畢業(yè)論文---plc在電梯控制系統(tǒng)的應用

1、<p><b>　　摘    要</b></p><p>　　目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強,設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。</p><p>　　本文在闡述電梯的結(jié)構(gòu)

2、和可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，針對4層電梯，使用西門子S7-200可編程控制器，設(shè)計了電梯的控制系統(tǒng)，包括轎內(nèi)指令和廳外召喚信號的登記與消除、電梯的選層和定向、電梯的開關(guān)門運行、電梯上下行控制、電梯的指層控制等部分，實現(xiàn)了轎內(nèi)與各層呼梯指令的記錄、電梯運行方向和選層的控制，電梯上下行和自動開關(guān)門、電梯的指層控制等功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：四層電梯  控制系統(tǒng)  可編程控制器

3、</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　At present the elevator control system mainly has three control modes: Following electric circuit control system, PLC (Programmable Logic Controlle

4、r) control system, microcomputer control system. PLC control system, because moves the reliability to be high, the use service is convenient, anti-jamming, the design and the debugging cycle is short and so on merits, ti

5、me is taken seriously the people and so on merits, have become present use most control modes in the elevator control system.</p><p>　　This article elaborated the elevator structure，the structure and the wor

6、king principle of the programmable logic controller．Aim at the elevator of four floors，the writer design this elevator control system by the use of Siemens S7-200 programmable logic controller．The writer design the eleva

7、tor control parts, such as, the part of register and cancel the instructions from the cabin, the part of register and cancel the instructions from the station hall, the part of choose station and direction, t</p>

8、<p>　　Key Words：Four-story ElevatorControl SystemProgrammable Logic Controller</p><p><b>　　目    錄</b></p><p>　　第1章 緒論 ………………………………………………………… 4 </p><p&

9、gt;　　1.1 電梯的簡介 ………………………………………………………4 </p><p>　　1.2 PLC在電梯控制中的應用以及發(fā)展前景 ………………………… 4 </p><p>　　第2章 控制系統(tǒng)的選擇及介紹 ………………………………… 7 </p><p>　　2.1 控制系統(tǒng)的選擇 ……………………………………………………7 </p

10、><p>　　2.2 PLC控制系統(tǒng)組成…………………………………………………10 </p><p>　　第3章 PLC的選型…………………………………………………16 </p><p>　　3.1 輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算……………………………………16 </p><p>　　3.2 機型的確定 ………………………………………………………1

11、7 </p><p>　　第4章 四層樓電梯控制系統(tǒng)設(shè)計………………………………18 </p><p>　　4.1 電梯控制模擬系統(tǒng)面板圖 …………………………………… 18 </p><p>　　4.2 電動機控制電路圖 …………………………………………… 18 </p><p>　　4.3 PLC外部接線圖 ……

12、……………………………………………19 </p><p>　　4.4 流程圖…………………………………………………………… 21 </p><p>　　4.5 操作原理簡要說明 …………………………………………… 23 </p><p>　　4.6 編程元件明細表  ……………………………………………… 24 </p><p

13、>　　4.7 程序仿真與調(diào)試 …………………………………………………24 </p><p>　　第5章 結(jié)論…………………………………………………………26 </p><p>　　參考文獻 …………………………………………………………… 27 </p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>&

14、lt;b>　　1.1 電梯的簡介</b></p><p>　　人類利用升降工具運輸貨物、人員的歷史非常悠久。早在公元前2600年，人在建造時就使用了最原始的升降系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的基本原理至今仍無變化：即一個平衡物下降的同時，負載平臺上升。早期的升降工具基本以人力為動力。1203年，在法國海岸邊的一個修道院里安裝了一臺以驢子為動力的，這才結(jié)束了用人力運送重物的歷史。19世紀初，在歐美開始用蒸汽機作為

15、升降工具的動力。1845年，第一臺液壓驅(qū)動升降機研制成功，液壓驅(qū)動的介質(zhì)是水。盡管升降工具被一代代富有革新精神的工程師們進行不斷改進，然而被工業(yè)界普遍認可的升降機仍未出現(xiàn)，直到1852 年世界第一臺安全升降機誕生。</p><p>　　1852年，美國紐約楊克斯的機械工程師奧的斯先生發(fā)明了世界第1臺安全升降機。1857年3年23日，奧的斯公司在紐約為一座專營法國瓷器和玻璃器皿的商店安裝了世界上第一臺客運升降機。1

16、862年，奧的斯公司采用單獨蒸汽機控制的升降機問世。1878年，奧的斯公司在紐約百老匯大街155號安裝了第1臺水壓式乘客升降機。1889年12月，奧的斯公司在紐約的第瑪瑞斯特大樓成功安裝了1臺直接連接式升降機。這是以直流電動機為動力的世界第1臺電力驅(qū)動升降機，從此誕生了名副其實的電梯。 </p><p>　　1.2在電梯控制中的應用以及發(fā)展前景</p><p>　　目前，在電梯的控制方式上

