1、摘 要本論文通過討論電梯控制系統的選擇與介紹，闡述可編程控制器（PLC）在電梯控制中的應用，采用西門子PLC編程的程序控制方式，提出了三層電梯的PLC控制系統總體設計方案、設計過程、組成， 列出了具體的主要硬件電路、電梯的控制梯形圖及指令表。并給出了系統組成框圖與程序流程圖，在分析、處理隨機信號邏輯關系的基礎上，提出了PLC的編程方法，設計了一套完整的電梯控制系統方案。采用本方案實現電梯控制，能夠解決繼電器接觸器觸點多，故障率高、可靠性差、安裝調試周期長、維修工作量大、接線復雜等缺點。使電梯運行更加安全、方便、舒適。觸摸屏在很多方面都有應用，本文簡單介紹了觸摸屏的知識，并用EB8000軟件畫出

2、了電梯的監視畫面，使電梯的運行更加的清晰安全。關鍵詞：三層電梯、觸摸屏、PLC、自動控制AbstractThe present paper through the discussion elevator control system choice and the introduction, elaborated programmable controller (PLC) in the elevator control application, uses Simens the PLC programming the procedure control mode, proposed three e

3、levator PLC control system overall project designs, the design process, the composition, have listed the concrete main hardware electric circuit, the elevator control trapezoidal chart and the instruction list.And has given the system composition diagram and the program flow diagram, in the analysis

4、, in the processing random signal logic relations foundation, proposed the PLC programming method, has designed a set of complete elevator control system plan.Uses this plan realization elevator control, can solve the relay - - contact device electronic contact to be many, the failure rate high, the

5、 reliability bad, installs the debugging cycle long, the service work load big, the wiring complex and so on the shortcomings.Causes the elevator movement to be safer, to be convenient, is comfortable. The touching screen all had the application in very many aspects, this article introduced simply t

6、he touching screen knowledge, and has drawn the elevator surveillance picture with the EB8000 software, caused the elevator the movement even more clear security.Key word: Three elevators, touching screen, PLC, automatic control第一章 緒論1.1 課題的研究背景及意義電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房與倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會的發展，建筑物

7、規模越來越大，樓層越來越多，對電梯的調速精度、調速范圍等靜態與動態特性提出了更高的要求。電梯是集機電一體的復雜系統，不僅涉及機械傳動、電氣控制與土建等工程領域，還要考慮可靠性、舒適感與美學等問題。而對現代電梯而言，應具有高度的安全性。事實上，在電梯上已經采用了多項安全保護措施。在設計電梯的時候，對機械零部件與電器元件都采取了很大的安全系數與保險系數。然而只有電梯的制造，安裝調試、售后服務與維修保養都達到高質量，才能全面保證電梯的最終高質量。在國外，已“法規”實行電梯制造、安裝與維修一體化，實行由各制造企業認可的、法規認證的專業安裝隊伍維修單位，承擔安裝調試、定期維修與檢查試驗，從而為電梯運行的

8、可靠性與安全性提供了保證。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護方便、開發周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復雜的控制任務，己成為電梯控制的發展方向。總之，電梯的控制是比較復雜的 1， PLC是專門為工業過程控制而設計的控制設備，隨著PLC應用技術的不斷發展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩、可靠，抗干擾性能增強、機械與電氣部件有機地結合在一個設備內，把儀表、電子與計算機的功能綜合在一起。因此，它已經成為電梯運行中的關鍵技術。1.2 電梯的簡介1.2.1 電梯的起源人類利用升降工具運輸貨物、人員的歷史非常悠久。早在公元前2600年，埃及人在建造金字

