西門子PLC在五層電梯中的應用目錄摘要1ABSSTRACTT2前言3第一章概述41.1電梯的起源源與發展41.22電梯硬件分分析5電梯的組成51.22.2電梯的主要要電氣設備：：61.22.3電梯工作原原理81.33PLC簡介81.33.1PLLC的定義81.33.2PLLC的產生與發發展81.33.3PLLC的特點91.33.4PLLC的應用領域111..3.5PPLC的工作原理121..3.6PPLC的編程語言131..3.7西門子s7-2000PLC簡介141..4PLCC控制系統設設計思路14第二章硬件設計162..1控制要求分分析162..2PLCC選型172..2.1PPLC控制系統的I/O點數計算與與分配172..2.2PPLC的型號選擇18第三章軟件設計193..1開關轎廂門門程序193..2自動選向程程序213..3轎廂內呼和和樓層外呼指指示程序24結論26參考文獻27致謝28附錄PLC電梯控制梯梯形圖29摘要隨著城市建建設的不斷發發展，高層建建筑不斷增多多，電梯在人人們的生活中中占有著越來來越重要的地地位。本文結結合PLC的性能，在在介紹電梯基基本結構的基基礎上，深入入分析了電梯梯的工作原理理，重點分析析了電梯的硬硬件設計和軟軟件設計。論論述PLC在電梯控制制系統中的運運用，研究并并提出了基于于西門子PLC((S7-2000)的5層電梯控制制系統設計的的實現方案，通通過合理的選選擇和設計，實實現電梯指層層、選層、選選向、手動和和自動關門等等基本功能。關鍵字：電梯、PLC、控制ABSTRRACTwiththhecittyconnstrucction''sconntinuoousdeeveloppment,theeamouuntoffhighh-riseebuilldingssisiincreaasingrapiddly，whichhmakeestheeroleethattelevvatorplayeedinpeoplle'sddailylifebecommemorreanddmoreeimpoortantt.Inthisthesiis,baasedoontheeintrroducttionooftheebasiicstrructurreoftheeelevattor,wwedeeeplyaanalyzzedhoowtheeelevvatorworkss,anddemphhasizeedontheeelevattor'shardwwareaandsooftwarredessign.BysttatinggtheappliicatioonofPLCiintheesysttemoffelevvatorcontrrol,wweressearchhedanndworrkedooutapractticalschemmeof5layyerellevatoor'sccontroolsysstembbasedonSiiemenssPLC(s7-2200).tthrougghtheeratiionalselecctionandddesignn,wemanaggertoomakeetheelevaatorccarryouttthebaasicffunctiionsuuchasslayeerpoiintingg,layyerseelectiing,ddirecttionsselectting,manuaalanddautoomaticcdoorroperrationn,etcc.keyworrds:eelevattor,PPLC,ccontrool前言在現代化城市的的高速發展中中，一幢幢高高樓拔地而起起，電梯的廣廣泛應用已成成為城市物質質文明的一種種標志。特別別是在高層建建筑中，電梯梯作為不可缺缺少的垂直運運輸設備，已已與人們的日日常生活密不不可分。在計計算機技術、自自動控制技術術和電力電子子技術飛速發發展的今天，電電梯也隨之進進入了新的發發展時期。電電梯是根據外外部呼叫信號號以及自身控控制規律等運運行的，而呼呼叫是隨機的的，電梯實際際上是一個人人機交互式的的控制系統，單單純用順序控控制或邏輯控控制是不能滿滿足要求的。因因此，電梯控控制系統應采采用隨機邏輯輯控制方式控控制。目前電電梯的控制普普遍采用兩種種控制方式：：一是采用微微機作為信號號控制單元，完完成電梯的信信號采集、運運行狀態和功功能的設定，實實現電梯的自自動調度和集集選運行功能能，拖動控制制則由變頻器器來完成；第第二種控制方方式用可編程程控制器（PLC）取代微機機實現信號集集選控制。從從控制方式和和性能上來說說，這兩種方方式并沒有太太大的區別。國國內廠家大多多采用答二種種方式，其原原因在于用PLC控制有許多多優點：1，可靠性高高，由于采取取了一系類的的PLC高可靠性的的措施，PLC的平均無故故障時間（MTBF）一般可達3~5萬小時。而而且PLC的環境適應應性也很強，它它能在工業環環境下可靠地地工作；2，編程簡單單，PLC最常用的編編程語言是梯梯形圖語言。這這種編程語言言形象直觀，容容易掌握，不不需要專門的的計算機知識識，便于廣大大現場工程技技術人員掌握握。