称为电梯的产品应该是在20世纪初才出现。随着科学技术和经济的不断发展。楼层的高度随着人口压力的增大，也已和经济发展以同样的速度迅速的增高。电梯在作为建筑的中枢神经的楼层中起着不可或缺的作用，与其他的交通工具相同的，其作为建筑物内的主要运输工具。电梯已经成为我们日常生活中的一个不可或缺的组成部

12、分。电梯需求总量，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同时，我国国民经济不受影响的，仍然以较高的速度持续增长，城市化水平也在不断的提高。这是导致了我国电梯行业的空前繁荣景象的客观原因，我国已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1。我国的电梯行业已经具备了很强的生产能力。电梯市场的兴旺吸引着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”、“日本三菱”、日立、东芝、富士达等13家大型外伤投资公司在国内的市场份额到了74%。先进技术和现金管理的

13、引进对国内电梯企业起到了强大的推动作用。我国电梯行业几乎全部可以生产，现在的国内市场需要的电梯产品，不再需要大批的进口，而且还有了有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的主导地位，每年销售量已达1万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些盒子企业在出口创汇方面也做出了贡献。在今天，电梯的生产情况及使用数量成为了评判一个国家工业现代化程度的主要标志之一。在欧洲发达工业国家，使用电梯已经相当普遍1。世界上有名的几家电梯公司：美国奥的斯公司、瑞士迅达公司、日本三菱和日立、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

14、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，在低层层房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成为电梯家族中的组成部分。 2、课题研究的意义及内容电梯是一个集机电化与一体的复杂系统，它不仅涉及机械传动部分、电气的控制部分和土建工程等几大领域。在其投入使用之后要考虑运行的可靠性、乘坐的舒适感和外观的美学等问题。事实上，随着电梯的发展，大家已经采用了多项安全基础保护措施。在对电梯设计时，对机械零部件的选择和电器元件的采用都考虑了很大的安全和保险系数。然而，光有上面那些还是不够的，只有电梯的制造，调试安装和维修保养都达到高质量，才能保证电梯的高质量运行。可编程逻辑控制器，是微机技术

15、和继电器等常规技术相结合的产物，其采用可编程的逻辑存储器，在内部存储并执行运算、顺序的控制、定时、计数及算数运算等操作，通过数字式或者模拟式的输入和输出控制各种生产过程和机械设备的可靠进行。在高速发展的今天，电梯日渐成为人们日常生活和工作中不可或缺的重要交通和运输工具。目前，由可编程控制器控制系统组成的电梯运行控制系统，已成为现在电梯控制系统的主流。采用PLC控制系统的电梯具有可靠性高、维护方便、开发周期短、灵活性大、运行更加可靠等优点。通过采用不同的控制方式可以完成更为复杂的控制任务，其许多功能是传统的继电器控制系统很难实现的4。由于目前大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电

16、控系统进行改造，和电梯控制系统的发展趋势。因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯的改造之路，并提出一种新电梯可采用的控制系统，进而提高国产电梯控制系统的技术水平，对与提高国产电梯的质量和乘坐舒适度具有重要的意义。本文的研究内容主要是采用可编程控制器（PLC）作为电梯的自动控制系统。首先针对电梯的系统和可编程逻辑控制器作了全面的分析。其次讲述了电梯控制系统的分类和特点，明确了电梯控制系统的总体结构，采用欧姆龙的PLC来实现电梯控制信号的发出和运行状态信息的采集。然后完成控制系统的硬件开发，包括PLC的选型、I/O点数分配，和PLC外部接口接线图及主线路图的设计，通过对电梯控制系统

17、软件设计方法的研究，设计了电梯控制系统的梯形图程序。并用组态王6.53软件实现对四层电梯控制系统的模拟运行3 。最后分析了电梯监控系统干扰因素，并给出了几点抗干扰的办法。1 电梯和PLC的简介1.1电梯结构及特点电梯是服务于规定层层的固定式运输设备，是以电动机为主要动力的垂直升降机构。有的装有箱状吊舱式，也有台阶式（俗称自动电梯），可分别用于多层建筑乘人或运送货物和踏步板装在履带上连续运行。箱状吊舱式具有一个轿厢，其运行于两列垂直或着倾角不大于15的刚性导轨之间，其内部结构如图1所示。轿厢尺寸与结构形式设计成方便于乘客出入或装卸货物的结构。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内交通运输工

