四层电梯的自动控制系统设计.doc

西安工程技术学院毕业设计（论文）函授站 西工院 10 级专 业 机电一体化 姓 名 任东东 摘 要本文介绍了三菱公司FR-A740系列可编程控制器(PLC)在四层电梯控制系统中的应用，给出了可编程控制器控制四层电梯电气控制系统的硬件组成和软件设计。提出了四层电梯的可编程控制器(PLC)控制系统总体设计方案、设计过程、系统组成，并设计了一套完整的电梯控制系统方案。四层楼电梯分为在1层,2层,3层,4层四个楼层停靠时的其他楼层呼叫的种种情况，主要通过可编程控制器(PLC)来实现四层楼电梯的启停 以及那些呼叫的情况。轿厢升降和电梯门开关由两个直流电机分别控制。每层电梯门旁都裝有呼叫电梯上下行的按钮，轿厢内有1至4层的内部选择按钮和开关按钮，轿厢运行的并道内装有楼层定位行程开关，电梯门两侧有开关定位行程开关。PLC输入信号有6个外部呼叫按钮信号、4个内部选择按钮信号、4个楼层定位信号和1个开关定位信号共16个；PLC输出信号有1个升降控制信号、1个开关控制信号、6个外呼指示灯信号和4个内选指示灯信号共14个，最后通过模拟实现了四层电梯的功能。关键词:PLC 电梯 控制系统 变频器 传感器目 录第一章 绪 论11.1 课题背景及发展前景1第二章 电梯的定义与叙述22.1 电梯的定义22.1.1电梯的种类22.2电梯的结构与组成3第三章 设计方案分析73.1电梯的工作流程73.1.1电梯上升流程图73.1.2电梯下行流程图93.1.3电梯开关门流程图11第四章 硬件的设计124.1 变频器的概况124.2变频器的参数设置134.3 三菱FR-A740变频器参数134.4 四层电梯曳引机及门机电路144.5 传感器的选择154.6 PLC的选型164.7 I/O点数的估算17第五章 软件的设计185.1输入/输出点的分配185.2 PLC外部接线图195.3 程序设计205.3.1外部信号输入存储程序205.3.2比较判断轿厢上下行程序235.3.3补充程序255.3.4开关门程序265.3.5轿厢上行与下行程序28第六章 调试系统程序316.1 程序调试316.2 程序运行过程中出现问题及调试316.3 程序的最终运行情况336.4 PLC控制系统的外部干扰33总结34参考文献35致 谢36II第一章 绪 论1.1 课题背景及发展前景电梯是高层宾馆、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，电梯已成为人们日常生活中最亲密的伴侣和出行工具，人们对电梯的调速精度、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，在电梯上已经采用设计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的测试。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，高效率，才能全面保证电梯的最终达到高运行质量。在国外，已“法律法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了有力保证。因此，可以说乘坐电梯更安全。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。目前，微电脑的大量应用及大功率半导体元件的技术发展使得电梯控制系统日益自动化，智能化，交流调频调压技术也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。第二章 电梯的定义与叙述2.1 电梯的定义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。电梯主要采用电动机做动力，通过蜗轮式斜齿轮副减速器减速后去驱动槽式绳轮，以及由电动机直接驱动槽式绳轮，绳轮通过就位于轮槽内的曳引绳与轮槽之间的摩擦力，驱动联接于曳引钢丝绳两端的轿厢和对重装置沿着刚性导轨做上下垂直运行的电梯。2.1.1电梯的种类 根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下：1、按用途分类 乘客电梯：为运送乘客而设计的电梯。这类电梯为了提高运送效率，其运行速度快，自动化程度比较高，轿厢设计装饰美观。载货电梯：主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。自动化和运行速度一般比较低，载重量和轿厢尺寸的变化范围则比较大。医用电梯：为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，这种电梯的轿厢深度远大于宽度。杂物电梯：供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯，但不予许人员进入轿厢的电梯。这种电梯的安全设施不齐全，不准运送乘客。