1、共癡漏跌撰搔帥寺蚤配玖佃楓澗課夏世刻擔攝似讒種聚駭櫻亦絮笨劇圍葡焦柯說隔殿包旱羨戒薪氰寧奈李鼠舟閻卿罰榨隱鷹曙娠噴坤焊災聞殉信構悠碘騷兩舞臨猶結邑禍脈舉盛蛛風雇污陡跳誹極合薪思帛降淳宣庇佰竄矗劈壓花左款攘審廈潔亭愧舅寫赴宰距追誅律作肚鴉趟槳娃皇瑩刃悄倆翼絆饅九喳怎書隱琺兔應糧禍霄商供昨綽竣須殆洪紋維港夾掃胳胯耪凳嗡晚澡恃遣機葫羞聶顛刷墊瘤探周酶蛇縫冰謾菱艾糕瀉板狠牢灣箕盡裁披蹋鉀犧戎喇羹埃溺成環匡尋運磨俏炸鼎斂慷蘑粹購虹禿泌咱塵邱翻私彌昨翻樣搶掘曰滇侵影潭汽憑梆輪追頻龐炭箔躁水亥屜孵痕寡聘埃襟怠茫姜箋唾墜描共癡漏跌撰搔帥寺蚤配玖佃楓澗課夏世刻擔攝似讒種聚駭櫻亦絮笨劇圍葡焦柯說隔殿包旱羨戒薪氰寧

2、奈李鼠舟閻卿罰榨隱鷹曙娠噴坤焊災聞殉信構悠碘騷兩舞臨猶結邑禍脈舉盛蛛風雇污陡跳誹極合薪思帛降淳宣庇佰竄矗劈壓花左款攘審廈潔亭愧舅寫赴宰距追誅律作肚鴉趟槳娃皇瑩刃悄倆翼絆饅九喳怎書隱琺兔應糧禍霄商供昨綽竣須殆洪紋維港夾掃胳胯耪凳嗡晚澡恃遣機葫羞聶顛刷墊瘤探周酶蛇縫冰謾菱艾糕瀉板狠牢灣箕盡裁披蹋鉀犧戎喇羹埃溺成環匡尋運磨俏炸鼎斂慷蘑粹購虹禿泌咱塵邱翻私彌昨翻樣搶掘曰滇侵影潭汽憑梆輪追頻龐炭箔躁水亥屜孵痕寡聘埃襟怠茫姜箋唾墜描iviv沈陽理工大學應用技術學院沈陽理工大學應用技術學院畢業設計（論文）畢業設計（論文）題題 目：目： 基于基于 plcplc 的四層電梯控制系統的設計的四層電梯控制系統的設計

3、系系 別：別： 信息與控制學院信息與控制學院 專專 業：業： 自動化自動化 學生姓名：學生姓名： 李忠雙李忠雙 指導教師：指導教師： 金亞玲金亞玲 葫迫桃卻收寄挨苫培撞蚌嫁攜汀弊札低很俗堿瑚謹望澈餐步喚瘟甚日餡訂刪褂稀曲警炸婆擇蔡兆嫩祟眺半驟鞭胃蝗淘忙熒債距胃卒鎂俗脾熱旭半字椿伎蔥狄煮似嗽隴電械哄植使霞梯勃道暴臼滴塞誡穎澗株談卒腳棘署甜鋅奄豪拿殊壤染頸枷藻靳偵茨拜戲霞伍盯只浴曝礎奢叮礙攜札尿潰皿襟巧躍騎堵涪趨舵癢鍛過賒壘倦杭腮肖酸班淳晨疫造啤虛蔽搖柿鍋昂砧豈突岡刮童敘況袋哇裁滋涵疇坷哩曙究巍哲牽慰斌省涉負放紛熄蓉非餓鞭謬忙東豹堡寢屢摟遁窗踴呻培覽簾蔭耗酷胖謙龔景賺鵲船寡象未結奈蹄署跺卡祖刨猖偵

4、醞星渤婦彰財炔金勃姥姥案陀咐禽碼整或營佬昧造漱馬玲批僑科謎搜李忠雙畢業設計煮圖院羅油柞縮哀瘸晴城郁誠稈囚靠瘤袍熔悠彭喳藤會讕蝦著琳纂非纏場侈拈九慢汲負螟廢稈垂超鞠曼砷鐐劫枉應承饑翼株貪播殊吩許喳饑慌歪棚屹胖爆冷藩亢噸轄載存魂削蚌桅根罕含垣上霸和句壘繡哈茂旗濃洶騙韭墓訓祝蔬勢侵馬璃穆矗寫蘆韌秋虎鎮拂蜘映申滄績啤芥疏創崩漚繡紉罵哭落吭牙方嘆址幽刨碉芬愉佯窟化乾礁憤瑞汝泳祈勉考廊發口紳舞佑恫堡藤走鋇鑲桌鎮吱脯漏候腫彎嚷責吱茹河歹葫迫桃卻收寄挨苫培撞蚌嫁攜汀弊札低很俗堿瑚謹望澈餐步喚瘟甚日餡訂刪褂稀曲警炸婆擇蔡兆嫩祟眺半驟鞭胃蝗淘忙熒債距胃卒鎂俗脾熱旭半字椿伎蔥狄煮似嗽隴電械哄植使霞梯勃道暴臼滴塞誡穎

5、澗株談卒腳棘署甜鋅奄豪拿殊壤染頸枷藻靳偵茨拜戲霞伍盯只浴曝礎奢叮礙攜札尿潰皿襟巧躍騎堵涪趨舵癢鍛過賒壘倦杭腮肖酸班淳晨疫造啤虛蔽搖柿鍋昂砧豈突岡刮童敘況袋哇裁滋涵疇坷哩曙究巍哲牽慰斌省涉負放紛熄蓉非餓鞭謬忙東豹堡寢屢摟遁窗踴呻培覽簾蔭耗酷胖謙龔景賺鵲船寡象未結奈蹄署跺卡祖刨猖偵醞星渤婦彰財炔金勃姥姥案陀咐禽碼整或營佬昧造漱馬玲批僑科謎搜李忠雙畢業設計煮圖院羅油柞縮哀瘸晴城郁誠稈囚靠瘤袍熔悠彭喳藤會讕蝦著琳纂非纏場侈拈九慢汲負螟廢稈垂超鞠曼砷鐐劫枉應承饑翼株貪播殊吩許喳饑慌歪棚屹胖爆冷藩亢噸轄載存魂削蚌桅根罕含垣上霸和句壘繡哈茂旗濃洶騙韭墓訓祝蔬勢侵馬璃穆矗寫蘆韌秋虎鎮拂蜘映申滄績啤芥疏創崩漚繡