18、具的总称1。 图1.1 电梯1.2电梯的组成9电梯是一种机电相结合的产物。其机械部分、电气部分、控制部分相互配合密切协同，才能使电梯可靠的运行。目前使用的电梯绝大部分为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。电梯的基本结构如图1.2所示。图1.2 电梯的结构1、拽引系统电梯的拽引系统的功能是输出动力和传递动力，为电梯的运行提供动力。根据结构的不同，主要由拽引机，钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。拽引机主要是电梯所使用的牵引电机，为电梯的运行提供动力，由包括电

19、动机，拽引轮，连轴器，减速箱和电磁制动器等部件，拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。2、导向系统 导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨座升降运动。3、门系统门系统由轿厢门，层门，开门，联动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。4、轿厢轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁和斜杆组成。轿厢

20、体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定。5、重量平衡系统重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。6、电力拖动系统电力拖动系统由拽引机电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是电梯的动力源，根据电梯配置采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲

21、发生器与电机相连。调速装置对拽引电机进行速度控制。7、电气控制系统电梯的电气控制系统由控制装置、传动装置、限位装置和位置显示装置等部分组成。其中控制装置是由轿箱内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。限位装置是发出到位控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。8、安全保护系统安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用，缓冲器起冲顶和撞底保护作用，还有切断总电源的极限装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都应有体现2。1.3 PLC的结构及特点现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、

22、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程序控制器（Programmable Logic Controller,PLC）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置2。PLC的应用面广、功能强大、使用方便，已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，PLC在其他领域中，例如民用和家庭自动化的应用也得到了迅速的发展。PLC仍然处于不断的发展之中，其功能不断增强，更为开放，它不但是单机自动化中应用最广的控制设备，在大型工业网络控制系统中也占有不可动摇的地位。PLC应用面广、普及程度之高，是其他计算机控制设

23、备无法比拟的3。国际电工委员会（LEC）在1985年的PLC标准草案第3稿中，对PLC作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，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、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”11,12。上述定义可以看出，PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能3,5。PLC的特点8：1.编

24、程方法简单易学；2.功能强，性能价格比高；3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；4.可靠性高，抗干扰能力强；5.系统的设计、安装、调试工作量少；6.维修工作量小，维修方便；7.体积小，能耗低。2 电梯控制系统的硬件设计2.1电梯的控制要求1、信号控制系统同其它电梯的控制系统相同，电梯的PLC控制系统主要由信号控制系统和拖动控制系统两大部分构成。硬件主要有PLC、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼层盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等组成。电梯信号控制系统如图3所示，输入到PLC的控制信号有：运行控制指令、轿内指令、层站召唤指令、安全保护信息、开关门信号及限位信号、门区和平层信号等。图2-1

25、电梯PLC信号控制系统框图2、电梯控制系统的控制要求A. 行车方向由内选信号决定，顺向优先执行；B. 行车途中遇呼梯信号时，顺向截车，反向不截车；C. 内选信号、呼梯信号具有记忆功能，执行后解除；D. 内选信号、呼梯信号、行车方向、行车层层位置均由信号灯指示；E. 行车时不能手动开门或本层呼梯开门，开门不能行车。3、四层电梯的控制功能电梯原始层在一层。1、电梯停留在一层：当二层下呼或二层上呼或内呼二层时，电梯上升运行，碰触到2层接近开关时，电梯停止运行；当三层下呼，上呼或三层内呼时，电梯上升，碰到2层接近开关，电梯继续上升，碰到三层接近开关，电梯停止；当四层下呼或者内呼时，电梯上升，碰到2层接

