三层电梯控制系统课程设计说明书

1、三层电梯控制系统课程设计 课程设计说明书 课 程 名 称: 电气控制plc课程设计 课 程 代 码: 9127027 题 目: 三层电梯控制系统 - 0 -摘 要plc是基于一种数字计算机技术，专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置，三层楼电梯控制系统采用可编程控制器（plc）控制，硬件系统使用西门子s7-200plc。有了控制系统和硬件系统，再结合软件系统就可实现所需功能，该软件系统采用梯形图（lad）作编程语言，简单方便。电梯是高层建筑不可缺少的运输工具，而采用plc组成的电梯控制系统就可以很好的实现人们所需要求。关键词：plc 三层楼 电梯控制 梯形图- 0 -目 录引 言- 1 -第

2、1章 三层电梯控制系统设计方案- 2 -1.1方案设计总则- 2 -1.2总体设计要求- 2 -1.3 三层电梯控制系统设计- 3 -1.3.1继电器控制系统- 4 -1.3.2单片机控制- 4 -1.3.3 可编程序控制器控制- 5 -1.4三层电梯系统总体方案的设计- 7 -第2章 三层电梯硬件系统设计- 7 -2.1 硬件选型- 7 -2.1.1 plc 机型选择- 7 -2.1.2 plc 容量选择- 9 -2.1.3 i/o 模块的选择- 9 -2.1.4 电源模块的选择- 11 -2.2 plc i/o 点分配- 12 -2.2.1 控制系统 i/0 数量- 12 -2.3绘制设计

3、电路图- 15 -第3章 三层电梯的软件系统的设计- 16 -3.1程序设计的一般方法- 16 -3.1.1经验设计法- 16 -3.1.2 逻辑设计法- 16 -3.1.3 顺序设计法- 17 -3.2控制逻辑图- 18 -3.3 可编程控制器梯形图- 19 -3.4程序设计梯形图：- 20 -第4章 程序调试- 30 -结 论- 32 -设计总结- 33 -谢辞- 35 -参考文献- 36 -引 言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。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工具。怎样好的控制电梯系统尤为关键，电梯的作业属于特种作业，对安全系数的要求很高。

4、但是有了可编程控制器的出现，电梯的性能大大提升。人们根据要求，可使用plc的任意编程语言编写需要的程序，实现控制。三层楼的电梯控制模拟就是运用plc控制技术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，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。电梯作为现代化的产物，早在上个世纪就进入了我们的生活之中。大规模的经济建设尤其是蓬勃发展的房地产业给国内电梯行业开拓了更为广阔的市场。随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。由此，一个更为庞大的电梯市场

5、已经在国内轰然形成。我国以前主要都是依靠国外的进口技术，本国的电梯厂商主要都是依靠为进口电梯作销售代理或者售后维修进行经营。但是随着技术的革新和与国外的交流，当今经济建设需求的各类电梯，几乎全部都可以在中国生产。电梯生产作为一门国家的新兴产业，它这种能有减少人口膨胀对环境所造成的巨大压力的特性，注定了其在中国具有一片光明的前景。国内电梯的生产能力、产品质量和制造成本有很强的国际竞争力。关税的降低使国外电梯产品的进口量有可能增长，但同时也给国产电梯以及零部件的出口提供了机会；我国电梯市场是很大的市场，也是很挑剔的市场。随着我国城市化、城镇化和村镇化建设步伐的加快，尤其是西部大开发战略的实施，住宅

6、建设势头不减，住宅电梯的需求量继续看好；电梯是一种售后服务工作量特别大的机电产品，其使用可靠性不但取决于产品的制造与安装，而且更大程度上取决于完善的维修与保养。为了更好地适应市场要求，电梯企业目前应该注意进一步遵守市场行为规范，努力培育自主开发能力，组建完善的维修保养和售后服务网络，不断提高国产电梯和民族品牌的市场竞争力。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。第1章 三层电梯控制系统设计方案1.1方案设计总则整个设计过程是按工艺流程设计，为设备安装、运

