毕业设计（论文）-三菱四层电梯控制系统的设计(基于步进指令).doc

湘潭大学毕业设计说明书题 目： 电梯控制系统的设计 学 院： 能源工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 学 号： 201092001230 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2015年05月15日 湘 潭 大 学 毕业设计任务书设计题目： 电梯控制系统的设计 学 号： 201092001230 学生姓名： 陈博 专 业： 电子信息科学与技术 指导教师姓名： 李云新 系主任： 黄祯祥 一、主要内容及基本要求：（一）主要内容： 本任务是电梯控制系统的设计。控制要求如下： 1、电梯层面为4层。电梯由交流电动机驱动，拉动轿厢做升降运动，由电位感应器，给出各楼层的信号并进行校正。电梯的门由气动元件驱动。 2、 每层的楼厅均有上行和下行呼唤按钮；均有升降及轿厢所在楼层的显示。 3、轿厢内有乘客欲达楼层的呼唤按钮及相应指示；开门和关门按钮；升降及轿厢所在层的显示。 主要设计内容如下： 1、方案设计与论证。 包含控制方案、显示界面方案、输入输出方案的设计与论证。 2、控制系统硬件设计。 包含显示模块、I/O接线等设计及控制器、电器元件等选择。 3、控制系统软件设计。 包含轿厢内呼唤与显示、楼门口呼唤与显示、轿厢升降与显示、轿厢开关门、轿厢运行位置（楼层）显示、报警等程序设计。 （二）基本要求： 1、图形符号、文字符号、技术设计等应符合国家标准要求。 2、 电路图应布局合理、规范、清晰。 3、设计说明书应符合湘潭大学毕业论文（设计说明书）文本要求的要求。 二、重点研究的问题 1、电梯控制的方式； 2、控制电器以及变频器的选择与使用； 3、系统编程的方法与程序的优化； 4、控制系统IO点数的减少方法。 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1明确设计任务、查阅资料，调研2015.1.5-2015.1.172 开题报告、制订设计方案2015.1.18-2015.1.233系统设计、图形设计、程序编写2015.1.24-2015.3.204分析、调试等2015.3.21-2015.3.315写出初稿2015.4.1-2015.4.166修改，写出第二稿2015.4.17-2015.4.247写出正式稿2015.4.26-2015.5.158答辩 四、应收集的资料及主要参考文献1、应收集的资料 电梯的组成、工作原理和应用。国内外乘客电梯控制系统研究的现状。相关控制器件和显示器件的类型与使用方法等。 2、主要参考文献 1 赵文博.常用集成电路速查手册M. 北京:机械工业出版社，2010 2 廖常初.FX系列PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社,2004 3 黄继昌.常用电子元器件实用手册M. 北京:人民邮电出版社,2009 4 孙宝元.传感器及其应用手册M. 北京:机械工业出版社，2004 5 林龙信.传感器技术手册M. 北京:人民邮电出版社,2009 6 黎冰.变频器实用手册M. 北京:化学工业出版社,2011 湘潭大学毕业设计评阅表学号 201092001230 姓名 陈博 专业 电子信息科学与技术 毕业设计题目： 电梯控制系统的设计 评价项目评 价 内 容选 题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当。能 力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。设计质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。工作量工作量是否饱满，含论文篇幅、图纸等是否达到规定要求。综合评 价 该设计选题符合专业培养目标，能体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，难度适当，能达到综合训练的目的；整体设计体现了该生具有较好的查阅文献、综合归纳资料、综合运用知识的能力；设计结构合理、计算、分析处理较为科学；符号统一，图表完备、整洁，引文规范。设计工作量饱满。整体结构层次分明，设计思路清晰，较好地完成了设计任务。 