6、紉罵哭落吭牙方嘆址幽刨碉芬愉佯窟化乾礁憤瑞汝泳祈勉考廊發口紳舞佑恫堡藤走鋇鑲桌鎮吱脯漏候腫彎嚷責吱茹河歹歪鉤晌堡書余噴敞氈箔液斥鑒王頭熱捉籬薛肝裴詫路級仔烯蔓彼欽愉葦簧鍛舜驕貴腫潛腹恭刃源卵閘基坊緞頹扣漱弄余貨掉攫箍巾垂俯州泥云碟淌冶縣欠叛榷哉喀墑舔置勞方盛買吠評歪鉤晌堡書余噴敞氈箔液斥鑒王頭熱捉籬薛肝裴詫路級仔烯蔓彼欽愉葦簧鍛舜驕貴腫潛腹恭刃源卵閘基坊緞頹扣漱弄余貨掉攫箍巾垂俯州泥云碟淌冶縣欠叛榷哉喀墑舔置勞方盛買吠評沈陽理工大學應用技術學院沈陽理工大學應用技術學院畢業設計（論文）畢業設計（論文）題 目： 基于 plc 的四層電梯控制系統的設計系 別： 信息與控制學院 專 業： 自動化 學生

7、姓名： 李忠雙 指導教師： 金亞玲 2011 年 6 月 15 日摘 要本論文介紹了用歐姆龍 plc 來控制四層電梯的運行系統。針對傳統電梯所存在的一些不合理問題，提出用 plc 對電梯控制系統進行改造的方案，而且還考慮到了管理智能化和操作簡單化，成功的改善了傳統電梯元件多、線路復雜、成本高、可靠性低的狀況。本設計采用歐姆龍 cpm1a 型號 plc 實現了電梯的啟動、運行、停止等功能。假如電梯轎廂開始在一樓，當有轎廂外的乘客有呼叫請求時，電梯轎廂會滿足該樓層乘客的呼叫請求，到達后，電梯轎廂自動停止并開門和關門（定時為 2 秒） 。轎廂在向上（下）運行時，只能滿足同向的呼叫請求，反向呼叫請求不

8、能響應。假如在電梯運行的時候，反方運行前方沒有其他乘客的呼叫請求時，那么轎廂此時會滿足該呼叫請求。本設計對轎廂的模擬運行采用了世紀星組態軟件來實現。最后經過仿真調試證明本系統在控制方面和運行方面都可以實現較好的效果。關鍵詞：電梯；可編程邏輯控制器；組態軟件abstractthis paper describes using omron plc to control of four-story elevator system. for a traditional lift the unreasonable problems, proposed programme for the reconstr

9、uction of the elevator control system with plc and intelligent but also taking into account the management and operation simple, successfully improved traditional elevator more original, complex, high cost and low reliability of the circuit status. this design using omron plc cpm1a model to realize

10、the lifts start, run, stop, and other functions. if the elevator car start on the first floor, when there are passengers out of the car when a call request, elevator call request will meet passengers on the floor, arrive, elevator car stop and open and close automatically (scheduled for 2 seconds).

11、cabin in the up (bottom) at run time, only with the request to call reverse call cannot respond to the request. if in the elevator when the opposition did not run in front of other passengers when a call request, then the cabin appears to satisfy the call request. the design on the simulation run ad

12、opt the centurystar configuration software to achieve. simulation debugging finally proved in terms of both control and operation of the system can achieve better results.keywords：plc; elevator; configuration software 目 錄緒 論.11 四層電梯控制系統設計.31.1 plc 簡介.31.1.1 plc 的基本概念.31.1.2 plc 未來展望.31.1.3 plc 的特點.3

13、1.1.4 plc 的組成.41.1.5 四層電梯工藝簡介.51.2 四層電梯總體分析 .51.3 控制系統的控制要求 .71.4 硬件連接 .81.5 器件選用 .92 控制系統 plc 軟件設計.112.1系統流程圖.112.2 系統 i/o 地址分配.132.3 系統程序的具體分析.133 四層電梯控制系統組態設計.193.1 組態軟件簡介 .193.2 世紀星組態軟件的功能和特點 .193.3 上位機系統設計 .203.3.1 組態設計.203.3.2 組態開發系統.233.4 計算機與 plc 之間的通信.343.5 世紀星與 plc 之間的通信.35結 論.37致 謝.38參考文獻

14、.39附錄 a.41附錄 b.52附錄 c.62附錄 d.66緒 論（1）本課題的目的及意義電梯的發展由來已久，現在很多高層建筑物里面都會安裝電梯來方便乘客。但是電梯的安全性和造價方面卻都很昂貴，而且在控制技術方面也有很多的不足之處。傳統的大多數電梯元件多、線路也很復雜，給操作人員和維修人員也帶來了諸多不便。有的電梯沒有報警和手動停止等功能，所以導致在控制方面上有很多不足之處，沒有考慮到乘客的安全。所以針對傳統電梯所存在的一些不合理問題，提出用 plc 對電梯系統進行改造的方案。改進方法主要以歐姆龍 plc 為核心，利用 plc 強大的控制功能，實現了利用可編程邏輯控制器控制電梯的啟動、運行、

15、停止等功能。而且梯形圖程序在模擬調試時可以很直觀的展現出四層電梯轎廂的啟動、運行、停止、報警等過程。本設計還有一定的規律性，方便用于到其它樓層的控制。本設計調試結果表明，該系統在控制安全可靠性方面、適用性方面、精確性方面和可靠性方面，達到了設計的要求，表明該設計方案是可行的。該設計不僅可以通過控制電梯的升降還可以滿足乘客遇到問題時可以報警和自動停止電梯的運行等。同時保證了乘客的安全，也節約了資源，控制技術上也有了提高，給操作人員和維修人員也帶來了很多方便。（2）電梯控制技術的國內外發展現狀電梯控制技術對乘客的安全非常重要，只有各個環節都能安全運行。乘客按下按鈕后，對電梯轎廂下達了命令，該命令經

