【基于PLC的智能电梯控制系统设计及仿真分析18000字（论文）】

I基于PLC的智能电梯控制系统设计及仿真分析目录TOC\o\h\z\u中文摘要及关键词 I英文摘要及关键词 II第一章绪论 11.1课题的目的及意义 11.2国内外的研究现状于发展现状 21.2.1研究现状 31.2.2电梯得发展方向 3第二章基于PLC的4层电梯控制系统方案设计 52.1电梯的定义 52.2电梯的分类 52.2.1用途分类 52.2.2按驱动系统的不同进行分类 63.1电梯的基本结构 6第三章基于plc电梯控制系统硬件设计 93.1实验电梯的要求 93.2电梯编程控制器控制系统的i/o点数 103.3plc的信号的反应时间 113.4电梯的楼层位置检查 12第四章plc电梯控制系统软件设计 134.1四层电梯plc程序控制电梯 134.2程序设计流程图 134.2.1电梯上升于下降的流程图 134.2.2顺序功能图 144.3PLC的编程语言方式 154.4电梯的控制方式 154.5、关于plc程序的设计 17第五章基于plc四层电梯控制系统的仿真 235.1电梯的程序仿真 245.2组团王仿真调试 28小结 31第六章总结与展望 326.1、总结 326.2、展望 33参考文献 35附录1 35中文摘要及关键词PLC是一种工业控制微型计算机，它具有的优点是操作简单、编程方便，特别是它具有非常高可靠性等，覆盖的领域广。我们生活中的电梯、工厂里面的半自动化机器，自动化机器都有plc作为控制系统。目前电梯有三种主要的控制方式，其中就有以plc为控制系统的电梯，它比其余两种控制方式成本更低，维修方便等特点。本次设计是4层电梯由可编程控制器（plc）控制系统控制的总体设计方案及设计过程，还有仿真，对I/O点数的分配与估算、PLC的选型、电梯运动流程的规划、顺序功能图的绘制、进行程序设计。进行程序仿真，组态王仿真，实现电梯自动选层、呼叫记忆等功能关键词：电梯，PLC，控制系统，组态王第一章绪论1.1课题的目的及意义这次我们主要研究的是PLC的结构、特点、性能以和与现场控制对象的连线，并使用PLC实现电梯的智能自动控制，以达到我们预期的设计要求。随着现代社会的快速发展，现在电梯的使用也越来越多，现在城市里的高楼大夏越来越多，如果靠我们的双腿去行走爬高楼，已经是很不现实的了，这样不但会很累还影响我们的出行速度，是我们的工作效率变低，使我们的疲劳感增强，现在不止是人需要电梯，还有货物的运行需要电梯。在高层建筑物中就需要有一种工具，像我们在平地上搭乘公交车一样快速的去往我们需要的目的地，所以就出现了电梯这种垂直方向上的交通工具，它让我们在垂直方向上可以快速的到达我们所需要的楼层，现在已经与人们的日常工作和生活密不可分，不管是在商城还是在公司我们都需它。电梯，由名字我们就可以知道它是离不开电的，它的动力来源，是使用我们生活中的必不可少的电，由电来给它提供动力，而不是我们生活中的汽油等能源，非常的环保。它会吧电梯的轿箱通过曳引绳拉住，从而使电梯的轿厢在四更导轨之间进行上下方向的上升和下降。从而使人或货物可以非常的快速达到我们想到达的楼层。从此处我们可以知道电梯最主要的服务对象是为那种高达几十层高的高楼大夏，平常的一两层小楼是很少使用的，电梯它有很多其他工具不具备的优点，比如它运行的速度可以非常的快、也更加的安全可靠等许许多多的优点。当它和传统的继电器--接触器控制方式相比，PLC在很多方面都比传统的继电器优秀，所以从而被人们所接受。经过现在许多许多的案例我们可以看到使用plc作为核心的的控制系统，比最开始电梯使用继电器作为控制系统的电梯相比，解决了许许多多继电器无法克服的问题，所以现在不管是正在装电梯的大楼还是以前的老式电梯都开始使用plc作为控制系统。它可以使我们乘客的安全得到更高的保障，也可以使电梯的运行的更加的平稳，出现故障的概率更加的少，维修的也更加的方便。意义；进年来我国的经济飞速发展，现在人民的生活水平越来越好，人们的工作、居住条件也越来越好。现在城市内化的发展也越来越快，建筑物也越来越多样化，有的建筑只有两三层高，但有的建筑高达几十层，甚至上百层。如果靠我们的脚去爬上几层高的楼梯还好，但是要爬上几十层高的楼不仅很累，还非常的浪费时间，拖慢我们的工作效率。这时候电梯就成为了我们在高楼大夏内必不可少的工具，它和于人们的工作和生活也越来越紧密，生活在城市中的人几乎每天都要和它打交道。人们对电梯的低能耗性、安全性、是否容易操作等要求也越来越高。所以对电梯控制系统的深入研究具有重要意义。1.2国内外的研究现状于发展现状更具相关资料可以知道在1852年美国的展览会上，出现了一部可以上下运行的电梯，这部电梯是由美国的奥的斯电梯公司发明的。在这之后全世界都开始使用奥的斯电梯公司发明电梯，由此该公司的影响力迅速扩大大全世界，他们接到来自世界各地的订单。销售只广，生产量只大，出乎人们的预料。150多年过来，奥的斯公司已经发展成为世界一流的电梯公司，我们中国是在1900年上海在该公司购买了俩台电梯后，中国也成功的位电梯发展历史计了重重一笔，1927年上海公务局开始对有电梯的小区于公司进行登记于审核，并且进行颁发执照。1927年诞生一个新的职业，并对这各这个职业进行了定义和说明，这各职业就是和电梯相关的电梯工程保养师。1948年，我们开始对电梯这一工具开始进行监管，让电梯的运行更加规范和安全，并且国家还出台了一系列相关的法录法规。要求电梯必须于相关的保养人员进行保养过后才可以进行使用。不然就不可以使用，这说明我们国家对电梯的监管的越来越严了。