基于PLC的电梯控制设计

基于PLC的电梯控制系统的设计摘 要随着社会的发展，尤其是现代城市的建设高速发展所带来的高层建筑猛烈的增多，在高层建筑之间的垂直交通工具电梯，对人们生活也就显得特别重要。在电梯出现的早期，其控制方式多为继电器控制方式，但这种控制方式有个致命的缺点安全性差。随着微电子技术、计算机技术、和自动控制理论技术的发展，电梯的逻辑控制也由PLC代替了原来的继电器控制，安全性、可靠性得到了质的飞越。本文针对六层电梯控制系统，对其PLC系统的设计和调试进行了详细的阐述。 电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。目前由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。关键词：PLC 电梯 控制系统IDesign of elevator control system based on PLCAbstractWith the development of society, especially the construction of modern city brought by rapid growth of the high-rise building more violent, elevator also is especially important for the people life in the high-rise building of vertical transportation! In the early, when lift is invented, its control way is relay control way, but this kind of control mode has a fatal flaw-poor safety. With the development of microelectronics technology, computer technology, and automatic control theory, the logic of the elevator control is PLC instead of the original relay control, and it is safety , reliability are improved.In this paper, the design and debugging of PLC system are stated in detail in a storied building six elevator model control system. The core of the system control part is made of Mitsubishi operation cost. So PLC control technology has become a modern elevator control of a hot spot. The elevator is mechanical and electrical integration of the complex system, not only involves the mechanical transmission, electrical control and the civil engineering field, such as to consider issues such as reliability, comfort and aesthetics. And for the modern elevator, should have high security. In fact, have been adopted by a number of safety protection measures on the elevator. In the design of the elevator, the mechanical parts and electrical components are took a large safety coefficient and the coefficient of insurance.Keywords: PLC; elevator; control systemII目 录摘 要IAbstractII概论1一、 电梯控制系统的方案设计41.1 电梯的工作原理41.2 电梯的功能要求4二、 电梯的硬件设计52.1 PLC的简介52.1.1 PLC的特点52.1.2 PLC在电梯控制中的特点52.1.3 S7-200系列PLC的简介62.1.4 PLC的结构及组成62.1.5 PLC的工作原理82.2 电梯系统硬件的选择及电路图82.2.1曳引电动机主电路电路图设计92.2.2 电器柜布线图102.2.3 控制门电路电路图102.3 I/O的分配及PLC的选择112.3.1 PLC控制系统的I/O点数计算与分配112.3.2 PLC的型号选择11三、 电梯控制系统的软件设计133.1设计梯形图133.2 程序说明143.2.1 电梯参数初始化程序段143.2.2 用户输入登记程序段153.2.3 系统状态确定程序段163.2.4 判断电梯是否在开关门程序段183.2.5 电梯开门子程序段183.2.6 电梯关门子程序段193.2.7 判断电梯是否空闲程序段203.2.8 电梯空闲状态处理程序段203.2.9 确定电梯下一个目标楼层的子程序段213.2.10 清除标记子程序段223.2.11 电梯上行主程序243.2.12 确定上行最近目标子程序段243.2.13 电梯下行主程序段263.2.14 确定电梯下行最近目标子程序段27结 论29参考文献30谢 辞315附录3232概论（1） 选题的意义电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。