评阅人姓名： 2015年 月 日 湘 潭 大 学 毕业设计鉴定意见 学 号： 201092001230 学生姓名：陈博 专 业：电子信息科学与技术 毕业设计说明书 89 页 图 表 24 张设计题目： 电梯控制系统的设计 内容提要：根据电梯的结构与控制要求，可编程控制器的结构与工作原理，按照先进、可靠、安全、经济的设计原则，对4层4站电梯的控制系统进行了设计。控制系统采用三菱FX2N-64MR可编程控制器，配合安川VS-616G5变频器完成主控制任务。控制系统的功能模块包含单按钮双用模块，手动开关门模块，电梯安全模块，电梯显示模块，电梯变频模块，超重报警模块，电梯运行流程模块等。对应各功能模块进行了硬件的选择和软件的设计。 本设计对控制方式、显示方式、输入输出方式等做了论证和比较，选择最经济最合理的方案。综合运用了电气控制技术、PLC控制技术，自动检测技术，电机与拖动，自动控制原理，变频技术，液压气动技术，数字电子技术等多门学科的知识。使电梯控制系统具有一定的先进性。指导教师评语该生根据电梯控制设计的要求，查阅了较多的参考文献，结合目前电梯实际运行的普遍情况，应用PLC控制和传感检测等技术对电梯进行了控制设计。设计认真刻苦。方案设计与论证充分；控制系统硬件设计和控制系统软件设计完善；输入输出设备及传感器选择合理。整体上体现了该生较强的综合归纳资料和综合运用知识解决实际问题的能力。设计整体上思路清晰，结构较合理，论述较充分，图表较完备、整洁，技术用语基本准确，引文规范，语句较为通顺。同意其参加答辩，建议成绩评定为良好。指导教师： 2015年 月 日答辩简要情况及评语该设计整体上看，内容正确、概念清楚、结构严谨、方案可行、条理分明、文字通顺、格式规范。答辩时论述思路清晰、表达清楚；能熟练、正确回答问题、有逻辑性。根据答辩情况，答辩小组同意其成绩评定为 答辩小组组长： 2015年 月 日答辩委员会意见经答辩委员会讨论，同意该毕业论文（设计）成绩评定为 答辩委员会主任： 2015年 月 日目 录摘要IAbstractII第1章 绪论1第2章 方案设计与论证22.1控制方案的设计与论证22.2显示界面方案的设计与论证32.3输入输出方案的设计与论证3第3章 控制系统的硬件设计及其设备的选择43.1状态设定、运行分析及控制要求43.1.1电梯状态设定43.1.2电梯在运行过程中的分析43.1.3电梯运行后的状态63.1.4电梯的控制要求63.2电梯内部控制硬件的功能73.3 PLC型号的选择83.3.1控制系统I/O点数的确定83.3.2PLC型号的确定83.4显示模块的设计83.5输入输出接线的设计93.5.1系统的I/O分配93.5.2控制系统输入输出接线图123.6楼层显示原理133.7电梯变频驱动设计13第4章 信号检测与处理设计144.1传感器安装位置设计144.1.1电梯门开合检测传感器的安装设计144.1.2电梯楼层位置检测传感器安装设计164.2位置信号的检测处理与传感器的选择174.2.1位置信号的检测处理174.2.2传感器的选择174.3超重信号检测处理与传感器的选择174.3.1超重信号的检测处理174.3.2传感器的选择184.4电梯门夹物检测处理与传感器的选择194.4.1电梯门夹物检测处理194.4.2传感器的选择194.5电梯平层校正检测处理与传感器的选择20第5章 控制系统的软件设计215.1电梯运行流程图215.1.1电梯运行主程序流程图215.1.2首次呼叫子程序流程图225.1.3上升过程和下降过程子程序流程图235.2电梯运行主程序245.3首次呼叫子程序265.4上升过程和下降过程子程序395.4.1上升过程程序405.4.2下降过程程序435.5电梯按钮的单按钮双功能程序465.5.11楼门口上升按钮双功能程序465.5.24楼门口下降按钮双功能程序465.5.32楼门口上升按钮双功能程序465.5.42楼门口下降按钮双功能程序475.5.53楼门口上升按钮双功能程序475.5.63楼门口下降按钮双功能程序485.5.7轿厢内呼唤1楼按钮双功能程序485.5.8轿厢内呼唤2楼按钮双功能程序485.5.9轿厢内呼唤3楼按钮双功能程序495.5.10轿厢内呼唤4楼按钮双功能程序495.6电梯门的手动开关程序505.6.1手动开门505.6.2手动关门505.6.3电梯门夹到异物后的反应程序505.7七段显示器锁存输出程序515.8电梯变频减速位置与加速位置的切换程序515.8.1伸缩传感器的激活程序515.8.2电梯变频减速程序515.8.3电梯变频加速程序525.9保护程序525.9.1门没关闭电梯升降不启动控制程序525.9.2电梯运行时不能开门控制程序525.9.3电梯超重报警程序535.9.4电梯越过最高层或最低层停机报警程序535.10上行指示与下行指示互锁程序535.11电梯的连续上升和下降程序545.12电梯运行启动程序545.13楼层指示灯工作控制程序545.14自动关门程序555.15开门关门步进子程序555.16本楼层呼叫56第6章 