可編程控制器（PLC）的八層電梯監(jiān)控系統(tǒng) 摘 要 隨著經(jīng)濟發(fā)展，高層建筑的日益增多，電梯已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｖ胁豢扇鄙俅怪苯煌üぞ?。更好的滿足用戶的要求，開發(fā)出高安全性、高可靠性，是國內(nèi)外各電梯生產(chǎn)企業(yè)和研究機構(gòu)的主目標。其中電梯控制系統(tǒng)的開發(fā)是達到以上目標的最重要途徑。 本文介紹了由PLC控制八層電梯的模型的構(gòu)成，主要功能，編程方法及程序等。通過實驗調(diào)試將設(shè)計與實踐相結(jié)合，達到了控制和監(jiān)控的設(shè)計目的。 關(guān)鍵字：電梯；控制；監(jiān)控；調(diào)試 Programmable controller(PLC) Eight layer elevator supervision systems Abstract Elevators have already become the essential vertical transportation in people normally life, with the development of economy and the booming of high buildings. In order to preferably satisfy custom's requirement, the major object of elevator Produce Corporation of our country and foreign is the development elevator of more safety, more reliability. And then it is the most important way that we can come to the above target by developing elevator control system. This text introduce is control eight composing of the model of the layer elevators by the PLC, main function, the plait distance method and procedure. Pass experiment to debug to combine together the design and fulfillment, be come to the design purpose of the control and supervision. Keyword: Elevator; Control; Supervise and control; debug 目錄 1緒論 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1 1.1 電梯的發(fā)展歷史 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1 1.2 電梯的發(fā)展現(xiàn)狀與主流控制方式分析 ????????????????????????????????????????????????????? 1 1.3 本設(shè)計課題概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.3.1 課題主要內(nèi)容 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.3.2 課題主要任務(wù)與設(shè)計指標 ??????????????????????????????????????????????????????????????? 2 2 可編程控制器( PLC )概述 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3 2.1可編程控制器的( PLC )發(fā)展歷史 ????????????????????????????????????????????????????????????? 3 2.2可編程控制器( PLC )的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與特點 ????????????????????????????????????????????????? 4 2.2.1 PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4 2.2.2 PLC的特點 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4 2.3 PLC控制電梯的意義和優(yōu)點 ????????????????????????????????????????????????????????????????????? 5 2.3.1 PLC控制電梯的意義 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????? 