當工作流流程需要改變變時，可以現現場改變程序序，使用方便便、靈活；3，體積小、結結構緊湊、安安裝、維修方方便。PLC的體積小，重重量輕，便于于安裝。一般般PLC都具有自診診斷、故障報報警、故障種種類顯示等功功能。可編程程控制器不僅僅充分利用微微處理器的優優點來滿足各各種工業領域域的實時控制制要求，同時時也照顧到現現場電氣維護護人員的技能能和習慣，擯擯棄了微機常常用的計算機機編程語言的的表達方式，獨獨具風格地形形成一套以繼繼電器梯形圖圖為基礎的形形象編程語言言和模塊化的的軟件結構，使使用戶程序的的編制清晰直直觀、方便易易學、調試和和查錯都很容容易。PLC現在已經成成為現代工業業控制三大支支柱（PLC、CAD/CCAM、ROBOT）之一，以以其優異的性性能，日益取取代有大量中中間繼電器、時時間繼電器、記記數繼電器等等組成的繼電電-接觸控制系系統，在機械械、化工、石石油、冶金、輕輕工、電子、紡紡織、食品、交交通等各行各各業都得到廣廣泛的應用。總總之，電梯的的控制是比較較復雜的，在在計算機誕生生前的幾十年年里，繼電器器控制系統為為電梯控制的的發展起到了了巨大的作用用，然而其控控制性能與自自身的功能已已經無法滿足足與適應電梯梯控制的要求求和發展，與與PLC相比較，存存在質的差別別。電梯使用用繼電接觸器器控制的時代代，很難設計計出質量優良良的電梯控制制系統，而現現在，可編程程控制器的使使用為電梯的的控制提供了了更廣闊的空空間。PLC是專門為工工業過程控制制而設計的控控制設備，使使它的體積大大大減小，功功能不斷完善善，過程的控控制更平穩、可可靠、抗干擾擾性能增強、機機械與電氣部部件被機結合合在一個設備備內，把儀表表、電子和計計算機的功能能綜合在一起起。因此它已已成為電梯運運行中的關鍵鍵技術。第一章概述1.1電梯的起起源與發展追溯電梯的起源源，在我國及及國外都能找找到其雛形。如如我國公元前前1700多年出現的的桔槔，是一一種用于提水水的升降裝置置。公元前1100多年出現的的轱轆，是一一種用于提水水或升舉重物物的升降裝置置。在古代希希臘，于公元元前236年出現的阿阿基米德絞車車，是一種升升舉重物的升升降裝置。它它們的共同特特點是都由支支架、卷筒、繩繩索、搖桿、乘乘物裝置幾部部分組成的最最原始、最簡簡單的升降機機械，由木（竹竹）材料制成成，靠人力或或畜力驅動在在很低速度下下運行。1889年美國的奧奧梯斯電梯公公司首先使用用電動機作為為電梯動力,這才出現名名副其實的電電梯,并使電梯趨趨于實用化。1900年還出現了了第一臺自動動扶梯。1949年出現了群群控電梯,首批4—6臺群控電梯梯在紐約的聯聯合國大廈被被使用。1955年出現了小小型計算機(真空管)控制電梯。1962年美國出現現了速度達8米/秒的超高速速電梯。1963年一些先進進工業國只成成了無觸點半半導體邏輯控控制電梯。1967年可控硅應應用于電梯，使使電梯的拖動動系統筒化，性性能提高。1971年集成電路路被應用于電電梯。第二年年又出現了數數控電梯。1976年微處理機機開始用于電電梯，使電梯梯的電氣控制制進入了一個個新的發展時時期。由于早早期的電梯及及電氣控制方方式存在故障障率較高、可可靠性差、接接線復雜、一一旦完成不易易更改等缺點點，所以需要要開發一種安安全、高效的的控制方式。可可編程控制器器（即PLC）既保留了了傳統繼電氣氣控制系統的的簡單易懂，而而且具備控制制精度高、可可靠性好、控控制程序可隨隨工藝改變、易易于與計算機機接口連接、維維修方便等諸諸多高品質性性能。因此，PLC在電梯控制制領域得到了了廣泛而深入入的運用。如如今，電梯已已成為人們進進出高層建筑筑不可或缺的的交通工具，隨隨著時代的發發展，科技的的進步，人們們對電梯在運運行時的平穩穩性、高速性性、準確性、高高效性等一系系列靜、動態態性能提出了了更高的要求求。電梯今后后的發展將主主要呈現以下下趨勢。（1）超高速電電梯。隨著人人們生活節奏奏的加快，高高層建筑的增增加，全功能能的塔式建筑筑將會促使超超高速電梯繼繼續成為研究究方向，5m/s以上運行速速度的超高速速電梯，成為為人們關注的的重點和市場場發展的新趨趨向。（2）大型超載載重電梯用導導軌。隨著大大型公共場所所、購物場所所等公用建筑筑的增加，大大型超載重電電梯的運用日日益廣泛，對對于垂直電梯梯、自動扶梯梯的載重量和和運行平穩性性提出了新的的要求。（3）新型自動動扶梯導軌。隨隨著社會進步步、城市化水水平的提高以以及越來越多多的國家逐漸漸步入老齡化化社會，各國國政府對人文文關懷日益重重視，促使城城市公共設施施對自動扶梯梯和自動人行行道的需求加加速增長。為為實現公共場場所的無障礙礙通行，大量量的體育場館館、地鐵、機機場、商場、寫寫字樓、賓館館等需要加裝裝自動扶梯和和自動人行道道。（4）無機房電電梯導軌。對對于高度在20層以下的民民用建筑，可可以通過改變變曳引機的安安裝方式去除除電梯機房的的設計，從而而降低建筑總總高度、保持持整體造型、節節省建筑成本本。