控制系统的可靠性设计576.1 控制系统的环境适应设计576.2 控制系统的冗余性设计576.3 控制系统的抗干扰性设计586.4 控制系统的故障诊断58第7章 小结与展望607.1小结607.2展望60致谢61注释62参考文献65附录 梯形图程序65附录1步进控制流程程序66附录2 各种功能小模块程序84电梯控制系统的设计摘要: 电梯是高层建筑和多层建筑不可缺少的垂直运输工具。而电梯性能的好坏，除了电机等硬件以外，控制系统是其核心因素。PLC（Programmable logic controller）因其简单易用、可靠性高、维护方便和抗干扰能力强，技术成熟，已标准化生产等优点，在各种控制领域应用极为广泛。本设计根据电梯的结构与控制要求，采用三菱2-64可编程控制器作为主控制器构成电梯控制系统。控制系统的主功能模块包含单按钮双用模块，手动开关门模块，电梯安全模块，电梯显示模块，电梯变频模块，超重报警模块，电梯运行流程模块等。该电梯控制系统具有安全性和可靠性高，日常保养维护和故障检修方便，运行成本低等特点。 关键词: 电梯 控制系统 可编程控制器The Design Of The Elevator Control SystemAbstract: The elevator is indispensable to high-rise buildings and as multi-storey building vertical transports. As the good or bad of elevator performance, in addition to the motor, such as other hardware, control system is the core factor. PLC (Programmable logic controller) because of it is simple and easy to use, high reliability, convenient maintenance, and the else advantages of strong anti-jamming capability, Mature technology，has been production standardized, And was applied widely in the field of elevator control. This design according to the structure and control requirements of the elevator, using Mitsubishi FX2N - 64 - MR PLC as elevator control system of the main controller. The control system of main function modules include single button doubleusing module, open and close doors by hand module, elevator safety module, display module of the elevator, the elevator inverter module, alarm module, overweight elevator running process module, etc. The elevator control system has high security and reliability, daily maintenance and troubleshooting of convenient, low operation cost.Key Words: Elevator Control system Programmable Logic Controller II电梯控制系统设计第1章 绪论随着我国的经济快速发展，城市化的加速推进，高层建筑越来越多。