升降电梯毕业设计

1、升降电梯毕业设计 IGBT 设备毕业论文 摘要 电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。 多层厂 房和多层仓库需要有货梯 ;高层住宅需要有住宅梯 ;百货大楼和宾馆需 要有客梯 ,自动扶梯在现代社会 ,电梯已像汽车、轮船一样 ,成为人 类不可缺少的交通运输工具。据统计 ,美国每天乘电梯的人次多于乘 载其它交通工具的人数。当今世界 ,电梯的使用量已成为衡量现代化 程度的标志之一。 追溯电梯这种升降设备的历史 ,据说它起源于公元 前 236 年的古希腊。当时有个叫阿基米德的人设计出 人力驱动的 卷筒式卷扬机。 1858 年以蒸汽机为动力的客梯，在美国出现 ,继而又 在英国出现水压梯。

2、1889 年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机 作为电梯动力 ,这才出现名副其实的电梯 ,并使电梯趋于实用化。 1900 年还出现了第一台自动扶梯。 1949年出现了群控电梯 ,首批 46 台群 控电梯在纽约的联合国大厦被使用。 1955 年出现了小型计算机 （真空 管）控制电梯。 1962年美国出现了速度达 8 米/秒的超高速电梯。 1963 年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。 1967 年可控 硅应用于电梯，使电梯的拖动系统筒化，性能提高。 1971 年集成电 路被应用于电梯。第二年又出现了数控电梯。 1976 年微处理机开始 用于电梯，使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期

3、。 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 辑控制是不能满足要求的， 因此，电梯控制系统应采用随机逻辑控制 方式控制。 目前电梯的控制普遍采用两种控制方式： 一是采用微机作 IGBT 设备毕业论文 为信号控制单元，完成电梯的信号采集、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， 这两种方式并没有太大的区别。 国内厂家 大多采用答二种方式，其原因在于用 PLC 控

4、制有许多优点： 1，可 靠性高，由于采取了一系类的 PLC 高可靠性的措施， PLC 的平均无 故障时间（MTBF ）一般可达 35万小时。而且 PLC 的环境适应性也 很强，它能在工业环境下可靠地工作； 2，编程简单， PLC 最常用的 编程语言是梯形图语言。这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要 专门的计算机知识， 便于广大现场工程技术人员掌握。 当工作流程需 要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活； 3，体积小、结构 紧凑、安装、维修方便。 PLC 的体积小，重量轻，便于安装。一般 PLC 都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能。 可编程控制 器不仅充分利用微处理器的优点来满足各

5、种工业领域的实时控制要 求，同时也照顾到现场电气维护人员的技能和习惯， 摈弃了微机常用 的计算机编程语言的表达方式， 独具风格地形成一套以继电器梯形图 为基础的形象编程语言和模块化的软件结构， 使用户程序的编制清晰 直观、方便易学、调试和查错都很容易。用户买到所需要的 PLC 后， 只需按说明书或提示， 做少量的安装接线和用户程序的编制工作， 就 可以灵活而方便地将 PLC 应用于生产实践，而且用户程序的编制、 修改和调试都不需要具有专门的计算机编程语言知识。 PLC 现在已经 成为现代工业控制三大支柱（ PLC、CAD/CAM 、ROBOT）之一，以 IGBT 设备毕业论文 其可靠性、逻辑功

6、能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通 信联网功能、易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数 与位控等高性能模块等优异性能， 日益取代有大量中间继电器、 时间 继电器、记数继电器等组成的继电 -接触控制系统，在机械、化工、 石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等各行各业都得到广泛 的应用。 总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前的几十 年里，继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用， 然而其 控制性能与自身的功能已经无法满足与适应电梯控制的要求和发展， 与 PLC 相比较，存在质的差别。电梯使用继电接触器控制的时代， 很难设计出质量优良的电梯控制系统， 而现在，可

