电梯并联运行毕业设计

1 绪论

随着建筑科学的发展，建筑变得越来越高，电梯成为高层建筑中重要的垂直运输工具。它们负责把生活、工作在建筑里的或来访的乘客舒适地高效地运送到他们的目的地。于是，这类电梯控制系统对于每部电梯成功地、安全的完成任务是不能缺少的。它告诉电梯在什么命令下平层，什么时候打开或关闭轿门以及是否存在关键的安全问题。以前继电器控制是电梯控制系统的核心。电路繁杂，容易出现故障，可靠性低，增加了电梯的运行质量等是它所存在的缺点。利用PLC来改善建筑电梯的控制系统后，系统的运行可靠性提高，并且维护容易。

1.1课题背景及意义

随着大规模、高层次的发展建设，经常需要在建筑安装两个或两个以上的电梯。如果电梯独立操作，很难提高运营效率，将不可避免地导致能源的巨大浪费，而且造成了很大的困难，对电梯的集中管理。而今需要关注现在的一个不明智的寻得高速运行电梯的偏向。人员乘坐电梯的时间不会因为提高电梯速度而缩小，想要抬高电梯的工作效率，事实上大楼的高度、停靠层的数量以及调度方法等各方面因素都要在考虑的范围当中。对于停靠次比较多，且不太高的大楼，速度快的电梯平常只能够在中等速度、较低速状况下工作，而中速电梯、低速电梯的停靠时段及人员出入电梯的期间与快速梯没有多少差异，为了提高电梯的工作效率，缩小乘客乘坐电梯的时间，在最近几年有了直接停止、迅速关门、提早开门(当电梯将要到达开门区域时，可以在电梯运行过程中提早开门，抬高运转功用)和打开门后平层(在层站，有人或货物大量的进出，由于钢丝绳和橡胶的受力变形，平层电梯会出现成振动，给人员和货物的进进出出造成麻烦，这时候系统许可在开门状况下缓慢行驶到平层位置)等其他新技术。于是，控制法子和调节方法在速度快的电梯中就非常重要。近年来，出现了许多新的控制技术和调度原则。大楼职员流量及其在某一较短时间内分散搭客的请求和减少乘客等待电梯的时间等因素，决定一个大楼内设置电梯的数量。如此，在电梯控制系统中务必思考怎样改善电梯群(组)的运转效能。因而是，两部电梯并联控制方法，新的多部电梯群控等新型控制方式涌现了出来。

1.2电梯的起源与发展

在高大的建筑物里，电梯是必须要有的上下运输设施。每一座大楼都可以看做是一座垂直的城市。电梯既是运送器材，亦为们物质文明的标记。

18世纪末瓦特发明出了蒸汽机后，人类实验用蒸汽机来驱动。1852，世界上第一个蒸汽动力，并且装备有安全设施的载人升降机诞生，发明者是美国奥的斯。这是世界上第一台拥有安全装置的电梯，在电梯的历史上具有划时代的巨大意义。1889年，奥的斯公司制造出了第一台用电带动齿轮，然后直接传动的电梯。

电梯的牵引传动控制技术也通过了由简单到繁杂的发展阶段。

自第十九世纪末出现了电梯，对于控制功能需求比较多的电梯，几都乎是选用直流电机操纵。

因为单速交流操控和双速交流操控电梯的结构单调、价格低廉、应用维修便利，因此自从电梯发明以来，交流单速控制和双速控制一直都是被大范围的使用于调速技能需求较低的场所。

1976，微处理器在电梯控制中得到应用。利用单片机替换继电器逻辑控制完成闭环操控，进而提升电梯的运行本能和安全可靠性，并就降低现场调控需求是电梯控制技术的发展方向。

1984，因为固态功率元件不停的进化及单片机的使用，涌现出了交流变频调速电梯控制系统。

关于电梯控制系统的发展历程，当前发达国家追求的是一个32单片机控制系统。使用单片机调控电梯，不但可以让系统的动态性能上升，也可以让电梯的运转效能大幅度抬升。他们使用单片机或微处理器控制系统的闭环反馈控制系统。传导体系调控方面，利用交流变压变频调节速度技术，使电梯从很低的速度到快速无级调速高精度运作，拥有节约能源、减少电路网络污染、搭乘感很舒服等优点。