观光电梯：轿厢壁透明，干净，美观供乘客观光用的电梯。建筑施工电梯：建筑施工与维修用的电梯。 其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。2、按驱动方式分类交流电梯：用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压，采用交流异步双绕组双速电动机调压调速拖动电梯与交流异步单绕组单速电动机调频调压调速的拖动电梯等。直流电梯：用直流电动机作为曳引电动机，其电源由直流发电电动机组的直流发电机供电的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。螺杆式电梯：将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。3、按速度分类电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。低速梯：额定运行速度低于1.00m/s速度的电梯。中速梯：额定运行速度在1.002.00m/s的电梯。高速梯：额定运行速度大于2.00m/s的电梯。超高速梯：额定运行速度超过5.00m/s的电梯。随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。2.2电梯的结构与组成电梯是把机械和电气合为一体的大型复杂产品，其中机械部分相当于人的躯体，电气部分相当人的神经，俩者不可分隔。机与电的高度合一，使电梯成为现代科技的综合产品。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、钢丝绳曳引式结构，其机械部分由曳引系统，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。电梯的基本结构如图图2-1 电梯的基本结构图1.控制柜2.曳引机3.曳引钢丝绳4.限速器5.限速器钢丝绳6.限速器涨紧装置7.轿厢8安全钳9轿厢门安全触板10导轨11对重12厅门13缓冲器一、曳引系统电梯曳引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由曳引机，曳引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。为电梯的曳引机运行提供动力，由电动机，曳引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。曳引钢丝绳的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和曳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，采用复绕行还可以增加拽引力。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相对位置，并对他们的运行起导向作用。固定导轨的空间位置并承受来自导轨的各种作用力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，开关门，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，防止人员和货物掉入进道。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，用以协调层门与门扇之间的协调。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曳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曳引电机，供电系统，调速装置，速度检测装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制并将电能转为机械能。曳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，为电梯安全运行提供电源。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。调速装置对曳引电机进行速度控制。速度检测装置完成了曳引电动机的实际转速的检测与传递。七、电气控制系统电梯的电气控制系统由操纵箱.召唤按钮箱 位置显示装置 控制柜 换速平层装置 选层器 轿顶检修 保护装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的上下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同一平面的操作。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，主要装置有：限速器 安全钳 涨紧装置 限位开关 极限开关等一系列可保护电梯安全行驶的装置。