7、编程控制器的使用 为电梯的控制提供了更广阔的空间。 PLC 是专门为工业过程控制而设 计的控制设备，使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制 更平稳、可靠、 抗干扰性能增强、机械与电气部件被机结合在一个设 备内，把仪表、 电子和计算机的功能综合在一起。因此它已成为电梯 运行中的关键技术。 IGBT 设备毕业论文 目录 1 概述1 1.1 电梯控制概述 1 1.2 电梯控制技术的发展 2 1.3 电梯的构造 3 1.4 电梯的控制要求 4 1.5 本文研究主要内容 5 2 总体设计方案 6 2.1 总体设计方案的确定 6 2.2 设计思想 8 3 电梯控制系统硬件设计 9 3.1 四层电梯

8、控制主回路原理图 9 3.2 PLC 控制系统设计的基本原则 10 3.3 可编程控制器机型选择 10 3.4 硬件设计方案的确定 11 4 电梯信号控制软件设计 14 4.1 PLC 的编程语言 14 4.2 系统结构框图 14 4.3 电梯控制梯形图程序 15 5 电梯控制的仿真及调试 26 5.1 STEP7 概述 26 5.2 程序仿真 26 6 总结29 参考文献 30 IGBT 设备毕业论文 1 概述 1.1 电梯控制概述 电梯高层宾馆、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。 1889 年，美国奥梯斯升降机公司推出的世界上第一部以电动 机为动力的升降

9、机， 同年在纽约市的马累特大厦安装成功。 随着社会的发展， 建 筑物规模越来越大， 楼层越来越多， 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。 传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。 这种控制线路， 存 在易出故障、维护不便、运行寿命短、占用空间大等缺点。从技术发展来看，这 种系统将逐渐被淘汰。 目前，由可编程控制器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， 已成为电梯 控制的发展方向其许多功能是传统的继电器控制系

10、统无法实现的。 可编程控制器， 是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物， 是在顺序 控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器， 是一种以微处理器为核心 用作数字控制的专用计算机。 PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视的现今 控制技术。 PLC现已成为现代工业控制三大支柱（ PLC、CAD/CAM、ROBO）T 之一， 以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功 能、易与计算机接口、 能对模拟量进行控制、 具备高速记数与位控等高性能模块 等优异性能，日益取代由大量中间继电器、 时间继电器、 记数继电器等组成的传 统的继电 - 接触控制系统，在机械、化工、

11、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食 品、交通等行业得到广泛应用。 总之，电梯的控制是比较复杂的， 在计算机诞生前的几十年里， 继电器控制 系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用， 然后其控制性能与自身的功能已无法 满足与适应电梯控制的要求和发展。 电梯使用继电接触控制的时代， 很难设计出 质量优良的电梯控制系统， 而现在，PLC的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。 PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着 PLC应用技术的不断发展， 将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性 IGBT 设备毕业论文 能增强，因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。 1.2 电梯控

12、制技术的发展 电梯的雏形是升降机， 它起源于公元前 236 年的古希腊，当时阿基米德设计 出一种人力驱动的卷筒式卷扬机。到 1835 年，人们开始采用蒸汽机作为升降机 的动力， 1858 年，出现了世界上第一台以蒸汽机作动力，带安全装置的载人升 降机。这为以后越来越高的高楼大厦提供了重要的垂直运输工具。 1889 年，奥的斯升降机公司首先使用直流电动机作为升降机的动力，由于 电动机具有体积小、功率大，控制方便等优点，从而使电梯真正趋于实用化。 2000年，深圳开始出现 PLC电梯控制系统， PLC电梯控制器能够灵活、 智能 化地控制电梯的运行管理。随着人们对安全、智能、节能的要求越来越高，随着

