电梯的控制系统曾勇 - 图文

毕业设计(论文)

题目： 电梯的控制系统

学 院 信息技术工程学院 年 级 2009 级 电 信 班 专 业 电子信息工程技术 学 号 200901010141 学生姓名 曾 勇 指导教师 郑 运 刚

2012 年 3 月

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毕业设计(论文)鉴定表

院 系 信息技术工程学院 专 业 电子信息工程技术专业 年 级 2009级电信班 姓 名 曾 勇 题 目 电梯的控制系统

指导教师

评 语 过程得分： (占总成绩20%) 是否同意参加毕业答辩

指导教师 (签字)

答辩教师

评 语 答辩得分： (占总成绩80%)

毕业论文总成绩 等级： 答辩组成员签字

年 月 日

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毕业设计(论文)任务书

班 级 2009级电信 学生姓名 曾勇 学 号 200901010141 发题日期： 年 月 日 完成日期： 月 日

题 目 PLC电梯控制系统的设计 1本论文的目的、意义目前市面上所拥有的电梯公寓与商业大厦越来越多,可以说是随处可见,它不仅为广大人民提供了方便更节省的大家的时间减少了疲劳, 所以在人们生活中起着举足轻重的作用。成为了必不可少的交通工具之一，而控制电梯运行的PLC系统也要求越来越高，要求达到电梯运行的“稳、准、快”运行目的。尤其PLC得微型计算机技术得到了迅猛的发展，PLC技术已渗透到国民经济的各行各业和人们生活的方方面面. 为了防止各种安全事件的发生和危

害及节省大家的时间,PLC的控制系统是必不可少的。

2学生应完成的任务 了解PLC的作用与优点发展前景、系统模拟安装与调试、 外部连接图、IO分配设计思路电梯的梯形图的绘制及它的工作原理等必须完成的任务。

3论文各部分内容及时间分配：(共 20 周)

第一部分 主要介绍设计的目的、意义、现状、论文的章节安排 ( 1-2周) 第二部分 介绍了PLC控制系统的相关电路和所用到的有关芯片PLC的特点，发展前景及电梯的工作原理与其概述及分类 ( 3-5 周)

第三部分 介绍本次的设计思路，通过对比两个方案的可行性，结合自身的条件选出一个较为好的方案进行设计。 ( 6-10 周)

第四部分 电路的制作以及调试部分，主要介绍电路制作软件PROTEL环境下设计出的原理图及程序的功能介绍及IO分配表的绘制 ( 11-15 周)

第五部分 撰写论文 (16-19 周) 评阅及答辩 论文定稿交由指导教师评阅，做好论文答辩的相关准备 （20周） 备 注 指导教师： 审 批 人：

年 月 日 年 月 日

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摘 要

目前市面上所拥有的电梯公寓与商业大厦越来越多,可以说是随处可见,它不禁卫广大人民提供了方便更节省的大家的时间减少了疲劳, 所以在人们生活中起着举足轻重的作用。电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。本文设计一种电梯PLC控制系统。该系统主要由PLC、逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为一体的控制系统。本机控制单元采用以三菱的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的升降；加、减速；平层；起动、制动控制。其结构简单、运行效率高、平层精度高、易于理解与掌握。

关键词：PLC控制系统；电梯；逻辑控制电路；变频器

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目 录

第一章 绪 论 ...................................................... 1 1.1可编程控制器的概念： ............................................ 1 1.2 PLC的发展前景 .................................................. 1 第二章 可编程控制器的组成与工作原理 ............................... 2 2.1 PLC的内部结构 .................................................. 2 2.2 电梯的工作原理 .................................................. 3 2.2.1 PLC的工作原理 ................................................ 3 2.2.2 电梯的概述.................................................... 4 2.2.3 电梯的分类.................................................... 4 2.2.4 电梯的组成及工作原理.......................................... 6 第三章 PLC的程序设计语言和编程方法 ................................ 7 3.1 PLC的程序设计语言 .............................................. 7 3.2 三菱FX系列PLC内部继电器的编号和功能........................... 8 第四章 系统硬件的设计 ........................................... 11 4.1 硬件框图及输入输出分配 ......................................... 11 4.1.1分配PLC的输入输出端子 ....................................... 11 4.1.2 统计输入输出点数并选择PLC型号............................... 12 4.1.3 输入/输出端子接线............................................ 13 4.2 主电路电气原理图 ............................................... 14 第五章 系统软件的设计 ............................................ 16 5.1控制系统的工作流程 ............................................. 16 5.2 装置结构与工艺要求 ............................................. 17 5．3 系统梯形图的设计 .............................................. 18 结 论 ............................................................ 28 致 谢 ............................................................ 29 参 考 文 献 ...................................................... 30