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具有体现。第三章 设计方案分析3.1电梯的工作流程假设电梯停于一楼，收到四楼信号，电梯上行。如果在上行过程中如果按下二楼向上按钮和三楼向上按钮，则先停于二楼，后停于三楼，再上行至四楼。如果在上行过程中按下二楼向下按钮，由于是反向信号，所以电梯先去三楼，所有的上行信号均响应以后再响应下行信号。如果按下四楼向下按钮，则电梯完成其他外呼向上信号以后就上行至四楼。电梯到达四楼后，如果同时按下二楼向上按钮、三楼向上按钮、四楼向上按钮，则轿厢首先下行至二楼响应最远反向呼信号。然后再上行至三楼、四楼。3.1.1 电梯上升流程图（a）当电梯停于一楼或二楼.三楼时，四楼呼叫，则上行，到四楼碰到行程开关后停止；（b）电梯停于一楼或二楼，三楼呼叫时则上行，到三楼行程开关控制停止；（c）电梯停于一楼，二楼呼叫，则上行，到二楼行程开关控制停止；（d）电梯停于一楼，二楼，三楼同时呼叫，电梯上行到二楼，停5秒，继续上行到三楼停止；（e）电梯停于一楼，二楼，四楼同时呼叫，电梯上行到三楼，停5秒，继续上行到三楼停止；（f）电梯停于一楼，二楼，四楼同时呼叫，电梯上行到二楼，停5秒，继续上行到四楼停止；（g）电梯停于一楼，二楼，三楼，四楼同时呼叫电梯上行到二楼，停5秒，继续上行到三秒，停5秒，继续上行到四楼停止；（h）电梯停于二楼，三楼，四楼同时呼叫，电梯上行到三楼，停5秒，继续上行到四楼停止。（如图3-1所示） 2.3.4楼有信号电梯在一楼称重检测 是 否门锁保护 是电梯上升 否 是 否结束 是3.4有信号电梯在二楼 是门锁保护 是 是电梯上升 否 是结束四楼有信号电梯在三楼 是 是门锁保护电梯上升 否 是 是结束结束电梯在四楼门锁保护 是 是 图3-1电梯上行流程图3.1.2 电梯下行流程图（a）电梯停于四楼或三楼或二楼，一楼呼叫，电梯下行到一楼停止；（b）电梯停于四楼，三楼或二楼呼叫，电梯下行到二楼停止；（c）电梯停于四楼，三楼呼叫，电梯下行到三楼停止；（d）电梯停于四楼，三楼，二楼同时呼叫，电梯下行到三楼，停5秒，继续下行到二楼停止；（e）电梯停于四楼，三楼，一楼同时呼叫电梯下行到三楼，停5秒继续下行到一楼停止；（f）电梯停于四楼，二楼，一楼同时呼叫，电梯下行至二楼，停5秒，继续下行一楼停止；（h）电梯停于四楼，三楼，二楼，一楼同时呼叫，电梯下行到三楼，停5秒，继续下行到二楼，停5秒，继续下行到一楼停止；（如图3-2所示）称重检测2.1有信号门锁保护一楼有信号门锁保护电梯下降结束电梯下降结束门锁保护电梯下降结束电梯在一楼门锁保护结束3.2.1楼有信号电梯在四楼 是 否 是 否 是 否 是电梯在三楼 是 是 否 是 是 电梯在二楼 是 是 是 否 是 是 是 图3-2电梯下行流程图3.1.3电梯开关门流程图电梯到达目标楼层关门信号开门到位关门信号计时3秒关门开门信号关门到位停止门间有人关门开门信号开门按钮电梯到达目标楼层开门按钮 关门按钮关门信号开门 是 否 是 否 是 否 图3-3 电梯开关门流程图第四章 硬件的设计4.1 变频器的概况随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速己应用到许多领域，由于变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。目前有为电梯控制而设计的专用变频器早已问世，其功能较强，使用灵活，但价格相对较贵。因此，本设计没有采用专用变频器，而是选用了通用变频器通过合理的配置、设计和编程，同样可以达到专用变频器的控制效果。这是本设计的特点之一。目前，市场流行的通用变频器的种类繁多，而电梯行业中使用的变频器的品牌也不少，其控制系统的结构也不尽相同，但其总的控制思想却是大同小异。上个世纪80年代初, 通用变频器实现了商品化。在近20年的时间内，经历了由模拟控制到全数字控制和由采用BJT到采用IGBT两个大发展过程。A、容量不断扩大80年代初采用的BJ T的PWM变频器实现了通用化。到了90年代初，BJT通用变频器的容量达到了600KVA，400KVA以下的已经系列化。前几年主开关器件开始采用IGBT，仅三、四年的时一间，IGBT变频器的单机容量已达1800KVA，随着IGBT容量的扩大，通用变频器的容量也将随之扩大。B、结构的小型化变频器主电路中功率电路的模块化，控制电路采用大规模集成电路(LSI)和全数字控制技术，结构设计上采用“平面安装技术”等一系列措施，促进了变频电源装置的小型化。另外，一种混合式功率集成器件，采用厚薄膜棍合集成技术，把功率电桥、驱动电路、检测电路、保护电路等封装在一起，构成了一种“智能电力模块”(Intelligent Module)这种器件属于绝缘金属基底结构，所以防电磁干扰能力强，保护电路和检测电路与功率开关间的距离尽可能的小，因而保护迅速且可靠，传感信号也十分迅速。