9、塔時就使用了最原始的升降系統，這套系統的基本原理至今仍無變化：即一個平衡物下降的同時，負載平臺上升。早期的升降工具基本以人力為動力。1203年，在法國海岸邊的一個修道院里安裝了一臺以驢子為動力的起重機，這才結束了用人力運送重物的歷史。19世紀初，在歐美開始用蒸汽機作為升降工具的動力。1845年，第一臺液壓驅動升降機研制成功，液壓驅動的介質是水。盡管升降工具被一代代富有革新精神的工程師們進行不斷改進，然而被工業界普遍認可的升降機仍未出現，直到1852 年世界第一臺安全升降機誕生。1852年，美國紐約楊克斯的機械工程師奧的斯先生發明了世界第1臺安全升降機。1857年3年23日，奧的斯公司在紐約為一

10、座專營法國瓷器與玻璃器皿的商店安裝了世界上第一臺客運升降機。1862年，奧的斯公司采用單獨蒸汽機控制的升降機問世。1878年，奧的斯公司在紐約百老匯大街155號安裝了第1臺水壓式乘客升降機。1889年12月，奧的斯公司在紐約的第瑪瑞斯特大樓成功安裝了1臺直接連接式升降機。這是以直流電動機為動力的世界第1臺電力驅動升降機，從此誕生了名副其實的電梯。 1.2.2電梯的定義與分類2003年2月19日國務院頒布了特種設備安全監察條例，明確規定電梯是特種設備，并對電梯的含義做了敘述：“電梯是指動力驅動，利用沿剛性導軌運行的箱體或者沿固定線路運行的梯級(踏板)進行升降或者平行運送人、貨物的機電設備”。這種

11、對電梯的論述，被稱作廣義電梯概念，既包括上下運送人、貨物的升降式電梯，也包括用于水平或傾斜輸送乘客的自動人行道與自動扶梯。目前，電梯行業及社會上對電梯的分類大致有以下幾種： (1)按用途分： 乘客電梯、載貨電梯、客貨電梯、病床電梯、住宅電梯、雜物電梯、觀光電梯、其他專用電梯。(2)按額定速度分： 低速梯，常指低于1.00m/s速度的電梯；中速梯，常指速度1.002.00m/s的電梯。高速梯，常指速度大于2.00m/s的電梯。超高速梯，速度超過5.00m/s的電梯。(3)按拖動方式分：交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條式電梯、螺旋式電梯。(4)按控制方式分：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信

12、號控制電梯、集選控制電梯、向下集選控制電梯、并聯控制電梯、群控電梯、智能控制電梯。其他分類方式還有：按電梯有無司機分類等。第二章 控制系統的選擇與介紹2.1 控制系統的選擇目前電梯控制系統主要有三種控制方式：繼電器控制系統、PLC控制系統、微機控制系統。通過對比，來選擇此電梯的控制系統。(1)PLC控制系統與繼電器控制系統的比較。從某種意義上說，PLC是從繼電器控制發展而來的。兩者既有相似性又有不同之處。下面對兩者進行比較見表2-1。比較項目繼電器控制系統PLC控制系統控制功能的實現由許多繼電器，采用接線的方式來完成控制功能各種控制功能是通過編制的程序來實現的控制速度低。靠機械動作實現極快。靠

13、微處理器進行處理計數及其他特殊功能一般沒有有安裝，施工連線多，施工繁安裝容易，施工方便可靠性差，觸點多，故障多高壽命短長可擴展性困難容易維護工作量大，故障不易查找有自診能力，維護工作量小表2-1 PLC與繼電器控制系統比較表通過PLC與繼電器控制系統的比較2，可以得出結論：由于PLC控制系統與繼電器控制系統相比具有無法比擬的優點，因此，在今后的控制系統中，傳統的繼電器控制系統被PLC控制系統所代替是大勢所趨。(2)PLC控制系統與計算機系統的比較。20世紀60年代，由于小型計算機的出現，有人曾試圖用小型計算機來取代當時占統治地位的繼電器控制系統，結果未獲成，結果卻是PLC的出現。通過計算機與P

14、LC本身的工作目的，原理與方式上都存在著較大的差異，其結果比較見下表2-2：比較項目通用計算機系統PLC控制系統工作目的科學計算，數據管理等工業自動控制工作環境對工作環境要求比較高對環境要求低工作方式中斷處理方式循環掃描方式系統軟件需配備功能較強的系統的軟件一般只需要簡單的監控程序特殊措施掉電保護等一般性措施采用多種抗干擾措施，在線維修編程語言匯編語言，高級語言梯形圖，助記符語言，SFC 內存的要求容量大容量小價格價格高價格較低其他若用于控制，一般需自行設計機種多，模塊種類多表2-2 PLC與計算機系統比較表由表2-2得出結論：一般情況下，在工業自動化工程中采用PLC可靠，方便，易于維護。2.

