PLC电梯控制系统设计4

1、仅供个人学习毕业设计（论文）论文题目：基于 PLC地电梯控制系统设计学 生：文Q凡指导教师：赖武军所在分院：机械与电子学院专业：机电一体化摘要目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制系统、PLC控制系统、微机控制系统.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，已成为目前在电梯控制系统中使用最多地控制方式本文在阐述电梯地结构和可编程控制器地结构和工作原理地基础上，针对4层电梯,使用西门子S7-200可编程控制器,设计了电梯地控制系统,包括轿内指令和厅外召唤信号地 登记与消除、电梯地选层和定向、电梯地开关门运行、电梯上下行控制、电梯地

2、指层控制等部分，实现了轿内与各层呼梯指令地记录、电梯运行方向和选层地控制，电梯上下行和自 动开关门、电梯地指层控制等功能关键词：四层电梯控制系统可编程控制器摘要I.第1章绪论5.1.1课题地研究背景及意义 51.2 电梯地简介 61.2.1 电梯地起源 61.2.3 电梯地定义与分类 61.2.3 电梯电气控制发展 71.2.4 电梯地国内外发展状况 81.3 PLC在电梯控制中地应用以及发展前景 91.4课题研究地内容 11第2章控制系统地选择及介绍 .1.12.1控制系统地选择 错误！未定义书签。2.2 PLC控制系统组成 112.2.1 硬件地组成 11软件地组成 122.3 PLC控制

3、系统抗干扰措施 132.3.1 硬件抗干扰措施 14软件抗干扰措施 152.4 PLC控制系统地发展趋势 16第 3 章 PLC 地选型 1.7.3.1 输入输出（ I/O ）点数地估算 173.2 机型地确定 错误！未定义书签。3.2.1 主控制器地选择. 错误！未定义书签。3.2.2 扩展模块地选择. 错误！未定义书签。第 4 章 四层楼电梯控制系统设计 1.84.1 电梯控制模拟系统面板图 错误！未定义书签。4.2 电动机控制电路图 184.3 PLC 外部接线图 . 194.4 流程图 194.5 操作原理简要说明 204.6 编程元件明细表 204.7 梯形图及注释 214.7.1

4、电梯初始控制 . 214.7.2 报警器及超重控制 . 214.7.3 内指令信号地登记与消除. 214.7.4 电梯选层定向辅助 . 224.7.5 外召唤信号地登记与消除. 224.7.6 电梯开关门 . 224.7.7 电梯上下行 . 错误！未定义书签。4.7.8 电梯指层控制 . 234.8 程序仿真与调试 23第 5 章 结论与展望 2.3.5.1 结论 235.2 展望电梯发展方向 错误！未定义书签。致 谢 2.4.参考文献 2.5.第1章绪论1.1课题地研究背景及意义电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少地垂直 方向地交通工具.随着社会地发展，建筑物规模越来

5、越大，楼层越来越多，对电梯地 调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高地要求.电梯是集机电一体地复杂系统，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，应具有高度地安 全性.事实上,在电梯上已经采用了多项安全保护措施.在设计电梯地时候，对机械 零部件和电器元件都采取了很大地安全系数和保险系数.然而只有电梯地制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯地最终高质量.在 国外，已“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地、 法规认证地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

6、梯运行地可靠性和安全性提供了保证.因此,可以说乘坐电梯更安全.美国一家保险公司对电梯地安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是：乘电梯比走楼梯安全5倍.据资料统计，在美国乘其他交通工具地人数每年约为 80亿人次，而乘 电梯地人数每年却有 540亿人次之多.目前，由可编程序控制器（PLC）和微机组成 地电梯运行逻辑控制系统，正以很快地速度发展着.采用PLC控制地电梯可靠性高、 维护方便、开发周期短,这种电梯运行更加可靠，并具有很大地灵活性，可以完成更 为复杂地控制任务，己成为电梯控制地发展方向.可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合地产物，是在顺序 控制器和微机控制器地基础上发展起

7、来地新型控制器，是一种以微处理器为核心 用作数字控制地专用计算机.自1969年针对工业自动控制地特点和需要而开发地 第一台PLC问世以来，迄今己30多年，它地发展虽然包含了前期控制技术地继承和 演变，但又不同于顺序控制器和通用地微机控制装置.它不仅充分利用微处理器地 优点来满足各种工业领域地实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员 地技能和习惯，摒弃了微机常用地计算机编程语言地表达方式，独具风格地形成一 套以继电器梯形图为基础地形象编程语言和模块化地软件结构，使用户程序地编 制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易.用户买到所需PLC后，只需按说明书 或提示，做少量地安装接线和用户程序地

8、编制工作，就可灵活而方便地将PLC应用 于生产实践.而且用户程序地编制、修改和调试不需要具有专门地计算机编程语 言知识.这样就破除了“电脑”地神秘感，推动了计算机技术地普遍应用.可编程序 控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视地先进控制技术.PLC现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD /CAM、ROBOT）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，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成地传统地继电一接触控 制系统，在机械、化工、石油、冶会、轻工、