13、 科学技术和社会经济的发展， 高层建筑已成为现代社会的标志。 电梯在垂直运输 中起着越来越重要的作用。 运用 PLC控制的电梯也广泛地安装在各种功能大厦的 电梯当中。 目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、 PLC控制和微型计算机控 制三种。 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。 它所有控制 功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，保养维修简单，价 格便宜，但是系统触点繁多、接线复杂 , 而且机械和电磁惯性大，系统控制精确 度难以提高。电梯继电器控制系统故障高，大大降低了电梯的可靠性和安全性， 已经渐渐被淘汰了。 微机控制系统虽然在智能控制方面有较强的功

14、能，但也存在着抗干扰性差、 系统设计复杂、设计调试周期长、难以维护等缺点。 PlC 是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依 靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于 PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是 PLC系统内存工作单元， 因此， 它比继电器控制有着明显的优越性， 运行寿命更长， 工作更加可靠安全， 自动化 水平更高，抗干扰性强，设计和调试周期短 ，PLC控制是三种控制方式中最具有 可靠性、实用性和灵活性的控制方式， 它更适合于用在电梯的技术改造和控制系 统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。 IGBT 设备毕业论文

15、 1.3 电梯的构造 电梯是一种特殊的起重运输设备， 由轿厢及配重、拖动电机及减速传动机械、 井道及井道设备、 召唤系统及安全装置构成。 桥厢是载人或装货的部位， 配重是 为了改变电梯电机负载的特性以提高电梯安全性而设置的。 图 1-1 是电梯拖动系 统示意图， 图中可见电梯的轿厢及配重分系在钢丝绳的两端， 钢丝绳挂跨在曳引 轮上，曳引轮经减速机构由电机拖动，形成轿厢的上下运动。 井道指建筑物中用于安装电梯并提升电梯运行的通道， 轿厢及配重都是在井 道中运行的。 井道在各楼层设有门厅及呼梯设备。 门厅有门厅门， 厅门顶部装有 层楼指示灯，用于指示电梯的运行方向及电梯所在的位置。 门厅里还设有呼

16、梯盒， 用于在每层站召唤电梯。呼梯盒常安装在厅门外离地面 1m左右的墙壁上，基站 与顶部只有一个按钮， 中间层站有上呼与下呼两个按钮， 按钮下带有呼梯记忆灯。 基站的呼梯盒上还设有钥匙开关， 供司机开关电梯。 为了实现轿厢的正常运行及 准确停车， 井道中往往要安装许多定位装置及安全设备。 井道的顶部和底部还设 有冲顶及蹲底的缓冲设备。 轿厢中设有自动门机， 用来完成电梯的开门及关门任务。 电梯门分厅门及轿 门，当电梯停靠某层时， 此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭。 电梯的操纵厢 也安装在轿厢内， 供司机及乘客对电梯发布动作命令。 上面设有与电梯层站数相 同的内选层按钮（带有选指示记忆灯） ，

17、上下行启动按钮（带上下行指示记忆灯） ， 开关门按钮，急停按钮，风扇、照明、层楼指示灯的控制开关，电梯运行状态选 择钥匙开关（选择电梯是自动运行、司机状态下运行，还是检修状态）等。 电梯的安全是电梯最重要的技术指标。 电梯的安全设备有： 安全窗及其开关、 安全钳及其开关、 限速器及其开关、 限速开关安全窗位于轿厢的顶部， 供应急情 IGBT 设备毕业论文 况下疏散乘客， 当安全窗打开时， 电梯不准运行。 安全钳是为了防止电梯曳引钢 绳断裂及超速运行的机械装置， 用于在上述情况下将轿厢支持在轨道上。 限速器 是检测电梯运行速度的装置， 当电梯超速运行时， 限速器动作， 带动安全钳使电 梯停止运行