此外，人人們要求電梯梯節能、電磁磁兼容性強、噪噪聲低、長壽壽命、采用綠綠色裝潢材料料、與建筑物物協調等，甚甚至有人設想想在大樓頂部部的機房利用用太陽能作為為電梯驅動補補充能源等等等，而這些都都會對電梯導導軌的運行技技術不斷提出出新的要求1.2電梯硬硬件分析電梯的組成電梯是機電合一一的大型復雜雜產品，機械械部分相當于于人的軀體，電電器部分相當當于人的神經經。機與電的的高度合一，使使電梯成了現現代科學技術術的綜合產品品.對于電梯的的結構而言，傳傳統的方法是是分為機械部部分和電氣部部分，但以功功能系統來描描述，則更能能反映電梯的的特點。下面面簡單介紹電電梯機械部分分的結構，而而我們的主要要目的是怎樣樣來控制它。圖1.1電梯機械部分結構示意圖1）曳引系統曳引系統的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統主要由曳引鋼絲繩，導向輪，反繩輪組成。2）導向系統導向系統的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導軌作升降運動。導向系統主要由導軌，導靴和導軌架組成。3）轎廂轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。4）門系統門系統的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統由轎廂門,層門,開門機,門鎖裝置組成。5）重量平衡系統系統的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內，保證電梯的曳引傳動正常。系統主要由對重和重量補償裝置組成。6）電力拖動系統電力拖動系統的功能是提供動力，實行電梯速度控制。電力拖動系統由曳引電動機，供電系統,速度反饋裝置，電動機調速裝置等組成。7）電氣控制系統電氣控制系統的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。電氣控制系統主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。8）安全保護系統保證電梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故發生。由電梯限速器、安全鉗、緩沖器、安全觸板、層門門鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開關裝置組成。電梯的主要電氣氣設備：1）曳引電動動機：齒輪曳曳引系統作為為電梯的提升升機構，主要要由驅動電動動機、電磁制制動器（也稱稱電磁抱閘）、減減速器及曳引引輪組成。2）自動門機用用來完成電梯梯的開門與關關門：電梯的的門由廳門（每每層站一個）和和轎門（只有有一個）。只只有當電梯停停靠在某層站站時，此層廳廳門才允許開開啟（由門機機拖動轎門，轎轎門帶動廳門門完成）；也也只有當廳門門、轎門全部部關閉后才允允許啟動運行行（檢修狀態態時，可以在在不關門的狀狀態下運行）。3）層樓指示層樓指示也叫層顯，過去常由低壓燈泡構成，安裝在每層站廳門的上方和轎廂內轎門的上方；現多由數碼管或LED點陣結構組成，與呼梯盒、運行方向指示做成一體結構。4）呼梯盒呼梯盒也叫召喚按鈕或外呼盒，用以在每層站召喚電梯。常安裝在廳門外，離地1m左右的墻壁上。基站與頂站只有一個按鈕，中間層站由上呼和下呼兩個按鈕組成。按鈕帶有呼梯記憶燈，燈亮時表示呼梯信號已經被接收并記憶；當電梯滿足呼梯要求并停層開門時，呼梯記憶燈熄滅。基站的呼梯盒上，常帶有鑰匙開關，供電梯管理員開關電梯。5）操縱箱操縱箱安裝在轎廂內，供司機及乘客對電梯發布動作指令。操縱箱上設有與電梯層數相同的內層選按鈕（帶指示記），上、下行啟動按鈕(帶上、下行指示記憶燈，檢修時用)，開、關門按鈕，急停按鈕，電梯運行狀態選擇鑰匙開關（選擇電梯是自動運行還是檢修狀態）以及風扇、照明等的控制開關。6）平層及開門裝置該裝置由磁鐵板和上、下平層感應器1KR、2KR組成。上行時，1KR首先插入隔鐵磁板，發出減速信號，電梯開始減速，至2KR插入隔磁鐵板時，發出停車及開門信號，電機停轉，機械抱閘；下行時，2KR首先插入隔磁鐵板，發出減速信號至1KR插入隔磁鐵板時，發出停車及開門信號。7）停層裝置在電梯的井道內每層站裝有一只磁鐵板，當轎廂運動到相應層站時，磁鐵板插入平層感應器內，以此檢測電磁所處位置和產生平層信號。8）安全窗及其開關，安全鉗及其開關，限速器及其開關，上、下行限位開關，上、下行強迫停止開關，極限開關電梯的轎廂頂部開有安全窗，供緊急情況下疏散乘客，當安全窗打開時，電梯不允許運行。安全鉗是為防止電梯曳引鋼繩斷裂及超速運行的機械裝置，用以在上述情況下將轎廂挾持在導軌上。限速器時用以檢查電梯運行速度的機械裝置，當電梯超速運行時，限速器動作，帶動安全鉗使電梯停止運行。以上三種裝置的動作通過其相應開關來檢測。當電梯運行至上、下極限位置時仍不停車，上、下限位開關動作，發出停車信號，若仍不能停車，將壓下上、下強迫停止開關，強制電梯停止運行；若還不能停車，將通過機械裝置帶動極限開關SQ0動作切斷電梯曳引電動機的電源，以達到停車目的，避免電梯出現沖頂與礅底事故。