西门子LC在五层电梯中的应用

西门子PLC在五层电梯中的应用目录摘要1ABSSTRACTT2前言3第一章概述41.1电梯的起源源与发展41.22电梯硬件分分析5电梯的组成51.22.2电梯的主要要电气设备：：61.22.3电梯工作原原理81.33PLC简介81.33.1PLLC的定义81.33.2PLLC的产生与发发展81.33.3PLLC的特点91.33.4PLLC的应用领域111..3.5PPLC的工作原理121..3.6PPLC的编程语言131..3.7西门子s7-2000PLC简介141..4PLCC控制系统设设计思路14第二章硬件设计162..1控制要求分分析162..2PLCC选型172..2.1PPLC控制系统的I/O点数计算与与分配172..2.2PPLC的型号选择18第三章软件设计193..1开关轿厢门门程序193..2自动选向程程序213..3轿厢内呼和和楼层外呼指指示程序24结论26参考文献27致谢28附录PLC电梯控制梯梯形图29摘要随着城市建建设的不断发发展，高层建建筑不断增多多，电梯在人人们的生活中中占有着越来来越重要的地地位。本文结结合PLC的性能，在在介绍电梯基基本结构的基基础上，深入入分析了电梯梯的工作原理理，重点分析析了电梯的硬硬件设计和软软件设计。论论述PLC在电梯控制制系统中的运运用，研究并并提出了基于于西门子PLC((S7-2000)的5层电梯控制制系统设计的的实现方案，通通过合理的选选择和设计，实实现电梯指层层、选层、选选向、手动和和自动关门等等基本功能。关键字：电梯、PLC、控制ABSTRRACTwiththhecittyconnstrucction''sconntinuoousdeeveloppment,theeamouuntoffhighh-riseebuilldingssisiincreaasingrapiddly，whichhmakeestheeroleethattelevvatorplayeedinpeoplle'sddailylifebecommemorreanddmoreeimpoortantt.Inthisthesiis,baasedoontheeintrroducttionooftheebasiicstrructurreoftheeelevattor,wwedeeeplyaanalyzzedhoowtheeelevvatorworkss,anddemphhasizeedontheeelevattor'shardwwareaandsooftwarredessign.BysttatinggtheappliicatioonofPLCiintheesysttemoffelevvatorcontrrol,wweressearchhedanndworrkedooutapractticalschemmeof5layyerellevatoor'sccontroolsysstembbasedonSiiemenssPLC(s7-2200).tthrougghtheeratiionalselecctionandddesignn,wemanaggertoomakeetheelevaatorccarryouttthebaasicffunctiionsuuchasslayeerpoiintingg,layyerseelectiing,ddirecttionsselectting,manuaalanddautoomaticcdoorroperrationn,etcc.keyworrds:eelevattor,PPLC,ccontrool前言在现代化城市的的高速发展中中，一幢幢高高楼拔地而起起，电梯的广广泛应用已成成为城市物质质文明的一种种标志。特别别是在高层建建筑中，电梯梯作为不可缺缺少的垂直运运输设备，已已与人们的日日常生活密不不可分。在计计算机技术、自自动控制技术术和电力电子子技术飞速发发展的今天，电电梯也随之进进入了新的发发展时期。电电梯是根据外外部呼叫信号号以及自身控控制规律等运运行的，而呼呼叫是随机的的，电梯实际际上是一个人人机交互式的的控制系统，单单纯用顺序控控制或逻辑控控制是不能满满足要求的。因因此，电梯控控制系统应采采用随机逻辑辑控制方式控控制。目前电电梯的控制普普遍采用两种种控制方式：：一是采用微微机作为信号号控制单元，完完成电梯的信信号采集、运运行状态和功功能的设定，实实现电梯的自自动调度和集集选运行功能能，拖动控制制则由变频器器来完成；第第二种控制方方式用可编程程控制器（PLC）取代微机机实现信号集集选控制。从从控制方式和和性能上来说说，这两种方方式并没有太太大的区别。国国内厂家大多多采用答二种种方式，其原原因在于用PLC控制有许多多优点：1，可靠性高高，由于采取取了一系类的的PLC高可靠性的的措施，PLC的平均无故故障时间（MTBF）一般可达3~5万小时。而而且PLC的环境适应应性也很强，它它能在工业环环境下可靠地地工作；2，编程简单单，PLC最常用的编编程语言是梯梯形图语言。