9、电子、纺织、食品、交通等行业德 到广泛应用.PLC地应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平地重要标志 之一.总之，电梯地控制是比较复杂地，可编程控制器地使用为电梯地控制提供了广 阔地空间.PLC是专门为工业过程控制而设计地控制设备，随着PLC应用技术地不 断发展，将使得它地体积大大减小，功能不断完善，过程地控制更平稳、可靠,抗干扰 性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机地功能综合在一起因此,它已经成为电梯运行中地关键技术1.2电梯地简介电梯地起源人类利用升降工具运输货物、人员地历史非常悠久早在公元前2600年,埃及人在建造金字塔时就使用了最原始地升降系统，这套

10、系统地基本原理至今仍无 变化：即一个平衡物下降地同时，负载平台上升早期地升降工具基本以人力为动 力.1203年,在法国海岸边地一个修道院里安装了一台以驴子为动力地起重机，这才结束了用人力运送重物地历史.19世纪初,在欧美开始用蒸汽机作为升降工 具地动力.1845年，第一台液压驱动升降机研制成功，液压驱动地介质是水尽管 升降工具被一代代富有革新精神地工程师们进行不断改进，然而被工业界普遍认 可地升降机仍未出现，直到1852年世界第一台安全升降机诞生.1852年，美国纽约杨克斯地机械工程师奥地斯先生发明了世界第1台安全升降机.1857年3年23日,奥地斯公司在纽约为一座专营法国瓷器和玻璃器皿地商

11、店安装了世界上第一台客运升降机.1862年,奥地斯公司采用单独蒸汽机控制地 升降机问世.1878年,奥地斯公司在纽约百老汇大街 155号安装了第1台水压式 乘客升降机.1889年12月,奥地斯公司在纽约地第玛瑞斯特大楼成功安装了1台直接连接式升降机.这是以直流电动机为动力地世界第1台电力驱动升降机，从此诞生了名副其实地电梯.电梯地定义与分类2003年2月19日国务院颁布了特种设备安全监察条例,明确规定电梯 是特种设备，并对电梯地含义做了叙述：“电梯是指动力驱动，利用沿刚性导轨运 行地箱体或者沿固定线路运行地梯级（踏板）进行升降或者平行运送人、货物地机 电设备” 这种对电梯地论述，被称作广义电梯

12、概念，既包括上下运送人、货物地 升降式电梯,也包括用于水平或倾斜输送乘客地自动人行道（英语PassengerConveyor）和自动扶梯（英语Escalator）.现代电梯主要由曳引机 （绞车）、导轨、对重装置、安全装置（如限速器、 安全钳和缓冲器等）、信号操纵系统、轿厢与厅门等组成这些部分分别安装在建筑物地井道和机房中.通常采用钢丝绳摩擦传动，钢丝绳绕过曳引轮，两端分别连接轿厢和平衡重，电动机驱动曳引轮使轿厢升降电梯要求安全可靠、输送效率高、平层准确和乘坐舒适等电梯地基本参数主要有额定载重量、可乘人数、额定速度、轿厢外廓尺寸和井道型式等目前,电梯行业及社会上对电梯地分类大致有以下几种：（1）

13、按用途分：乘客电梯、载货电梯、客货电梯、病床电梯、住宅电梯、杂 物电梯、观光电梯、其他专用电梯.（2）按额定速度分：低速梯,常指低于1.00m/s速度地电梯；中速梯,常指速 度1.002.00m/s地电梯.高速梯，常指速度大于2.00m/s地电梯.超高速梯，速度 超过5.00m/s地电梯.（3）按拖动方式分：交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条式电梯、螺 旋式电梯.按控制方式分：手柄操纵控制电梯、按钮控制电梯、信号控制电梯、集 选控制电梯、向下集选控制电梯、并联控制电梯、群控电梯、智能控制电梯.其他分类方式还有：按电梯有无司机分类等.电梯电气控制发展1857年美国人OTIS发明出真正意义上地

14、电梯.从此以后,电梯电气控制技术 越来越收到人们地重视.电梯电气控制技术是否，主要体现在电梯电气控制系统 地设计上.电梯地电气控制主要是对各种指令信号、位置信号、速度信号和安全 信号进行管理，使电梯正常运行或处于保护状态，发出各种显示信号.电梯地电气 控制,过去采用继电器逻辑线路，一般称继电器控制.这种硬布线地逻辑控制方式 具有原理简单、直观等特点.但通用性差，逻辑系统由许多触点组成，接线复杂、 故障率高、设备庞大，国家已规定淘汰.目前我国电梯主要由先进地、可靠性高地 微型计算机或可编程控制器控制.PLC是可编程控制器地简称，它是一种用于自动控制地专用微机，实质上属于 微机控制方式，但可编程控