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第一章 绪论

1.1可编程控制器的概念

可编程控制器简称PC（英文全称：Programmable Controller），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期。

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

1.2 PLC的发展前景

PLC技术随着计算机和微电子的发展而迅速发展，由一位机发展到8位机，直到现在，PLC产品已经使用了32位高性能微处理器，而且实现了多通道处理。PLC在未来将会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

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第二章 可编程控制器的组成与工作原理

2.1 PLC的内部结构

PLC的内部结构如图2-1所示

图2-1 PLC的内部结构

可编程控制器主要由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）输入输出单元（I/O）、电源和编程器等几部分组成

中央处理单元CPU

CPU是PLC的核心部件，由运算器和控制器组成。主要用于：接收并存储从编程器输入的用户程序；检查编程过程是否出错；进行系统诊断；解释并执行用户程序；完成通信及外设的某些功能。

存储器

包括系统程序存储器、用户程序存储器和工作数据存储器。 I/O模块

I/O接口是PLC 与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集输入信号，输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。

电源模块用来将外部供电电源转变成供PLC内部的CPU、存储器和I/O接口

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等电路工作所需要的直流电源。

编程器

编程器是PLC最重要的外围设备，是PLC不可缺少的部分。编程器的作用是输入和编辑用户程序、调试程序和监控程序的执行过程。

2.2电梯的工作原理

2.2.1 PLC的工作原理

图2-2 PLC采用循环扫描的工作方式

这个工作过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需要的时间称为一个扫描周期。内部处理阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。在通信操作服务阶段， PLC处于停状态，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。在工作状态下，执行一次上图所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期。其典型值为1-100ms。

可编程控制器的特点

（1）抗干扰能力强，可靠性高。

（2）控制系统结构简单、通用性强、应用灵活。

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（3）编程方便，易于使用。 （4）功能完善，扩展能力强。

（5）PLC控制系统设计、安装、调试方便。 （6）维修方便，维修工作量小。

（7）体积小、重量轻、是“机电一体化”特有的产品。

2.2.2电梯的概述

随着现代化城市的高速发展，为建筑物内提供上下交通工具的电梯也高速发展起来，电梯不仅是生产运输的主要设备，更是人们生活与工作中必备的交通工具。和汽车一样电梯也已成为人们频繁使用的交通运输设备。电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。而它的近亲自动扶梯与自动人行道常常也被人们称为电梯。自动扶梯是带有自动循环运行梯级，用于向上或向下的倾斜输送乘客的固定店里驱动设备；自动人行道则是带有循环运行板式或带式的走到倾斜角小于12°。

在乘梯楼层电梯入口处，根据自己上行或下行的需要，按上方向或下方向箭头按钮，只要按钮上的灯亮，就说明你的呼叫已被记录，只要等待电梯到来即可。电梯到达开门后，先让轿厢内人员走出电梯，然后呼梯者再进入电梯轿厢。进入轿厢后，根据你需要到达的楼层，按下轿厢内操纵盘上相应的数字按钮。同样，只要该按钮灯亮，则说明你的选层已被记录；此时不用进行其他任何操作，只要等电梯到达你的目的层停靠即可。电梯行驶到你的目的层后会自动开门，此时按顺序走出电梯即结束了一个乘梯过程。

2.2.3电梯的分类

一般根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下

1 按用途分类

乘客电梯，为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施。 载货电梯，主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。

