基于PLC的四层电梯控制系统的分析设计

1.1电梯发展

电梯是一种垂直运输设备，现已广泛应用于建筑设备和

工矿企业，使城市物质文明的标志之一。

电梯拖动技术从直流电动机驱动，到交流单速、交流双速电动机驱动，再到交流调压调速（ACVV）控制、交流调压调频调速（VVVF）控制，使得控制技术不断成熟，加之电子技术、计算机技术、自动控制技术在电梯中的广泛应用，使电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、减小噪声等方面都有了极大的改善。

随着科学技术的不断进步，电梯工业生产水平得到了不断的提高，产品结构也有很大的改进。一些传感元件（如速度测定、平层精度测定及各种保护装置）的使用都进一步完善和提高了电梯的基本功能。

1970年以后，大规模集成电路在电梯控制系统中投入使用以后，出了使电梯控制系统的可靠性、运行稳定性改善外，还是设备体积（尤其是控制柜体积）大大缩小，功能不断完善，性能不断提高，维护更加方便。如纽约前世界贸易中心110层双塔内安装的运行速度为8m/s的电梯，使用了200多种6000多块大规模集成电路。1971年，固态电机驱动系统第一次取代了电梯传动使用的直流发电机组。

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20世纪70年代是微型计算机普及应用并蓬勃发展的年代，随着晶闸管和半导体电子技术在电梯上的广泛用，特别是1973年以来对交流反馈控制技术的开发，电梯控制柜的控制电路逐渐从模拟电路向数字电路发展，显著提高了电梯的可靠性和运行精度。20世纪80年代，大功率晶体管模块的问世及微机和数字调节器技术的不断成熟，人们通过调节脉冲宽度来调节电子逆变器，实现对电梯中交流电动机的调压调频（VVVF），达到现行调速的目的。自80年代初期，VVVF控制的电梯先后有美国奥蒂斯、日本三菱、东芝、日立等电梯公司县级开发并推向市场。VVVF拖动系统的许多技术、经济指标，明显优于其它电梯控制系统。

自电梯控制方面，特别是电梯群控技术，近年来已采用人工智能技术来提高对电梯的控制水平，缩短乘客等候时间，合理分配电梯布局，使多台电梯分别执行任务。人们需要提高电梯运行效率，改善电梯的舒适感，节能降耗等，高性能16位、32为的微处理器使这些愿望都能轻而易举的得到实现

随着现代建筑物楼层不断提高，电梯的运行速度、载重量也在提高。世界上最高电梯速度已达到16m/s.单从人体对加速度的适应能力和实际使用电梯停层的高度考虑，最好将电梯最高运行速度限制在10m/s以下。

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目前为适应无机房建筑物的需要，无机房电梯已经问世，它无需建造普通意义上的机房，对井道顶层楼板及井道并电梯相仿。这样既节约了机房的建造费用，有提高了井道上方的利用率从某种每一特殊要求，而顶层高度与有机房意义上讲，使井道的可利用空间得以延伸。拽引机将电动机、拽引轮、制动器融为一体，安装在电梯井道的上方导轨上。

我国电梯事业起步较晚，但发展较快。1952－1954年先后在上海、天津、沈阳建立了三家电梯制造厂，并先后成立有关科研单位，独立自主制造各类电梯产品如交流货梯、客梯等。用国产的电梯产品装备了人民大会堂、北京饭店等政府机关和国家宾馆。20世纪60年代开始批量生产自动扶梯和自动人行道，并装备了首都（自动人行道）、北京地铁车站（自动扶梯）等标志性建筑。

随着我国改革开放的深入，电梯行业吸引和引进了国外先进的电梯技术、先进的电梯制造工艺与设备、先进的科学管理，使我国电梯工业取得了巨大发展。产品连续多年成倍增长，产品质量和整机性能明显提高。为了进一步推动和发展电梯工业，上海、北京、天津、广州等地先后建立了中外合资的电梯制造公司，使电梯的控制和驱动技术达到了国际先进水平，向市场推出了一批耗能小、效率高、速度快、平层和舒适感好的

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交流调速电梯、直流高速电梯（包括机群控制电梯）。为了进一步提高和控制产品质量，近年来颁布了一批具有国际水平的电梯制造等标准，使各制造厂家用新标准去更、设计电梯产品，加强管理，促进电梯工业的房展

在控制技术方面，从手柄开关控制发展到按钮信号控制、集选控制及多台电梯机群管理控制；从继电器－接触器的信号或集选控制导计算机（电脑）控制；从调压导调频调速控制系统等

