毕业设计-四层电梯的 PLC 的控制系统.doc

烟台工程职业技术学院 机制工艺 系 机械制造与制造 专业 08305 级毕 业 设 计（论文）题 目: 四层电梯的plc的控制系统 姓名 刘贞江 学号 2008010191 指导教师（签名） 姜明国 2010年11月20日烟台工程职业技术学院诚 信 承 诺 书本人慎重承诺：我所撰写的设计（论文） 电梯的plc改造 是在老师的指导下自主完成，没有剽窃或抄袭他人的论文或成果。如有剽窃、抄袭，本人愿意为由此引起的后果承担相应责任。毕业论文（设计）的研究成果归属学校所有。 学生(签名)：刘贞江 2010年 9月 10 日 机制系毕业设计任务书设计题目：四层电梯的plc控制系统 学生姓名： 刘贞江 系别： 机制工艺系专业: 机械制造与制造 班级: 08305班 指导教师姓名:姜明国 职称: 高级讲师 课题来源： 命 题 任务书下达时间 2010-9-10 教学科主任签字 王志刚 一、毕业设计主要内容1、查阅plc控制系统的基本理论。2、分析四层电梯的plc系统。3、写出毕业论文。4、画出电路图。二、毕业设计的主要技术指标 1、在本设计当中采用欧姆龙系列的plc 2、对四层电梯进行分析，用plc系统完成三、毕业设计基本要求1、按时与教师见面，接受检查。2、按进度要求完成毕业设计任务。3、提交符合标准要求的毕业设计论文。4、准时参加毕业设计答辩。四、应收集的文献资料1、李向东电气控制与plcm北京：机械工业出版社，20052、余雷声电气控制与plc应用m北京：机械工业出版社，1996五、进度计划序号毕业设计阶段性工作及成果时间安排1布置毕业设计2010、09、102交初稿2010、10、203定稿2010、11、104答辩2010、11、20前摘 要 随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由plc代替原来的继电器控制。plc是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言,控制灵活方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，本次设计对传统电梯控制方式加以更新，运用高性价比的现代plc控制方式，力求以人性化、智能化方向设计出一款高效、安全、价廉；能个性化组合且能在商业办公楼、行政大楼、中小型宾馆和居民公寓中发挥显著作用的普及型电梯控制系统。实际上电梯是根据外部呼叫信号和自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制都不能满足控制要求。因此，本系统采用经验设计法为主的设计方法，取得了良好的效果。关键词：电梯 plc 传感器 智能化 继电器abstract with the development of the economy, microelectronic technology, computertechnology and the automatic theory are developed rapidly, the ac variablefrequency technology has been in a new state. its application is becoming moreand more widely. but the elevator as an important traffic in skyscraper，it also hasdeveloped quickly with the improving requirement of the people .its draggingtechnology has developed from dc timing to ac variable frequency timing andits logic control- relay control also has been replaced by plc.plc is a computer control, automatic control technology, communication technology as one of the new type of automatic