这这种编程语言言形象直观，容容易掌握，不不需要专门的的计算机知识识，便于广大大现场工程技技术人员掌握握。当工作流流程需要改变变时，可以现现场改变程序序，使用方便便、灵活；3，体积小、结结构紧凑、安安装、维修方方便。PLC的体积小，重重量轻，便于于安装。一般般PLC都具有自诊诊断、故障报报警、故障种种类显示等功功能。可编程程控制器不仅仅充分利用微微处理器的优优点来满足各各种工业领域域的实时控制制要求，同时时也照顾到现现场电气维护护人员的技能能和习惯，摈摈弃了微机常常用的计算机机编程语言的的表达方式，独独具风格地形形成一套以继继电器梯形图图为基础的形形象编程语言言和模块化的的软件结构，使使用户程序的的编制清晰直直观、方便易易学、调试和和查错都很容容易。PLC现在已经成成为现代工业业控制三大支支柱（PLC、CAD/CCAM、ROBOT）之一，以以其优异的性性能，日益取取代有大量中中间继电器、时时间继电器、记记数继电器等等组成的继电电-接触控制系系统，在机械械、化工、石石油、冶金、轻轻工、电子、纺纺织、食品、交交通等各行各各业都得到广广泛的应用。总总之，电梯的的控制是比较较复杂的，在在计算机诞生生前的几十年年里，继电器器控制系统为为电梯控制的的发展起到了了巨大的作用用，然而其控控制性能与自自身的功能已已经无法满足足与适应电梯梯控制的要求求和发展，与与PLC相比较，存存在质的差别别。电梯使用用继电接触器器控制的时代代，很难设计计出质量优良良的电梯控制制系统，而现现在，可编程程控制器的使使用为电梯的的控制提供了了更广阔的空空间。PLC是专门为工工业过程控制制而设计的控控制设备，使使它的体积大大大减小，功功能不断完善善，过程的控控制更平稳、可可靠、抗干扰扰性能增强、机机械与电气部部件被机结合合在一个设备备内，把仪表表、电子和计计算机的功能能综合在一起起。因此它已已成为电梯运运行中的关键键技术。第一章概述1.1电梯的起起源与发展追溯电梯的起源源，在我国及及国外都能找找到其雏形。如如我国公元前前1700多年出现的的桔槔，是一一种用于提水水的升降装置置。公元前1100多年出现的的轱辘，是一一种用于提水水或升举重物物的升降装置置。在古代希希腊，于公元元前236年出现的阿阿基米德绞车车，是一种升升举重物的升升降装置。它它们的共同特特点是都由支支架、卷筒、绳绳索、摇杆、乘乘物装置几部部分组成的最最原始、最简简单的升降机机械，由木（竹竹）材料制成成，靠人力或或畜力驱动在在很低速度下下运行。1889年美国的奥奥梯斯电梯公公司首先使用用电动机作为为电梯动力,这才出现名名副其实的电电梯,并使电梯趋趋于实用化。1900年还出现了了第一台自动动扶梯。1949年出现了群群控电梯,首批4—6台群控电梯梯在纽约的联联合国大厦被被使用。1955年出现了小小型计算机(真空管)控制电梯。1962年美国出现现了速度达8米/秒的超高速速电梯。1963年一些先进进工业国只成成了无触点半半导体逻辑控控制电梯。1967年可控硅应应用于电梯，使使电梯的拖动动系统筒化，性性能提高。1971年集成电路路被应用于电电梯。第二年年又出现了数数控电梯。1976年微处理机机开始用于电电梯，使电梯梯的电气控制制进入了一个个新的发展时时期。由于早早期的电梯及及电气控制方方式存在故障障率较高、可可靠性差、接接线复杂、一一旦完成不易易更改等缺点点，所以需要要开发一种安安全、高效的的控制方式。可可编程控制器器（即PLC）既保留了了传统继电气气控制系统的的简单易懂，而而且具备控制制精度高、可可靠性好、控控制程序可随随工艺改变、易易于与计算机机接口连接、维维修方便等诸诸多高品质性性能。因此，PLC在电梯控制制领域得到了了广泛而深入入的运用。如如今，电梯已已成为人们进进出高层建筑筑不可或缺的的交通工具，随随着时代的发发展，科技的的进步，人们们对电梯在运运行时的平稳稳性、高速性性、准确性、高高效性等一系系列静、动态态性能提出了了更高的要求求。电梯今后后的发展将主主要呈现以下下趋势。（1）超高速电电梯。随着人人们生活节奏奏的加快，高高层建筑的增增加，全功能能的塔式建筑筑将会促使超超高速电梯继继续成为研究究方向，5m/s以上运行速速度的超高速速电梯，成为为人们关注的的重点和市场场发展的新趋趋向。（2）大型超载载重电梯用导导轨。随着大大型公共场所所、购物场所所等公用建筑筑的增加，大大型超载重电电梯的运用日日益广泛，对对于垂直电梯梯、自动扶梯梯的载重量和和运行平稳性性提出了新的的要求。（3）新型自动动扶梯导轨。随随着社会进步步、城市化水水平的提高以以及越来越多多的国家逐渐渐步入老龄化化社会，各国国政府对人文文关怀日益重重视，促使城城市公共设施施对自动扶梯梯和自动人行行道的需求加加速增长。为为实现公共场场所的无障碍碍通行，大量量的体育场馆馆、地铁、机机场、商场、写写字楼、宾馆馆等需要加装装自动扶梯和和自动人行道道。（4）无机房电电梯导轨。对对于高度在20层以下的民民用建筑，可可以通过改变变曳引机的安安装方式去除除电梯机房的的设计，从而而降低建筑总总高度、保持持整体造型、节节省建筑成本本。