17、，主要有繼電器控制、PLC控制和微型計算機控制三種。而PlC實際上是一種專用計算機，它采用巡回掃描的方式分時處理各項任務(wù)，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運行，否則電梯不會工作；又由于PLC中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等實際上是PLC系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，即無線圈又無觸點，使用次數(shù)不受限制，屬無觸點運行，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運行壽命更長，工作更加可靠安全，自動化水平更高。PLC控制是三種控制方式中最具有可靠性

18、、實用性和靈活性的控制方式，它更適合于用在電梯的技術(shù)改造和控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術(shù)。</p><p>　　隨著科技的進步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進行研究改進。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。電梯是載人的機電設(shè)備，要實現(xiàn)“綠色”，也就是強調(diào)電梯更舒適、更安全地為人類的生產(chǎn)和生活服務(wù)，強調(diào)電梯與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。</p>&l

19、t;p>　　目前意義上的“綠色”，一般是強調(diào)“天然”的一面，強調(diào)與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。電梯屬于純粹的工業(yè)產(chǎn)品，其天然性應表現(xiàn)為對環(huán)境影響的盡可能小，與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，以及電梯本身的人性化。這也應是綠色電梯的發(fā)展方向。</p><p>　　(1)智能化。 我們這罩所說的智能化電梯是傳統(tǒng)的人工智能是無法勝任的。傳統(tǒng)的智能控制是一種技術(shù)的事先安排，說到底是一種程序控制，是一種周期性的系統(tǒng)自動控制，實際上還算不上智

20、能。而真正的智能電梯應更具人性化特點，不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無法比擬的東西，具有動念和隨機處理各種問題的能力，諸如能根據(jù)轎廂內(nèi)的情況和各層的候梯信息，自動地制定每次最優(yōu)的運動速度和停車政策；自動選擇運動方面；雙向語音交流；到達目的層的語音提示等，讓乘客有更多的主動性，使大樓交通運輸實現(xiàn)真正的人機對話。智能化要求電梯有自動安全檢測功能，讓電梯自己能夠檢測到電梯的故障所在，并及時報警予以排除。</p&

21、gt;<p>　　(2)安全。 運行安全是電梯的根本和關(guān)鍵?？梢哉f，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開的，使電梯安全運行更有保障。運行安全不僅要消除電梯啟動時較強的電磁輻射，使用安全材料和運行穩(wěn)定，而且要有一種良好的視覺效果，讓每一位乘客在寬敞、明亮轎廂內(nèi)有安全、舒適的好心情。同時，電梯運行安全也要求電梯在運行中發(fā)生故障時，不但要使乘客容易與外界溝通聯(lián)系，而且電梯本身應當能自動播放讓乘客感到放松的音樂，徹底消除產(chǎn)生緊張不

22、安的情緒。</p><p>　　1857年美國人OTIS發(fā)明出真正意義上的電梯。從此以后，電梯電氣控制技術(shù)越來越收到人們的重視。電梯電氣控制技術(shù)是否，主要體現(xiàn)在電梯電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計上。電梯的電氣控制主要是對各種指令信號、位置信號、速度信號和安全信號進行管理，使電梯正常運行或處于保護狀態(tài)，發(fā)出各種顯示信號。電梯的電氣控制，過去采用繼電器邏輯線路，一般稱繼電器控制。這種硬布線的邏輯控制方式具有原理簡單、直觀等特點。

23、但通用性差，邏輯系統(tǒng)由許多觸點組成，接線復雜、故障率高、設(shè)備龐大，國家已規(guī)定淘汰。目前我國電梯主要由先進的、可靠性高的微型計算機或可編程控制器控制。</p><p>　　PLC是可編程控制器的簡稱，它是一種用于自動控制的專用微機，實質(zhì)上屬于微機控制方式，但可編程控制器具有其自身的特點：①PLC在設(shè)計和制造上采取了許多抗干擾措施，能在較惡劣的各種環(huán)境里工作，可靠性高。②PLC將CPU、存儲器、1/0接口等做成一體，

24、使用方便，擴展容易。目前在國產(chǎn)電梯及中低檔的客梯廣泛采用了PLC控制系統(tǒng)，特別適合在用電梯的技術(shù)改造和控制器開發(fā)。在一些發(fā)達的工業(yè)國家，電梯的使用相當普遍。</p><p>　　世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國奧的斯公司、瑞士訊達公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場的51％。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。目前，國外除了以交流</p><p&

25、gt;　　第2章 控制系統(tǒng)的選擇及介紹</p><p>　　2.1 控制系統(tǒng)的選擇</p><p>　　目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)。通過對比，來選擇此電梯的控制系統(tǒng)。</p><p>　　(1)PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較。</p><p>　　從某種意義上說，PLC是從繼電器控制

