毕业设计（论文）-基于PLC电梯控制系统设计.doc

常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文目录摘要0Abstract0第1章 前言4第2章 PLC的概述22.1 PLC的基本特点22.2 PLC的分类42.3 PLC的发展方向6第3章 电梯的概述73.1电梯的定义73.2电梯的结构73.3电梯的由来和发展趋势83.3.1电梯的由来83.3.2电梯的发展趋势8第4章 S7-300PLC的系统配置124.1 西门子PLC的介绍124.2 S7-300系列PLC系统结构124.3 S7-300PLC的输入/输出模块18第5章 S7-300PLC的指令系统205.1 S7-300PLC的编程基础20第6章 三层电梯的设计256.1 电梯基本原理256.2 电梯的I/O点分配256.3 PLC电梯系统控制梯形图266.4 调试运行34第7章 结束语35答谢辞36参考文献3737摘要随着科学技术的发展、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，电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(“早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而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。关键词：PLC；电梯；可控式编程器； 继电器AbstractAlong with sciences and technologys development, therecent years, our countrys elevator production technology obtainedthe rapidly expand. Some elevator factory unceasingly is alsoimproving the design, the revision craft. The renewal productionrenewals elevator, the elevator mainly divides into the mechanicalsystem and the control system two major parts, along with theautomatic control theory and microelectronic technologysdevelopment, elevators dragging way and the control method has hadthe very big change, the exchange velocity modulation is thecurrent elevator dragging main development direction. At presentthe lift control system mainly has three control modes: Followingelectric circuit control system (“early installment elevator manyblack-white control system), PLC control system, microcomputercontrol system. Because the black-white control system the failurerate is high, the reliability is bad, control mode not nimble aswell as consumed power big and so on shortcomings, at present hasbeen eliminated gradually.Keywords: PLC；elevator ；controllable -like programmer；relay第1章 前言随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及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是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二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，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在可编程控制系统（PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作系统。它采用一种可编程的存储器，可执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。电梯是一种起重运输设备，广泛的应用于高层住宅，大型公共建筑，工厂仓库等场所，节省了人力和时间，提高了工作效率。