5 2.3.2 PLC控制電梯的優(yōu)點 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????? 6 3 硬件控制電路分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 3.1 主控PLC的介紹 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 3.1.1本課題電梯模型中使用的PLC類型 ????????????????????????????????????????????? 7 3.1.2 微機與S7-200 PLC的通訊方式 ?????????????????????????????????????????????????? 8 3.2 PLC電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8 3.2.1 PLC電梯運行控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 ???????????????????????????????????????????? 8 3.2.2 PLC電梯信號控制系統(tǒng) ???????????????????????????????????????????????????????????????? 9 3.3 本設(shè)計中PLC的I/O接口及內(nèi)存分配 ???????????????????????????????????????????????????? 10 4 PLC電梯控制系統(tǒng)的程序設(shè)計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? 13 4.1 本設(shè)計編程遵循的控制規(guī)律 ????????????????????????????????????????????????????????????????? 13 4.2 PLC電梯控制系統(tǒng)程序設(shè)計內(nèi)容 ??????????????????????????????????????????????????????????? 18 4.3.1 主程序——啟動 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 18 4.3.2 子程序——shangsheng（上升） ?????????????????????????????????????????????? 19 4.3.3 子程序——xiajiang（下降） ?????????????????????????????????????????????????? 23 4.3.4 子程序——yunxing（運行） ???????????????????????????????????????????????????? 26 4.3.5 子程序——tineiqingqiu（梯內(nèi)請求） ??????????????????????????????????? 28 4.3.6 子程序——tiwaiqingqiu（梯外請求） ??????????????????????????????????? 29 4.3.7子程序——dangqianceng（當(dāng)前層） ???????????????????????????????????????? 30 4.3.8子程序——kaiguanmeng（開關(guān)門） ?????????????????????????????????????????? 30 4.4 PLC電梯控制系統(tǒng)程序的調(diào)試流程 ??????????????????????????????????????????????????????? 34 5 結(jié)論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 44 附錄 參考文獻 1緒論 1.1 電梯的發(fā)展歷史 電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運輸工具。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯;高層住宅需要有住宅梯;百貨大樓和賓館需要有客梯，自動扶梯……。在現(xiàn)代社會，電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運輸工具。據(jù)統(tǒng)計，美國每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù)。當(dāng)今世界，電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標志之一。追溯電梯這種升降設(shè)備的歷史，據(jù)說它起源于公元前236年的古希臘。當(dāng)時有個叫阿基米德的人設(shè)計出-----人力驅(qū)動的卷筒式卷揚機。1858年以蒸汽機為動力的客梯，在美國出現(xiàn)，繼而有在英國出現(xiàn)水壓梯。