26、發(fā)展而來的。又有不同之處。</p><p>　　表2-1 PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較表</p><p>　　通過PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較，可以得出結(jié)論：由于PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比具有無法比擬的優(yōu)點，因此，在今后的控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被PLC控制系統(tǒng)所代替是大勢所趨。</p><p>　　(2)PLC控制系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)的比較。&l

27、t;/p><p>　　20世紀60年代，由于小型計算機的出現(xiàn)，有人曾試圖用小型計算機來取代當時占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)，結(jié)果未獲成，結(jié)果卻是PLC的出現(xiàn)。通過計算機與PLC本身的工作目的，原理和方式上都存在著較大的差異，其結(jié)果比較見下</p><p>　　表2-2    PLC控制系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)的比較</p><p>　　由表2-2得出

28、結(jié)論：一般情況下，在工業(yè)自動化工程中采用PLC可靠，方便，易于維護。</p><p>　　進入20世紀70年代，采用微處理器的工業(yè)控制計算機出現(xiàn)了。它與PLC共同推動著傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造。經(jīng)過較長時間是實踐，人們又發(fā)現(xiàn)，PLC與一般的工業(yè)控制計算機相比，PLC還是有著較強的優(yōu)勢，其原因是PLC專為在工業(yè)環(huán)境下的應用而設(shè)計，在PLC中采用了如下的硬件和軟件措施：</p><p>　?、俟怆婑?/p>

29、合隔離和R-C濾波器，有效地防止了干擾信號的進入。</p><p>　?、趦?nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。</p><p>　?、?采用優(yōu)良的開關(guān)電源，防止電源線引入的干擾。具有良好的自診斷功能可對CPU等內(nèi)部電路進行檢測，一旦出錯，立即報警。</p><p>　?、軐Τ绦蚣坝嘘P(guān)數(shù)據(jù)有電池供電進行后備，一旦斷電或運行停止，有關(guān)狀態(tài)及信息不會丟失。</p>

30、<p>　?、輰Σ捎玫钠骷歼M行了嚴格的篩選和簡化，排除了因器件問題而造成的故障。</p><p>　?、薏捎昧巳哂嗉夹g(shù)進行一步增強了可靠性。對某些大型PLC還采用了雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)。</p><p>　?、唠S著構(gòu)成PLC的元器件性能的提高，PLC的可靠性也在相應的提高。一般PLC的平均無故障時間可達到幾萬小時以上。某些PLC的生產(chǎn)廠家甚至宣布，

31、今后生產(chǎn)PLC不再標明可靠性這一指標，因為對PCL來講這一指標已毫無意義了。經(jīng)過大量時間人們發(fā)現(xiàn)PLC系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大是是由于PLC的外部開關(guān)，傳感器，執(zhí)行機構(gòu)引起的，而不是PLC本身發(fā)生的。</p><p>　?、嗔硗?，PLC程序設(shè)計簡單，易學，易懂，易維護，更適合于工程技術(shù)人員。因此，PLC在工業(yè)控制方面獲得了極大成功，成為工業(yè)控制中的主流。但是必須指出的是：計算機在信息處理方面還是優(yōu)于PLC，所以在

32、一些自動化控制系統(tǒng)中，常常將兩者結(jié)合起來，PLC做下位機進行現(xiàn)在控制，計算機做上位機信息處理。計算機與PLC之間通過通信線路實現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和交換。這樣相輔相成，構(gòu)成一個功能較強的完整的控制系統(tǒng)。</p><p>　　從上邊的論述和比較可以看出。由PLC的硬件決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控制系統(tǒng)高的多，它是專門為工業(yè)控制場合設(shè)計的，所以他的穩(wěn)定性也比一般通用計算機要好的多，而且它操作簡單靈活，易于實現(xiàn)系統(tǒng)升級

33、和功能擴展，所以在本設(shè)計中采用PLC來進行控制。</p><p>　　2.2 PLC控制系統(tǒng)組成</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)像一般的計算機控制系統(tǒng)一樣，也是由硬件和軟件兩個部分組成的，硬件是指PLC本身及其外圍設(shè)備，軟件是指管理PLC的系統(tǒng)軟件，PLC的應用程序，編程語言和編程支持工具軟件。</p><p>　　為典型PLC控制系統(tǒng)的硬件組成圖。PLC控制系

34、統(tǒng)的硬件是由PLC，輸入/輸出（I/O）電路及外圍設(shè)備等組成的。系統(tǒng)規(guī)?？筛鶕?jù)實際應用的需要而定，可大可小。下面對構(gòu)成控制系統(tǒng)的主要部分簡要介紹。</p><p>　　2.2.1.1 主控模塊 </p><p>　　除了早期生產(chǎn)的整體式PLC（PLC的各個不見都在同一機殼內(nèi)）外，目前市場多數(shù)的PLC都已采用模塊化的結(jié)構(gòu)（PLC的各個部件獨立封裝，稱之為模塊）。在PLC中各個模塊均通過系統(tǒng)總