也是在这一年，各地很多用户在我们自己国家的上海华凯记电梯水电公司购买于安装了20多台中国国产电梯，也证明了我们国家自己生产的电梯得了我们国家人民得信赖。又在1953年，上海华凯记电梯水电铁工厂制造了由双速感应电动机驱动得自动平层电梯。1993年我国诞生了第一个通过国际质量体系ISO9000得认证于审查，这个公司就是天津奥迪斯电梯有限公司，从此中国得电梯也开始登上了世界得舞台。在2001年上半年得时候，通过国际质量体系认证得ISO9000的认证已经多达50多家了。并且在1996年的时候，我们中国开展了一个有关电梯的展览会，它就是第一届中国国际电梯展览会。它是由中国电梯协会主办的，其来参加的有16个国家在内的一百五十多个企业。它的费用是由国内的多家电梯生产商共同出资。在这次中国国际电梯展览会上，江南电梯公司展览了他们自己自主研发的微机控制交流变压变频调速多坡度自动扶梯，这代表着中国的电梯技术又向前面迈进了一大步。又在1998年，我国开始向无机房电梯技术进发。代表着我国的电梯技术一直都在向前进。在2001年德国又开展览了一个和电梯相关的展览会，它就是德国国际电梯展览会，它举行的地点在奥格斯堡展览会进行举行，参加的企业多达300多家，并且中国也有7个相关企业参加了代表中国的电梯协会参展，这也是举办有关电梯的展览会最大的一次规模，并且在2001年12月迎来了一次大浪潮，它就是中国加入了世界贸易组织，我国各种企业开始和世界上的其他企业开始竞争，中国的电梯行业也不例外，并且中国的电梯企业在世界上站住了脚跟，从此世界的电梯行业我们中国也有了一席之地。在这一百年来，中国的电梯业主要有三个发展阶段；第一个阶段，就数中国国内不可以自己进行生产，只能从国外进口，进行安装于保养维护。自己不能进行设计，依赖进口。第二阶段，就是我们国家自己进行艰苦的研究于设计，从零到有，从无电梯的销售，到得到人们的信任，并且越做越大。第三阶段为高速发展阶段，我国的电梯行业已经开始飞速的发展，并且越来越先进，越来越安全。具不完全统计，共安装了40多万台，到现状我们国家几经成为了世界了出口电梯数量的最大电梯生产国和销售国。电梯在20世界80年代发展出高速电梯，现在目前世界上速度最快的电梯为28.Sm/s，国产电梯目前成熟技术的最高速度为7.0m/s。最幻想的电梯技术，就是从地球的地面上到太空中的空间站的电梯，以及地球地面上到月球地面上的电梯技术。目前这项技术已在实验室试制成功，但是还没有运用到现实中来。1.2.1研究现状作为高层建筑物中不可或缺的电梯，他有着其它工具是不可代替的作用，它的运输能力在高层建筑物内没有比它更强的。不管是运输物资还是人们的出行都已经不可能离开它了。它已成为了人们日常生活中不可或缺的一部分，一个国家是需要的电梯总数，可以从侧面反应出一个国家的经济水平、城市化水平，人口集中度和数量，并且由国家的产业结构等综合水平一起决定。由于我国在世界经济持续低迷的情况下，我国的国名经济仍然以比较高的速度增长，城市化水平不断提高，这让我国电梯行业发展的非常迅速于繁荣。使我国成为世界上最大的电梯供应商。在80年代的时候随着我国经济的不断发展，国内需要的电梯数量业不断增加，进入了电梯高速发展的第三次浪潮，，在国内因为电梯市场的需求非常的大，吸引来了世界上很多非常有名气电梯公司的注意力。比如就有其他芬兰通力、日本三菱、美国奥蒂斯、富士达等其他国家的企业。国内也有一些企业看清了自己的定位与出路，其中的优秀的企业就有浙江巨人企业、昌华企业、、苏州企业等。现在国内如果有需要的电梯产品的，我们都可以从我们自己国内找到，不需要进行进口，不仅不需要进口，我们还可向别的国家出口电梯，电梯的产量非常的充足。国产的电梯技术水平在稳步的提高和进步。对于电梯控制系统的研究，国内也有很多的学者进行了较多的研究。使用PLC作为控制系统，它可以使电梯的运行更加的安全、维护维修升级也更加的方便、开发设计的时间也更加的短，这种电梯运，更加的灵活，可以完成以前使用继电器作为控制系统所完成不了的控制任务，是电梯在未来很长一段时间内的发展方向。有学者认为电梯的根本是电梯在运行时候的安全，如果安全都无法保证，那其他的功能也就没有必要的存在。电梯其余的所有功能都是围绕着安全展开的，他们的目的就是使电梯运行更加的安全。电梯的运行安全不仅要消除电梯启动时那较强的辐射，使用的材料一定要是安全的，不能有有害物质可以散发出来，并且材料要一定要达到标准。并且要有良好的视觉效果，让人们感到心情愉悦，不能感到压抑，才能提高人们的功做效率。我们还要让电梯不管在运行时还是在出现故障时都可以和外界岁时随的取得联系。在电梯智能控制方面，也有学者发表了关于电梯于plc相结合得应用控制系统，但还时比较得少。 1.2.2电梯得发展方向节能环保；现在不管是国家还是世界都开始越来越重视环保，从垃圾袋到能源，从污染环境的气体到现在的绿色出行。所以不管从哪个方面我们都开始越来越重视环保于节能，那么以后的电梯行业也是一样的，我们需要不断的改进电梯的结构于设计的控制系统，让电梯的运行更加的耗能更低，噪音减弱甚至没有，并且减少电磁波的辐射的干扰和导轨内无油渍的节能环保电梯。我们可以使用永磁同步无齿曳引1机于传统的曳引机相比它的传动效率提高了20%到30%。并且永磁曳引机比普通的电机来奖，运行的速度没有那么的快，我们就可以让它的轴承不会产生噪音，也不存在欧伦，蜗杆副接触传动时发生的噪音，让它的噪音减弱到几乎我们人耳听不到的程度，并且电梯的能源消耗也比普通的电机能耗低的多，可降低50%左右。