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医用电梯，为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢长而窄。 杂物电梯，供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。

观光电梯，轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。 住宅电梯，供住宅楼使用的电梯。

建筑施工电梯，建筑施工与维修用的电梯。

其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。

2 按驱动方式分类

交流电梯，用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。

直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。

液压电梯，一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。 齿轮齿条电梯，将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。

螺杆式电梯，将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。

3 按速度分类

电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类： 低速梯，常指低于1.0m/s速度的电梯。

中速梯，常指速度在大于1.0m/s且小于2.0m/s的电梯。 高速梯，常指速度大于2.0m/s小于6.0m/s的电梯。 超高速梯，速度超过6.0m/s的电梯。 4 其它分类方式

按电梯有无司机分类可分为有司机电梯和无司机电梯；按操纵控制方式分类课分为手柄开关操纵、按钮控制电梯、信号控制电梯和集选控制电梯等；按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在

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井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯；按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。

2.2.4电梯的组成及工作原理

电梯结构包括：曳引系统、轿厢、门系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统。安全保护系统保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。

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第三章 PLC的程序设计语言和编程方法

3.1 PLC的程序设计语言

在PLC中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言，它可根据需要去执行更有效的操作，例如，模拟量的控制，数据的操纵，报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能。功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅在PLC中得到了广泛的应用，在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用，由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。

梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。

梯形图程序设计语言的特点是：

1 与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性

2与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习。

3 与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待。

4 便于与其它程序语言的转换，便于程序的检查。

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3.2三菱FX系列PLC内部继电器的编号和功能

三菱FX系列产品，它内部的编程元件，也就是支持该机型编程语言的软元件，按通俗叫法分别为继电器、计时器、计数器等，但它们与真实的元件有很大的差别，一般称之为“软继电器”。这些编程用的继电器，它们的工作线圈没有工作电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题；触点没有数量限制、没有机械损耗和电腐蚀等问题。它在不同的指令操作下，汽工作状态可以无记忆，也可以有记忆，还可以做脉冲数字元件使用。一般情况下，X代表输入继电器，Y代表输出继电器，M代表辅助继电器，SPM代表专用辅助继电器，T代表定时器，C代表计数器，S代表状态继电器，D代表数据寄存器，MOV代表传输等。

FX2N系列PLC的基本逻辑指令

基本逻辑指令是PLC中最基本的编程语言，掌握了它也就初步掌握了PLC的使用方法，各种型号PLC的基本逻辑指令都大同小异，现在我们针对FX2N系列，逐条介绍其指令的功能和使用方法。

1输入、输出指令（LD、LDI、OUT）

LD：电路开始的常开触点对应的指令，可以用于X、Y、M、T、C和S。 LDI：电路开始时的常闭触点对应的指令，可以用于X、Y、M、T、C和S。 OUT(Out)：驱动线圈的输出指令，可以用于Y、M、T、C和S。

LD和LDI指令对应的触点一般都与左母线相连，在使用ANB、ORB指令时，用来定义与其他电路串并联的电路的起始触点。

OUT指令不能用于输入继电器X，线圈和输出类指令应放在梯形图的最右边，OUT指令可以连续使用若干次，相当于线圈的并联。

2 触点的串联（AND/ANI）、并联(OR/ORI)指令 AND常开触点串联连接指令。 ANI常闭触点串联连接指令。 OR常开触点并联连接指令。 ORI常闭触点并联连接指令。

串、并联指令可以用于X、Y、M、T、C和S。

单个触点与左边的电路串联时，使用AND或ANI指令，串联触点的个数没有限制。OR或ORI用于单个触点与前面电路的并联，并联触点的左端接到该指令

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所在的电路块的起始点（LD点）上，右端与前一条指令对应的触点的右端相连。OR和ORI指令总是将单个触点并联到它前面已经连接好的电路的前端。