1.3电梯的组成

电梯主要由曳引系统、轿厢、重量平衡系统、导轨、门系统、安全保护系统、电力拖动和电气控制系统等部件组成。

电梯曳引体系的功用很简单，不管是输出功率或传送动力，主要用于带动电梯。曳引机提供动力，它的组成部件有电机、牵引轮、联轴器、减速箱和电磁制动器。钢丝绳将轿箱和对重连接起来，轿箱的升与降依赖它和曳引轮之间的磨擦来实现。导向轮的作用是使轿箱和对重之间有一定的距离，防止互相碰到，另外牵引力的增加可以

采用复绕型。

导向系统由导轨，导靴和导轨架。其功能是限定电梯箱和配重的行动自由程度，电梯轿箱和配重只能在事先固定好的导轨上下运行。

门系统由轿门、厅门、门联动部分等。在电梯箱进出口设置轿门，停靠站出入口处设置厅门。门机设置在轿箱上部，控制轿门和厅门的开关，在紧急情况下可通过厅门三角钥匙将门打开。

在电源箱室为电机的供电设备，大多采用三线五相系统，380V电压。速度反馈体系作用是调控电梯快速信息的速度。日常采纳测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置控制曳引电机的速度。

安全防护系统，包括机械的和电气的各种保护系统，可以保证乘客的安全。机械的防止发生安全事故的安保体系有：限速器、安全钳、行程开关等，它们主要防止电梯速度过快。

1.控制柜;2.曳引机;3.曳引钢丝绳;4.限速器;5.限速器钢丝绳;6.限速器固定装置;7.轿厢;8.安全钳;9.轿厢门安全触板;10.导轨;11.配重;12.厅门;13.缓冲器。

图1-1 电梯结构

电梯的电气控制体系包含电子调控设备、操控设备、平层设备和显现方位装备等。此中操纵设备按照电梯运转逻辑功能需要，操纵电梯工作。控制装置是由按钮盒，箱门、召唤盒按钮控制电梯的运行。平层装置的作用是发出平层控制信号，使电梯轿箱能够精确平层停止的控制装置。位置显示装置的作用是显示楼层的电梯位置。

1.4 电梯的工作原理

牵引钢丝绳的一端衔接轿厢，另一端衔接这对重，并和牵引轮，导向轮绑在一起，曳引机经过减速器降低速度后带着牵引轮转动，通过钢丝绳与牵引轮的摩擦所发出的拖拽力，以使电梯厢和配重的上下运转，完成运送的工作。设置在电梯箱上的导靴能够顺着设置在大楼井道墙壁上的牢固轨道来去起落运行，避免电梯厢在运转过程中产生偏离或摇摆。常闭式制动器在电动机工作时间动作，松开闸，使电梯运行，在没有电的状况下制动，使电梯厢暂停运行，并且在规定的楼层上，保持其稳定形态，使得乘客和物品进出。轿厢是运输人员或其他事物的箱体部件，配重的作用是平衡轿厢载重、降低发动机的功率。电气系统完成对电梯运行的掌控，同时实现选层、平层等工

作。表示呼叫系统显示楼层的电梯运行方向的位置和运行成。

1.5电梯并联控制概述

双梯并联控制或者是多台电梯群控，其最直白的认知是两台或多台电梯并排设立，而且一起接收每个层楼的厅外呼叫信息，并且能按照预定的规则进行每部电梯的自动调度工作。据有关资料显示，把双梯并联后，其运行效率大约增加了20%~30%。在上、下班人流量的最高的时间，由于减少了电梯因停靠而导致的加减速、开关门以及等待的时间，而大大缩短人员等待电梯和乘坐电梯的时间。电梯在加减速这段运行的过程中所消耗的能量占到50%。电梯停靠次数的缩小因应用并联控制方法后，而使电梯运转的能量消耗变少了许多。

早在1985年8月，电梯并联控制方式出现了。中国迅达上海电梯厂研发成功了两部并联快速电梯，装置在了上海交通大学的包兆龙图书馆。

电梯控制科学在不断的成长，各类电梯控制器的主流功能包含电梯并联控制和群控功能，包括应用可编程逻辑控制器和各种电梯专用的控制板。经过串行通信的办法，能很方便的达到PLC彼此的数据交流和信息同享。