18、。 极限开关、强迫转换开关是电梯位置安全装置， 当电梯运行至上下 极限位置时仍不停车，上下限开关动作，发出停车信号，若仍不能停车，将压下 上下强迫停车开关， 强制电梯停止运行， 若还不能停车， 将通过机械装置带动极 限开关切断曳引电机电源，以达到停车的目的，避免电梯出现冲顶与蹲底事故。 1.4 电梯的控制要求 1) 开始时，电梯处于任意一层。 2) 当有外呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停 止运行， 2 秒后电梯门打开，延时 5S 后自动关门。 3) 当有内呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停 止运行，电梯门打开，延时 3S 后自动关门。 4) 在电梯

19、运行过程中，电梯上升(或下降)途中，任何反方向下降(或上 升)的外呼梯信号均不响应， 但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、 外呼梯信 号时，则电梯响应该外号，但不响应二层向下外呼梯信号。同时，如果电梯到达 三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。 IGBT 设备毕业论文 5) 电梯应具有最远反向外梯响应功能。例如：电梯在一楼，而同时有二层 向下外呼梯， 三层向下外呼梯， 四层向下外呼梯， 则电梯先去四楼响应四层向下 外呼梯信号。 6) 电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯停 止运行后，按开门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭。 1.5 本文研究主

20、要内容 电梯的控制系统分为拖动控制和信号控制两大部分。 本文确定了系统的总体 结构，主要研究由 PLC 来实现的电梯信号控制，完成了可编程控制器( PLC)的 选择。然后是系统硬件开发， 完成了 PLC 的选型、I/O 点数分配与 PLC 的连接。 在分析了电梯系统的软件设计方法基础上， 设计出了软件流程图， 提出了模块化 编程思想， 编制程序梯形图， 实现了电梯外召唤信号登记及消除、 内指令信号登 记及消除、 平层信号的处理、 选层定向及自动手动开关门的控制。 最后介绍了系 统的软件开发 , 并对电梯控制系统进行模拟调试。 IGBT 设备毕业论文 2 总体设计方案 2.1 总体设计方案的确定

21、 目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、 PLC控制和微型计算机控 制三种。 2.1.1 PLC 与继电器控制系统比较 从某种意义上说， PLC是从继电接触控制发展而来的。两者既有相似性又有 不同之处。 1) 继电接触控制全部用硬器件、硬触点和“硬”线连接，为全硬件控制； PLC内部大部分采用“软”电器、 “软”接点和“软”线连接，为软件控制。 2) 继电接触控制系统体积大； PLC控制系统结构紧凑，体积小。 3) 继电接触控制全为机械式触点，动作慢； PLC内部全为“软接点”，动作 快。 4) 继电接触控制功能改变，须拆线、接线乃至更换元器件，比较麻烦； PLC 控制功能改变，一般仅需

22、修改程序即可，极其方便。 5) PLC 控制系统的设计、施工与调试比继电接触控制系统周期短。 6) PLC 控制的自检和监控功能比继电接触控制的强。 7) PLC 的应用范围比继电接触控制的要广泛。 8) PLC 可靠性比继电接触控制的高。 此外，可编程序控制器与继电接触器控制的重要区别之一就是工作方式不 同。可编程序控制器是以反复扫描的方式工作，是循环地、连续逐条执行程序， 任一时刻它只能执行一条指令， 也就是说可编程序控制器是以 “串行” 方式工作 的。而继电 -接触器是按“并行”方式工作的，或者说是按同时执行方式工作的， 只要形成电流通路，就可能有几个电器同时动作。继电 - 接触器控制的

23、并行工作 方式因触点动作的延误易产生竞争和时序失配等问题， 这些在串行工作方式的可 编程序控制器中不会发生。 2.1.2 PLC 与微型计算机的比较 PLC也是随着微型计算机的发展而发展， PLC实质上就是一台专为工业生产 控制设计的专用计算机。两者既有相似处有差别， 主要差别表现在以下几个方面： 1) PLC 输出输入接口较多，中大型 PLC输出输入接口更多，便于多路多点 IGBT 设备毕业论文 控制。 2) PLC 编程简便，因为 PLC是采用易于用户理解、接收和使用的梯形图编 程语言，指令又不太多，而计算机使用汇编语言或其他高级语言编程，比 PLC 编程复杂。 3) PLC可靠性高，因为