3 检测上升沿和下降沿的触点指令

LDP、ANDP和ORP是用来检测上升沿的触点指令，触点的中间有一个向上的箭头，对应的触点仅在制定位元件波形的上升沿（由OFF变为ON）时接通一个扫描周期。 LDF、ANDF和ORF是用来检测下降沿的触点指令，触点的中间有一个向下的箭头，对应的触点仅在制定位元件波形的下降沿（由ON变为OFF）时接通一个扫描周期。

上述指令可以用于X、Y、M、T、C和S。边沿检测触点可以与普通触点混合使用。

4 电路块串联（ANB）、并联(ORB)指令 ORB多触点电路块的并联连接指令。 ANB多触点电路块的串联连接指令。

含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块”，串联电路块并联连接时，支路的起点以LD或LDI指令开始，而支路的终点要用ORB指令。ORB指令是一种独立指令，其后不带操作元件号，因此，ORB指令不表示触点，可以看成电路块之间的一段连接线。如需要将多个电路块并联连接，应在每个并联电路块之后使用一个ORB指令，用这种方法编程时并联电路块的个数没有限制；也可以将所有要并联的电路块依次写出，然后在这些电路块的末尾集中写出ORB的指令，但这时ORB指令最多使用7次。

将分支电路（并联电路块）与前面的电路串联连接时使用ANB指令，各并联电路块的起点，使用LD或LDI指令；与ORB指令一样，ANB指令也不带操作元件，如需要将多个电路块串联连接，应在每个电路块之后使用一个ANB指令，用这种方法编程时串联电路块个数没有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。

5栈存储器与多重输出指令

MPS、MRD和MPP指令分别是进栈、读栈和出栈指令，它们用于多重输出电路。

MPS指令用于储存电路中有分支处的逻辑运算结果，以便以后处理有线圈的

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支路时可以调用该运算结果。

MRD指令读取存储在堆栈最上层的电路中分支点处的运算结果，将下一个触点强制性地连接在该点。读数后堆栈内的数据不会上下移动。

MPP指令弹出存储在堆栈最上层的电路中分支点处的运算结果。使用MPP指令时堆栈中各层的数据向上移动一层，最上层的数据在读出后从堆栈内消失。

6 置位复位指令

SET：置位指令，使操作保持ON的指令。 RST：复位指令，使操作保持OFF的指令。

SET指令用于Y、M和S，RST指令可以用于复位Y、M、S、T、C，或将字元件D、V和Z清零。

7程序结束指令（END）

在程序结束处写上END指令，PLC只执行第一步至END之间的程序，并立即输出处理。若不写END指令，PLC将以用户存储器的第一步执行到最后一步，因此，使用END指令可缩短扫描周期。另外，在调试程序时，可以将END指令插在各程序段之后，分段检查各程序段的动作，确认无误后，再依次删去插入的END指令。