影响的质量好坏的重要因数是它的控制系统。传统的电梯自动控制由继电器接触器进行控制，其缺点是触点多，接线复杂，故障率高，可靠性差，维护工作量大，而采用PLC组成的控制系统很好的解决了上述问题，它工作可靠性高，灵活性好，通用性高，编程简单，使用方便，而且它的抗干扰能力远远强于传统电梯的，它使电梯的运行更加安全，方便。本文主要通过提出电梯系统的基本功能要求，为实现这几种功能，我从硬件和软件两个方面入手，硬件方面，主要从的选型，内存容量计算，PLC 输入输出地址的分配和硬件的设计和选型方面考虑；软件方面，由于整个系统的程序设计相当复杂，为了便于设计，基于系统不同的功能要求，我将系统划分为电梯开门控制、电梯到层指示、层呼叫指示灯控制、箱内指令指示控制和电梯方向选择、启动控制、过载指示、限位保护等基本模块。系统功能划分有利于简化设计思想，提高设计效率。完成硬件和软件部分的设计，整体工程就完成了绝大部分，此后还需要程序的反复验证，现场调试，系统安装等等。第2章 PLC的概述2.1 PLC的基本特点从PLC的工作原理知，PLC的输入与输出在物理上是彼此隔开的，其间的联系是靠运行存储于它的内存中的程序实现。它的入出相关，不是靠物理过程，不是用线路；而是靠信息过程，用软逻辑联系。它的工作基础是用好信息。 信息不同于物质与能量，有自身的规律。信息便于处理，便于传递，便于存储；信息还可重用，等等。正是由于信息的这些特点，决定了PLC的基本特点。 下面介绍PLC的四个特点： 1.功能丰富 PLC的功能非常丰富。这主要与它具有丰富的处理信息的指令系统及存储信息的内部器件有关。它的指令多达几十条、几百条，可进行各式各样的逻辑问题的处理，还可进行各种类型数据的运算。凡普通计算机能做到的，它也都可作到。 它的内部器件，即内存中的数据存储区，种类繁多，容量宏大。I/O继电器，可以用以存储入、出点信息的，少的几十、几百，多的可达几千、几万，以至10几万。这意味着它可进行这么多I/O点的入出信息变换，进行这么大规模的控制。它的内部种种继电器，相当于中间继电器，数量更多。内存中一个位就可作为一个中间继电器，它的计数器、定时器也很多，是继电电路所望尘莫及的。小小的箱体或模块，其内部定时器、计数器可达成百、成千。这也是因为只要用内存中的一个字，再加一些标志位，即可成为定时器、计数器，所以才那么多。而且，这些内部器件还可设置成丢电保持的，或丢电不保持的，即上电后予以清零的。以满足不同的使用要求。这些也是继电器件所难以做到的。它的数据存储区还可用以存储大量数据，几百、几千、几万字的信息都可以存，而且，掉电后还不丢失。PLC还有丰富的外部设备，可建立友好的人机界面，以进行信息交换。可送入程序，送入数据，可读出程序，读出数据。而且读、写时可在图文并茂的画面上进行。数据读出后，可转储，可打印。数据送入可键入，可以读卡入，等等。 PLC还具有通讯接口，可与计算机链接或联网，与计算机交换信息。自身也可联网，以形成单机所不能有的更大的、地域更广的控制系统。 PLC还有强大的自检功能，可进行自诊断。其结果可自动记录。这为它的维修增加了透明度，提供了方便。丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能；同时，也为工业系统的自动化、远动化及其控制的智能化创造了条件。像PLC这样集丰富功能于一身，是别的电控制器所没有的；更是传统的继电控制电路所无法比拟的。 2.使用方便 用PLC实现对系统的控制是非常方便的。这是因为：首先PLC控制逻辑的建立是程序,用程序代替硬件接线。编程序比接线，更改程序比更改接线，当然要方便得多！其次PLC的硬件是高度集成化的，已集成为种种小型化的模块。而且，这些模块是配套的，已实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的模块，PLC厂家多有现货供应，市场上即可购得。所以，硬件系统配置与建造也非常方便。正因如此，用可编程序控制器才有这个可字。对软件讲，它的程序可编，也不难编。对硬件讲，它的配置可变，而且也易于变。具体地讲，PLC有五个方面的方便： （1）配置方便：可接控制系统的需要确定要使用哪家的PLC，那种类型的，用什么模块，要多少模块，确定后，到市场上定货购买即可。 （2）安装方便：PLC硬件安装简单，组装容易。外部接线有接线器，接线简单，而且一次接好后，更换模块时，把接线器安装到新模块上即可，都不必再接线。内部什么线都不要接，只要作些必要的DIP开关设定或软件设定，以及编制好用户程序就可工作。 （3）编程方便：PLC内部虽然没有什么实际的继电器、时间继电器、计数器，但它通过程序（软件）与系统内存，这些器件却实实在在地存在着。其数量之多是继电器控制系统难以想象的。即使是小型的PLC，内部继电器数都可以千计，时间继电器、计数也以百计。而且，这些继电器的接点可无限次地使用。PLC内部逻辑器件之多，用户用起来已不感到有什么限制。唯一考虑的只是入出点。而这个内部入出点即使用得再多，也无关紧要。大型PLC的控制点数可达万点以上，哪有那么大的现实系统？若实在不够，还可联网进行控制，不受什么限制。PLC的指令系统也非常丰富，可毫不困难地实现种种开关量，以及模拟量的控制。