目前由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。 （2） 电梯的发展状况近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是，进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式己逐渐被PLC控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。（3）电梯的结构及组成部件电梯是机电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、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。一 拽引系统电梯拽系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由拽引机，拽引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。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。二 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做升降运动。三 门系统门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。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。四 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，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底，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五 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。六 电力拖动系统电力拖动系统由拽引电机，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，根据电梯配置可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运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对拽引电机进行速度控制。七 电气控制系统电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到用平面的操作。位置显示装置。是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。八 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保护装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。（4）研究内容及目标综上所述，由于电梯作为新一代运输工具，本次毕业设计就以六层电梯作为控制对象，以PLC作为工具对电梯控制系统进行了设计。在设计过程中，首先对PLC进行了详细的介绍，然后针对六层电梯的设计进行PLC类型的选型，再次就是对六层电梯硬件分析，根据输入输出点数，确定PLC机型，画出硬件连线图，然后进行软件分析编程，写出梯形图和语句，进行程序的下载、调试，最后进行软件的仿真、调试等。一、 电梯控制系统的方案设计1.1 电梯的工作原理曳引绳两端分别连着轿厢与对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中产生偏斜或摆动。常闭式制动器在电动机工作时间松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少发动机功率。，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的于东方向和所在楼层位置。1.2 电梯的功能要求（1）电梯运行指定位置后具有手动或自动开/关门的功能。（2）利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。