15、2 PLC控制系統組成PLC控制系統像一般的計算機控制系統一樣，也是由硬件與軟件兩個部分組成的，硬件是指PLC本身及其外圍設備，軟件是指管理PLC的系統軟件，PLC的應用程序，編程語言與編程支持工具軟件。圖2-1 典型PLC控制系統的硬件組成圖2.2.1 硬件的組成PLC控制系統的硬件是由PLC，輸入/輸出（I/O）電路及外圍設備等組成的。系統規模可根據實際應用的需要而定，可大可小。下面對構成控制系統的主要部分簡要介紹。2.2.1.1 主控模塊 除了早期生產的整體式PLC（PLC的各個不見都在同一機殼內）外，目前市場多數的PLC都已采用模塊化的結構（PLC的各個部件獨立封裝，稱之為模塊）。在P

16、LC中各個模塊均通過系統總線相互連接起來構成一個系統。在這個系統中最核心的模塊是主控模塊（也稱CPU），它包括：CPU，存儲器，通信接口等部分。2.2.1.2 輸入/輸出模塊PLC的控制對象是工業生產過程，它與工業生產過程的聯系是通過I/O模塊實現的。生產過程有許多控制變量，如溫度，壓力，液位，速度，電壓，開關量，繼電器狀態等，因此，需要有相應的I/O模塊作為CPU與工業生產現場的橋梁。且這些模塊應具有較好的抗干擾能力。目前，生產廠家已開發出各種型號的模塊供用戶選擇。對于輸入/輸出模塊有：數字量輸入/輸出模塊，開關量輸入/輸出模塊，模擬量輸入/輸出模塊，交流新號輸入/輸出模塊，220V交流輸入

17、/輸出模塊。還有智能模塊，它本身帶CPU，存儲器與監控系統，可獨立完成各種運算。智能模塊的種類很多，如高速計數模塊，PID調節的模擬量控制模塊，閥門控制模塊，智能存儲模塊與智能I/O模塊。2.2.1.3 電源模塊 該模塊將交流電源轉換成供CPU存儲器所需的直流電源，是整個PLC系統的能源供給中心。它的好壞直接影響到PLC的功能與可靠性。目前，大多數PLC采用高質量的開關式穩壓電源，與普通電源相比，PLC的電源工作穩定性好，抗干擾能力也強。有些機器的電源除了供內部電路使用外，還向外提供24VDC的穩壓電源，用于外部傳感器的需要，這樣就避免了因外部電源不合格而引起的外部故障。2.2.2 軟件的組成

18、PLC控制系統的軟件主要是系統軟件3，應用軟件，編程語言及編程支持工具軟件幾個部分組成。如圖2-2是PLC內部工作示意圖。2.2.2.1 PLC系統軟件與工作過程PLC系統軟件是PLC工作所必須的軟件。在系統軟件的支持PLC對用戶程序進行逐條的解釋，并加以執行，直到用戶程序結束，然后返回到程序的起始又開始新的一輪掃描。PLC的這種工作方式就稱之為循環掃描。圖2-2 PLC內部工作示意圖值得注意的是在繼電器控制系統中，一個繼電器的線圈被接通或斷開，繼電器的所用觸點（常開觸點與常閉觸點）都會立即動作。但在PLC中，由于采用的是循環掃描的工作方式，所用只有掃描到“線圈”的觸點時，才會動作，沒有掃描到