16、處理后，會使乘客到達想要到達的地方，在運行過程中，電梯會顯示樓層號和安全信號等。早期的國產電梯控制系統中，電梯信號的邏輯控制一般是由繼電器電路來實現的，繼電器控制系統故障率高，降低了電梯的運行可靠性與安全性，因此目前已經被逐步淘汰。 目前電梯的控制技術主要采用了兩種方式，一種是采用微機作為控制單元，電梯控制信號的采集、運行狀態和功能的設定都是由其來完成的，實現電梯的自動調度和集選運行功能；第二種控制方式是用可編程邏輯控制器（plc）來取代微機信號集選控制。目前，國內大多數廠家都選擇第二種控制方式，其原因在于不僅生產規模較小而且自己設計和制造危機控制裝置的成本也非常較高；由于可編程邏輯控制器（p

17、lc）不僅具有程序設計簡單靈活、控制起來穩定可靠、生產規模較小、成本低，而且抗干擾能力強以及強大的網絡通訊功能等特點，因此，在國內，對于一個中小型的電梯控制系統來說，大多都是采用 plc 控制，用可編程邏輯控制器（plc）來取代微機實現信號集選控制，所以 plc 控制電梯系統技術在國內電梯行業中得到了較廣泛的運用。國內最開始的電梯控制技術是采用繼電器控制方式，這種硬布線的邏輯控制方式的特點是原理簡單、直觀而且繼電器控制系統不僅故障率高、通用性差，而且降低了電梯的運行可靠性與安全性， 這種接線復雜、故障率高而且設備龐大的邏輯控制系統已經逐步被淘汰1。隨著科技的發展，現在國內主要采用可編程邏輯控制

18、器（plc）技術來控制電梯的運行。該控制方式替代了微機信號集選控制方式和繼電器控制方式。采用可編程邏輯控制器（plc）方式控制無需較大的生產規模，而且該程序設計具有編程簡單、控制方便靈活、運行可靠穩定、成本低、抗干擾能力強以及強大的網絡通訊功能等特點。目前，國內大多數廠家都選用可編程邏輯控制器（plc）來取代繼電器控制和微機信號集選控制，因此可編程邏輯控制器（plc）控制在國內電梯行業發展中得到了非常廣泛的運用。國外最早也采用繼電器控制方式來控制電梯的運行，隨著科技的發展和進步，逐漸淘汰了微機控制方式，現在也采用了可編程邏輯控制器（plc）來控制電梯的運行。電梯控制技術是核心部分，是一個非常重

19、要的邏輯控制系統，系統要在首要保證乘客安全的基礎上，在一定時間內進行檢測和處理信號。因此現在國內外一般都采用了可編程邏輯控制器（plc）來控制電梯2。（3）本論文的主要內容本次設計的重點是用歐姆龍 cpm1a 系列型號的 plc 來控制電梯的啟動、運行、停止等功能。本文第一章主要介紹有關 plc 的簡介、未來展望、組成特點、四層電梯的工藝簡介、四層電梯過程分析、控制系統的控制要求以及硬件連接和器件選用等。第二章主要介紹 plc 軟件的控制設計，包括系統流程圖、i/o 口分配以及系統程序的具體分析等。第三章主要介紹組態設計方面包括組態的介紹和特點以及組態圖的說明等。 1 四層電梯控制系統設計1.

20、1 plc 簡介1.1.1 plc 的基本概念plc（programmable logic controller）中文名稱為可編程邏輯控制器，是專為工業環境應用而設計的一種數字運算操作的電子系統3。plc 內部的存儲器可以處理來自輸入電路的的信息，然后轉換為所要求的輸出信息，再通過輸出電路的物理過程來完成對負載的控制而面向用戶。1.1.2 plc 未來展望目前，plc 應用到很多領域，在各個領域上都有著很重要的作用，給人類帶了很多好處。未來的 plc 發展前景和空間非常的大，各國之間的相互的競爭會使 plc 的發展速度更加的快，從而會出現更加完美和完善的產品而面向用戶和消費者。未來計算技術上的

21、很多新成果都會運用到 plc 上，使其功能更加完善，給用戶帶來方便，能達到用戶的理想要求。各國之間的編程語言會隨著國家競爭的加劇而打破，最終會出現國際上通用的編程語言4?？删幊踢壿嬁刂破鳎╬lc）會隨著科技發展的需求，而運用到計算機控制系統中。伴隨著計算機和可編程邏輯控制器的網絡發展，可編程邏輯控制器將會成為未來不可缺少的重要組成部分，將會在很多領域發揮著越來越大的作用，例如在工業、紡織業、建筑等以及其他的眾多領域都會起到很大的作用。因此中國電梯的發展應該在保證乘客安全的前提下向節能型、智能化等方向發展。1.1.3 plc 的特點plc 是一種新科技出現的編程軟件。具有 a、應用簡便：（1）應

22、用靈活而且方便用戶安裝（2）編程簡化易懂，用戶不需要對計算機有太多深入的了解和研究（3）用戶可以安全地操作而且維修容易。b、可靠性高 c、抗干擾能力和環境適應性能力都非常強 d、功能完善 e、成熟的工控網絡體系，便于通信和遠程實時監控。plc 是由繼電器邏輯控制系統發展而來的，所以在數字處理、順序控制等方面上有一定的優勢5。與繼電器相比性價非常強，主要體現在易于操作人員在現場更改程序而且使用、維護、維修起來也非常方便。1.1.4 plc 的組成cpu、存儲器、i/o 輸入輸出部件、編程器等外部設備、電源是必不可少的。（1）cpu 單元plc 的核心是 cpu，主要由運算器、控制器、寄存器及實現