電梯工作原理曳引繩兩端分別別連著轎廂與與對重（又稱稱配重），纏纏繞在曳引輪輪和導向輪上上，曳引電動動機通過減速速器變速后帶帶動曳引輪轉轉動，靠曳引引繩與曳引輪輪摩擦產生的的牽引力，實實現轎廂和對對重的升降運運動，達到運運輸目的。固固定在轎廂上上的導靴可以以沿著安裝在在建筑物井道道墻體上的固固定導軌往復復升降運動，防防止轎廂在運運行中產生偏偏斜或擺動。常常閉式制動器器在電動機工工作時間松閘閘，使電梯運運轉，在失電電情況下制動動，使轎廂停停止升降，并并在指定層站站上維持其靜靜止狀態，供供人員和貨物物出入。轎廂廂是運載乘客客或其他載荷荷的箱體部件件，對重用來來平衡轎廂載載荷、減少發發動機功率。補補償裝置用來來補償曳引繩繩運動中的張張力和重量變變化，使曳引引電動機負載載穩定，轎廂廂得以準確停停靠。電氣系系統實現對電電梯運動的控控制，同時完完成選層、平平層、測速、照照明工作。指指示呼叫系統統隨時顯示轎轎廂的于東方方向和所在樓樓層位置。安安全裝置保證證電梯運行安安全。1.3PLCC簡介1.3.1PPLC的定義在1987年國國際電工委員員會（InterrnatioonalEElectrricalCommiittee）頒布的PLC標準草案中中對PLC做了如下定定義：“PLC是一種專門門為在工業環環境下應用而而設計的數字字運算操作的的電子裝置。它它采用可以編編制程序的存存儲器，用來來在其內部存存儲執行邏輯輯運算、順序序運算、計時時、計數和算算術運算等操操作的指令，并并能通過數字字式或模擬式式的輸入和輸輸出，控制各各種類型的機機械或生產過過程。PLC及其有關的的外圍設備都都應該按易于于與工業控制制系統形成一一個整體，易易于擴展其功功能的原則而而設計。”1.3.2PPLC的產生與發發展第一臺PLC的的設計規范是是美國通用公公司提出的。當當時的目的是是要求設計一一種新的控制制裝置以取代代繼電器盤，在在保留了繼電電器控制系統統的簡單易懂懂、操作方便便、價格便宜宜等優點的基基礎上，同時時具有現代化化生產線所要要求的響應時時間快、控制制精度高、可可靠性好、控控制程序可隨隨工藝改變、易易于與計算機機接口、維修修方便等諸多多高品質與功功能。這一設設想提出后，美美國數字設備備公司（DEC）于1969年研制成功功世界上第一一臺PLC，型號為PDP-114，投入汽車車公司的生產產線控制中，取取得了令人滿滿意的效果，從從此開創了PLC的新紀元。由由于當時開發PLC的主要目的的是用來取代代繼電器邏輯輯控制系統，所所以最初的PLC其功能也僅僅限于執行繼繼電器邏輯、計計時、計數等等功能。隨著著微電子技術術的發展，20世紀70年代中期出出現了微處理理器和微型計計算機，人們們將微機技術術應用到PLC中，使它能能更多地發揮揮計算機的功功能，不僅用用邏輯編程取取代了硬接線線邏輯，還增增加了運算、數數據傳送和處處理功能，使使其真正成為為一種電子計計算機工業控控制設備。為為了方便熟悉悉繼電器、接接觸器系統的的工程技術人人員使用，可可編程控制器器采用和繼電電器電路圖類類似的梯形圖圖作為主要編編程語言，并并將參加運算算及處理的計計算機存儲元元件都以繼電電器命名。此此時的PLC為微機技術術和繼電器常常規控制概念念相結合的產產物。20世紀70年代中末期期，可編程控控制器進入實實用化發展階階段，計算機機技術已全面面引入可編程程控制器中，使使其功能發生生了飛躍。更更高的運算速速度、超小型型體積、更可可靠的工業抗抗干擾設計、模模擬量運算、PID功能及極高高的性價比奠奠定了它在現現代工業中的的地位。20世紀80年代初，可可編程控制器器在先進工業業國家中已獲獲得廣泛應用用。這個時期期可編程控制制器發展的特特點是大規模模、高速度、高高性能、產品品系列化。這這個階段的另另一個特點是是世界上生產產可編程控制制器的國家日日益增多，產產量日益上升升。這標志著著可編程控制制器已步入成成熟階段。20世紀末期，可可編程控制器器的發展特點點是更加適應應于現代工業業的需要。從從控制規模上上來說，這個個時期發展了了大型機和超超小型機；從從控制能力上上來說，誕生生了各種各樣樣的特殊功能能單元，用于于壓力、溫度度、轉速、位位移等各式各各樣的控制場場合；從產品品的配套能力力來說，生產產了各種人機機界面單元、通通信單元，使使應用可編程程控制器的工工業控制設備備的配套更加加容易。目前前，可編程控控制器在機械械制造、石油油化工、冶金金鋼鐵、汽車車、輕工業等等領域的應用用都得到了長長足的發展。1.3.3PPLC的特點1、可靠性高，抗抗干擾能力強強高可靠性是是電氣控制設設備的關鍵性性能。PLC由于采用現現代大規模集集成電路技術術，采用嚴格格的生產工藝藝制造，內部部電路采取了了先進的抗干干擾技術，具具有很高的可可靠性。例如如三菱公司生生產的F系列PLC平均無故障障時間高達30萬小時。一一些使用冗余余CPU的PLC的平均無故故障工作時間間則更長。從從PLC的機外電路路來說，使用用PLC構成控制系系統，和同等等規模的繼電電接觸器系統統相比，電氣氣接線及開關關接點已減少少到數百甚至至數千分之一一，故障也就就大大降低。