control devices. its programming software language used to learn to understand the ladder controlling convenience, anti-interference ability, stable and reliable operation, this design approach on the traditional elevator control to be updated, using modern plc control cost-effective manner, and strive to human and intelligence, keep pushing new design an efficient, safe, cheap; can be personalized and can mix in commercial office buildings, administrative buildings, small hotels and apartment residents play a significant role in the popularization of elevator control system . in fact the lift is based on an external call signals and other operation control law itself, but calls are random, the lift is actually a man-machine interactive control system, simple to use in order to control or logic control can not satisfy the control requirements.therefore, the system design using experience-based design has achieved good results.keywords: elevator plc sensor intelligent relays目 录摘要 ()abstract()一前言(1)二 本程序的设计思路(2)三 plc可编程介绍(3) （一） 基本组成(3) （二） 输入输出接口(4) （三） 可编程程序控制器的工作过程(4) （四） 编程语言和指令系统(7)四 硬件部分电路设计(10)（一） 控制电路的基本结构和作用(10)（二） 主电路的设计 (10)五 辅助电路的设计(12)（一） 输入输出电路(12)（二） 确定输入和输出点个数(12)六 程序的设计(14)（一） 本设计要达到的具体目的和控制要求(14)（二） 本程序的目标(16)七 plc程序的调试(17)（一） 调试前的准备工作(17)（二） 具体调试过程(18)结束语(20)致谢(21)参考文献(22)iii一 前言随着变频技术和plc控制技术的发展，自动化应用也越来越多，由于一些行业的的要求或是由于工作和场地的特殊情况，电气控制部分一般都很简单，多数采用人工手动控制或采用继电器控制方式。这些升降机械存在一些明显的问题，如启动停止和运行不平稳，升降运动过程动作不可靠，自动化程度不高，故障率较高，设备能耗高，无法应急运行，存在安全隐患等等1。基于这些问题使得这些升降机械很难在生产生活中发挥高效率的作用，同时也使得国内这些生产的升降机械无法与进口的自动化生产线配套使用，也无法根据实际的生产需要转换和调整升降机械的动作方式和工作顺序。电梯作为现代智能建筑内的代步工具。越来越显示出它的重要作用，为了适应电梯的迅速发展。由plc控制代替传统继电器控制已成为发展定局plc是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言!控制灵方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，本次设计对传统电梯控制方式加以更新，运用高性价比的现代plc控制方式，力求以人性化、智能化方向推存出新!