永磁同步曳引机在运行时由于几乎不存在此轮的磨损，所以不需要我们定期的进行更换润滑油，曳不需要定期的进行维护和保养工作，我们只需要去定期进行检测就可以，防止发生意外。未来电梯的控制技术都将面向网络无线技术方向发展，是电梯控制系统主流发展方向。用网络来对电梯时时进行监控和管理电梯的运行，保证我们的电梯在运行时电梯时正常运行的，并且在发生意外时也可以保护乘客的生命安全。蓝牙技术；由于电梯在安装的过程中很费时间于精力，并且容易出行错误，如果控制系统屏幕和电梯呼唤系统可以通过蓝牙技术将其链接起来，这将可以促进电梯的发展，让其更加的方便于安全。让它的性能更加的优越。使用蓝牙技术起码可以减少电梯在安装期间的时间少30%左右，并且降低电梯的安装成本，用户使用电梯的时间也会大大提前，公司的成本回收的更加的快速。它可以使老式电梯系统的改造更加的容易耗时更加的少，费用也更加少。蓝牙技术应用在电梯上的时候，可以间接的让电梯使用最新的计算机系统，使电梯的控制系统运行的更加简单快速方便，可靠性加强降低故障的概率，使电梯运行使更加的平稳，让乘客感觉的更加的安心。以后我们需要的电梯是可靠性强，价格低廉、使用简单方便、故障的概率低、经久耐用，等特点，这是以后电梯发展的主要方向。比如我们可以在电梯的零部件上采用新的技术，新的材料，在电梯的表面增加高科技材料，以使电梯的使用时间增长。还可以从工艺上进行改进，比如扩大生产规模，让电梯可以以流水线进行生产，从而降低成本，大量的使用标准件，标准件容易购买，且便宜。我们可以通过这些和方法让电梯变得更加的可靠更加便宜。Plc的现状；Plc产生于1968年美国通用汽车GM，1992年，国际电工协会（iec）出台和执行IEC1131-3《可编程软件标准》，为plc厂家编程走向标准化指明了正确的方向。高级的plc变得非常普及了，高级编程语言得到了快速的发展。美国自动化协会主席Fancyu认为plc比较适应用到俩种领域，他认为第一种，过程控制系统不适合离散控制系统，但该类产品成本会比较的高，不是很好，可编程控制器的体积小，价格低廉，便被广泛的使用，第二种是把电子线路于逻辑设计紧密结合起来，以至于看编程控制器于一系列的逻辑运算器像结合。第二章基于PLC的4层电梯控制系统方案设计2.1电梯的定义特种设备安全监管条例—电梯，是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或沿固定线路运行的阶梯（踏步）设备。它具有一个轿厢在至少有俩条垂直或倾斜的角小于15%的刚性进行升降或者平行运送人和货物的机电设备。GB7024.1—服务于规定楼层的固定式升降导轨之间。轿厢尺寸结构形式便于乘客出入或者货物的进出。GB7588—2003对曳引驱动机的定义；提升绳靠主机的驱动轮绳槽的摩擦力驱动的电梯。GB7588—2003对强制驱动电梯的定义；强制驱动电梯时指用链或钢丝绳悬吊的非摩擦方式驱动的电梯，特点有3点；1，无对重装置，机械结构比较简单；2下行是靠轿厢及载荷的重力进行驱动；3它的可以装载的重量受到限制，它的高度也是受到限制了的。2.2电梯的分类2.2.1用途分类在运途上对电梯进行分类；1，乘客的电梯，主要是在大型场合进行安装与运行的电梯，比如在公司，大型商场宾馆等人流量比较大的区域，他们是为了提高运输效率，使电梯的速度非常快，可以很快的疏通人流量，不会让现场变得很拥堵，使我们的办公效率可以得到提高、乘客的心情舒畅，让人们对这个商场宾馆等场合有一个非常好的映像，增加商场宾馆公司的业绩。2，我们住的小区电梯，它一般安装在我们住的小区内，用来给小区内的人使用，由于小区内有小孩子和老人、孕妇、行动不便的人，我们对其的要求是要非常的平稳，不可以在启动与停止的时候有较大的不适应感，要保证这些人群的安全。3，主要用来运载货物的电梯，这种电梯它一般是拿来运送货物，不过中间也是有人在看货物的，所以安全是一定要保证的，不过我们可以不用太在意它的舒适性，我们主要保证电梯运行时的平稳、安全、速度、与载重量等要求，所以它的自动化比较的高。并且它的中间用来运送货物的箱子会比较的大，因为它毕竟是运送或物的。4，专门用来运送汽车的电梯，一般是在厂里或垂直的停车厂等地方，专门用来运送汽车，可以有效增加空间的利用率，还可以使没有完全生产出来的汽车可以更加容易的运送，不够它相比其他运输方式来看，它所消耗的能源的更加的多，成本更加的高。5，大型船只上使用的电梯，由于可以使用的空间比较少，安装电梯可以节省空间，还可以使工作效率提高，并且可以在摇晃的船只上进行工作。6，观光专用电梯，这是一种专门用来让人们来进行看各种风景电梯，它一般比较的高，运行的速度不是很快，非常的平稳，采用可以看到外面的似玻璃类的材料进行轿厢的保护，设计上一般也非常的让人们舒适和愉悦。7医院患者专用的病床电梯，这是医院专门用在患者去做手术的电梯，因为需要推移动病床进去，使用它的深度有很深，宽度保证病床俩边都可以站人就可以了，并且一般还会配一个专门控制电梯运行的专职人员。8消防电梯，在楼层出现火警的时候可以让消防员进行使用的电梯，进行救火使用的电梯。在平常的时候也可以让一些乘客进行使用，并且在设计的时候，它的轿厢不可以少于1.4平方米，重量要达到630KG，开门的地方要大于零点八米。这是它要保证的要求。9工地施工电梯，建筑工地用来进行在工地进行人员的来往于进行维修的简单电梯，它需要保证电梯的安全，不需要保证电梯的美观，需要够坚固。10，自动扶梯，一般多用在大型商场，还有飞机场和火车站等很多人经常在需要的使用的地点，它不需要很快的速度，因为它一般是履带传送模式，需要人们用手进行扶着。