26、近开关，电梯继续上升，碰到3层接近开关，电梯仍然继续上升，直到碰到4层接近开关，电梯停止；2、电梯停留在二层当三层下呼或三层上呼（内呼三层）或三层下呼，三层上呼（内呼三层）时，电梯上升，碰到3层接近开关，电梯停止；当四层下呼（内呼四层）时，电梯上升，反方向呼叫无效，碰到3层接近开关，电梯继续上升，碰到4层接近开关，电梯停止；当一层上呼（内呼一层）时，电梯下降，反方向呼叫无效，碰到1层接近开关，电梯停止；当三层下呼，四层下呼（内呼四层）时，电梯上升，反方向呼叫无效，碰到3层接近开关，电梯继续上升，碰到4层接近开关，电梯下降，碰到3层接近开关，电梯停止；当三层上呼（内呼三层），四层下呼（内呼四层）

27、时，电梯上升，反方向呼叫无效，碰到3层接近开关，电梯停止2秒后上升，碰到4层接近开关，电梯停止；当三层下呼，三层上呼（内呼三层），四层下呼（内呼四层）时，电梯上升，反方向呼叫无效，碰到3层接近开关，电梯停止2秒后上升，碰到4层接近开关，电梯停止2秒后下降，碰到3层接近开关，电梯停止。3、电梯停留在三层：当四层下呼（内呼四层）时，电梯上升，反方向呼叫无效，碰到4层接近开关，电梯停止；当二层下呼或二层上呼（内呼二层）或二层下呼，二层上呼（内呼二层）时，电梯下降，反方向呼叫无效，碰到2层接近开关，电梯停止；当一层上呼（内呼一层）时，电梯下降，反方向呼叫无效，碰到2层接近开关，电梯继续下降，碰到1层接

28、近开关，电梯停止；当二层上呼，一层上呼（内呼一层）时，电梯下降，反方向呼叫无效，碰到2层接近开关，电梯继续下降，碰1层到接近开关，电梯停止2秒后上升，碰到2层接近开关，电梯停止；当二层下呼（内呼二层），一层上呼（内呼一层）时，电梯下降，反方向呼叫无效，碰到2层接近开关电梯停止2秒后下降，碰到1层接近开关，电梯停止；当二层上呼，二层下呼（内呼二层），一层上呼（内呼一层）时，电梯下降，反方向呼叫无效，碰到2层接近开关，电梯停止2秒后下降，碰到1层接近开关，电梯停止2秒后上升，碰到2层接近开关，电梯停止。4、电梯停留在四层的情况跟停留在一层的情况类似。2.2四层电梯曳引电机及门电机电路图根据设计要求

29、，电气控制系统主回路电气原理图如图4所示。图中M1，M2为曳引电机和门电机，PLC控制交流接触器KM1KM4，进而控制两台电动机的正反转来控制轿厢和厅门的运行，从而完成对电梯的升降及厅门的开关控制。FR是热继电器起过载保护的作用，用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护的作用，进而保护安全。图2.2 电气控制系统主回路原理图2.3硬件的选型2.3.1 PLC控制系统硬件设计原则15在可编程控制器PLC的设计应用中，硬件配置是相当重要的部分，现如今国内外厂商生产的PLC种类繁多，在选择PLC的机型时通常应从下面几方面进行考虑8,10 。1、适当的规模选择PLC机型规模大小的重要

30、依据是系统中用到的输入，输出点数以及软件和对PLC功能指令的要求。首先要保证系统的输入，输出点数，并留有一10%的余量，以便今后进行扩展。如果只是为了实现单机自动化或机电一体化产品，可选用小型PLC。如果控制系统较大，输入、输出点数较多，被控设备较分散，可以选用中型或大型PLC。怎样确定用户程序储存器的容量是我首要考虑的问题，一般的估计方法是：指令步数=（输入+输出）（1012）。2 、功能及结构要合理小型以开关量进行控制的系统，一般的低档机便能够满足使用要求。以开关量控制为主，外加少量的模拟量控制系统，一般应选用带A/D、D/A转换，数据传送功能、加减运算的低档机。 控制比较复杂、性能要求较

31、高的控制系统，比如：实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可根据控制规模及复杂的程度，选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。 工艺过程固定、设备周围工作环境条件良好的场合，可选用整体式结构PLC，除此之外，一般考虑选用模块式结构PLC。3、输入/输出功能及负载能力11控制系统中输入和输出信号的种类、参数要求和技术要求决定了输入/输出形式或PLC模块功能的选择。为了提高系统的整体抗干扰力，输入/输出可选用具有光电隔离的模块。其中输出形式有两种，无触点输出大多使用大功率三极管（直流输出）或双向晶闸管（交流输出）电路，其优点是可靠性高、响