设计出一款高效、安全、价廉；能个性化组合且能在商业办公楼、行政大楼、中小型宾馆和居民公寓中发挥显著作用的普及型电梯控制系统。实际上电梯是根据外部呼叫信号和自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制都不能满足控制要求。因此，本系统采用经验设计法为主的设计方法，取得了良好的效果。26二 本程序的设计思路针对控制要求,选用mov指令cmp指令为主,即先把轿厢所在楼层号传送到一个通道中，再把呼梯楼层号传送到另一个通道中，然后将这两个通道的内容进行比较。若呼梯楼号大于轿厢所在楼号则电梯上行( 若呼梯楼号小于轿厢所在楼号则电梯下行(若两楼号的内容相等则电梯停在该楼层，对于电梯的这种控制方式是本例程序设计的主线，为了实现电梯顺向优先执行的功能，即当电梯在上行过程中有多个呼梯信号发出时，先接送轿厢所在楼层以上的乘客，直到轿厢以上楼层无呼梯信号或轿厢已到达建筑物顶层时，电梯才会往下行驶；当电梯在下行过程中有多个呼梯信号发出时，先接送轿厢所在楼层以下的乘客，直到轿厢以下楼层无呼梯信号或轿厢已到达建筑物底层时，电梯才会往上行驶；本例各楼层的指示灯一经点亮，就将本楼层号码实时传送到同一个通道中， 但由于plc是至上而下扫描程序的，而且通道内的数据随着程序读取的进度在不断的改变，因此在所有点亮的指示灯中，只有最靠近程序末尾的指示灯传送的楼层号，才能最后保持在通道内并传送到输出，直到电梯到达该楼层熄灭指示灯后，通道内的数据才可能在输出时发生改变。这样就确保了plc在读取呼梯信号时，始终按照程序段的排列顺序来读取。本例将传送呼梯楼层号的程序段分别按照从一楼到四楼和从四楼到一楼进行排列，中间设置jmp 指令， 当电梯处于上行状态时jmp指令将从四楼到一楼的程序段跳过，转而执行从一楼至四楼的程序段，这样以来，由于高楼层的程序段最靠近程序末尾，即最先被执行输出，于是电梯就优先执行上行信号，反之亦然。另外由于电梯是用来运载乘客的。 因此，它的运行的可靠性要求很高。本例用一个启动按钮和一个停止按钮来控制电梯的起停，在按下启动按钮时，系统立即上电，电梯处于待命状态。而电梯在运行过程中按下停止按钮时， 电梯不会马上停下来，因程序中设置了等待、延时环节，当轿厢内的最后一位乘客走出轿厢后，程序中的等待部分动作将所有呼梯按钮锁定（此时按下任何呼梯按钮都为无效），并使轿厢下降到一楼，经自动开门和延时关门之后启动十秒定时部分（若在这十秒内有人按下轿厢内的开门按钮电梯仍会开门），延时时间到动作。将系统电源切断，此时电梯才被真正关断。针对各项内容编写出相应的程序后，将各个环节编写的程序合理的联系在一起，即得到一个满足控制要求的系统程序2。三 plc可编程序介绍可编程序控制器是二进制逻辑运算为主的、专为工业环境应用而设计的控制器，后来发展成为具有各种接口，且通讯功能和 软件能日趋完善的工业控制器。为与个人计算机区分，可编程序控制器一般简称为plc。plc与单片机等计算机控制系统相比，具有以下特点：全系统采用模板化标准结构；针对生产过程的系列化i/o接口模板，能适用于各种电压等级，越来越丰富的智能接口模板；模块化软件和面对普通电气人员的梯形图编程语言；系列化产品形成，同系列不同型号间联网容易；适应工业环境，安装维护容易；可靠性高，故障率低；系统组成灵活，易扩充，易更新；便于在线调试修改；性能价格比随系统的扩大而提高，投资比例随生产对象的扩大和复杂而降低。自1969年plc诞生至今，plc已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。iec（国际电工委员会）从1979年开始制定plc标准，且每隔23年审议一次3。（一） 基本组成 虽然plc的制造厂家很多，其系列型号琳琅满目，但一般而言，plc的基本组成可用图3-1表示，由中央处理器单元（cpu板）、输入接口部件、输出接口部件、输出接口部件和电源部件等四部分组成。图3-1 plc基本组成cpu板是控制器的核心，许多厂家的plc的都采用单片机作为cpu板，其内部一般包括cpu单元、储存起去、内部i/o通道等。为了减少对机内单片机内存容量要求的压力，许多plc的cpu内部除数据存储器外，其程序储存器通常仅储存plc系统管理程序，而用户程序则采用单片机片外扩展的方法来解决。 输入输出（i/o）部件是连接现场设备与cpu板之间的接口电路。