电梯成为人们出行必不可少的交通工具。在我国，住宅建筑设计规范（GBJ96-86)1987年实施，“第3.1.6条 七层及七层以上的住宅，或最高住户入口层楼面距底层室内地面的高度在16m以上的住宅，应设置电梯。”而电梯性能的好坏，除了电机等硬件以外，控制系统是其核心因素。控制系统的先进性、可靠性、稳定性、经济性决定电梯的档次。因此对电梯控制系统的研究和设计具有重要的意义。随着电子技术、计算机科技和自动控制技术的飞速发展，电梯的控制技术得到了快速的发展，其电机拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替了原来的继电器控制。现代的PLC 技术已不是仅仅是用来取代继电器，而是实现了更多功能。目前电梯的控制可以采用多种控制方案，有采用微机作为信号控制单元，完成电梯传感器信号的采集、运行状态的监控和功能的设定，实现电梯的自动运行和控制运行功能；另一种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法既有区别又有共同点。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于国产的微机系统抗干扰能力较差，性能不稳定，生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高，而且微机是小功率电器而PLC可以直接控制大电流大电压输出；从20世纪80年代我国兴起可编程控制器热以来，可编程控制器在自动控制领域应用越来越广泛。PLC控制具有故障率低、技术非常成熟、且有多个厂家多个品牌可以选择、可靠性高、使用寿命长、编程简单和维护方便等优点，目前在电梯行业已得到广泛应用。电梯控制系统设计的主要要求如下：1、电梯层面为4层。电梯由交流电动机驱动，拉动轿厢做升降运动，由传感器，给出各楼层的信号和电梯状况。电梯的门由气动气压缸动作。2、每层的楼除1、4楼外厅均有上行和下行呼唤按钮；均有升降及轿厢所在楼层的显示。3、轿厢内有乘客欲达楼层的呼唤按钮及相应指示；手动开门和关门按钮；升降及轿厢所在楼层的显示。主要设计内容如下：1、方案设计与论证。包含控制方案、显示界面方案、输入输出方案的设计与论证。2、 控制系统硬件设计。包含显示模块、I/O接线设计、传感器及电器元件等选择。3、 控制系统软件设计。包含轿厢内呼唤与显示、楼门口呼唤与显示、轿厢升降与显示、轿厢开关门、轿厢运行位置（楼层）显示、报警等程序设计。本设计根据电梯控制的要求，可编程控制器的原理和特点，对控制方式、显示方式、输入输出方式等做了论证和比较。控制系统采用三菱FX2N-64MR可编程控制器，配合安川VS-616G5变频器完成主控制任务。电梯控制系统的功能分块包含单按钮双用模块，手动开关门模块，电梯安全模块，电梯显示模块，电梯变频模块，超重报警模块，电梯运行流程模块等。该电梯控制系统具有运行安全可靠，设计人性化，定期维护和故障检修方便，运行成本低，易于扩展升级等特点。第2章 方案设计与论证2.1控制方案的设计与论证方案一：采用单片机控制。该方案的优点是价格便宜，编程容易，体积小，适用性强，节约成本；缺点是单片机不能直接与外部I/O接口相连，必需附加I/O接口电路，其外围电路复杂，部件多，若焊接中存在虚焊，系统稳定性和可靠性会变差。方案二：采用电子组合控制技术控制。该方案的优点是控制准确，适用性强；缺点是电路复杂，若出现故障，便不利于维修。方案三：采用接触器继电器控制。该方案的优点是控制原理简单，对出厂后维护要求不高，适用于单一固定模式、控制需求简单的场合；缺点是体积大，维修复杂，系统的布线连接不宜更新、功能不宜扩展，可靠性差。方案四：采用可编程控制器（PLC）控制。该方案的优点是系统条理清晰，编程元件丰富和编程语言灵活变化，实现编程简单，容易学习掌握，系统扩展容易，部件少，技术成熟，系统稳定性和可靠性很好，容易改造。综上所述，PLC是四种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合用于现代电梯控制的要求和满足国家的各种标准，是电梯控制系统中比较理想的控制技术，再综合本设计的要求并满足设计标准的需要，因此，选择第四种方案。2.2显示界面方案的设计与论证完成楼层的显示，上升下降信息的提示，有下列几种显示方案可选。方案一：完全采用点阵式 LCD显示。这种方案功能强大，能显示字母，数字，汉字，各种符号，图形。