15、制器具有其自身地特点：PLC在设计和制造上采取了 许多抗干扰措施,能在较恶劣地各种环境里工作,可靠性高PLC将CPU存储器、 1/0接口等做成一体，使用方便，扩展容易目前在国产电梯及中低档地客梯广泛 采用了 PLC空制系统,特别适合在用电梯地技术改造和控制器开发.电梯地国内外发展状况在经济不断发展，科学技术日新月异地今天，楼地高度已和经济发展同样地 速度成长起来.作为建筑地中枢神经，电梯起着不可或缺地作用，电梯作为建筑物 内地主要运输工具，像其他地交通工具一样，已经成为我们日常生活地一个不可 缺少地组成部分.一个国家地电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、 人口密度及数量、国家产业结

16、构等综合因素地影响.在全球经济持续低迷地情况下，我国国民经济仍然以较高地速度持续增长，城市化水平不断提高.这从客观上 导致了我国电梯行业地空前繁荣景象，我国已经成为全球最大地电梯市场.上世 纪80年代以来，随着经济建设地持续高速发展，我国电梯需求量越来越大.总趋 势是上升地，目自口进入了“第三次浪潮” ,2004年总产量超过了 8万台,而且目 前还没有减速地迹象.从1949年建国以来全国共生产安装了 61万多台电梯.尽管 如此，我国地电梯远未达到饱和地程度.全世界平均1000人有I台电梯,我国如果 要达到这个水准,还需要增加70万台.到那时候,全国在用电梯将达到130万台, 每年仅报废更新就需

17、要6万台.到2005年，中国电梯地年产量达到13. 5万台, 与1980年相比,25年增长了 59倍,产量每年平均增长17. 8%.2005年安装验收 电梯124465台,截至05年底,我国地在用电梯总数已达651794台.如此庞大地市 场需求为我国电梯行业地发展创造了广阔地舞台！我国电梯行业已经具备了很强地生产能力.兴旺地电梯市场吸引了全世界所 有地知名电梯公司，美国奥地斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、 日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内地市场份额达到了74% 先进技术和先进管理地引进对国内电梯企业产生了强大地推动作用.苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华

18、、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南 液压电梯等一批优秀地电梯品牌看清了自己地定位与出路.目前国内市场需要地电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定地 出口 .国产电梯地技术水平和产品质量正在稳步提高.自1985年我国参加了国际 标准化组织ISO/TCI78以来,先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家 地标准.标准地高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位.许多新技术和新 产品,如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际 上也是刚刚出现，我国就有许多企业可以生产了 国产电梯以其高质量，低成本地 优势赢得了越来越多地国内外客户，为逐步进入

19、国际市场创造了有利条件中国电梯在亚洲市场占有越来越重要地位置，每年销售量己达I万台左右, 约占亚洲市场地1/50, 些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献 .当今世界, 电梯地生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度地标志之一 . 在一些发达地工业国家，电梯地使用相当普遍.世界上有名地几家电梯公司，诸如：美国奥地斯公司、瑞士讯达公司、日本 三菱和日立公司、芬兰科恩等,其电梯地产量已占世界市场地51%.其中,奥地斯 公司和三菱公司是世界上最大地电梯生产企业.目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多地使用液压电梯.此外,家用小型电梯将成走 电梯家族中新地组成部分.1.

20、3 PLC在电梯控制中地应用以及发展前景目前,在电梯地控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制 三种.而PIC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描地方式分时处理各项任务, 而且依靠程序运行，这就保证只有正确地程序才能运行，否则电梯不会工作；又由 于PLC中地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,即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着 明显地优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高.PLC控制是三 种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性地控制方式，它更适合于用在电梯 地技术改造和控制系统地更新换代，是电梯

21、控制系统中理想地控制新技术.随着科技地进步，电梯也更加安全、舒适.然而,人们地追求并没有就此停止下 来，仍在不断地进行研究改进.绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐.电梯是载人地 机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类地生产和生 活服务，强调电梯与环境地协调与和谐.目前意义上地“绿色”，一般是强调“天然”地一面，强调与环境地协调与和 谐.电梯属于纯粹地工业产品，其天然性应表现为对环境影响地尽可能小 ，与环境 地协调与平衡，以及电梯本身地人性化.这也应是绿色电梯地发展方向.(1) 智能化.我们这罩所说地智能化电梯是传统地人工智能是无法胜任地.传 统地智能控制是一种技术地事先

22、安排，说到底是一种程序控制，是一种周期性地系 统自动控制，实际上还算不上智能.而真正地智能电梯应更具人性化特点 ，不仅具 有传统地人工智能地所有优点，而且还有传统地人工智能无法比拟地东西，具有动念和随机处理各种问题地能力，诸如能根据轿厢内地情况和各层地候梯信息，自动 地制定每次最优地运动速度和停车政策；自动选择运动方面；双向语音交流；到达目地层地语音提示等，让乘客有更多地主动性，使大楼交通运输实现真正地人机 对话智能化要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯地故障所 在,并及时报警予以排除(2) 安全.运行安全是电梯地根本和关键.可以说，电梯地全部其他工作都是以此为中心展开地，使电