此外，人人们要求电梯梯节能、电磁磁兼容性强、噪噪声低、长寿寿命、采用绿绿色装潢材料料、与建筑物物协调等，甚甚至有人设想想在大楼顶部部的机房利用用太阳能作为为电梯驱动补补充能源等等等，而这些都都会对电梯导导轨的运行技技术不断提出出新的要求1.2电梯硬硬件分析电梯的组成电梯是机电合一一的大型复杂杂产品，机械械部分相当于于人的躯体，电电器部分相当当于人的神经经。机与电的的高度合一，使使电梯成了现现代科学技术术的综合产品品.对于电梯的的结构而言，传传统的方法是是分为机械部部分和电气部部分，但以功功能系统来描描述，则更能能反映电梯的的特点。下面面简单介绍电电梯机械部分分的结构，而而我们的主要要目的是怎样样来控制它。图1.1电梯机械部分结构示意图1）曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。2）导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。3）轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。4）门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门,层门,开门机,门锁装置组成。5）重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。6）电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统,速度反馈装置，电动机调速装置等组成。7）电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。8）安全保护系统保证电梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故发生。由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。电梯的主要电气气设备：1）曳引电动动机：齿轮曳曳引系统作为为电梯的提升升机构，主要要由驱动电动动机、电磁制制动器（也称称电磁抱闸）、减减速器及曳引引轮组成。2）自动门机用用来完成电梯梯的开门与关关门：电梯的的门由厅门（每每层站一个）和和轿门（只有有一个）。只只有当电梯停停靠在某层站站时，此层厅厅门才允许开开启（由门机机拖动轿门，轿轿门带动厅门门完成）；也也只有当厅门门、轿门全部部关闭后才允允许启动运行行（检修状态态时，可以在在不关门的状状态下运行）。3）层楼指示层楼指示也叫层显，过去常由低压灯泡构成，安装在每层站厅门的上方和轿厢内轿门的上方；现多由数码管或LED点阵结构组成，与呼梯盒、运行方向指示做成一体结构。4）呼梯盒呼梯盒也叫召唤按钮或外呼盒，用以在每层站召唤电梯。常安装在厅门外，离地1m左右的墙壁上。基站与顶站只有一个按钮，中间层站由上呼和下呼两个按钮组成。按钮带有呼梯记忆灯，灯亮时表示呼梯信号已经被接收并记忆；当电梯满足呼梯要求并停层开门时，呼梯记忆灯熄灭。基站的呼梯盒上，常带有钥匙开关，供电梯管理员开关电梯。5）操纵箱操纵箱安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作指令。操纵箱上设有与电梯层数相同的内层选按钮（带指示记），上、下行启动按钮(带上、下行指示记忆灯，检修时用)，开、关门按钮，急停按钮，电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动运行还是检修状态）以及风扇、照明等的控制开关。6）平层及开门装置该装置由磁铁板和上、下平层感应器1KR、2KR组成。上行时，1KR首先插入隔铁磁板，发出减速信号，电梯开始减速，至2KR插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号，电机停转，机械抱闸；下行时，2KR首先插入隔磁铁板，发出减速信号至1KR插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号。7）停层装置在电梯的井道内每层站装有一只磁铁板，当轿厢运动到相应层站时，磁铁板插入平层感应器内，以此检测电磁所处位置和产生平层信号。8）安全窗及其开关，安全钳及其开关，限速器及其开关，上、下行限位开关，上、下行强迫停止开关，极限开关电梯的轿厢顶部开有安全窗，供紧急情况下疏散乘客，当安全窗打开时，电梯不允许运行。安全钳是为防止电梯曳引钢绳断裂及超速运行的机械装置，用以在上述情况下将轿厢挟持在导轨上。限速器时用以检查电梯运行速度的机械装置，当电梯超速运行时，限速器动作，带动安全钳使电梯停止运行。以上三种装置的动作通过其相应开关来检测。