（3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。（4）电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。电机正传，电梯上升；电梯反转，电梯下降。（5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。（6）每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮。（7）电梯启动、运行、到站实现速度的调节。（8）行车时，厅门和轿厢都不能开门。开门之后不能行车，有门连锁保护平层时可自动开门、手动开门，夹人时自动开门。二、 电梯的硬件设计2.1 PLC的简介2.1.1 PLC的特点PLC实质上属于计算机控制方式，与普通微机一样。以通用或专用 CPU 作为字处理器，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器），进行点（位）运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修。编程简单、灵活性强等特点。1、可靠性：对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。（1）PLC无需大量的活动元件和接线电子元件（2）PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计（3）PLC有较高的易操作性，编程简单，操作方便，维修容易（4）PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件，采用精简化的编程语言（5）在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。（6）在PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。2、易操作性:PLC 的易操作性表现在下列几个方面：（1）操作方便（2）编程方便（3）维修方便3、灵活性:PLC的灵活性表现在以下几个方面：（1）编程的灵活性。（2）扩展的灵活性。（3）操作的灵活性。2.1.2 PLC在电梯控制中的特点（1）采用PLC控制电梯，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。（2）去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。（3）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。（4）PLC可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。（5）用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。（6）更改控制方案时不需改动硬件接线。此外，PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期短等优点，倍受人们重视，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。2.1.3 S7-200系列PLC的简介西门子的SIMATIC S7系列是市场上流行的具有代表性的可编程序控制器，它包括S7-200、S7-300、S7-400三类，其中S7-200是小型可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。具有紧凑的设计、良好的扩展性、安全可靠的通讯、界面友好的编程软件，高速的处理能力，强大的指令集。S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力、丰富的扩展模块，S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。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。2.1.4 PLC的结构及组成 S7-200的CPU将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的微型PLC，如图2-1所示为外部结构图：I/O指示灯状态指示灯（LF RUN STOP）可选卡插槽通信端口前盖（模式选择开关）（模拟电位器）（I/O扩展端口）接线端子图2-1外部结构图PLC通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成，如图2-2所示为PLC主要组成部分：接触器电磁阀指示灯电 源编程装置CPU模块输出模块输入模块可编程控制器按钮选择开关限位开关电源 图2-2PLC主要组成部分（1）主机 主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、做出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。