19、時，觸點就不會動。并且PLC掃描一次用戶程序的時間即掃描周期與擁護程序的長短與掃描速度有關，一般為1ms至幾十毫秒。公共操作是在每次掃描程序前又一次自檢，若發現故障，除了報警顯示燈亮之外，還判斷故障性質。一般性故障，只報警，不停機，等待處理；對于嚴重故障，則停止運行用戶程序，此時PLC切斷一切輸出。2.2.2.2 編程語言及編程支持工具軟件 PLC有多種編程語言：梯形圖語言，助記符語言，邏輯功能圖語言，布爾代數語言與某些高級語言（Basic，C語言等）。但使用廣泛的還是梯形圖語言與助記符語言。現在世界上各個PLC生產廠家都研制了自己的PLC編程支持工具軟件與監控組態軟件。用戶可以根據自己的需要

20、利用這些軟件來改善軟件的開發環境，提高編程效率。2.3 PLC控制系統抗干擾措施自動化系統中所使用的各種類型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是分散安裝在生產現場的各單機設備上，雖然它們大多處在強電電路與強電設備所形成的惡劣電磁環境中，但PLC是專門為工業生產環境而設計的控制裝置，在設計與制造過程中采用了多層次抗干擾與精選元件措施，故具有較強的適應惡劣工業環境的能力、運行穩定性與較高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業環境使用，但是由于它直接與現場的I/O設備相連，外來干擾很容易通過電源線 或I/O傳輸線侵入，從而引起控制系統的誤動作。PLC受到的干擾可分為外部干擾與內部

21、干擾。在實際的生產環境下，外部干擾是隨機的，與系統結構無關，且干擾源是無法消除的，只能針對具體情況加以限制；內部干擾與系統結構有關，主要通過系統內交流主電路，模擬量輸入信號等引起，可合理設計系統線路來削弱與抑制內部干擾與防止外部干擾。要提高PLC控制系統的可靠性，就要從多方面提高系統的抗干擾能力。2.3.1 硬件抗干擾措施PLC是專為工業控制設計的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業環境使用。但是在PLC控制系統中，如果環境過于惡劣，或安裝使用不當，會降低系統的可靠性。PLC使用環境溫度通常在0 55范圍內，應避免太陽光直接照射，安裝位置應遠離發熱量大的器件，同時應保證有足夠大的散熱空

22、間與通風條件。環境濕度一般應小于85%，以保證PLC有良好的絕緣。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場合，需將PLC封閉安裝。此外，如果PLC安裝位置有強烈的振動源，系統的可靠性也會降低，所以應采取相應的減振措施。PLC本身的抗干擾能力一般都很強。通常，只能將PLC的電源與系統的動力設備電源分開配線，對于電源線來的干擾，一般都有足夠強的抑制能力。但是，如果遇上特殊情況，電源干擾特別嚴重，可加接一個帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設備與地之間的干擾，提高系統的可靠性。如果一個系統中含有擴展單元，則其電源必須與基本單元共用一個開關控制，也就是說，它們的上電與斷電必須同時進行。良好的接地是保證PLC安全可靠運

23、行的重要條件。為了抑制附加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應給PLC接專用地線，并且接地點要與其它設備分開。為了防止或減少外部配線的干擾，交流輸入、輸出信號與直流輸入、輸出應分別使用各自的電纜；對于集成電路或晶體管設備的輸入、輸出信號線、必須使用屏蔽電纜，屏蔽電纜在輸入、輸出側懸空，而在控制側接地。2.3.2 軟件抗干擾措施 硬件抗干擾措施的目的是盡可能地切斷干擾進入控制系統，但由于干擾存在的隨機性，尤其是在工業生產環境下，硬件抗干擾措施并不能將各種干擾完全拒之門外，這時，可以發揮軟件的靈活性與硬件措施相結合來提高系統的抗干擾能力。PLC內部具有豐富的軟元件，如定時器、計數器、輔助繼電器等，利用