当电梯运行至上、下极限位置时仍不停车，上、下限位开关动作，发出停车信号，若仍不能停车，将压下上、下强迫停止开关，强制电梯停止运行；若还不能停车，将通过机械装置带动极限开关SQ0动作切断电梯曳引电动机的电源，以达到停车目的，避免电梯出现冲顶与礅底事故。电梯工作原理曳引绳两端分别别连着轿厢与与对重（又称称配重），缠缠绕在曳引轮轮和导向轮上上，曳引电动动机通过减速速器变速后带带动曳引轮转转动，靠曳引引绳与曳引轮轮摩擦产生的的牵引力，实实现轿厢和对对重的升降运运动，达到运运输目的。固固定在轿厢上上的导靴可以以沿着安装在在建筑物井道道墙体上的固固定导轨往复复升降运动，防防止轿厢在运运行中产生偏偏斜或摆动。常常闭式制动器器在电动机工工作时间松闸闸，使电梯运运转，在失电电情况下制动动，使轿厢停停止升降，并并在指定层站站上维持其静静止状态，供供人员和货物物出入。轿厢厢是运载乘客客或其他载荷荷的箱体部件件，对重用来来平衡轿厢载载荷、减少发发动机功率。补补偿装置用来来补偿曳引绳绳运动中的张张力和重量变变化，使曳引引电动机负载载稳定，轿厢厢得以准确停停靠。电气系系统实现对电电梯运动的控控制，同时完完成选层、平平层、测速、照照明工作。指指示呼叫系统统随时显示轿轿厢的于东方方向和所在楼楼层位置。安安全装置保证证电梯运行安安全。1.3PLCC简介1.3.1PPLC的定义在1987年国国际电工委员员会（InterrnatioonalEElectrricalCommiittee）颁布的PLC标准草案中中对PLC做了如下定定义：“PLC是一种专门门为在工业环环境下应用而而设计的数字字运算操作的的电子装置。它它采用可以编编制程序的存存储器，用来来在其内部存存储执行逻辑辑运算、顺序序运算、计时时、计数和算算术运算等操操作的指令，并并能通过数字字式或模拟式式的输入和输输出，控制各各种类型的机机械或生产过过程。PLC及其有关的的外围设备都都应该按易于于与工业控制制系统形成一一个整体，易易于扩展其功功能的原则而而设计。”1.3.2PPLC的产生与发发展第一台PLC的的设计规范是是美国通用公公司提出的。当当时的目的是是要求设计一一种新的控制制装置以取代代继电器盘，在在保留了继电电器控制系统统的简单易懂懂、操作方便便、价格便宜宜等优点的基基础上，同时时具有现代化化生产线所要要求的响应时时间快、控制制精度高、可可靠性好、控控制程序可随随工艺改变、易易于与计算机机接口、维修修方便等诸多多高品质与功功能。这一设设想提出后，美美国数字设备备公司（DEC）于1969年研制成功功世界上第一一台PLC，型号为PDP-114，投入汽车车公司的生产产线控制中，取取得了令人满满意的效果，从从此开创了PLC的新纪元。由由于当时开发PLC的主要目的的是用来取代代继电器逻辑辑控制系统，所所以最初的PLC其功能也仅仅限于执行继继电器逻辑、计计时、计数等等功能。随着着微电子技术术的发展，20世纪70年代中期出出现了微处理理器和微型计计算机，人们们将微机技术术应用到PLC中，使它能能更多地发挥挥计算机的功功能，不仅用用逻辑编程取取代了硬接线线逻辑，还增增加了运算、数数据传送和处处理功能，使使其真正成为为一种电子计计算机工业控控制设备。为为了方便熟悉悉继电器、接接触器系统的的工程技术人人员使用，可可编程控制器器采用和继电电器电路图类类似的梯形图图作为主要编编程语言，并并将参加运算算及处理的计计算机存储元元件都以继电电器命名。此此时的PLC为微机技术术和继电器常常规控制概念念相结合的产产物。20世纪70年代中末期期，可编程控控制器进入实实用化发展阶阶段，计算机机技术已全面面引入可编程程控制器中，使使其功能发生生了飞跃。更更高的运算速速度、超小型型体积、更可可靠的工业抗抗干扰设计、模模拟量运算、PID功能及极高高的性价比奠奠定了它在现现代工业中的的地位。20世纪80年代初，可可编程控制器器在先进工业业国家中已获获得广泛应用用。这个时期期可编程控制制器发展的特特点是大规模模、高速度、高高性能、产品品系列化。这这个阶段的另另一个特点是是世界上生产产可编程控制制器的国家日日益增多，产产量日益上升升。这标志着着可编程控制制器已步入成成熟阶段。20世纪末期，可可编程控制器器的发展特点点是更加适应应于现代工业业的需要。从从控制规模上上来说，这个个时期发展了了大型机和超超小型机；从从控制能力上上来说，诞生生了各种各样样的特殊功能能单元，用于于压力、温度度、转速、位位移等各式各各样的控制场场合；从产品品的配套能力力来说，生产产了各种人机机界面单元、通通信单元，使使应用可编程程控制器的工工业控制设备备的配套更加加容易。目前前，可编程控控制器在机械械制造、石油油化工、冶金金钢铁、汽车车、轻工业等等领域的应用用都得到了长长足的发展。1.3.3PPLC的特点1、可靠性高，抗抗干扰能力强强高可靠性是是电气控制设设备的关键性性能。PLC由于采用现现代大规模集集成电路技术术，采用严格格的生产工艺艺制造，内部部电路采取了了先进的抗干干扰技术，具具有很高的可可靠性。例如如三菱公司生生产的F系列PLC平均无故障障时间高达30万小时。