32、应速度快、寿命长，缺点是价格高，过载能力差；有触点输出是指使用继电器输出，其优点是适用电压范围宽、导通压降损失小、价格便宜，缺点是寿命短、响应速度慢。此外，还应考虑输入/输出的负载能力，考虑系统的电压和电流值，进而选择系统的电源。应该指出：输出电流值是指整个输出模块驱动负载时所允许的最大电流值，即整个输出模块的满负荷能力。2.3.2电梯PLC控制系统的基本结构图电梯的起停控制由电梯的安全保护装置来进行；门的关闭以及所需到达层层的控制来进行轿厢操作；厅外呼叫主要确定电梯准确停到呼叫位置；指示层用于显示电梯到达的具体位置；拖动控制用于对电梯的起停、加减速等的控制；门机控制主要用于电梯门的自动开启和

33、关闭。轿厢操作轿厢操作厅外呼梯安全装置井道装置 PC主机 CPU存储器 指层器调整器拖动控制门机控制输入接口输出接口CPU存储器图2.3电梯控制系统的结构图2.3.3控制要求点分析及I/O点统计121、 控制电梯所需的I/O点数由电梯的动作原理可知，本设计用到12个按钮，需要12个输入点。4个位置按钮，1个门锁输入，5个感应开关，需要22个输入点。16个信号灯，4个继电器，需要20个输出点。2、 控制交流电机所需的I/O点数根据具体情况，上面4个继电器主要是系统控制门电机的开关，需要两个输出点；控制牵引电机带动电梯的起停，需要两个输出点，因此总共需要4个输出点。2.4电梯PLC流程图开 始开

34、始传送停车信号传送呼车信号呼车呼车信号解锁何处呼？上？下上？下车到呼叫位停记 忆记 忆解除呼叫信号封锁无有呼车高位呼低位呼下上下上图2.4电梯PLC流程图图2.4电梯PLC流程图2.5电梯PLC硬件接线图硬件接线图中，主要给出了电梯选择按钮的输入，楼层传感器的输入，电梯动作的PLC输出点，和楼层指示灯的输出等。图2.5电梯PLC接线图2.6 PLC控制系统I/O分配表表2.1 I/O分配表K 门锁输入 0.00KM1 开门继电器 10.01SB1 开门按扭 1.02KM2 关门继电器 10.02SB2 关门按扭 1.03KM3 上升继电器 10.03SB3 1层内选 0.08KM4 下行继电器

35、 10.04SB4 2层内选 0.09E1 上行指示 200.08SB5 3层内选 0.10E2 下行指示 200.09SB6 4层内选 0.11E3 1层指示灯 200.12SQ1 开门限位 0.14E4 2层指示灯 200.13SQ2 关门限位 0.15E5 3层指示灯 200.141SB1 1层上行 0.02E6 4层指示灯 200.152SB1 2层上行 0.042SB2 2层下行 0.033SB1 3层上行 0.063SB2 3层下行 0.054SB2 4层下行 0.071KR 1层感应器 1.062KR 2层感应器 1.073KR 3层感应器 1.084KR 4层感应器 1.093

36、电梯控制系统软件设计3.1 CX-Programmer软件和程序语言3.1.1 CX-Programmer软件CX-Programmer 是一个用于对OMRON CS1系列 PLC、CV系列 PLC、以及C系列 PLC建立、测试和维护程序的工具。它是一个支持PLC设备和地址信息、 OMRON PLC 和这些PLC支持的网络设备进行通信的方便工具。CX-Programmer 是一个用来对OMRON PLC进行编程和对OMRON PLC设备配置进行维护的工具，将取代OMRON 应用软件SYSWIN和 SYSMAC-CPT。至于本软件的使用，请参考使用手册，这里不再赘述。3.1.2 程序语言 1、编