由于plc要满足工业生产现场恶劣环境的要求，i/o部件通常需要针对工业环境等实际情况来采取必要的措施进行设计，以满足抗干扰方面的要求。 电源部件为plc内部其他各部件提供合适的电压稳定的电源。从结构形式上看，plc可分为整体形式结喉和模块形式结构。对于整体形式结构，四个基本部件部分安装在同一机壳内；对于模块式结构，四个基本部件各自独立封装，成为独立的模块，各模块之间通过机架和总线连接。小型plc一般为整体式结构，大、中型plc则多为模块式结构4。不管是整体式或模块式plc，由于总线都是可对外开放的，其i/o在总点数不超过选定机型规定的条件下，都可根据用户的需要进行组合和扩展。（二） 输入输出接口plc输入输出接口的主要功能是与外部设备联系。i/o接口技术对plc能否在恶劣的工作环境中可靠工作起着关键的作用。plc的i/o接口可分为开关i/o和模拟i/o两类。1 开关量输入输出接口开关量i/o又称为数字量i/o或离散量i/o。plc以开关量顺序控制见长。任何一个生产设备或过程的控制与管理，几乎都是按步骤顺序进行的，工业控制中80%以上的工作都可以有开关量控制完成。 模拟量输入输出接口 模拟量i/o接口模板的主要功能是数据转换。输入数据有多路选择开关选定，经过a/d转换成为数字量，再经过光电隔离后送到输入锁存器供plc调用。plc处理的数字量由输出锁存器经光电隔离、d/a转换变成模拟量信号，再经过放大驱动输出到外接设备，其原理如图3-2所示。图3-2 plc模拟量输入/输出接口模拟量输入模板的信号范围通常是：电压信号15v，+10v，010v；电信号020ma。模拟量输入模板的分辨力多为12位，有的可达13位，其点密度常见的有2、4、8和16点。 使用模拟量输入输出接口摸班时都应注意所选plc的特殊限制，如模板总数限制、i/o总点数限制等，模块式plc还应注意模板安装位置的限制。 功能模板和智能模板功能模板通常指构成系统特殊功能所需的模板，主要有：人机对话、远程i/o、串行通讯、与上位机联网、高级语言、热备模板等。智能模板则是带自己独立的cpu芯片或相应控制的专用模板，有些智能模板还能在脱离plc后正常工作，这类模板有：温度传感器输入、高速计算器、pid调节、凸轮模拟器、阀位控制、位置控制、电动机轴定位控制等。（三） 可编程程序控制器的工作过程 cpu不能同时处理多个操作任务，而只能按分时操作原理，每一时刻执行一个操作，一个操作完成后再接着执行下一个操作。这种分时操作过程称为cpu对程序的扫描过程。plc的工作过程就是cpu扫描程序的过程，典型的plc工作过程如图3-3所示。接通电源经过复位和初始化程序后，plc开始进入正常的循环扫描工作。首先，plc进行自诊断查错，检查系统硬件和用户程序存储器。若发现错误，plc将切断一切输入，停止运行用户程序，并通过指示灯发出警报；如果属于一般性错误，则只要发出警报，等待处理，但不停机。当检查未发现错误时，plc将输入接口采样的输入信号从输入缓冲器读入，存放在映像存储器备用。接着，plc从第一条指令开始，逐条执行用户程序，直到最后一条（通常是end指令，是plc判断用户程序是否执行完的标志）。执行完用户程序后，再次复位wdt。设置wdt的目的是确保系统正常工作，如果在设定的时间内，wdt不能复位，则发出错误信号。然后，将存放在输出映像存储器的数据 送到输出锁存器锁存（由输出驱动电路通过输出端子输出给外设）。刷新i/o数据后，复位监控定时wdt（watchdog timer）。最后，plc进入服务外设命令的操作。设置外设服务是为了方便操作人员的介入，有利于系统的控制和管理，但并不影响系统的正常工作。若没有外设命令或外设命令处理完毕后，plc自动再次进入自诊断操作，自动循环扫描运行。初始化自诊断查错出错否采样、扫描、刷新输入信号并存入输出映像区复位wdt逐条执行用户程序，其输出结果存入输入映像区程序结束否输出刷新复位wdt外设服务执行出错处理程序，判断出错性质（报警或关闭系统）是否图3-3 plc工作过程上电复位（四） 编程语言和指令系统1. 编程语言plc的主要应用场合是工业控制过程，主要使用对象是工程技术人员。因此，plc的编程语言要满足易于调试两方面的要求。控制工程技术人员熟悉控制线路图，而plc的图形化指令结构很适合工程技术人员使用。plc通常以内部数据储存器单元作为变量，以一些具体参数或具体单元的地址作为常数，所以有明确的变量和常数。