在现实使用中，电梯并联控制的完成有两种方式。一种是一个PLC操控两部电梯，达到两部电梯的运转。另一种是在两台PLC之间使用串行通信的方式连接，使两台PLC共同享用数据保存区，使数据完成交换，从而达到电梯的并联运转。

两套PLC同享大厅外呼叫信息，并以串行通信的方式将运动状况、电梯的方位等一些信息互相传送。当两边PLC收到以上信号后，便对大厅外呼叫信息进行注册与解除，并发生运转计划和调度计划，操纵电梯工作，与此同时将本电梯的各类信息回送到对方PLC，调节运转。该方式使系统硬件成本减少了，大量的电缆材料可以被节省下来，给电梯的并联改变和电梯的维护带来了许多的便利，抬高了控制系统的工作效率，节能效果非常明显。

当在大楼内放置多部并列单独控制的电梯时，因为乘客通常会同时按下几台电梯的厅外呼叫按钮，从而使几部电梯的乘客箱去响应同一呼叫信号，大大减少了电梯运转效能。并且轿厢在频繁的呼叫下会导致聚集的现象。于是，工作在一起的多部电梯中的单部电梯控制系统需要互相联系，并且要有自动监管体系。因此涌现出了用集选控制方法控制的电梯并联的控制方式。如图1-1所示。

电梯交通数据管理层次召唤分配任务处理及通信、数据管理电梯1 图1-2 群控制系统的结构框图

电梯2

2 电梯并联控制原则及方法

2.1 控制要求分析

两台电梯并联时，每台电梯本身的功用都和单梯相同。对电梯箱外召唤信息的办理是双梯控制和一台梯控制之间的主要不同。在正常状况下，单台电梯对轿厢外呼叫信号的办理是按照集选法则，即当有门厅呼叫时控制系统先把信号登记下来，并且按顺序响应与电梯运转方向一样的门厅呼叫，之后电梯自动响应反向的呼叫。并联电梯不仅符合集选原则，也要符合并联调度原则。根据确定的并联调度法则编写电梯运转流程后，经由PLC彼此的串行通讯，就能够达成调和两台电梯运转，实现对电梯的最佳操控的目标。

要完成电梯并联调度算法，两台电梯的部分重要信号必需相互传送。这部分信息包含双梯的方位信息的互相传送、厅呼信号的同享、两部电梯上升或下将状态信息的传送。而双梯的信号在相互转送之后，两部电梯需要对这部分信号举行分析并得出结论用哪一部电梯反应外呼信号，即由哪部电梯运行是电梯并联控制思考的重心。

电梯并联所要实现的功能有：

（1)一台电梯正在上升，在它的下方出现朝上呼叫信号时，基站电梯立刻起动响应；

（2)一台电梯正在下降，任何轿厢召唤信号在它的上面出现时，基站电梯立刻启动响应；

（3）在上述两个条件都不满足，同时运行两个电梯轿厢，任何一个没有指示时，首先通过楼层位置比较，识别另一个是区分本身在高或低，如在高位则上升，如低向相反的方向返回基站，从而防止两部电梯同时上升，同时在应对呼叫信号上，提高工作效率。

（4）经过软件处理了双梯同层、同步上升或下降、在响应外呼信号时同时改变速度停靠的问题，通过设立条件只须这种情况出现，只能一台电梯换速停止，另一个正在运行的程序，这也大大减少停机时间，提高电梯的运行效率。（5）当两台电梯在基站，大厅呼梯信号返回到第一基站启动响应。

（6）当电梯在独立的状态，另一个提升进一个单一的操作状态选择模式。

2.2 调度原则

2.2.1 最短候梯时间调度原则

等待时间最短的调度原则也称极大极小的调度原理。等待时间最短原则是指在对外呼信号进行分派之前，先分别计算了2个电梯来到该外召层的估计时间，预计该外呼信号由花费时间最短就能到该层的电梯来应答。

在最短候梯时间调度原则下，控制系统首先要估算两台电梯应答每个候梯厅外召唤响应所需的时间。当一个新的呼叫，虽然某些电梯能最快的响应，但系统不会立即解除新呼叫被分配到最快的响应，但考虑到等待的时间分配的新大厅呼叫后的影响，每一个呼梯信号等待时间响应进行比较，如果不超过最大等待时间，新的呼叫将被分配到到达时间预测最短的电梯。最短的等待时间原则的关键是估计到达时间。将每个电梯，其本质上仍然是全集选控制。于是，在计算估计到达时段时仍然要遵守集选调控的调度规则。如果反向截梯，电梯通过层和不停的，不能被视为“达到这一层”，所以这段时间不预计到达时间，并应计算电梯速度停靠在实时层的要求。 2.2.2 最快响应调度原则