但实现复杂，需要多名软件工程师编写代码，还需建立大量的数据库。方案二：完全采用 LED显示。这种方案简单易学，可以显示数字和少部分英文字母，成本低。足以满足本设计的要求。方案三：采用 LED与点阵LCD液晶相结合的方法。LED可以用来显示数字和少量英文字符，点阵LCD可以用来显示文字和图片，例如打打广告，显示通知。但是不够经济，本次设计暂不考虑，但更高端的产品可以采用。经过比较上述三种方案，再结合本设计的实际要求。按照低成本，简单易懂，实用性考虑，采用第二种就足够满足设计的需求了。2.3输入输出方案的设计与论证输入方案一：键盘输入：这种方案比较现代化，操作较为简单，且能减少PLC的输入点数。在输入信号多的时候适合于这种方案。输入方案二：全直接输入：该方案接线简单，容易操作，检查方便，也便于维修。适合于输入信号不多的简单控制系统。输入方案三：直接输入和键盘输入相结合。该方案较为现代化，可以灵活的安排输入，能充分利用PLC的输入输出点资源，可以减少PLC的输入点数。在输入信号多，而输出点有富余的情况下适合于这种方案。综合输入方案一二三，再根据本设计的实际要求，选择输入方案二。输出方案一：全共用数据线输出。该方案能节省大量的PLC输出点，但对于容量较大的单一负载输出而言，不能满足输出的要求。所以该方案适合于全多路多位显示信号输出的控制系统。输出方案二：全直接输出。该方案接线方式简单，检查方便，容易操作。适合于输出信号不多，也能满足单一负载容量较大的简单的控制系统。输出方案三：直接输出和共用数据线输出相结合。该方案既能节省大量的PLC输出点，又能满足容量较大的单一负载输出要求。所以更适合于既有多路多位显示信号输出，又有单一较大容量负载的控制系统。综合输出方案一二三，再根据本设计的实际要求，选择输出方案二第3章 控制系统的硬件设计及其设备的选择3.1状态设定、运行分析及控制要求3.1.1电梯状态设定1、电梯的初始状态。当电梯出厂时安装时，电梯箱体在一层安装，各部件的状态如下：（1） 电梯的箱体门和各层电梯门均关闭。（2） 电梯内部和外部LED显示屏均显示为1楼（3） 各层呼叫按钮和呼叫灯保持初始状态，没有信号。2、电梯的运行状态。当按该层下上下楼呼叫按钮，呼叫灯有信号，电梯响应呼叫移到该层。运行过程中电梯的门始终关闭，直到到达指定楼层时，门自动打开。各楼层的显示随着电梯的移动而随之改变，各层指示灯也随之变化。电梯在运行的同时，支持其他楼层的呼叫。3、电梯到达指定楼层状态。当电梯到达任务指定楼层时，电梯门会自动打开，并且保持开门大概8秒的延时后，门自动关闭，在此过程中，支持手动提前立即关门和开门。各楼层显示器显示该层所在位置，如果没有其他任务且上行与下行指示灯全灭。如果到达该层后，还有其他上下楼的任务没完成，按程序继续执行任务。直到所有任务都完成才停止运行。3.1.2电梯在运行过程中的分析电梯的设计就是为了满足客户的需要，要设计出一个好的合格的产品，首先就是要深入了解客户的要求。在实际生活中，电梯服务的对象是往往是乘客，而乘客乘坐电梯的目的地的任务是各不相同的，而且，每一个乘客呼叫电梯的优先顺序也是不一致的，并且还要保证乘客在错误操作时，控制系统能自我纠正并安全运行。基于此，电梯必须得到乘客的满意，所以将电梯在实际中的各种具体情况加以分类，做出分析，以便于编制程序。首次按下某层呼叫按钮（14层）后，该层呼叫灯亮，电梯响应该层呼叫。1、电梯下行分析。如果电梯处于待命状态，电梯下面楼层有呼叫，电梯开始向下运行。向下运行作为一种状态记录下来。如果电梯向下到达下面的呼叫楼层时的过程中，或到达时完成任务的那一瞬间之前或完成任务那一瞬间。电梯上面的楼层，电梯下面的楼层同时出现呼叫，或电梯上面楼层的呼叫比电梯下面楼层的呼叫早。但是向下运动这种状态已被记录，电梯继续向下运动，先完成下面楼层的呼叫任务，再完成上面楼层的呼叫任务。2、电梯上行分析。如果电梯处于待命状态，电梯上面楼层有呼叫，电梯开始向上运动。向上运动作为一种状态记录下来。如果电梯向上到达上面的呼叫楼层时的过程中，或到达时完成任务的那一瞬间之前或完成任务那一瞬间。电梯下面的楼层，电梯上面的楼层同时出现呼叫，或电梯下面楼层的呼叫比电梯上面楼层的呼叫早。但是向上运动这种状态已被记录，电梯继续向上运动，先完成上面楼层的呼叫任务，再完成下面楼层的呼叫任务。3、电梯按钮特殊功能电梯到达呼叫楼层，人进入电梯箱内。按下楼层按钮，对应楼层的按钮旁边的指示灯点亮。