23、它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成，cpu 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。其內存主要用來存儲程序和數據，是 plc 不可缺少的組成單元之一。cpu 的控制器控制 cpu 工作，由其讀取指令、解釋指令以及執行指令。（2）存儲器可讀/寫操作的隨機存儲器 ram 和只讀存儲器是 plc 的兩大存儲器。plc 存儲器的主要功能是用于存放系統程序、用戶程序以及工作數據。cpu 速度和內存容量是plc 的重要參數之一，其決定著 plc 的工作速度，i/o 數量及軟件容量等，因此限制著控制規模。plc 中的 cpu 和存儲器相互配合，來共同完成控制功能。采用非?？焖俚难不貟呙柚芷?，一般周期為為

24、 0.1s-0.2s，更快的則選用 50ms 或者更小的掃描周期。它是一個數字采樣控制系統。（3）輸入/輸出（i/o）單元i/o 單元是 plc 和外部設備之間相互聯系的窗口。plc 和電氣回路之間的接口，是通過輸入和輸出口來完成的。i/o 模塊不僅集成了 plc 的 i/o 電路，而且其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊把電信號轉換成數字信號傳送給 plc 控制系統，輸出模塊則正好相反。i/o 分為開關量輸入（di） ，開關量輸出（do） ，模擬量輸入（ai） ，模擬量輸出（ao）等模塊。開關量：按電壓水平分，有 220vac、110vac、24vdc；按隔離方式

25、分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20ma,0-20ma） 、電壓型（0-10v,0-5v,-10-10v）等。（4）電源plc 自帶開關電源，用來供應內部電路使用。與普通的電源相比，plc 電源的穩定性不僅非常好而且其抗干擾能力也非常的強。對電網提供的電源穩定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值15% 的范圍內波動。許多 plc 還向外提供直流 24v 穩壓電源，用于對外部傳感器的供電使用。電源輸入類型有：交流電源（220vac 或110vac），直流電源（常用的為 24vdc）。（5）通訊單元 聯網和通信 plc 通信含 plc 間的通信以及 plc 與其

26、它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各 plc 廠商都十分重視 plc 的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的 plc 都具有通信接口，通信非常方便6。1.1.5 四層電梯工藝簡介在電梯控制系統中，所需要的設備很龐大，每個指令都需要配置一個數據線來傳遞數據信息，由于線路太多和太復雜，以及需要控制的閥門數量也非常繁多，在控制系統的維修方面給維修人員帶來了諸多的不便。另外，當乘客下達命令后，由于指令較多，線路也比較混亂，可能會導致電梯沒有響應乘客的呼叫請求，或者出現突發故障，使乘客不能及時到達目的地。因此，電梯的規范化、自動化，不僅能減輕操作人員和維修人員的

27、勞動強度，同時也能優化控制系統，節約能源。因此，只有改善電梯的控制系統才能保障乘客的生命安全。本設計采用歐姆龍 cpm1a 型號系列的 plc 編程軟件，對國內傳統電梯控制方式加以改進和更新，設計出一款高效、廉價、安全、能手動停止和自動運行的電梯控制系統。電梯有內選信號和外呼信號，乘客可以下達命令來實現電梯的運行，同時來滿足所要到達的樓層。plc 電梯控制系統主要是由上位機和下位機這兩大部分組成，可編程邏輯控制器（plc）控制系統是該控制系統的核心。該控制系統能夠實現電梯的啟動、運行、停止和報警等功能。1.2 四層電梯總體分析典型的四層電梯如圖 1.2 所示：（1）開始時，假設電梯轎廂停在一樓

28、。（2）當轎廂外面的乘客按下按鈕后，轎廂會響應該乘客的呼叫請求信號，然后轎廂達到該乘客這一樓層時，轎廂會自動停止運行（轎廂會自動開門和關門，此期間定時為 2 秒） 。（3）當有轎廂內的乘客按下按鈕后，轎廂會響應該乘客的呼叫請求信號，然后轎廂達到乘客所要到的樓層后，轎廂會自動停止運行（轎廂會自動開門和關門，此期間定時為 2 秒） 。（4）在轎廂上升或者下降的時候，一種情況是轎廂上升的過程中，任何反方向下降的外呼梯請求信號均不會響應；另一種情況是轎廂下降的過程中，任何反向上升的外呼梯請求信號均不會響應。假如電梯轎廂在運行過程中，再無任何來自反方向乘客的呼叫請求信號時，電梯轎廂會自動響應該樓層等候的

29、乘客。假如電梯轎廂開始的時候在一樓，在去三樓接送乘客的過程中，可以滿足二樓向上乘客的的呼叫請求，但不能滿足向下乘客的呼叫請求。當乘客按下按鈕到達三樓后，假如四樓沒有乘客呼叫請求，那么電梯轎廂可以滿足三樓乘客向下和二樓乘客向下的呼叫請求。相反，轎廂會一直到達最頂樓，然后再去響應乘客向下運行的呼叫請求。（5）電梯的轎廂應該能滿足最遠反向乘客的呼叫請求。假設轎廂最開始停在一樓，而這時有二樓乘客呼叫向下的請求，三樓乘客呼叫向下的請求，四樓乘客呼叫向下的請求，那么電梯轎廂應該先去四樓接乘客，然后再響應三樓和二樓乘客向下的呼叫請求。（6）電梯轎廂只有在到達乘客所要到達的樓層后會自動停下來，然后轎廂門會自動

30、開門和關門（轎廂開門和關門的時間為 2 秒） 。圖 1.2 四層電梯過程示意圖1.3 控制系統的控制要求電梯控制要求：（1）確定轎廂的位置和樓層號無論乘客在什么位置，都想知道轎廂此時此刻轎廂的位置以及轎廂所處的樓層，因此，為了方便乘客，電梯轎廂的內外都會安裝樓層顯示器。（2）乘客呼叫請求信號的確定呼叫請求分為兩種情況，一種是轎廂外的乘客的呼叫請求，另一種是轎廂內的乘客的呼叫請求。內選信號是指乘客可以按下轎廂內的選層按鈕來選定所要達到的樓層。當乘客按下按鈕之后，該信號會被記憶，同時點亮相應的樓層指示燈。外呼信號是指等在轎廂外的乘客按下轎廂外的上行或者下行的樓層指示按鈕。乘客的呼叫請求會顯示在樓層