24、 PLC是为工作环境条件比较恶劣的工业控制设计的， 设计与制造 PLC时已采取了多种有效的抗干扰和提高可靠性措施。 4) PLC 技术较容易掌握，使用维护方便，对使用者的技术水平要求比使用 计算机时低。 5) PLC 采用扫描方式进行工作，加之其他一些原因，所以PLC输入输出响 应比计算机慢。 6) 此外 PLC体积较小，调试周期短。 从上边的论述和比较可以看出， 由 PLC的硬件决定了它的可靠性和控制功能 比继电器控制系统高的多， 它是专门为工业控制场合设计的， 所以他的稳定性也 比一般通用计算机要好的多， 而且它操作简单灵活， 易于实现系统升级和功能扩 展所以在本设计中采用 PLC来进行逻

25、辑控制。 2.1.3 PLC 控制的电梯系统 图 2-1 电梯 PLC 控制系统的基本结构图 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 2-1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 IGBT 设备毕业论文 控制系统发出控制信号。 2.2 设计思想 电梯信号控制基本由 PLC

26、软件实现。电梯信号控制系统如图 2-2所示 图 2-2 电梯 PLC 信号控制系统框图 输入到 PLC 的控制信号有：运行方式选择（如自动、有 /无司机、检修、消 防运行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、开关门及限位信号、门区和 平层信号等。 根据不同的输入控制信号， 系统给出不同的输出响应， 通过电机的正反转来 实现电梯的上行下行和开关门， 由限位开关来实现电梯停层。 对于输入的轿内外 指令有呼梯指示、楼层指示等指示灯指示。 IGBT 设备毕业论文 3 电梯控制系统硬件设计 电梯的安全运行是电梯控制要考虑的首要问题， 本设计及完成了电梯未知的 确定与显示、 轿厢内的运行命令及门厅的召唤

27、、 电梯自动运行时的信号响应、 电 梯的平层与停车及电梯的开关门控制。 由一台曳引电机和一台门电机分别控制电 梯上下行和开关门。 让乘客能知道电梯的位置及运行方向， 而且电梯自动关门时， 门接触处的传感器能感应外界阻力，安全开关门。 3.1 四层电梯控制主回路原理图 根据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图如图 3-1 所示。图中 M1 ，M2 为曳引电机和门电机，交流接触器 KM1KM4 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，起过电流保护作 用。 图 3-1

28、 电梯的电气控制系统主回路原理图 L1、 L2、L3 为系统电机的转动提供三相电源，当接触器 KM1接通时，电机 正转，电梯上行；当电梯到达顶层或接到下行信号时， KM2接通，电梯下行；在 电梯上行或下行途中，若遇到限位开关的停层信号，曳引电机停转，电梯停层， IGBT 设备毕业论文 此时，门电机运行，实现电梯的开关门。 QS 为手动断路器，实现手动的开机关 机。 3.2 PLC 控制系统设计的基本原则 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 2）保证 PLC控制系

29、统安全可靠 3）力求简单、经济、使用及维修方便 4）适应发展的需要 3.3 可编程控制器机型的选择 为了完成设定的控制任务 , 主要根据电梯控制方式与输入 / 输出点数和占用 内存的多少来确定 PLC的机型。本系统为四层楼的电梯 , 采用集选控制方式 , 本设 计选用西门子 S7-200 系列实现。 所需输入 / 输出点数与内存容量估算如下 : 1）输入/ 输出点的估算： 采用 PLC构成四层简易电梯电气控制系统。 电梯的上、 下行由一台电动机拖 动，电动机正转为电梯上升， 反转为下降。 一层有上升呼叫按钮 K1和指示灯 H1， 二层有上升呼叫按钮 K2 和指示灯 H2以及下降呼叫按钮 K4和

