Ⅰ 簡易電梯設計及PLC控制
http://wenku..com/view/67a7a45177232f60ddcca1cb.html
參考這復份畢業設計論制文，現在網路文科里應該有較多的這類資料了
Ⅱ 基於PLC的電梯控制系統設計
電梯的硬體設計
2.1電梯控制系統的硬體配置
本系統是主要由PLC、變頻器、控制箱、顯示器、拽引電動機組成的交流變頻調速系統（Variable Voltage Variable Frequency,簡稱VVVF）。通過PLC去控制電梯的運行方式，可以使得控制系統的可靠行更高，結構顯得更加緊湊。本系統的硬體框圖如圖3-1所示。
圖2-1 PLC電梯聯動控制系統硬體框圖
從圖3-1可以看出，該系統主要由兩個部分組成，其中電梯控制的邏輯部分由PLC來實現。通過分析研究電梯的實際運行情況和控制規律，從而設計開發出電梯聯動控製程序，使得PLC能夠控制電梯的運行操作。電梯的調速部分則選用高性能的矢量控制變頻器，配以脈沖發生器（編碼器）測量鼠籠式拽引電動機的轉速，從而夠成電機的閉環矢量控制系統，實現鼠籠式拽引機電動機交流變頻調速（Variable Voltage Variable Frequency,簡稱VVVF）運行。
PLC首先接收來自電梯的呼梯信號、平層信號，然後根據這些輸入信號的狀態，通過其內部一系列復雜的控製程序，對各種信號的邏輯關系有序的進行處理，最後向直流門控電機、變頻器和各類顯示器適時地發出開關量控制信號，對電梯實施控制。在電梯控制系統中，由於電梯的控制屬於隨機性控制，各種輸入信號之間、輸出信號之間以及輸入信號和輸出信號之間的關聯性很強，邏輯關系處理起來非常復雜，這就給PLC的編程帶來很大難度。
在PLC向變頻器發出開關量控制信號的同時，為了滿足電梯的要求，變頻器又需要通過鼠籠式拽引電動機同軸連接的脈沖發生器和PG卡，對電動機完成速度檢測及反饋，形成閉環系統。脈沖發生器輸出脈沖，PG卡接收到脈沖以後，再將此反饋給變頻器內部，以便進行運算調節。根據脈沖的相序，可判斷出電動機的轉動方向，並可以根據脈沖的頻率測得電動機的轉速。
2.1.1硬體電路
圖2-2 硬體接線圖
其各部分功能說明如下；
Q1—三相電源斷路圖
K1—電源控制接觸器
K2—負載電機通斷控制接觸器
VS—變頻器
BU—制動單元
RB—能耗制動電阻
M—主拖動拽引電機
2.1.2主電路
主電路由三相交流輸入、變頻驅動、拽引機和制動單元幾部分組成。由於採用交-直-交電壓型變頻器，在電梯位勢負載作用下，制動時回饋的能量不能送回電網，為限制泵升電壓，採用受控能耗制動方式。
2.1.3PLC控制電路
PLC接收來自操縱盤和每層呼梯盒的召喚信號、轎廂和門系統的功能信號以及井道和變頻器的狀態信號，經程序判斷與運算實現電梯的集選控制。PLC在輸出顯示和監控信號的同時，向變頻器發出運行方向、啟動、加/減速運行和制動停梯等信號。
2.2電梯的速度控制曲線
電梯作為一種載人工具，在位勢負載狀態下，除要求安全可靠外，還要求運行平穩，乘坐舒適，停靠准確，電梯的運行速度應當符合圖2-3所示，平層誤差應符合表2-1所示：
Vm電梯運行額定速度 Vp 平行爬層慢車速度
圖2-3 電梯運行速度曲線圖
表2-1平層誤差范圍
高速梯 快速梯 低速梯m/s
≤±5 ≤±10 ≤0.5 >0.5
≤±15 ≤±30
採用變頻調速雙環控制可基本滿足要求，但和國外高性能電梯相比還需要進一步改進。本設計正是基於這一想法，利用現有旋轉編碼器構成速度的同時，通過變頻器的PG卡輸出與電機速度及電梯位移成比例的脈沖數，將其引入PLC的高速計數輸入埠，通過累計脈沖數，經式計算出脈沖當量，由此確定電梯位置。
電梯位移h=SI