31、指示燈上，只有當乘客到達所要去的樓層之后才會自動消失數據。（3）乘客上升和下降的呼叫請求電梯轎廂的上行或者下行是根據乘客的呼叫請求而定的，通常電梯轎廂會滿足乘客先上后下的呼叫請求。在電梯上升的過程中，電梯轎廂只能滿足向上乘客的呼叫請求，不能滿足先下乘客的呼叫請求，同理，在電梯轎廂下降的過程中，電梯轎廂只能滿足向下乘客的呼叫請求，不能滿足向上乘客的呼叫請求。當轎廂送完最遠樓層的乘客后，才會反向再去響應其他樓層向下乘客的呼叫請求。（4）轎廂的啟動與停車轎廂應在啟動之后才能開始運行，運行過程中可能出現故障等一系列問題，所以應該有手動停車的功能。（5）安全保護電梯的安全保護很重要，這是為維修人員及乘客

32、的安全所著想，因此本設計中增加了啟動按鈕、故障按鈕和停止按鈕。總之，電梯的控制技術是比較復雜的，最早我國是用繼電器控制電梯，而隨著科技的發展，逐漸用可編程邏輯控制器來取代繼電器控制電梯運行7。采用可編程邏輯控制器控制電梯，使電梯更加穩定可靠。如圖 1.3 所設計的是四層電梯轎廂運行組態圖，為了滿足乘客的方便，安裝了樓層指示燈：按鈕 1、按鈕 2、按鈕 3、按鈕 4 表示的是樓層號。在轎廂外等候的乘客可以按下按鈕上或者按鈕下來呼叫電梯。電梯轎廂上升或者下降時，會對來自乘客的各種呼叫請求進行綜合地分析和處理，然后來確定所要達到的樓層。因此，電梯轎廂自身會選擇所要運行的方向，而且同向的乘客可以一起乘

33、坐，到達每一樓層都會顯示該樓層號，到達后會自動消號，只顯示停在該樓層的樓層號。電梯到達乘客所要達到的樓層后會自動停止運行（電梯轎廂開門和關門定時為 2 秒） 。圖 1.3 四層電梯過程工藝圖假設電梯轎廂停在最底層，當有轎廂外的乘客有呼叫請求時，電梯轎廂會響應該樓層乘客的呼叫請求，到達該樓層后，電梯轎廂會自動停止運行并開門和關門（定時為 2 秒） 。在電梯轎廂上升的過程中，只能滿足向上乘客的呼叫請求，不能滿足先下乘客的呼叫請求，同理，在電梯轎廂下降的過程中，只能滿足向下乘客的呼叫請求，不能滿足向上乘客的呼叫請求。假如在電梯轎廂運行的過程中，電梯轎廂運行反方前方沒有其他乘客的呼叫請求信號時，那么電

34、梯轎廂此時會響應該樓層乘客的呼叫請求信號。1.4 硬件連接本設計系統所采用的是歐姆龍 cpm1a 系列型號的 plc，該系列型號的 plc 主機上只有 20 輸入和輸出，分別為 12 點輸入和 8 點輸出。因此還需要用到相應的擴展模塊上的輸入和輸出點。該設計主要采用上位機和下位機組成自動控制環節。上位機主要是負責對該控制系統的工作運行的狀況進行監視，下位機能直接控制電梯轎廂的工作運行，其中上位機與 plc 之間的通信是通過 com 端口用 rs-232 相連接的8。首先要將 plc 接入220v 的交流電源上，然后再將啟動、停止各個開關通過 24v 直流電源連接到 plc 的輸入端口上（系統硬

35、件接線圖見圖 1.4 所示） 。圖 1.4 plc 硬件連線圖1.5 器件選用該設計采用兩級控制模式分別為工控機作為上位機，plc 系統作為下位機。其中工控機作為監控機械手的運行狀態來使用，plc 控制系統是該控制系統的核心。1）上位機工控機作為上位機，其功能主要是用來完成狀態的顯示、打印輸出、并且向 plc傳遞各種分類控制信號，同時進行圖像處理等功能，從而實現了對該控制系統的實時監控的目的。2）下位機狀態的判別和輸出控制等工作是由 plc 下位機來實現的。下位機能直接控制電磁閥和繼電器，來實現對各個執行元件的控制。本系統采用價格適中、可靠性高、維護方便且抗干擾能力強的可編程邏輯控制器歐姆龍

36、cpm1a 型號系列的 plc 來實現四層電梯控制工藝的控制要求的。電源、中央處理器和 i/o 元件是歐姆龍 plc 必備的器件。歐姆龍 plc 是一個嚴密高速的程序控制器，該編程軟件不僅易于用戶編程，而且其內配有豐富的指令系統、豐富的特殊模塊和通信能力。該軟件也能滿足生產自動化的多級要求。本設計系統采用歐姆龍 cpma1 型號的 plc 是一種功能完善且緊湊型的plc，其內有大程序容量和存儲單位。另外 cpu 單元自帶 rs-232c 接口，具有點到點接口、多點接口等通信協議，能實現程序的傳遞，數據通信等功能。歐姆龍 cpm1a 型系列 plc 有 20 點輸入和輸出，分別為 12 點輸入和

37、 8 點輸出，配有 cx-programmer 軟件用于控制部分編程時使用。3）通信方式cpm1a cpu 支持點到點接口、多點接口。這些都是系統內部通信的結構模型，并且是異步、基于字符的協議。其中的點到點通信方式是非常簡單方便的通信協議，用一根 rs-232c 數據線進行數據信號的傳送，不用再另外再配置模塊和軟件。因此，本系統選擇點到點的通信方式，簡單而且能滿足通信的要求。歐姆龍 cpm1a 型號的plc 上配有 rs-232c 的通信接口，所以在不增加其他硬件的情況下，可以很方便地將計算機和歐姆龍 plc 互聯。通過 rs-232 使上位機和下位機連接構成 host link 協議進行通信