11，特殊电梯，除了上面说的各种电梯，还有专门在一些特殊环境下使用的电梯，他们可以在特殊的环境下运行，比如在一些化工厂里，装的货物有腐蚀的，需要对电梯进行防腐蚀处理，也就可以称这电梯叫，腐蚀电梯等等，比如需要进行防爆炸的电梯，防爆电梯。等各种特殊电梯。2.2.2按驱动系统的不同进行分类使用交流的电梯，也称作交流电梯。它的曳引电动机是交流异步电动机，它大概可以分类为这几种。交流双速电梯，定义，它是由交流电，双速电梯，是属于电机的双速，一般都是它启动和停止的时候使用低速电机绕组，中间的是使用高速电机绕组，用控制线路自动控制。曳引电动机为电梯专用的变级对数的交流异步电机，它的速度需要小于1米每秒，通常都是用来运送货物。交流单速电梯，它的电机是单数异步电动机，速度小于零点四米每秒。该电梯运用的领域是在杂货的运输上。电动机的驱动控制系统在电梯的加速、减速、平稳运行的时候我们采用涡流制动器调速或进行调压调速等其他的调速方式。这其中我们还可以对驱动系统分类成液压电梯，直流电梯，齿轮齿条电梯等各种电梯，我就不一一解释了，有兴趣的可以上网络就可以查找的到。3.1电梯的基本结构电梯从它使用的东西于技术上来看，可以知道它是吧电子技术和机械和二为一，从我们现实中去了解到的电梯，电梯驱动，大多数都是使用电力和牵引绳结构进行驱动，电梯大概是由两部分组成，第一种是电气传动，第二部分是机械部分。其中电气部分种会有电气控制系统，电气安全保护系统和运行逻辑控制系统等各种电子组件组成。机械部分是由导向系统，平衡系统，曳引系统，轿厢，引导系统，门系统等装置进行组成。1其中电梯的曳引系统包括电梯系统的牵引供能。它主要的组成包括曳引机，导向轮，钢丝绳，反向轮等。轿厢主要是使用钢丝绳进行连接，用来使轿厢上下运行的重要工具，导向轮的作用主要是避免轿厢发生碰撞，如果我们进行采用复绕型的还可以把该曳引机的曳引力增强。2电梯中的门系统是由厅门、轿门，开门等机构进行联动组成。厅门设在层站出入可处，较门设在轿厢出入可出，门机设在轿厢上面，是较门和厅门的唯一动力来源。3电梯的轿厢，轿厢主要是在人们生活中运来运送乘客和各种各样的货物，它的主要组成是由教体和轿架两部分组成。轿厢主要是由6各组件组成，它们分别是轿壁，较低，轿顶，轿厢装饰件，和通风设备，于照明设备。轿架它承担轿厢体的承重，主要由，立住、，斜拉杆、底梁、横梁等组成。一般我们看轿厢的最大载客数和最大载重可以看出轿厢的空间大小。电梯的电力拖动系统，是由曳引电动机、供电系统、电动机调速装置、速度反馈装置组成。它应该有这些功能；能够使驱动轿厢、桥门及厅门完成必要的运动和可靠的静止；使系统工作效率变高，节省能源的省浩。使电梯的运行更加的平稳、安静，噪音非常的小，比国际的标准还要小。在运行的时候的可以使乘客有很好的舒适性，使电梯的运行的更加的可靠，维修变得更加的简单，寿命变得更加得长。电梯得安全保护系统；它主要是由电气和机械这俩个方面来进行保护得，在机械方面得保护有刹车，限位开关、缓冲器、限速器、安全接地装置、安全钳等装置。我们就说说刹车和缓冲器，其中得刹车时控制电梯曳引机器部分启动停止得制动器，可以使电梯在关键时候停下，保证电梯安全；缓冲器得作用是使轿厢在上升得冲顶力和电梯下降得层底得能量减少，应该装有具有吸收运动机构得能量并减少冲击得缓冲器。同时，在缓冲器和轿厢相接触的地方可以安装一些缓冲物质进行过度，可以减少冲击的力度；其余我就不一一介绍，有兴趣得可以在网上进行查找相关资料。电梯得重量平衡系统，是使对重与轿厢达到相对得平衡，在电梯工作中使轿厢与对重间得重量差保持在某一个限额之内，不会超出。保证电梯得曳引传动平稳、正常。它是由对重装置和重量补偿装置两部分进行组成。电梯电气控制装置；它得组成是由开关门电器、曳引电动机、电磁制动器、指层器，检修开关，安全保护等器件。它主要得功能有1电梯内发出的指令可以接收到.2自动减速，自动平层；3响应层站上得操作指令，4更具当前状态，选择最合理得运行方式和停靠层站；5出现超速、断绳、越限、开关门、失控及过载等故障时，具有自动保持功能；6有一个单独的电路，可以使维修人员，在发现电梯出现故障时，可以方便维修。图2-1电梯的基本结构第三章基于plc电梯控制系统硬件设计3.1实验电梯的要求这次的电梯是层四站是的电梯，它的高度达到12.5米，每层楼高达2.5米，它的电气控制系统是主要是由plc控制，整个系统是由变频器、曳引机、plc、门机电动机、楼层选择键、；楼层指示灯、井道装置等组成。电梯基本需要做到的要求有；电梯在运行到乘客需要的楼层时会自动停下，并打开轿厢的门，并且可以有指示灯亮起，提醒人们到达该楼层，人们可以不会因为别的事情而搞忘记。电梯在停在中间楼层的时候，它可以根据外面的命令判断它是该向上还是该向下运行，以最短的路程，最快的速度，达到用户的需要的楼层，减少用户需要的等待的时间，让用户心情可以更加的愉悦，增加工作的效率。电梯门会专门安装一个电机驱动器，电梯的开关门会由，这个专门的电机进行控制，并且要使电梯具备延时功能，感应功能，让电梯在关门时可以感应到门中有人或物时，电梯可以不关门和电梯关到一半时可以又打开，从而不会使人们受到电梯关门的夹伤。保证人们的安全。电梯在启动时，可以慢慢加速，不会一下子就启动，让人们摔倒，造成伤害，电梯在停下来之前，也会提前减速，不会让人在电梯内有很大的失重感，或使人飞起来而撞到头，摔倒，等情况。保证人们的安全电梯的行程开关，使电梯在使用时不超出行程，电梯撞到楼层建筑物等情况。从而造成乘客受到伤害，电梯被毁灭等情况。