最快响应调度原则是两部电梯目前方位与门厅召唤信号方位之间的距离进行对

比，路程短的那个则去应答呼叫。但在工作电梯仍然要服从和服务于优先选择原则。最快响应调度规则其本质是比较距离的调控方法。 （1）最快响应调度原则的数学模型

应该先创建两部电梯并联运转的数学模型，然后再编写最快响应调度程序。 假设所并联的2台电梯有N层。底层为l层，顶层为N层。先要设定3个变量X、Y、Z。x是A电梯的运转值，y是B电梯的运转值。电梯的运行值反映了电梯的运行情况，它和电梯在井道中的位置和运行方向有关。

设A梯电梯轿厢在1层上行时，X=1；在2层上行时，X=2；在N-1层上行时，X=N-1。同样的，在N层下行时，X=-N；在N-1层下行时X=-(N-1)；在2层下行时，X=-2。当电梯停靠在层站不工作时，A的有2个运转值，分别是上升和下降相应的操作值。

设B梯轿厢在1层时上行时，Y=1；在2层上行时，Y=2； 在N-1层上行时，Y=N-1。在N层下行时，Y=-N。在N-1层下行时， Y=-(N-1)；在2层下行时，Y=-2。当电梯停靠在层站不工作时，B有2个运转值，分别是上升和下降相应的操作值。

Z是一个按钮按下相应的按键值。按下按钮时的方位由呼叫按钮的键值来表示，它和按钮位置和方向相关。设1层至N-1层的上呼按钮对应的键值分别为l、2、3、4、N-2、N-1；N层至2层的下呼按钮对应的键值分别为N、N+1、??N+(N-3)、N+(N-2)。 （2）利用数学模型计算运行分配值

当有门厅按钮被按下时，按照上面的数学模型，按键值变量会被给予一个值，A电梯和B电梯的工作变量X和Y有着相应的运转值。经过计算确定外呼信号分给电梯A还是电梯B。

当一个电梯呼叫按钮被按下时，事件发生，然后设置2个变量V、W。设V = z-x，W = z-y。当计算完V、W的值后，需要进行分析。当V或W大于（N+N）时，V或W的值就要减去(N+N)； 当V或W小于0时，V或W的值要加上(N+N)。为了便于运操作和比较，以确保V、W的值处在0和(N+N)范围之中。

当2部电梯都存在运行方向时，X、Y 、V、W的值是唯一的。当V≤W时该呼叫信号分送给A电梯，否则它是分配给B梯。当2部电梯不运行或其中l部故障时，X、Y、V、W的结果可能有2个值，我们拿它们中较小的值进行比较。当V≤W时该外呼信号分送给A电梯，否则分送给B电梯。 （3）算法的实现

与操作模式和单一的电梯相比，并行操作模式之间的差异主要是门厅呼叫的处理

方法。前者应用集选控制方式，后者应用调度规则与集选控制方式箱融合的方式。

该系统控制的六层电梯，所以我们选择两个西门子S7-300系列PLC，并将其添加到分别在电梯控制模块，和PPI协议来实现的两个PLC之间的信息交换的应用。

PPI协定应用主从交流形式，主电梯是A，从电梯是B。经过交流程序，两个PLC可以互换信息：比如方位信息，门厅呼叫，轿厢内选层指令，运转房向等等。而后利用最快响应调度算法，优化两台电梯本的工作效率。

经过分析研究这两种调度方法，本设计采用最快响应调度的规则。

2.3 控制方法的确定

电梯的控制方式有继电器控制、微机控制和PLC控制。

继电器控制系统在早期电梯控制应用的较多。它的优点有：简单、易于理解和掌握、价格便宜。缺点有：触点容易损坏，电接触不良、体积大、浪费电、工作噪音大、不易维修、费用高等。

微机控制系统本质上是使控制算法不再由硬件逻辑完成，而是通过程序存贮器中的程序来完成的控制系统，对一般的电梯而言，应用微机控制也有其局限性和不足之处。其缺点是结构比较复杂。