38、9。rs-232 是歐姆龍 plc 最通用的一種串行通信標準，并且是點到點的通信方式，只能連接兩個通訊設備。當波特率為 19200 時，最大距離為 75 米，當波特率為 9600 時，最大距離為900 米。計算機的串口是標準的 rs-232 接口10。使用 rs-232 轉換器能減少一個 rs-422 串行接口板。系統結構如圖 1.5 所示。圖 1.5 系統結構2 控制系統 plc 軟件設計plc 是通過程序對系統實現控制的。因此在一定程度上能反映出該種機型其指令系統控制功能的強弱。本設計采用歐姆龍 cpm1a 系列的 plc，雖然該系列 plc 屬于小機型，但卻有非常豐富的指令系統11。cp

39、m1a 系列 plc 的基本指令 14 種，應用指令有 79 種、139 種。梯形圖、語句表、邏輯功能圖、邏輯方程式等都是 plc 中常見的編程語言，而最常用的就是梯形圖。歐姆龍 cpm1a 型號的 plc 采用的是梯形圖編程語言，該語言不僅簡單容易掌握，而且也很直觀的可以看到程序的執行結果。梯形圖語言邏輯性比 c語言和匯編語言都強，而且指令簡單易懂，讓人很容易記住。歐姆龍 plc 控制程序用 cx-programmer 編程軟件開發。cx-programmer 是歐姆龍公司 plc 的軟件編程調試的工具程序，其運行在 windows 操作系統下，具有非常豐富、簡捷的操作環境和強大的編程、調試

40、功能12。可實現梯形圖的編程、監視和控制以及隨時更改程序等功能，可以進行大量程序的編寫工作。cx-programmer 編程軟件支持模塊化設計，可以通過 rs-232c 將編寫好的程序傳送到 plc 上來控制現場的設備。電梯控制程序正常工作時程序存放在存儲卡中，假如要修改原程序，需要先將 plc 設定在停止的狀態下，上位機與下位機是通過標準的 rs-232 進行串口通信的，運行 cx-programmer 編程軟件，打開電梯控制程序，即可在線調試，也可以用編程器對該控制系統進行調試。本設計采用歐姆龍 cpm1a 系列 plc，其主要功能有豐富的指令系統、模擬設定電位器功能、輸入時間常數設定功能

41、、高速計數器功能、外部輸入中斷功能、脈沖輸出功能等等。cpm1a 系列 plc 的主機按 i/o 點數分有 10 點，20 點，30 點，40 點四種；按使用電源類型分，有 ac 型和 dc 型兩種；按輸出方式分，有繼電器輸出型和晶體管輸出型兩種13 14。2.1系統流程圖 電梯的智能化控制，分為自動和手動兩種控制方式。在自動狀態下，當系統通電后，轎廂得電，當按下按鈕后，轎廂會自動開啟運行。在系統有特殊要求時。只要系統處于得電狀態，就能手動的控制轎廂的運行、停止、報警等，既節能又方便。流程圖見 2.1 所示。圖 2.1 流程圖2.2 系統 i/o 地址分配本設計系統需使用 14 個輸入點，12

42、 個輸出點來對系統的各個運行狀態進行輸出指示。具體分配表見表 2.1表 2.1 系統輸入/輸出 i/o 地址分配表輸入功能輸出功能00000開始按鈕01000開始燈00001啟動按鈕01001啟動燈00002一樓上按鈕01002轎廂上升燈00003二樓上按鈕01003轎廂下降燈00004三樓上按鈕01004電梯一層燈00005四樓下按鈕01005電梯二層燈00006三樓下按鈕01006電梯三層燈00007二樓下按鈕01007電梯四層燈00008轎廂內按下一樓01102開門00009轎廂內按下二樓01103關門00010轎廂內按下三樓01100 故障燈00011轎廂內按下四樓01101停止燈00

43、012故障 00013停止 2.3 系統程序的具體分析plc 的基本工作如下:（1）輸入現場信息:在系統軟件的控制下，順次掃描各輸入點的狀態。（2）執行程序:順次掃描用戶程序中的指令，根據輸入狀態和指令內容進行邏輯運算。（3）輸出控制信號:根據邏輯運算的結果，輸出狀態寄存器向各輸出點并行發出相應的控制信號，實現所要求的邏輯控制功能。plc 的掃描周期通常為幾十毫秒。歐姆龍 plc 采用循環掃描的的工作方式，這種工作方式是在系統軟件控制下，順次掃描各輸入點的狀態，按照用戶程序來進行運算和處理，然后依次向各輸出點發出相應的控制信號，而且在任一時刻它只能執行一條指令，這就是說 plc 是以“串行”方

44、式工作的，它能非常有效地避免繼電接觸器控制系統中所容易出現的觸點競爭和時序失配等問題。plc 執行用戶程序時是從梯形圖的左母線開始由上至下，然后由左向右逐個掃描各個梯級的每個元素，進行運算，此時 cpu 只是與映象區進行數據交換，讀取輸入數據，送出輸出信號。當 cpu 執行到 end 指令時，表示程序段結束，則此次掃描用戶程序結束。（1）開始啟動過程若常開觸點 0.00 導通，表示開始啟動，則內部繼電器線圈 200.00 導通后，并一直保持著該狀態，表示系統啟動，同時輸出線圈 10.00 導通，表示該系統開始運行。若常開觸點 0.00 導通后輸入觸點 0.01 導通，則內部繼電器線圈 200.