在内部安装紧急呼救信号装置，保证电梯出现故障时可以使乘客通过呼救装置，进行呼救，让人们知道电梯出现故障，并且内部有乘客被困住，需要进行救援。这些功能的实现，要两台电动机，一台保证电梯整体运行，一台保证电梯门的运行和一些小功能的实现。比如一些按键和指示灯等。图3-1plc控制系统图3.2电梯编程控制器控制系统的i/o点数1控制交流电动机的需要的i/o点数进行预算根据这次的实际情况，我们不需要使用到交流电动机，所以我们在选择机型的时候可以不考虑交流电动机的i/o点数。2控制直流电动机所需要的i/o点数进行预算我们的系统是用来控制电梯的运行，我们选择的是直流电动机，更具实际情况进行计算，起码有九个输入信号、六个输出信号，所以这里需要用到的i/o点数需要15个。3电磁阀和其他器件需要的i/o点数进行预算由于plc现在已经是高速发展的时期，使其有很多的厂，并且plc的种类也非常的多，每种plc的功能也有很大的差别，所以我们在选择的时候一定要多了解各种不同的plc，从而找出合适的plc，使经济与功能最匹配。并且我们还要为以后的电梯升级改造留出一定的空间余地。但是这次的电梯只是四层楼的高度，开关量比高楼大夏的电梯要少，也是因为这样它所需要的模yi量也相比较而言也少，所以我们可以知道它对plc的要求不是很高，市面上大部分plc都是符合我们的要求，我们需要的是进行对比，找出性价比最好的一款plc。满足我们的要求的plc中大多数是小型的，并且小型的plc中整体式的比模块化的plc的要便宜，所以我们又可以在整体式的plc中进行选择，我们在设计的时候经常会出现一些我们没有想到的地方，也需要接口，所以我们需要在选择的时候要多选择一点超出我们预算的plc。我们设计的电梯时四层，其中我们需要有32各输入接入点和27个输出接出接点，我们又要为电梯以后的升级与发展流出30%的空间，所以更具以上所有需要的接可总计数，我们选择的SIEMENS公司生产的S7-200PLC。,选择其中i/o点数达到了64个plc就可以了，外面对其进行编程的指令可以达到了1000多条，我们不但可以进行手持编辑器进行编程，还可以间接通过计算机进行编程。Plc的输出和输入信号有；超载信号、检修信号、开门信号、关门信号、手动向上运行按钮、手动向下运行按钮、一楼选择楼层按钮、二楼选择楼层按钮、三楼选择楼层按钮、四楼选择楼层按钮、向上运行指示灯、RH、RM、RL、上极限限位开关、下极限限位开关、电梯门开关信号，、STF、STR等信号，输入输出点信号的分配表。2.1I/O分配表输出点信号输入点信号Q0.0内一楼灯I0.0内呼1按钮Q0.1内二楼灯I0.1内呼2按钮Q0.2内三楼灯I0.2内呼3按钮Q0.3内四楼灯I0.3内呼4按钮Q0.4一楼上呼灯I0.4一层上呼键Q0.5二楼上呼灯I0.5二层上呼键Q0.6二楼下呼灯I0.6二层下呼键Q0.7三楼上呼灯I0.7三层上呼键Q0.8三楼下呼灯I0.8三层下呼键Q0.9四楼下呼灯I0.9四层下呼键Q1.0一楼指示灯I1.0一层平层检测Q1.1二楼指示灯I1.1二层平层检测Q1.2三楼指示灯I1.2三层平层检测Q1.3四楼指示灯I1.3四层平层检测Q1.4上行指示灯I1.5启动键Q1.5上行指示灯I1.6停止键Q1.6正转接受器Q1.7反转接受器2-2I/O分配表3.3plc的信号的反应时间plc的信号信号的反应时间是指输入的信号产生的时间到输出信号发生改变的时间，因为输出的信号会比输入的信号慢一段时间，因为中间会有一段信号的传输时间，这段时间我们就把它称作电梯的反应时间，也叫响应时间。3.4电梯的楼层位置检查检测电梯楼层位置的装置叫楼层选择器，它在电梯控制系统中必不可少。它的主要作用就是用来检测电梯所在楼层的位置，看电梯时在几楼，然后可以向plc控制系统发送信号，告诉它。简单点说就是它可以帮助电梯准确的找到它所在的楼层，让电梯在接收到电梯内部呼叫信号和接受到电梯外部呼叫信号时可以知道让电梯是向上运行还是向下运行，让它在接近相对应的楼层时，发送信号给plc控制系统，通过plc控制系统控制电梯提前减速，在电梯启动时控制电梯加速，在电梯到达相对应的楼层时发出信号，消除电梯开始接受到的呼叫信号，完成相对应的指令。由于这里被检测的频率比较的高，plc普通计数器的技术过程是和plc的扫描方式有关的，每进行一次扫描周期都会读取一次数据，如果用普通的的计数器来进行读取的话很容易丢失技术脉冲，而高速计数器的计数方式与plc的计数方式又不相同，使用非常的方便。现在市面上的plc一般都有高速计数单元，所以电梯的控制系统中plc的高速脉冲输入端一般都会直接与编码器相连接来计算电梯在运行过程中的准确位置。确保电梯的运行安全。1M1LI0.0Q0.0I0.1Q0.1I0.2Q0.2I0.3Q0.3I0.4Q0.4I0.5Q0.51M1LI0.0Q0.0I0.1Q0.1I0.2Q0.2I0.3Q0.3I0.4Q0.4I0.5Q0.5I0.6Q0.6I0.7Q0.7I0.8Q0.8I0.9Q0.92M2LI1.0Q1.0I1.1Q1.1I1.2Q1.2I1.3Q1.3I1.5Q1.4I1.6Q1.5Q1.6Q1.7DCDV24VDCDV24V内呼1按钮内一楼灯内呼2按钮内二楼灯内呼3按钮内三楼灯内呼4按钮内四楼灯一层上呼键一楼上呼灯二层上呼键二楼上呼灯二层下呼键二楼下呼灯三层上呼键三楼上呼灯三层下呼键三楼下呼灯四层下呼键四楼下呼灯一层平层检测一楼指示灯二层平层检测二楼指示灯三层平层检测三楼指示灯四层平层检测四楼指示灯启动键上行指示灯停止键下行指示灯正转接受器反转接受器图3-1外部接线图第四章plc电梯控制系统软件设计4.1四层电梯plc程序控制电梯因为是第一次设计电梯，在很多方面都有不足，所以我设计一个四层楼的电梯，基本的功能都差不多可以体现出来就行了。