30、指示灯 H4，三层有 上升呼叫按钮 K3和指示灯 H3以及下降呼叫按钮 K5 和指示灯 H5，四层有下降呼 叫按钮 K6 和指示灯 H6。一至四层有到位行程开关 SQ1SQ4。电梯内有一至四层 呼叫按钮 K10K7和指示灯 H10H7；电梯开门和关门按钮 SB5和 SB6，电梯开 门和关门分别通过电磁铁 KM3和 KM4控制，关门到位由行程开关 ST1检测，开门 到位由行程开关 ST2检测。轿厢上行和下行由接触器 KM1和 KM2控制，并有上行 记忆和下行记忆两路指示灯。 输入点共有 14个，输出点共有 16个,总共 30个。 2）内存容量的估算 用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入 /

31、 输出点数、用户的程序编 写水平等因素有关。 因此,在用户程序编写前只能根据输入 / 输出点数、控制系统 的复杂程度进行估算。本系统有开关量 I/O 总点数有 30个，模拟量 I/O 数为 0 10 IGBT 设备毕业论文 个。利用估算 PLC内存总容量的计算公式 : 所需总内存字数 =开关量 I/O 总点数 （10 15）+模拟量 I/O 总点数 （150 250） 再按 30%左右预留余量。估算本系统需要约 1K字节的内存容量。 综合 I/O 点数以及内存容量， S7200 的 CPU221及 CPU222输入，输出点数 大大满足不了该设计的需求； CPU224有 14 个输入，10个输出

32、点， 需要接扩展模 块，设置地址，把设计复杂话。故选有 24 个输入 16 个输出的 CPU226，足以满 足要求。 S7-200的 CPU226的技术数据如表 3-1 所示， 表 3-1 CPU226 的存储器分区及数量 描述 CPU226 用户程序 / 数据大小 4k 字 /2.5k 字 定时器 256 个( T0-T255 ) 计数器 256 个( C0-C255) 输入 / 输出点数 24 输入 /16 输出 接口 2个 RS-485接口 输入电压 20.4 到 28.8VDC 3.4 硬件设计方案的确定 3.4.1 输入/ 输出点的分配 该系统占用 PLC的30个I/O口，14个输入

33、点， 16个输出点，具体的 I/O分 配如表 3-2 所示。 表 3-2 I/O 分配表 序号 名称 输入点 序号 名称 输出点 0 一层平层 I0.0 0 电梯上行记忆 Q0.0 1 二层平层 I0.1 1 电梯下行记忆 Q0.1 2 三层平层 I0.2 2 电机正转 Q0.2 3 四层平层 I0.3 3 电机反转 Q0.3 4 内呼一层 I0.4 4 内呼一层指示 Q0.4 5 内呼二层 I0.5 5 内呼二层指示 Q0.5 6 内呼三层 I0.6 6 内呼三层指示 Q0.6 7 内呼四层 I0.7 7 内呼四层指示 Q0.7 11 IGBT 设备毕业论文 8 一层外呼上行 I1.0 8

34、一层外呼上行指示 Q1.0 9 二层外呼上行 I1.1 9 二层外呼上行指示 Q1.1 10 三层外呼上行 I1.2 10 三层外呼上行指示 Q1.2 11 二层外呼下行 I1.3 11 二层外呼下行指示 Q1.3 12 三层外呼下行 I1.4 12 三层外呼下行指示 Q1.4 13 四层外呼下行 I1.5 13 四层外呼下行指示 Q1.5 14 手动开门 I2.0 14 门电机正转 Q1.6 15 手动关门 I2.1 15 门电机反转 Q1.7 16 开门限位 I2.2 17 关门限位 I2.3 18 电梯上升极限位 I2.4 19 电梯下降极限位 I2.5 3.4.2 PLC 外部接线图