PLC控制的核心是微处理器，是把自动化技术、计算机技术、通信技术融在一起的新型工业自动控制装置，它既能把传统的机械产品改造成为机电一体化的新一代产品，又适用于生产过程控制。它充分利用了微型计算机的原理和技术，保留计算机控制的优点，并克服了它的缺点。PLC是采用微机技术制造的通用自动控制设备，它能控制开关量、模拟量，可靠性高，抗干扰能力强，并具有完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算等功能，可以取代继电器为主的各种控制设备。它既可以用于控制机械设备、流水线和各种设备的运行过程，又可以用于控制电梯各种操作和处理相关信息。用PLC控制电梯的优点有：用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高；去掉了选层器及大部分中间继电器，控制系统结构简单，外部线路简化；可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能；PLC可进行故障自动检测与报警显示，便于检修，提高运行安全性；更改控制方案时基本上不需改动硬件接线，重点可以放在程序的开发与调试上面；它具有较强的通信功能，在此基础上对双梯加并联功能或梯群加群控功能成为可能。

经过以上分析，我选择了用PLC控制电梯。

3 并联控制系统硬件设计

3.1 主电路的设计

本次设计应用异步电机作为电梯的牵引电机，电机的启动方法应用星-三角启动方法。如图3-1所示停止时选用能耗制动，KM3断开、KM5合拢，去掉交流电的同时，往定子两相上接入直流电，形成恒定磁场，使电机的转速不停的降低。

门电机的电路图如图3-2所示，门电机的驱动也选用三相异步电机，起动时采用直接起动的方法，由于门电机的功率小，直接起动对电源的影响也小。接触器KM6合拢时，门开。接触器KM7合拢时，门关。

图3-1 牵引机电路 图3-2 电梯门机电路

3.2 S7-300系列PLC

S7-300系列的PLC是中型模板式PLC，各类模板(PLC模板、SM模板、FM模板、CP模板、PS模板等)及人机界面(HMI)能够按照控制需求进行广泛的组合和扩展，其外观结构如图3-3所示。

它具有以下结构特点： （1）背板总线集成

S7-300改善了之前模板式PLC的总线布局，节省了总线面板和吹风扇，应用了将总线集成在每一个模板上的背板总线，每个模板经过总线连接器进行级联增添，使得布局简易。

（2）选用DIN标准导轨，方便安置和改换模板

因为节省了总线底板，机架安装每个模板只DIN标准轨，可以水平或垂直安装。 （3）硬件组态灵活

SM模板和CP模板可以不受限制地放置到任何槽区SM，使得硬件配置变得十分灵动。

1—负载电源(选项）；2—电池(CPU313以上）；3—24V 直流连接；4—模式开关；

5—状态和故障指示灯；6—记忆卡(CPU313以上)；7—MPI多点借口；8—前连接器；9—前门

图3-3 S7-300 PLC的结构外观

（4）机架扩展方便

每一个机架能够装置多达8个SM，当多于8个时，能够经过IM365或IM60 / 361装置增添框架，每一个伸缩架能够安装多达8个SM，一个S7-300系统至多能够安置3个扩展机架，至多可安置32个信号模板。

3.3 PLC信号控制系统

电梯的许多操控信号都是由PLC完成的。输入信号有：工作模式信号，操纵控制信号，轿厢选层指令信号，厅门呼叫信号，安全保护信号，门开关信号和平层信号等。如图3-4所示。

3.4 I/O接口分配

由于选择主从控制方式，两台电梯结构相同，共享外呼信号，故在I/O接口分配中只分析其中一台电梯的输出和输入接口。

依据电梯控制的特征，输入信号应当包含下列几个部分： （1）电梯箱内和各层的门厅呼叫按钮

图3-4 PLC信号控制系统图

用1-6的按键来进行楼层选择，除第一层光有上升按键和第六层光有下降按键外，剩下四层都安置有上、下两个按钮，故一共需要16个输入。

（2）位置信号

平层传感器安置于各楼层的电梯停靠位置。该传感器主要用于监测层，通常为正常开启，关闭时，说明电梯运行到层站。限位开关的开关门，上、下极限。此外，一组红外线传感器，该传感器装置主要用于门机保护人或事物不受到伤害。故位置信号一共需要12个输入。