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第四章 系统硬件的设计

4.1 硬件框图及输入输出分配

4.1.1分配PLC的输入/输出端子 表4-1

表4-1 四层电梯PLC输入/输出端子分配表

输入电器 输入输入 端子 输出电器 输出端子 输出 开门按钮SB1 门按钮SB2 门行程开关SL1 关门行程开关SL2 红外传感器SA1 红外传感器SA2 门锁输入信号SA3 一层接近开关SA4 二层接近开关SA5 三层接近开关SA6 四层接近开关SA7 五层接近开关SA8 一层内指令按钮SB3 二层内指令按钮SB4 三层内指令按钮SB5 四层内指令按钮SB6 五层内指令按钮SB7 一楼向上呼叫按钮SB8 二楼向上呼叫按钮SB9 二楼向下呼叫按钮SB10 三楼向上呼叫按钮SB11 三楼向下呼叫按钮SB12 四楼向上呼叫按钮SB13 四楼向下呼叫按钮SB14 五楼向下呼叫按钮SB15 一楼下行减速接近开关SA9 二楼上行减速接近开关SA10 二楼下行减速接近开关SA11 0000 X000 0001 X001 0002 X002 0003 X003 0004 X004 0005 X005 0006 X006 0007 X007 0008 X008 0009 X009 0010 0011 0012 0013 0014 0015 0016 0100 0101 0102 0103 0104 0105 0106 0107 0108 0109 0110 X010 X011 X012 X013 X014 X015 X016 X100 X101 X012 X103 X104 X105 X106 X107 X108 X109 X110 开门继电器KM1 关门继电器KM2 上行继电器KM3 下行继电器KM4 加速继电器KM5 低速继电器KM6 快速继电器KM7 上行方向灯HL1 下行方向灯HL2 一层指示灯HL3 二层指示灯HL4 三层指示灯HL5 四层指示灯HL6 五层指示灯HL7 一层内指令指示灯HL8 二层内指令指示灯HL9 三层内指令指示灯HL10 四层内指令指示灯HL11 五层内指令指示灯HL12 一层向上呼叫指示灯HL13 二层向上呼叫指示灯HL14 二层行下呼叫指示灯HL15 三层向上呼叫指示灯HL16 三层向下呼叫指示灯HL17 四层向上呼叫指示灯HL18 四层向下呼叫指示灯HL19 五层向下呼叫指示灯HL20 0504 0505 0500 0501 0506 0502 0503 0508 0509 0600 0601 0602 0603 0604 0605 0606 0607 0608 0609 0610 0611 0612 0613 0614 0615 0616 0617 Y004 Y005 Y050 Y051 Y056 Y052 6053 Y058 Y059 Y060 Y061 Y062 Y063 Y064 Y065 Y066 Y067 Y068 Y069 Y610 Y611 Y612 Y613 Y614 Y615 Y616 Y617 授人与渔 能力为本

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三楼上行减速接近开关SA12 0111 X111 三楼下行减速接近开关SA13 0112 X112 四楼上行减速接近开关SA14 0113 X113 四楼下行减速接近开关SA15 0114 X114 五楼上行减速接近开关SA16 0115 X115 由表可以看出此表是PLC的外部连接图的输入输出及各个继电器的作用，所对应的节点及在程序中的名称，即直观又明了

4.1.2统计输入、输出点数并选择PLC型号

输入信号有33个，考虑到有20%的备用点，即32*（1+20%）=39.4,取整因此共40个输入点。

输出信号有27个，考虑到有20%的备用点，即27*（1+20%）=32.4，取整数33，因此共33个输出点。

因此可选用FX2N系列CPU类型可编程控制器，它有42个输入点，33个输出点，满足本设计的要求。

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4.1.3输入/输出端子接线

根据通道分配情况，可画出PLC外部接线图，如下图4-1所示：

图4-1 输入/输出地址分配图

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4.2主电路电气原理图

图4-2为系统的电气主接线图

图4-2 电气主接线图

电气主接线图中有两个电机，一个为曳引机的牵引电机，为交流异步电机；另一个为开关门电机，为直流电机。KM1与KM2的切换，可以实现异步电机的正反转，即控制电梯的上下行。当KM3闭合时，定子绕组接成三角形接法，电梯低速运行；当KM4闭合时，定子绕组接成双星形接法，电梯高速运行。KM6与KM7的切换，可以实现直流电机的正反转，即控制电梯的开关门。

电梯的制动靠制动器来实现。制动器就是刹车，是使机械中的运动件停止或减速的机械零件，是电梯重要的安全装置，它的安全、可靠是保证电梯安全运行的重要因素之一。

制动器的作用可以归纳为下面两条：

1能够使运行中的电梯在切断电源时自动把轿厢制停。

2电梯停止运行时，制动器应能保证在 125% 的额定载荷情况下，使轿厢保持静止，位置不变。

从PLC的外部接线图（图4-2）上可以看到，制动输出和抱闸输出分别接KM5

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和KM8，继电器KM5和KM8分别控制制动器的制动和抱闸。当KM5接通时，制动器开始制动，按程序设计，制动1s后KM8接通，制动器实施抱闸，使轿厢保持静止，位置不变。

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第五章 系统软件的设计

5.1控制系统的工作流程

根据电梯的工作流程可以将电梯的工作过程画成如下的流程图。图中展示了电梯运行时的三种状态，即初始状态、运行中状态和运行后状态。直观的展示了电梯的工作流程如图5-1。