PLC还有存储数据的内存区，可存储控制过程的所有要保存的信息。总之，由于PLC功能之强，发挥其在控制系统的作用，所受的限制已不是PLC本身，而是人们的想象力，或与其配套的其它硬件设施了。 （4）维修方便：这是因为： PLC工作可靠，出现故障的情况不多，这大大减轻了维修的工作量。这在讲述PLC的第三个特点时，还将进一步介绍。 即使PLC出现故障，维修也很方便。这是因为PLC都设有很多故障提示信号，如PLC支持内存保持数据的电池电压不足，相应的就有电压低信号指示。而且，PLC本身还可作故障情况记录。所以，PLC出了故障，很易诊断。同时，诊断出故障后排故也很简单。可按模块排故，而模块的备件市场可以买到，进行简单的更换就可以。至于软件，调试好后不会出故障，再多只要依据使用经验进行调整，使之完善就是了。 （5）改用方便：PLC用于某设备，若这个设备不再使用了，其所用的PLC还可给别的设备使用，只要改编一下程序，就可办到。如果原设备与新设备差别较大，它的一些模块还可重用。 3.工作可靠 用PLC实现对系统的控制是非常可靠的。这是因为PLC在硬件与软件两个方面都采取了很多措施，确保它能可靠工作。事实上，如果PLC工作不可靠，就无法在工业环境下运用，也就不成其为PLC了。 (1) 在硬件方面： PLC的输入输出电路与内部CPU是电隔离。其信息靠光耦器件或电磁器件传递。而且，CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施。故可确保PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰，能正常地工作。PLC使用的元器件多为无触点的，而且为高度集成的，数量并不太多，也为其可靠工作提供了物质基础。在机械结构设计与制造工艺上，为使PLC能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可确保PLC耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达摄氏50多度，有的PLC可高达80-90度。有的PLC的模块可热备，一个主机工作，另一个主机也运转，但不参与控制，仅作备份。一旦工作主机出现故障，热备的可自动接替其工作。还有更进一步冗余的，采用三取一的设计，CPU、I/O模块、电源模块都冗余或其中的部分冗余。三套同时工作，最终输出取决于三者中的多数决定的结果。这可使系统出故障的机率几乎为零，做到万无一失。当然，这样的系统成本是很高的，只用于特别重要的场合，如铁路车站的道叉控制系统。 （2）软件方面： PLC的工作方式为扫描加中断，这既可保证它能有序地工作，避免继电控制系统常出现的冒险竞争，其控制结果总是确定的；而且又能应急处理急于处理的控制，保证了PLC对应急情况的及时响应，使PLC能可靠地工作。为监控PLC运行程序是否正常，PLC系统都设置了看门狗（Watchingdog）监控程序。运行用户程序开始时，先清看门狗定时器，并开始计时。当用户程序一个循环运行完了，则查看定时器的计时值。若超时（一般不超过100ms），则报警。严重超时，还可使PLC停止工作。用户可依报警信号采取相应的应急措施。定时器的计时值若不超时，则重复起始的过程，PLC将正常工作。显然，有了这个看门狗监控程序，可保证PLC用户程序的正常运行，可避免出现死循环而影响其工作的可靠性。PLC还有很多防止及检测故障的指令，以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。可通过编制相应的用户程序，对PLC的工作状况，以及PLC所控制的系统进行监控，以确保其可靠工作。PLC每次上电后，还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序配置了的，用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。正是PLC在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施，才确保了PLC具有可靠工作的特点。它的平均无故障时间可达几万小时以上；出了故障平均修复时间也很短，几小时以至于几分钟即可。曾有人做过为什么要使用PLC的问卷调查。在回答中，多数用户把PLC工作可靠作为选用它的主要原因，即把PLC能可靠工作，作为它的首选指标。 4.经济合算 高新技术的使用必将带来巨大的社会效益与经济效益，这是科技是第一生产力的体现，也是高新技术生命力之所在。PLC也是如此。尽管使用PLC首次投资要大些，但从全面及长远看，使用PLC还是经济的。这是因为：使用PLC的投资虽大，但它的体积小、所占空间小，辅助设施的投入少；使用时省电，运行费少；工作可靠，停工损失少；维修简单，维修费少；还可再次使用以及能带来附加价值等等，从中可得更大的回报。所以，在多数情况下，它的效益是可观的 2.2 PLC的分类PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对 PLC 的分类可以根据结构、功能的差异等进行大致分类。 1.