（3）电梯门操纵信号。有开门按钮和关门按钮，故操纵电梯门的信号只需要2个输入。

归纳后可知需要30个输入点。 输出信号应该包括：

（1）电梯上下行指示信号，共2个。

（2）电动机M1正反转，总共需要输出点2个。 （3）电动机M2正反转，共2个。

（4）开门蜂鸣器1个

（5）LED层显示段，共需要7段 综上所述，共需输出点14个。

描述 1#一层平层 1#二层平层 1#三层平层 1#四层平层 1#五层平层 1#六层平层 1#一层内呼 1#二层内呼 1#三层内呼 1#四层内呼 1#五层内呼 1#六层内呼 二层外呼下 三层外呼下 四层外呼下 2#一层平层 2#二层平层 2#三层平层 2#四层平层 2#五层平层 2#六层平层 2#一层内呼 2#二层内呼 2#三层内呼 2#四层内呼 描述 1#电梯轿厢上行 1#电梯轿厢下行 1#门电机开 1#门电机关 1#a 1#b 1#c 2#电梯轿厢上行 2#电梯轿厢下行 2#门电机开 2#门电机关 地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I5.0 I5.1 I5.2 I5.3 I5.4 I5.5 I5.6 I5.7 I6.0 I6.1 地址 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 表1 输入节点 描述 五层外呼下 六层外呼下 一层外呼上 二层外呼上 三层外呼上 四层外呼上 五层外呼上 1#轿厢开门开关 1#轿厢关门开关 1#开门限位 1#关门限位 1#桥厢上升极限位 1#桥厢下降极限位 1#左门红外线传感器 1#右门红外线传感器 2#轿厢开门开关 2#轿厢关门开关 2#开门限位 2#关门限位 2#桥厢上升极限位 2#桥厢下降极限位 2#左门红外线传感器 2#右门红外线传感器 2#五层内呼 2#六层内呼 表2 输出节点 描述 1#d 1#e 1#f 1#g 1#电梯上行指示灯 1#电梯下行指示灯 1#开门蜂鸣器 2#d 2#e 2#f 2#g 地址 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 Q2.0 Q2.1 Q6.1 Q4.3 Q4.4 Q4.5 Q4.6 地址 I1.7 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I4.1 I4.2 I7.1 I7.2 I7.3 I7.4 I7.5 I7.6 I8.1 I8.2 I6.2 I6.3

2#a 2#b 2#c Q4.0 Q4.1 Q4.2 2#电梯上行指示灯 2#电梯下行指示灯 2#开门蜂鸣器

表3 电梯1内部辅助继电器分配表

Q5.0 Q5.1 Q7.1 名称 电梯到1-6层辅助 箱内到1-6层指令辅助 1-6层外呼信号辅助 上行指令辅助 下行指令辅助 向上到1-6层辅助 向下到1-6层辅助 楼层停止信号辅助

内部辅助继电器 M0.1-M0.6 M1.1-M1.6 M2.0-M3.0、M0.0 M1.0 M0.7 M3.1-M3.6 M4.1-M4.6 M5.0

图3-5 PLC接线图

3.5 硬件配置

（1）创建项目。创建之后便要进行硬件配置，包括CPU选型、电源、输入/输出接口等。如图3-7所示。

图3-6创建项目 图3-7 硬件配置

（2）添加从站

主站名为master，添加从站slave，并双击slave站的“Hardware”，进行硬件配置。如图3-8所示。

图3-8 添加从站

（3） 连接从站

将右边项目栏里的cpu31X 拖到网络总线上。如图3-9所示。

图3-9 连接从站

（4） 配置从站输入/ 输出通讯接口

选择栏目中的从机并点击连接按钮，随后选择配置属性页，配置与从站相对应的输入/输出接口。如图3-10所示。

图3-10通讯接口配置图

4 并联控制系统软件设计

按照系统软件流程图以及I/O分配表编写系统的程序。梯形图和语句指令是程序的两种主要表达方式。梯形图可直观的反映出系统的工作情况，大多数情况下，都采用梯形图来表达。这两种表达方式彼此之间也能够相互转转变，为了可以直白地看懂程序，本设计的软件程序采用梯形图来表达。