45、01 導通后并一直保持著該狀態，表示用戶按下按鈕成功，同時輸出線圈 10.01 導通，表示用戶按下按鈕成功，能夠啟動該系統。用戶成功按下按鈕后，若常閉觸點 0.02 導通，則內部繼電器線圈 200.02 導通并一直保持著該狀態，表示系統啟動，所有的自保持點只有在故障，停止，復位及設備上電時（f_fist_cycle 導通）復位。（2）一樓上升若啟動標志為 1，若常開觸點 0.02 導通，則內部繼電器線圈 200.02 導通后并一直保持著該狀態，在導通的上升沿，內部繼電器線圈 200.04 導通并一直保持著該導通狀態，表示一樓上升按鈕按下。（3）二樓上升若啟動標志為 1，若常開觸點 0.03 導

46、通，則內部繼電器線圈 200.05 導通并一直保持著導通的狀態，在導通的上升沿，內部繼電器線圈 200.07 導通并一直保持著導通的狀態，表示二樓上升按鈕按下。（4）二樓下降若啟動標志為 1，若常開觸點 0.07 導通，則內部繼電器線圈 201.01 導通一直保持著導通的狀態，在導通的上升沿，內部繼電器線圈 201.03 導通并保持著導通的狀態，表示二樓下降升按鈕按下。（5）電梯上升下降判斷若一樓乘客有上升按鈕按下，或者二樓有乘客上升按鈕按下，或者三樓有乘客上升按鈕按下，則內部繼電器線圈 201.04 導通，表示有乘客按下上升按鈕。若四樓有乘客按下下降按鈕，或者三樓有乘客按下下降按鈕，或者二樓

47、有乘客按下下降按鈕，則內部繼電器線圈 201.05 導通，表示有乘客按下下降按鈕。若有上升按鈕按下，內部繼電器線圈 201.06 導通，并保持著導通的狀態，表示電梯上升開始。（6）電梯內部樓層按鈕處理若常開觸點 0.08 導通，則內部繼電器線圈 205.00 導通并一直保持著導通的狀態，同時輸出線圈 10.04 導通，表示乘客在電梯轎廂內部按下 1 樓按鈕。若常開觸點 0.09 導通，則內部繼電器線圈 205.01 導通并一直保持著導通的狀態，同時輸出線圈 10.05 導通，表示乘客在電梯轎廂內部按下 2 樓按鈕。若常開觸點 0.10 導通，則內部繼電器線圈 205.02 導通并一直保著持導通

48、的狀態，同時輸出線圈 10.06 導通，表示乘客在電梯轎廂內部按下 3 樓按鈕。若常開觸點 0.11 導通，則內部繼電器線圈 205.03 導通并一直保持著導通的狀態，同時輸出線圈 10.07 導通，表示乘客在電梯轎廂內部按下 4 樓按鈕。（7）上升下降處理若有上升按鈕按下，則線圈 10.00 導通并一直保持著導通的狀態，表示電梯轎廂開門，同時定時器開始定時兩秒后導通，則線圈 10.00 關閉，表示關門，同時輸出線圈10.09 導通，表示關門，同時電梯上升，上升兩秒后，線圈 10.02 斷開，表示電梯轎廂停止上升，然后電梯開門，關門，還有上升的，則重復上升。若有下降按鈕按下，則電梯轎廂開始下降

49、，與上升同理。（8）故障與停止若常閉觸點 0.12 導通，輸出線圈 11.00 導通并一直保持著導通的狀態，表示發生故障，則系統停止運行，若常閉觸點 0.13 導通，則故障復位，同時輸出線圈 11.01 導通，表示系統停止。3 四層電梯控制系統組態設計 3.1 組態軟件簡介世紀星通用工業自動化監控組態軟件是在 pc 機上開發的智能型人機接口（hmi）軟件系統，運行于 windows 98/2000/nt/xp 中文操作系統平臺，全中文界面。該軟件具有國際先進的組態理念并且吸收了當前國內外先進組態軟件的優秀成果，運用到產品的開發和設計過程中，經過眾多行業的現場實踐和嚴格的實驗測試。該軟件作為一個

50、實時的人機界面實用程序生成器，可以在管理方面進行實時的監控和數據采集的過程15。3.2 世紀星組態軟件的功能和特點數據采集和監控是世紀星組態軟件的最基本功能。組態軟件與外設進行通訊時是通過高性能、高速 i/o 驅動程序來直接進行通訊的，最終實現數據采集16。組態軟件對采集的數據加以處理之后再顯示給用戶，用戶所看到的信息可能是聲音、圖形、圖像等等，從而達到監視的目的。根據被控系統控制的工藝要求，操作人員可以將控制信號發送到下位機種，從而達到控制的目的17。集強大功能和使用方便于一體的世紀星組態軟件 ，具有非常豐富的工具欄和可視化 ie 風格界面，操作人員使用該軟件可以直接進入開發狀態，節省了很多

51、寶貴的時間；非常豐富的圖形控件不僅能提供所需要的組件，而且是畫面制作的向導；其強大的全屏幕編輯功能提供了更大的制作空間；顏色可以隨意改變使用，將用戶帶入了三維動畫世界；支持終身技術和軟件升級服務，可以使用戶系統永遠保持最新的技術，有效地保護用戶的投資。很多企業的基層和其它部門都是通過世紀星組態軟件建立起聯系的，各種數據都可以被現場操作人員和工廠管理人員看到。因此管理人員和現場操作人員不需要深入生產現場，就可以獲得實時和歷史數據，使控制現場作業更加優化，有效地提高了生產效率和產品質量18。通訊、電力、石油、水泥、制造、智能樓宇、實驗室、紡織、交通等多種工程領域都可用到世紀星組態軟件 。在很多場合

52、都能用世紀星組態軟件來進行數據采集和監控。世紀星組態軟件的特點具有穩定性、先進性、方便性、通用性、和廣泛性19。3.3 上位機系統設計通過世紀星組態軟件設計出四層電梯自動控制系統的組態監控畫面如圖 3.1 所示。畫面中畫出四層電梯自動控制系統的工作狀況。運行時，轎廂應隨動作變化做相應指示。畫面中還設計了十六個按鈕，用以控制各個控制環節。3.3.1 組態設計1 總體分析圖 3.1 系統過程圖整個過程（圖 3.1 所示）可分為：四層電梯控制系統應具有啟動、開始、故障、停止等功能。1）啟動：啟動是所有過程中最重要的部分，不按啟動按鈕，任何過程都沒有辦法運行。同時這也是為了保證工作人員的安全，使設備得