但如果，乘客按错楼层，想取消这条命令，只需在已亮灯的按钮上再按一次，按钮指示灯马上熄灭，这条命令取消。4、综合分析由以上各种情况的分析可以看出，电梯在接受指令后，总是按由近至远地原则完成各个楼层的呼叫应答任务。电梯上下运行作为惯性记录下来，在向下运行状态时，先完成下面楼层呼叫；在向上运行状态时，先完成上面楼层呼叫。电梯控制只要依照此原则进行设计动作的话，就不会在运行时出现电梯上下乱跑的情况了。 根据以上分析，绘制出了图3-1所示4层楼电梯控制仿真界面。图3-1的左半部分是电梯的内部控制按键，它包括1个楼层LED显示灯、开关门按钮、1到4层的呼叫按钮与对应的楼层按钮显示LED灯，以及电梯的上升和下降状态指示灯等。两扇电梯门打开后可以看到楼道的景象。图3-1中的右半部分是4层楼房电梯的外观图，图中表示4层楼房和1个电梯的轿箱。在电梯的外视图中，因为设计要求1层楼门口有1个上呼叫按钮，4楼门口只有1个下呼叫按钮，2、3层各有上升、下降呼叫按钮各1个，每个呼叫按钮内有1个相应的显示LED指示灯，用来表示该呼叫任务是否得到响应，还有上升和下降状态LED指示灯，表示电梯所处状态。轿箱的箱门和每层的电梯门都可以打开关闭。图3-1 4层楼电梯控制组态仿真界面3.1.3电梯运行后的状态当电梯到达指定楼层后，电梯会继续待命，直到出现新的命令呼叫。1.当电梯到达指定楼层后，并且安全停靠后电梯门会自动打开，并开门大概8秒时间的延时后，门自动关闭，在此过程中，电梯支持手动立即开门或者关门。2.各楼层的显示值均为该层所在的位置，且上下行指示灯全灭。3.1.4电梯的控制要求1只要有乘客按下呼叫命令，电梯就要接受每个呼叫按钮（包括内部和外部的呼叫按钮）的呼叫命令，并按照优先顺序和程序规则做出相应的响应。2. 当按动某个内或外呼叫按钮后，相应的呼叫楼层指示灯并保持亮，直到电梯到达该层并完成呼叫任务后，该层才会取消任务灯。3. 电梯的每一层都设置有上、下平层感应（1楼只有下平层、4楼只有上平层）当电梯碰到某层的行程开关时，表示电梯已经到达该层，且当该层有呼叫信号时，电梯开始减速平层停车，并打开电梯门，经过延时后电梯门关闭。否则微微的减速一下然后加速通过该层。4. 当电梯运行到某层后，相应的楼层指示灯熄灭，表示到达该楼层的命令已完成，命令可以取消。5. 当电梯安全停靠在某层时，在电梯首先会自动打开，如果内部按动开门按钮，则在确定安全停靠条件下电梯门立即打开，然后关紧门，按下电梯内部的关门按钮，则电梯门立即关闭。但在电梯上下运行期间电梯门是不能被打开的。6. 当电梯安全停在某一层（例如2层）时，按动该楼层（2层）的轿厢外上下呼叫按钮，该层电梯门将打开让乘客进入，然后等待乘客任务命令；若此时电梯的轿箱不在该层（在1、3、4层），则等到电梯安全关门后响应任务，按照程序原则控制电梯持续向上或向下运行。7. 电梯运行的程序不换向原则是指电梯优先响应并不改变目前电梯任务的运行方向的呼叫，直到上升或下降过程完全结束，才响应使电梯另一种方向运行的呼叫。例如现在电梯的位置在3层和4层之间并且执行下降任务，此时出现了4层下呼叫、3层上呼叫和2层下呼叫，则电梯优先响应2层下呼叫（因为电梯处在下降模式），然后按照优先顺序响应3层上呼叫，然后4层下呼叫。但是如果电梯处于待命状态，没有方向趋势，不换向状态默认暂时不起作用。例如整栋楼只有2楼有向下呼叫，电梯到达2楼。但是人进入电梯后，按了3楼。虽然是向下呼叫，但是电梯还是向上运行。8.只有当电梯门完全关闭后电梯才能运行，如果在关门过程中夹到人或异物，电梯会打开门然后延时一段时间继续关门。直到电梯门可以完全关闭后，电梯才会运行。9.电梯在到达指定楼层之前的一段距离，触发变频器。交流异步电动机的电源频率降低，电机减速行驶到指定楼层并停下来。10.电梯在既不触发楼层开关也不触发减速变频点，启动变频加速，快速通过该区域。3.2电梯内部控制硬件的功能在电梯内部，有4个楼层（1-4层）按钮、关门和开门按钮以及楼层显示器、上升和下行显示器。当乘客进入电梯后，电梯内应有乘客选择要去的目的楼层任务按钮，称为轿厢内部呼叫按钮。到达目的地后，电梯停下时，具有立即开门、关门的功能，即电梯门可以到达楼层后自动打开，并且经过大概的8秒时后，时间到后又可以自动关闭轿厢门。而且，在电梯内部也有控制电梯开门、关门的按钮，使乘客可以在电梯停下时随时地控制电梯的开门与关门。电梯内部还配有显示屏，用来显示电梯现在所处的状态，包括电梯是上升还是下降以及电梯处在楼层的第几层，这样可以使电梯里的乘客清楚地知道自己所处的位置，离自己要到的楼层还有多远，电梯是上升还是下降等。