1889年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動機作為電梯動力，這才出現(xiàn)名副其實的電梯，并使電梯趨于實用化。1900年還出現(xiàn)了第一臺自動扶梯。1949年出現(xiàn)了群控電梯，首批4~6臺群控電梯在紐約的聯(lián)合國大廈被使用。1955年出現(xiàn)了小型計算機(真空管)控制電梯。1962年美國出現(xiàn)了速度達8米/秒的超高速電梯。1963年一些先進工業(yè)國只成了無觸點半導(dǎo)體邏輯控制電梯。1967年可控硅應(yīng)用于電梯，使電梯的拖動系統(tǒng)筒化，性能提高。1971年集成電路被應(yīng)用于電梯。第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯。1976年微處理機開始用于電梯，使電梯的電氣控制進入了一個新的發(fā)展時期。 1.2 電梯的發(fā)展現(xiàn)狀與主流控制方式分析 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、近年來，我國的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展．一些電梯廠也在不斷改進設(shè)計、修改工藝。更新?lián)Q代生產(chǎn)更新型的電梯，電梯主要分為機械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩大部份，隨著自動控制理論與微電子技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化，交流調(diào)速是當(dāng)前電梯拖動的主要發(fā)展方向。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式： ( 1 ) 繼電路控制系統(tǒng) (早期安裝的電梯多為繼電器控制系統(tǒng)) 繼電器邏輯控制系統(tǒng)具有原理簡單，線路簡單，易于理解和掌握的特點，而且價格比較便宜。但是，繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點，目前已逐漸被淘汰。 ( 2 ) 微機控制系統(tǒng) 電梯微機控制系統(tǒng)主要是由微處理器通過預(yù)先置入軟件程序完成對電梯的信號處理、運行過程控制、拖動系統(tǒng)的速度控制、運行監(jiān)控和故障診斷、以及建筑內(nèi)電梯的群控。它是將傳統(tǒng)的有觸點的電氣控制改為無觸點的程序控制，通過軟件實現(xiàn)對電梯的自動控制。微機控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷。 ( 3 ) PLC控制系統(tǒng) 可編程控制器（Programmable Logic controller，簡稱PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)與自動化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器，是一種專門從事邏輯控制的微型計算機系統(tǒng)，是基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。普遍計算機進行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機界面好就可以了?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）控制器源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現(xiàn)控制，而主要靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序，進行入出信息變換實現(xiàn)控制。 PLC控制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。 鑒于其種種優(yōu)點， 目前電梯的繼電器控制方式已逐漸被 PLC控制所代替。 1.3 本設(shè)計課題概述 1.3.1 課題主要內(nèi)容 本設(shè)計課題主要是采用PLC對電梯進行實時控制的優(yōu)勢，以八層樓電梯為例，編制八層電梯的PLC的梯形圖程序，應(yīng)用監(jiān)控軟件開發(fā)八層電梯的監(jiān)控畫面，可編程控制器采用西門子S7-200PLC。監(jiān)控軟件使用亞控科技公司組態(tài)王6.5，從而實現(xiàn)計算機遠程監(jiān)控八層電梯的運行。 1.3.2 課題主要任務(wù)與設(shè)計指標 ( 1 )編寫西門子S7-200PLC梯形圖程序。 ( 2 )使用STEP7 Micro WIN編成軟件編譯、調(diào)試、下載。 所以，綜上所述，本設(shè)計就以PLC作為工具對升降電梯的各種操作進行控制。我根據(jù)導(dǎo)師提供的八層電梯的硬件端口分配表，利用西門子SETP 7編程軟件設(shè)計PLC控制程序，最后是進行實際的調(diào)試運行，將PLC控制程序、電梯模型運行相結(jié)合。 