毕业设计（论文）-基于PLCMCGS电梯控制系统设计.doc

常州信息职业技术学院 毕业设计报告常州信息职业技术学院学生毕业设计（毕业论文）系 别： 机电工程学院 专 业： 机电一体化 班 级： 机电082 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 设计（论文）题目：基于PLC/MCGS电梯控制系统设计指 导 教 师： 设 计 地 点： 常州信息职业技术学院 起 迄 日 期： 2010.8.12010.8.30 3常州信息学院 机电一体化 卢建强毕业设计（论文）任务书专业 机电一体化 班级 机电082 姓名 一、课题名称：基于PLC/MCGS电梯控制系统设计 二、主要技术指标：1、PLC控制四层电梯运行相关程序设计； 2、系统硬件选型元件清单，软件设计流程图； 3、MCGS上位机监控相关界面 三、工作内容和要求：1、熟练掌握PLC的基本知识，通过查找相关资料了解其在实践中的应用，对本设计的课题做深刻的了解，分析被控制对象的工作原理和工艺流程，画出工作图。 2、了解系统应该具备的全部功能和控制范围。选择PLC的机型，编制PLC的梯形图并调试。正确选择电器元件，列出清单。 3、使用组态软件MCGS编制PLC运行模拟显示界面及上位机监控界面。 四、主要参考文献：1杨公源.可编程控制器（PLC）原理与应用M.北京：电子工业出版社.2004.38-44. 2张万忠.可编程控制器入门与应用实例（西门子S7-200系列）M.北京：中国电力出版社.2005. 8-10. 3秦曾煌.电工学 第六版 上册 电工技术M.北京：高等教育出版社. 2004. P268-273. 4胡学林.可编程控制器应用技术M.高等教育出版社.2003.10-13. 5华成英.电子技术M.中央广播电视大学出版社.1996.26-28. 6艾辉基于组态软件的电梯监控系统的研究J中国电梯,2005,(15). 学 生（签名） 年 月 日 指 导 教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日 系 主 任（签名） 年 月 日毕业设计开题报告设计题目基于PLC/MCGS电梯控制系统设计一、选题的背景和意义：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)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已逐渐被PLC控制代替。因此，PLC控制技术已成为现代电梯行业的一个热点。电梯采用了PLC控制，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化.另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。二、课题研究的主要内容：1.确定输入/输出设备，选择PLC；分析确定系统方案，画出设计合理的PLC控制系统。2.绘制PLC外部接线图（含主电路、外部控制电路、I/O接线图等）。3.根据设备的控制要求，画出系统的功能图表。4.编制PLC梯形图并调试。5.正确计算选择电器元件，列出电器元件一览表。6.整理技术资料，完成设计任务。三、主要研究（设计）方法论述：1.深入了解和详细分析被控制对象的工作原理及工艺流程，画出工作流程图。2.了解该系统应该具备的全部功能和控制范围。3.选择PLC的机型。4.确定各种输入输出设备及被控制对象与PLC的连接方式，设计外围辅助电路及操作控制盘，画出输入输出端子接线图，并实现具体安装和联接。5.根据输入输出变量的统计的结果对PLC的I/O端进行分配和定义。6.根据PLC扫描工作方式的特点，按照被系统的控制流程及各步动作的逻辑关系，合理划分程序模块，画出梯形图。要充分利用PLC内部各种继电器的无限多触点给程序带来的方便。7.编制完成后进行模拟调试，经不断修改达到动作准确无误后，进行总装调试，完成设计的要求。四、设计（论文）进度安排：时 间工 作 内 容2010.8.12010.8.3通过查阅资料对继电器及PLC有初步了解2010.8.42010.8.6图书馆查资料，了解以前及目前部分电梯的控制系统2010.8.72010.8.9初步定下设计方案2010.8.102010.8.12PLC相关程序流程图设计2010.8.132010.8.16程序试运行，调试与完善2010.8.172010.8.20MCGS界面设计2010.8.212010.8.24MCGS与PLC控制联机调试2010.8.252010.8.27再一次检查修改后的设计，进行完善。2010.8.282010.8.30翔实相关论点、论据，积极准备毕业设计的答辩。五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日基于PLC/MCGS电梯控制系统设计目 录前言11 电梯信号控制系统发展的现状11.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题21.1.1电梯继电器控制系统的优点21.1.2电梯继电器控制系统存在的问题21.1.3 PLC及在电梯控制中的应用特点21.2 PLC控制电梯的优点31.2.1 什么是PLC31.2.2 PLC的发展过程31.2.3 PLC的应用领域41.2.4 PLC电梯控制的优越性41.3本文的工作42 电梯及其控制系统52.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题52.1.1 电梯继电器控制系统的优点52.1.2 电梯继电器控制系统存在的问题52.2 PLC在电梯控制中的应用特点52.2.1 PLC的特点52.2.2 PLC控制电梯的优点62.3.1 电梯设备72.3.2 电梯的发展动态82.3.2 电梯发展展望83 可编程序控制器(PLC)的选择93.1 轿厢楼层位置检测方法：93.2 PLC的选型94 PLC控制系统设计94.1 设计思想104.1.1 信号控制系统104.1.2 电梯控制系统实现的功能114.1.3 电梯操作方式124.1.4 减速及平层控制124.2 I/O点数的分配及机型的选择124.3 系统结构框图134.4 系统软件设计134.4.1 电梯上行144.4.2 电梯下行144.4.3 楼层显示14第5章 基于MCGS的电梯运行监控系统设计155.1开发环境MCGS155.2系统监控流程及测控功能实现165.2.1 MCGS软件组成165.2.2系统监控流程16附录：梯形图20结束语25答 谢 辞26参考文献26摘要：本文通过研究四层电梯控制系统的电气控制原理，使用现在工业控制比较流行的可编程序控制器（PLC）对传统的电梯电气控制进行改造，通过编制PLC程序实现传统电梯电气系统的各项功能。