24、它們來設計一些程序，可以屏蔽輸入元件的錯誤信號，防止輸出元件的誤動作。在設計應用程序時，可以利用"看門狗"方法實現對系統各組成部分運行狀態的監控。如用PLC控制某一運動部件時，編程時可定義一個定時器作“看門狗”用，對運動部件的工作狀態進行監視。定時器的設定值，為運動部件所需要的最大可能時間。在發出該部件的動作指令時，同時啟動"看門狗"定時器。若運動部件在規定時間內達到指定位置，發出一個動作完成信號，使定時器清零，說明監控對象工作正常；否則，說明監控對象工作不正常，發出報警或停止工作信號。在振動環境中，行程開關或按鈕常常會因為抖動而發出誤信號4，一般的抖動

25、時間都比較短，針對抖動時間短的特點，可用PLC內部計時器經過一定時間的延時，得到消除抖動后的可靠有效信號，從而達到抗干擾的目的。 第三章 三層電梯升降PLC控制的設計3.1 電梯控制的功能要求5（1）本系統采用轎廂外喚叫、轎廂內按鈕控制形式。轎廂內、外均由指令按鈕進行操作。每層樓的廂外設有呼叫按鈕SB6SB9，廂內設有開門按鈕SBl，關門按鈕SB2，層面指令按鈕SB3SB5。（2）電梯運行到指定位后,具有自動開/關門的功能，也能手動開門與關門。（3）利用指示燈顯示電梯廂外的呼叫信號、電梯廂內的指令信號與電梯到達信號。（4）能自動判電梯運行方向，并發出相應指示信號。（5）電梯上下運行由一臺主電機

26、驅動。電機正轉，電梯上升；電動反轉，電梯下降。（6）電梯轎廂門由另一臺小功率電機驅動。電機正轉，廂門打開；電機反轉，廂門關閉。3.2電梯控制系統原理框圖圖3-1電梯控制系統原理框圖開始置初始狀態輸入外召喚信號輸入指令信號啟動關門關門結束啟動，滿速運行層樓到？減速平層位置到？停層開門停止運行？結束3.3 電梯控制系統流程圖圖3-2電梯控制系統流程圖3.4 PLC選型及輸入、輸出地址分配輸入信號及地址分配參見表3-13-1輸入信號地址分配輸出信號及地址分配參見表3-23-2輸出信號地址分配3.6 梯形圖程序設計根據三層電梯控制的功能要求以及輸入/輸出點的地址（1）電梯開門控制也分手動與自動兩種情況

27、，如圖3-3。手動開門時，當按下開門按鈕SB1時KM1得電，電動機正轉，轎廂門打開。開門到位，開門行程開關SQ1動作KM1失電，開門過程結束。自動開門時，當電梯運行到位后，相應的樓層接近開關SQ5或SQ6或SQ7被壓下T0開始計時，延時3s后，T0觸點閉合，KM1輸出有效，轎廂門打開。（2）電梯關門控制也分手動與自動兩種情況，如圖3-4。手動關門時，當按下關門按鈕SB2時X001閉合，KM2得電并自鎖，驅動關門繼電器使電動機反轉，轎廂門關閉。關門到位，關門行程開關SQ2動作， KM2失電，關門過程結束。自動關門時，由定時器T1來控制。當電梯開門到位后KM1常開觸點閉合，T1開始計時，延時5s后

28、，T1觸點閉合，KM2輸出有效，轎廂門自動關閉。自動關門時，可能夾住乘客，因此在門兩側均裝有紅外線檢測裝置SLl與SL2。當有人進出時由SLl與SL2發出信號輔助繼電器M0得電并自鎖，使得T2開始定時，延時2s后再關門手動開門自動關門圖3-3電梯開門控制的梯形手動開門自動關門 圖3-4電梯關門控制的梯形2）電梯到層指示如圖3-5：SQ5、SQ6與SQ7分別是一、二與三層的接近開關的輸入點，E3、E4與E5分別是一、二與三層樓面的指示燈。輔助繼電器M2與M3分別是單、雙層指示燈互鎖控制。當電梯到達某一層樓面后，只有該層樓指示燈亮。（3）層呼叫指示燈控制圖3-6：當有乘客在轎廂外的某一層按下呼叫按