按 I/O 点数分类 PLC按其 I/O 点数多少一般可分为以下 4 类。 (1) 微型 PLC：I/O 点数小于 64点的 PLC 为超小型或微型 PLC。 (2) 小型 PLC：I/O 点数为 256 点以下，用户程序存储容量小于 8KB 的为小型 PLC。它可以连接开关量和模拟量 I/O 模块以及其他各种特殊功能模块，能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通信联网等功能。如西门子公司的 S7-200PLC，三菱公司的 F1、F2和 FX0 系列 PLC 都属于小型机。 (3)中型 PLC：I/O 点数在 5122048 点之间的为中型 PLC。它除了具有小型机所能实现的功能外，还具有更强大的通信联网功能、更丰富的指令系统、更大的内存容量和更快的扫描速度。如西门子公司的 S7-300PLC、三菱公司的 A1S 系列 PLC 都属于中 型机.(4)大型 PLC：I/O 点数为 2048 点以上的为大型 PLC。它具有极强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。另外大型 PLC 还可以采用三个 CPU 构成表决式系统，使机器具有更高的可靠性。如西门子公司的 S7-400 系列 PLC、三菱公司的 A3M、A3N 系列 PLC 都属于大型机。 2.按结构分类 PLC按其结构可分为整体式、模块式及叠装式 3 种。 1)整体式 PLC 将 CPU、I/O 单元、电源、通信等部件集成到一个机壳内的称为整体式 PLC。整体式PLC由不同 I/O点数的基本单元(又称主机)和扩展单元组成。 基本单元内有 CPU、 I/O 接口、与 I/O 扩展单元相连的扩展口以及与编程器相连的接口。扩展单元内只有 I/O 接口和电源等，没有 CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。它还配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。整体式 PLC 一般都是小型机。 2)模块式 PLC 模块式 PLC 是将 PLC 的每个工作单元都制成独立的模块，如 CPU 模块、I/O 模块、电源模块(有的含在 CPU 模块中)以及各种功能模块。模块式 PLC 由母板(或框架)以及各种模块组成。把这些模块按控制系统需要选取后，安插到母板上，就构成了一个完整的 PLC系统。这种模块式 PLC 的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型 PLC 一般采用模块式结构。例如，西门子公司的 S7-300系列、S7-400 系列 PLC 都采用模块式结构形式。 3)叠装式 PLC 将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式 PLC。叠装式 PLC 将 CPU 模块、电源模块、通信模块和一定数量的 I/O 单元集成到一个机壳内，如果集成的 I/O 模块不够使用，可以进行模块扩展。其 CPU、电源、I/O 接口等也是各自独立的模块，但它们之间要靠电缆进行连接，并且各模块可以一层层地叠装。叠装式 PLC 集整体式 PLC 与模块式PLC优点于一身，它不但系统配置灵活，而且体积较小，安装方便。西门子公司的 S7-200系列 PLC 就是叠装式的结构形式。 3.按功能分类 根据 PLC 所具有的功能不同，可将 PLC 分为低档、中档、高档 3类。 1)低档 PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量的模拟量 I/O、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。 2)中档 PLC 除具有低档 PLC 的功能外，还具有较强的模拟量 I/O、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程 I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID (比例、积分、微分控制)控制等功能，以适用于复杂控制系统。 3)高档 PLC 除具有中档 PLC 的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、函数、表格、CRT可编程控制器原理与应用显示、打印和更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,实现工厂自动化。 一般低档机多为小型 PLC，采用整体式结构；中档机可为大、中、小型 PLC，其中小型 PLC 多采用整体式结构，中型和大型 PLC 采用模块式结构。2.3 PLC的发展方向长期以来，plc始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与dcs和工业pc形成了三足鼎立之势。同时，plc也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业pc所带来的冲击。