plc的程序结构为典型的块式结构，应用软件的形成只需要编辑这个过程，其余由系统软件自动完成。利用编程器的按键、显示和内部编辑、监控等软件的支持，可使plc程序的调试变的容易。因此，一般plc编程器的按键、显示和内部编辑、监控等软件的支持，可使plc程序的调试变的容易。因此，一般plc编程语言的主要特点有：图形化指令结构；明确的变量和常数；简化的程序结构；应用软件形成过程简便；程序调试容易等5。不同厂家plc的编程语言各不同，但从总体形式看，可分为两大类：梯形图语言和语句表语言。除此之外，有的plc还支持流程图csf（control system flowchart）语言编程。cs编程语言采用了数字电路中常见的逻辑电路符号作为编程的基本符号，并采用数字电路原理图的表达方式来表达程序中各变量之间的逻辑关系。1 形图语言梯形图语言采用的图形与实际继电接触器控制系统的梯形图（控制线路图）相似，具有很强的直观性和形象感。简单的plc逻辑控制、系统的梯形图与有触点的电气原理图的比较，其中图3-4所示电气原理图与plc梯形图的比较，图（a）是带有自锁触点的线圈控制原理图，图（b）则是相应的plc梯形图。s1s2kkaqbq（a）电气原理图（b）plc梯形图图3-4 电气原理图与plc梯图形土22由图可见，在电气原路图中，线圈k通电与否（数据逻辑通电为“1”，断电为“0”）取决于开关s1、s2及触点k的接通或断开（逻辑关系）。要使线圈k通电（为“1”），必须使s1或k动作闭合（为“1”），且s2复位，其常闭触点闭合（复位为“0”，但常闭触点表示为逻辑非，即“0”的非为“1”，表示闭合）。在plc中，要使输出端子q的值输出高电平，则内部存储单元a储存的值应为“1”或q存储的值为“1”，且b储存的值则应为“0”，才能继续保持q的值为“1”。q的值为“1”，则可以通过输出接口输出高电平，从而实现原理图中需要硬件开关、触点才能实现的控制功能。在plc梯形图中，内部存储器单元也形象地称为元件，但这是一个软元件。实际上，一个元件的线圈或触点是内部存储器单元中的一个位来储存其状态。储存值为“1”，表示该元器件的线圈处于通电状态，元件的常开触点闭合，常闭触点断开。由于内部存储单元中的内容可被无限次调用（读取），因此在plc中“线圈元件”的“触点个数”从理论上讲有无穷多个。由次可见，plc梯形图表示的逻辑控制，实际上是采用程序软件取代实际硬件的控制。plc梯形图中元件和连接线中实际并没有电流流过，编写程序时必须清楚这一点，它仅代表“线圈元件”与各“触点”间的逻辑关系。plc梯形图表示的元件种类主要有：继电器、定时/计数器以及其他功能元件。继电器元件最为简单，只有线圈和触点。定时/计数器元件除了线圈和触点外，还需要表示定时/计数值的参数，这时图形相当于汇编语言中的操作码，参数相当于操作数。plc梯形图中的其他功能（中断、跳转、子程序调用和返回、i/o映像更新等），有的plc还有高级指令功能。一般而言，功能元件（或称为功能指令）在plc梯形图中也是用线圈符号加参数或带有参数的功能块来表示。有的plc的一条功能指令可能用多个线圈表示，其中只有一个执行线圈，其他的都是参数设定线圈。对于plc梯形图中采用的符号，各种机型之间有一定的差异，而元件所使用的编号则完全不同。这不仅是内部存储器的短员数不一样，而且还有各自的汇编程序设计不同的原因。 语言表语言大多数plc，既可采用梯形图语言编程也可采用语句表语言编程。plc的语句表语言采用助记符来表示，一般由操作码和操作数组成。操作码表示的是指令需要完成的操作功能，操作数为变量或常数。变量指数据存储单元在plc工作时其存储内容是变化的。可作为变量寻址的plc元件（数据存储器单元）主要有：输入继电器、输出继电器、辅助继电器、专用辅助继电器、定时/计数器、状态寄存器和数据寄存器。不同的plc作为变量的单元地址范围通常也不同，但对于确定的机型，变量的地址范围是有明确规定的。除了变量外，常数也是语句表语言中操作数的主要形式之一。使用常数的场合主要有：算术运算等指令需要进行赋值时；需要通过两个或以上参数才能确定指令的操作功能时。例如，对定时器或计数器的设定，第一个操作数选择变量（定时器或计数器单元）的地址，第二个操作数确定定时/计数器的定时/记数值。