（2）输入/输出（I/O）接口 I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。（3）电源 电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。（4）编程器 编程器是PLC的一种主要的外部设备，用于手持编程，用户可用以输入、检查、修改、调试程序或监控PLC的工作情况。除手持编程器外，还可通过适配器和专用电缆线将PLC与电脑连接，并利用专用的工具软件进行电脑编程和监控。PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。2.1.5 PLC的工作原理PLC的工作过程分为以下几个阶段：输入处理阶段、执行程序、处理通讯请求、执行CPU自诊断测试、输出处理阶段。（1）输入处理阶段 每次扫描周期开始时，先读数字输入点的当前值，然后把这些值写到输入映像寄存器中。CPU以8位（1个字节）为增量的方法来保留输入映像寄存器。如果模拟量输入选择输入模拟器，CPU在每个扫描周期刷新模拟输入、执行滤波功能并存储滤波值。当访问模拟输入时，使用滤波值。如果模拟输入不选择输入滤波器，当访问模拟输入时，CPU每次从物理模块读取模拟值。 （2）执行程序 在扫描周期的执行程序阶段里，CPU执行程序是从第一条指令开始，直到最后一条指令结束。不论在主程序或中断程序执行过程中，直接I/O指令允许对输入点和输出点直接存取。如果在程序中使用了中断，与中断事件相关的中断程序就作为程序的一部分存储下来。中断程序并不作为正常扫描周期的一部分来执行，而是当中断事件发生时才执行（中断事件可能会发生在扫描周期的任意点上）。（3）处理通讯请求 在扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通讯端口接收到的任何信息。（4）执行CPU的自诊断测试 在扫描周期中，CPU检查其硬件，以及用户存储器（仅在RUN模式下），它也检查所有的I/O 模块的状态。（5）输出处理阶段 每个扫描周期的结尾，CPU把存在输出映像寄存器中的数据输送给数字输出点。当CPU操作模式从RUN切换到STOP，数字输出设置为输出表中定义的值，或保持当前状态，模拟输出保持最后写入的值。2.2 电梯系统硬件的选择及电路图电动机：电梯的种类多种多样，按拖动系统来分有交流单速/交流双速拖动电梯、交流调压调速曳引电梯等等。在此次设计中，将采用交流双速电机作为曳引电机，它的优点是简单，经济，更重要的是舒适感好。备用电机的选择：备用电机只要选择和曳引电机一样的型号即可。门电机：只要满足功率要求，门电机选用一般三相异步电动机即可。如图中所示电动机的正反转来实现门的开关，采用星角降压启动，KS为速度继电器，用来对开关门到头时制动，防止轿，厅门的损坏。基于以上考虑，部分硬件的选择结果如下：曳引电机型号：YDDL160L-6/8、额定功率：11KW、额定电压：380V、额定电流：23A、功率因数：0.83、备用曳引电机选型通上、门电动机型号：Y100L-2、额定功率：3KW、额定电压：380V、额定电流：7A、功率因数：0.87；主电路部分电器型号的选择结果如下：交流接触器：CJ20-25、熔断器：BLR1-63/3P分断能力：50000A、热继电器：JR16-20/3D、熔断式刀开关：HH4-30/3-25；门电路部分电器型号的选择如下：交流接触器：TYC2-12-9、熔断器：BLR1-63/3P-14、热继电器：JR16-20/3、熔断式刀开关：HH3-15/2-10。2.2.1曳引电动机主电路电路图设计设计思路：曳引电机正转时，KM3闭合，当KM7，KM5触点闭合，电机加速运行，此时串联电阻和电抗的支路电流逐渐增大，当速度达到要求后，KM7触点断开，电梯快速运行；当电梯压下层接近开关时KM6触点闭合，电路电流突然增大，根据电抗的反抗特性，电路电流反相流通，电机反制，速度降低，降到一定时由速度继电器起作用，电机停转，达到电梯停车的要求。如图2-3为曳引电动机主电路电路图图2-3曳引电机主电路电路图2.2.2 电器柜布线图如图2-4为电器柜布线图继电器接触器S7-200（CPU226） PLC主机熔断器组电梯控制柜轿箱内控制屏LED显示电路图2-4电器柜布线图2.2.3 控制门电路电路图如图2-5为控制门电路电路图图2-5 门电路电路图2.3 I/O的分配及PLC的选择2.3.1 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：输入点有:门厅按钮10个,轿厢内按钮9个,楼层感应传感器6个,轿厢门限开关2个,检修开关1个,平层传感器2个，减速传感器2个，过载测量传感器1个，障碍检测光电传感器1个。综上所述，共需要输入点34个。输出信号应该包括：轿厢内指示灯9个，门厅召唤按钮指示等10个，楼层显示用七段码显示器引脚7个，开关门电动机驱动线圈2个，变频器控制引脚3，电梯上下行指示灯2个综上所述，共需输出点33个。2.3.2 PLC的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（MicroPLC），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。三、 电梯控制系统的软件设计3.1设计梯形图设计梯形图一般要遵循以下规则：（1）I/O点和内部各软继电器等的常开和常闭触点可多次重复使用。