C、多功能和智能化电力电子器件和控制技术的不断进步，使变频器向多功能化和高性能化方向发展。特别是微机的应用，为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。人们总结了交流调速电气传动控制的大量实践经验，并不断融入软件功能。日益丰富的软件功能使通用变频器的多功能化和高性能化为用户提供了一种可能，即可以把原有生产机械的工艺水平“升级”，达到以往无法达到的境界，使其变成一种具有高度软件控制功能的新机种。通过控制面板，可以控制上述四种控制方式中的一种，以满足用户的需要。4.2变频器的参数设置 由于采用PLC作为逻辑控制部件，故变频器和PLC通讯时采用开关量而不用模拟量。参数设置的原则:(1)为减小启动冲击及增加调速的舒适感，其速度环的比例系数宜小些，而积分时间常数宜大些；(2)为了提高运行效率，快车频率应选为工频，而爬行频率要尽可能低些，以减小停车冲击; (3)零速一般设置为0HZ；(4)变频器其他常用参数可根据电网电压和电机铭牌数据直接输入。4.3 三菱FR-A740变频器参数FR-A740 高性能矢量变频器 功率范围：0.4500kW 闭环时可进行高精度的转矩/速度/位置控制 无传感器矢量控制可实现转矩/速度控制 内置PLC功能（特殊型号） 使用长寿命元器件，内置EMC滤波器1. 三菱FR-A740的参数表图4-1三菱FR-A740的参数表参数号名称设定范围最小设定单位出厂设定1上限频率0-120Hz0.01Hz120Hz2下限频率0-120Hz0.01Hz0Hz3基底频率0-400Hz0.01Hz50Hz4速度设定（高速）0-400Hz0.01Hz60Hz5速度设定（中速）0-400Hz0.01Hz30Hz6速度设定（低速）0-400Hz0.01Hz10Hz7加速时间0-360s0.01s5s8减速时间0-360s0.01s5s9过电流保护0-500A0.01A额定输出电流10制动频率0-120Hz0.01Hz3Hz11制动时间0-10s0.1s0.5s12启动频率0-60Hz0.01Hz0.5Hz13基底频率电压0-1000V0.1V99994.4 四层电梯曳引机及门机电路根据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图。图中M1，M2为曳引电机和门电机，交流接触器KM1-KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护通过上述的分析可知，我所选择的电梯载重量为1000kg，速度为1m/s，四层四站。PLC的型号为FR-A740，通过其继电器电路图来设计出梯形图，通过PLC的选型连接其PLC接线图。电动机选用交流三相异步电动机，它具有结构简单、维护和操作简便、价格便宜、坚固耐用、工作可靠等优点；其缺点是调速性差、概率因数低。变频器选用安川变频器（616G5），它作为通用变频器适合任何应用场合，在低速下能够实现平稳启动（1%额定转速），并且极其精确地运行。它的自动调整功能可使世界各地生产的电动机达到高性能运行。具有如下优点：低速大转矩和全频域平稳加、减速；驱动普通电机能达到最佳的控制效果；操作简单灵活；具有扩展功能，既可单机使用也可联网使用；设计平均无故障时间：250 000小时。把50Hz的工频交流电经过处理后输出频率可调的交流电的电气装置叫变频器。它由整流电路、滤波电路、再生制动电路、逆变电路和控制电路组成。 图4-2电气控制系统主回路原理图4.5 传感器的选择在本次设计中采用反射式传感器作为检测装置，并采用能抗周围外来光干扰的变调光式。采用变调光式，与直流光式相比，不易受外来光干扰的影响，其电源电压为DC5-24V的大量程电压输入型，带有容易调整的光轴标识，还带有动作确认的入光显示灯。反射式传感器的时间图和输出回路图。图4-3 反射式传感器的时间图和输出回路图它有三根连接线(红、蓝、黑)，红色接电源的正极、黑色接电源的负极、蓝色为输出信号，当与挡块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。需要注意检测距离不要离传感器太近，否则传感器不能动作；连接是采用接插件方式，千万不要对端子(读出头)进行焊接。4.6 PLC 的选型任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：1)最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。2)保证PLC控制系统安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。3)力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。4)适应发展的需要由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。