有些plc对某些特定操作功能采用 专门的子程序来实现，着些子程序则以编号的形式存放在plc的系统程序中。此时，操作数除了指定完成操作所需要的参数外，还用来指定具体调用的子程序的编号6。2. 指令系统plc指令的类型主要有：基本逻辑指令、定时/计数器指令、数值运算指令、数据变换处理指令、程序控制指令以及其他功能指令等。 基本逻辑指令。基本逻辑指令是plc最基本的指令，用来完成对继电器逻辑变量的布尔运算。主要的基本逻辑指令有：装入指令（又称“取”指令、连接指令、输入指令）、赋值指令（又称输出指令）、逻辑与指令（又称触点串联指令）、逻辑或指令（又称触点并联指令）、复位置位指令、脉冲指令等。装入指令（“取”指令）用于一段程序的开始，表示将某一单元的内容取出来准备用于运算操作；赋值指令是将一段程序的计算结果赋值给某一数据储存单元的操作指令，在梯形图中相当于是一个线圈通电或断电的输出，所以又称为输指令； 定时/计数器指令。定时/计数器指令用来对事件发生的时间间隔或次数进行控制。定时器的实质也是计数器，只是其计数的脉冲是内部的时钟脉冲。计数器的基本功能是在满足执行条件的情况下，根据计数输入脉冲的次数进行递增或递减计数。当计数值达到预先设定值时，将一个特定发逻辑变量置位为1。 数值运算指令。plc数值运算的基本指令是四则运算指令。操作功能为：对两个操作书实施运算，并将运算结果存放到另一个操作数指令的单元。加、减、乘、除运算由操作码指定。通常加减法指令的三个操作数的字长相同；而乘法指令中结果操作数的字长一般需要增加一倍。例如，参加运算的操作数为单字节数时，运算结果则为双字节数，占用两个相邻的数据寄存器。 数据变换处理指令。数据变换处理指令完成的操作功能主要有：数据的传送和比较、数据类型的变换、逻辑位的运算（与、或、非）和处理等。除了对立即位的“非”运算指令外，这类指令和数值运算指令一样，通常也需要三个操作数。 程序控制指令。程序控制指令主要有：定时中断、软件中断指令；跳转指令；子程序调用及返回指令；对指令的i/o映像寄存器执行立即更新指令等。 其他功能指令。随着plc的发展，其指令功能不断增强，不同的plc有不同的特殊指令，如工作状态诊断指令、智能模板信息读写指令、主机热备指令等。此外，一些复杂的运算或处理指令也在指令系统中出现，如各种浮点数、三角函数和反对数等的运算指令、pid算法指令甚至宏操作指令等已成为plc指令系统的发展方向。四 硬件部分电路设计（一）硬件电路设计硬件电路是系统用于驱动外部设备执行工作的部分，它可分为主电路和辅助电路，主电路（见图4-1）采用380 伏的三相电源!经交流接触器、热继电器等常用低压电器直接驱动三相电机的运转。辅助电路以plc器件为主!结合开关#按钮等用于控制主电路中各接触器、继电器的通断，从而控制主电路的运行状态。 它采用交流220 伏和直流24伏两路电源供电，其中24伏电源联结按钮和开关，可以确保乘客的操作安全7。图4-1 电梯主电路（二）主电路的设计电梯的运行状态有四种：开门和关门，上升和下降 开门和关门可由一台开门电机的正反转来实现!电机正转时电梯开门，电机反转是电梯关门。门开到位或门关紧时压下行程开关qs5 或qs6以切断电源，使开门电机停转。电梯上升和电梯下降也可由一台升降电机来实现!电机正转时电梯上升!反转时电梯下降!并在每层楼中设有双向行程开关qs1qs4，电梯每到达一个楼层时，压下该楼层的平层开关，从而切断升降电机的电源使电梯停转。电梯就停在该楼层，为了防止电机长期过载运行或缺相运行，而发热以至烧坏，在主电路中设有热继电器加以保护。同时设有熔断器加以短路保护，一旦电机发生短路或过载运行和缺相运行，这些电器就会动作!从而及时切断电源。此外，在三相电源的入端设有组合开关qs1，在主电路出现故障时，可以切断并隔离电源!给检修带来安全和方便。硬件电路的主电路图如图1所示，与之对应的电器布局图如图4-2所示。 图4-2 主电路电器布局五 辅助电路的设计（一） 确定输入输出电路电梯的运行状态由内选信号、呼梯信号、行车方向，行车楼层位置综合plc内部程序控制规律决定。其中内选信号即轿厢内的召唤指示灯的状态（由召唤按钮是否按下过来决定），呼梯信号即各楼层的上、下行指示灯的状态（由上、下行按钮是否按下过来决定）， 行车方向即升降电机的正、反转的状态（由交流接触器km1、km2的通断状态来决定），行车楼层位置由各楼行程开关（sq1sq4）是否压下来决定8。