图5-1 电梯的工作流程

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根据电梯运行流程图，大致可将软件的设计分为以下几个大部分：开关门环节、楼层显示环节（七段码显示）、轿内呼叫信号的登记与消除环节、厅外呼叫信号的登记与消除环节、定向环节、启动环节、制动环节。

5.2 装置结构与工艺要求

本系统采用轿厢外召唤、轿厢内按钮控制方式的形式。电梯的上升和下降由一台电动机驱动。电动机正转，电梯上升；电动机反转，电梯下降。电梯轿厢门由另外一台电动机驱动。该电动机正转，电梯开门；电动机反转，电梯关门。每个楼层都置呼叫开关，具体要求如下：

1电梯在一层时，五层有呼叫请求，则电梯上升到五层且五层的指示灯亮。 2电梯在一层时，二层有呼叫请求，则电梯上升到二层且二层指示灯亮。 3电梯在一层时，一层有呼叫请求，则电梯不动，呼叫无效。

4电梯在一层时，二层三层四五同时都有呼叫请求，则电梯先上升到二层，再继续上升到三层依次递增且除一层外全亮。

5电梯在二层时，三四五层有呼叫请求则都是下，电梯则上升到到五层再下三四层。

6电梯在二层时，二层有呼叫请求，则电梯不动，呼叫无效。 7电梯在二层时，一层有呼叫请求，则电梯下降到一层。

8电梯在二层时，三层先有呼叫请求，然后一层也有呼叫请求，则电梯上升到三层。

9电梯在三层时，二层有呼叫请求，则电梯下降到二层。 10电梯在三层时，一层有呼叫请求，则电梯下降到一层。 11电梯在三层时，三层有呼叫请求，则电梯不动，呼叫无效。

12电梯在三层时，二层一层同时都有呼叫请求，则电梯先下降到二层，再继续下降到一层。

13电梯在四层时，一层有呼叫请求，则电梯下降到一层。 14电梯在四层时，二层有呼叫请求，则电梯下降到二层。 15电梯在四层时，三层有呼叫请求，则电梯下降到三层。

16电梯在四层时，一、二、三层都有呼叫请求，则电梯先下降到三层，再继续下降到二层、一层

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17电梯在五层时，一层呼叫则下到一层。 18电梯在五层时，二层呼叫则电梯下到二层。 19电梯在五层时，三层有呼叫则下到三层。 20电梯在五层时，四层有呼叫则下到四层。

21电梯在五层时，一、二、三、四都有呼叫时候，则电梯依次下到四、三、二、一层。

22电梯在上升途中，任何下降呼叫请求均无效。 23电梯在下降途中，任何上升呼叫请求均无效。

5．3系统梯形图的设计

根据电梯运行流程，把电梯控制系统分为如下六块：开关门控制环节、显示部分、楼层到站指示环节、电梯各层呼叫环节、电梯启动运行和方向选择、电梯速度的转换环节。分块设计如下。

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（一)开关门控制环节

开门环节的梯形图如图5-2所示。

图5-2 开门环节梯形图

工作过程

手动开门：当电梯运行到位后（运行继电器1000为OFF），按开门按钮0000，是输出线圈0504有效，驱动开门接触器，打开轿门，直至到位，行程开关动作，即0002动断触点打开，开门过程结束。

自动开门：电梯运行到位后，相应的楼层接近开关闭合相应的楼层接近开关闭合，即0007（0008、0009或0010、0011）接点闭合，时间继电器TIM00开始计时，计到3s时，TIM00触点闭合，时0504线圈有效。

手动关门：按下关门按钮，即0001闭合，0505有效，驱动关门接触器，关闭轿门，直至到位，行程开关0003动作，关门动作结束。

关门保护：自动关门时，可能夹住乘客，可在门上装设红外传感器。当有人进出时，0004或0005闭合，关门被禁止，同时开门接触器工作，把门打开，至

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限位位置后，重新执行关门动作。

（二）楼层显示环节

楼层显示环节应该满足的条件是： 1轿厢不运行时，七段码要显示所在楼层；

2轿厢运行时，电梯在两层之间运行时要正确显示所在楼层，如从一楼上行，首先要碰到一楼下平层感应触点，虽然此触点被接通，但电梯仍在一楼，所以显示楼层要显示一楼；直至二楼上平层感应触点接通，显示变为二楼。其余楼层以此类推。