29、鈕SB6、SB7、SB8與SB9中的任一個后所對應的層指示燈就亮，指示有人呼叫。呼叫信號會一直保持到電梯到達該層，由該層的接近開關SQ5、SQ6與SQ7中的某一個動作時才被撤銷。（4）電梯啟動與方向選擇及變速控制 電梯啟動與方向選擇及變速控制梯形圖如圖3-7與3-8所示。電梯運行方向由E1與E2指示，當電梯運行方向確定后，在關門信號與門鎖信號符合要求的情況下，或者通過電梯上行輸出繼電器KM3，驅動電機正轉，電梯上升；或者通過電梯下行輸出繼電器KM4，驅動電機反轉，電梯下降。電梯啟動后快速運行，2s后加速，在接近目標樓層時，相應的接近開關動作，電梯開始轉為慢速運行，直至電梯到達目標樓層時停止。圖

30、3-5電梯到層指示圖3-6層呼叫指示燈控制圖3-7電梯啟動與方向選擇及變速控制梯形 圖3-8電梯啟動與方向選擇及變速控制梯形3.4系統的調試與操作1.按下呼叫按鈕，電梯在檢測到門廳或轎廂的召喚信號后，便會上升到指定樓層，上升過程中，只執行上行信號，下行信號無效，反之亦然。2. 電梯開始啟動，通過變頻驅動電機拖動轎廂運動，轎廂運動速度由低速轉變為中速在轉變為高速，并以高速運行至目標層。3當電梯檢測到目標層減速點后，電梯進入減速狀態，有高速變為低速，并以低速運行到平層點停止。4. 平層后，經過一定的、延時開門，直至碰到到位行程開關，在經過一定延時關門，直到安全觸板開關動作。第四章 觸摸屏4.1觸摸

31、屏的簡單介紹觸摸屏做為一種特殊的計算機外設6，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設備。觸摸屏在我國的應用范圍非常廣闊，主要是公共信息的查詢；如電信局、稅務局、銀行、電力等部門的業務查詢；城市街頭的信息查詢；此外應用于領導辦公、工業控制、軍事指揮、電子游戲、點歌點菜、多媒體教學、房地產預售等。尤其是公共場合信息查詢服務，它的使用與推廣大大方便了人們查閱與獲取各種信息。4.2觸摸屏的類型目前主要有幾種類型的觸摸屏，它們分別是：電阻式（雙層），表面電容式與感應電容式，表面聲波式，紅外式，以及彎曲波式、有源數字轉換器式與光學成像式。它

32、們又可以分為兩類，一類需要ITO,比如前三種觸摸屏，另一類的結構中不需要ITO, 比如后幾種屏。目前市場上，使用ITO材料的電阻式觸摸屏與電容式觸摸屏應用最為廣泛。4.3觸摸屏監控三層電梯進入EB8000之后的畫面如圖4-1：圖4-1電梯監控主畫面電梯監控主畫面電梯廂外的監控元件電梯廂內的監控元件4.4觸摸屏的發展趨勢觸摸屏技術方便了人們對計算機的操作使用，是一種極有發展前途的交互式輸入技術。世界各國對此普遍給予重視，并投入大量的人力物力進行研發，新型觸摸屏不斷涌現。觸摸筆：利用觸摸筆進行操作的觸摸屏類似白板，除顯示界面、窗口、圖標外，觸摸筆還具有簽名、標記的功能。這種觸摸筆比早期只提供選擇菜單的光筆功能大大增強。觸摸板：觸摸板采用了壓感電容式觸摸技術，屏幕面積最大。它由三部分組成：最底層是中心傳感器，用于監視觸摸板是否被觸摸，然后對信息進行處理，中間層提供了交互用的圖形