（2）软继电器的线圈不能直接与左母线相连，应有过渡点。（3）软继电器的右端不能再有接点。（4）在同一套梯形图中，相同代号的线圈不能重复出现（SET、RST除外）。（5）PLC的输入输出点可当软继电器来用。梯控制程序的设计需按照3-1所示的程序流程图来编辑。YYYYNNYN上电初始化确认本层与目标层等待目标层与本层是否同层电梯启动电梯选向电梯运行楼层信号是否目标层平层信号电梯制动开门延时是否停止运行停止是否厅外呼叫是否轿厢呼叫关门图3-1控制系统程序流程图3.2 程序说明3.2.1 电梯参数初始化程序段初始化程序段定义了电梯运行所需要的部分逻辑线，数据寄存器的处始值初始值定义如表3-2：表3-2 参数初始值元件名称含义初始值D100电梯当前位置变量1D101电梯上行最近目标1D102电梯下行最近目标1M101电梯上行标志逻辑0M102电梯下行标志逻辑0M103电梯空闲标志逻辑1M104电梯开门标志逻辑0M105电梯关门标志逻辑0M106电梯关门完毕标志逻辑0D10开门延时时间常数20M0电梯系统启动逻辑0这段程序只有在M0的值为逻辑0的时候才能运行，M0是系统启动标志寄存器。当系统初始化完成后把M0置位，以后在正常运行情况下将不再执行这段程序如果电梯运行，按下X37，就可以把M0复位，而M0是整个主程序的主控指令，一点M0为逻辑0，N0主控就失效了，整个程序将会停止。3.2.2 用户输入登记程序段用户输入程序段是用来接收用户对门厅按钮或者轿厢内按钮的操作，并将其保存到一定的逻辑线圈中或者执行一定的指令加以处理，每个触点对应的逻辑线圈以及说明如表3-3所示：表3-3 触点对应逻辑线圈及其说明输入点触点说明对应逻辑线圈X0厢内一楼按钮M10X1厢内二楼按钮M11X2厢内三楼按钮M12X3厢内四楼按钮M13X4厢内五楼按钮M14X5厢内六楼按钮M15X6厢内开门按钮M16X7厢内关门按钮M17X10厢内报警按钮M20X17六楼下行按钮M27X20五楼上行按钮M30X21五楼下行按钮M31X22四楼上行按钮M32X23四楼下行按钮M33X24三楼上行按钮M34X25三楼下行按钮M35X26二楼上行按钮M36X27二楼下行按钮M37X30一楼上行按钮M40该段程序都是用的SET指令，把按下的触电对应的逻辑线圈置位，用以保持该状态，比如当X0接通就把M10置位。一部分程序如图3-4所示：图3-4程序梯形图3.2.3 系统状态确定程序段这段程序的大部分都像前边的三句，当M10置位是就接通轿厢内一楼按钮对应的指示灯，表示该按钮被按下，如图3-5所示：图3-5程序梯形图对开门状态和关门转台有特殊的处理，其梯形图如图3-6所示：图3-6程序梯形图M16和M17分别是开门按钮和关门按钮对应的状态，只有当电梯不移动的时候才能执行开关门的指令，所以要对Y025和Y026的状态进行判断，Y025和Y026分别是拽引电机正转和反转的状态，也就是判断电梯有无上下行。如果是开门状态，为了避免冲突，先要复位关门继电器M17，在复位关门状态继电器M105,复位开门到位继电器M106，这样就可以置位开门状态继电器M104,这样就已经处于开门的状态了，响应了开门按钮的要求了，就可以复位开门按钮对应的继电器M16关门的过程与此正好相反，这里就不再做说明了。在系统状态确定的时候还要显示当前的楼层以及当前是处于上行还是下行状态，这些要求都是通过下边的程序段来实现的，其梯形图如图3-7所示：图3-7程序梯形图D100寄存器是存的是当前的楼层数，SEGD(seven-segmentdecoder)是显示十六进制指令，当系统一上电，它就把D100寄存器译码成驱动与输出端Y011-Y017相连的七段数码管的控制信号。当M101置位，说明电梯处于上行状态，所以电梯的上行指示灯Y041亮。当M102置位，说明电梯处于下行状态，所以就使得电梯的下行指示等Y042亮。3.2.4 判断电梯是否在开关门程序段 图3-8程序梯形图当M104置位且M105复位就是说明电梯处于开门状态，就调用电梯开门子程序段P30。当M104复位且M105置位就说明电梯正处于关门状态，就调用电梯关门子程序段P40。当M104和M105都复位时，说明电梯既没有开门又没有下行。这样N1层主控指令有效，去处理电梯的移动，如果电梯处于开门或者关门状态就会切段移动指令的执行，保证电梯不会移动。M105复位，其梯形图如图3-8所示：3.2.5 电梯开门子程序段图3-9程序梯形图当M104置位时电梯处于开门状态，如果开门到位开关X032没有接通，置位Y020继续开门，如果开门到位，X032接通说明门已经开到位了，这是置位开门到位继电器，并开始定时，让人安全进入，定时时间到复位开门状态继电器并置位关门状态继电器，开始关门。其梯形图如图3-9所示：3.2.6 电梯关门子程序段图3-10程序梯形图这段程序和电梯开门子程序段很相近，M105置位标志着电梯处于关门状态，根绝关门是否到位继电器的状态来判断应该执行那些操作如果关门没到位，驱动开关们电动机反转继续关门，如果在关门的过程中光电传感器X035接通表示有人进出或者有东西挡在门口，为了安全其间，就为跳转到开门子程序段P30，重新开门，只有障碍排除了才能继续关门。