微处理器在电梯控制系统中得到了广泛应用，代替了传统的数量众多的继电器、接触器控制系统。微电脑电梯的特点是运行可靠、故障率低、耗能少；控制屏体积小，从而使机房的面积可相应减小；设备投资费减少；维修方便。调频调压的交流调速高速电梯也有了发展。为了提高电梯运行的性能，在碱和驱动控制系统的前提下，推出了交流感应电动机和低转速直流电动机，以便适应电体的四象限运行工作状态的需要，由此提高了电梯运行的平稳性，时乘坐电梯的舒适感更好。

1.2 电梯的分类

1.2.1 按用途分类

（1） 乘客电梯：为运送乘客而设计的电梯，主要用于宾馆、饭店、办公楼、大型商店等客流量较大的场合，这类电梯

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为了提高运送效率，其运行速度较快，自动化程度较高，轿厢的尺寸和结构形式多为宽度大于深度。而且安全设施齐全。

（2） 载货电梯：为运送货物而设计，运行速度较低，主要用于两层楼上的车间和各类仓库等场合。

（3） 病床电梯：为运送病人而设计的电梯。

（4） 杂物电梯：供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等，并不允许人员进入，这种电梯安全设施不齐全。

（5） 住宅电梯：供住宅楼使用的电梯。

（6） 客货电梯：主要用作运送乘客，但也可运送货物的电梯，它与乘客电梯的区别在于轿厢内部的装饰结构不同。

（7） 特种电梯：如船舶电梯，观光电梯。

1.2.2 按速度分类

（1） 低速梯：速度v?1.0m/s的电梯 （2） 快速梯：速度1.0m/s

1.2.3 按曵引机的供电电源分类

(1)交流电源供电的电梯

a.交流异步电机拖动，具有较大的调速范围的电梯，称为交流调速电梯。

b.用交流异步双速电机拖动的电梯，简称交流双速电梯。

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(2)直流电源供电的电梯：一般用在2.0m/s以上的高速电梯。

1.2.4 按驱动方式分类

（1） 钢丝绳式：曵引电机通过蜗杆，蜗轮，曵引轮，驱动曵引钢丝两端的轿厢和对重装置作上、下运行的电梯。

（2）液压式：曵引机通过压系统驱动轿厢上下运行的电梯。

1.2.5 按控制方式分类

（1） 轿内手柄开关控制的电梯 （2） 轿内按钮开关控制的电梯 （3） 轿内外按钮开关控制的电梯 （4） 轿外按钮开关控制的电梯 （5） 信号控制电梯 （6） 集选控制的电梯

（7） 2台或3台并联控制的电梯 （8） 梯群控制的电梯

1.3 电梯的控制方式

1.3.1

继电器控制方式

继电器电梯控制系统是较早期的产品，这类系统主要由接触器，继电器和开关组成。由于继电器使用较早，人们积累了

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大量的电器控制系统的知识和设计经验，比如，有成形的且被多年运用证明可靠的控制线路，设计较简单，特别在交流调速系统被应用到电梯拖动以来，用继电器控制系统控制电梯运行，也被实践证明比较可靠。虽然化的调速性能并没有直流电机调速系统好，但也能为大家所接受。由于该系统中大量使用接触器，继电器，各种开关，组成逻辑控制和一些保护线路，线路复杂维护困难，并且由于受继电器触点数量的限制，很难设计出高性能控制系统。此外，继电器控制系统另一个致命弱点是为了满足不同的要求而改变线路困难，即系统的灵活性，可移植性差。

1.3.2 可编程控制器式电梯控制系统

PLC控制系统是一种电梯控制系统。它是利用可编程控制器为核心元件，通过化实现绝大部分逻辑控制功能，再附加一些接触器，开关元件，保护电路而构成的控制系统。它将逻辑控制功能设计，从系统整体设计中划分开来，即软件，硬件分开进行设计是PLC电梯控制系统的一大特点。系统控制过程为从PLC的输入模块将必要的信号输入，通过PLC程序的执行，再通过输出模块，从而达到控制系统的目的。由于PLC实现了绝大部分逻辑控制功能，控制线路简单，发生故障的可能性大为降低，这对系统而言，大有好处。PLC本身是工业用品，搞