4.1 STEP 7编程软件

标准的STEP 7软件包含3种基础编程语言，即梯形图、功能块图、语言表和顺序功能图编程语言，并且这几种语言在s7软件里可以互相转换。本实验采用梯形图这种编程语言。

梯形图具有如下特点：

（1）梯形图顺序规则是从上至下，从左至右，这个顺序也是程序的执行顺序。 （2）梯形图中的继电器实际上是PLC内部的位触发器。

（3）梯形图是一种可视化的编程语言，和总线两端无电源连接。

（4）输入继电器是由从外部的输入信息启动，内部其他触点是无法启动的。 （5）输出继电器用于PLC输出控制，它是通过外部输出触点启动外部执行器。 （6）内部的触点只为PLC内部使用，无法启动外部驱动器。

STEP 7编程软件的基础指令有位逻辑指令、计数器与计时器指令、传递与比较指令、数据变换指令、算术运算指令、移位与循环指令、程序控制指令等。

4.2 系统软件流程

编写程序前要先画出流程图，这样便于写出程序，图4-1所示。

图4-1 系统软件流程图

4.2 控制程序设计

4.2.1楼层监测程序

I0.1——I0.5六传感器安装在每层楼的电梯停止位置，当电梯到达时会关闭，辅助继电器通电自锁形成后，将位置信息保存。当电梯开始运行时，触碰到上下楼层的传感器，自锁回路便断开，使原楼层位置信息消失 。

图 4-2 电梯位置信号流程图

电梯到一层

电梯到二层

电梯到三层

4.2.2 电梯内呼指令程序

该部分程序是电梯箱内选层的指令程序，I0.6——I1.3是电梯箱内的楼层选择按钮，M0.7是电梯下行指令，M1.0是电梯下行指令。若电梯在上下运动中，这两个指令始终有一个是闭合的，自锁使指令保持。当电梯到达指令层时，M0.1-M0.6相应的得电动作断开，从而使指令消除。

图4-3 内呼指令流程图

到一层指令

到二层指令

到三层指令

4.2.3 电梯外呼指令程序

此部分是电梯的外呼指令程序，一层和六层各一个呼叫按钮，其它四层都是两个呼叫按钮，I1.4--I2.5代表各层外呼按钮。比如当按下按钮I1.5,M2.3得电闭合，电梯没有到达三层时便会形成自锁回路，使呼叫信号保持。其中M1.0的作用是，当电梯经过三层向上运动接乘客下楼时，三层向下的信号仍然可以保持，直到完成。

一层向上指令

二层向下指令

图 4-4 外呼指令流程图

二层向上指令

三层向下指令

三层向上指令

4.2.4 电梯上下行定向程序

电梯工作中，运行的方向要分析清晰，上行到2-6层，下行到1-5层，该部分将电梯的每一种运行状态都表示出来，然后归结出电梯上行指令和下行指令。列如电梯向上到二层状态程序，M1.2是电梯到二层指令，M2.1是二层向上指令，M2.2是二层向下指令，当他们其中一个指令激活，电梯就会向二楼运行。

图 4-5 电梯上下行定向流程图

电梯向上指令

电梯向下指令

4.2.5 电梯楼层停止信号

当电梯执行箱内指令到达目的楼层后要停止下来，以使乘客进出电梯内。M1.1-M1.6是内呼指令，当有内呼指令存在，且与楼层感应器I0.0-I0.5相对应时，才会发出停止信号，从而作用于牵引电机，使其停下来。

图4-6 停止信号流程图

4.2.6 电梯门开关程序

当电梯完成指令到达相应楼层时，电梯门就要动作，打开和关闭。电梯门打开条件是，某层存在外呼信号或存在到某层的内呼信号。该部分的程序中I0.0-I0.5的作用是防止电梯没有到达楼层时电梯门就发生动作。I3.3是开门限位开关，门打开一定程度后便会使其断开，停止开门动作。延迟3秒后，转而进入关门动作。

图 4-7 电梯关门流程图

4.2.7 牵引机正反转控制程序

Q0.0得电后，KM1闭合，牵引机正传使电梯上升;Q0.1得电后，使KM2闭合，牵引机反传使电梯下降。程序中的I3.5和I3.6分别是电梯上升极限位和下降极限位，起到安全保护作用。