要plc控制系统可以接收每层楼为的呼叫呼叫信号，plc控制系统可以接收到乘客发出信号，从而控制电梯运行到乘客需要的楼层，或者控制电梯在运行过程中经过该楼层时可以停在该楼层，让乘客进入电梯。每一层楼的外面都要有一个升降指示灯，该指示灯也是由plc控制系统自动控制的，不需要人为控制，主要的作用是告诉乘客电梯是在向上运行还是在向下运行，让乘客在选择电梯时可以更加的有效。电梯内会装有楼层选择器，方便人们去它想去的楼层时按下相应的数字键就可以了，不必每层楼电梯都要停下来，保证电梯的运输乘客的效率。还要有个电梯开关门的按钮，使人们进出电梯更加的方便。电梯控制系统是用来接受呼叫电梯的信号和对电梯运行状态进行分析，确定下一个工作运行状态。电梯它要做到自动控制，不需要人来进行控制。它需要控制系统达到的具有到层指示功能，反向消除信号、停下时自动消除信号、自动定向功能、外呼指令记忆、自动开关门、自动报警等功能、到达相应的楼层进行指示功能等要求才可以做到电梯自动控制。4.2程序设计流程图4.2.1电梯上升于下降的流程图1若电梯在一楼时，没有接收到上升的信号，那么该电梯静止不动，停在一楼。2若接收到了234楼信号则往上升到发出信号的楼层。具体如下图所见。3若电梯在二楼时，没有接收到任何下降上升的信号，则停在二楼静止不动。若接收到34楼上升的信号则上升到相对应的楼层。若接收到1楼下降的楼层，则下降到对应的楼层。4若电梯在三楼时，没有接收到任何下降和上升的信号，则停在三楼静止不动。若接收到4楼上升的信号，则上升到相对应的楼层。若接收到1、2楼下降的信号，则下降到相对应的楼层。7若电梯在四楼时，没有接收到任何下降和上升的信号，则停在四楼静止不动。若接收到1、2、3楼下降的信号，则下降到相对应的有有有有电梯向上2、3、4楼有无信号一楼电梯向上2、3、4楼有无信号一楼无无停止停止有有有有电梯向上3、4楼有无信号二楼（电梯）电梯向上3、4楼有无信号二楼（电梯）无有无有电梯向下1楼有无信号电梯向下1楼有无信号无无停止停止有有有有三楼（电梯）电梯向上4楼有无信号三楼（电梯）电梯向上4楼有无信号无无有有电梯向下1、2楼有无信号电梯向下1、2楼有无信号无无停止停止有有有有电梯向下四楼（电梯）1、2、3楼有无信号电梯向下四楼（电梯）1、2、3楼有无信号无无停止停止图4-1电梯上升与下降的流程图图4-1电梯上升与下降的流程图4.2.2顺序功能图顺序功能图的基本分为单序步、选择序列、并行序列这几个部分。1、单序列是由一系列向继激活的步组成，每一步的后面仅有一个装换，每一个装换的后面只有一个、特点是没有分支与合并。2、选择序列的开始称为分支，转换符号只能标在水平连线下。选择序列的结束称为合并，几个选择序列合并到一个公共序列时，用需要重新组合的序列相同数量的转换符号和水平连线来表示。3并行序列用来表示系统的几个同时工作的独立部分工作情况。复位M0.0复位M0.0接收信号接收信号M0.1M0.1下行M0.4下行M0.4上行Q0.1Q0.0M0.2上行Q0.1Q0.0M0.2停止M0.5停止M0.3停止M0.5停止M0.3图4-2顺序功能图4.3PLC的编程语言方式Plc的程序是由很多的指令进行组合在一起进行控制的。它的运行方式是循环扫描，按照指令的顺序去进行处理。Plc有五种标准化编程语言；顺序功能图，梯形图，功能模块图、语句表，结构文本，，用的比较多的语言是梯性图和助记符语言表。梯形图编程；直观易懂，需要一台计算机及相应的编程软件；助记符，便于实验，只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机哦来编程。4.4电梯的控制方式电梯最主要的控制方式有两种，他们分别是自动工作和强制工作两种。电梯在正常工作时，它会自动检测电梯内部的按钮信号和电梯外部的信号，自动进行分析，决定电梯的运行状态。通过变频调速，控制电梯启动时的速度变化是s行曲线低速启动转变为高速运行，当检测到dianti在快到达相应lou层shi，在进行减速运行并报zao，以求让它平稳过渡。让电梯内的乘客更加的舒适。到达楼层后，电梯门打开直到碰到开门限位开关，开门程序结束，然后进行一段的时间的延迟后，电梯没有检测到开关门的按钮按下，电梯门会自动关上然后进行分析电梯的运动流程。在电梯发生故障时我们就会进入强制工作状态，按下“检修按钮”，电梯进入强制检修工作状态。这时候的电梯就算接收到运行的信号，也不会执行，我们只可以通过手动开门按钮和手动关门按钮来进行电梯门的开关，电梯向上运行和向下运行我们也只可以通过手动按向上运行开关和手动向下运行开关，来使电梯向上运行和向下运行，并且电梯开关关门按钮只有在达到相应楼层时才可以使用。当电梯检修完成后，电梯就可以自动恢复工作状态。接电源接电源YYYYYYYYYXXXYYXYY初始化电梯外呼叫信号电梯内呼叫信号电梯外呼叫信号电梯内呼叫信号YYYYYYYY检测信号于楼层是否一致检测信号于楼层是否一致XYYXYYYYYYYY电梯运行电梯加速电梯启动电梯运行电梯加速电梯启动XYYXYYXXYY电梯减速YY电梯减速检测下一层是否为目标楼层YYYYYYYYYYY开门停止是否到达该楼层开门停止是否到达该楼层YYYYYYYYYY关门延时关门延时YYYY是否停止运行是否停止运行YYYY停止停止图4-3设计的程序流程图4.5、关于plc程序的设计对电梯大概运行状况做一个简单的介绍，电梯在接通电源后，首先对电梯处于的位置进行一个判断，确定电梯轿厢处于哪个位置，也就是判断轿厢是在一楼，还是在二楼，或者在三楼和四楼，并且判断电梯的门是开的还是关的，并且还要判断电梯是不是在两层楼之间，如果在的话，看是否有上行或向下运行的信号，如果有就向上运行或向下运行，达到信号发出的楼层停下。