2 可編程控制器( PLC )概述 2.1可編程控制器的( PLC )發(fā)展歷史 可編程控制器（Programmable Logic controller，簡稱PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)與自動化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。 第一臺可編程控制器的設(shè)計規(guī)范是美國通用公司提出的。當(dāng)時的目的是要求設(shè)計一種新的控制裝置以取代繼電器盤，在保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點的基礎(chǔ)上，同時具有現(xiàn)代化生產(chǎn)線所要求的時間響應(yīng)快、控制精度高、可靠性好、控制程序、可隨工藝改變、易于與計算機接口、維修方便等諸多高品質(zhì)與功能。這一設(shè)想提出后，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年研制成第一臺PLC，型號為PDP-14，投入通用汽車公司的生產(chǎn)線控制中，取得了令人滿意的效果，從此開創(chuàng)了PLC的新紀元。 第一臺PLC具有模塊化、可擴充、可重編程及用于工業(yè)環(huán)境的特性。這些控制器易于安裝，占用空間小，可重復(fù)使用。盡管控制器編程有些瑣碎，但它具有公共的工廠標準—梯形圖編程語言，這樣使得不熟悉計算機的人也能方便的使用它。 70年代中期，由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使8位微處理器和位片處理器相繼問世，使可編程控制技術(shù)產(chǎn)生了飛躍。在邏輯運算功能的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運算、閉環(huán)控制、提高了運算速度，擴大了輸入輸出規(guī)模。在這個時期，日本、西德（原）和法國相繼研制出了自己的PLC，我國在1974年也開始研制。 隨著時代的發(fā)展，當(dāng)今的技術(shù)也日趨完善、競爭愈演愈烈。單一人工的操作已不能滿足于目前的制造業(yè)前景，也無法保證更高質(zhì)量的要求和高新技術(shù)企業(yè)的形象。人們在生產(chǎn)實踐中看到，自動化給人們帶來了極大的便利和產(chǎn)品質(zhì)量上的保證，同時也減輕了人員的勞動強度，減少了人員上的編制。在許多復(fù)雜的生產(chǎn)過程中難以實現(xiàn)的目標控制、整體優(yōu)化、最佳決策等，熟練的操作工、技術(shù)人員或?qū)＜摇⒐芾碚邊s能夠容易判斷和操作，可以獲得滿意的效果.人工智能的研究目標正是利用計算機來實現(xiàn)、模擬這些智能行為，通過人腦與計算機協(xié)調(diào)工作，以人機結(jié)合的模式，為解決十分復(fù)雜的問題尋找最佳的途徑。 我們在各種場合看到了繼電器連接的控制，那已經(jīng)是時代的過去，如今的繼電器只能作為低端的基層控制模塊或者簡單的設(shè)備中使用到；而PLC的出現(xiàn)也成為了劃時代的主題，通過極其穩(wěn)定的硬件穿插靈活的軟件控制，使得自動化走向了新的高潮。 2.2可編程控制器( PLC )的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與特點 2.2.1 PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu) PLC的內(nèi)部由三大部分組成 ( 1 ) 中央處理器( CPU ) CPU的核心是由一個或者多個累加器組成，它們具有邏輯的數(shù)學(xué)運算能力，并能讀取程序存儲器的內(nèi)容通過計算后去驅(qū)動相應(yīng)的存儲器和I/O接口。 ( 2 ) 帶有外部I/O口擴展的I/O接口地址 I/O口將內(nèi)部累加器和外部的輸入和輸出系統(tǒng)連接起來，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)存入程序存儲器或者數(shù)據(jù)存儲器中。 ( 3 ) 存儲器 存儲器可以將I/O口輸入的數(shù)據(jù)存入存儲器中，并在工作時調(diào)轉(zhuǎn)到累加器和I/O接口上。存儲器分程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM，ROM可以將數(shù)據(jù)永久的存入存儲器中，而RAM只能作為CPU計算時臨時計算使用的緩沖空間。 2.2.2 PLC的特點 PLC的最大特點在于：電氣工程師已不再電氣的硬件上花費太多的心計，只要將按鈕開關(guān)或感應(yīng)器的輸入點連接到PLC的輸入點上就能解決問題，通過輸出點連接接觸器或繼電器來控制大功率的啟動設(shè)備，而小功率的輸出設(shè)備直接連接就可以。 PLC的抗干擾是極其優(yōu)秀的，我們根本不用去關(guān)心它的使用壽命和工作場合的惡劣，這些所有的問題已不再成為我們失敗的主題，而留給我們的是關(guān)心如何來利用PLC的內(nèi)部資源為我們加強設(shè)備的控制能力，使我們的設(shè)備更加的柔性。 