35、線相互連接起來構(gòu)成一個系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中最核心的模塊是主控模塊（也稱CPU），它包括：CPU，存儲器，通信接口等部分。</p><p>　　(1)CPU：CPU是PLC的控制中樞，它由控制器和運算器組成。其中，控制器是用來統(tǒng)一指揮和控制PLC工作的部件。運算器則是進行邏輯，算術(shù)等運算部件。PLC在CPU的控制下使整個機器有條不紊的協(xié)調(diào)工作，以實現(xiàn)對現(xiàn)場各個設(shè)備的控制。CPU的具體作用如下：</p>

36、<p>　　①執(zhí)行接受，存儲用戶程序的操作指令。</p><p>　?、谟靡話呙璺绞絹碜暂斎雴卧臄?shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。</p><p>　?、蹐?zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。完成數(shù)據(jù)和信息的處理，產(chǎn)生相應的內(nèi)部控制信號，完成用戶指令規(guī)定的各種操作。</p><p>　?、茼憫獠吭O(shè)備（如編程器，打印機）的請求。</p><p

37、>　　PLC中所采用的CPU隨機型的不同而不同，通常有3種：通用微處理器（如8086，80286，80386等），單片機芯片，位片式處理器。一般來說，小型PLC多采用8位微處理器或單片機作為CPU，如Intel8086，Inter96系列單片機，具有集成度高，運算速度快，可靠性高等優(yōu)點。如日本歐姆龍公司生產(chǎn)的OMRONC200H型PLC采用的是Motorola公司生產(chǎn)的MC68B09的CPU芯片。這是一種增強型8位微處理器。對大型

38、PLC，大多采用高速位片式微處理器，它具有靈活性強，速度快，效率高的優(yōu)點。</p><p>　　目前，一些廠家生產(chǎn)的PLC中，還采用了冗余技術(shù)，即采用雙CPU或三CPU工作，進一步提高了系統(tǒng)可靠性。采用冗余技術(shù)可使PLC的平均無故障工作時間達幾十萬小時以上。</p><p>　　(2)存儲器：PLC系統(tǒng)中的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序，用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。</p><

39、p>　　系統(tǒng)程序存儲區(qū)：采用PROM或EPROM芯片存儲器。它是由生產(chǎn)廠家直接存放的，永久存儲的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。監(jiān)控程序和PLC的硬件組成與專用部件的特性有關(guān)，用戶不能隨意訪問和修改這部分存儲器的程序。</p><p>　　存儲器區(qū)：工作數(shù)據(jù)是PLC運行過程中經(jīng)常變化的，需要隨機存取的一些數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)一般不需要長久保存，因此采用隨機存儲器RAM。數(shù)據(jù)存儲區(qū)包括輸入，輸出數(shù)據(jù)映象區(qū)，定時器/計數(shù)器

40、預置和當前數(shù)值的數(shù)據(jù)。</p><p>　　用戶程序存儲區(qū)：用于存放用戶經(jīng)編程器或計算機輸入的應用程序。一般采用EPROM或EEPROM存儲器，用戶可重新編程。用戶程序存儲器的容量一般就代表PLC的標稱容量。通常，小型機小于8KB，中型機小于50KB，而大型機可以在50KB以上。</p><p>　　(3)通信接口：主控模塊通常有一個或一個以上的通信接口（簡稱通信口），用以與計算機，編程器

41、相連，實現(xiàn)編程，調(diào)試，運行，監(jiān)視等功能。</p><p>　　2.2.1.2 輸入/輸出模塊</p><p>　　PLC的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)過程，它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O模塊實現(xiàn)的。生產(chǎn)過程有許多控制變量，如溫度，壓力，液位，速度，電壓，開關(guān)量，繼電器狀態(tài)等，因此，需要有相應的I/O模塊作為CPU與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的橋梁。且這些模塊應具有較好的抗干擾能力。目前，生產(chǎn)廠家已開發(fā)出各種型

42、號的模塊供用戶選擇。對于輸入/輸出模塊有：數(shù)字量輸入/輸出模塊，開關(guān)量輸入/輸出模塊，模擬量輸入/輸出模塊，交流新號輸入/輸出模塊，220V交流輸入/輸出模塊。還有智能模塊，它本身帶CPU，存儲器和監(jiān)控系統(tǒng)，可獨立完成各種運算。智能模塊的種類很多，如高速計數(shù)模塊，PID調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊，閥門控制模塊，智能存儲模塊和智能I/O模塊。</p><p>　　2.2.1.3 電源模塊 </p><

43、p>　　該模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供CPU存儲器所需的直流電源，是整個PLC系統(tǒng)的能源供給中心。它的好壞直接影響到PLC的功能和可靠性。目前，大多數(shù)PLC采用高質(zhì)量的開關(guān)式穩(wěn)壓電源，與普通電源相比，PLC的電源工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力也強。有些機器的電源除了供內(nèi)部電路使用外，還向外提供24VDC的穩(wěn)壓電源，用于外部傳感器的需要，這樣就避免了因外部電源不合格而引起的外部故障。</p><p>　　2.2.1.4