目前，全世界plc生产厂家约200家，生产300多种产品。国内plc市场仍以国外产品为主，如siemens、modicon、a-b、omron、三菱、ge的产品。经过多年的发展，国内plc生产厂家约有三十家，但都没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，可以说plc在我国尚未形成制造产业化。在plc应用方面，我国是很活跃的，应用的行业也很广。专家估计，2000年plc的国内市场销量为15(20万套（其中进口占90%左右），约25(35亿元人民币，年增长率约为12%。预计到2005年全国plc需求量将达到25万套左右，约35(45亿元人民币。plc市场也反映了全世界制造业的状况，2000后大幅度下滑。但是，按照automation research corp的预测，尽管全球经济下滑，plc市场将会复苏，估计全球plc市场在2000年为76亿美元，到2005年底将回到76亿美元，并继续略微增长。微型化、网络化、pc化和开放性是plc未来发展的主要方向。在基于plc自动化的早期，plc体积大而且价格昂贵。但在最近几年，微型plc（小于32 i/o）已经出现，价格只有几百欧元。随着软plc（soft plc）控制组态软件的进一步完善和发展，安装有软plc组态软件和pc-based控制的市场份额将逐步得到增长。当前，过程控制领域最大的发展趋势之一就是ethernet技术的扩展，plc也不例外。现在越来越多的plc供应商开始提供ethernet接口。可以相信，plc将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业pc的控制系统。第3章 电梯的概述3.1电梯的定义英译:elevator(一般商业用此词）；lift；moving staircase 一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。 服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。 习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。3.2电梯的结构电梯是机电合一的大型复杂产品,机械部分相当于人的躯体,电器部分相当于人的神经.机与电的高度合一,使电梯成了现代科学技术的综和产品.对于电梯的结构而言,传统的方法是分为机械部分和电气部分,但以功能系统来描述,则更能反映电梯的特点.下面简单介绍电梯机械部分的结构,而我们的主要目的是怎样来控制它. 一.曳引系统 曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行. 曳引系统主要由曳引钢丝绳,导向轮,反绳轮组成. 二.导向系统 导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度,使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动. 导向系统主要由导轨,导靴和导轨架组成. 三.轿厢 轿厢是运送乘客和货物的电梯组件,是电梯的工作部分. 轿厢由轿厢架和轿厢体组成. 四.门系统 门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口. 门系统由轿厢门,层门,开门机,门锁装置组成. 五.重量平衡系统 系统的主要功能是相对平衡轿厢重量,在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内,保证电梯的曳引传动正常. 系统主要由对重和重量补偿装置组成. 六.电力拖动系统 电力拖动系统的功能是提供动力,实行电梯速度控制. 电力拖动系统由曳引电动机,供电系统,速度反馈装置,电动机调速装置等组成. 七.电气控制系统 电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制. 电气控制系统主要由操纵装置,位置显示装置,控制屏(柜),平层装置,选层器等组成. 八.安全保护系统 保证电梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故发生. 由限速器,安全钳,缓冲器,端站保护装置组成.3.3电梯的由来和发展趋势3.3.1电梯的由来 原始的“电梯”是人力升降器，现代电梯只是用电力作为动力的升降器。据记载，早在古罗马尼禄王朝就有了升降器，尼禄是个暴君，常常让角斗士和野兽搏斗，他在高处观看作乐。考古学者在科洛西姆斗兽场发现一个壁坑，看来这里曾经安装过升降器，用它从地下把角斗士和野兽运送到角斗场去。据另一位历史学家说，这种升降器是用绳子吊拉着木板往上升，要用16个奴隶来启动，发明这种升降器的是一名古罗马远征军战士，名字已无从可考。到了18世纪中期，俄国沙皇在莫斯科近郊的库科沃庄园里，建造了世界上第一批载客升降机；在1793年，库利宾在科宫安装了一架升降器，这在当时是时髦的玩艺儿了。1880年，德国制成的第一部电梯，是用电动机带动钢索系统的乘坐箱，这种电梯，在我国旧式建筑中还能见到。