其梯形图如图3-10所示：3.2.7 判断电梯是否空闲程序段图3-11程序梯形图X000-X005是电梯轿厢内的选层按钮，X017-X030电梯门厅的召唤按钮，上边这段程序是为了检测这些按钮中有没有一个或者几个被按下，用这个来确定电梯的运行状态，判断电梯是否处于空闲，其梯形图如图3-11所示，用SUM指令计算X001-X004，X017-X026，X017-X026的逻辑1的位数，保存到D111和D112中如果X004 ,X005,X027,X030中有一位或者几位被置逻辑“1”或者 M8020还是逻辑0，图3-12程序梯形图那就证明有按钮被按下，那么M100就被接通否则复位M100。其梯形图如图3-12所示：3.2.8 电梯空闲状态处理程序段当M101和M102都复位的时候电梯既不是上行也不下行有可能处于空闲状态，这时候就去调用P50，确定电梯下一个目标楼层的子程序段，这这段程序中会确定M103（电梯空闲标志）的值，如果这段程序执行的结果是还没有任何其他楼层（不包括电梯当前停靠的楼层）需要响应，那么M103就为逻辑1,电梯继续处于空闲状态，如果M103和 M100（有按钮按下标志）都置位，就说明按下的是电梯挺靠的楼曾，便设置电梯开门标志M104。3.2.9 确定电梯下一个目标楼层的子程序段图3-13程序梯形图P40这段程序是确定电梯的下一个目标楼层的子程序，在电梯处于空闲状态会执行这一段程序，在这段程序中，会确定M103（电梯空闲状态标志）的逻辑值。如果这段程序执行的结果还是没有任何其他楼层（不包括电梯的当前层）需要响应，那么M103的值就为逻辑“1”，电梯仍然处于空闲状态。其梯形图如图3-13所示：这段程序的第一部分是设了一个临时变量D110,然后把电梯的当前的层保存在D110当中，然后使用一系列指令修改D110的值，比如门厅一楼上行按钮或者轿厢内一楼按钮被按下，那么就把数字一传给D110。门厅二楼上行按钮或者下行按钮或者轿厢内二楼按钮被按下的时候就把数字2传给D110，以此类推。3.2.10 清除标记子程序段表315清除标记对应表楼层对应状态清除的逻辑线圈一层任何状态M10M40二层上行状态M36下行状态M37空闲状态M36M37任何状态M11三层上行状态M34下行状态M35空闲状态M34M35任何状态M12四层上行状态M32下行状态M33空闲状态M32M33任何状态M13五层上行状态M30下行状态M31空闲状态M30M31任何状态M14六层任何状态M15M27此段程序的任务是电梯在某个楼层的时候，清除已经完成任务的按钮状态。程序的梯形图如图3-14所示:图3-14程序梯形图在子程序的开头，把电梯的当前所在的楼层数保存到便址寄存器V中，并用跳转指令CJ跳转到P60V当中去，在P0V的最后总有一句跳转到P69（清除标记子程序的结尾，SRET指令），这样就保证只有当前楼层的标记被清除。对应没一层应清除的标记如表3-15所示。3.2.11 电梯上行主程序图3-16程序梯形图当电梯上行标志M101置位且电梯下行标志M102复位的时候，说明电梯处于上行状态。电梯在上行的过程中只要还没有减速，（即Y024没有被置为逻辑1），每一个扫描周期都要调用电梯上行最近目标子程序段P70，看有没有用户新的召唤指令，以更改上行目标楼层。并不断的把电梯的当前层数值D100和上行最近目标D101进行比较，如果比较的结果是电梯的当前小于电梯的上行最近目标，则电梯要继续上行，M202置位，并且使的电动机继续正转，Y025置位。如果比较的结果是上行最近目标D101等于电梯的当前层，意味着电梯快要到达，要准备平层，马上设置电梯为减速上行置位Y024。当电梯在减速上行过程中遇到上行平层传感器X036的隔磁板，发出的平层信号就复位拽引电机的正传Y025线圈和减速线圈Y024，设置电梯的开门标志M104为1，以便下一个扫描周期进入开门子程序，并调用P60清除本层的相应按钮状态。其梯形图如图3-16所示：3.2.12 确定上行最近目标子程序段图3-17程序梯形图确定上行最近目标子程序段，是为了监控用户新的输入，确定是否需要更改电梯运行的目标，如图3-16所示，如当电梯已经有了目标层，并开始移动的时候，比如从一楼到六楼，当电梯经过二楼时，四楼门厅有人按下门厅的上行按钮，那么电梯的上行最近目标层就应当改为4，而不是6。其梯形图如图3-17所示：在这段子程序中用到了用了一个类似C语言中的switchcase语句的梯形图结构，根据一个变量的不同数值去执行相的指令。因为在每个扫描周期电梯的当前位置都在发生改变，而检测上行最近目标只能检测上行最近目标层只能检测当前层一上的层的门厅上行召唤指令，或者厢内按钮的指令。比如当前层是当前层是四层，上行最近目标是6，那么只有按下5楼的门庭上行召唤指令或者厢内5楼按钮才能改变电梯的上行最近目标层。而按一楼，二楼和三楼的按钮的不能响应。P0就是确定上行最近目标曾子程序的开始，首先要得到当前所在的楼层数，保存到变址寄存器V中，然后根据V，是用跳转指令CJ跳转的相应的程序段。如果当前的楼层树是二，那么就直接会跳到P2，这样就会跳过P1（检测二楼的按钮状态），如果检测到P2中的M12（轿厢3楼按钮）或者M34（三楼门厅上行按钮）被按下，那么就用3来取代原来的电梯上行最近目标层，并跳转的P19，（确定电梯上行最近目标子程序的结束，SRET指令），然后继续检测P3中的M13（轿厢三楼按钮状态）和M32（三楼门厅上行召唤按钮状态），如有被按下就用四来取代电梯的上行最近目标层，以此类推，继续向下检测，一直到P4，P5，P6。