此此外，PLC帶有硬件故故障自我檢測測功能，出現現故障時可及及時發出警報報信息。在應應用軟件中，應應用者還可以以編入外圍器器件的故障自自診斷程序，使使系統中除PLC以外的電路路及設備也獲獲得故障自診診斷保護。這這樣，整個系系統具有極高高的可靠性也也就不奇怪了了。2、功能強大大，成本低PPLC發展到今天天，已經形成成了大、中、小小各種規模的的系列化產品品。可以用于于各種規模的的工業控制場場合，幾乎能能滿足所有工工業控制領域域的需要。除除了邏輯處理理功能以外，現現代PLC大多具有完完善的數據運運算能力，可可用于各種數數字控制領域域。近年來PLC的功能單元元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。由于其轉為工業應用而設計，所以PLC控制系統中的I/O系統、HMI系統等可以直接和現場信號連接、使用。系統也不需要進行專門的抗干擾設計。所以和其他的控制系統（如DCS、IPC）相比，其成本較低，而且這種趨勢還將繼續持續下去。3、控制系統結構簡單，適用性強大部分情況下，一個PLC主機就能組成一個控制系統。對于需要擴展的系統，只要選好擴展模塊，經過簡單連接即可。PLC擴展模塊品種多，可以靈活組成各種大小和不同要求的控制系統。PLC控制系統實質性的好處是當控制要求改變，需要變更控制系統的功能時，只需對程序進行簡單的修改，對硬件部分稍作改動即可，而不是像繼電氣控制系統那樣，在一個裝配好的控制盤上，對系統進行修改幾乎是不可能的事情。同一個PLC裝置用于不同的控制對象，只是輸入/輸出組件和應用軟件的不同。所以說PLC系統具有極高的柔性，即通用性強。4、編程方便、易于使用PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。5、設計、施工、調試的周期短，改造方便用繼電器控制完成一項控制工程，首先必須按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器柜的布置和接線圖等，進行安裝調試，以后修改起來十分不便。而PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。因為PLC是通過程序完成控制任務的，采用了方便用戶的工業編程語言，且都具有槍支和仿真的功能，大大減輕了繁重的安裝接線工作，縮短了施工周期。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。6、維護方便PLC的輸入/輸出端子能夠直觀的反映出現場信號的變化狀態，通過編程工具可以直觀的觀察控制程序和控制系統的運行狀態，如內部工作狀態、通信狀態、I/O點狀態、異常狀態和電源狀態等，極大的方便了維護人員查找故障，縮短了對系統維護的時間。7、體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。1.3.4PPLC的應用領域域目前，PLC在在國內外已廣廣泛應用于鋼鋼鐵、石油、化化工、電力、建建材、機械制制造、汽車、輕輕紡、交通運運輸、環保及及文化娛樂等等各個行業，使使用情況大致致可歸納為如如下幾類。1．開關量的的邏輯控制這這是PLC最基本、最最廣泛的應用用領域，它取取代傳統的繼繼電器電路，實實現邏輯控制制、順序控制制，既可用于于單臺設備的的控制，也可可用于多機群群控及自動化化流水線。如如注塑機、印印刷機、訂書書機械、組合合機床、磨床床、包裝生產產線、電鍍流流水線等。2．模擬量控控制在工業生生產過程當中中，有許多連連續變化的量量，如溫度、壓壓力、流量、液液位和速度等等都是模擬量量。為了使可可編程控制器器處理模擬量量，必須實現現模擬量（Analoog）和數字量量（Digittal）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產產配套的A/D和D/A轉換模塊，使使可編程控制制器用于模擬擬量控制。3．運動控制PPLC可以用于圓圓周運動或直直線運動的控控制。從控制制機構配置來來說，早期直直接用于開關關量I/O模塊連接位位置傳感器和和執行機構，現現在一般使用用專用的運動動控制模塊。如如可驅動步進進電機或伺服服電機的單軸軸或多軸位置置控制模塊。世世界上各主要要PLC廠家的產品品幾乎都有運運動控制功能能，廣泛用于于各種機械、機機床、機器人人、電梯等場場合。4．過程控制制過程控制是是指對溫度、壓壓力、流量等等模擬量的閉閉環控制。作作為工業控制制計算機，PLC能編制各種種各樣的控制制算法程序，完完成閉環控制制。PID調節是一般般閉環控制系系統中用得較較多的調節方方法。大中型型PLC都有PID模塊，目前前許多小型PLC也具有此功功能模塊。PID處理一般是是運行專用的的PID子程序。過過程控制在冶冶金、化工、熱熱處理、鍋爐爐控制等場合合有非常廣泛泛的應用。5．數據處理理現代PLC具有數學運運算（含矩陣陣運算、函數數運算、邏輯輯運算）、數數據傳送、數數據轉換、排排序、查表、位位操作等功能能，可以完成成數據的采集集、分析及處處理。