式中I:累計脈沖數S:脈沖當量
S=IpD/(pr)(1)
本系統採用的減速機,其減速比1=1/20,拽引
輪直徑D=580mm,電機額定轉速ne=1450r/min,旋轉編碼器每轉對應脈沖數p=1024,PG卡分頻比r=1/18,帶入式（1）得
S＝1.6mm/脈沖
2.3 拖動電動機的選擇
電動機的選擇包括選擇電動機的種類、結構形式及各種額定參數。
電動機選擇的基本原則
電動機的機械特性應滿足生產機械的要求，要與負載特性相適應。保證運行穩定且具有良好的啟動性能和制動性能。
工作過程中電動機容量能得到充分利用，使其溫升盡可能達到或接近額定溫升值。
電動機結構形式要滿足機械設計提出的安裝要求，適合周圍環境工作條件的要求。
根據生產機械調速要求選擇電動機
在一般情況下選用三相籠型非同步電動機或雙速三相電動機；在既有一般調速又要求起動轉矩大的情況下，選用三相繞線型非同步電動機；當調速要求高時選用直流電動機或帶變頻調速的交流電動機來實現。
綜上，電梯的曳引電動機選擇三相繞線型非同步電動機，門機可選擇變頻調速的交流電動機。
電動機結構形式的選擇
根據不同工作環境選擇電動機的防護形式。開啟式適用於乾燥、清潔的環境；防護式適用於乾燥和灰塵不多，沒有腐蝕性和爆炸性氣體的環境；封閉自扇冷式與他扇冷式用於潮濕、多腐蝕性灰塵、多風雨侵蝕的環境；全封閉用於浸入水中的環境；隔爆式用於有爆炸危險的環境中。
綜上，機房和井道的工作環境乾燥和灰塵不多，沒有腐蝕性和爆炸性氣體，因此曳引電動機和門機電動機均選擇防護式；
電動機額定電壓的選擇
電動機額定電壓應與供電電網的供電電源電源一致。電梯均採用三相五線制，因此曳引電動機額定電壓380V，門機電源可以和光幕或安全觸板電源共用，因此選擇220V額定電壓。
電動機額定轉速的選擇
對於額定功率相同的電動機，額定轉速越高，電動機尺寸、重量和成本愈低，因此在生產機械所需轉速一定的情況下，選用高速電動機較為經濟。但由於拖動電動機轉速越高，傳動機構轉速比較大，傳動機構越復雜。因此應綜合考慮電動機與傳動機構兩方面的多種因素來確定電動機的額定轉速。通常採用較多的同步轉速為1500r/min的三相非同步電動機。
電動機容量的選擇
電動機的容量反映了它的負載能力，它與電動機的允許溫升和過載能力有關。允許溫升是電動機拖動負載時允許的最高溫升，與絕緣材料的耐熱性能有關；過載能力是電動機所能帶最大負載能力，在直流電動機中受整流條件的限制，在交流電動機中由電動機最大轉矩決定。實際上，電動機的額定容量由允許溫升決定。
電動機容量的選擇方法有兩種，一種是分析計演算法，另一種是調查統計類比法。
分析計演算法 根據生產機械負載圖求出其負載平均功率，再按負載平均功率的（1.1~1.6）倍求出初選電動機的額定功率。對於系數的選用，應根據負載變動情況確定。大負載所佔分量多時，選較大系數；負載長時間不變或變化不大時，可選最小系數。
對初選電動機進行發熱校驗，然後進行電動機過載能力的校驗，必要時還要進行電動機起動能力的校驗。當校驗合格時，該額定功率電動機符合負載要求；若不合格，再另選一台電動機重新進行校驗，直至合格為止。此方法計算工作量大，負載圖繪制較為困難。對於較為簡單、無特殊要求、一般生產機械的電力拖動系統，電動機容量的選擇往往採用調查統計類比法。
統計類比法 將各國同類型、先進的機床電動機容量進行統計和分析，從中找出電動機容量與主要參數間的關系，再根據我國國情得出相應的計算公式來確定電動機容量。這是一種實用方法。
2.4 速度控制
本方法是利用PLC擴展功能模塊D/A模塊實現的,事先將數字化的理想速度曲線存入PLC寄存器,程序運行時,通過查表方式寫入D/A,由D/A轉換成模擬量後將、理想曲線輸出.