具体设计步骤如下：首先，通过系统的设计根据要求选择了恰当的可编程控制器（PLC），并对PLC控制系统进行了设计，设计了系统输入输出（I/O）分配。然后在此基础上设计了软件系统，编制了合理的控制程序。最后进行调试和仿真，验证了程序的合理性。总之，在已有的基础上，采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，力求提高电梯的控制水平，改善电梯运行的舒适感，使电梯达到较为理想的控制效果。关键词： 继电接触器；PLC；电梯；MCGSApplication of PLC control system in 4-tiers elevatorABSTRACT：This article through studies four elevators control system the electrical control principle， the use now the industry control quite popular programmable foreword controller (PLC) carries on the transformation to the traditional elevator electricity control， through establishes the PLC procedure realization tradition elevator electrical system each function. Concrete design procedure as follows: First， requested through the system design basis to choose the appropriate programmable controller (PLC)， and has carried on the design to the PLC control system， designed the system input output (I/O) to assign. Then I designed the software system in this foundation， established the reasonable control procedure. Finally carries on the debugging and the simulation， has confirmed the procedure rationality. In brief， in already in the foundation which has， uses PLC to carry on the control to the elevator， through the reasonable choice and the design， makes every effort to enhance the elevator the control level， improves the elevator movement the comfortable feeling， enables the elevator to achieve the more ideal control effect.Key word：Relay-Contactor ；PLC；Elevator；MCGS机电082班 杨昊 0704053234号 基于PLC/MCGS电梯控制系统设计 26前言 电梯的起源与发展随着社会的发展，高层建筑已成为现代都市的标志。电梯作为垂直运输工具，承担着大量的人流和物流的输送，其作用在建筑物中至关重要。是现代城市生活中必不可少，且应用最广泛的垂直交通运输工具。电梯起源于我国古代农业和建筑的原始提升工具。公元前十一世纪，我国北方劳动人民发明了辘护。公元前236年，希腊人阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机，共造出三台，安装在妮罗宫殿里。在瓦特发明了蒸汽机之后，于1850年，在美国纽约市出现了世界上第一台由亨利沃特曼制作的以蒸汽机为动力的卷扬机。1852年美国人伊莱沙格雷夫斯奥梯斯发明了世界上第一部以蒸汽机为动力、配有安全装置的载人升降机。这便是世界上第一部备有安全装置的客梯，在1857年被安装在纽约市豪华商厦里。1900年，交流感应电动机被使用到电梯驱动以后，进一步简化了电梯的传动设备。以后由交流单速电动机发展到交流双速感应电动机。1903年，美国奥的斯在电梯传动机构中采用了曳引驱动代替卷筒方式，提高了电梯传动机械的通用性，同时也制造了有齿轮曳引高速电梯。这种电梯减少了传动设备，增强了安全性能，成为目前电梯曳引传动的基本构造形式。在电梯控制技术方面，1949年开始应用电子技术，以后出现了电子器件与信息处理的分区控制系统，以后发展到大规模集成电路。由于电梯拖动技术从直流电动机驱动，到交流单速、交流双速电动机驱动，到交流调压调速(ACVV)控制，交流调压调频调速(VVVF)控制，使得电梯控制技术不断成熟，加上电子技术、电子计算机技术、自动控制技术在电梯中的广泛应用，使电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、减少噪声等方面都有了极大改善。70年代，特别是1973年以来，电梯控制柜的控制电路逐渐从模拟电路向数字化电路发展，数字技术显著提高了电梯的可靠性和运性精度。70年代末到80年代初，高速无齿轮和有齿轮快速电梯都应用微机作为控制的主要部件，而且每部电梯使用的微机不止一部。80年代，大功率晶体管模块的问世以及微机和数字调节技术的不断成熟，人们利用PWM(脉宽调节)技术来控制换流器，实现对电梯中交流电动机进行调压调频(VVVF)，达到线性调速的目的。自80年代中期，VVVF控制的电梯先后由美国奥的斯、日本三菱等电梯公司相继开发并逐步推向市场。90年代，VVVF拖动系统得到较快发展，其许多技术、经济指标，明显优于其它电梯控制系统。1 电梯信号控制系统发展的现状近年来，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。1.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题1.1.1电梯继电器控制系统的优点（l)所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。