44、I/O電路 </p><p>　　PLC的基本功能就是控制，它采集被控對象的各種信號。經(jīng)過PLC處理后，通過執(zhí)行裝置實現(xiàn)控制。輸入電路就是被控對象（需要進行控制的機器，設(shè)備和生產(chǎn)過程）進行檢測，采集，轉(zhuǎn)換和輸入。另外，安裝在控制臺上的按鈕，開關(guān)等也可以向PLC送控制指令。輸出電路的功能就是接受PLC輸出的控制信號，對被控對象執(zhí)行控制任務(wù)。</p><p>　　PLC的外圍設(shè)備很多，但基本功

45、能不外乎對信息和數(shù)據(jù)的處理。常用的有編程器，可編程終端，打印機，條碼讀入機等等。編程器PLC的重要外圍設(shè)備之一，它可以將用戶編寫的程序送到PLC的用戶程序存儲器。因此，它的主要任務(wù)是輸入程序，調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。可編程終端是具有I/O功能的PLC人機界面產(chǎn)品。人可以通過觸摸屏幕將信息輸入PLC中同樣可編程終端也可以將PLC的輸入數(shù)據(jù)和信息顯示在屏幕上。</p><p>　　2.2.2 軟件的組成<

46、/p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的軟件主要是系統(tǒng)軟件，應用軟件，編程語言及編程支持工具軟件幾個部分組成。如圖2-2是PLC內(nèi)部工作示意圖。</p><p>　　2.2.2.1 PLC系統(tǒng)軟件與工作過程  </p><p>　　PLC系統(tǒng)軟件是PLC工作所必須的軟件。在系統(tǒng)軟件的支持PLC對用戶程序進行逐條的解釋，并加以執(zhí)行，直到用戶程序結(jié)束，然后返回到程序的起

47、始又開始新的一輪掃描。PLC的這種工作方式就稱之為循環(huán)掃描。</p><p>　　圖2-1 PLC內(nèi)部工作示意圖</p><p>　　值得注意的是在繼電器控制系統(tǒng)中，一個繼電器的線圈被接通或斷開，繼電器的所用觸點（常開觸點和常閉觸點）都會立即動作。但在PLC中，由于采用的是循環(huán)掃描的工作方式，所用只有掃描到“線圈”的觸點時，才會動作，沒有掃描到時，觸點就不會動。并且PLC掃描一次用戶程序的

48、時間即掃描周期與擁護程序的長短和掃描速度有關(guān)，一般為1ms至幾十毫秒?，F(xiàn)以O(shè)MRONP型機為例來說明PLC掃描的工作過程，如上圖在沒有掃描之前，PLC首先應保證自身的完好性。接通電源之后，為消除各元件狀態(tài)的隨機性，進行清零或復位處理，檢查I/O單元連接是否正確，再執(zhí)行一段程序。使它涉及到各種指令和內(nèi)存單元，如果執(zhí)行的時間不超過規(guī)定的時間范圍，則證明自身完好，否則系統(tǒng)關(guān)閉。上述操作完成后，將時間監(jiān)視定時復位，才允許掃描用戶程序。</

49、p><p>　　公共操作是在每次掃描程序前又一次自檢，若發(fā)現(xiàn)故障，除了報警顯示燈亮之外，還判斷故障性質(zhì)。一般性故障，只報警，不停機，等待處理；對于嚴重故障，則停止運行用戶程序，此時PLC切斷一切輸出。</p><p>　　數(shù)據(jù)I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出操作有的稱為I/O狀態(tài)刷新。它包括兩種操作：一是采樣輸</p><p>　　入信號（即刷新輸入狀態(tài)的內(nèi)容）；二是送出處理結(jié)果（

50、即按輸出狀態(tài)表的內(nèi)容刷新輸出電路）。</p><p>　　圖2-2 PLC數(shù)據(jù)I/O示意圖</p><p>　　(1)輸入映象存儲器及刷新。由上圖所示可知送入PLC端子上的輸入信號，經(jīng)過電隔離，電平轉(zhuǎn)換，濾波處理后，進入緩沖器內(nèi)CPU的采樣。在PLC的存儲器有一個專門存放I/O數(shù)據(jù)區(qū)，其中對應輸入端子的數(shù)據(jù)區(qū)，稱之為輸入映象存儲器。當CPU采樣時，輸入信號由緩沖區(qū)進入映象區(qū)。接著就是數(shù)據(jù)輸

51、入或輸出狀態(tài)刷新。</p><p>　　只有在采樣刷新的時刻，輸入映象存儲器中的內(nèi)容才與輸入信號（不考慮電路固有的慣性和濾波滯后影響）一致，其他時間范圍輸入信號變化是不會影響映象存儲器的內(nèi)容的。由于PLC掃描周期一般只有幾十毫秒，所以兩次采樣時間很短，對一般開關(guān)量來說，可以認為沒有因間斷采樣引起的誤差。即認為輸入信號一旦變化，就能立即進入輸入映象的存儲器內(nèi)。</p><p>　　(2)輸出