19世纪末叶，汉堡制造了一部罐笼式电梯，它是由几个乘坐箱组成，各个乘坐箱向一个方向运动，不停止运行，到了哪层楼乘客就自动进出。因为它的速度很慢，每秒钟只升高2530厘米，乘客可以从容地离开或搭乘。 现代电梯越造越精巧了。有的国家还制成了用压缩空气开动的电梯，它的乘坐箱下面装一条可以伸缩的管子，好似收音机上的拉杆天线，大功率的夺气机把空气挤出。这种电梯经济可靠。除了直升直降的电梯外，还有阶梯型滚动电梯。城市里还有电动人行道。 如果没有电梯的话，无论是居住或工作方面都会变的很不方便。举例来说，如果没有电梯，盖101大楼就毫无意义，世界第一高楼这个名词我看也会消失不见吧。如果你家住在10楼以上的话，你一定更能感受到电梯的重要性吧！3.3.2电梯的发展趋势在现代化城市的高速发展中,一幢幢高楼拔地而起。电梯是楼房里上下运送乘客或货物的垂直运输设备。我国电梯行业的发展历程，从改革开放到今天，电梯行业在不知不觉中走过了一个从无到有，从有到多，从多到精的发展历程。随着住宅市场的巨大变化，中国已经成为全球容量最大、增长最快的电梯市场。目前，我国电梯保有量已超过100万台，且保持每年20%的递增速度，市场前景乐观。这些电梯服务于写字间、公寓、商场等各种场所。自1889美国的奥的斯升降机公司推出了世界第一部以直流电动机为动力诞生名副其实的电梯，从而彻底改写了人类使用升降工具的历史。上世纪90年代，随的升降机着世界经济快速发展及经济全球化,发达的工业化国家纷纷研制出高速及超高速电梯，电梯不仅是代步的工具,也是人类文明的标志,其技术的发展正体现了社会的进步与文明。随着电梯技术的发展,绿色化、低能耗、智能化、网络化、蓝牙技术的电梯成为一段时间内的发展趋势。1.绿色化从减少环境污染的角度讲，“绿色”新概念将成为21世纪的主流色调，一个全球性的绿色市场为企业的世纪谁先推出绿色产品，抢发展提供了广阔的空间，占绿色营销市场，谁就能掌握竞争的主动权。绿色理念是电梯发展总趋势。发展趋势主要有如下：不断改进产品的设计、生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳、钢皮带等无润滑油污染曳引方式。电梯装璜将采用无（少）环境污染材料、电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术，安装电梯将无需安装脚手架，电梯零件在生产和使用过程中对环境没有影响（如刹车皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。2.降低能耗减少电梯能耗的措施是多方面的。主要包括：选择减小电梯机械系统的惯性和磨擦阻力;合理运用对重和平衡重。驱动系统使用永磁同步无齿轮曳引机从永磁同步电机工作原理可知其励磁是由永磁铁来实现的,不需要定子额外提供励磁电流因而电机的功率因数,可以达到很高（理论上可以达到1）。同时永磁同步电机的转子无电流通过，不存在转子耗损问题，一般比异步电机降低45%60%耗损。由于没有效率低，高能耗蜗轮蜗杆传动副，能耗进一步降低。在停站较少的群梯布置中，一个主机驱动两个轿厢分别上下运行是一种节能的方案。而减少能耗的另一途径是电梯运行过程的能耗控制。利用电梯空载上行、满载下行时电机处以发电状态的特性，将再生能量反馈给电网，这种节能措施在高速梯上效果显著。还有一种节能方案将在软件控制中得以实现。如建立实时控制的交通模式，尽量以较少的运行次数来运载较多的乘客，使电梯的停站次数减至最少。电梯召唤与轿厢指令合一的楼层入口乘客登记方案是电梯控制方式的一项革命性技术，使原来层站上乘客未知的目的层变得一目了然，从而使控制系统的派梯效率达到最高。减少运行过程能耗的另一措施是将电梯运行中的加减速度模式设置成变参数，即电梯控制系统中运行的速度、加速度以及加速度变化率曲线既随运行距离变化，也随轿厢负载变化通过仿真软件模拟，确定出不同楼层之间的最佳运行曲线。利用电梯机房在楼顶的优势，充分利用太阳能作为电梯的补充能源也将是新的研究课题。3.智能化随着计算机技术，通讯技术与控制技术的发展使大厦的智能化成为现实，而电梯是智能建筑中的重要交通工具，其技术发展及智能化程度也倍受世人关注。智能化的电梯首先要与智能大厦中所有自动化系统联网，如与楼宇控制系统、消防系统、保安监控系统等交互联系，使电梯成为高效优质、安全舒适的服务工具。串行通讯以其布线简单，传输信息量大等优点，在电梯控制系统中应用日益增多。由于去掉了微机接口板上大量输入和输出电路，减少了井道、机房中的布线数量，可靠性大大提高。随着大楼智能化的提高，现场总线技术现已开始应用于电梯控制系统与大楼的BAS，FAS，SAS中。从电梯运行的控制智能化角度讲，要求电梯有优质的服务质量,控制程序中应采用先进的调度规则，使群控管理有最佳的派梯模式。现在的群控算法中已不是单一地依赖“乘客等候时间最短”为目标，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统的方法，将要综合考虑的因素（即专家知识）吸收到群控系统中去，在这些因素中既有影响乘客心理的因素，也有对即将要发生的情况作评价决策，是专家系统和电梯当前运行状态组合在一起的多元目标控制。利用遗传算法对客流交通模式及派梯规则进行优化、自学习，实现电梯调度规则的进化，以适应环境的变化。