7、行和保护检修服务，设计 的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号 （gb4728）及其他相关标准和规范编写。设计原则主要包括：工作条件：工程对 电气控制线路提供的具体资料，系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下， 尽量做到经济、合理、合用，减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更 多的考虑新技术、新产品。控制为成熟技术plc自动控制， 使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。 对于本课题来说，三层电梯控制系统部分是一个电梯的核心部分，对控制要求精度高，控制的安全性能强，系统的可靠性要高。硬软件结合能高效的完成所需要的功能。要实现整个三层电梯系统的设计，需要从怎样实现

8、电梯上升过程只响应上升信号，电梯下降过程只响应下降信号考虑，现在就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。 1.2总体设计要求电梯由安装在楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿厢内设有楼层内选按钮s1-s3,用以选择需停靠的楼层。l1为一层指示、l2为二层指示、l3为三层指示，sq1-sq3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在由一层到三层的过程中，在二层轿厢外呼叫时，若按二层上呼叫按钮，电梯响应呼叫；若按二层下降呼叫按钮，电梯运行至二层时将不响应呼叫运行至三层，然后在下降，响

9、应二层下降呼叫按钮。电梯位置由行程开关sq1、sq2、sq3决定，电梯运行由手动依次拨动行程开关完成，其运行方向由上，下降指示灯up，down决定。例如：闭合开关sq1，电梯位置指示灯l1亮，表示电梯停在1层，这时按下三层下呼按钮d3，上升指示灯up亮，电梯处于上升状态。断开sq1、闭合sq2，l1灭、l2亮，表示电梯运行至二层，上升指示灯up仍亮；断开sq2、闭合sq3，电梯运行至三层，上升指示灯up灭，电梯结束上升状态，以此类推。当电梯在三层时（开关sq3闭合），电梯位置指示灯l3亮。按下轿厢内选开关s1，电梯进入下降状态。在电梯从三层运行至一层的过程中，若按下二层上呼u2与下呼按钮d2，

10、由于电梯处于下降状态中，电梯将只响应二层下呼，不响应二层上呼。当电梯运行至二层时，电梯停在二层，当电梯运行至一层时，一层内选指示灯sl1灭，下降指示灯down灭，上升指示灯up亮，电梯转为上升状态，响应二层上呼，当电梯运行至二层时，上升指示灯up灭。每当到达楼层若电梯门指示灯不闪烁则继续前进，否则执行电梯门开关动作。 电梯示意图 1.3 三层电梯控制系统设计就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单片机控制、可编程序控制器控制。1.3.1继电器控制系统 控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的 电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现

11、电力拖动装置的自动 控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系 统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但 是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速 度慢。 继电器控制电梯：传统的电梯逻辑控制系统由继电器线路组成。其存在故障率比较高、维护较困难、控制装置体积大等问题，因此近几年微机和可编程控制器组成的电梯逻辑控制系统已成为主要的发展方向。不同的使用场所渐渐都用微机及可编程控制器替代了继电器成为电梯逻辑控制方式。但是继电器逻辑控制线路是由触点互相组合完成逻辑控制功能的，其原理直观，分析方便，分析这种系统有助于理

12、解电梯的逻辑控制关系。因为目前电梯已大多采用多微机网络控制系统，此种控制方式的串行通信、智能化管理、变频调速等技术使电梯的可靠性与舒适感大大提高，所以传统的继电器控制系统已逐渐退出了历史的舞台。但是电梯的控制逻辑还是从继电器控制系统逐渐进化而来的。因为可编程逻辑控制器梯形图结构与继电器回路图极为相似，而且在接触的电梯控制系统中，多少还有一些继电器回路，所以作为一个电梯维修技术人员，有必要对继电器控制系统有一些了解。1.3.2单片机控制 单片机作为一个超大规模的集成电路，机构上包括 cpu、存储器、定时器和 多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、 尖端武器、日常

13、生活中最广泛的计算机之一。但是，单片机是一片集成电路，不 能直接将它与外部 i/o 信号相连。要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电 路和 i/o 接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。微机控制。微机控制的功能运用到电梯控制系统上，主要有以下几种功能取代了全部或部分的继电器以及传统选层方法，结合光电编码器实现了数字选层，方便解决调速问题，实现复杂的调配管理。微机控制电梯的特点有如下几方面：（）采用无触点逻辑线路，提高了系统的可靠性，降低了维修费用，提高了产品质量；（）可以灵活地改变控制程序，可以适应不同的使用要求，最终实现控制自动化；（）可以实现故障显示和记录，维修变得简便，减