52、映象存儲器及輸出狀態(tài)刷新。同樣道理，CPU不能直接驅(qū)動負載。按用戶程序要求及當前輸入狀態(tài)，要保持到下次刷新為止。同樣，對于變化較慢的控制過程來說，因為兩次刷新的時間間隔和輸出電路的慣性時間常數(shù)一般才幾十毫秒，可以認為輸出信號是及時的。</p><p>　　執(zhí)行用戶程序這里又包括監(jiān)視與執(zhí)行兩部分。</p><p>　　(1)監(jiān)視定時器WDT。監(jiān)視定時器就T1是通常所說的“看門狗” WDT（W

53、atch-DogTimer），它是用來監(jiān)視程序執(zhí)行是否正常。正常時，執(zhí)行完用戶程序多用的時間不會超過T1，在程序復位WDT，即執(zhí)行程序并開始計時：執(zhí)行完用戶程序后立即令WDT復位，表示程序執(zhí)行正常。當程序執(zhí)行過程中因某種干擾使掃描失控或進入死循環(huán)，則WDT會發(fā)出超時報警信號，使程序重新開始執(zhí)行。如果是偶然因素造成超時，重新程序不會再遇到“偶然干擾”，系統(tǒng)便轉(zhuǎn)入正常運行；若由于不可恢復的確定性故障，則系統(tǒng)會自動地停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部

54、負載，發(fā)出故障信號，等待處理。</p><p>　　(2)執(zhí)行用戶程序。用戶程序是放在用戶程序存儲器中的，掃描時，按順序從零步開始，逐步解釋和執(zhí)行，直到執(zhí)行END指令才結(jié)束對用戶程序的掃描。</p><p>　　2.2.2.2 應用軟件 </p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的應用軟件是指為完成PLC實際控制任務(wù)而編制的各種軟件。隨著PLC應用領(lǐng)域范圍的不斷擴大，應用

55、水平的提高，PLC應用軟件也大大豐富起來了。PLC應用軟件與一般計算機信息處理軟件相比，有很大不同，PLC應用軟件有以下幾個特點：</p><p>　　(1)應用軟件設(shè)計必須與生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合。生產(chǎn)工藝要求不同，控制的功能也就要求不同，即使是相同的生產(chǎn)過程，由于各種設(shè)備的工藝參數(shù)不一樣，控制實現(xiàn)的方式也不一樣。所以程序設(shè)計人員必須深入現(xiàn)場，嚴格遵守生產(chǎn)工藝的具體要求來設(shè)計應用程序。</p><

56、p>　　(2)應用軟件與硬件緊密相關(guān)。軟件設(shè)計人員不能拋開硬件配置和系統(tǒng)孤立地考慮軟件設(shè)計。設(shè)計必須根據(jù)硬件系統(tǒng)，接口的實際情況進行相應的程序設(shè)計。</p><p>　　(3)PLC應用軟件的設(shè)計需要計算機，自動控制技術(shù)甚至網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種知識。特別是PLC網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，PLC控制系統(tǒng)不再是一個單獨的裝置。在控制系統(tǒng)中，可能包括有多臺不同型號的PLC，計算機，外圍設(shè)備等。因此在進行軟件設(shè)計時，實現(xiàn)和處理某種

57、控制功能都離不開計算機，自動控制和通信技術(shù)。因此，應用程序中不僅有PLC程序，還有計算機程序和通信網(wǎng)絡(luò)程序等。</p><p>　　2.2.2.3 編程語言及編程支持工具軟件 </p><p>　　PLC有多種編程語言：梯形圖語言，助記符語言，邏輯功能圖語言，布爾代數(shù)語言和某些高級語言（Basic，C語言等）。但使用廣泛的還是梯形圖語言和助記符語言?，F(xiàn)在世界上各個PLC生產(chǎn)廠家都研制了自己

58、的PLC編程支持工具軟件和監(jiān)控組態(tài)軟件。用戶可以根據(jù)自己的需要利用這些軟件來改善軟件的開發(fā)環(huán)境，提高編程效率</p><p>　　第3章 PLC的選型</p><p>　　3.1 輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算 </p><p>　　本系統(tǒng)控制四層電梯,采用集選控制方式。為了完成設(shè)定的控制任務(wù),主要根據(jù)電梯輸入/輸出點數(shù)確定PLC的機型。</p><

59、;p>　　根據(jù)電梯控制的要求，電梯應具有內(nèi)呼和外呼按鈕、行程開關(guān)、開關(guān)門按鈕，以及相應的指示燈，估算所需I/O口的數(shù)量，并繪制I/O口分配表，見表3-1。</p><p>　　表3-1 I/O口分配表</p><p><b>　　3.2 機型的確定</b></p><p>　　3.2.1 主控制器的選擇<