一一些使用冗余余CPU的PLC的平均无故故障工作时间间则更长。从从PLC的机外电路路来说，使用用PLC构成控制系系统，和同等等规模的继电电接触器系统统相比，电气气接线及开关关接点已减少少到数百甚至至数千分之一一，故障也就就大大降低。此此外，PLC带有硬件故故障自我检测测功能，出现现故障时可及及时发出警报报信息。在应应用软件中，应应用者还可以以编入外围器器件的故障自自诊断程序，使使系统中除PLC以外的电路路及设备也获获得故障自诊诊断保护。这这样，整个系系统具有极高高的可靠性也也就不奇怪了了。2、功能强大大，成本低PPLC发展到今天天，已经形成成了大、中、小小各种规模的的系列化产品品。可以用于于各种规模的的工业控制场场合，几乎能能满足所有工工业控制领域域的需要。除除了逻辑处理理功能以外，现现代PLC大多具有完完善的数据运运算能力，可可用于各种数数字控制领域域。近年来PLC的功能单元元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。由于其转为工业应用而设计，所以PLC控制系统中的I/O系统、HMI系统等可以直接和现场信号连接、使用。系统也不需要进行专门的抗干扰设计。所以和其他的控制系统（如DCS、IPC）相比，其成本较低，而且这种趋势还将继续持续下去。3、控制系统结构简单，适用性强大部分情况下，一个PLC主机就能组成一个控制系统。对于需要扩展的系统，只要选好扩展模块，经过简单连接即可。PLC扩展模块品种多，可以灵活组成各种大小和不同要求的控制系统。PLC控制系统实质性的好处是当控制要求改变，需要变更控制系统的功能时，只需对程序进行简单的修改，对硬件部分稍作改动即可，而不是像继电气控制系统那样，在一个装配好的控制盘上，对系统进行修改几乎是不可能的事情。同一个PLC装置用于不同的控制对象，只是输入/输出组件和应用软件的不同。所以说PLC系统具有极高的柔性，即通用性强。4、编程方便、易于使用PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。5、设计、施工、调试的周期短，改造方便用继电器控制完成一项控制工程，首先必须按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器柜的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起来十分不便。而PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。因为PLC是通过程序完成控制任务的，采用了方便用户的工业编程语言，且都具有枪支和仿真的功能，大大减轻了繁重的安装接线工作，缩短了施工周期。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。6、维护方便PLC的输入/输出端子能够直观的反映出现场信号的变化状态，通过编程工具可以直观的观察控制程序和控制系统的运行状态，如内部工作状态、通信状态、I/O点状态、异常状态和电源状态等，极大的方便了维护人员查找故障，缩短了对系统维护的时间。7、体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.3.4PPLC的应用领域域目前，PLC在在国内外已广广泛应用于钢钢铁、石油、化化工、电力、建建材、机械制制造、汽车、轻轻纺、交通运运输、环保及及文化娱乐等等各个行业，使使用情况大致致可归纳为如如下几类。1．开关量的的逻辑控制这这是PLC最基本、最最广泛的应用用领域，它取取代传统的继继电器电路，实实现逻辑控制制、顺序控制制，既可用于于单台设备的的控制，也可可用于多机群群控及自动化化流水线。如如注塑机、印印刷机、订书书机械、组合合机床、磨床床、包装生产产线、电镀流流水线等。2．模拟量控控制在工业生生产过程当中中，有许多连连续变化的量量，如温度、压压力、流量、液液位和速度等等都是模拟量量。为了使可可编程控制器器处理模拟量量，必须实现现模拟量（Analoog）和数字量量（Digittal）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产产配套的A/D和D/A转换模块，使使可编程控制制器用于模拟拟量控制。3．运动控制PPLC可以用于圆圆周运动或直直线运动的控控制。从控制制机构配置来来说，早期直直接用于开关关量I/O模块连接位位置传感器和和执行机构，现现在一般使用用专用的运动动控制模块。如如可驱动步进进电机或伺服服电机的单轴轴或多轴位置置控制模块。世世界上各主要要PLC厂家的产品品几乎都有运运动控制功能能，广泛用于于各种机械、机机床、机器人人、电梯等场场合。4．过程控制制过程控制是是指对温度、压压力、流量等等模拟量的闭闭环控制。作作为工业控制制计算机，PLC能编制各种种各样的控制制算法程序，完完成闭环控制制。