14、少了使用故障时间，提高了运行的效率；（）用微机进行调速，提高了乘坐电梯的舒适感；（）用微机实现群控管理，合理调配电梯，可以提高电梯的运行效率，节省能源；（）微机控制装置相对继电器控制装置体积较小，减少了控制装置的占地面积。根据电梯的类型、功能要求，微机控制电梯的方式分为单微机、双微机、三微机以及群控微机方式。（a）单微机控制方式只有1个cpu作为控制系统，根据控制器的不同又可以分为单板机和单片机控制方式。（b）双微机控制方式就是在交流调压调速电梯中，采用2 个微机组成交流电梯控制系统，这样就可使电梯性能得到较大改善，从而使电梯的舒适感提高，停层性精确，可靠性提升。这种控制方式分别由控制系统cp

15、u 和拖动系统cpu 以及部分继电器组成整个电梯控制系统。可以实现起制动的闭环，稳速开环控制，也可以实现全闭环的控制。此种控制方式运行的舒适感和停层精度大大提高。（c）三微机控制方式也称为多微机控制方式。采用3 个cpu 来控制电梯，系统由驱动部分、控制和管理部分、串行传输部分3 个控制系统组成。（d）群控电梯的微机控制方式是使用微机对群控电梯进行的控制，方式也各有不同，使用微机的数量也有所不同。1.3.3 可编程序控制器控制 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用

16、户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器是一台计算机，它专为工业环境应用而设计制造的计算机。可编程逻辑控制器是一种专门设计的从事逻辑控制的计算机系统。因为可编程逻辑控制器具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点，所以在工业控制方面得到了十分广泛的应用。在传统继电器系统的改造工程中，可编程逻辑控制器系统一直是一种主流控制系统。计算机的平台是商业平台，可编程逻辑控制器的出发点就是自动控制，因此可编程逻辑控制器更适合这种控制。计算机的软件编制比较灵活，但是可维护性和

17、移植性应该没有可编程逻辑控制器强，可编程逻辑控制器比微机可靠。继电器控制是早期较为传统的控制方式，现在已经逐渐被微机和可编程逻辑控制器所取代，可编程逻辑控制是目前较为主流的控制方式，它与前两者相比有较为突出的特点。 可编程控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自己设计和制作硬件 装置，只须确定可编程序控制器的硬件配制和设计外部接线图，同时采用梯形图 语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触点和接线，通过修改程序适应工艺 条件的变化。目前，plc在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类：1 开关量

18、的逻辑控制 这是 plc 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑 控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。 如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2 运动控制 plc可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早起直接用于开关量i/o模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要plc厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯控制等场合。3.过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控

19、制。作为工业控制计算机，plc能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。pid调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型plc都有pid模块，目前许多小型plc也具有此功能模块。pid处理一般是运行专用的pid子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 3 数据处理 现代 plc 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数 据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据 处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系 统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 4 通信及联网 plc

20、通信含 plc 间的通信及 plc 与其它智能设备间的通信。随着计算机控制 的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 plc 厂商都十分重视 plc 的通信功能， 纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 plc 都具有通信接口，通信非常方便。 根据本控制系统的控制要求应该选择可编程序控制器控制。 1.4三层电梯系统总体方案的设计电梯的使用越来越普遍，对于电梯的控制，传统继电器-接触器系统控制，以及单片机控制，随着技术的不断发展，都已经满足不了功能的需要。而成为主流的plc在电梯中得到了许多应用。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)

21、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。因此,今天选择控制电梯运动的设备已经从传统的继电器-接触器控制及单片机控制转变成可编程控制（plc）。第2章 三层电梯硬件系统设计 2.1 硬件选型 2.1.1 plc 机型选择 机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、 维护使用方便及最佳的性能价格比。具体应考虑的因素如下所述。 1 结构合理