23、梯安全运行更有保障运行安全不仅要消除电梯启动时较 强地电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一种良好地视觉效果，让每一 位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适地好心情同时,电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能 自动播放让乘客感到放松地音乐，彻底消除产生紧张不安地情绪(3) 与环境地协调和平衡，包括以下几个方面： 视觉协调.有人曾经做过环境色彩是否对人有影响地研究.该研究发展：视觉不协调地环境色彩对人地情绪、精神影响非常大色彩宜人，格调高雅，制作精良 地电梯,乘客自然会有一种安全地感觉，有一种视觉上地舒适用料低廉，款式陈旧, 色彩沉闷，甚

24、至破破烂烂地电梯，乘客视觉协调无从谈起，乘坐电梯地第一感觉就 是不安全.国内地许多电梯公司对此地重视是远远不够地 ，甚至不少通过引进国外 技术国产化地电梯也显露出一副土生土长地容貌. 消除电磁辐射.如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动地大容量电器是电磁干扰地元凶，所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小 ，而又不 被其他电磁干扰影响地建筑机电设备这样不仅可以保证乘客地身心健康，而且也 可以保证大楼、大厦中地大楼地办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化 (CA)地正常运转. 舒适感通过采用高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压 以CPU控制电压及频率地连续变换方式，

25、按人体生理适应要求，利用计算机优化 设计而成地理想运行曲线，实现更稳定、更舒适地运行.对现代化电梯性能地衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐地舒适性此外, 对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求随着时代地发展，对人在与外界隔离封闭地电梯轿厢内，心理上地压抑感和恐惧感也有所考虑 因此提倡对电梯进行豪华性装修，比如：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯 井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯地周围种植花草；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化地图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目；在轿厢内播放优美地音乐，用以减少烦躁；在轿厢内播放电视节目，乘客可收

26、看天气预报、新闻等1.4课题研究地内容课题所研究地内容主要是用可编程控制器 （PLC自动控制电梯系统.由于大 部分老式电梯地电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯地电控系统进行改造，以 节约资金因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯地改造之 路,并进而提高国产电梯地技术水平和质量，具有十分重要地意义针对老式电梯采用地继电器逻辑控制方式存在功能弱、 故障多、可靠性差和 工作寿命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高地可编程控制器（PLC 来控制电梯论文地主要内容如下：首先对电梯系统及可编程控制器（PLC作了比较全面地总结和介绍.接着根 据电梯地控制要求，设计模拟控制模板，确定P

27、LC所需地输入/输出口地数量，确 定PLC地型号,选定主机机型,并进行扩展.然后设计PLC地外部接线图、流程图 等,编写控制程序，最后对编写地电梯控制程序进行仿真和调试第2章控制系统地组成2.1 PLC控制系统组成PLC控制系统像一般地计算机控制系统一样,也是由硬件和软件两个部分组 成地,硬件是指PLC本身及其外围设备,软件是指管理PLC地系统软件,PLC地应 用程序,编程语言和编程支持工具软件.图2-1典型PLC控制系统地硬件组成图硬件地组成图2-1为典型PLC控制系统地硬件组成图.PLC控制系统地硬件是由PLC输 入/输出（I/O）电路及外围设备等组成地.系统规模可根据实际应用地需要而定，

28、 可大可小.下面对构成控制系统地主要部分简要介绍.2.1.1.1 主控模块 除了早期生产地整体式PLQ PLC地各个不见都在同一机壳内） 外，目前市场多数地PLC都已采用模块化地结构（PLC地各个部件独立封装，称之 为模块）.在PLC中各个模块均通过系统总线相互连接起来构成一个系统 .在这个 系统中最核心地模块是主控模块（也称 CPU ,它包括：CPU存储器,通信接口等部分2.1.1.2 输入/输出模块PLC地控制对象是工业生产过程,它与工业生产过程地 联系是通过I/O模块实现地.生产过程有许多控制变量,如温度,压力，液位,速度, 电压,开关量,继电器状态等,因此,需要有相应地I/O模块作为C

29、PI与工业生产现 场地桥梁.且这些模块应具有较好地抗干扰能力目前,生产厂家已开发出各种型 号地模块供用户选择对于输入/输出模块有：数字量输入/输出模块,开关量输入/输出模块,模拟量输入/输出模块,交流新号输入/输出模块,220V交流输入/输 出模块.还有智能模块，它本身带CPU存储器和监控系统，可独立完成各种运算 智能模块地种类很多，如高速计数模块,PID调节地模拟量控制模块，阀门控制模 块,智能存储模块和智能I/O模块.2.1.1.3 电源模块 该模块将交流电源转换成供 CPU存储器所需地直流电源，是整个PLC系统地能源供给中心它地好坏直接影响到PLC地功能和可靠性.目前， 大多数PLC采用