打开电梯的门。当系统判断电梯在一楼时，系统只需要在判断电梯是否有接收到向上运行信号，如果有电梯门是打开的就关闭，没有的话电梯就开始向上运行达到发出信号的楼层，如果没有使电梯向上运行的信号，电梯就原地待命，等待接收到信号后在运行。如果当系统判断电梯是在二楼时，系统需要对电梯进行3个方面的判断，第一个就是判断电梯是否接受到信号，如果没有接受到信号，那么电梯停在二楼原地待命，等待信号的到来。第二个就是判断到电梯接受到了信号，对信号信息进行判断，判断电梯是向上运行的信号还是向下运行的信号，如果是向上，那么系统使电梯向上运行到指定的楼层接在接收相应的指令，进行其他命令。如果是向下的信号，那么电梯开始向下运行到一楼，打开电梯门，在经过一定的延时，进行关门，在运行接受到的其他程序。如果当系统判断电梯在三楼时，系统会对电梯的3个状态进行判断，第一个进行判断的信号是，看电梯是否接到让其运行的命令，如果没接受到信号，那么电梯会停在三楼原地待命，等待有其他的信号传达给电梯，让其运行，如果接受到了信号，在进行判断该信号是让电梯向上运行还是向下运行，如果是让电梯向上运行，电梯就会向上运行到第四层楼，打开电梯门，接乘客进入电梯，在经过一定的延时，电梯门会自动关闭，在接受电梯的内乘客的输入信号。如果在开始时接受到的信号是向下运行的命令，电梯就会根据信号运行到指定的楼层，打开轿厢门，接到乘客，在经过一定的延时关闭轿厢门，在接受乘客输入的信号，根据信号进行运行。如果电梯在四楼，它会对电梯进行判断，电梯是否有接收到向下运行的信号，如果有接受到向下运行的信号，在判断电梯是运行到第几层，电梯在根据系统判断的结果，运行到相应的楼层，接入乘客进入轿厢。如果当开始判断出电梯的没有向下运行的信号，那么电梯就会停在四楼，原地待命，直到接受到要它运行的命令。1、对象图初始化我们首先要做的就是将电梯的plc控制系统接通电源，电梯的运行系统也接通电源，并且对控制系统进行初始化，清除以前产生的不必要数据，保留最开始不可删除的数据，我们可以根据程序中的sm0.1这个初始脉冲来检查电梯的轿厢是否可以处于在关门状态，如果电梯是正处于关门状态，那么电梯不会对其发出指令，保留电梯关门状态，如果电梯不是处于关门状态，那么plc控制系统就会对电梯发出信号，使电梯的轿厢门关闭。我们还要对电梯是否处于一楼，如果电梯不是在一楼，是在二楼或者三楼和四楼。那么我们就会让电梯运行到一楼，如果是在一楼，就保持原样子不发生改变。还要检查电梯是否在平层，如果在平层，那么就运行上面的程序，如果不在平层，就先运行到平层之后，在运行到一楼。初始化程序见下图；图4-4电梯初始化2、电梯的开门关门进行计时电梯在运行过程中会有开门和关门等动作，为了让电梯运行的更加的安全可靠，我们在电梯开门和关门的时候给它一定的时间过后在进行开门和关门，也就是电梯在运行到指定的楼层时候，停稳不动之后，电梯里就会进行一定时间的计时，让乘客站稳了之后，电梯门就会打开使其中的乘客走出电梯。在电梯门打开之后，并且该层没有其它人进行开门或停止等其他操作时，电梯就会自动进行计时，到达计时后，电梯会缓慢的关门，然后在运行相对应的指令；图4-5电梯计时器3、关于指示灯的输出在电梯的外面，楼层的电梯门上面会有一个指示灯，我们可以通过这个指示灯，可以得到最基本的俩个信息，第一个信息就是，这个指示灯上面会显示数字1、2、3、4这四个数字，这四个数字对应相对应的楼层，数字显示的是几，也就是该电梯在几层楼，比如你在3楼，看到上面的数字是1的时候，就表明该数字表示的是电梯正停在一楼接乘客或下乘客。第二个信息就是，上面的指示灯除了或显示数字，它旁边还会有两个箭头，一个箭头指向上面，一个箭头指向下面，当然一楼只有一个向上的箭头，四楼只有一个向下的箭头，中间的二、三楼有向上的箭头还有向下的箭头，也就是俩种箭头都有，当我们在3楼看到向上的指示灯从亮的状态变成熄灭的状态，也就是表示电梯达到了该楼层，乘客只需要等电梯停稳，就可以进电梯了。当我们看到3楼向下的指示灯从亮的状态变成熄灭的状态，也就是表示电梯达到了该楼层，乘客只需要等电梯停稳，就可以进电梯了。我们还在电梯的内部也设置了指示灯，我们可以得到的信息和外部指示灯得到的信息差不多，当是还是有一点的不同，当在内部看到指示灯向上的时候，表示电梯正在向上运动，比如就是当电梯从一楼运行到三楼的时候，它亮起来了，表示电梯正在运动，在一楼到二楼中间的过程它是不会等下来的，在二楼到三楼的过程中也是不会等下来的.该指示灯熄灭了就表示该电梯达到了一定的楼层，它会停下来打开电梯门，让乘客进入电梯，或让电梯里的乘客出来等信息。4、开门控制每一层楼的外面都有一个开门按钮，是用来给乘客进电梯时按的。这个按钮使用的情况一般是在电梯门在关门阶段，但是电梯还没有完全将门关上，电梯也没有启动还在该楼层，但是电梯外面的乘客又想乘坐电梯，但是电梯门又已经不允许乘客进入来。外面的乘客就需要按下开门按钮，从新打开电梯门，让乘客可以进入电梯。5、执行开门和执行关门当我们按下开门按钮和按下关门按钮时，电梯中的plc控制系统就会接受到信号，在给电梯发出一个相对应的信号，使电梯外面的指示灯亮起，电梯门也会接收到一个信号，并且执行开门和关门动作，将电梯打开或关闭。