22、对于工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小的场合，选用整体式结 构的 plc；否则，选用模块式结构的 plc。2 功能强、弱适当 对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的 plc， 西门子公司的 s7-200 系列机或欧姆龙公司的 com1。 3 机型统一 plc 的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把 plc 的 i/o 和 cpu 放在 一块印刷电路板上，并封装在一个壳体内，省去了插接环节，因此体积小、价格 便宜。但由于整体式结构的 plc 功能有限，只适用于控制要求比较简单的系统。 一般大型的控制系统都使用模块式结构，这样功能易扩展，比整体式灵活。一个 大型企

23、业选用 plc 时，尽量要做到机型统一。由于同一机型的 plc，其模块可互为 备用，以便备件的采购和管理；另外，功能及编程方法统一，有利于技术人员的 培训；其外部设备通用也有利于资源共享。若配备了上位计算机，可把各独立系 统的多台 plc 联成一个多级分布式控制相互通信，集中协调管理。4 是否在线编程 plc 的特点之一是使用灵活。当被控设备的工艺过程改变时，只需用编程器重 新修改程序，就能满足新的控制要求，给生产带来很大方便。plc 的编程分为离线 编程和在线编程两种。5 plc 的环境适应性 由于 plc 是直接用于工业控制的工业控制器，生产厂家都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。

24、尽管如此，每种 plc 都有自己的环境技术条件，用 户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的考虑。一般 plc 及其外部电路（i/o 模块、辅助电源等）都能在下列环境条件下可靠工作： 温度：工作温度 055，最高为 60 储存温度： -4085 湿度：相对湿度 5%95%(无凝结霜) 振动和冲击： 满足国际电工委员会标准 电源：交流 220v，允许变化范围为-15%15%，频率为 4753hz 瞬间停电保持 l0ms 环境：周围空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体 对于需要应用在特殊环境下的 plc，要根据具体的情况进行合理的选择。 2.1.2 plc 容量选择 plc 容

25、量包括两个方面：一是 i/o 的点数；二是用户存储器的容量（字数）。plc的容量主要是指其输入/输出点数。按容量大小，可将plc分为：小型plc：i/o点数一般在256点以下；中型plc：i/o点数一般在256-1024点之间；大型plc：i/o点数在1024点以上。 plc 容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的裕量，以做备用。根据经验， 在选择存储容量时，一般按实际需要的 10%25%考虑裕量。对于开关量控制系统， 存储器字数为开关量 i/o 乘以 8；对于有模拟量控制功能的 plc，所需存储器字数 为模拟内存单元数乘以 100。通常，一条逻辑指令占用存储器一个字。计时、计数、 移位及

26、算术运算、数据传输等指令占用存储器两个字。各种指令占存储器的字数 可查阅 plc 产品使用手册。i/o 点数也应留有适当裕量。由于目前 i/o 点数较多的 plc 价格也较高，若备 用的 i/o 点的数量太多，将使成本增加。根据被控对象的输入信号和输出信号的总 点数，并考虑到今后的调整和扩充，通常 i/o 点数按实际需要的 10%15%考虑备 用量。 2.1.3 i/o 模块的选择 plc 是一种工业控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程， 它的工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系是通过 i/o 接口模块可以 检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制器对被控制

27、对象进行 控制的依据。同时控制器又通过 i/o 接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过 程中的被控设备，驱动各种执行机构来实现控制。外部设备或生产过程中的信号 电平各种各样，各种机构所需的信息电平也是各种各样的，而 plc 的 cpu 所处理 的信息只能是标准电平，所以 i/o 接口模块还需实现这种转换。plc 从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离。为了确保这些信息的正确 无误，plc 的 i/o 接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要，plc 相应 有许多种 i/o 接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块 及模拟量输出模块，可以根据实际需要

28、进行选择使用。 确定 i/o 点数 i/o 点数的确定要充分的考虑到裕量，能方便地对功能进行扩展。对一个控制 对象，由于采用不同的控制方法或编程水平不一样，i/o 点数就可能有所不同。 开关量 i/o 标准的 i/o 接口用于同传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开/关） 设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）进行数据传输。典型的交流 i/o 信号 为 24240v（ac），直流 i/o 信号为 524v（dc）。 3选择开关量输入模块主要从下面两方面考虑：一是根据现场输入信号与 plc 输入模块距离的远近来选择电平的高低。一般 24v 以下属于低电平，其传输 距离不宜太远。如 12v