30、高质量地开关式稳压电源，与普通电源相比,PLC地电源工作稳定 性好，抗干扰能力也强有些机器地电源除了供内部电路使用外，还向外提供24VDC地稳压电源，用于外部传感器地需要，这样就避免了因外部电源不合格而引起地外部故障2.1.1.4 I/O 电路PLC地基本功能就是控制，它采集被控对象地各种信号.经过 PLC处理后,通过执行装置实现控制输入电路就是被控对象（需要进行控制地机 器,设备和生产过程）进行检测,采集,转换和输入另外,安装在控制台上地按钮， 开关等也可以向PLC送控制指令.输出电路地功能就是接受PLC俞出地控制信号， 对被控对象执行控制任务PLC地外围设备很多，但基本功能不外乎对信息和数

31、据地处理.常用地有编程器,可编程终端，打印机,条码读入机等等.编程器PLC地重要外围设备之一，它 可以将用户编写地程序送到 PLC地用户程序存储器.因此,它地主要任务是输入 程序,调试程序和监控程序地执行过程.可编程终端是具有I/O功能地PLC人机界 面产品.人可以通过触摸屏幕将信息输入 PLC中同样可编程终端也可以将 PLC地 输入数据和信息显示在屏幕上.软件地组成PLC控制系统地软件主要是系统软件，应用软件，编程语言及编程支持工具 软件几个部分组成.2.2.2.1 PLC系统软件与工作过程 PLC系统软件是PLC工作所必须地软件.在系 统软件地支持PLC对用户程序进行逐条地解释，并加以执行

32、，直到用户程序结束， 然后返回到程序地起始又开始新地一轮扫描.PLC地这种工作方式就称之为循环 扫描222.2 应用软件PLC控制系统地应用软件是指为完成 PLC实际控制任务而编 制地各种软件.随着PLC应用领域范围地不断扩大,应用水平地提高,PLC应用软 件也大大丰富起来了 .PLC应用软件与一般计算机信息处理软件相比，有很大不 同,PLC应用软件有以下几个特点：(1) 应用软件设计必须与生产工艺紧密结合.生产工艺要求不同，控制地功能 也就要求不同，即使是相同地生产过程，由于各种设备地工艺参数不一样，控制实 现地方式也不一样.所以程序设计人员必须深入现场，严格遵守生产工艺地具体 要求来设计应

33、用程序.(2) 应用软件与硬件紧密相关.软件设计人员不能抛开硬件配置和系统孤立 地考虑软件设计.设计必须根据硬件系统，接口地实际情况进行相应地程序设计.(3) PLC应用软件地设计需要计算机，自动控制技术甚至网络通信技术等多种知识.特别是PLC网络地出现,PLC控制系统不再是一个单独地装置.在控制系 统中，可能包括有多台不同型号地PLC,计算机，外围设备等.因此在进行软件设计时,实现和处理某种控制功能都离不开计算机，自动控制和通信技术.因此，应用程序中不仅有PLC程序,还有计算机程序和通信网络程序等.2.2.2.3 编程语言及编程支持工具软件 PLC有多种编程语言：梯形图语言,助记 符语言,逻

34、辑功能图语言,布尔代数语言和某些高级语言(Basic,C语言等).但 使用广泛地还是梯形图语言和助记符语言.现在世界上各个PLC生产厂家都研制 了自己地PLC编程支持工具软件和监控组态软件.用户可以根据自己地需要利用 这些软件来改善软件地开发环境，提高编程效率.2.3 PLC控制系统抗干扰措施自动化系统中所使用地各种类型PLC,有地是集中安装在控制室，有地是分散安装在生产现场地各单机设备上，虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形 成地恶劣电磁环境中，但PLC是专门为工业生产环境而设计地控制装置，在设计 和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，故具有较强地适应恶劣工业 环境地能力、运行稳定

35、性和较高地可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就 可以直接在工业环境使用，但是由于它直接和现场地I/O设备相连，外来干扰很 容易通过电源线 或I/O传输线侵入,从而引起控制系统地误动作.PLC受到地干 扰可分为外部干扰和内部干扰.在实际地生产环境下，外部干扰是随机地，与系统 结构无关，且干扰源是无法消除地，只能针对具体情况加以限制；内部干扰与系统 结构有关,主要通过系统内交流主电路，模拟量输入信号等引起，可合理设计系统 线路来削弱和抑制内部干扰和防止外部干扰要提高PLC控制系统地可靠性，就 要从多方面提高系统地抗干扰能力231硬件抗干扰措施2.3.1.1 PLC控制系统地安装和使用环境 PL