加速給定曲線的產生
由於電梯邏輯控制部分程序最大,而PLC運行採用周期掃描制,因而採用通常的查表方法,每次查表的指令時間間隔過長,不能滿足給定曲線的精度要求。在PLC運行過程中，其PLC與各設備之間的信息交換、用戶程序的執行、信息採集、控制量的輸出等操作都是按照固定的順序以循環掃描的方式進行的，每個循環都要對所有功能進行查詢、判斷、和操作。
2）減速制動曲線的產生
為保證制動過程的完成，需在主程序中進行制動條件判斷和減速點確定。在減速點確定之前，電梯一直處於加速或穩速運行過程中。加速過程由固定周期中斷完成，加速到對應模式的最大值之後，加速程序運行條件不再滿足，每次中斷後，不再執行加速程序，直接從中斷返回。電梯以對應模式的最大值運行，在該模式減速點到後，產生高速計數中斷，執行減速服務程序。在該中斷服務程序中修改計數器設定值的條件，保證下次中斷執行。
2.5 I/O點數分配及PLC的型號的選擇
分配I/O點之前，首先要了解有哪些輸入輸出點，圖3.4 五層電梯的簡化模型和控制櫃示意圖，從中我們不難發現輸入的大致分布情況。
圖2.4 五層電梯的簡化模型和控制櫃示意圖
2.5.1I/O介面模塊
S7-200的介面模塊主要有數字量I/O模塊、模擬量I/O模塊和通信模塊。下面分別介紹這些模塊。
數字量I/O模塊的選擇
電梯邏輯控制系統的控制核心是PLC，哪些信號需要輸入至PLC，PLC需要驅動哪些負載，以及採用何種編程方式，都是需要認真考慮的問題，都會影響到其內部I/O點數的分配。因此，I/O點數的確定，是設計整個PLC電梯控制系統首先需要解決的問題，決定著系統硬體部分的設計，也是系統軟體編寫的前提。
（二）模擬量I/O模塊的選擇
模擬量I/O模擬的主要功能、是數據轉換，並與PLC內部匯流排相連，同時為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A/D）模塊是將現場由感測器檢測而產生的連續的模擬量轉換成PLC內部接受的數字量；模擬量輸出（D/A）模塊是將PLC內部的數字量轉換為模擬量信號輸出。
典型模擬量I/O模塊的量程為-10V～+10V、0～+10V、4～20mA等，可根據實際需要選用，同時還應考慮其解析度和轉換精度等因素。
（三）特殊功能模塊的選擇
目前，PLC製造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I/O模塊，有的還推出了自帶CPU的智能型I/O模塊，如高速計數器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID控制模塊、通信模塊等。
2.5.2統計I/O點數
輸入信號有31個，考慮到有15%的備用點，即31×（1+15%）=35.65，取整數36，共需36個輸入點。
輸出信號有31個，考慮到有15%的備用點，即31×（1+15%）=35.65，取整數36，因此共需36個輸出點。
2.5.3 PLC程序中I/O點的定義
在編程過程中，所用到的I/O地址分配如表2-2所示。編程過程可分為電梯內部和電梯外部兩分進行。
輸入輸出點分配下表：
表2-2 符號明細參數表
輸入、輸出點分配表
輸入點 對應信號 輸出點 對應信號
I0.1 外呼按鈕1上 Q0.0 KM1電動機正轉
I0.2 外呼按鈕2上 Q0.1 ——
I0.3 外呼按鈕2下 Q0.2 KM2電動機反轉
I0.4 外呼按鈕3上 Q0.3 KV線圈及故障
I0.5 外呼按鈕3下 Q0.4 上行指示
I0.6 外呼按鈕4上 Q0.5 下行指示
I0.7 外呼按鈕4下 Q0.6 開門指示
I1.0 外呼按鈕5下 Q0.7 關門指示
I1.1 內呼按鈕去1樓 Q1.0 1上外呼指示
I1.2 內呼按鈕去2樓 Q1.1 2上外呼指示
I1.3 內呼按鈕去3樓 Q1.2 2下外呼指示
I1.4 內呼按鈕去4樓 Q1.3 3上外呼指示
I1.5 內呼按鈕去5樓 Q1.4 3下外呼指示
I1.6 1樓平層信號 Q1.5 4上外呼指示
I1.7 2樓平層信號 Q1.6 4下外呼指示
I2.0 3樓平層信號 Q1.7 5下外呼指示
I2.1 4樓平層信號 Q2.0 內呼按鈕去1樓指示
I2.2 5樓平層信號 Q2.1 內呼按鈕去2樓指示