“以人为本”设计的电梯控制系统，将会使电梯的服务质量越来越好。4.远程监控技术的应用电梯困人故障一直困扰着电梯的承包商,80上世纪年代初就有电梯厂商对电梯增加了过程监视系统，即在电梯轿厢内装设摄像和通讯系统，被困轿厢中的乘客可以同大楼的监视人员建立联系。由于这种设施只限于电梯所在大楼且由保安人员负责，一旦电梯困人，还得通知专业人员来解困。而现在提出的远程监控服务系统是在远程监视系统上更进了一步，这种先进装置集通讯、故障诊断、微处理机为一体，它可以通过市话线传递电梯的运行和故障信息到远程服务中心（即电梯远程监控维修中心），使维修人员知道电梯问题所在并去处理。如轿厢由于发生门故障而被困于某层，远程维修中心根据故障状况判断后，则可允许用遥控方式来打开轿门和层门，在无维修人员到现场的情况下，被困人员就可以离开轿厢，如有的故障只能维修人员到现场排除的话，为使被困人员安心，中心即刻向轿厢播放安扰语音，解除紧张心理，自动扶梯安装远程监控后，除了能监视运行状况外，监控维修中心可根据显示的信息作出快速的急停处理，以免发生伤害事故，远程服务对用户的受益是显而易见的，电梯的远程监控不仅使用户得到一个部件，而且使用户享受到一整套的服务，远程维修监控中心始终监控着他们所承包的电梯，随时可以知道电梯的运行状态和发生故障的属性，维修人员去故障梯之前就已知道该维修的项目，减少了维修服务的成本和时间，这种预保养式的售后服务方式在国外是深得用户的信赖的，也将是我国电梯工业技术发展的一个重要方向。5.蓝牙技术的应用蓝牙技术在电梯安装过程的应用。安装过电梯的人都知道放线、对线是费时、费力、极容易错的工作。应用蓝牙技术，安装期将减少30%以上，其直接好处是降低安装成本，客户也因从订梯到使用电梯周期费用减少和提高现金周转率。在电梯上使用蓝牙技术一定会使电梯控制系统大量使用最新最快微机，这将会进一步提高电梯整机可靠性，故障率大大降低，控制精度也进一步提高，带来的结果是电梯更加舒适，平层更加准确。同时这也为将来通过网络检查电梯状态成为可能，特别是电梯事先维修可以做到更好更全面。旧梯改造更加容易，所需时间、费用将会减小。根据统计表每年将有5万台旧梯进入更新改造市场，该技术使用将会产生巨大社会效益和企业效益。很好地解决了电梯控制与外围设备的兼容和联系。特别是可以把电梯和扶梯归纳到大楼管理系统或智能化管理小区系统中。如果控制屏与召唤系统通过蓝牙技术连接起来实现无线召唤，将会是电梯控制的另一场革命，同时为我们带来巨大好处。未来3-5年内，中国电梯行业所面临的生存环境将更为严峻。大企业会继续称雄业界，而中小企业想获得生存，要么被前者兼并，为其做专项产品的配套;要么发挥自己的特长，建设稳固的销售渠道和研发团队，来打造核心竞争力。未来几年，技术创新是推动电梯行业进步的关键，无线电梯的出现必然对我国电梯业产生触动，电梯行业也即将迎来全新的无线时代。虽然产业在不断整合，但我国电梯市场还远未饱和。未来两年我国电梯需求将呈现快速增长的态势，2010年我国电梯产量将达到33.41万部。我国电梯市场仍将保持每年20%的递增速度，年平均销售额至少为500亿美元。未来50年我国新增住房面积将达到200亿平方米。目前国家规定20米以上高楼就应安装电梯，未来住宅市场的电梯需求量将会非常庞大。随着工业现代化生产规模不断扩大和人们生活水平不断提高，电能供需矛盾日益突出，节约电量的呼声日益高涨。但在我国节能型电梯还占不到总量的5%，我国节能电梯的市场接受度仍然不高。巨大的市场容量，也将为节能电梯发展带来了新的机遇。第4章 S7-300PLC的系统配置4.1 西门子PLC的介绍S7-300是模块化中小型 PLC 系统，它能满足中等性能要求的应用。模块化，无排风扇结构，易于实现分布，易于用户掌握等特点使得S7-300成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的解决方案。详细介绍：SIMATIC S7-300可编程序控制器是模块化结构设计。各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。系统组成： 中央处理单元 (CPU) 各种CPU 有各种不同的性能，例如，有的CPU 上集成有输入/输出点，有的CPU上集成有PROFI- BUS-DP通讯接口等。信号模块 (SM) 用于数字量和模拟量输入/输出通讯处理器 (CP) 用于连接网络和点对点连接功能模块 (FM) 用于高速计数，定位操作 (开环或闭环控制) 和闭环控制。根据客户要求，还可以提供以下设备：负载电源模块 (PS) 用于将SIMATIC S7-300 连接到120/230V AC电源。接口模块 (IM) 用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架 (ER)。S7-300通过分布式的主机架(CR)和3个扩展机架(ER)，可以操作多达32个模块。运行时无需风扇。SIMATIC M7自动化计算机 AT-兼容的计算机用于解决对时间要求非常高的技术问题。它既可作为 CPU，也可以作为功能模块使用。