2.3 PLC控制電梯的應(yīng)用和優(yōu)點 2.3.1 PLC控制電梯的應(yīng)用 電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計算機控制的一個重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點之一。 可編程序控制器 (PLC)最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。PLC是一種專門從事邏輯控制的微型計算機系統(tǒng)。由于PLC具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、設(shè)計配置靈活等特點。因此在工業(yè)控制方面得到了廣泛應(yīng)用。自80年代后期PLC引入我國電梯行業(yè)以來，由PLC組成的電梯控制系統(tǒng)被許多電梯制造廠家普遍采用。并形成了一系列的定型產(chǎn)品。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中，PLC系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。 電梯控制系統(tǒng)分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。調(diào)速部分的性能對電梯運行是乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是電梯安全可靠運行的關(guān)鍵。為了改善電梯的舒適感和運行的可靠性，現(xiàn)在都改為用PLC來控制電梯的運行，這樣大大提高了電梯的性能。 2.3.2 PLC控制電梯的優(yōu)點 (1)在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實現(xiàn)對 電梯運行的 自動控制 ， 可靠性大大提高。 (2)去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。 (3)PLC可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。 (4)PLC 可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修 。 (5)用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。 (6)更改控制方案時不需改動硬件接線。 3 硬件控制電路分析 3.1 主控PLC的介紹 3.1.1本課題電梯模型中使用的PLC類型 本課題使用的是西門子S7-200系列，型號為CPU 226的PLC。 SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。 本課題使用的是西門子S7-200系列，型號為CPU 226的PLC，S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。 西門子S7-200系列，型號為CPU 226的PLC介紹： 本機集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點。可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O 點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 3.1.2 微機與S7-200 PLC的通訊方式 連接S7-200與編程設(shè)備的方式有兩種：一種是直接使用PC/PPI電纜；另一種是用通訊卡和MPI電纜。 PPI電纜比較常用，而且成本較低。它將S7-200的編程口與計算機的RS-232端口相連。PPI電纜也可用于其它設(shè)備與S7-200的連接。 如果使用MPI電纜，就必須先在計算機上安裝通訊卡。這種通訊方式可以用較高的波特率進行通訊。 本次設(shè)計考慮到實際情況，選擇PPI電纜連接方式作為實際調(diào)試時的通訊連接方式。 3.2 PLC電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計 3.2.1 PLC電梯運行控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 （1）開、關(guān)門環(huán)節(jié) j 電梯響應(yīng)開關(guān)門呼叫或到目標層停車自動開門； k 開門延遲時間到后，自動關(guān)門，延遲時間未到可以手動關(guān)門； l 在電梯關(guān)門過程中，需開門時，可以通過手動開門實施重新開門； （2）內(nèi)、外信號的保持 電梯有內(nèi)、外信號時，呼梯信號應(yīng)被記憶，即響應(yīng)按鈕的指示燈亮，呼梯信號被響應(yīng)后，呼梯信號應(yīng)被消除，即響應(yīng)按鈕的指示燈滅； （3）由一臺電機的正反轉(zhuǎn)來控制電梯的上升和下降； （4）自動定向 當(dāng)有梯內(nèi)請求信號時或選層指令相對于電梯位置具有不同方向時，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動確定方向。 （5）順向截停 當(dāng)電梯在運行中，可以響應(yīng)梯外或梯內(nèi)的請求信號，若符合運行方向，則能逐一?？繎?yīng)答，即當(dāng)電梯向上運行的時候，不會響應(yīng)所有樓層向下的請求和低于當(dāng)前層的樓層向上的請求；同理，當(dāng)電梯向下運行時，也不會響應(yīng)所有樓層向上的請求和高于當(dāng)前層的樓層向下的請求。 （6）自動換向 當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動換向，應(yīng)答相反方向的信號。 3.2.2 PLC電梯信號控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 電梯信號控制基本由 PLC軟件實現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如圖3-2所示，輸入到 PLC的控制信號有: 內(nèi)指令信號（電梯內(nèi)請求）、外指令信號（電梯外請求）、門層信號（限位信號）、開門和關(guān)門信號。 圖3-2 電梯PLC信號控制系統(tǒng)框圖 3.3 本設(shè)計中PLC的I/O接口及內(nèi)存分配 本設(shè)計是以八層電梯為例，需要的控制開關(guān)包括：電梯樓層的限位開關(guān)、梯內(nèi)的請求開關(guān)、梯外的請求開關(guān)，開門和關(guān)門的開關(guān)。設(shè)備需要有34個輸入點、有18個輸出點需要控制，故選擇S7-200系列CUP226的PLC（24入/16出）和S7-200系列PLC的擴展模塊EM223（4入/4出）、EM221（8入）。 設(shè)計中包含的PLC內(nèi)存類型和屬性如表3-1所示： 表3-1設(shè)計中包含的PLC內(nèi)存類型和屬性 區(qū)域 說明 位存取 字節(jié)存取 字存取 雙字存取 可保留 可強迫 I 離散輸入 讀/寫 讀/寫 讀/寫 讀/寫 否 是 Q 離散輸出 讀/寫 讀/寫 讀/寫 讀/寫 否 是 M 內(nèi)部內(nèi)存位 讀/寫 讀/寫 讀/寫 讀/寫 是 是 SM 特殊內(nèi)存位 （SM0-SM29為只讀內(nèi)存區(qū)） 讀/寫 讀/寫 讀/寫 讀/寫 否 否 V 變量內(nèi)存 讀/寫 讀/寫 讀/寫 讀/寫 是 是 欲存取位，指定位址，位址包含區(qū)域標識符和字節(jié)位號。零是所有數(shù)據(jù)區(qū)的第一個地址。字節(jié)號后面的小數(shù)點用于區(qū)別字節(jié)號和位號。位址是從0至7的十進制數(shù)字。 例如: I0.0 或 M2.7 本設(shè)計中PLC I/O端口及內(nèi)存分配如下所示： 輸入部分： 表3-2 輸入端口分配表 I0.0 電梯一層限位 I1.6 梯外一層向上請求按鈕 I0.1 電梯二層限位 I1.7 梯外二層向上請求按鈕 I0.2 電梯三層限位 I2.0 梯外二層向下請求按鈕 I0.3 電梯四層限位 I2.1 梯外三層向上請求按鈕 I0.4 電梯五層限位 I2.2 梯外三層向下請求按鈕 I0.5 電梯六層限位 I2.3 梯外四層向上請求按鈕 I3.2 電梯七層限位 I2.4 梯外四層向下請求按鈕 I3.3 電梯八層限位 I2.5 梯外五層向上請求按鈕 I3.4 電梯上極限 I2.6 梯外五層向下請求按鈕 I3.5 電梯下極限 I4.0 梯外六層向上請求按鈕 I0.6 梯內(nèi)一層請求按鈕 I2.7 梯外六層向下請求按鈕 I0.7 梯內(nèi)二層請求按鈕 I4.1 梯外七層向上請求按鈕 I1.0 梯內(nèi)三層請求按鈕 I4.2 梯外七層向下請求按鈕 I1.1 梯內(nèi)四層請求按鈕 I4.3 梯外八層向下請求按鈕 I1.2 梯內(nèi)五層請求按鈕 I1.3 梯內(nèi)六層請求按鈕 I3.0 梯內(nèi)七層請求按鈕 I3.1 梯內(nèi)八層請求按鈕 I1.4 梯內(nèi)開門按鈕 I1.5 梯內(nèi)關(guān)門按鈕 輸出部分： 表3-3 輸出端口分配表 Q0.0 一層向上指示 Q1.2 六層向上指示 Q0.1 二層向上指示 Q1.1 六層向下指示 Q0.2 二層向下指示 Q1.3 七層向上指示 Q0.3 三層向上指示 Q1.4 七層向下指示 Q0.4 三層向下指示 Q1.5 八層向下指示 Q0.5 四層向上指示 Q1.6 電梯開門 Q0.6 四層向下指示 Q1.7 電提關(guān)門 Q0.7 五層向上指示 Q2.0 啟/停 Q1.0 五層向下指示 Q2.1 正/反轉(zhuǎn) 中間繼電器部分： 表3-4 中間繼電器分配表 M0.0 梯內(nèi)一層請求信號 M1.0 梯外一層向上請求信號 M0.1 梯內(nèi)二層請求信號 M1.1 梯外二層向上請求信號 M0.2 梯內(nèi)三層請求信號 M2.1 梯外二層向下請求信號 M0.3 梯內(nèi)四層請求信號 M1.2 梯外三層向上請求信號 M0.4 梯內(nèi)五層請求信號 M2.2 梯外三層向下請求信號 M0.5 