PID调节是一般般闭环控制系系统中用得较较多的调节方方法。大中型型PLC都有PID模块，目前前许多小型PLC也具有此功功能模块。PID处理一般是是运行专用的的PID子程序。过过程控制在冶冶金、化工、热热处理、锅炉炉控制等场合合有非常广泛泛的应用。5．数据处理理现代PLC具有数学运运算（含矩阵阵运算、函数数运算、逻辑辑运算）、数数据传送、数数据转换、排排序、查表、位位操作等功能能，可以完成成数据的采集集、分析及处处理。这些数数据可以与存存储在存储器器中的参考值值比较，完成成一定的控制制操作，也可可以利用通信信功能传送到到别的智能装装置，或将它它们打印制表表。数据处理理一般用于大大型控制系统统，如无人控控制的柔性制制造系统；也也可用于过程程控制系统，如如造纸、冶金金、食品工业业中的一些大大型控制系统统。6．通信及联联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能能设备间的通通信。随着计计算机控制的的发展，工厂厂自动化网络络发展得很快快，各PLC厂商都十分分重视PLC的通信功能能，纷纷推出出各自的网络络系统。新近近生产的PLC都具有通信信接口，通信信非常方便。1.3.5PPLC的工作原理理当PLC投入运运行后，其工工作过程一般般分为三个阶阶段，即输入入采样、用户户程序执行和和输出刷新三三个阶段。完完成上述三个个阶段称作一一个扫描周期期。在整个运运行期间，PLC的CPU以一定的扫扫描速度重复复执行上述三三个阶段。图1.2PPLC的运行阶段1.输入采样阶阶段在输入采样样阶段，PLC以扫描方式式依次地读入入所有输入状状态和数据，并并将它们存入入I/O映象区中的的相应得单元元内。输入采采样结束后，转转入用户程序序执行和输出出刷新阶段。在在这两个阶段段中，即使输输入状态和数数据发生变化化，I/O映象区中的的相应单元的的状态和数据据也不会改变变。因此，如如果输入是脉脉冲信号，则则该脉冲信号号的宽度必须须大于一个扫扫描周期，才才能保证在任任何情况下，该该输入均能被被读入。2.用户程序执执行阶段在用户户程序执行阶阶段，PLC总是按由上上而下的顺序序依次地扫描描用户程序(梯形图)。在扫描每每一条梯形图图时，又总是是先扫描梯形形图左边的由由各触点构成成的控制线路路，并按先左左后右、先上上后下的顺序序对由触点构构成的控制线线路进行逻辑辑运算，然后后根据逻辑运运算的结果，刷刷新该逻辑线线圈在系统RAM存储区中对对应位的状态态；或者刷新新该输出线圈圈在I/O映象区中对对应位的状态态；或者确定定是否要执行行该梯形图所所规定的特殊殊功能指令。即即，在用户程程序执行过程程中，只有输输入点在I/O映象区内的的状态和数据据不会发生变变化，而其他他输出点和软软设备在I/O映象区或系系统RAM存储区内的的状态和数据据都有可能发发生变化，而而且排在上面面的梯形图，其其程序执行结结果会对排在在下面的凡是是用到这些线线圈或数据的的梯形图起作作用；相反，排排在下面的梯梯形图，其被被刷新的逻辑辑线圈的状态态或数据只能能到下一个扫扫描周期才能能对排在其上上面的程序起起作用。3.输出刷新阶阶段当扫扫描用户程序序结束后，PLC就进入输出出刷新阶段。在在此期间，CPU按照I/O映象区内对对应的状态和和数据刷新所所有的输出锁锁存电路，再再经输出电路路驱动相应的的外设。这时时，才是PLC的真正输出出。1.3.6PPLC的编程语言言编程语言是PLLC的重要组成成部分，PLC为用户提供供了完整的编编程语言，以以适应用户编编程的需要。利利用编程语言言，按照不同同的控制要求求编写不同的的控制程序，这这相当于设计计和改变几点点起的硬件接接线线路，这这就是所谓的的“可编程序”。程序由编编程器送到PLC内部的存储储器中，它也也能方便地读读出、检查与与修改。PLC共有5种标准编程程语言，其中中有三种图形形语言，即梯梯形图（LD，LaddeerDiaagram）、功能块块图（FBD，FuncttionBBlockDiagrram），和顺序序功能图（SFC，SequeentiallFuncctionChartt），两种文文本语言，即即结构化文本本（ST，StrucctureddTextt）和指令表(IL，InstrructioonLisst)。其中梯形形图是最早使使用的一种PLC语言，也是是现在最常用用的编程语言言。它是从继继电气控制系系统原理图的的基础上演变变而来的，它它继承了继电电气控制系统统中的基本工工作原理和电电器逻辑关系系的表达方法法，梯形图预预计电气控制制系统梯形图图的基本思想想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有一定区别，所以在逻辑控制系统中得到了广泛的使用。它的最大特点就是直观、清晰。西门子s7--200PLLC简介S7--2000的用户程序序中包括了位位逻辑、计数数器、定时器器、复杂数学学运算以及与与其它智能模模块通讯等指指令内容，从从而使它能够够监视输入状状态，改变输输出状态以达达到控制目的的。