图 4-8 牵引机正反转控制流程图

4.2.8 楼层显示程序

楼层的数值用七段数码显示器来显示，“1”对应b，c段；“2”对应a,b,g,e,d段；“3”对应a,b,g,c,d段；“4”对应b,c,g,f段；“5”对应a,f,g,c,d段；“6”对应a,f,g,c,d,e段。表示程序如下：

4.2.9 并联调度算法程序

（1）判断电梯1上下行可能的程序

电梯运行方向控制首先要判断呼叫楼层在电梯的上方还是下方。程序中MW24存储的是2层呼叫的值，MW10存储的是电梯1所在楼层的值，当楼层呼叫值大于电梯所在楼层值时，因为有两部电梯需要选择，所以初步判断电梯1上行。到六层不再上行，因此当电梯1到达六层M0.6时，断开上行判断。

（2）如果电梯1和电梯2运行方向相同，这时要根据电梯并联调度原则选择合适的电梯响应呼叫。例如电梯1在3楼，电梯2在1楼，而4楼有呼叫时，应当选择电梯1来响应呼叫。M5.0为电梯1初判上行有效，M5.2为电梯2初判上行有效，当两者同时有效时，在相应楼层有呼叫的情况下，呼叫楼层值减去电梯所在楼层值，并储存到相应的存储器，以备比较两部电梯与呼叫楼层的距离之用。

（3）MW50--MW58储存的是电梯1与呼叫楼层间的距离，MW60--MW68储存的是电梯2与呼叫楼层间的距离，当距离1小于距离2的时候，则最终判定电梯1响应呼叫指令。

4.3 仿真调试

图4-9 模拟运行图

调试步骤：

（1)打开电梯控制系统的编程界面，按下，设定输入IB、输出QB。 （2）在位置上打上沟，并且按下即可模拟运行电梯控制程序了。

（3）用PLCSIM模拟电梯的运行模式，在IB中所在位置上打上勾即表示该点触发，从而模拟电梯的內呼和外呼

（4） 同时还可以观看梯形图程序运行状况。

假如电梯在一楼，乘客想从一楼到四楼。电梯的初始状态在一楼，一楼平层开关 I0.0闭合，关门限位开关I3.4闭合。当按下一楼外呼上行按钮时，即I2.1闭合，此时电梯应该开门，所以Q0.2闭合。乘客进入电梯后先按下关门按钮，即I3.2闭合，此时Q0.3闭合。或者延迟五秒后电梯自动关门。这时选择内呼四楼按钮，即I1.1闭

合。在没有其它呼叫信号的情况下，电梯上升直达四楼，此时Q0.0、Q2.0闭合。上升过程中I0.1、I0.2、I0.3会依次闭合再断开，Q1.0--Q1.6选择性的闭合来显示电梯所在楼层。到了四楼，内呼四楼I1.1复位，四楼平层开关I0.3、电梯开门Q0.2闭合，Q0.0断开。门开到一定位置时限位开关I3.3闭合，Q0.2断开。延时五秒或按下关门按钮I3.2后，门关，即Q0.3闭合。当关门限位I3.4闭合时，则Q0.3断开。电梯响应完该信号后，若没其它呼叫信号，电梯则停在四楼等待。

结 论

本文研究了两台六层电梯并联控制的相关技术和实现方案，主要包括以下内容： 首先，了解了电梯的机械系统与电气系统。其次，详尽的阐述了电梯的集选控制功能以及控制方法的选择，并给出了电梯的集选调度原则以及控制算法。再次，设计电梯并联控制系统。在硬件方面：设计了牵引机和门电机的主电路，确定输入/输出的接口数并进行分配。在软件方面：先是编写出单台电梯的运行程序，对程序能够掌握并且确定可以实现基本功能的前提下在进行编写两台电梯的集选控制程序，并在集选控制程序的基础上，按照所选择的调度算法编写了电梯并联程序。该编程方法对电梯硬件系统及集选控制程序的改动较小，易于实现。

经过一段时间的编程、调试，电梯能正常实现一些功能，但是在调试的过程中出现了一些问题，比如电梯不能准确的停靠下来，电梯并联的细节处理不到位等。由于本人能力所限，至今还没有合理解决这些问题。

本次毕业设计，使我受益匪浅，锻炼了自己，增强了独立解决问题的能力，加深了我对课本知识的理解，并且应用于实际操作，对于我们走上工作岗位适应实际工作有很好的铺垫作用。

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