4.2 S7-300系列PLC系统结构一、S7-300系列PLC系统结构二、S7-300系列PLC CPU结构 表4-1 CPU 31x（比如：CPU 312, 314, 315-2 DP）数字表示以下 CPU 元素作用微型存储卡 (MMC) 的插槽，包括弹出器SIMATIC 微型存储卡 (MMC) 被用作存储器模块。可以将 MMC 用作装载存储器和便携式存储介质。 MMC卡接口 X2（仅用于 CPU 315-2DP）带有 “DP” 名称后缀的 CPU 至少配有一个 DP X2 接口。 主要用于连接分布式 I/O。例如，PROFIBUS DP 允许您创建大型子网。可将 PROFIBUS DP 接口设置为在主站或从站模式下运行，支持的传输率最高可达 12 Mbps。电源连接每个CPU都配有一个双孔电源插座。CPU 出厂时，带有螺丝接线端子的连接器即插在此插座中。接口 X1 (MPI)所有CPU都配有一个MPI接口X1。用于 PG/OP连接或用于在 MPI子网中进行通讯的 CPU 接口。模式选择器开关用于设置 CPU 操作模式。 RUN：RUN 模式，CPU 执行用户程序。STOP：STOP 模式，CPU 不执行用户程序。MRES：CPU 存储器复位，带有用于CPU 存储器复位的按钮功能的模式选择器开关位置。采用模式选择器开关方式的 CPU 存储器复位需要特定操作顺序。状态和错误显示常规状态和错误显示表4-2 CPU 31xC（集成I/0）数字表示以下 CPU 元素作用状态和错误显示CPU 31x 的常规状态和错误显示微型存储卡 (MMC) 的插槽，包括弹出器SIMATIC 微型存储卡 (MMC) 被用作存储器模块。可以将 MMC 用作装载存储器和便携式存储介质。 MMC卡CPU集成I/O模块CPU本机集成I/O，包括有数字I/O，模拟I/O及高速计数器电源连接每个CPU都配有一个双孔电源插座。CPU 出厂时，带有螺丝接线端子的连接器即插在此插座中。接口 X2（PtP 或 DP）带有 “DP” 名称后缀的 CPU 配有一个9 针 DP 接口X2。 带有 “PtP” 名称后缀的 CPU 配有一个15针PtP接口X2。接口 X1 (MPI)所有CPU都配有一个MPI接口X1。用于 PG/OP连接或用于在 MPI子网中进行通讯的 CPU 接口。模式选择器开关用于设置 CPU 操作模式。 RUN：RUN 模式，CPU 执行用户程序。STOP：STOP 模式，CPU 不执行用户程序。MRES：CPU 存储器复位，带有用于CPU 存储器复位的按钮功能的模式选择器开关位置。采用模式选择器开关方式的 CPU 存储器复位需要特定操作顺序。表4-3 CPU 317-2 DP数字表示以下 CPU 元素作用总线错误指示器总线错误指示器状态和错误显示CPU 31x 的常规状态和错误显示微型存储卡 (MMC) 的插槽，包括弹出器SIMATIC 微型存储卡 (MMC) 被用作存储器模块。可以将 MMC 用作装载存储器和便携式存储介质。 MMC卡模式选择器开关用于设置 CPU 操作模式。 RUN：RUN 模式，CPU 执行用户程序。STOP：STOP 模式，CPU 不执行用户程序。MRES：CPU 存储器复位，带有用于CPU 存储器复位的按钮功能的模式选择器开关位置。采用模式选择器开关方式的 CPU 存储器复位需要特定操作顺序。电源连接每个CPU都配有一个双孔电源插座。CPU 出厂时，带有螺丝接线端子的连接器即插在此插座中。接口 X1 (MPI/DP)所有CPU都配有一个MPI接口X1。用于 PG/OP连接或用于在 MPI子网中进行通讯的 CPU 接口。接口 X2 (DP)主要用于连接分布式 I/O。例如，PROFIBUS DP 允许您创建大型子网。可将 PROFIBUS DP 接口设置为在主站或从站模式下运行，支持的传输率最高可达 12 Mbps。表4-4 CPU 31x-2 PN/DP数字表示以下 CPU 元素作用总线错误指示器总线错误指示器状态和错误显示CPU 31x 的常规状态和错误显示微型存储卡 (MMC) 的插槽，包括弹出器SIMATIC 微型存储卡 (MMC) 被用作存储器模块。可以将 MMC 用作装载存储器和便携式存储介质。 MMC卡模式选择器开关用于设置 CPU 操作模式。 RUN：RUN 模式，CPU 执行用户程序。STOP：STOP 模式，CPU 不执行用户程序。MRES：CPU 存储器复位，带有用于CPU 存储器复位的按钮功能的模式选择器开关位置。采用模式选择器开关方式的 CPU 存储器复位需要特定操作顺序。第 2 个接口 (X2) 的状态显示接口 X2 (PN)带有 “PtP” 名称后缀的 CPU 配有一个 PtP X2 接口。 可以使用 CPU 的集成 PROFINET 接口与“工业以太网”建立连接。可通过 MPI 或 PROFINET 组态 CPU 的集成 PROFINET 接口。电源连接每个CPU都配有一个双孔电源插座。CPU 出厂时，带有螺丝接线端子的连接器即插在此插座中。接口 X1 (MPI/DP)所有CPU都配有一个MPI接口X1。用于 PG/OP连接或用于在 MPI子网中进行通讯的 CPU 接口。表4-5 CPU 31x-2 PN/DP数字表示以下 CPU 元素作用总线错误指示器状态和错误显示CPU 31x 的常规状态和错误显示微型存储卡 (MMC) 的插槽，包括弹出器SIMA