紧凑的结结构、灵活的的配置和强大大的指令集使使S7--2200成为各种控控制应用的理理想解决方案案。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。拥拥有6K字节程序和和数据存储空空间，4个独立的30kHzz高速计数器器，2路独立的20kHzz高速脉冲输输出以及1个RS4855通讯/编程口，具具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和和自由方式通通讯能力。非非常适合于小小点数控制的的微型控制器器。S7-2000系列在集散散自动化系统统中充分发图1.3西门子s7-2000PLC挥其强大功功能。使用范范围可覆盖从从替代继电器器的简单控制制到更复杂的的自动化控制制。应用领域域极为广泛，覆覆盖所有与自自动检测，自自动化控制有有关的工业及及民用领域，包包括各种机床床、机械、电电力设施、民民用设施、环环境保护设备备等等。如：：冲压机床、磨磨床、印刷机机械、橡胶化化工机械、中中央空调、电电梯控制、运运动系统等。STEP7-Miccro/WIIN32是西门子公公司专门为S7-2000系列PLC设计在个人人计算机Windoows操作系统下下运行的编程程软件，它的的功能强大，使使用方便，简简单易学，可可用梯形图（LAD）、语句表表（STL）和功能块块图三种编程程语言编制程程序，不同的的编程语言编编制的程序可可以相互转换换。STEP7-Miccro/WIIN32提供两套指指令集，即SIMATTIC指令集（S7-2000方式）和国国际标准指令令集（IEC11131-3方式）。程程序编制完成成之后，利用用PLC与计算机专专用的PC/PPPI电缆传送程程序至PLC。1.4PLCC控制系统设设计思路本设计以PLCC作为工具对对五层电梯的的各种操作进进行控制。PLC控制系统设设计一般分为为以下几个步步骤：（1）熟悉被控对对象（本次设设计的对象为为五层电梯），制制定控制方案案（2）确定I/O点数（3）选择PLC机型（本次次设计采用西西门子S7-2000PLC）（4）选择输入、输输出设备，分分配PLC的I/O地址（5）程序设设计（包括梯梯形图的绘制制）（6）系统调试（7）编制相关技技术文件系统统总体设计流流程如图1.4所示：图1.4PPLC系统总体设设计流程图第二章硬件设设计2.1控制要要求分析所涉及的电梯模模型共有五层层，电梯的每每一层面均有有升降及轿厢厢所在楼层的的指示灯显示示；1-5所对应的指指示灯表示楼楼层号，每层层的楼厅均有有输入（分上上行和下行）按按钮召唤电梯梯。工作中的的电梯主要对对各种呼梯信信号和当时的的运行状态进进行综合分析析，再确定下下一个工作状状态，为此它它要求具有自自动选向、顺顺向截梯、反反向保号，外外呼记忆，自自动开/关门状态，停停梯消号，自自动达层等功功能。分析以以上控制要求求，将电梯控控制要实现的的功能罗列如如下：（1）开始时，电电梯处于任意意一层。（2）当有外呼梯梯信号到来时时电梯响应该该呼梯信号，到到达该楼层时时，电梯停止止运行，电梯梯门打开，延延时三秒后自自动关门。（3）当有内呼梯梯信号到来时时，电梯应该该响应该呼梯梯信号，到达达该楼层时，电电梯停止运行行，电梯门打打开，延时三三秒后自动关关门。（4）在电梯运行行过程中电梯梯上升（或下下降）途中，任任何反方向下下降（或上升升）的呼梯信信号均不响应应，但如果反反向呼梯信号号前方无其它它内、外呼梯梯信号时，则则电梯相应该该外呼信号，但但不响应三层层向下外呼梯梯信号。同时时，如果电梯梯达到四层，五五层没有任何何呼梯信号，测测电梯可以响响应四层向下下外呼梯信号号。（5）电梯应具有有最远反向外外呼梯响应功功能。例如电电梯在一楼，而而同时有二层层向下外呼梯梯，三图2.1电梯工作流流程图层向下外呼呼梯，四层向向下外呼梯，则则电梯先去四四楼响应四层层向下外呼梯梯信号。（6）电梯具有同同向截车功能能。（7）电梯未平层层或运行时，开开门按钮和关关门按钮均不不起作用。平平层且电梯停停止运行后，按按开门按钮可可使门打开，按按关门按钮可可使门关闭。2.2PLCC选型2.2.1PPLC控制系统的I/O点数计算与与分配根据电梯控制的的特点，输入入信号应该包包括以下几个个部分：（1）轿厢内及各各层门厅外呼呼按钮轿厢内内的楼层选择择按钮共有数数字键1~5，各层门厅厅的外呼按钮钮除第一层只只有上升按钮钮，第五层只只有下降按钮钮外，其余三三层均设有上上升、下降两两个按钮，故故一共需要13个输入。（2）位置信号位位置信号由安安装于各楼层层的电梯停靠靠位置的四个个传感器产生生。平时为常常开，当电梯梯运行到平层层时关闭，另另外还有一组组开关门限位位，故位置信信号一共需要要7个输入（3）电梯门控制制信号大部分分电梯都具有有开门按钮以以及关门按钮钮，以方便手手动开门，故故电梯门控制制信号一共需需要2个输入。综综上所述，共共需要输入点点22个。