37、程语言 PLC提供了较完整方便的编程语言。利用编程语言，可根据控制要求编制出符合控制流程的控制程序，这于设计和改变继电器的硬接线线路相当，这就是所谓的可编程序。程序由编程器送到PLC内部的存储器中，它也能方便地读出、检查与修改13。PLC提供的通常有三种编程语言：梯形图、功能图、及布尔逻辑编程。其中梯形图的应用最广泛，它和以往的继电器控制线路很接近，是在原电器控制系统中常用的接触器、继电器梯形图基础上演变而来的，它与电气操作原理相呼应，梯形图编程有时称为继电器梯形图逻辑图编程。它的优点是形象、直观和实用，使用方便。PLC的梯形图与电气控制系统梯形图使用符号和表达方式上有一定区别，但是其基本思想

38、是一致的。PLC的梯形图使用的是内部继电器、定时器/计数器，都是由软件实现的，其主要特点为使用方便、修改灵活。功能图编程是一种较新的编程方法。它可方便的用来来表达一个顺序控制过程。布尔逻辑编程包括与（AND）、或(OR)、非(NOT)以及定时器、计数器、触发器等。无论是哪种编程方法都有它的优点和缺点，编程者可根据每一种特殊的控制要求，和自己的熟练程度选择适合系统的编程方法。2、常见编程方法14编程应要遵循一定的编程规则，良好的编程习惯可受用终生。下面介绍下PLC通用的编程规则： a、梯形阶梯都是始于左母线，终于右母线（通常可以省掉不画，仅画左母线）。每行的左边是接点组合，表示驱动逻辑线圈的条件

39、，而表示结果的逻辑线圈只能接在右边的母线上。b、接点应画在水平线上，不应画在垂直线上。对桥式电路，应按从左到右，从上到下的单向性原则，单独画出所有的去路。 c、并联块串联时，应将接点多的去路放在梯形图左方（左重右轻原则）；串联块并联时，应将接点多的并联去路放在梯形图的上方（上重下轻的原则）。这样做，程序简洁，从而减少指令的扫描时间，这对于一些大型的程序尤为重要。d、不宜使用双线圈输出。若在同一梯形图中，同一组件的线圈使用两次或两次以上，则称为双线圈输出或线圈的重复利用。在双线圈输出时，只有最后一次的线圈才有效，而前面的线圈是无效的。这是由PLC的扫描特性所决定的。 PLC的CPU采用循环扫描的

40、工作方式。一般包括五个阶段：内部诊断与处理，与外设进行通讯，输入采样，用户程序执行和输出刷新。当方式开关处于STOP时，只执行前两个阶段：内部诊断与处理，与外设进行通讯15。 输入采样阶段 PLC顺序读取每个输入端的状态，并将其存入到我们称之为输入映像寄存器的内在单元中。当进入程序执行阶段,如输入端状态发生改变，输入映象区相应的单元信息并不会跟着改变,只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才会改变。 程序执行阶段 PLC从程序0步开始，按先上后下，先左后右的顺序扫描用户程序并进行逻辑运算。PLC按输入映象区的内容进行逻辑运算，并把运算结果写入到输出映象区，而不是直接输出到端子。 输出刷新阶段 PL

41、C根据输出映象区的内容改变输出端子的状态。这才是PLC的实际输出。 3.2程序设计3.2.1电梯电源开门与关门指令1、电梯电源：0.00：总电源启动输入；10.00：总电源接通输出；0.01：总停止输入。图3.2.1.1电梯电源 2、电梯的开门指令 1.02：内部开门输入；0.14开门到位接近开关；10.02：关门输出；10.01开门输出；200.11：红外保护。图3.2.1.2电梯的开门指令 红外保护：在开门时提供保护。1.00：红外保护开关输入；1.01：右红外保护开关输入；200.11：红外保护输出。当红外保护开关触发时，系统执行开门操作，保护乘客的安全。图3.2.1.3红外保护 3、电