I2.3 上下限位 Q2.2 內呼按鈕去3樓指示
I2.4 轎廂內開門按鈕 Q2.3 內呼按鈕去4樓指示
I2.5 轎廂內關門按鈕 Q2.4 內呼按鈕去5樓指示
I2.6 熱繼電器 Q2.5 LED層顯示a段
I2.7 —— Q2.6 LED層顯示b段
I3.0 一樓上行減速接近開關 Q2.7 LED層顯示c段
I3.1 二樓上行減速接近開關 Q3.0 LED層顯示d段
I3.2 二樓下行減速接近開關 Q3.1 LED層顯示e段
I3.3 三樓上行減速接近開關 Q3.2 LED層顯示f段
I3.4 三樓下行減速接近開關 Q3.3 LED層顯示g段
I3.5 四樓上行減速接近開關 Q3.4 加速繼電器
I3.6 四樓下行減速接近開關 Q3.5 低速繼電器
I3.7 五樓下行減速接近開關 Q3.6 快速繼電器
2.5.4程序中使用的內部繼電器說明
程序中使用的內部繼電器說明見下表：
表2-3 符號明細參數表內部繼電器說明
內部繼電器說明
M0.0 1樓上升 外呼按鈕用，用於記憶外呼按鈕呼梯信號，平層解除 M4.0 上升綜合信號
M0.1 2樓上升 M4.1
M0.2 2樓下降 M4.2
M0.3 3樓上升 M4.3
M0.4 3樓下降 M4.4 下降綜合信號
M0.5 4樓上升 M4.5
M0.6 4樓下降 M4.6
M0.7 5樓下降 M4.7
M5.1 1樓平層 平層用，用於記憶平層信號，被其他平層信號解除 M1.6 上升記憶信號
M5.2 2樓平層 M1.7 下降記憶信號
M5.3 3樓平層 M6.1 1層有效開門信號
M5.4 4樓平層 M6.2 2層有效開門信號
M5.5 5樓平層 M6.3 3層有效開門信號
M1.1 內呼去1樓 用於要去的樓層，平層時解除 M6.4 4層有效開門信號
M1.2 內呼去2樓 M6.5 5層有效開門信號
M1.3 內呼去3樓 M6.6 已正常開關門記憶信號
M1.4 內呼去4樓 M7.1 1層手動開關
M1.5 內呼去5樓 M7.2 2層手動開關
M2.0 1樓上升 開關門有效外呼 M7.3 3層手動開關
M2.1 2樓上升 M7.4 4層手動開關
M2.2 2樓下降 M7.5 5層手動開關
M2.3 3樓上升 M7.6 各層手動開門信號綜合
M2.4 3樓下降 T34 電梯加速時間
M2.5 4樓上升 T37 開門時間
M2.6 4樓下降 T38 關門時間
M2.7 5樓下降 T39 運行後不在平層的時間
M3.1 內呼去1樓 開關門有效內呼 T40 無人乘坐回基站的時間
M3.2 內呼去2樓
M3.3 內呼去3樓
M3.4 內呼去4樓
M3.5 內呼去5樓
2.5.5PLC的型號選擇
選擇能滿足控制要求的適當型號的PLC是應用設計中至關重要的一步。目前，國內外PLC生產廠家的PLC品種已達數百種，其性能各有特點。所以，在設計時，首先要盡可能考慮採用熟悉的PLC。
1. PLC的型號
在滿足控制要求的前提下，選型時應選擇最佳的性能價格比，具體應考慮以下幾點。
（1.）性能與任務相適應
對於開關量的控制的應用系統，當對控制速度要求不高時，如對小型泵的順序控制、單台機械的自動控制等，可選用小型PLC（如SIEMENS公司S7-200系列CPU224型PLC）就能滿足要求。
對於以開關量控制為主，帶有部分模擬量控制的應用系統，如工業生產中常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續量的控制，應選用帶有A/D轉換的模擬量輸入模塊和帶D/A轉換的模擬量輸出模塊，配接相應的感測器、變送器（對溫度控制系統可選用溫度感測器直接輸入的溫度模塊）和驅動裝置，並且選擇運算功能強的小型PLC，（如SIEMENS公司的S7-300系列PLC）。
對於控制比較復雜的中大型控制系統,如閉環控制、PID調制、通信聯網等，可選用中、大型PLC（如SIEMENS公司的S7-400系列PLC）。當系統的各個控制對象分布在不同的地域時，應根據各部分的具體要求選擇PLC，以組成一個分布式的控制系統。
（2）PLC的處理速度應滿足實時控制的要求