楼层的登记与消除部分和楼层显示部分组成了完整的楼层显示环节。 楼层显示用七段码显示，七段码显示图解如图5-3，各段标号依此图为准。。 其中一、二、三、四、五楼显示分别是：bc段、abdeg段、abcdg段、bcfg段和acdfg段。楼层确定由M1、M2、M3、M4和M5登记和保持。

其中七段码的输出分别为：Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y16和Y17。‘+’代表‘或’的关系，通过元件的并联实现；‘·’代表‘与’的关系，通过元件的串联实现。

图5-3 七段码显示

M1、M2、M3、M4、M5

a段：Y11?（M2+M3+M5）?M1?M4

和七段码的逻辑关系是：

b段：Y12?（M1+M2+M3+M4）?M5；（M1+M3+M4+M5）?M2； c段：Y13? d段：Y14?（M2+M3+M5）?M1?M4； e段：Y15?M2?M1?M3?M4?M5； f段：Y16?（M4?M5）?M1?M2?M3授人与渔 能力为本

；

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g段：Y17?（M2?M3?M4?M5）?M1。

楼层显示环节的梯形图如图5-4所示

图5-4 楼层显示部分梯形图

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（三）电梯到站指示如图5-5所示，其中1003、1004分别为单双数楼层联锁保护中间继电器。

图5-5 电梯到站指示图

工作过程

电梯运行过程中，当电梯运行到指定楼层位置时，对应的楼层位置继电器进行登记，以便显示。如当电梯运行到二层时，碰到二层的接近开关SA5，使0008为ON，0600、0602、0603、0604保持常闭，0601得电，显示到达二层。

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（四）各层呼叫指示，如图5-6所示

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图5-6 各层呼叫指示

工作过程

电梯在运行过程中，随时会有内呼或外呼叫信号，则必须将这些呼叫信号保存形成选层信号，以便当电梯运行到对应楼层时，能响应其呼叫。如当电梯停在四层，二层乘客按下SB10（二楼向下呼叫按钮），则0612得电并保持。当电梯到达二层时，0601得电闭合，使0612恢复常态。当电梯在上行（下行）状态时，0501（0500）闭合，按向下（向上）呼叫按钮无效。

当电梯内有呼叫信号时，采用保持继电器对呼叫信号进行登记和指示，而当达到对应楼层时，用对应楼层开关消除该呼叫信号。如楼梯在五层，而乘客想到一楼时，按下SB3，0012为ON，0605为ON，呼叫信号被保存并驱动指示灯显示，当电梯到达一楼时，碰到一楼的接近开关SA4，从而使0600为ON，消除了一楼的内呼叫信号。

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（五）电梯启动和运行方向选择，如下图5-7所示

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图5-7电梯启动和运行方向选择

工作过程

电梯的运行为上行和下行两种相反的方向，因此根据控制要求形成对应的定向信号与对应的运行方向指示。当电梯运行到所选楼层时，1005为ON一个扫描周期，用以切断起动控制信号，停止运行。启动控制由中间继电器1006来完成。

当电梯所在楼层位置之上，有选层信号且电梯处于非下行状态，可以定向为上行；当电梯所在楼层位置之下有选层信号且处于非下行状态时，可以定向为上行。如电梯停在四层，当一层（二层）有选层信号时，0605（0606）为ON，0600、0601、0602、0603、0604常闭保持闭合，0501、0509得电，电梯下行且下行指示灯亮。

电梯的定向输出控制轿厢牵引电机的正反转来实现上下行，即上行时牵引电机正转，下行时牵引电机反转。电梯在运行过程中，定向程序的执行只是在电梯停层阶段，也就是说，电梯只要在楼层停层都会定向一次，当电梯运行中间，定向程序是不会被执行的