3.3 PLC型号的选择3.3.1控制系统I/O点数的确定轿厢内1-4楼呼唤按钮输入，需4个输入点；轿厢内开、关门按钮输入，需2个输入点；1-4楼楼门口呼唤按钮输入，需6个输入点；1-4楼位置信号输入，需4个输入点；1-4楼减速位置信号输入，需4个输入点；超重报警器，需要1个输入点；电梯门开关状态显示，需4个输入点；电梯门夹到异物显示，需2个输入点。电梯运行楼层指示灯输出，需4个输出点；电梯运行升、降指示灯输出，需2个输出点；轿厢内1-4楼呼唤按钮指示灯输出，需4个输出点；1-4楼楼门口呼唤按钮指示灯输出，需6个输出点；轿厢升、降驱动输出，需2个输出点；轿厢停止输出，需1个输出点；变频器的输出，需1个输出点；轿厢开、关门驱动输出，需2个输出点；超载信号输出，需1个输出点;减速位置电磁伸缩装置输出，需4个输出点。3.3.2PLC型号的确定目前在国内市场上有从外国引进的多种系列PLC，如美国的A-B、通用、德国的AEG、西门子、法国的TE、日本的三菱、欧姆龙等，在我们本国内也有许多厂家开发、组装了数十种PLC如台达、汇川，故PLC系列的标准是不一样的，其功能参差不齐，价格也相对悬殊。在此能满足设计要求情况下，PLC的选择应着重考虑PLC的各种因素，选择功能强大，负载能力合适，可靠运行性高，品牌售后好，技术成熟的型号，和经济实惠的PLC。根据对多种因素的分析比较及监控系统、输入、输出点数的要求，及一定的扩展能力，选用日本三菱公司FX2N-64MR型PLC 。3.4显示模块的设计电梯箱内1-4楼指示灯、上下楼指示灯，每层楼的呼叫按钮指示灯均采用LED。箱内和每层楼的楼层指示屏采用七段的数字显示开关，它的原理是将每层楼的位置传感器的信号，由CD4532编码器编码7。再将编码器的信号由74HC4511七段显示译码器输出为数字的信号显示在每个楼层和电梯厢内，被人识别。其实显示部分采用单片机会更好，但是会增加实现难度而且提高成本，所以采用数字电路书中提到的芯片，更简单实惠。3.5输入输出接线的设计3.5.1系统的I/O分配在编程的过程中，所用到的I/O地址分配如下表所示。表3-1 I/O分配表输入输出XO 轿厢内呼唤1楼Y01楼楼层指示X1轿厢内呼唤2楼Y12楼楼层指示X2轿厢内呼唤3楼Y23楼楼层指示X3轿厢内呼唤4楼Y34楼楼层指示X4轿厢内开门Y4电梯升指示X5轿厢内关门Y5电梯降指示X61楼楼门口上Y61楼门口上升指示X74楼楼门口下Y74楼门口下降指示X102楼楼门口上Y102楼门口上升指示X112楼楼门口下Y112楼门口下降指示X123楼楼门口上Y123楼门口上升指示X133楼楼门口下Y133楼门口下降指示X141楼位置Y14轿厢内呼唤1楼指示X152楼位置Y15轿厢内呼唤2楼指示X163楼位置Y16轿厢内呼唤3楼指示X174楼位置Y17轿厢内呼唤4楼指示X201楼减速点位置Y20轿厢上升电机X212楼减速点位置Y21轿厢下降电机X223楼减速点位置Y22锁存X234楼减速点位置Y23轿厢变频减速电机X24超重传感器Y24轿厢开门X25电梯左门卡到异物Y25轿厢关门X26电梯右门卡到异物Y26超载报警X27上下越层保护Y27轿厢变频加速电机X30电梯左门打开位置Y301楼减速点伸缩装置X31电梯左门关闭位置Y312楼减速点伸缩装置X32电梯右门打开位置Y323楼减速点伸缩装置X33电梯右门关闭位置Y334楼减速点伸缩装置X34Y34轿厢故障停止电机X35Y35轿厢故障复位电机X36Y36X37Y37 3.5.2控制系统输入输出接线图图3-2 PLC输入输出接线图3.6楼层显示原理如果采用plc七段显示楼层，因为端口不够，一定要加plc扩展模块。为了更简单可靠，采用康华光电子技术基础数字部分（第五版）第140页的优先编码器CD4532和第151页七段译码显示器74HC4511，构成的4层楼各楼层与电梯内部七段显示器的显示电路。优先编码器将楼层信号编码，再将信号传递给七段译码器显示出来。当电梯的锁存输出有信号时，七段译码器保持不变。5图3-3 七段显示器接线图3.7电梯变频驱动设计 采用安川VS-616G5变频器12，当多段指令1和多段指令2都为OFF时启动D0设定频率.当多段指令1为ON多段指令2为OFF启动设定频率D1，当多段指令1为OFF多段指令2为ON启动设定频率D2。具体频率需要根据电机和电梯实验才能获得。电梯箱内可以设置急停开关，向上打是启动故障停止、向下打是复位、打在中间是“无”，这样加强电梯运行安全。