PLC工作時，從輸入信號到輸出控制存在著滯後現象，即輸入量的變化，一般要在1或2個掃描周期之後才能反映到輸出端，這對於一般的工業控制是允許的。但有些設備的實時性要求較高，不允許有較大的滯後時間。例如PLC的I/O點數在幾十2到幾千點范圍內，這時用戶程序的長短對系統的響應速度會有較大的差別。滯後時間應控制在幾十毫秒之內，應小於普通繼電器的動作時間（普通繼電器的動作時間約為100ms），否則就沒有意義了。通常為了提高PLC的處理速度，可以採用以下幾種方法；
選擇CPU處理速度快的PLC，使執行一條基本指令的時間不超過0.5us；
優化應用軟體，縮短掃描周期；
採用高速響應模塊，例如高速計數模塊，其響應的時間可以不接受PLC掃描周期的影響，而只取決於硬體的延時。
（3）在線編程和離線編程的選擇
小型PLC一般使用簡易編程器。它必須插在PLC上才能進行編程操作，其特點是編程器與PLC共用一個CPU，在編程器上有一個「運行/監控/編程（RUN/MONITOR/PROGRAM）」選擇開關，當需要編程或修改程序時將選擇開關轉到「編程（PROGRAM）」位置，這時PLC的CPU不執行用戶程序，只為編程器服務，這就是「離線編程」。當編程好後再把選擇開關轉到「運行（RUN）」位置，CPU則去執行用戶程序，對系統實施控制。簡易編程器結構簡單、體積小，攜帶方便，很適合在生產現場調試、修改程序用。
圖形編程器或者個人計算器與編程軟體包配合可實現在線編程。PLC和圖形編程器各有自己的CPU，編程器的CPU可隨時對鍵盤輸入的各種編程指令進行處理。PLC的CPU主要完成現場的控制，並在一個掃描周期的末尾與編程器通信，編程器將編好或修改好的程序發送給PLC，在下一個掃描周期，PLC將按照修改後的程序或參數控制，實現「在線編程」。圖形編程器價格較貴，但它功能強，適應范圍廣，不僅可以用指令語句編程，還可以直接用梯形圖編程，並可存入磁碟或用列印機列印出梯形圖和程序。一般大、中型PLC多採用圖形編程器。使用個人計算機進行在線編程，可省去圖形編程器，但需要編程軟體包的支持，其功能類似於圖形編程器。
根據控制要求PLC控制系統選擇SIEMENS公司S7-200系列CPU226，因為I/O點數不夠，另外選擇擴展模塊EM221。
電梯的軟體設計
3.1系統的軟體設計
系統的軟體設計因控制任務的難易程度不同而異，也因人而易。具體是用梯形圖還是用語句表編程或使用功能圖編程，這主要取決於以下幾點：
a)有些PLC使用梯形圖編程不是很方便（例如書寫不方便），則可用語句表編程，但梯形圖比語句表直觀。
b)經驗豐富的人員可用語句表直接編程，就像使用匯編語言一樣。
c)如果是清晰的單順序或並發順序的控制任務，則最好用功能圖來設計程序。
整個系統軟體是一個整體，其質量的 好壞很大程度上影響可編程式控制制的性能。很多情況下 ，通過改進系統軟體就可以在不斷增加任何設備的條件下大大改善可編程式控制制器的性能，例如，S7-200系列在推出後，西門子公司不斷的將其系統軟體進行完善，使其功能越來越強。
軟體設計可以與現場施工同步進行，即在硬體設計完成 以後，同時進行軟體設計和現場施工，這樣可以保證程序的正確運行。
3.1.1電梯控制的PLC外部接線圖
根據I/O介面分配情況，可畫出PLC外部接線圖，如3-1所示。
3-1電梯的硬體接線圖
3.1.2電梯的流程圖
電梯的流程圖（如圖3.2）
3.2 電梯流程圖
3.2電梯的基本功能
3.2.1電梯內部部件功能簡介
在電梯內部，應該有5個樓層（1~5）按鈕、開門和關門按鈕以及樓層顯示器、上升和下行顯示器。當乘客進入電梯後，電梯內應該有能讓乘客按下的代表其要去的目的地樓層按鈕，稱為內呼按鈕。電梯停下時，應具有開門、關門的功能，即電梯門可以自動開門、關門的按鈕，使乘客可以在電梯停下時隨時地控制電梯的開門與關門。電梯內部還應配有指示燈，用來顯示電梯現在所處的狀態，既電梯是上升還是下降以及電梯處在樓層的第幾層，這樣可以使電梯里的乘客清楚地知道自己所處的位置，離自己要到的樓層還有多遠，電梯是上升還是下降等。
3.2.2電梯的外部部件功能簡介
電梯的外部共分5層，每層都應該有呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降指示燈及樓層顯示器。呼叫按鈕是乘客用來發出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應的呼叫請求之前應一直保持為亮，它和上升指示燈、下降指示燈、樓層顯示器一樣，都是用來顯示電梯所處的狀態的。5層樓電梯中，1層只有上呼叫按鈕，5層只有下呼叫按鈕，其餘3層都同時具有上呼叫和下呼叫按鈕。而上升、下降指示燈以及樓層顯示器，5層電梯均應該相同。