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（五）电梯速度的变换如图5-8所示

图5-8电梯速度的变换

工作过程

电梯启动后快速运行，2S后开始加速，在接近目标楼层时，相应的接近开关（0108、0109、0110、0111、0112、0113、0114、或0115）动作，电梯开始减速，直至达到目标楼层时停止。

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结 论

毕业设计是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次完整的电梯PLC控制程序设计，我摆脱了单纯的理论知识学习的状态。通过与实际设计相结合，锻炼了我综合运用所学专业基础知识来解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他的专业能力水平。通过PLC控制电梯，实现电梯的运行速度、反映时间和停层的准确度达到一定的标准，而对电梯的速度、运行状态、安全、可靠、消防等进行合理的设计。综合考虑电梯PLC控制系统，能够达到“稳、准、快”的要求，这就要求我们的设计必须严密、可靠。通过这次毕业设计，提高了我的意志力和品质力，提升了自己的忍耐力，懂得了怎样缓解压力，学会了独立思考、逻辑思维、提出问题、分析问题、解决问题的方法。这是我们希望看到的，也正是我们进行毕业设计的目的所在。同时也了结到了电梯成为了我们生活中必不可少的交通工具。本次设计主要实现以下下六块：开关门控制环节、显示部分、楼层到站指示环节、电梯各层呼叫环节、电梯启动运行和方向选择、电梯速度的转换环节。

虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐，但我的收获却更加丰富。通过郑老师的悉心指导，我了解到到了电梯控制系统的设计方法，相关设备的选用标准，以及各种容易忽略的细节，我的能力得到了提高。虽然提高是有限的，但这次提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了大量的实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的理解能力，更强的沟通能力和更快的应变能力。最终按质按量完成本次设计，我的收获是很难用语言来描述的，非常感谢老师的指导与帮助！

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致 谢

本文主要阐述了电梯PLC控制系统的过程，我对电梯PLC控制产生了浓厚的兴趣。

本论文虽然凝聚着自己的汗水，但却不是个人智慧的产品，没有郑老师的指引和帮助，没有父母和朋友的帮助和支持，我在大学的学术成长肯定会大打折扣。我首先要感谢郑老师，对我的构思以及论文的内容不厌其烦的进行多次指导和悉心指点，郑老师多次询问进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。郑老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却给以终生受益无穷之道。对郑老师的感激之情是无法用言语表达的，使我在完成论文的同时也深受启发和教育。

再次由衷感谢各位老师对学生的指导和教诲，感谢辅导员杨老师对我生活与学校上的关心。我也在努力的积蓄着力量，尽自己的微薄之力回报母校的培育之情，争取使自己的人生对社会产生些许积极的价值。

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参 考 文 献

[1]廖常初主编.FX系列PLC编程及应用[M].机械工业出版社，2005.4 [2]李俊秀主编.可编程控制器应用技术[M].化学工业出版社，2008.7 [3]陈伯时主编. 电力拖动自动控制系统[M].机械工业出版社，1992.5 [4] 周波等主编.可编程序控制器原理与应用[M].国防工业出版社 ，2008 [5]高钦和主编.可编程控制器应用技术与设计实例 [M].人民邮电出版社，2004

[6]欧阳华明.基于PLC技术电梯控制系统的新思维[J].湘潭师范学院学报，2008.6

[7]刘春禹等.提高PLC控制系统可靠性研究[J].中国新技术新产品，2008.7 [8]王亚东.FX2N系列PLC 在电梯控制系统中的应用[J].工程技术，2007.6 [9]何满润等. FX-64MR可编程控制器在电梯控制系统中的应用[J].五邑大学学报，2009.11

[10]汪海燕.基于PLC电梯速度曲线产生方法[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2009.6

[11]王兆义.可编程控制器实用技术 [M].北京：机械工作出版社，2004.10 [12]王兆明.电气控制与PLC技术[M].北京：清华大学出版社，2009.1 [13]张进秋．可编程控制器原理及应用实例［M］．北京：机械工业出版社，2004.1

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