這些數數據可以與存存儲在存儲器器中的參考值值比較，完成成一定的控制制操作，也可可以利用通信信功能傳送到到別的智能裝裝置，或將它它們打印制表表。數據處理理一般用于大大型控制系統統，如無人控控制的柔性制制造系統；也也可用于過程程控制系統，如如造紙、冶金金、食品工業業中的一些大大型控制系統統。6．通信及聯聯網PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能能設備間的通通信。隨著計計算機控制的的發展，工廠廠自動化網絡絡發展得很快快，各PLC廠商都十分分重視PLC的通信功能能，紛紛推出出各自的網絡絡系統。新近近生產的PLC都具有通信信接口，通信信非常方便。1.3.5PPLC的工作原理理當PLC投入運運行后，其工工作過程一般般分為三個階階段，即輸入入采樣、用戶戶程序執行和和輸出刷新三三個階段。完完成上述三個個階段稱作一一個掃描周期期。在整個運運行期間，PLC的CPU以一定的掃掃描速度重復復執行上述三三個階段。圖1.2PPLC的運行階段1.輸入采樣階階段在輸入采樣樣階段，PLC以掃描方式式依次地讀入入所有輸入狀狀態和數據，并并將它們存入入I/O映象區中的的相應得單元元內。輸入采采樣結束后，轉轉入用戶程序序執行和輸出出刷新階段。在在這兩個階段段中，即使輸輸入狀態和數數據發生變化化，I/O映象區中的的相應單元的的狀態和數據據也不會改變變。因此，如如果輸入是脈脈沖信號，則則該脈沖信號號的寬度必須須大于一個掃掃描周期，才才能保證在任任何情況下，該該輸入均能被被讀入。2.用戶程序執執行階段在用戶戶程序執行階階段，PLC總是按由上上而下的順序序依次地掃描描用戶程序(梯形圖)。在掃描每每一條梯形圖圖時，又總是是先掃描梯形形圖左邊的由由各觸點構成成的控制線路路，并按先左左后右、先上上后下的順序序對由觸點構構成的控制線線路進行邏輯輯運算，然后后根據邏輯運運算的結果，刷刷新該邏輯線線圈在系統RAM存儲區中對對應位的狀態態；或者刷新新該輸出線圈圈在I/O映象區中對對應位的狀態態；或者確定定是否要執行行該梯形圖所所規定的特殊殊功能指令。即即，在用戶程程序執行過程程中，只有輸輸入點在I/O映象區內的的狀態和數據據不會發生變變化，而其他他輸出點和軟軟設備在I/O映象區或系系統RAM存儲區內的的狀態和數據據都有可能發發生變化，而而且排在上面面的梯形圖，其其程序執行結結果會對排在在下面的凡是是用到這些線線圈或數據的的梯形圖起作作用；相反，排排在下面的梯梯形圖，其被被刷新的邏輯輯線圈的狀態態或數據只能能到下一個掃掃描周期才能能對排在其上上面的程序起起作用。3.輸出刷新階階段當掃掃描用戶程序序結束后，PLC就進入輸出出刷新階段。在在此期間，CPU按照I/O映象區內對對應的狀態和和數據刷新所所有的輸出鎖鎖存電路，再再經輸出電路路驅動相應的的外設。這時時，才是PLC的真正輸出出。1.3.6PPLC的編程語言言編程語言是PLLC的重要組成成部分，PLC為用戶提供供了完整的編編程語言，以以適應用戶編編程的需要。利利用編程語言言，按照不同同的控制要求求編寫不同的的控制程序，這這相當于設計計和改變幾點點起的硬件接接線線路，這這就是所謂的的“可編程序”。程序由編編程器送到PLC內部的存儲儲器中，它也也能方便地讀讀出、檢查與與修改。PLC共有5種標準編程程語言，其中中有三種圖形形語言，即梯梯形圖（LD，LaddeerDiaagram）、功能塊塊圖（FBD，FuncttionBBlockDiagrram），和順序序功能圖（SFC，SequeentiallFuncctionChartt），兩種文文本語言，即即結構化文本本（ST，StrucctureddTextt）和指令表(IL，InstrructioonLisst)。其中梯形形圖是最早使使用的一種PLC語言，也是是現在最常用用的編程語言言。它是從繼繼電氣控制系系統原理圖的的基礎上演變變而來的，它它繼承了繼電電氣控制系統統中的基本工工作原理和電電器邏輯關系系的表達方法法，梯形圖預預計電氣控制制系統梯形圖圖的基本思想想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定區別，所以在邏輯控制系統中得到了廣泛的使用。它的最大特點就是直觀、清晰。西門子s7--200PLLC簡介S7--2000的用戶程序序中包括了位位邏輯、計數數器、定時器器、復雜數學學運算以及與與其它智能模模塊通訊等指指令內容，從從而使它能夠夠監視輸入狀狀態，改變輸輸出狀態以達達到控制目的的。緊湊的結結構、靈活的的配置和強大大的指令集使使S7--2200成為各種控控制應用的理理想解決方案案。它集成6輸入/4輸出共10個數字量I/O點，無I/O擴展能力。擁擁有6K字節程序和和數據存儲空空間，4個獨立的30kHzz高速計數器器，2路獨立的20kHzz高速脈沖輸輸出以及1個RS4855通訊/編程口，具具有PPI通訊協議、MPI通訊協議和和自由方式通通訊能力。非非常適合于小小點數控制的的微型控制器器。