4.7 I/O点数的估算根据被控对象对PLC控制系统的技术指标和要求，确定用户所需的输入、输出设备，据此确定PLC的IO点数。在估算系统的I/O点数和种类时，要全面考虑输入、输出信号的个数，I/O信号类型(数字量模拟量)，电流、电压等级，是否有其他特殊控制要求等因素。以上统计的数据是一台PLC完成系统功能所必须满足的，但具体要确定I/0点数时则要按实际I/0点数，再向上附加2015的备用量。根据机型的选择，再对被控对象进行I/0点数的估算，根据被控对象I/O信号的点数，考虑留有1520的备用量以调整和扩充。估算出被控对象的I/0点总数，就可根据此点数选择相当的PLC。I/0点数是衡量PLC规模大小的重要指标，选择相应规模的PLC需要留有余量。第五章 软件的设计5.1输入/输出点的分配输入输出名称功能编号名称功能编号SB11层内呼X000HL51层内呼指示Y000SB22层内呼X001HL62层内呼指示Y001SB33层内呼X002HL73层内呼指示Y002SB44层内呼X003HL83层内呼指示Y003SB51层外呼上X004HL91层外呼上指示Y004SB62层外呼下X005HL102层外呼下指示Y005SB72层外呼上X006HL112层外呼上指示Y006SB83层外呼下X007HL123层外呼下指示Y007SB93层外呼上X010HL133层外呼上指示Y010SB104层外呼下X011HL144层外呼下指示Y011SB11开门开关X012KM1电梯上行Y012SB12关门开关X013KM2电梯下行Y013SB131层平层X014KM3门电机开Y014SB142层平层X015KM4门电机关Y015SB153层平层X016HL15电梯上行指示Y016SB164层平层X017HL16电梯下行指示Y017SQ1开门限位X020LED楼层指示Y020Y026SQ2关门限位X021门锁Y027Y028SQ3上极限位X022SQ4下极限位X023SB17报警按钮X024表5-1 I/O分配表输入信号有：内呼信号4个，外呼信号6个，开关门信号2个，轿厢平层信号4个，开关门限位2个，上下极限位2个，报警按钮1个，共计24个。输出信号有：内呼信号指示4个，外呼信号指示6个，轿厢上下行2个，轿厢上下行指示2个，门电机开关2个，轿厢所在楼层指示6个，两个门锁，共计28个。5.2 PLC外部接线图图5-2为PLC输入输出接线图。X000X024为输入信号，Y000Y028为输出信号，其中Y020Y026分别按顺序接数码管的AG显示轿厢所在楼层。输入端的公共端COM接地，输出端的公共端COM5接+24V电源。图5-2 PLC外部接线5.3 程序设计5.3.1 外部信号输入存储程序(1)内呼信号输入及存储程序编程思路：以一楼内呼为例，按下X000按钮，则Y000被接通并保持，直到电梯到达一楼时利用X014常闭触点断开Y000。在按下X000的同时D1赋值为1，从而实现存储功能。当Y000失电时，D1和M0、M1、M2被清零。如图5-3所示图5-3内呼信号输入及存储程序(2)外呼信号输入及存储程序编程思路：以二楼向上外呼信号为例，如果电梯不在二楼，此时按下X006，D7赋值为2，M106得电并保持。如果此时电梯为下行，则M106、Y017常开闭合，Y006得电并且在电梯下降过程中一直保持。如果电梯处于上行阶段，则M106、Y016常开闭合，Y006得电并保持，直到电梯上行到二楼时失电。Y006失电时，D7和M18、M19、M20被清零。梯形图如图5-4所示图5-4 外呼信号输入及存储程序梯形图5.3.2 比较判断轿厢上下行程序编程思路：(1)比较程序:按下某楼层按钮则将该按钮所对应的数据寄存器中的值与轿厢所在楼层数据寄存器D0中的值进行比较，从而可以判断上下行。(2)判断上下行程序：当D1到D10中任意数据寄存器中的值大于D0中的值，则轿厢上行；当D1到D10中任意数据寄存器中的值小于D0中的值，则轿厢下行。如果当D1到D10中任意数据寄存器中的值既有大于D0的，又有小于D0的，则轿厢上下行以第一次按下按钮所对应的数据寄存器中的值与D0的比较结果而得。梯形图如图5-5所示。图5-5比较判断轿厢上下行程序5.3.3补充程序编程思路：电梯停于某层时，按下当前层外呼信号启动开门程序。否则一旦轿厢停止上下行，电梯外面的人就无法进入轿厢。梯形图如图5-6所示。 图5-6 电梯停于某层时，按下当前层外呼信号启动开门程序梯形图5.3.4 开关门程序编程思路：电梯未平层时，M30得电，此时手动开关门按钮X012和X013按下均无效，M31和M32不得电。电梯平层时，M33得电，轿厢门打开，延时3S后，自动关闭。程序中C0、C1的重要作用：在程序中C0、C1的作用是保证每次平层时只有一次开关门，防止轿厢一直上升或下降而不执行平层开关门程序，同时也防止电梯一直处于开关门状态。电梯平层以后，按下开门按钮或者开门限位开关被触发则C0得电；按下关门按钮或者关门限位开关被触发并且C0得电时，C1得电。在电梯上升或降价过程中即电梯未平层时C0清零。