29、 电压模块一般不超过 10m，距离较远的设备选用较高电压 模块比较可靠。二是高密度的输入模块，如 32 点输入模块，能允许同时接通的点 数取决于输入电压和环境温度。一般同时接通的点数不得超过总输入点数的 60%。 选择开关量输出模块时应从以下三个方面来考虑：一是输出方式选择。输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出。其中，继电器 输出价格便宜，使用电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力 强，且有隔离作用。但继电器有触点，寿命较短，且响应速度较慢，适用于动作 不频繁的交直流负载。当驱动电感性负载时，最大开闭频率不得超过 1hz。晶闸 管输出（交流）和晶体管输出（直

30、流）都属于无触点开关输出，适用于通断频繁 的感性负载。感性负载在断开瞬间会产生较高反电压，必须采取抑制措施。二是 输出电流的选择。模块的输出电流必须大于负载电流的额定值，如果负载电流较 大，输出模块不能直接驱动时，应增加中间放大环节。对于电容性负载、热敏电 阻负载，考虑到接通时有冲击电流，要留有足够的余量。三是允许同时接通的输 出点数。在选用输出点数时，不但要核算一个输出点的驱动能力，还要核算整个 输出模块的满负荷负载能力，即输出模块同时接通点数的总电流值不得超过模块 规定的最大允许电流值。 2.1.4 电源模块的选择 电源模块的选择一般只需考虑输出电流。电源模块的额定输出电流必须大于 处理器

31、模块、i/o 模块、专用模块等消耗电流的总和。以下步骤为选择电源的一般 规则： 1确定电源的输入电压； 2将框架中每块 i/o 模块所需的总背板电流相加，计算出 i/o 模块所需的总 背板电流值； 3i/o 模块所需的总背板电流值再加上以下各电流： 1） 框架中带有处理器时，则加上处理器的最大电流值； 2） 当框架中带有远程适配器模块或扩展本地 i/o 适配器模块时，应加上其 最大电流值。 4如果框架中留有空槽用于将来扩展时，可做以下处理； 1） 列出将来要扩展的 i/o 模块所需的背板电流； 2） 将所有扩展的 i/o 模块的总背板电流值与步骤。 5在框架中是否有用于电源的空槽，否则将电源装

32、到框架的外面。 6根据确定好的输入电压要求和所需的总背板电流值，从用户手册中选择合 适的电源模块。 具体应考随着 plc 技术的发展，plc 产品的种类越来越多，而且功能也日益 完善。plc 的种类繁多，其结构、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等各 有不同，当然使用场合也有所不同。因此选择合理的 plc 对提高 plc 控制系统技 术经济指标意义重大。 因此在选择机型时不仅要满足其功能要求及维护等方面的虑： 1）合理的结构形式 2）安装方式的选择 3）相当的功能要求 4）系统可靠性的要求 综上所述，根据控制系统要求选择 s7-200 系列 plc，s7-200 系列 plc 属于 小型整体

33、式结构的 plc，本机自带 rs485 通信接口，内置电源和 i/o 接口，它 的结构小巧，运行速度快，可靠性高，具有极其丰富的指令系统和扩展模块，实 时性和通信能力强大，便于操作，易于掌握，性价比高，是中小规模控制系统的 理想控制设备。2.2 plc i/o 点分配 2.2.1 控制系统 i/0 数量 通过分析控制任务，共需要10个数字量输入和 8个数字量输出，该系统所使用的输入/输出设备的 i/o 分配如表所示。(一)输入序号名称输入点序号名称输入点0三层内选按钮s3i0.05一层内选按钮u1i0.51二层内选按钮s2i0.16二层内选按钮u2i0.62一层内选按钮s1i0.27一层行程开