如果到P5都没有按钮被按下，那么就进入P6，证明电梯已经不在上行状态了，那么就抚慰M101（电梯上行标志），并设置电梯的空闲标志M103为逻辑一，在下一个扫描周期就进入电梯的空闲状态处理程序。3.2.13 电梯下行主程序段图3-18程序梯形图当电梯上行标志M101复位并且电梯下行标志M102置位的时候说明电梯正处于下行状态。其梯形图如图3-18所示，当电梯在下行的过程中还没有减速（也就是Y024还没有被置位）在程序扫描的每一个周期都要调用电梯下行子程序段P20，检测有没有新的下行召唤。如有可应答的召唤就要修改电梯的下行最近目标。在下行的过程中不断的比较电梯的当前层D100和下行最近目标D102，如果比较的结果是电梯的当前层高于电梯的下行最近目标，置位M200，说明电梯还没有到达停靠站，需要继续下行，使得电梯拽引电梯继续逆转，也就是是置位Y026。下行一直到电梯的行最近目标和电梯的当前层相等的时候，并且下行减速传感器接通，说明电梯已经到达需要停靠的楼层，需要为平层准备，置位Y024，使得电梯减速上行。减速上行一直到电梯下行平层传感器X037接通的时候，说明轿厢已经到了平层的准确位置，复位拽引电机反转线圈Y026，复位拽引电机减速线圈Y024。置位开门标志M104。以便程序下一个扫描周期进入开门子程序段。这是还要调用清除标记子程序，清除本曾的按钮状态。其梯形图如图3-19所示：图3-19程序梯形图3.2.14 确定电梯下行最近目标子程序段确定电梯下行最近目标层子程序段的作用是在电梯处于下行的过程中的每一个扫描在周期都检测是否需要更新电梯下行最近目标层，如果需要就进行修改，结构和指令和确定电梯上行最近目标层子程序段相似，但有点不同。从上边的梯形图可以看到在P20的下边是P26而不是P21，那是因为电梯下行的工程中程序只能扫描当前层以下的楼层数，并且从高层往低层扫描。扫描的过程和确定电梯上行最近目标子程序段相似，这里不再说明。知道代码结尾处的P21，在所有的按钮没有被按下的情况下，取消电梯的下行运作状态，设置电梯的空闲等待状态。 结 论经过三个多月的不断的努力，我终于完成了毕业设计。在开始接到这个课题时我相当茫然，但是我不断通过书店、图书馆和互联网等寻找有关“基于PLC的电梯控制系统设计”的资料，清楚地了解到了电梯的工作原理，以及经典的用PLC工业控制的设计实例，再结合自己所学过的PLC可编程器的有关知识，我开始对六层电梯PLC控制有了自己的思路。为了更好地理清自己的思路和完成我的设计任务，我把设计思路分成了几个模块，再根据自己的模块，按照时间分配好自己的任务。我就有针对性的逐个完成给自己设定好的阶段性目标。在前期，我发现查阅资料也是一个不容缺少的能力。有关这方面的资料有太多，你得分清哪些对你有用处，哪些没用，等查阅完后需做好记录、归纳与总结，找到问题的本质。对于电梯控制系统的设计，你必须对电梯的工作原理和功能要求了解得很透彻，因为这是你后面设计的基础。在了解完这些之后，再去多看些有关PLC控制的实例。虽然学过PLC这门课程，但是那大部分是理论的，看完这些实例后，才发现有了自己的初步思路。在后面，我就正式开始了我的设计。对于PLC程序的设计，其I/O端口的分配尤为重要，这是做后面程序设计的基础。在I./O端口分配好后，就选择合适的PLC。一般程序的设计不是一蹴而就的，得通过不断的调试才能完成。通过这些天的努力，让我理会到了理论与实践的巨大差距。只有不断通过实践，才能把所学知识学好，才能发现问题所在，才能有更大的进步。参考文献 1王仁祥. 电力新技术概论M. 北京：中国电力出版社，2009.2戈东方. 电力工程电气设计手册.第1册，电气一次部分M. 北京：中国电力出版社，1989.3丁毓山、雷振山. 中小型变电所使用设计手册M. 北京：中国水利水电出版社，2000.4姚志松、姚磊. 中小型变压器实用手册M. 机械工业出版社，2008.5祝淑萍. 工业企业电力网际变电设备M. 北京：冶金工业出版社，2003 43-54.6刘百昆. 实用电工技术问卷J. 内蒙古：内蒙古人民出版社，1992.谢 辞电梯控制技术是一项专业技术，它涉及到机电专业的诸多课程。通过此次设计我对自己所学基础理论、专业知识和基本技能进行了综合的检验。培养了分析与解决实际问题的能力，同时这次毕业设计不仅使我了解了很多新的知识，更重要的是我检索和获取知识的能力的到了很大的提高，这跟老师们给我的指导也是分不开的。本文是在导师王老师的悉心指导下完成的，王老师严谨求实的治学态度、和蔼可亲的为人风范是我受益匪浅。谨此向王老师致以崇高的敬意和衷心的感谢！在课题选题和研究过程中，还得到了其他老师和同学的帮助。在此，对其他给予帮助的老师们表示我诚挚的谢意，对给予帮助的同学们表示衷心的感激和谢意。鉴于本人所学知识有限，经验不足，又是初次研究这种复杂的设计。在此过程中难免存在一些错误和不足之处，恳请各位老师给予批评和指正。最后，还要感谢所有老师在这两年半中给我的培养。两年半的培育，不仅使我学到了很多新知识，更重要的是，使我建立起了一套完整的科学思考观，正是有了这样科学的分析和思考问题的方式，才能使我解决毕业设计中遇到的一系列问题，同时这在我以后的生活、学习和工作中也将起到举足轻重的作用。附录基于PLC的电梯控制设计图