35、本设计的 PLC 外部接线图如图 3-2所示.CPU226CN 的传感器电源 24V（DC） 可以输出 600mA 电流，通过核算在本设计中 PLC 容量完全满足要求， CPU226CN 的输出继电器触点容量为 2A ，电压范围为 530V（ DC）或 5250V（AC ）。 电梯现在由一楼上行， 电机正转， 则 Q0.2 输出，KM1闭合， 同时 Q0.0 输出。 上行记忆灯亮。 当二楼或以上楼层有人外呼电梯， 则外呼梯信号 I0.1 输入， SQ2 闭合。当电梯抵达二楼平层时， Q1.6输出， KM3闭合，电梯开门，乘客进入后， Q1.7 输出， KM4闭合，电梯关门。在上行过程中，可采集

36、二、三楼信号，并进行 上行登记， 当电梯抵达顶层四楼时， 信号由 I0.3 输入，四楼位置开关 SQ4闭合。 当电梯有内呼信号时， I0.4 I0.7 处输入， K10K7 处某一开关闭合 Q0.4 Q0.7 处信号输出。内呼登记处信号灯亮，电梯由登记信号选择平层停靠。 同理，电梯下行时， Q0.3信号输出， KM2带电，电机反转，所有内外呼梯信 号及平层停靠均同电梯上行时情况一样。 12 IGBT 设备毕业论文 图 3-2 PLC 外部接线图 13 IGBT 设备毕业论文 4 软件设计 4.1 PLC 的编程语言 PLC程序是 PLC指令的有序集合， PLC运行程序就是按一定的顺序，执行这

37、集合中的一条条指令。 指令是指示 PLC动作的文字代码或图形符号。 使用的编程 语言不同， 这些文字代码和图形符号就不相同。 但从本质上来讲， 指令的实质都 是二进制机器码。同普通的计算机一样， PLC的编程软件通过编译系统把 PLC程 序编译成机器代码。 PLC 的编程语言一般有五种：顺序功能图 (Sequential Function Chart)、 梯形图(Ladder Diagram) 、功能块图(Function Block Diagram) 、指令表 (Instruction List) 和结构文本 (Structured Text) 。其中，顺序功能图 (SFC)、 梯形图(LD

38、) 、功能块图 (FBD)是图形编程语言，指令表 (IL) 和结构文本 (ST)是文 字语言。梯形图(LD)是目前使用最广泛的 PLC图形编程语言， 梯形图与继电器控 制系统的电路图相似，比较易于掌握、程序表达清楚。 本系统 PLC程序的编制采用梯形图语言，编程软件为 STEP 7。该软件能够 完成制作程序、对可编程控制器 CPU的写入/ 读出、监控程序运行、调试程序、 PLC错误诊断等一系列功能。 4.2 系统结构框图 电梯运行的流程框图如图 4-1, 开始时电梯处于一层， 等待外呼召唤信号。 当有外呼梯信号到来时， 电梯响 应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开；当有内呼梯信

39、号到 来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开；电梯 在上升的过程中只响应向上的呼叫， 在下降的过程中只响应向下的呼叫， 电梯向 上或向下的呼叫执行完成后再执行反向呼叫。 电梯停止运行等待呼叫时， 同时有 不同呼叫时，谁先呼叫执行谁。 14 IGBT 设备毕业论文 图 4-1 电梯控制流程图 4.3 电梯控制梯形图程序 1、外召唤信号登记及消除 乘客或司机在厅外呼梯时，呼梯信号应被接收和记忆。当电梯到达该楼层， 且定向方向与目的地方向一致时（基层和顶层除外） ，呼梯要求已满足，呼梯信 号应被消除。该控制的梯形图程序如下， 15 IGBT 设备毕业论文 2、内指令信号登记