34、关sq1i0.73三层下呼按钮d3i0.38二层行程开关sq2i1.04二层下呼按钮d2i0.49三层行程开关sq3i1.1（2） 输出序号名称输出点序号名称输出点0三层指示l3q0.04轿厢上升指示upq0.41二层指示l2q0.15三层内选指示sl3q0.52一层指示l1q0.26二层内选指示sl2q0.63轿厢下降指示downq0.37一层内选指示sl1q0.7plc的i/o接线图：如图为电梯控制系统的模拟实验控制面板：2.3绘制设计电路图主电路设计： 主电路构成主要是电梯机房内的曳引机。曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源。图中l1、l2、l3为

35、三相电源，三相电动机m3为电梯轿厢上行和下行电动机，由km7和km8分别控制电动机正反转从而控制轿厢的上行和下行；m1、m2、m3为电梯开门控制的直流电动机，分别由接触器km1-km6的触点控制；qs1为总开关，其隔离电源作用；fu为熔断器，起短路和严重过载保护；fr为热继电器，其过载和断相保护。主电路图：控制电路：第3章 三层电梯的软件系统的设计3.1程序设计的一般方法plc程序设计常用的方法主要有经验设计法、逻辑设计法、顺序控制设计法等。3.1.1经验设计法经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触

36、点和中间编程环节，才能达到控制要求。这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。经验设计法也叫凑试法。在掌握一些典型控制环节和电路设计的基础上，根 据被控对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、组合。这种方法对于一些 简单的控制系统的设计是比较凑效的，可以收到快速、简单的效果。经验设计法 的具体步骤如下： 1 确定输入/输出电器； 2 确定输入和输出点的个数、选择 plc 机型、进行 i/o 分配； 3 做出系统动作工程流程图； 4 选择 plc 指令并编写程序； 5 编写其它控制要求的程序； 将各个环节编写的程序联系起来，即得到一个满足控

37、制要求的程序。3.1.2 逻辑设计法 逻辑设计法是以布尔代数为理论基础，根据生产过程中各工步之间的各个检测元件（如行程开关、传感器等）状态的变化，列出检测元件的状态表，确定所需的中间记忆元件，再列出各执行元件的工序表，然后写出检测元件、中间记忆元件和执行元件的逻辑表达式，再转换成梯形图。工业电气控制线路中，有很多是通过继电器等电器元件来实现的。而继电器、 交流接触器的触点都只有两种状态即：断开和闭合，因此用“0”和“1”两种取 值的逻辑代数设计电气控制线路是完全可以的。该方法是根据数字电子技术中的 逻辑设计法进行 plc 程序的设计，它使用逻辑表达式描述问题。在得出逻辑表达 式后，根据逻辑表达

38、式画出梯形图。 3.1.3 顺序设计法 对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，非常适合使用顺序控制设计法进 行编程。顺序控制法规律性很强，虽然编程相当长，但程序结构清晰、可读性。 在用顺序控制设计法编程时，功能图是很重要的工具。功能图能够清楚地表现出 系统各工作步的功能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。综上所述，三层电梯控制程序设计方法逻辑设计法。3.2控制逻辑图 电梯启动时，检测电梯是否停在二或三楼层且有呼叫信号，如果是就等待呼叫信号，如果不是时，电梯自动下降到一层等待呼叫信号。当检测到有呼叫信号时，例如：电梯停在一层时检测到三层呼叫信号，电梯离开一层经过二层，接着到达三层，电梯停止。当电

39、梯停前检测到呼叫信号，例如：电梯停在一层时检测到三层呼叫信号，电梯离开一层经过二层，准备到达三层时检测到二层呼叫信号，电梯停在三层后继续下降到二层等待呼叫信号。3.3 可编程控制器梯形图 标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言，它有以下特点： 1. 它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语 和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线，左边画输入、右边画输出。 2. 梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是 plc 输入点接的开关 也可以是 plc 内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。 3. 梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。 4

40、. 内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结 果供 cpu 内部使用。 5. plc 是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结 果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当作条件使用。3.4程序设计梯形图：电梯启动，等待呼叫信号，内选呼叫1、内选呼叫2、内选呼叫3，i0.2得电就把q0.7的位状态置一，i0.1得电就把q0.6的位状态置一，i0.0得电就把q0.5的位状态置一，i1.1得电，q0.7复位。i1.0得电，q0.6复位。检测到内选信号，并复位内选信号。然后执行内选信号要求，电梯轿厢触碰到行程开关，楼层指示灯亮。i0.7得电，q0