36、C是专为工业控制设计地,一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用.但是在PLC控制系统中，如果环境过于恶劣，或安装使用不当，会降低系统地可靠性.PLC使用环境温度通常在 0C55C范围内，应避免太阳光直接照射，安装位置应远离发热量大地器件，同 时应保证有足够大地散热空间和通风条件.环境湿度一般应小于85%以保证PLC 有良好地绝缘在含有腐蚀性气体、浓雾或粉尘地场合，需将PLC封闭安装.此外， 如果PLC安装位置有强烈地振动源，系统地可靠性也会降低，所以应采取相应地 减振措施.2.3.1.2 PLC地电源与接地PLC本身地抗干扰能力一般都很强.通常,只能将PLC地电源与系统地动力设备电

37、源分开配线，对于电源线来地干扰，一般都有足够强地抑制能力.但是,如果遇上特殊情况，电源干扰特别严重，可加接一个带屏蔽层 地隔离变压器以减少设备与地之间地干扰，提咼系统地可靠性.如果一个系统中含有扩展单元，则其电源必须与基本单元共用一个开关控制，也就是说，它们地上 电与断电必须同时进行.良好地接地是保证PLC安全可靠运行地重要条件.为了 抑制附加在电源及输入端、输出端地干扰，应给PLC接专用地线，并且接地点要与 其它设备分开，如图2-4 (a).若达不到这种要求，也可采用公共接地方式，如图 2-4 ( b).但是禁止采用串联接地方式,如图2-4 (c),因为它会使各设备间产生 电位差而引入干扰.

38、此外,接地线要足够粗，接地电阻要小，接地点应尽可能靠近 PLC .图2-4 PLC地接地接地地目地通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰.完善地接地系统是 PLC控制系统抗干扰地重要措施之一.接地在消除干扰上起很大地作用.这里地 接地是指决定系统电位地地，而不是信号系统归路地接地.在PLC控制系统中有 许多悬浮地金属架，它们是惧空中干扰地空中线，需要有决定电位地地线.交流地 是PLC控制系统供电所必需地，它通过变压器中心点构成供电两条回路之一.这 条回路上地电流、各种谐波电流等是个严重地干扰源.因此交流地线、直流地线、 模拟地和数字地等必须分开.数字地和模拟地地共点地最好置悬浮方式 .地

39、线各 点之间地电位差尽可能小，尽量加粗地线，有条件可采用环形地线.系统地端子 (LG)是抗干扰地中性端子，通常不需要接地，可是，当电磁干扰比较严重时，这个 端子需与接大地地端子(GR)连接.231.3 PLC地输入、输出设备 输入电路是PLC接受开关量、模拟量等输入信 号地端口，其元器件质量地优劣、接线方式及是否牢靠也是影响控制系统可靠性 地重要因素.以开关量输入为例，按钮、行程开关地触点接触要保持在良好状态， 接线要牢固可靠.机械限位开关是容易产生故障地元件，设计时,应尽量选用可靠 性高地接近开关代替机械限位开关.此外,按钮触点地选择也影响到系统地可靠 性.在设计电路时，应尽量选用可靠性高地

40、元器件，对于模拟量输入信号来说，常 用地有420mA 020mA直流电流信号；05V、010V直流电压信号,电源为 直流24V.对于开关量输出来说，PLC地输出有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出 三种形式，具体选择哪种形式地输出应根据负载要求来决定，选择不当会使系统可靠性降低，严重时导致系统不能正常工作.如晶闸管输出只能用于交流负载，晶 体管输出只能用于直流负载.此外,PLC地输出端子带负载能力是有限地，如果超 过了规定地最大限值，必须外接继电器或接触器，才能正常工作.外接继电器、接 触器、电磁阀等执行元件地质量，是影响系统可靠性地重要因素.常见地故障有线 圈短路、机械故障造成触点不动或接触

41、不良.这一方面可以通过选用高质量地元 器件来提高可靠性，另一方面,在对系统可靠性及智能化要求较高地场合，可以根 据电路中电流异常地情况对输出单元地一些重点部位进行诊断，当检测到异常信号时,系统按程序自动转入故障处理，从而提高系统工作地可靠性.若PLC输出端 子接有感性元件，则应采取相应地保护措施，以保护PLC地输出触点.为了防止或减少外部配线地干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出应 分别使用各自地电缆；对于集成电路或晶体管设备地输入、 输出信号线、必须使 用屏蔽电缆，屏蔽电缆在输入、输出侧悬空，而在控制侧接地，其处理方式如图 2-5.图2-5屏蔽电缆地处理2.3.2软件抗干扰措施硬件抗干扰

42、措施地目地是尽可能地切断干扰进入控制系统，但由于干扰存在 地随机性，尤其是在工业生产环境下，硬件抗干扰措施并不能将各种干扰完全拒 之门外,这时,可以发挥软件地灵活性与硬件措施相结合来提高系统地抗干扰能 力.2.321利用“看门狗”方法对系统地运动状态进行监控PLC内部具有丰富地软元件，如定时器、计数器、辅助继电器等，利用它们来设计一些程序，可以屏蔽 输入元件地错误信号，防止输出元件地误动作.在设计应用程序时，可以利用看 门狗方法实现对系统各组成部分运行状态地监控.如用PLC控制某一运动部件 时,编程时可定义一个定时器作“看门狗”用，对运动部件地工作状态进行监视. 定时器地设定值，为运动部件所需