40、及消除 点动内呼按钮，信号登记显示。到层信号取消。 本系统设一楼为基站，两分钟内无任何操作，电梯自动返回一楼。由 T40 实现 2分钟定时，定时时间到， T40 闭合，Q0.4动作，相当于一楼内呼，电梯返 回到一楼。 实现该功能的梯形图如下， 16 IGBT 设备毕业论文 ， 以控制指层灯的状 实现该功能的梯形图如 3、电梯的平层信号处理 当电梯位于某一层时， 指层电梯感应器产生该层的信 态，离开该层时， 该楼层信号应被新的楼层信号所取代。 下所示， 17 IGBT 设备毕业论文 4、电梯的选层定向 在自动运行状态下， 电梯首先应确定运行方向， 即定向。 电梯的定向只有两 种情况，即上行和下行

41、。电梯处于待命状态，接收到内选和外呼信号时，应将电 梯所处的位置与信号进行比较，确定是上行还是下行。 （1）.轿厢上行 18 IGBT 设备毕业论文 19 IGBT 设备毕业论文 2）轿厢下行 5、内指令外召唤信号的保持 轿厢的内呼指令与外召唤指令保持信号，用于在有乘坐需要的楼层停车， 并自动或手动执行开关门操作。 开关门执行一次之后， 信号取消。 使电梯能够继 20 IGBT 设备毕业论文 续响应其他乘坐信号。 实现该控制功能的程序梯形图如下， 21 IGBT 设备毕业论文 6、各楼层停车信号 乘客或司机通过对轿厢内操纵盘上 14 层选层按钮的操作， 可以选择欲去 的楼层。选层信号被登记后，

42、 选层按钮下的指示灯亮。 当电梯到达所选的楼层后， 停层信号即被消除，指示灯也应熄灭。其梯形图如下图所示： 22 IGBT 设备毕业论文 7、自动开关门 电梯到层停车后，延时 2s 后自动开门， 5s 后自动关门。并设有手动开门按 扭和关门按钮。可实现即时开关门。由 T37和 T38分别完成 2S和 5S的定时。 实现该功能的梯形图如下， 23 IGBT 设备毕业论文 24 IGBT 设备毕业论文 25 IGBT 设备毕业论文 5 电梯控制程序的仿真调试 5.1 STEP 7- Micro/WIN 概述 STEP 7是用于 SIMATIC 可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包。它是 SIMA

43、TIC工业软件的组成部分。有下列版本的 STEP 7标准软件包： 用于 SIMATIC S7-200 上简单单站应用的 STEP 7 Micro/DOS 和 STEP 7 Micro/WIN 。 用于使用带有各种功能的 SIMATIC S7-300/ST-400 、SIMATIC M7-300/M7-400 和 SIMATIC C 7 的 STEP 7： - 可通过选择 SIMATIC 工业软件中的软件产品进行扩展 - 为功能模板和通讯处理器赋值参数 - 强制和多处理器模式 - 全局数据通讯 - 使用通讯功能块的事件驱动数据传送 - 组态连接 STEP7编程软件允许结构化用户程序， 可以将程序

44、分解为单个的自成体系的 程序部分从而使大规模的程序更容易理解， 可以对单个的程序部分进行标准化程 序组织简化，修改更容易系统的调试也容易了许多在 7s 用户程序中可以使用如 下几种不同类型的块 : 组织块 （OB）是操作系统和用户程序的接口它们由操作系统调用， 并控制循环 和中断驱动程序的执行， 以及可编程控制器如何启动。 它们还处理对错误的响应 组织块决定各个程序部分执行的顺序用于循环程序处理的组织块OB1 的优先级 最高。操作系统循环调用 OB1并用这个调用启动用户程序的循环执行。 功能（ FC）属于用户自己编程的块功能是“无存储区”的逻辑块 FC的临时 变量存储在局域数据堆栈中，当 FC执行结束后，这些数据就丢失了。 功能块（FB）属于用户自己编程的块功能块是具有“存储功能”的块，用数 据块作为功能块的存储器 （背景数据块 ）传递给 FB的参数和静态变量存在背景数 据块