41、.5线圈复位，i1.1闭合，q0.2得电，i1.0闭合，q0.1得电，i0.7闭合，q0.0得电。根据信号要求，执行命令，电梯上行。i0.5接通，i1.0接通，q0.4复位；i0.3接通，i1.1接通，q0.4可复位；i0.6、i1.1依次接通，q0.4可复位；i0.1、i1.1依次接通，q0.4可复位；i0.5、i1.1依次接通，q0.4可复位；q0.5、i1.1依次接通，q0.4可复位；i0.3、i1.0依次接通，q0.4可复位；m0.5接通，q0.4可复位；i0.0接通，q0.4可复位；i0.4、i1.1依次接通，q0.4可复位；q0.7失电的状态下，m0.3接通，q0.3失电，q0.4

42、可复位；根据信号要求，执行要求，电梯下行。i0.4接通，i1.0接通，q0.3复位；i0.3、i0.7依次接通，q0.3可复位；i0.6，i0.7接通，q0.3可复位；i0.1，i0.7接通，q0.3可复位；i0.4，i0.7接通，q0.3可复位；q0.7，i0.7接通，q0.3可复位；i0.6，i1.0接通，q0.3可复位；m0.5接通，q0.3可复位；i0.2接通，q0.3可复位；i0.5接通，q0.3可复位；q0.2，i1.0接通，q0.3可复位；q0.5失电，m0.4得电，q0.3可复位；三层楼的二层有呼叫，电梯轿厢停在二层。此时一层，三层分别有呼叫。i0.5接通，i1.0接通，或i0

43、.4接通，i1.0接通，m0.0复位。i1.1或i0.7接通，m0.0复位。i0.6接通，i1.0接通，或者i0.3接通，i1.0接通，m0.1位状态置一。i1.1接通，q0.2未得电时，或着i0.7接通，q0.0未得电时，m0.1复位。电梯轿厢停在一层或三层呼叫。i0.4接通，i1.1保持常闭状态，m0.2位状态置一；i0.5接通，i0.7保持常关闭状态，m0.2位状态置一；i0.3接通m0.2位状态可置一；i0.6接通m0.2位状态可置一；i0.7保持常闭状态，m0.4接通m0.2位状态可置一；i1.1保持常闭状态，m0.3接通m0.2位状态可置一；电梯轿厢停在二层时，一、三层同时呼叫。i

44、0.7接通，q0.1，q0.3保持常闭状态，m0.2复位。i1.1接通，q0.5，q0.4保持常闭状态，m0.2可复位；q0.4触点闭合，i0.1接通，m0.3保持常闭状态，m0.2可复位；q0.3触点闭合，i0.1接通，m0.4保持常闭状态，m0.2可复位；m0.3闭合，m0.4闭合，m0.5位状态置一。i0.3接通或i0.5接通m0.3位状态置一。i0.6接通或者i0.4接通，m0.4位状态置一。i0.7接通，q0.7触点常闭，m0.3复位。i1.1接通，q0.5触点常闭，m0.4复位。m0.3触点常闭或m0.4触点常闭，i1.0接通，m0.5位状态清零。根据设计师的要求，电梯在下降的时候

45、，只响应下降信号；电梯在上升的时候，只响应上升信号。i1.0接通，q0.5，m0.0，m0.1，m0.2都保持触点常闭状态，或i0.7接通时，q0.4复位。i1.0接通，q0.7，m0.0，m0.1，m0.2都保持触点常闭状态，或i1.1接通时，q0.3复位。i1.1接通，或i1.0接通，或i0.7接通，t44，t45定时器都保持触点常闭状态，t43开始接通延时1秒。t43延时1秒后，触点闭合，t44接通延时1秒。i1.1接通，t43闭合，q0.2复位。i1.0接通，t43闭合，q0.1复位。i0.7接通，t43闭合，q0.0复位。i1.1接通，或i1.0接通，或i0.7接通，t45接通延时3