梯內(nèi)六層請求信號 M1.3 梯外四層向上請求信號 M0.6 梯內(nèi)七層請求信號 M2.3 梯外四層向下請求信號 M0.7 梯內(nèi)八層請求信號 M1.4 梯外五層向上請求信號 M2.0 脈沖信號 M2.4 梯外五層向下請求信號 M4.0 正轉(zhuǎn)信號（上升） M1.5 梯外六層向上請求信號 M4.1 反轉(zhuǎn)信號（下降） M2.5 梯外六層向下請求信號 M1.6 梯外七層向上請求信號 M2.6 梯外七層向下請求信號 M1.7 梯外八層向下請求信號 變量存儲器部分: 表3-5 變量存儲器分配表 VB0 存放當(dāng)前層數(shù)據(jù) VB4 存放目標請求層數(shù)據(jù) V是區(qū)域標識符，用V存儲器存儲程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果，也可以用它來保存與工作或任務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，是PLC進行內(nèi)部數(shù)據(jù)變換的中間環(huán)節(jié)。PLC取代繼電器的內(nèi)部變換主要在這里進行。一般的PLC都提供了容量較大的變量存儲區(qū)。按位、字節(jié)、字、雙字來存取V存儲器中的數(shù)據(jù)。本設(shè)計中采用的是字節(jié)訪問標識： V [長度] [起始字節(jié)] 4 PLC電梯控制系統(tǒng)程序設(shè)計 由于硬件系統(tǒng)的外部連接設(shè)備是固有的，并不能加以改動。所以在分配好PLC的I/O接口及內(nèi)存后，為了實現(xiàn)優(yōu)化控制，就需要用西門子STEP 7專業(yè)編程軟件對電梯控制程序進行設(shè)計。由于電梯控制系統(tǒng)實際上是一個人機交互式的控制系統(tǒng)，因此單純采用順序控制或邏輯控制是不能夠滿足要求的，而應(yīng)該在設(shè)計中采用隨機邏輯控制方式。同時，由于梯形圖之間的相互關(guān)聯(lián)性很強，程序設(shè)計比較復(fù)雜，因此在電梯控制系統(tǒng)的軟件部分時，主要采用模塊化的編程思想來進行設(shè)計。 4.1 本設(shè)計編程遵循的控制規(guī)律 電梯的運行規(guī)律：主要有上升、下降、開轎門、關(guān)轎門這四種工作方式。 其編制的程序主要遵循以下控制規(guī)律: （1）電梯遵守集選規(guī)則，即將呼叫信號先進行登記，對與電梯運行同向的呼叫信號逐一應(yīng)答，當(dāng)同向指令和召喚應(yīng)答完畢后電梯可以自動換向。 （2）電梯還遵循相應(yīng)的調(diào)度原則：正常情況下，當(dāng)電梯首次開機使用時，電梯將會自動下降到一層，在第一層樓待命。當(dāng)某層站有門廳呼叫信號時，電梯立即啟動并定向運行去接該層站的乘客。 （3）當(dāng)電梯因轎廂內(nèi)指令而到達基站后關(guān)門待命時，電梯停留在最后?？康膶诱敬? （4）當(dāng)電梯正在上行時 j若是當(dāng)前層上方出現(xiàn)上行方向的門廳呼叫信號，電梯按照由低層到高層的優(yōu)先順序進行響應(yīng)。 k若是當(dāng)前層上方出現(xiàn)下行方向的門廳呼叫信號，電梯暫時不響應(yīng)，待執(zhí)行完本周期內(nèi)最高層上行目標請求后再響應(yīng)該請求信號。 l若是當(dāng)前層下方出現(xiàn)向下或向上的門廳呼叫信號，電梯暫時不響應(yīng)，待執(zhí)行完本周期內(nèi)最高層上行目標請求后再按照一定的優(yōu)先順序響應(yīng)請求信號。 （5）當(dāng)電梯正在下行時 j若是當(dāng)前層下方出現(xiàn)下行方向的門廳呼叫信號，電梯按照由高層到低層的優(yōu)先順序進行響應(yīng)。 k若是當(dāng)前層下方出現(xiàn)上行方向的門廳呼叫信號，電梯暫時不響應(yīng)，待執(zhí)行完本周期內(nèi)最低層下行目標請求后再響應(yīng)該請求信號。 l若是當(dāng)前層上方出現(xiàn)向下或向上的門廳呼叫信號，電梯暫時不響應(yīng)，待執(zhí)行完本周期內(nèi)最低層下行目標請求后再按照一定的優(yōu)先順序響應(yīng)請求信號。 （6）開、關(guān)門控制規(guī)律 j 電梯響應(yīng)開關(guān)門呼叫或到目標層停車自動開門； k 開門延遲時間到后，自動關(guān)門，延遲時間未到可以手動關(guān)門； l 在電梯關(guān)門過程中，需開門時，可以通過手動開門實施重新開門； 4.2 PLC電梯控制系統(tǒng)程序設(shè)計內(nèi)容 根據(jù)電梯的運行控制規(guī)律，和PLC程序掃描運行的特點。我在本次設(shè)計中按照所要完成的不同功能，將程序分為八個模塊，即： 主程序： 啟動 子程序：shangsheng（上升） xiajiang（下降） yunxing（運行） tineiqingqiu（梯內(nèi)請求） tiwaiqingqiu（梯外請求）、 dangqianceng（當(dāng)前層） kaiguanmeng（開關(guān)門） 下面將對每個子程序的具體內(nèi)容逐一詳細介紹。 