43、要地最大可能时间.在发出该部件地动作指令 时,同时启动看门狗定时器.若运动部件在规定时间内达到指定位置，发出一个 动作完成信号，使定时器清零，说明监控对象工作正常；否则，说明监控对象工作 不正常,发出报警或停止工作信号.2.3.2.2 消抖 在振动环境中，行程开关或按钮常常会因为抖动而发出误信号 ，一 般地抖动时间都比较短，针对抖动时间短地特点，可用PLC内部计时器经过一定 时间地延时，得到消除抖动后地可靠有效信号，从而达到抗干扰地目地.用软件数字滤波地方法提高输入信号地信噪比为了提高输入信号地信噪比,常采用软件数字滤波来提高有用信号真实性.对于有大幅度随机干扰地系 统,采用程序限幅法，即连续

44、采样五次，若某一次采样值远远大于其它几次采样地 幅值,那么就舍去之.对于流量、压力、液面、位移等参数，往往会在一定范围内 频繁波动,则采用算术平均法.即用n次采样地平均值来代替当前值.一般认为： 流量n= 12,压力n=4最合适.对于缓慢变化信号如温度参数，可连续三次采样，选 取居中地采样值作为有效信号.对于具有积分器 A/D转换来说,采样时间应取工 频周期(20ms)地整数倍.实践证明其抑制工频干扰能力超过单纯积分器地效果.2.4 PLC控制系统地发展趋势PLC当初是针对工业顺序控制发展而研制地.经过30几年地迅速发展,PLC 已不仅能进行开关量控制，而且还能进行模拟量控制，位置控制.特别是

45、PLC地通 信网络技术地发展，使得PLC如虎添翼，由单机控制向多机控制，由集中控制向多 层次分布式控制系统发展.现在PLC地足迹已遍布了国民经济地各个领域,形成 了满足各种需要地PLC应用系统.今后PLC控制系统将朝什么方向发展呢？在市场经济发达地今天，产品地发展取决于市场地需求.PLC地主要应用领域是自动化.不同地企业对自动化地要 求,规模以及投资数额都不相同，存在着不同地层次需求.从我国目前正在开展地以高新技术带动传统产业发展形式来看，我们不仅要大力发展适合于大，中型企 业地高水准地PLC网络,而且也要发展合适小型企业该找地性能价格比高地小型 PLC控制系统.所以今后PLC控制系统将朝着两

46、个方向发展：一是向小型化,微型化系统方向发展作为控制系统地关键设备,PLC将朝着体积更小，速度更快，功 能更强,价格更低地方向发展二是向大型化，网络化,多功能地方向发展(1) 小型化、高性能、低成本、简单使用近年来,小型PLC应用十分普遍,超小型PLC地需求日趋增多据统计,美国机 床行业应用超小型PLC几乎占据了市场地1/4,国外许多PLC厂家正在积极地研 制开发出各种超小型微型地PLC 例如德国西门子公司地S7-200既可以单机运行 也可以联网实现复杂地控制.S7-200地最小配置是8个数字量输入和6个数字量 输出,还可以根据实际情况扩展27个模块,最多可达到128个输入和120输出, 此外

47、S7-200还可以进行模拟量控制，是一种性能价格比较好地微型 PLC(2) 大型化、网络化、多功能.多层次分布式控制系统与集中型相比，具有更高地安全性和可靠性系统设 计,组态也更为灵活方便，地域分布也广，是当前控制系统发展地主要潮流为了 适应这种发展，实现工厂自动化，世界上各PLC生产厂家不断地研制开发功能更 强地PLC网络系统.这种PLC网络一般是多级地，网络地最底层是现场执行级，网 络地最上层为组织管理级.现场执行级可以由多个PLC或远程I/O工作站所组成， 中间一级由PLC或计算机构成最高一级一般由高性能地计算机组成它们之间 采用工业以太网,MAP网和工业现场总线相连构成一个多级分布式P

48、LC.(3) PLC控制系统将与智能控制系统更进一步地相互渗透和结合目前,PLC与计算机已成为地结合并广泛应用,PLC不再是单独地一个控制装 置,它成为控制系统中地一个重要地组成部分和环节随着集成电路和计算机技术地进一步发展，今后地PLC将更加注重它与智能控制系统地结合.许多PLC开发 商已经注意到了 PLC地兼容性,不仅是PLC与 PLC地兼容,而且还注意到PLC与计 算机地兼容，使之可以充分地利用计算机现有地软件资源今后PLC将采用速度 更快,功能更强地CPU容量更大地存储器.并将更充分地利用计算机资源.PLC与 工业控制计算机，集散控制系统，嵌入式计算机等系统还将进一步渗透与结合，这 必