(2)系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。(3)大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。(4)多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。1.1.2电梯继电器控制系统存在的问题(l)系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。(2)普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。(3)电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。(4)系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。(5)由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。1.1.3 PLC及在电梯控制中的应用特点PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。目前国内七八十年代安装的许多电梯电气部分用继电器接触器控制系统，线路复杂，接线多，故障率高，维修保养难，许多已处于闲置状态，其拽引系统多采用交流双速电机系统换速，效率低，调速性能指标较差，严重影响电梯运行质量。由于这些电梯交流调压调速系统，交流双速电机拖动系统性能及乘坐舒适感较差，交流调压调速系统属能耗型调速的机械部分无大问题，为节约资金，大部分老式电梯用户希望对电梯的电气控制系统进行改造，提高电梯的运行性能。因此对电梯控制技术进行研究，寻找适合我国老式电梯的改造方法具有十分重要的意义。电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。PLC作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。PLC是一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统。由于PLC具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点。因此在工业控制方面得到了广泛应用。自80年代后期PLC引入我国电梯行业以来，由PLC组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用。并形成了一系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中，PLC系统一直是主流控制系统。电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行是乘客的舒适感有着重要影响，而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。为了改善电梯的舒适感和运行的可靠性，现在都改为用PLC来控制电梯的运行，这样大大提高了电梯的性能。1.2 PLC控制电梯的优点而在二十世纪6070年代，社会的进步要求制造业生产出小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品以满足市场的需要，这就需要经常的改变生产机械的功能。加上电子技术已经有了一定的发展，计算机技术已初露端倪，人们受到计算机的存储器可以反复改写的启发，开始寻求一种以存储逻辑代替接线逻辑的新型工业控制设备。这就是后来的可编程控制器。1.2.1 什么是PLCPLC，是英文“Programmable Logic Controller”的缩写词，中文译为“可编程序控制器”。PLC是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种新型工业控制器。PLC具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单以及功耗低等许多独特优点，已被广泛地应用于国民经济的各个控制领域。它的应用深度和广度已成为一个国家工业先进水平的重要标志。1.2.2 PLC的发展过程回顾PLC的发展过程，大约可以将其分为以下几个阶段：1）数字电路构成的雏形PLC阶段。1969年美国数字设备公司（DEC）研制世界上第一台PLC时，限于当时的元器件条件及计算机发展水平，作为前期PLC代表的这台装置主要由分立元件和中小规模集成电路组成，仅可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。2）微处理器构成的实用产品阶段。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，成为真正具有计算机特征的工业控制装置。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入了实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型的体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。3）大规模应用的成熟产品阶段。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得了广泛的应用。美国权威情报机构1982年的统计数字显示，大量应用可编程控制器的厂家占美国重点工业行业厂家总数的82%，可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。4）20世纪末期，可编程控制器发展的更加适应现代工业控制的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机及超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产出了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。5）通用的网络产品阶段。随着网络通信技术的飞速发展，近年来可编程控制器发展的一个重点是网络功能。通用的网络接口，卓越的通信能力使可编程控制器在工业以太网及各种工业总线系统中获得了广泛的应用。目前世界上生产可编程控制器的厂家已有200多个。比较著名的有美国的AB、通用（GE）、莫迪康（MODICON）、日本的三菱（MITSUBISHI）、欧姆龙（OMRON）、富士电机（FUJI）、松下电工、德国的西门子（SIEMENS）、法国的TE与施耐德（SCHNEIDER）、韩国的三星（SUMSUNG）与LG等。