图3-4 电梯变频驱动的接线图第4章 信号检测与处理设计4.1传感器安装位置设计4.1.1电梯门开合检测传感器的安装设计电梯外层门和内层门机械上是分开的，电气上是串联的。但是只有在内层门和外层门处于同一层时，这一层的位置感应器才能激活这层的外层门设备，使电梯的外层门与内层门可以同时开关。因为外层门和内层门的传感器是串联的，所以只要一个传感器有信号整个系统都有信号。门的开合采用气动控制技术，相比液压控制。气动控制因为采用压力空气更清洁，气动控制压力比较小，对人体来说更安全。图4-1 电梯门开合检测传感器的安装示图图4-2 电梯左右门压力传感器原理 4.1.2电梯楼层位置检测传感器安装设计图4-3电梯楼层位置检测传感器安装示图为保证电梯的可靠安全准确的运行，需要在电梯的各个地方加装各类传感器，反馈信号给主控制器，做出精确地判断。这些传感器当然是必须的，包括电梯运行位置电位传感器，电梯减速伸缩装置传感器，电梯左右门开关门位置传感器，电梯门夹到异物的压力传感器，电梯超重传感器等为简化电梯控制系统，尽量采用传感器的数字信号，但为了精确定位，位置定位校正采用模拟信号处理，而且用到了自动控制原理的知识。4.2位置信号的检测处理与传感器的选择4.2.1位置信号的检测处理粗略确定电梯的位置时，只要电梯到达该层后，位置传感器有信号，就可以认为传感器已经输出数字信号1。数字信号1，就可以作为高电平，作为PLC的感应信号，就可以当成输入信号直接处理。与PLC连接：一共有4个位置传感器，1-4楼位置传感器分别连接PLC的X14-X17。电梯门的位置则由行程开关感应。4.2.2传感器的选择位置传感器可以选择多种传感器，这里楼层位置传感器是简单的采用电位式传感器11，分两种信号，一种是数字信号供PLC使用，另一种是模拟信号用作自动控制。其实采用其他高级的传感器会更好，但这里不做要求，原理类似。如需提高，还有提升空间。在淘宝上找到合适的传感器MINOR米诺电位尺KTC-400MM。原理：电位尺的原理如滑动变阻器相似，通电后根据不同的位移，输出不同的电压信号。对于数字信号，这里认为一有电压就显示1，电压的变化的模拟信号主要用于下面的自动控制校正系统。电梯门位置的传感器采用行程开关，选用正泰行程开关 YBLX-JW2/11H/LTH （JW2-11H/LTH）。行程开关原理：同普通开关原理相似，将物理位置转变成开关量。4.3超重信号检测处理与传感器的选择4.3.1超重信号的检测处理超重信号由压力传感器给出，但是压力传感器经电桥后输出的是模拟信号。所以在这里，需要模数转换器。当压力传感器感知到电梯的重力到达一定值后，传感器的模拟信号同时达到某个值，模数转换器从0跳变到1.超重信号报警，输出高电平，被PLC采用作为超重信号。与PLC连接：电桥两端+连接PLC的X24接口，-接电源负极。4.3.2传感器的选择采用一台普通的电阻应变片传感器就行，在淘宝上找到合适的传感器宁波柯力地磅传感器SQB-5t悬臂梁称重传感器宁波柯力悬壁梁SQB传感器宁波柯力悬壁梁SQB传感器宁波柯力悬壁梁SQB传感器宁波柯力悬壁梁SQB传感器 采用直流电桥将信号放大输出。有两个传感器，连接方式如图。原理：将两块金属应变片分别贴在称重板的上下，称重板受压变形。金属应变片同时变形，因为应变片在电桥中，打破电桥平衡产生输出电压。3 图4-4 称重传感器电桥图4-5 金属电阻应变片结构R1是称重传感器弯曲板的上层的电阻应变片，R2是称重传感器弯曲板的下层的电阻应变片，两片应变片起到双倍放大效果。电桥的输出可以通过模数转换器后接PLC。34.4电梯门夹物检测处理与传感器的选择4.4.1电梯门夹物检测处理如果电梯门没有夹到异物的自我反馈，电梯将会非常危险。所以电梯门需要一种非常灵敏的传感器，当门与异物挤压产生一丁点力时，就会有信号输出。马上反馈给PLC，使电梯门马上打开。然后延时一段时间，直到人将异物拿开，电梯门然后自动关闭。如果异物没有被拿开，电梯门将不断地打开，延时，关门，夹到异物，打开的循环。电梯不能自行启动，直到这个问题被解决。与PLC连接：左门的卡到异物传感器与右门的卡到异物传感器分别接PLC的X25，X264.4.2传感器的选择膜片式压力传感器对压力信号非常灵敏，有些话筒都是采用这种传感器3。但像电梯门，可以采用灵敏度低一点的膜片式压力传感器。同样需要模数转换器，将模拟信号转换为数字信号发送PLC处理。在淘宝上找到合适的传感器CAMOZZI 康茂胜 压力传感器 PM11 NA 可调节膜片式压力开关原理:与上面应变片