S7-2000系列在集散散自動化系統統中充分發圖1.3西門子s7-2000PLC揮其強大功功能。使用范范圍可覆蓋從從替代繼電器器的簡單控制制到更復雜的的自動化控制制。應用領域域極為廣泛，覆覆蓋所有與自自動檢測，自自動化控制有有關的工業及及民用領域，包包括各種機床床、機械、電電力設施、民民用設施、環環境保護設備備等等。如：：沖壓機床、磨磨床、印刷機機械、橡膠化化工機械、中中央空調、電電梯控制、運運動系統等。STEP7-Miccro/WIIN32是西門子公公司專門為S7-2000系列PLC設計在個人人計算機Windoows操作系統下下運行的編程程軟件，它的的功能強大，使使用方便，簡簡單易學，可可用梯形圖（LAD）、語句表表（STL）和功能塊塊圖三種編程程語言編制程程序，不同的的編程語言編編制的程序可可以相互轉換換。STEP7-Miccro/WIIN32提供兩套指指令集，即SIMATTIC指令集（S7-2000方式）和國國際標準指令令集（IEC11131-3方式）。程程序編制完成成之后，利用用PLC與計算機專專用的PC/PPPI電纜傳送程程序至PLC。1.4PLCC控制系統設設計思路本設計以PLCC作為工具對對五層電梯的的各種操作進進行控制。PLC控制系統設設計一般分為為以下幾個步步驟：（1）熟悉被控對對象（本次設設計的對象為為五層電梯），制制定控制方案案（2）確定I/O點數（3）選擇PLC機型（本次次設計采用西西門子S7-2000PLC）（4）選擇輸入、輸輸出設備，分分配PLC的I/O地址（5）程序設設計（包括梯梯形圖的繪制制）（6）系統調試（7）編制相關技技術文件系統統總體設計流流程如圖1.4所示：圖1.4PPLC系統總體設設計流程圖第二章硬件設設計2.1控制要要求分析所涉及的電梯模模型共有五層層，電梯的每每一層面均有有升降及轎廂廂所在樓層的的指示燈顯示示；1-5所對應的指指示燈表示樓樓層號，每層層的樓廳均有有輸入（分上上行和下行）按按鈕召喚電梯梯。工作中的的電梯主要對對各種呼梯信信號和當時的的運行狀態進進行綜合分析析，再確定下下一個工作狀狀態，為此它它要求具有自自動選向、順順向截梯、反反向保號，外外呼記憶，自自動開/關門狀態，停停梯消號，自自動達層等功功能。分析以以上控制要求求，將電梯控控制要實現的的功能羅列如如下：（1）開始時，電電梯處于任意意一層。（2）當有外呼梯梯信號到來時時電梯響應該該呼梯信號，到到達該樓層時時，電梯停止止運行，電梯梯門打開，延延時三秒后自自動關門。（3）當有內呼梯梯信號到來時時，電梯應該該響應該呼梯梯信號，到達達該樓層時，電電梯停止運行行，電梯門打打開，延時三三秒后自動關關門。（4）在電梯運行行過程中電梯梯上升（或下下降）途中，任任何反方向下下降（或上升升）的呼梯信信號均不響應應，但如果反反向呼梯信號號前方無其它它內、外呼梯梯信號時，則則電梯相應該該外呼信號，但但不響應三層層向下外呼梯梯信號。同時時，如果電梯梯達到四層，五五層沒有任何何呼梯信號，測測電梯可以響響應四層向下下外呼梯信號號。（5）電梯應具有有最遠反向外外呼梯響應功功能。例如電電梯在一樓，而而同時有二層層向下外呼梯梯，三圖2.1電梯工作流流程圖層向下外呼呼梯，四層向向下外呼梯，則則電梯先去四四樓響應四層層向下外呼梯梯信號。（6）電梯具有同同向截車功能能。（7）電梯未平層層或運行時，開開門按鈕和關關門按鈕均不不起作用。平平層且電梯停停止運行后，按按開門按鈕可可使門打開，按按關門按鈕可可使門關閉。2.2PLCC選型2.2.1PPLC控制系統的I/O點數計算與與分配根據電梯控制的的特點，輸入入信號應該包包括以下幾個個部分：（1）轎廂內及各各層門廳外呼呼按鈕轎廂內內的樓層選擇擇按鈕共有數數字鍵1~5，各層門廳廳的外呼按鈕鈕除第一層只只有上升按鈕鈕，第五層只只有下降按鈕鈕外，其余三三層均設有上上升、下降兩兩個按鈕，故故一共需要13個輸入。（2）位置信號位位置信號由安安裝于各樓層層的電梯停靠靠位置的四個個傳感器產生生。平時為常常開，當電梯梯運行到平層層時關閉，另另外還有一組組開關門限位位，故位置信信號一共需要要7個輸入（3）電梯門控制制信號大部分分電梯都具有有開門按鈕以以及關門按鈕鈕，以方便手手動開門，故故電梯門控制制信號一共需需要2個輸入。綜綜上所述，共共需要輸入點點22個。輸出信信號應該包括括：（1）內呼指示信信號內呼指示示信號有5個，分別表表示1~5層的內呼被被接受，并在在內呼指令完完成后，信號號消失。（2）外呼指示信信號外乎信號號共有8個，分別表表示1-5層的外呼被被接受，并在在外呼指令完完成后，信號號消失。（3）電梯轎廂上上下行，電梯梯上下行指示示信號，共4個（4）門電機開關關指示，共需需要輸出點2個。綜上所所述，共需輸輸出點19個。