整座电梯的外部结构如图5-1所示 图5-1 电梯外部结构（二）确定输入和输出点的个数选择plc机型，作i/o分配。轿厢内有4个召唤按钮作为输入点，另有开门按钮和关门按钮，启动按钮和停止按钮共4个点作为输入。 轿厢外有6个上下行按钮和4个平层开关作为输入。6个上下行指示灯和4个召唤指示灯作为输出，控制电梯上下行的两个交流接触器线圈和控制电梯门开和关的两个交流接触器线圈作为输出。 这样共有20点输入，14点输出。同时考虑到系统控制功能的扩展需要，输入输出点均留有一点的冗余度，综合各种因素在此选用cpm2a40cdra。采用110伏220伏交流电源供电，plc内部有直流24伏电源，对外提供输入设备的服务电源。因此，将按钮和行程开关并联后后接到plc输入侧的公共端com上9。同样的，plc的输出端上的指示灯引出后并联在一起接到交流220伏电源上，再由电源线引出经熔断器fu2和组合开关sq2连到plc输出侧的公共端com上。plc的输出侧有多组公共端，由于负载具有相同的电压，所以各组的公共端连在一起。对于电动机的正反转控制，不仅在编程序时要保证正反转互锁，plc的外部接线也要采取互锁的措施，图5-2为plc外部接线图，图中的升降电机正反转控制接触器km1、km2要利用其常闭触电在plc外部进行互锁。开门电机的正反转控制接触器km3、km4也要利用其常闭触点进行互锁，此外，由于电梯行车时不能开门，开门时不能行车。所以km3的常闭触点也要串接在km1、km2接触器的线圈上，km1、km2 的常闭触点则要串接在km3的线圈上。图5-2 电梯外部接线图六 程序的设计（一）本设计要达到的具体目的和控制要求 下行选择由上电梯的人选择信号决定，顺向优先执行； 行车途中如遇呼梯信号时，顺向截车反向不截车； 选择信号（呼梯信号具有记忆功能）执行后清除； 内选信号（呼梯信号）行车方向行车楼层位置均有信号指示灯； 停层时延时自动开门（手动开门）本层顺向呼梯开门； 有选择信号时自动关门，关门后延时自动行车； 无选择信号时不能自动开门； 行车时不能手动开门或本层呼梯开门“开门”不能行车；图6-1 电梯plc梯形图（二）本程序的目标针对上述控制要求,选用mov指令cmp指令为主,即先把轿厢所在楼层号传送到一个通道中，再把呼梯楼层号传送到另一个通道中，然后将这两个通道的内容进行比较。若呼梯楼号大于轿厢所在楼号则电梯上行( 若呼梯楼号小于轿厢所在楼号则电梯下行(若两楼号的内容相等则电梯停在该楼层，对于电梯的这种控制方式是本例程序设计的主线，为了实现电梯顺向优先执行的功能，即当电梯在上行过程中有多个呼梯信号发出时，先接送轿厢所在楼层以上的乘客，直到轿厢以上楼层无呼梯信号或轿厢已到达建筑物顶层时，电梯才会往下行驶；当电梯在下行过程中有多个呼梯信号发出时，先接送轿厢所在楼层以下的乘客，直到轿厢以下楼层无呼梯信号或轿厢已到达建筑物底层时，电梯才会往上行驶；本例各楼层的指示灯一经点亮，就将本楼层号码实时传送到同一个通道中， 但由于plc是至上而下扫描程序的，而且通道内的数据随着程序读取的进度在不断的改变，因此在所有点亮的指示灯中，只有最靠近程序末尾的指示灯传送的楼层号，才能最后保持在通道内并传送到输出，直到电梯到达该楼层熄灭指示灯后，通道内的数据才可能在输出时发生改变。这样就确保了plc在读取呼梯信号时，始终按照程序段的排列顺序来读取。本例将传送呼梯楼层号的程序段分别按照从一楼到四楼和从四楼到一楼进行排列，中间设置jmp 指令， 当电梯处于上行状态时jmp指令将从四楼到一楼的程序段跳过，转而执行从一楼至四楼的程序段，这样以来，由于高楼层的程序段最靠近程序末尾，即最先被执行输出，于是电梯就优先执行上行信号，反之亦然。另外由于电梯是用来运载乘客的。 因此，它的运行的可靠性要求很高10。本例用一个启动按钮和一个停止按钮来控制电梯的起停!在按下启动按钮时，系统立即上电，电梯处于待命状态。而电梯在运行过程中按下停止按钮时， 电梯不会马上停下来，因程序中设置了等待、延时环节，当轿厢内的最后一位乘客走出轿厢后，程序中的等待部分动作将所有呼梯按钮锁定（此时按下任何呼梯按钮都为无效），并使轿厢下降到一楼，经自动开门和延时关门之后启动十秒定时部分（若在这十秒内有人按下轿厢内的开门按钮电梯仍会开门），延时时间到动作。将系统电源切断，此时电梯才被真正关断。