42、梯的关门指令1.03：内部关门输入；10.02：关门输出；0.15关门到位接近开关；10.01：开门常闭触点。图3.2.1.3电梯的关门指令3.2.2 电梯的内呼信号一层内呼和上行指令 0.08：1层内呼指令；H0.15：1层上呼指令；201.00：层层停止脉冲；200.12：1层接近开关；H0.07：1层指令保持位；204.00、204.01：上行允许置位；204.02、204.03：下降允许置位；200.10：停止状态位；H0.11：1层指令保持位；200.09：下行指示；10.04：电梯下行。下面程序中用到指令，不一一介绍，主要以一层为列介绍电梯的运行，其它层有相似之处。在程序段11中可

43、看到1层内呼指令或者1层上呼指令触发时，1层指令保持位置位，当程序满足上行允许置位或者下行程序允许置位时，H0.11被置位，在程序段57中可看到，条件满足时下行指示200.09被置位，进而再程序段61中电梯下行指令10.04被触发，进而当1层内呼触发时，电梯下行。图3.2.2.1一层内呼指令图3.2.2.2上行指令指令图3.2.2.3下行指令图3.2.2.4下行指令上呼信号 以3层电梯上呼信号为列，介绍电梯上呼运行的运行轨迹。如下面程序图所示，当三层上呼叫时，H0.02被置位，进而H1.01被置位，当上行条件满足时在下面的程序段19中H0.09被置位，程序继续往下运行在程序段22中H0.13被

44、置位，进而上行指示200.08被置位，在下面的程序段中，当条件满足时，10.03电梯上行被置位，从而带动电动机工作，电梯上行。图3.2.2.5上呼信号 图3.2.2.6上呼信号图3.2.2.7上呼信号图3.2.2.8上呼信号图3.2.2.9上呼信号图3.2.2.10上呼信号1、电梯上行下行判断 程序段29判断电梯的上行，下行当收到指令时，程序通过指令CMP判断上下行，如果上行接通，电梯上行输出位205.01被激活在程序段60中，当条件满足时电梯上行图3.2.2.11电梯下行判断图3.2.2.12电梯下行判断 4 组态监控系统设计4.1上位机软件设计概述组态软件是数据采集监控系统的软件平台，是工

45、业监控应用软件重要的组成部分。一些数据采集与过程控制的专用软件统称为组态软件，用户可通过组态软件使用灵活的组态方式，快速构建拥有工业监控功能的软件工具。组态软件应该能采用常见的通信协议与各种工控设备通信，并且通常应提供数据管理和网络功能。组态王软件是北京亚控科技发展有限公司开发的，北京亚控是国内较有影响的组态软件开发公司，组态王软件是在国内使用较广泛的软件品牌。与其它组态软件相比而言，组态王软件主界面是以资源管理器式的操作提供给大家的，它还支持汉字作为脚本字方便国人使用，并且也提供多种硬件驱动程序。本文使用较新版本组态王6.5320完成电梯模拟系统的开发。下面简单介绍组态王的性能特点、系统结构

46、和制作工程的一般过程。1)组态王组态王6.53的主要性能特点。北京亚控科技公司自主开发的组态技术软件组态王，在其技术的不断聚集更新改进中，组态王的功能越加完善，下面把组态王6.53主要的性能特点简要列举如下：a画面制作系统：画面支持无限色和过渡色， 用户可以轻松的构造逼真和美观的画面。还有图库、按钮、位图、可视化动画连接向导等供用户选择，使画面设计过程变得简单易行。b报警和事件系统：分布式报警管理不仅提供了多种数据报警管理的功能，还可以把应用程序事件和操作员操作信息记录下来，方便了报警和事件系统的开发。c报表系统：拥有一套全新、集成的内嵌式报表系统，使用其内部丰富的报表函数，可以创建多样的报表

47、，并且提供了报表工具条，使其操作简单明了。d控件：支持包括Microsoft提供的和用户自制的Active X控件等WindowsActive X控件，其中主要为可视的控件；并且新增了数据表格控件、历史曲线控件、PID调节控件三个功能强大的控件。eOPT功能：任何一个OPC服务器动态数据都可被开发人员可以从直接获取，并集成到组态王系统中；同时其作为OPC的服务器，可向其它符合OPC规范的厂商的控制系统提供数据。f通讯：支持远程拨号、硬件测试、网络DDE，并且实现了组态王与excel和vb程序间通过网络进行数据交换，拥有自己封装的协议，可方便的完成硬件通信。g安全：分级和分区保护的双重保护策略，