PLC五層電梯控控制系統的輸輸入、輸出點點分配表如下下所示：表2.1PPLC輸入、輸出出點分配表輸輸入點名稱輸出點名稱一層內呼I0.00一層內呼指指示Q0.0二層內呼I0.11二層內呼指指示Q0.1三層內呼I0.22三層內呼指指示Q0.2四層內呼I0.33四層內呼指指示Q0.3五層內呼I0.44五層內呼指指示Q0.4一層外呼上I0.55一層外呼上上指示Q0.5二層外呼下I0.66二層外呼下下指示Q0.66二層外呼上I0.77二層外呼上上指示Q0.7三層外呼下I1.00三層外呼下下指示Q1.0三層外呼上I1.11三層外呼上上指示Q1.1四層外呼下I1.22四層外呼下下指示Q1.2四層外呼上I1.33四層外呼上上指示Q1.3五層外呼下I1.44五層外呼下下指示Q1.4開門按鈕I1.55電梯上行指指示Q1.5關門按鈕I1.66電梯下行指指示Q1.6一層平層I1.77門電機開門Q1.7二層平層I2.00門電機關門Q2.0三層平層I2.11電梯轎廂上上行Q2.1四層平層I2.22電梯轎廂下下行Q2.2五層平層I2.33開門限位I2.44關門限位I2.552.2.2PPLC的型號選擇擇綜合輸入輸出點點的計算以及及要實現的電電梯控制功能能，使用西門門子s7-2000PLC（CPU2226）加一個擴擴展模塊，這這樣就能完全全能夠滿足設設計要求。S7-2000PLC是一種小型型可編程邏輯輯控制器（MicrooPLC），可應用用于各種小型型自動化控制制系統。高集集成度的設計計、低廉的成成本使得s7-2000成為各種小小型控制任務務理想的解決決方案，適用用于各行各業業，各種場合合中的檢測、監監測及控制的的自動化。并并且，西門子子s7-2000PLC具有：極高高的可靠性、豐豐富的指令集集、極快的浮浮點運算速度度、豐富的擴擴展模塊、強強大的內部集集成功能等幾幾個方面的出出色表現。第三章軟件設設計由電梯運動流程程圖可以看出出電梯的運動動控制中最需需要關注的主主要部分是：：開關轎廂門門的控制，電電梯的自動選選向，轎廂的的內呼和樓層層外呼指示。將將各部分分為為單獨的模塊塊分別進行編編程，繪制梯梯形圖，不僅僅條理清晰，提提高編程效率率，而且能更更為方便的進進行程序的調調試。3.1開關轎轎廂門程序轎廂門開可分為為以下幾種情情況：（1）電梯在一層層平層，有一一層外呼上指指示或一層內內呼指示。（2）電梯在二層層平層，有二二層外呼下指指示(電梯選項向向下)，二層外呼呼上指示(電梯選項向向上)或二層內呼呼指示。（3）電梯在三層層平層，有三三層外呼下指指示(電梯選項向向下)，三層外呼呼上指示(電梯選項向向上)或三層內呼呼指示。（4）電梯在四層層平層，有四四層外呼下指指示(電梯選項向向下)，四層外呼呼上指示(電梯選項向向上)或四層內呼呼指示。（5）電梯在五層層平層，有五五層外呼下指指示或五層內內呼指示。（6）電梯在平層層時按下開門門按鈕。所繪繪制的梯形圖圖如下：圖3.1轎箱門開門電電機開這個輸輸出被置位后后，當它符合合一定條件時時，就應取消消它的置位，使使其停止開門門動作。這些些條件應為：：（1）按下關門按按鈕，并且同同時開門按鈕鈕沒有按下。（2）輸出信號門電機關置位，且開門按鈕沒有按下（3）達到開門限位，自動停止開門動作。所繪制的梯形圖如下：圖3.2轎箱門開復位開門動作結束后將是3秒鐘的延時，然后電梯會自動關門，達到關門限位后，關門動作自動結束。同樣，按下關門按鈕，電梯也將關門，開門按鈕被按下，或有門電機開信號輸出，則關門動作取消。所繪制的梯形圖如下：圖3.3轎箱門關及其復位3.2自動選選向程序本程序的自動選選項功能主要要由電梯的上上行條件和下下行條件兩部部分組成，其其中，電梯滿滿足以下條件件時上行：（1）電梯在四層層，且有四層層外呼上指示示，五層外呼呼下指示，五五層內呼指示示。（2）電梯在三層層，且有三層層外呼上指示示，四層外呼呼下指示，四四層外呼上指指示，五層外外呼下指示，四四層內呼指示示，五層內呼呼指示。（3）電梯在二層層，且有二層層外呼上指示示，三層外呼呼下指示，三三層外呼上指指示，四層外外呼下指示，四四層外呼上指指示，五層外外呼下指示，三三層內呼指示示，四層內呼呼指示，五層層內呼指示。（4）電梯在一層時，無論什么情況均上行；同理，電梯在第五層時無論什么情況均不上行。滿足以上條件同時不滿足電梯下行條件時，電梯上行，繪制梯形圖如下：圖3.4電梯轎箱上行同樣，當滿足以下條件，且不滿足電梯上行條件時，電梯下行：（1）電梯在四層，且有四層外呼下指示，三層外呼上指示，三層外呼下指示，二層外呼上指示，二層外呼下指示，一層外呼上指示，三層內呼指示，二層內呼指示，一層內呼指示。（2）電梯在三層，且有三層外呼下指示，二層外呼上指示，二層外呼下指示，一層外呼上指示，二層內呼指示，一層內呼指示。（3）電梯在二層，且有二層外呼下指示，一層外呼上指示，一層內呼指示。（4）電梯在五層時，無論什么情況均滿足下行條件，同理，電梯在一層時，無論如何均不會下行。繪制梯形圖如下所示：圖3.5電梯轎箱下行3.3轎廂內內呼和樓層外外呼指示程序序轎廂內呼較為簡簡單，當按下下內呼按鈕，內內呼指示即置置位，達到指指定樓層后，電電梯門打開，內內呼指示取消消置位。以第第一層為例，梯梯形圖如下所所示：圖3.6一層內呼指指示置位與復復位樓層外呼呼指示程序則則比較復雜，按按下外呼按鈕鈕，則對應的的外呼指示置置位，在取消消置位時，一一層和五層因因為只有一種種運動方向，因因此直接平層層后門電機