当电梯平层并且C0被清零时，C1清零。程序运行时，首先开关门一次，所以C0、C1得电。梯形图如图5-7所示。 图5-7 开关门程序梯形图5.3.5 轿厢上行与下行程序编程思路：在比较判断出轿厢上行以后，执行以下程序。首先是内呼信号，如果电梯在一楼，按下X001则M3接通，此时C1是接通的，所以M40得电并自锁直到轿厢在二楼平层时失电。如果电梯在一楼或二楼，按下X002则M6接通，M41得电并自锁直到轿厢到达三楼时失电。如果电梯在一楼、二楼或三楼，按下X003则M9接通，M42得电并自锁直到轿厢到达四楼时失电。外呼信号上行与内呼信号上行原理相同，只是加上外呼信号之后，需要给外呼信号和内呼信号之间加上互锁。至于最远反向呼功能：如果电梯在一楼，按下二楼向下X005，则M72得电，电梯上行；如果再按下X007，则M72失电，M71得电，电梯到二楼不停下继续上行；如果再按下X011，则M71失电，M70得电，电梯直接运行至四楼。梯形图如图5-8所示。图5-8 轿厢上行程序梯形图编程思路和轿厢上行程序一样，梯形图如图5-9所示。图5-9 轿厢下行程序梯形图第六章 调试系统程序6.1 程序调试设计一个PLC应用系统，关键要解决的第一个问题是进行PLC应用系统的功能设计，即根据受控对象的功能和工艺要求，明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。第二个问题是进行PLC应用系统的功能分析，即通过分析系统功能，提出PLC控制系统的结构形式、控制信号的种类、数量，系统的规模、布局。第三个问题是根据系统分析的结果，具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。总装调试步骤：(1)模拟调试。用户编写的程序在总装调试前要进行模拟调试，检查程序无误后可把PLC接到系统里进行总装调试。(2)PLC的外部接线检查，外部接线一定要准确无误。如果用户程序还没有送到机器里去，可用自行编写的试验程序对外部接线做扫描通电检查，查找接线故障。(3)将主电路断开，进行预调，确认接线无误后再接主电路。(4)将模拟调好的程序送入用户存储器进行总调试，直到各部分的功能均正常，并能协调一致成为一个完整的整体控制为止。(5)如果调试达不到指标要求，可对硬件、软件调整，一般只对软件作调整。(6)全部调试结束以后，将程序固化在EPROM盒中保存。6.2 程序运行过程中出现问题及调试(1)出现的问题：在毕业设计初期阶段，我根据控制要求逐个编程实现，当程序编写到第四个要求（即方向判别）的时候，我感觉编程初期设计思路的错误，需要在原来的程序中再加入方向判别。解决的办法：编写程序应该先统观全局，先根据整体要求想出设计思路，然后再逐一实现各功能块程序。也就是说编程需要先从上往下分析编程要求，再从下往上编写程序（如图6-1所示）。(2)出现的问题：在编写第四个控制要求时需要有方向的判别，如果某一楼层向上向下按钮都被按下，电梯在某一方向运行时，反向信号也被清除。这样就达不到同向运行时不响应反向信号的要求。解决的办法：在程序中利用Y016和Y017将同向信号与反向信号进行了区分（如图6-2所示）。图6-2 同向停车反向保持程序梯形图(3)出现的问题：程序上行或下行一直被保持。原因：没有将M0到M29清零，使得这些中间继电器得电的一直自保持。解决的办法：在某一外呼或内呼信号被解除后，将该信号对应的中间继电器清零，同时对应的数据寄存器需要清零，这样可以便于下一次按下该信号后再与D0比较（如图6-3所示）。图6-3 电梯响应完二楼向下信号后，响应软元件清零(4)出现的问题：在电梯上行过程中，同时按下几个外呼信号和内呼信号，电梯不能在中间信号处停下，而是一直上行到最远信号所在的楼层。解决的办法：将外呼信号和内呼信号进行互锁（如图6-4所示）。图6-4 电梯上行响应四楼内呼信号时，一、二、三楼向上外呼信号互锁(5)出现的问题：在电梯上行过程中，最远反向呼功能是可以实现的，可是在电梯下行过程中，电梯每次到达二楼时总是要停一次，开关门后再下行至一楼。解决办法：因为和上行时最远反向呼设计思路是一样的，在复制过程中忘了修改平层信号参数。应该是X014的常闭，而程序中一直是X015的常闭，所以每次下行到二楼都会停一次（如图6-5所示）。图6-5 最远反向呼下行至一楼，程序中参数X015应改为X0146.3 程序的最终运行情况(1)按下呼叫按钮，电梯在检测到外呼或者内呼信号以后，便会运行到指定楼层。上升过程中，只执行上行信号，下行信号不执行且只保持相应指示灯点亮，反之亦然。(2)若同时按下多层反向外呼按钮，则轿厢首先运行最远的反向外呼信号所在的楼层，然后再顺序执行其他的外呼信号。(3)平层后开门，直至碰到开门到位行程开关，再经过3S的延时后自动关门。在此过程中可以按轿厢内的开门开关或关门开关进行开关门。(4)在上升或下降过程中，开关门按钮无效。在开关门和3S延时过程中，轿厢不能上升和下降。(5)用数码管显示轿厢当