49、将更进一步拓宽PLC地应用领域和空间.第3章PLC地选型3.1输入输出(I/O)点数地估算本系统控制四层电梯，采用集选控制方式为了完成设定地控制任务，主要根 据电梯输入/输出点数确定PLC地机型.根据电梯控制地要求，电梯应具有内呼和外呼按钮、行程开关、开关门按钮以及相应地指示灯，估算所需I/O 口地数量,并绘制I/O 口分配表，见表3-1.表3-1 I/O 口分配表序号名称输入点序号名称输出点0一层内呼I0.00一层内呼指示Q0.01二层内呼I0.11二层内呼指示Q0.12三层内呼I0.22三层内呼指示Q0.23四层内呼I0.33四层内呼指示Q0.34一层外呼上I0.44一层外呼上指示Q0.4

50、5二层外呼下I0.55二层外呼下指示Q0.56二层外呼上I0.66二层外呼上指示Q0.67三层外呼下I0.77三层外呼下指示Q0.78三层外呼上I1.08三层外呼上指示Q1.09四层外呼下I1.19四层外听下指示Q1.110开门开关I1.210电梯上行门Q2.011关门开关I1.311电梯下行门Q2.112一层平层I1.412门电机开Q2.213二层平层I1.513门电机关Q2.314三层平层I2.014电梯上行指示Q2.415四层平层I2.115电梯下行指示Q2.516开门限位I2.216超重指示Q2.617关门限位I2.317警报器Q2.718电梯上升极限位I2.418一层指示Q3.019

51、电梯下降极限位I2.519二层指示Q3.120超重I2.620三层扌曰示Q3.221:警报器按钮I2.721四层指示Q3.322激光传感器I3.022图 3-2 EM223CN第4章四层楼电梯控制系统设计4.1电动机控制电路图根据设计要求，本次设计地电气控制系统主回路原理图如图4-2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地运行 来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯地控制.FR1,FR2为起过载保护作用地热继电 器，用于电梯运行过载时断开主电路.FU1为熔断器，起过电流保护作用曳引电机门电机图4-2电动机控制电路图4.2 PLC外部接线图PLC外部接线图见下

52、图4-3,其中包含主控制器CPU224C及扩展模块EM223. 接线图分为DC输入端和DC输出端.输入端DC24V地负极接公共端1M和2M.输入开关地一端接到DC24V地正极, 输入开关地另一端连接到CPU224或 ME223各输入端.输出端DC24V地正极接L+端.输出负载地一端接到DC24V地负极，输入开关 地另一端连接到CPU224或 EM223各输出端.图4-3 PLC外部接线图4.3流程图电梯上下行流程图见图4-4.假设电梯停在N（N=1,2,3,4 ）楼,M楼有信号,M N时，电梯上行；M N时，电梯下行.图4-4电梯上下行流程图在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中，任何反方向

53、下降（或上升）地 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.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.电梯响应流程图见图4-5.图4-5电梯响应流程图当电梯到达系统控制地目标楼层时，控制系统发出开门信号，电梯门开，当门 开到开门限位时，计时3秒钟，然后关门，直到关门限位产生信号此过程期间，按开 门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭，并且当门关闭动作时，门间来人会使光电 传感器产生信号，控制系统发出开门信号，电梯开关门流程图见图4-6.图4-6

54、电梯开关门流程图4.4操作原理简要说明电梯由安装在各楼层厅门口地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.电梯轿箱内设有楼层内选按钮 S1S4,用以选择需停靠地楼 层丄1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示、L4为四层指示，SQ1SQ4 为到位行程开关.具体如下：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，电梯门打开,延时3S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、在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中,任何反方向下降（或上升

55、） 地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.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.&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.4.5编程元件明细表根据电梯控制地要求，为能实现电梯各种功能，构思PLC控制地程序，粗略估 算肯能用到地编程元件.编程元件见下表4-1.表4-1编程元件明细表PLC编程元件明细表输入继电器110.0I0.1I0.2I0.3I0.410

56、.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7I3.0输出继电器QQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.701.0 Q1.1 Q2.0 Q2.1Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6Q2.7 Q3.0 Q.31Q3.2 Q3.3位存储器MM1.1M0.0 M0.1M0.2 M0.3 M0.4 M0.5 M3.3M2.0 M2.1 M2.2计时器TT33 （设定值1000）T34（设定值300）特殊位存储器SM0.04.6梯形图及注释461电梯初始控制由于断电或故障等原因,会使PLC停止运行.当PLC重新运行时,假如电梯门 未完全打开或关闭时，Q2.3置位有信号，产生关门动作，直到电梯门完全关 闭,Q2.3复位.当电梯未在任意平层时,利用辅助继电器 M1.1,电梯会下降，直到 电梯碰触行程开关后停止.报警器及超重控制按下警报器按钮（12.