60、;/p><p>　　目前比較多用的PLC主要有西門子系列，OMRON 系列，三菱系列，松下系列等等，各類型有缺點分別如下：</p><p>　　OMRON系列的PLC程序代號太繁瑣；PLC編程器結(jié)構(gòu)太大(帶24V變壓),像個箱子一樣,遠沒有松下,KEYENCE的小巧；數(shù)據(jù)線因針孔相插的原因,容易損壞；OMRON PLC實在是比較貴,除了一些重要的設(shè)備上使用外,真的不如用其它PLC。OMRON一

61、般只能使用在重型機械的控制及要求穩(wěn)點性能高的設(shè)備上。</p><p>　　三菱PLC有自帶24V變壓和外置24V變壓兩種。外置變壓的結(jié)構(gòu)與KEYENCE的較為相似,比較矮，內(nèi)置變壓的比較高。三菱PLC性能比較穩(wěn)定,燒點的現(xiàn)象沒有KEYENCE那么嚴重，但也有發(fā)生。三菱PLC程序代號較為簡單(如:輸入點1用X1,輸出點1用Y1,內(nèi)部斷電器有M1等)成本方面較OMRON，KEYENCE便宜.</p>&

62、lt;p>　　松下系列老型號的PLC體積很小,輸入輸出的點都是積中在一起與OMRON的擴展口有點相似，新型號的在模仿KEYENCE及三菱等PLC的輸入輸出用一個一個的接線點表示。松下PLC優(yōu)缺點并存,優(yōu)點在于體積小,價格低；缺點在于,容易燒點,這種PLC有時,你接到設(shè)備上閑置一段時間都有可能燒點。</p><p>　　西門子PLC與之上各PLC相比，西門子PLC有如下優(yōu)點：</p><p

63、>　　(1)配置簡單。各種機型均可采用相同配置，簡化設(shè)備采購和倉庫庫存管理。</p><p>　　(2)編程方便。用戶可根據(jù)不同機型的流程要求編制程序，程序調(diào)試和修改都非常簡便，能根據(jù)客戶需求進行變化；程序可采用密碼保護，保護自己的勞動成果。而且PLC采用的梯形圖語言簡單易學，容易上手，不像單片機控制系統(tǒng)那樣復雜而且一旦定型不易修改，不能根據(jù)客戶需求變化。</p><p>　　(3)

64、系統(tǒng)能非常方便地連接到PC機監(jiān)控系統(tǒng)或其他系統(tǒng)如樓宇自控系統(tǒng)中，根據(jù)應用情況，有時可無須增加額外硬件就能實現(xiàn)；增加適當硬件可連接到互聯(lián)網(wǎng)上。</p><p>　　(4)系統(tǒng)外觀高檔，控制靈活，精確度高；故障率極低，節(jié)省維護成本。</p><p>　　綜上所述，在本次設(shè)計中選用西門子PLC進行過程控制。再結(jié)合學院的實驗條件以及編程的可操作性和簡易型，選用S7-200CN進行編程和仿真調(diào)試。S

65、7-200CNCPU型號包括CPU222CN，CPU224CN,CPU226CN等。 S7-200CN針對低性能要求的小型PLC，它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動化控制需求，緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強大的指令集使S7-200成為各種控制應用的理想解決方案。</p><p>　　第4章 四層樓電梯控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　4.1 電梯控制模擬系統(tǒng)面板圖</p><p&

66、gt;　　根據(jù)電梯的控制要求，繪出電梯的控制模擬系統(tǒng)面板見下圖4-1。</p><p>　　圖4-1根據(jù)電梯的控制要求，繪出電梯的控制模擬系統(tǒng)面板見上圖</p><p>　　4.2 電動機控制電路圖  </p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖4-2所示。圖中M1，M2為曳引電機和門電機，交流接觸器通過控制兩臺電動機的運行來

67、控制轎廂和廳門，從而進行對電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過載保護作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護作用</p><p>　　圖4-2電動機控制電路圖</p><p>　　圖4-2電動機控制電路圖</p><p>　　4.3 PLC外部接線圖</p><p>　　PLC外部接線圖見下圖4-3，其中包含主控

68、制器CPU224CN及擴展模塊EM223。接線圖分為DC輸入端和DC輸出端。</p><p>　　輸入端DC24V的負極接公共端1M和2M。輸入開關(guān)的一端接到DC24V的正極，輸入開關(guān)的另一端連接到CPU224或ME223各輸入端。</p><p>　　輸出端DC24V的正極接L+端。輸出負載的一端接到DC24V的負極，輸入開關(guān)的另一端連接到CPU224或EM223各輸出端。</p&

69、gt;<p>　　圖4-3 PLC外部接線圖</p><p><b>　　4.4 流程圖  </b></p><p>　　電梯上下行流程圖見圖4-4。假設(shè)電梯停在N（N=1,2,3,4）樓,M樓有信號,M</p><p>　?。綨時，電梯上行；M＜N時，電梯下行。</p><p>　　圖4-4 電