执行关门和关门结束当电梯内有人按下关门按钮时，电梯中的控制系统将会接收到信号，并且在发出一个信号，让电梯执行关门程序，当程序关门结束了，并且没有在接收到其他和它相冲突的信号时，并且比它的优先级要高一些的时候，电梯控制系统就会接受到一个关门结束的信号，电梯就会开始运行。还有当电梯门的感应系统没有接收到有人进出的信号时，过上一段的时间，电梯就会自动进行关门程序，并且在关门结束之前都没有接收到比它更高级的命令时，控制系统就会接收到一个关门结束的信号，电梯就会开始下一个动作。7、自动开门电梯在运行过程中，不管电梯是从一楼运行到二楼，还是电梯从二楼运行到4楼，反正不管它是从几楼运行到几楼，在到达信号相对应的楼层时，电梯就会停下来，然后自动打开电梯门，让乘客进入或出去。第五章基于plc四层电梯控制系统的仿真我们在设计plc程序时的关键是要解决可编程控制器应用系统的的功能设计，根据我们电梯需要达到的功能和需要的要求来进行程序的编程，使系统可以达到相应功能。我们还需要对系统进行相应的分析，得到plc控制系统得结构形式和相应需要多少控制信号的类型和数量，来对系统进行合理的规划。并且选择合适的机型和plc控制系统。我们首先将程序编写好，然后将程序进行模拟调试，看是否可以达到预期的要求，如果达不到，在进行改动，如果可以达到就进行下一步，将相应的程序导入到plc中，在将plc和系统连接进行最后的调试，看是否可行，如果有瑕疵，就进行改动，如果没有，那就证明成功。我们在进行外部接线的时候一定要细心，必须保证外部的接线准确无误，因为我们程序在运行过程中如果外部接线有错误会造成不可逆转的损失。但是在程序还没下载到plc中去之前，我们可以编写单步调试指令，完成相应的功能，并且我们可以找出我们接线方面的错误，将其修改回来。断开主电路进行预调，在经过反复调整后，经过起码三次的确认后在接入到主电路。将模拟完善的程序下载到我们需要安装的用户存储器中进行总体的调试，当显示各部分的功能都正常，且各部分都能够协调一致工作时，我们就可以认为这各系统是可行的完整系统。但是如果我们的调试不合格，运行有不正常的地方，我们就要重新对硬件和软件进行调试，直到可以为止，不过硬件可以调试的地方很少，出问题的地方也很少，一般不会出现什么问题，我们一般主要调整的地方是关于软件方面的问题。5.1电梯的程序仿真我们在将我们需要的程序使用软件西门子V4.0STEP7-MicroWINSP9进行编程，我们编出来的程序，我们不知道是不是正确的，这时候我们就需要对我们编出来的程序进行编译和仿真，至少我们需要在编译上是没有错误的，仿真可以达到我们的要求，我们才会用到实际中去。所以要对程序进行仿真。对程序进行仿真的主要过程如下；1、我们首先要对程序进行编译，看我们在编写程序的时候是否出现楼一些不该放的错误，比如逻辑错误，或者我们哪里写错了，是否出现了一些在写的时候，不小心把接口之类的写错了或者重复的，进行检查，要没有错了，没有警告；图5-1程序编译2、我们在对程序进行仿真之前，我们要首先对我们使用的软件，进行设置，比如我们首先要对我们的配置选择一个cpu，我在进行程序仿真时选择的cpu226，没要加载扩展模块，cpu只选择楼一个。图5-2程序模块的选择3、我在加载程序完成之后，它会对我们编写的程序进行仔细的分析，比如我这里可以看到的就有对初始化、组态王开关计时、一到三楼的条件等进行分析。我们还可以打开dt200查看其中的信息。图5-34、我们将程序输入进去之后我们就可以，开始运行程序，查看程序的仿真结果，下面那一排是输入信号用的，它开始都是向下的，当我们将其向上开启，下面那一排对应的就会变成绿色，上面那一排是输出信号，它会根据下面的输入信号，经过程序的运行，上面的相应指示灯就会亮起。下面这个我是将下面7号（I1.0）的指示灯打开，上面的5（Q0.6）号指示灯将亮起。可以知道仿真的结果是正确的。图5-4下面这个图我们打开楼多个开关，也将是同时输入楼多个信号，这里面有i0.4、i0.5、i0.6、i0.7、i1.0这里面有五个信号，然后我们从上面可以得到它输出楼3个结果分别是q0.0、q0.5、q0.6这三个输出信号，我们分析程序，可以得到该仿真结果是正确的；图5-55.2组团王仿真调试组态王王6.55仿真画面，通过仿真模拟plc控制系统控制电梯的运行状态，我们先进入仿真界面后切换到VIEW模式，可以看到我们设计的仿真画面。下图可以看到，当我们按下右边选择楼层的3后，走边的电梯会自动运行到三层楼，然后开启电梯门，在经过一定的延时关闭电梯门。从一楼到三楼成功完成。图5-6三楼电梯门打开图5-7三楼电梯门关闭按下右边的4楼按钮，电梯从开始的3楼运行到四楼，打开电梯门，然后经过延迟后然后关闭电梯门，电梯停在四楼等待下一个信号的到来。图5-8电梯四楼开门图5-9电梯四楼关门下图是测试中间的向上按钮和先下按钮是否可以运行到上一层楼，或下一层楼。当我们按下向下按钮的时候，可以看到电梯向下一层运行到二楼，然后打开电梯门，在经过延迟后，自动关闭电梯门，等待下一个的命令的到来。图5-10图5-11下图是测试电梯的开门和关门，当我们按下开门，电梯门打开，然后在提前按下关门按钮，电梯门关闭。测试成功。图5-12开门图5-13关门小结本章主要是对使用V4.0STEP7-MicroWINSP9进行编程的程序进行程序仿真和把程序使用到组态王中进行联机仿真，看我们是否可以达到我们想要的结果；第六章总结与展望6.1、总结1我们从2020年下半年在网上开始选择我们的