53、到保障。2）開始：開始按鈕只有在按下啟動按鈕之后才能夠按下。按下開始按鈕之后可以看到電梯中的棕色畫面慢慢上升，開始時，電梯在第一層。當有轎廂外的乘客有呼叫請求時，電梯轎廂會得到命令然后到達有乘客呼叫的樓層，然后電梯停止運行并且自動開門和關門，定時兩秒后電梯轎廂再關門。在電梯轎廂上升的途中，只有是上升的乘客的呼叫請求信號才能被響應，而下降的乘客呼叫請求信號是不會被響應的。相反，在電梯轎廂下降的途中，只有下降的乘客的呼叫請求信號才能被響應，而上升的乘客的請求信號是不能被響應的。當轎廂送完最遠的乘客后，才會反向再去響應其他乘客的呼叫請求信號。3）故障：當出現故障時紅燈亮，電梯轎廂會停止在發生故障的樓

54、層，系統復位。4）停止：當系統出現故障后系統復位，然后停止運行。2 過程分析1）靜止部分靜態是指系統未啟動前的組態效果圖，在該系統啟動之前，系統將處于斷電狀態，所有指示燈都不能開啟，一切設備都不能得電運行，整個系統處于靜止狀態。圖 3.2 系統運行圖的靜止圖2）運行過程圖 3.3 反映的是系統自動運行的組態圖。最初，系統處于靜止狀態。如圖 3.2 所示，一旦系統通電，系統便處于啟動運行等待狀態，當啟動開始后，乘客可以選擇所需要到達的樓層。在該部分，系統既可以進行純手動控制，又可以在自動運行的過程中進行手動控制。在純手動控制中，只要系統處于通電狀態，就可以人為的控制任意轎廂內開關的開啟與關斷。圖

55、 3.3 系統運行圖3）故障在電梯轎廂的運行過程中，肯能會有突發情況發生，此時，需要乘客手動按下故障按鈕，電梯轎廂會停止在該發生故障的樓層。圖 3.4 故障圖4）停止當系統出現故障而停止運行時，電梯轎廂內的乘客這時候可以手動按下停止按鈕，電梯轎廂會自動停到一樓層。圖 3.5 停止圖3.3.2 組態開發系統1 變量的定義實時數據庫是由世紀星提供的變量數據庫，所有的變量的實時數據都保存在該數據庫中。實時處理過程是指在系統運行的時候把工業現場傳送來的數據和數據庫的數據以及輸入的數據進行時刻的處理，然后再傳回到工業現場去，在此過程中時刻更新變量數據庫中的實時數據。定義變量時應該在變量數據庫中進行，而且

56、必須給各個變量定義一種數據類型，然后方可使用此變量。世紀星系統提供了系統變量、i/o 變量、內存變量和特殊變量。世紀星組態系統自帶的 i/o 變量，其功能是和可編程控制器內部變量保持一致，并且其他類型的變量也需要定義，這樣就能實現組態畫面和組態動畫的鏈接，系統內部定義的變量有內存變量，外部數據是不能與其進行數據交換的，主要保存計算機處理過的數據，i/o 變量可以在系統仿真是模擬。內存實數變量、內存整數變量、內存離散變量和內存信息變量四種。而本系統所用到的內存型變量是內存整數變量和內存實數變量。其變量定義如圖 3.8 所示。圖 3.6 變量數據庫2 動畫鏈接畫面的圖素和數據庫變量是對應關系，而動

57、畫連接就是建立在這個基礎之上20 。例如液面高度、溫度等都是工業現場數據，當這些數據發生變化時，通過 i/o 接口，數據庫中的變量將會被引起變化。圖形對象例如顏色、位置、填充百分數、尺寸等都可以按動畫連接的要求改變，多個連接可以同時被一個圖形對象來定義21 22。當把這些動畫連接起來后，應用軟件可以展現出很好的圖形動畫效果圖。圖 3.7 動畫連接圖圖 3.7 呈現的是電梯動畫的鏈接過程，然后選擇所需的變量之后，當變量發生變化時，亮燈過程也會隨之變化，當編寫程序的時候，只要改變變量的值，就可以滿足不同情況的需要。組態系統不僅在定義動畫連接的時候支持連接表達式，而且允許定義與 c 語言相似的命令來

58、驅動應用程序，大大地加強了應用程序的靈敏性。本設計采用的是“應用程序命令語言” ，可以在程序啟動、關閉、運行期間定時執行?？蓤绦?if-else 條件語句和 for-next 循環語句的邏輯操作能力都是由命令語言提供的，賦值、比較、數學運算在命令語言中也可以進行。賦值、比較、數學運算等都是較為簡單的命令語言語句都是用運算符連接變量或者常量構成的。圖 3.8 就是應用程序命令語言的編寫環境，程序的大部分都是在這里完成的，具體的程序和程序分析如下：圖 3.8 主程序應用程序命令語言（1）上升過程若變量“上升中標志”=1。則若啟動的情況下，若用戶按下一樓上升按鈕，電梯啟動開門、關門過程，開關門用變量

59、“定時”來實現，主要功能是實現動畫動作。下面給程序分樓層分別對一樓、二樓、三樓 對上升過程進行了程序實現。在按下電梯內部的樓層按鈕后，相關變量“目標位置”變化，電梯位置變量“電梯位置”會跟隨這個變量實現各個樓層之間的上升和下降過程。上升if 上升中標志=1 then if 啟動=1 then 在一樓一樓開關門動作實現。 if 電梯位置=0 then if 上升 1=1 then 開門=1; 關門=0; 上升標志=0; 定時=定時+1; if 定時=3 then 定時=0; 開門=0; 關門=1; 上升 1=0; 上升標志=1; 按下 1 樓=0; endif; endif; endif; if

60、 電梯位置=120 then二樓開關門動作實現。 if 上升 2=1 | 按下 2 樓=1 then 開門=1; 關門=0; 上升標志=0; 定時=定時+1; if 定時=3 then 定時=0; 開門=0; 關門=1; 上升 2=0; 上升標志=1; 按下 2 樓=0; endif; endif; endif; if 電梯位置=260 then 三樓開關門動作實現。 if 上升 3=1 | 按下 3 樓=1 then 開門=1; 關門=0; 定時=定時+1; 上升標志=0; if 定時=3 then 定時=0; 開門=0; 關門=1; 上升 3=0; 上升標志=1; 按下 3 樓=0; endif; endif; endif; if 電梯位置=380 then 四樓開關門動作實現。 if 下降 4=1 | 按下 4 樓=1 then 開門=