针对各项内容编写出相应的程序后，将各个环节编写的程序合理的联系在一起，即得到一个满足控制要求的系统程序。七 plc程序的调试（一）调试前的准备工作plc程序的调试方法有两种，一种是先将硬件电路搭建好，然后将编写好的程序输入到plc中，并切换到“运行”模式下，通电后按动电路板上的按钮和开关，观察各指示灯的亮灭状态和接触器的通断状态，以此判断程序的好坏。另一种是将plc连接在微机上，并运行cxprogrammer中的监视模式下进行调试。前一种方法由于硬件电路中的故障会给程序的调试和诊断带来困难，所以一般不适合编写程序过程中的调试11。在此，先采用第二种方法对程序进行调式和修改，整个程序基本确定以后，再用第一种方法进行系统调试。由于两种方式的调试过程基本一致。因此，只介绍第二种调试方法。首先，将编写好的梯形图程序输入cxprogrammer的图表工作区中，由于本例程序较长，为了操作方便将所有控制按钮和开关调用到程序末尾，将它们连接成一块“虚拟控制面板”如图7-1。按动此面板上的按钮和按动分散在程序中的按钮其效果是一样的。同样的为了便于观察和判断输出指示灯和继电器的状态，将所有输出指示灯和继电器线圈的常开触点调用到程序的末尾，并构成一块“虚拟显示面板”如图7-2，此面板上触点的通断状态和程序中与其对应的各指示灯和继电器线圈的通断状态是一样的。 将plc通讯端口与计算机相连后，单击菜单栏中的plc（c）下的“程序检查选项”按钮，打开程序检查选项对话框，设置好检查级别后单击“确定”。检查无误后单击菜单栏中plc（c）下的“传送到”按钮。将程序传送到plc 内。再单击工具栏中的“监视”按钮，将plc切换到“监视”模式下。到此为止，一切准备工作就绪。图7-1 虚拟控制模板图7-2 虚拟控制模板（二）具体的调试过程首先，在虚拟面板中压下一楼平层开关和电梯门关紧时要压下的限位开关（以下简称“门关紧”开关），方法是将鼠标移到目标开关的触点上，单击鼠标右键调出快捷菜单，再单击菜单中的“强制为no”。其次，按下虚拟面板中的“启动按钮”，方法是将鼠标移动到目标按钮的触点上，单击鼠标右键调出快捷菜单，接着单击菜单中的“设置为no”。此时系统立即上电，并处于待命状态。若要松开按钮或开关，则只要将鼠标移动到目标按钮的触点上，单击鼠标右键调出快捷菜单，接着单击菜单中的“强制取消”即可。以下操作方法类似： 按下二楼上行按钮，二楼上行指示点亮电梯接通上行，松开一楼平层开关，电梯到达二楼压下二楼平层开关，此时，电梯上行切断并且熄灭二楼上行指示灯，延时2秒后轿厢开门，门开到位时压下限位开关（以下简称“开到位”开关），轿厢停止开门乘客可进出轿厢，延时5秒后轿厢关门并压下门关紧开关。轿厢停止关门并等待乘客输入呼梯信号。 在上述基础上，先按下四楼召唤按钮，再分别按下三楼下行按钮和一楼上行按钮。此时，电梯先接通上行$经过三楼时不停车。 到达四楼并压下行程开关时停车开门，同时熄灭四楼指示灯。延时5 秒后轿厢关门并压下门关紧开关，之后再接通5秒延时行车定时器，定时动作电梯接通下行，经过三楼压下行程开关时停车开门，并熄灭三楼指示灯。经5秒延时关门和5秒延时行车后，电梯再次接通下行，经过二楼不停车，到达一楼并压下行程开关时停车开门。 同时熄灭一楼指示灯， 经5秒延时后关门并压下门关紧开关，接通5秒延时定时器。 在第2项中5秒延时动作之前，按下二楼召唤按钮和一楼上行按钮，电梯立即开门，并熄灭一楼指示灯。 经5秒延时关门后压下门关紧开关，接通5秒延时定时器，在定时动作之前#若按下开门按钮#则电梯也会开门。定时动作后电梯接通上行，若此时再压下一楼上行按钮或开门按钮，电梯都不会开门并继续上行。 电梯到达二楼时压下行程开关，同时切断上行并熄灭二楼指示灯，延时2秒后自动开门， 经5秒延时后关门并压下门关紧开关。此后，若不再按下任何呼梯按钮，电梯就一直停在二楼。 在上述基础上，若按下三楼召唤按钮及停止按钮，则电梯先接通上行，到达三楼并压下行程开关时，电梯切断上行并熄灭三楼指示灯，延时2秒后自动开门。经5秒延时后关门并压下门关紧按钮。再经5秒延时后电梯接通下行，经过二楼不停车，到达一楼压下行程开关， 电梯停车并延时开门，开到位5秒延时后关门，门关紧时接通10秒延时定时器。时间到定时器动作切断系统电源。电梯就关闭了。若在10秒定时动作之前，轿厢内还有人按下开门按钮则电梯仍会开