输出信信号应该包括括：（1）内呼指示信信号内呼指示示信号有5个，分别表表示1~5层的内呼被被接受，并在在内呼指令完完成后，信号号消失。（2）外呼指示信信号外乎信号号共有8个，分别表表示1-5层的外呼被被接受，并在在外呼指令完完成后，信号号消失。（3）电梯轿厢上上下行，电梯梯上下行指示示信号，共4个（4）门电机开关关指示，共需需要输出点2个。综上所所述，共需输输出点19个。PLC五层电梯控控制系统的输输入、输出点点分配表如下下所示：表2.1PPLC输入、输出出点分配表输输入点名称输出点名称一层内呼I0.00一层内呼指指示Q0.0二层内呼I0.11二层内呼指指示Q0.1三层内呼I0.22三层内呼指指示Q0.2四层内呼I0.33四层内呼指指示Q0.3五层内呼I0.44五层内呼指指示Q0.4一层外呼上I0.55一层外呼上上指示Q0.5二层外呼下I0.66二层外呼下下指示Q0.66二层外呼上I0.77二层外呼上上指示Q0.7三层外呼下I1.00三层外呼下下指示Q1.0三层外呼上I1.11三层外呼上上指示Q1.1四层外呼下I1.22四层外呼下下指示Q1.2四层外呼上I1.33四层外呼上上指示Q1.3五层外呼下I1.44五层外呼下下指示Q1.4开门按钮I1.55电梯上行指指示Q1.5关门按钮I1.66电梯下行指指示Q1.6一层平层I1.77门电机开门Q1.7二层平层I2.00门电机关门Q2.0三层平层I2.11电梯轿厢上上行Q2.1四层平层I2.22电梯轿厢下下行Q2.2五层平层I2.33开门限位I2.44关门限位I2.552.2.2PPLC的型号选择择综合输入输出点点的计算以及及要实现的电电梯控制功能能，使用西门门子s7-2000PLC（CPU2226）加一个扩扩展模块，这这样就能完全全能够满足设设计要求。S7-2000PLC是一种小型型可编程逻辑辑控制器（MicrooPLC），可应用用于各种小型型自动化控制制系统。高集集成度的设计计、低廉的成成本使得s7-2000成为各种小小型控制任务务理想的解决决方案，适用用于各行各业业，各种场合合中的检测、监监测及控制的的自动化。并并且，西门子子s7-2000PLC具有：极高高的可靠性、丰丰富的指令集集、极快的浮浮点运算速度度、丰富的扩扩展模块、强强大的内部集集成功能等几几个方面的出出色表现。第三章软件设设计由电梯运动流程程图可以看出出电梯的运动动控制中最需需要关注的主主要部分是：：开关轿厢门门的控制，电电梯的自动选选向，轿厢的的内呼和楼层层外呼指示。将将各部分分为为单独的模块块分别进行编编程，绘制梯梯形图，不仅仅条理清晰，提提高编程效率率，而且能更更为方便的进进行程序的调调试。3.1开关轿轿厢门程序轿厢门开可分为为以下几种情情况：（1）电梯在一层层平层，有一一层外呼上指指示或一层内内呼指示。（2）电梯在二层层平层，有二二层外呼下指指示(电梯选项向向下)，二层外呼呼上指示(电梯选项向向上)或二层内呼呼指示。（3）电梯在三层层平层，有三三层外呼下指指示(电梯选项向向下)，三层外呼呼上指示(电梯选项向向上)或三层内呼呼指示。（4）电梯在四层层平层，有四四层外呼下指指示(电梯选项向向下)，四层外呼呼上指示(电梯选项向向上)或四层内呼呼指示。（5）电梯在五层层平层，有五五层外呼下指指示或五层内内呼指示。（6）电梯在平层层时按下开门门按钮。所绘绘制的梯形图图如下：图3.1轿箱门开门电电机开这个输输出被置位后后，当它符合合一定条件时时，就应取消消它的置位，使使其停止开门门动作。这些些条件应为：：（1）按下关门按按钮，并且同同时开门按钮钮没有按下。（2）输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自动选选向程序本程序的自动选选项功能主要要由电梯的上上行条件和下下行条件两部部分组成，其其中，电梯满满足以下条件件时上行：（1）电梯在四层层，且有四层层外呼上指示示，五层外呼呼下指示，五五层内呼指示示。（2）电梯在三层层，且有三层层外呼上指示示，四层外呼呼下指示，四四层外呼上指指示，五层外外呼下指示，四四层内呼指示示，五层内呼呼指示。（3）电梯在二层层，且有二层层外呼上指示示，三层外呼呼下指示，三三层外呼上指指示，四层外外呼下指示，四四层外呼上指指示，五层外外呼下指示，三三层内呼指示示，四层内呼呼指示，五层层内呼指示。（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）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3.3轿厢内内呼和楼层外外呼指示程序序轿厢内呼较为简简单，当按下下内呼按钮，内内呼指示即置置位，达到指指定楼层后，电电梯门打开，内内呼指示取消消置位。以第第一层为例，梯梯形图如下所所示：图3.6一层内呼指指示置位与复复位楼层外呼呼指示程序则则比较复杂，按按下外呼按钮钮，则对应的的外呼指示置置位，在取消消置位时，一一层和五层因因为只有一种种运动方向，因因此直接平层层后门电机