46、秒。i1.2触点闭合，i0.0至i1.1复位，q0.0至q0.7复位。第4章 程序调试plc程序的调试可以分为模拟调试和现场调试两个调试过程。在此之前首先对plc外部接线作仔细检查，这一个环节很重要。外部接线一定要准确无误。也可以用事先编写好的试验程序对外部接线做扫描通电检查来查找接线故障。不过，为了安全考虑，最好将主电路断开。当确认接线无误后再连接主电路，将模拟调试好的程序送入用户存储器进行调试，直到各部分的功能都正常，并能协调一致地完成整体的控制功能为止。1程序的模拟调试将设计好的程序写入plc后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以

47、用钮子开关和按钮来模拟，各输出量的通断状态用plc上有关的发光二极管来显示，一般不用接plc实际的负载(如接触器、电磁阀等)。可以根据功能表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。对于顺序控制程序，调试程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能表图的规定，即在某一转换条件实现时，是否发生步的活动状态的正确变化，即该转换所有的前级步是否变为不活动步，所有的后续步是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现

48、问题后应及时修改梯形图和plc中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。在设计和模拟调试程序的同时，可以设计、制作控制台或控制柜，plc之外的其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行。 2程序的现场调试完成上述的工作后，将plc安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中将暴露出系统中可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及plc的外部接线图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时加以解决。如果调试达不到指标要求，则对相应硬件和软件部分

49、作适当调整，通常只需要修改程序就可能达到调整的目的。全部调试通过后，经过一段时间的考验，系统就可以投入实际的运行了。该设计采用模拟实验箱进行的模拟调试。结 论 通过紧张、忙碌的两周的努力，我终于完成了本次设计活动。本论文阐述了可编程控制器plc在电梯控制系统中的应用，介绍了3层楼电梯的plc控制系统的总体设计方案、设计过程、组成，列出了具体的主要硬件电路、i/o分配表、电梯的控制梯形图及指令表，并给出了系统组成框图和程序流程图。在分析处理随机信号逻辑关系的基础上，指出了plc的编程方法，设计了一套完整的电梯控制系统方案。 本设计简单，只用几个按钮就可以实现对电梯的控制，每层楼设置一个接近开关用

50、于检测系统的楼层信号。电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采用led和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示。 由于客观条件的限制，在本设计中没有对硬件系统进行安装、对整个系统进 行现场调试和安装运行都无法完成。若以后条件允许，可以对以上设计进行进一 步完善。设计总结经过一、两周时间的设计，已经如期的完成本次课程设计。我设计的是三层电梯控制系统，这个控制系统的设计看似简单确有许多地方需要自己去学习。电梯行业的飞速发展，带来了巨大的商机，怎样去实现电梯控制，依靠的是控制技术的革新。通过学习现代电气控制及plc这门课，让我了解了可编程控制器（plc）的优点。再通过上网查阅大量资料，

51、我知道了国内大多数电梯都是采用plc实现控制要求。此次课程设计中，根据老师的要求及说明书规范要求，一步一步的去设计。只要有不了解的地方，就立马查阅资料，每做一步设计多问自己为什么这样设计，这样的设计的优点是什么，经过比较之后得出设计方案。例如：三层电梯控制系统总方案的设计，一开始我只知道电梯的控制系统就是使用plc，而不知道电梯的控制还可以使用继电器控制和单片机控制，然后，查阅资料后才知道有这些控制。怎样选择控制系统呢？先比较继电器控制、单片机控制、plc控制的优缺点，再根据三层电梯的设计要求，选择设计控制系统的方案。经比较之后，最终确定使用可编程控制器做电梯系统的方案。为什么选plc？我们知道继电控制，需要大量的接线，十分复杂；单片机控制在恶劣环境下容易出故障，而电梯作业安全尤为重要；plc是一种接线简单，适应一定恶劣环境，可靠性好的控制。所以选择plc控制。通过做这次课程设计，我认识到做一个设计，不要盲目的去做，而是先查阅资料，比较出一种更适合的方案在设计。 西门子公司生产的具有很高的性能价格比的微型可编程序控制器（plc）。由于它具有结构小巧，运行速度高，