48、大大提高了工程的安全性。2)系统结构“组态王”同MCGS一样是可在Microsoft Windows 98，NT、2000和XP版本中文平台运行的全中文界面的组态软件，其采用了多线程运行、COM组件等新技术，可完成实时多任务，稳定的软件运行。工程浏览器：具有集成开发的环境。在工程浏览器中可以创建工程，进行管理工程，查看工程的各个组成部分，完成数据库的构造、外部设备的定义等工作。开发系统：开发系统就是应用程序的开发环境。可以在环境中完成设计画面、动画连接等相关工作。开发系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，能合理地抽象控制对象的特性；对变量报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重

49、要功能都有简单的操作办法。运行系统：组态王软件的实时运行环境。只有在运行系统中才能运行在开发系统中建立的图形画面。运行系统从工业控制设备对象中采集完数据，记录在其本身实时的数据库中。并且可把数据的变化用动画的方式形象地在界面中表达出来，同时可完成操作记录、变量报警、趋势曲线的监视等功能，并可生成历史数据文件。画面的“开发系统”和“运行系统”，且两个系统可以独立于“工程浏览器”工作由“工程浏览器”调用。3)组态王制作工程的过程建立组态王工程的一般过程：l、图形界面的设计(定义画面)2、设备的定义3、数据库的构造(定义变量)4、动画连接的建立5、运行、调试这五个步骤并不能完全独立，前四个部分常常是

50、交错进行的。在用组态王画面开发系统编制工程时，通常要依照此过程考虑三个方面：怎样的图形画面是用户希望的，其实就是用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设各的方法。怎样用数据来描述工控对象的各种属性，具体来说就是怎样创建一个具体的数据库，工控对象的各种属性，比如温度，压力等都在此数据库中的变量直观的反映。 连接数据和图形画面中的图素的连接关系，也就是说画面上的图素模拟现场设备的运行的方式，以及操作者输入控制设备的指令的方式21。4.2设计监控画面创建“四层电梯实验监控”用户窗口如下图，创建步骤在这里不再赘述： 图4.1 画面创建 4.3定义数据变量实时数据库是工程的数据交换和数据处理中

51、心。数据变量是构成实时数据库的基本单元，定义实时数据库也是定义数据变量的过程。定义数据变量之前要定义仿真PLC。以下步骤完成PLC的设置。 图4.2 设置向导 图4.3 选择串口号图4.4 设备地址设置图4.5 数据变量的定义以上是本组态王仿真程序中的所用的变量，变量的定义方法这里不在赘述，可参考组态王编程手册。4.4应用程序命令 本程序初始化电梯处于第一层；有内选或呼梯时，启动轿厢前往目标层，能够实现顺向截梯，当条件满足时，反向截梯成功。开门后，延时3秒，使得乘客从容进出；在第2、3层时，关门后延时3秒，等待内选信号。应用程序段如下：if(!上行&!下行) if(下召2|上召2) 选层2=1

52、; if(下召3|上召3) 选层3=1; if(!上行&(选层1|上召1)&电动机0)|(选层2|下召2)&电动机120)|(选层3|下召3)&电动机240) 下行=1; if(!下行&(选层2|上召2)&电动机120)|(选层3|上召3)&电动机240)|(选层4|下召4)&电动机360) 上行=1; if(上行|下行)if(!关门&(开门!=1)&门电机=100&下行) 向下=1; else 向下=0; if(!关门&(开门!=1)&门电机=100&上行) 向上=1; else 向上=0; if(选层1|上召1)&电动机=0) 停止=1; 开门=1; if(选层2|(上召2&上行) | (下召2&下行)&电动机=120) 停止=1; 开门=1; if(选层3|(上召3&上行) | (下召3&下行)&电动机=240) 停止=1; 开门=1; if(选层4|下召4)&电动机=360) 停止=1; 开门=1; if(!上行&!下行&(电动机=120&(上召2|下召2)|(电动机=240&(上召3|下召3) 开门=1; if(上召2) 上召2=0; if(下召2) 下召2=0; if(上召3) 上召3=0; if