70、梯上下行流程圖</p><p>　　在電梯運行過程中，電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應該外號。</p><p>　　電梯應具有最遠反向外梯響應功能。例如：電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應四層向下外呼梯信號。</p><p

71、>　　電梯響應流程圖見圖4-5。</p><p>　　圖4-5 電梯響應流程圖</p><p>　　當電梯到達系統(tǒng)控制的目標樓層時，控制系統(tǒng)發(fā)出開門信號，電梯門開，當門開到開門限位時，計時3秒鐘，然后關(guān)門，直到關(guān)門限位產(chǎn)生信號。此過程期間，按開門按鈕電梯門打開，按關(guān)門電梯門關(guān)閉，并且當門關(guān)閉動作時，門間來人會使光電傳感器產(chǎn)生信號，控制系統(tǒng)發(fā)出開門信號，電梯開關(guān)門流程圖見圖4-6。&l

72、t;/p><p>　　圖4-6 電梯開關(guān)門流程圖</p><p>　　4.5 操作原理簡要說明</p><p>　　電梯由安裝在各樓層廳門口的上升和下降呼叫按鈕進行呼叫操縱，其操縱內(nèi)容為電梯運行方向。電梯轎箱內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕S1～S4，用以選擇需?？康臉菍?。L1為一層指示、L2為二層指示、L3為三層指示、L4為四層指示，SQ1～SQ4為到位行程開關(guān)。具體如下：<

73、/p><p>　　1、開始時，電梯處于任意一層。</p><p>　　2、當有外呼梯信號到來時，電梯響應該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時3S后自動關(guān)門。</p><p>　　3、當有內(nèi)呼梯信號到來時，電梯響應該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時3S后自動關(guān)門。</p><p>　　4、在電梯運行過程中，

74、電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應該外號。</p><p>　　5、電梯應具有最遠反向外梯響應功能。例如：電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應四層向下外呼梯信號。電梯應具有最遠反向外梯響應功能。例如：電梯在一樓，而同時有一層向下外呼梯，二層向下外呼梯，三樓向下外呼梯，則

75、電梯先去四樓響應四層向下外呼梯信號。</p><p>　　6、電梯未平層或運行時，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯停止運行后，按開門按鈕電梯門打開，按關(guān)門電梯門關(guān)閉。</p><p>　　4.6 編程元件明細表</p><p>　　根據(jù)電梯控制的要求，為能實現(xiàn)電梯各種功能，構(gòu)思PLC控制的程序，粗略估算肯能用到的編程元件。編程元件見下</p>

76、<p>　　表4-1 PLC編程元件明細表 </p><p>　　4.7 程序仿真與調(diào)試</p><p>　　編好的程序用S7-200仿真軟件進行了仿真，步驟如下：</p><p>　　第一步，把程序?qū)С霰４鏋椤八膶与娞菘刂葡到y(tǒng).awl”文件。</p><p>　　第二步，打開仿真軟件，選擇CPU224及擴展模

77、塊EM223。</p><p>　　第三步，裝載“四層電梯控制系統(tǒng).awl”文件。</p><p>　　第四步，監(jiān)控梯形圖，運行PLC。</p><p>　　第五步，點擊輸入點，使相應輸入點閉合，查看梯形圖輸出情況示。</p><p>　　第六步，根據(jù)仿真情況對程序進行相應的修改和調(diào)試。</p><p>　　通過仿真與

78、調(diào)試，最終得到的程序符合電梯控制的各項要求。</p><p><b>　　第5章 結(jié)  論</b></p><p>　　本次設(shè)計利用S7-200可編程控制器實現(xiàn)對電梯的控制。通過I/O口的估算，合理的選擇PLC的型號。根據(jù)電梯的控制要求，合理的分配I/0口，繪制流程圖，編寫電梯控制程序，并通過軟件對程序進行仿真調(diào)試，使電梯實現(xiàn)了轎內(nèi)與各層呼梯指令的記錄、電梯

79、運行方向和選層的控制，電梯上下行和自動開關(guān)門、電梯的指層控制等功能，達到了預定的設(shè)計目的。</p><p>　　這次設(shè)計也存在一定的不足。由于時間的倉促、設(shè)備條件和專業(yè)知識的限制，只能模擬電梯控制，用軟件進行仿真，未能對相關(guān)的元器件進行選型和制作電梯模型。另外，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點和錯誤，肯請閱讀此篇論文的老師多予指正。面對問題，才有可能解決問題。不足和遺憾不會給我打擊，只會更好的鞭策我前行，今后我更會

80、關(guān)注新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的為社會做出應有的貢獻，為祖國建設(shè)做出貢獻。</p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 石天. 電梯史話.湖南安全與防災，2008.</p><p>　　[2] 孫立新，王彥濤. 對電梯分類的探討.China Elevator, 2004.

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