3.2.3電梯的初始狀態、運行中狀態和運行後狀態分析
1）電梯的初始狀態。為了方便分析，假設電梯位於1層待命，各層顯示器都被初始化，電梯處於以下狀態：
a) 各層呼叫燈均不亮。
b) 電梯內部及外部各樓層顯示器均為「1」。
c) 電梯內部及外部各層電梯門均關。
2）電梯在運行過程中：
a) 按下某層呼叫按鈕（1~5層）後沒，該層呼叫燈亮，電梯響應該層呼叫。
b)電梯上行或下行直至該層。
c)各樓層顯示隨電梯移動而改變，各層指示燈也隨之而變。
d)運行中電梯門始終關閉，到達指定層時，門才打開。
在電梯運行過程中，支持其他呼叫。
3）電梯運行後狀態：在到達指定樓層後，電梯會繼續待命，直至新命令產生。
a)電梯在到達指定樓層後，電梯門會自動打開，經一段延時自動關閉，在此過程中，支持手動開門或開門；
b)各樓層顯示植為該層所在位置，且上行與下行指示燈均滅。
3.3實際運行中的情況分析
實際中，電梯服務的對象是許多乘客，乘客乘坐電梯的目的是不完全一樣的，而且，每一個乘客呼叫電梯的時間有前有後，因此，我們將電梯在實際中的各種具體情況加以分類，做出分析，以便於編製程序。
3.3.1 分類分析
電梯上行分析。
若電梯在上行過程中，某樓層有呼叫產生時，可分以下兩種情況：
若呼叫層處於電梯當前運行層之上目標運行層之下，則電梯應在完成前一指令之前先上行至該層，完成該層呼叫後再由近至遠的完成其他各個呼叫運作。
呼叫層處於電梯當前運行層下，則電梯在完成前一指令之前不響應該指令，直至電梯重新處於待命狀態為止。
電梯下行分析。
若電梯在下行過程中，樓層有呼叫產生時，可分以下兩種情況：
若呼叫層處於電梯當前運行之下目標運行層之上，則電梯應在完成前一指令之前先下行至該層，完成該層呼叫後再由近至遠地完成其他各個呼叫動作。
若呼叫層處於電梯運行層之上，則電梯在完成前一指令之前不響應該指令，直至電梯重新處於待命狀態為止。
3.3.2 總結規律
由以上各種分析可以看出，電梯在接受指令後，總是由近至遠地完成各個呼叫任務。電梯機制只要依此原則進行設計動作，就不會在運行時出現電梯上下亂跑的情況了。在分析的同時，我們也知道了電梯系統中哪些是可人工操作的設備。
在電梯的內視圖中，其中包括1個樓層顯示燈、開門按鈕、關門按鈕、1層到5層的呼叫按鈕以及電梯的上升和下降狀態指示燈等。外視圖中，1層有1個上呼叫按鈕，5層有1個下呼叫按鈕，2、3和4層有上、下呼叫按鈕個1個，每個呼叫按鈕內部都有1個相應的指示燈，用來表示該呼叫是否得到響應。
3.3.3 電梯的控制要求
接受每個呼叫按鈕（包括內部和外部的呼叫）的呼叫命令，並做出相應的響應。
電梯停在某一層（例如3層）時，此時按動該層（3層）的呼叫按鈕（上呼叫或下呼叫），則相當於發出打開電梯門命令，進行開門的動作過程；若此時電梯的轎箱不在該層（在1、2、4、5層），則等到電梯關門後，按照不換向原則控制電梯向上或向下運行。
電梯運行的不換向原則是指電梯優先響應不改變現在電梯運行方向的呼叫，直到這些命令全部響應完畢後才響應使電梯反方向運行的呼叫。例如現在電梯的位置在1層和2層之間上行，此時出現了1層上呼叫、2層下呼叫和3層上呼叫，則電梯首先響應三層上呼叫，然後再依此響應2層下呼叫和1層上呼叫。
電梯在每一層都有1個行程開關，當電梯碰到某層的行程開關時，表示電梯已經到達該層。
當按動某個呼叫按鈕後，相應的呼叫指示燈亮並保持，直到電梯響應該呼叫為止。
當電梯停在某層時，在電梯內部按動開門按鈕，則電梯門打開，按動電梯內部的開門按鈕，則電梯門關閉。但在電梯行進期間電梯門是不能被打開的。
當電梯運行到某層後，響應的樓層指示燈亮，直到電梯運行到前方一層時樓層指示燈改變。
Ⅲ 求一篇畢業設計：PLC控制的電梯系統