我国从20世纪90年代也开始生产可编程控制器。1.2.3 PLC的应用领域可编程控制器的应用十分广泛，现将其应用领域简要概括如下：A顺序控制顺序控制也叫逻辑控制，主要指开关量的控制。这是PLC最基本的应用领域，也是最适合PLC的使用领域。它可以取代传统的继电接触器控制系统，可应用于单机控制、多机群控或生产线自动控制。例如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。B运动控制运动控制指通过控制电动机的转速或转角实现运动体运动速度及位置的控制工厂中最常见的运动控制的例子是数控机床，刀具按照给定的坐标行走近年来许多PLC制造商在自己的产品中增加了脉冲串输出指令，是PLC方便地利用定位及调速系统更专业的运动控制方案是选用专门的位置控制模块，PLC把描述目标位置的数据送给模块，模块移动一轴或数轴到目标位置。C过程控制过程控制指连续生产场合的控制，如石油、化工生产场合，生产一般是不能间断的。这些场合的控制参数叫做过程参数，例如：温度、压力、速度和流量等。这些参数多为模拟量。PLC通过模拟量单元、比例积分微分模块，也叫PID（Proportional-Integral-Derivative）模块或主机自带的PID指令实现闭环过程控制。D数据处理数据处理是计算机最擅长的工作，也是一个内容十分广泛的概念。如数据的四则运算、乘方、开方是数据处理，生产实时数据的收集筛选是数据处理，机械加工中的数控机床也是数据处理。可编程控制器具有大量的功指令支持这些工作，使PLC在这些应用领域大显身手。E通信和联网PLC的通信包括主机与远程I/O间的通信、多台PLC之间的通信、PLC与其他智能设备（计算机、变频器、数控装置、智能仪表）之间的通信。随着工业自动化程度的不断提高，多机间的数据连通，远程的数据传送越来越重要。近年来PLC的通信功能不断加强PLC已经在各类工业控制网络中发挥着巨大的作用。1.2.4 PLC电梯控制的优越性（1）在电梯控制中采用了PLC，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与报警显示，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。1.3本文的工作综上所述，由于PLC作为新一代电梯控制工具具有以上优点，本次毕业设计就以四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，对六层电梯的硬件部分作分析，看需要什么样的开关，电机，信号灯等。然后，根据需要画出控制面板图，再根据控制面板图计算出I/O点数，确定所选PLC机型，选定变频器型号，画出连线图，然后在进行软件设计，写出控制系统的流程图，梯形图，写出语句。使用三菱FX2N系列PLC，对四层电梯模型进行PLC程序控制。包括楼层呼叫上下行、开关门保护、楼层显示等功能。并用组态软件MCGS，对电梯控制过程进行动态仿真，实现在上位机对电梯控制过程的实时、远程监控。2 电梯及其控制系统2.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题2.1.1 电梯继电器控制系统的优点(1)所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。(2)系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。(3)大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。(4)多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。2.1.2 电梯继电器控制系统存在的问题(1)系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。(2)普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。(3)电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。(4)系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。(5)由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。2.2 PLC在电梯控制中的应用特点2.2.1 PLC的特点PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现通道(字)的运算和数据存储，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。A. PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。B. PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等。C. PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。D. PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。E. 在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件：采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护；对存储器内容的保护等。F. PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波；软件自诊断；简化编程语言等。(2)易操作性，PLC的易操作性表现在下列几个方面：A操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。B编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。C维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。(3)灵活性，PLC的灵活性表现在以下几个方面：A.编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。B.扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。C.操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。2.2.2 PLC控制电梯的优点(1)在电梯控制中采用了PLC，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与报警显示，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。2.3.1 电梯设备2.3.1.1电梯的分类电梯的分类有各式各样：(1)按用途分类有客梯、货梯、医用梯等。(2)按速度 低速电梯 1m/s以下 中速电梯 1-2m/s 高速电梯 2m/s以上 超高速电梯 4m/s以上(3)按驱动电源分类 交流电梯 速度一般小于2m/s 直流电梯 速度一般大于2m/s(4)按控制方式分类 有/无司机控制、群控、有层间控制、简易集选控制、集选控制等。2.3.1.2 电梯的主要组成部分(1)曳引部分通常由曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。(2)轿厢和厅门轿厢由轿架、轿底、轿壁和轿门组成；厅门一般有封闭式、中分式、双折式、双折中分式和直分式等。(3)电器设备及控制装置有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅站指示器组成。(4)其它装置对重装置、补偿装置等。2.3.1.3 电梯的安全保护装置(1)电磁制动器，装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动。(2)强迫减速开关，其分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上的撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。(3)限位开关，当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动，强迫停车。(4)行程极限保护开关，当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。 (5)急停按钮，装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。(6)厅门开关，每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动；在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。(7)关门安全开关，常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。(8)超载开关，当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。(9)其它的开关，安全窗开关，钢带轮的断带开关等。2.3.2 电梯的发展动态随着现代建筑的发展，日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要标志，作为高层建筑的垂直运载工具电梯得到了快速发展。2.3.2.1 电梯技术发展概况(1)电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。(2)电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展，己由以前的变级调速(AC-VP)发展成为调压调速(AC-VV)及调频调压调速(AC-VVV F)，使得电梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。(3)电梯的逻辑控制己从过去简单的继电器接触器控制发展为可编程序控制(PLC)和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯可靠性得到很大提高。(4)电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足用户的使用功能要求。如紧急停车操作、消防员专用、防捣乱系统等。(5)智能群控管理得到广泛应用。(6)机械传动方面，由于国际上机械加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形式多样化。2.3.2 电梯发展展望(1)结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。(2)技术含量更高，性能更好电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VV VF电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁挣、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流：由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代VVVF技术。另外，网络控制和智能群控系统.以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。(3)安装更方便、更快捷高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式；随着新技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。3 可编程序控制器(PLC)的选择电梯PLC控制系统不再使用继电器控制系统中模拟轿厢运动的机械选层器。电梯运行过程中，轿厢所处楼层位置如何检测，PLC软件如何根据给定输入信号及运行条件判断或计算楼层数，是电梯正常运行的首要问题，是正确定向和选层换速的必要前提。3.1 轿厢楼层位置检测方法：主要方法有如下几种：(1)用干簧管磁感应器或其它位置开关：这种方法直观、简单，但由于每层需使用一个磁感应器，当楼层较高时，会占用PLC太多的输入点。(2)利用稳态磁保开关：这种方法需对磁保开关的不同状态进行编码，在各种编码方式中适合电梯控制的只有格雷变形码，但它是无权代码，进行运算时需采用PLC指令译码，比较麻烦，软件译码也使程序变的庞大。