4.3.1 主程序——啟動 主程序所要完成的功能是按掃描順序調(diào)用每個子程序，達到程序正常啟動的目的。主程序——啟動具體程序設(shè)計內(nèi)容如圖4-3 所示： 圖4-3 主程序——啟動 4.3.2 子程序——shangsheng（上升） 圖4-4 shangsheng（上升）子程序的部分程序（2層） shangsheng（上升）子程序中判斷電梯是否上升的部分程序如圖4-5所示： 圖4-5 shangsheng（上升）子程序中判斷電梯是否上升的部分程序 4.3.3 子程序——xiajiang（下降） xiajiang（下降）子程序中判斷是否將發(fā)生請求的層數(shù)作為目標層的部分程序內(nèi)容如圖4-6所示： 圖4-6 xiajiang（下降）子程序的部分程序（7層） xiajiang（下降）子程序中判斷電梯是否上升的部分程序如圖4-7所示： 圖4-7 xiajiang（下降）子程序中判斷電梯是否下降的部分程序 4.3.4 子程序——yunxing（運行） yunxing（運行）子程序的程序設(shè)計如圖4.8所示： 圖4.8 yunxing（運行）子程序梯形圖 4.3.5 子程序——tineiqingqiu（梯內(nèi)請求） tineiqingqiu（梯內(nèi)請求）子程序的部分程序如圖4-9所示： 圖4-9 tineiqingqiu（梯內(nèi)請求）子程序的部分程序梯形圖 4.3.6子程序——tiwaiqingqiu（梯外請求） 圖4-10 tiwaiqingqiu（梯外請求）子程序的部分程序（6層） 4.3.7子程序——dangqianceng（當(dāng)前層） dangqianceng（當(dāng)前層）子程序的部分程序如圖4-11所示： 圖4-11 dangqianceng（當(dāng)前層）子程序的部分程序（1層） 4.3.7子程序——kaiguanmeng（開關(guān)門） 電梯到達目標層停車后產(chǎn)生的開門脈沖信號程序圖如圖4-12所示： 圖4-12 kaiguanmeng（開關(guān)門）子程序中開門脈沖信號梯形圖 電梯的開門定時程序如圖4-13所示： 圖4-13 kaiguanmeng（開關(guān)門）子程序中開門定時程序梯形圖 電梯的關(guān)門定時程序如圖4-14所示： 圖4-14 kaiguanmeng（開關(guān)門）子程序中關(guān)門定時程序梯形圖 電梯的開門程序如圖4-14所示： 圖4-14 kaiguanmeng（開關(guān)門）子程序中電梯的開門程序梯形圖 電梯的關(guān)門程序如圖4-15所示： 圖4-15 kaiguanmeng（開關(guān)門）子程序中電梯的關(guān)門程序梯形圖 5 結(jié)論 本次設(shè)計是按照外部實驗設(shè)備的硬件條件所進行的程序設(shè)計，通過與外部實驗設(shè)備的連接、調(diào)試。使電梯在功能上基本達到控制要求，所以本設(shè)計也基本完成了設(shè)計的任務(wù)和目標。設(shè)計時，在通過實際調(diào)試的過程中，會不斷發(fā)現(xiàn)在設(shè)計中存在的問題，并可以及時加以調(diào)整和修正。在調(diào)試中出現(xiàn)過的部分問題及解決方法簡要介紹如下： 電梯在上行或下行運行狀態(tài)中時能按任務(wù)的優(yōu)先級順序響應(yīng)，但在允許有連續(xù)的多個請求的條件下，無法正確執(zhí)行完前面的請求，只會完整執(zhí)行最后的一個請求。例如：梯內(nèi)有2、3、4層的請求信號產(chǎn)生時，當(dāng)電梯到達2、3層時并不停車開門，到第四層時才會停車開門，之后又按優(yōu)先順序先后返回到2、3層。 解決方法：問題出現(xiàn)在，當(dāng)電梯出現(xiàn)多個請求時，最低優(yōu)先級的請求所在的目標層數(shù)在到達該層時無法保持，會被后來的請求目標層覆蓋。所以程序無法正確判斷停車。我在上升和下降子程序中都添加了，電梯到達限位后如果還在運行中時仍允許將請求目標層放入目標層單元存儲器中的判斷條件。通過調(diào)試，證明程序修改后便可以準確完成請求任務(wù)。 參考文獻 [1] 靳文濤,李桂蓮編,電氣控制與可編程序控制器,煤炭工業(yè)出版社,2005年8月 [2]《STEP 7-Miert／WIN 32編程幫助手冊》,西門子自動化設(shè)備公司 [3]《SIMATIC S7-200 可編程序控制器使用手冊》,西門子自動化設(shè)備公司 [4]《組態(tài)王6.5使用手冊》,北京亞控科技發(fā)展有限公司 [5] 唐永奇，趙葵銀 ，PLC在電梯調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，電工技術(shù)，2001年9期，26-27 [6] 江秀漢，可編程序控制器原理及應(yīng)用，西安電子科技大學(xué)出版社，1996 [7] 皮壯行，可編程序控制器的系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例，機械工業(yè)出版社，2000 [8] 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