摘要 本文主要介紹可編程式控制制器（PLC）在電梯電氣控制系統中的應用，通過對系統硬體設計方法和程序設計思路的介紹，給出了5層電梯邏輯控制部分的方法。主要涉及5層電梯的PLC控制系統的總體設計方案、組成及模塊化程序設計。 關鍵詞： PLC；電梯；邏輯控制；程序設計 隨著人口的增加，科學技術日新月異地發展，人們物質文化生活水平的逐步提高，建築業得以迅速發展，大批的高樓大廈拔地而起，十幾層至幾十層的賓館、飯店、辦公樓、住宅樓鱗次櫛比。伴隨建築業的發展，為建築內提供上下交通運輸的電梯工業也在日新月異地發展著。電梯已不僅是一種生產環節中的重要設備，更是一種工作和生活中的必需設備，完全可以預想到，隨著社會的發展，電梯產品在人們物質文化生活中的地位將和汽車一樣，成為重要的運輸設備之一。 一、電梯的概述 （一）電梯的發展簡史 據國外有關資料介紹，公元前2800年在古代埃及，為了建築當時的金字塔，曾使用過由人力驅動的升降機械。公元1765年瓦特發明了蒸汽機後，1858年美國研製出以蒸汽為動力，並通過帶傳動和蝸輪減速裝置驅動的電梯。1878年英國的阿姆斯特朗發明了水壓梯。並隨著水壓梯的發展，淘汰了蒸汽梯。後來又出現了液壓泵和控制閥以及直接柱塞式和側柱塞式結構的液壓梯。這種液壓梯至今仍為人們所採用。 但是，電梯得以興盛發展的根本原因在於採用了電力作為動力來源。18世紀末發明了電機，並隨著電機技術的發展，19世紀初開始使用交流非同步單速和雙速電動機作動力的交流電梯，特別是交流雙速電動機的出現，顯著改善了電梯的工作性能。在20世紀初，美國奧的斯電梯公司首先使用直流電動機作為動力，生產出以槽輪式驅動的直流電梯，從而為後來的高速度、高行程電梯的發展奠定了基礎。20世紀30年代美國紐約市的102層摩天大樓建成，美國奧的斯電梯公司為這座大樓製造和安裝了74台速度為6.0m/s的電梯。從此以後，電梯這個產品，一直在日新月異地發展著。目前的電梯產品，不但規格品種多，自動化程度高，而且安全可靠，乘坐舒適。隨著電子工業的發展，可編程序控制器（PLC）和電子計算機成功地應用到電梯的電氣控制系統中去後，電梯產品的質量和運行效果顯著提高。 （二）電梯的運行工作情況 一部電梯主要由轎廂、配重、曳引機、控制櫃／箱、導軌等主要部件組成。電梯在做垂直運行的過程中，有起點站也有終點站。對於三層以上建築物內的電梯，起點站和終點站之間還設有停靠站。起點站設在一樓，終點站設在最高樓。 各站的廳外設有召喚箱，箱上設置有供乘用人員召喚電梯用的召喚按鈕。一般電梯在起點站和終點站上各設置一個按鈕，中間層站的召喚箱上各設置兩個按鈕。而電梯的轎廂內都設置有（雜物電梯除外）操縱箱，操縱箱上設置有手柄開關或與層站對應的按鈕，供司機或乘用人員控制電梯上下運行。召喚箱上的按鈕稱外召喚按鈕，操縱箱上的按鈕稱指令按鈕。 電梯的運行工作情況和汽車有共同之處，但是汽車的起動、加速、停靠等全靠司機控制操作，而且在運行過程中可能遇到的情況比較復雜，因此汽車司機必須經過嚴格的培訓和考核。而電梯的自動化程度比較高，一般電梯的司機或乘用人員只需通過操縱箱上的按鈕向電氣控制系統下達一個指令信號，電梯就能自動關門、定向、起動、在預定的層站平層停靠開門。對於自動化程度高的電梯，司機或乘用人員一次還可下達一個以上的指令信號，電梯便能依次起動和停靠，依次完成全部指令任務。 盡管電梯和汽車在運算工作過程中有許多不同的地方，但仍有許多共同之處，其中乘客電梯的運行工作情況類似公共汽車，在起點站和終點站之間往返運行，在運行方向前方的停靠站上有順向的指令信號時，電梯到站能自動平層停靠開門接乘客。而載貨電梯的運行工作情況則類似卡車，執行任務為一次性的，司機或乘用人員控制電梯上下運行時一般一次只能下達一個指令任務，當一個指令任務完成後才能再下達另一個指令任務。在執行任務的過程中，從一個層站出發到另一個層站時，假若中間層站出現順向指令信號，一般都不能自動停靠，所以載貨電梯的自動化程度比乘客電梯低。 本課題主要研究單台五層電梯的PLC控制方法，分述其硬體設計和軟體設計過程。設計程序要求完成電梯控制系統主要達到以下要求： 1) PLC電梯控制系統應具備：有司機、無司機、消防三種工作模式。 2) 系統應具備自動響應層樓召喚信號（含上召喚和下召喚）。 3) 具有轎廂層樓顯示（二進制方式或十進制方式）。能自動顯示電梯運行方向。 4) 具有電梯直駛功能和反向最遠停站功能。具有消防應急處理功能。 5) 電梯開門時間設為3秒，電梯關門時間也設定為3秒。 6) 具有應急手動開門、關門按鈕。 在單台電梯控制系統的基礎上進一步探討用一台PLC控制多台電梯協調運行的實施方案。 （三）電梯控制系統的組成 電梯控制系統主要由電力拖動部分和電氣控制部分組成。 1. 電梯的電力拖動部分 電梯主拖動類型有直流電動機拖動、交流電動機拖動、直流G－M（即發電機－電動機組供電）拖動、晶閘管供電（SCR－M）的直流拖動和交流雙速電動機拖動、交流調壓調速（AVCC）拖動、交流變頻調速（VVVF）等。因直流電梯的拖動電動機有電刷和換相器，維護量較大，可靠性低，現已被交流調速電梯所取代。為了得到較好的舒適感，要求曳引電動機在選定的調速方式下，電動機的輸出轉矩總能達到負載轉矩的要求。考慮到電壓的波動、導軌不夠平直造成的運動阻力增大等因素，電動機轉矩還應有一定的裕度。 2. 電梯的電氣控制部分 電氣控制系統由控制櫃、操縱箱、層樓指示、召喚箱及曳引電動機等幾十個分散安裝在電梯井道內外和各相關電梯部件中的電器元件構成。電氣控制系統通過電路控制電力拖動系統工作程序，完成各種電氣動作功能，保證電梯安全運行。 電梯一般是由電動機來拖動的，其運行過程大多包括啟動、正（反）轉、停止等，這整個過程是由電氣控制系統來完成。具體地說電梯的控制主要是指對電動機的起動、停止、運行方向、層樓指示、層站召喚、轎廂內指令等進行處理。其操縱是實行各個控制環節的方式和手段。 電梯電氣控制系統與電力拖動系統比較，變化范圍比較大。當一台電梯的類別、額定載重量和額定運行速度確定後，電力拖動系統各零部件就基本確定了，而電氣控制系統則有比較大的選擇范圍，必須根據電梯安裝使用地點、乘載對象進行認真選擇，才能最大限度地發揮電梯的使用效益。 電氣控制系統決定著電梯的性能、自動化程度和運行可靠性。隨著科學技術的發展和技術引進工作的進一步開展，電氣控制系統發展換代迅速。繼電器控制系統的電梯故障率高，大大降低了電梯的運行可靠性和安全性，所以基本上已經被淘汰。而PLC以其體積小、功能強、故障率低、壽命長、雜訊低、維護保養簡便、修改邏輯靈活、程序容易編制，易聯成控制網路等諸多優點得到了廣泛的應用。 二、三菱FX 2N 系列可編程序控制器介紹 （一）可編程式控制制器的基礎認識 1. 三菱FX 2N PLC的主要特點： l 一個程序包的單元型可編程式控制制器 l 採用裝卸式端子台 l 內裝RUN/STOP開關 l 程序存儲器 l 鍾表功能 l RUN寫入 l 元件註解 l 利用鍵盤保護程序（編程手冊，外圍設備手冊） l 豐富的輸出入擴展設備 l 豐富的特殊擴展設備 l 用SFC表現的編程 l 簡便的應用指令群 l 高速處理 2. PLC的性能指標和分類 1) PLC的主要性能指標 l 輸入／輸出點數（I／O點數） I／O點數是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數的總和。它標志著可以接多少個開關、按鈕和可以控制多少個負載。 l 存儲容量 存儲容量是指可編程序控制器內部用於存放用戶程序的存儲器容量，一般以步為單位，二進制16位即一個字為一步。 l 掃描速度 一般以執行1000步指令所需時間來衡量，單位為ms/k步，也有以執行一步指令所需時間來計算的，單位用s/步。 l 功能擴展能力 可編程序控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴展模塊，以適應各種特殊應用的需要，如A／D模塊、D／A模塊、位置控制模塊等。 l 指令系統 指令系統是指一台可編程序控制器指令的總和，它是衡量可編程序控制器功能強弱的主要指標。 2) PLC的分類 通常，PLC產品可按結構形式、控制規模等進行分類。按結構形式不同, 可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規模大小、則可以分為小型、中型和大型PLC三種類型。 3. PLC系統的組成 PLC是一種以微處理器為核心的工業通用自動控制裝置，其硬體結構與微型計算機控制系統相似。PLC也是由硬體系統和軟體系統兩大部分組成的。 1) PLC的硬體結構 一套PLC系統在硬體上由基本單元（包含中央處理單元、存儲器、輸入／輸出介面、內部電源）、I／O擴展單元及外部設備組成。圖2-1為PLC的硬體結構圖。 本文來源於： http://www.waibaowang.net/jixie/