(3)利用旋转编码器：目前，PLC一般都有高速脉冲输入端或专用计数单元，计数准确，使用方便，因而在电梯PLC控制系统中，可用编码器测取电梯运行过程中的准确位置，编码器可直接与PLC高速脉冲输入端相连，电源也可利用PLC内置24V直流电源，硬件连接可谓简单方便。由以上分析可见，用旋转编码器检测轿厢位置优于其他方法，故本设计采用此法。3.2 PLC的选型根据以上选择的轿厢楼层位置检测方法，要求可编程控制器必须具有高数计数器。又因为电梯是双向运行的，所以PLC还需具有可逆计数器。综合考虑后，本设计选择了日本三菱公司生产的FX2N系列机。FX系列机具有以下优点：1 体积极小2 先进美观的外部结构3 提供多种子系列供用户选用4 灵活多变的系统配置5 功能强、使用方便4 PLC控制系统设计电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图4-1为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。轿厢操作盘厅外呼梯盘输入接口输入接口PLC主机CPU存储器井道安全保护信号指挥层调整器拖动控制门机控制图4-1 电梯PLC控制系统的基本结构图4.1 设计思想4.1.1 信号控制系统电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图4-2所示，输入到PLC的控制信号有：运行方式选择(如自动、有司机、检修、消防运行方式等)、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。运行方式选择运行控制信号运行安全保护信号内指令信号呼梯信号指示外指令信号光电脉冲输入接口输出接口楼层显示呼运行方向指示呼梯铃开关门控制开关门信号拖动控制系统PLC图4-2电梯PLC信号控制系统框图门区或平台信号系统控制流程图如图4-3所示。图4-3 PLC程序流程图4.1.2 电梯控制系统实现的功能(1)一台电机控制上升和下降(2)各层设上/下呼叫开关(最顶层与起始层只设一只)(3)电梯到位后具有手动或自动开门关门功能(4)电梯内设有层楼指令键，开关门按键，警铃风扇及照明按键(5)电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯(6)待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门迎客。(7)自动关门与提早关门。在一般情况下，电梯停站4-6秒应能自动关门；在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作。(8)按钮开门。在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开。(9)内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序自动停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向。(10)自动定向。当轿厢内操纵盘上，选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自动确定运行方向。(11)呼梯记忆与顺向截停。电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。(12)自动换向。当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号。(13)自动关门待客。当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时电梯应自动关门在调定时间内自动关闭轿厢照明。(14)自动返基站。当电梯设有基站时，在完成全部指令后，自动驶回基站，停机待客。4.1.3 电梯操作方式（1)单轿厢下集选控制登记所有轿厢和厅门下行召唤；轿厢上行是只答应轿厢召唤，直至最高层；自动改变运行方向为下行，应答厅门下行召唤。（2)单轿厢全集选登记所有厅门和轿厢召唤；上行时顺应答轿厢和厅门上召唤。直至最高层自动反向应答下行召唤和轿厢召唤。本设计采用全集选操作方式。4.1.4 减速及平层控制电梯的工作特点是频繁起制动，为了提高工作效率、改善舒适感，要求电梯能平滑减速至速度为零时，准确平层，即“无速停车抱闸”，不要出现爬行现象或低速抱闸，即直接停止，要做到这一点关键是准确发出减速信号，在接近层楼面时按距离精确的自动矫正速度给定曲线。本设计采用旋转编码器检测轿厢位置，只要电梯一运行，计数器就可以精确地确定走过的距离，达到与减速点相应的预制数时即可发出减速命令。不论哪种方式产生的减速命令，由于负载的变化、电网波动、钢丝绳打滑等，都会使减速过程不符合平层技术要求，为此一般在离层楼100-200mm处需设置一个平层矫正器，以确保平层的长期准确性。4.2 I/O点数的分配及机型的选择本设计按七层的电梯为例，根据需要控制的开关、设备大约有52个输入点，34个输出点需进行控制，考虑10%-150%的裕量，故选择FX2N-80MR主机模块，其I/O点数可达48/32个，I/O分配如下：输入地址：一层限位行程开关SQ1X0二层限位行程开关SQ2X1三层限位行程开关SQ3X2四层限位行程开关SQ4X3一层上行请求开关1X4二层上行请求开关2X5三层上行请求开关3X6四层上行请求开关4X7一层下行请求开关1X10二层下行请求开关2X11三层下行请求开关3X12四层下行请求开关4X13极限开关SQ5X14极限开关SQ6X15输出地址：电梯上行Y0Y2M正转电梯下行Y1Y3M反转4.3 系统结构框图系统由轿厢、开关门机构、曳引机构、控制系统等组成，如图4-4所示。拽引机 变频器门机显示现场信号PLC电源PG图4-4系统结构框图4.4 系统软件设计4.4.1 电梯上行a.当电梯停于1楼（1F）或2F、3F时，4F呼叫，则上行到4F碰到行程开关后停止。b.电梯停于1F或2F，3F呼叫，则上行，碰到3F行程开关后停止。c.电梯停于1F，2F呼叫，则上行，碰到2F行程开关后停止。d.电梯停于1F，2F，3F同时呼叫，则电梯上行到2F后，听5S，继续上行到3F后停止。e电梯停于1F，3F、4F同时呼叫，电梯上行到3F，停5S，继续上行到4F停止。f.电梯停于1F，2F、4F同时呼叫电梯上行到2F，停5S，继续上行到4F停止。g.电梯停于1F，2、3、4F同时呼叫电梯上行到2F，停5S，继续上行到3F，停5S，再继续上行到4F停止。h.电梯停于2F，3、4F同时呼叫，电梯上行到3F，停5S，继续上行到4F停止。4.4.2 电梯下行a.电梯停于4F或3F或2F，1F呼叫，电梯下行到1F停止。b.电梯停于4F或3F，2F呼叫，电梯下行到2F停止。c.电梯停于4F，