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干扰能力强具有较高的可靠性，另外，可编程控制系统的控制功能通过软件来实现，并且在设计过程中不需要考察触点数目以及触点容量。而且编程语言（即梯形图）和继电器方法类似，因而具有较高的灵活性，但是，PLC电梯控制对电梯实现群控系统较困难。从总体来看，PLC电梯控制是比较理想的电梯控制系统，现在这种控制方式大为采用。

1.3.3 微机控制式电梯控制系统

微机式电梯控制系统是另一种电梯控制系统方式。这种方式类似于PLC控制方式，但两者又不完全相同。这种控制系统控制功能更为强大，尤其是在电梯群控系统的应用上。在这种系统中，它将多台电梯集中排列，共用厅外召唤信号，由计算机根据客流情况和各梯所在楼层的位置，自动调度。微机控制系统理论上是全数字控制系统。但是由于微机控制系统的数据通讯是全数字，因此需要在微机的I/O接口之前，加上数据采样，电平转换。数模转换装置，此外，微机系统抗干扰能力较弱，对环境要求较高。从发展方向来看，它是电梯控制系统的发展方向。

1.4电梯的远程监控

随着社会主义市场经济的不断发展，人民物质需要得到迅

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速发展和提高，各地的高层建筑林立，大批住宅群不断兴建，电梯的普遍应用，故对电梯的性能与质量要求越来越高。电梯厂商为了确保售后服务，一方面提高产品质量，一方面加强维护保养技术，利用电脑网络集中控制，既能了解用户电梯运行工作状态，又能及时排除故障。

（1）远程监控系统1是有现场信号采集/发送子系统、信号传输系统、监视中心子系统三大环节组成。

（2）电梯远隔监控系统2是有故障采集系统自动发报、安抚语言播放、双方直接对话、远距离保养诊断。

第2章 电梯运行控制部分

2.1 可编程控制器（PLC）

PLC(programmer logic controller),即可编程控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程控制器的存储器，用来在其内部进行逻辑运算。顺序控制、定时、计算和运算操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制机械的生产过程，PLC及其有关外围设备，都易于扩充功能原则设计。

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2.1.1 PLC的特点

（1）可靠性高，抗干扰能力强

工业生产一般对控制设备有很高的可靠性要求，应具有很强的抗干扰能力，能在恶劣的环境中可靠的工作，平均无故障间隔（MTBF）高，故障修复时间短。

（2）功能完善

PLC具有数字和模拟量的输入输出，逻辑算术运算定时，计数，顺序控制，功率驱动，通信，人机对话，自检记录和显示功能，使控制水平大提高。

（3）编程简单，使用方便

目前，大多数PLC均采用继电器式控制形式的“梯形图”编程方式，既继承了传统控制线路的清晰直观，又易于接受，因此普遍受到欢迎。

（4）控制程序可变，具有很好的灵活性

PLC只需改变程序就可以满足不同的要求，是PLC较继电器控制无可比拟的优点。

（5）扩充方便，组合灵活

PLC产品大多为模块化设计，都有扩充插口，可以适应各种不同的工业控制需要。

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2.1.2 PLC主要功能

随着PLC技术的不断发展，目前已能实现以下功能 调节控制功能

条件控制功能是指用 PLC与、或、非指令取代继电器触点串联、并联及其他各种逻辑连接，进行开关控制

定时／计数控制功能

定时／计数控制功能就是用PLC提供的定时器、计数器指令实现对某种操作的定时或计数控制，以取代时间继电器和计数继电器

步进控制功能

步进控制功能就是用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能进行下道工序操作的控制，以取代由硬件构成的步进控制器

数据处理功能

数据处理功能是指PLC能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算与逻辑运算以及编码和译码等操作

A／D与D／A转换功能

A／D与D／A转换功能就是通过A／D、D／A模块完成对模拟量和数字量之间的转换

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运动控制功能

运动控制功能就是指通过高速计数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴控制

过程控制功能

过程控制功能是指通过PLC的PID控制指令实现对温度、压力、速度、流量等物理参数的闭环控制

扩展功能

扩展功能是指通过连接输入／输出扩展单元（即I／O扩展单元）模块来增加输入输出点数，也可通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高PLC的控制能力

远程I／O功

远程I／O功能是指通过远程I／O单元将分散在远距离的各种输入、输出设备与PLC主机相连接，进行远程控制，接收输入信号，传出输出信号

通讯联网功能

通讯联网功能是指通过PLC之间的联网、PLC与上位计算机的连接等，实现远程I／O控制或数据交换，以完成系统规模较大的复杂控制

监控功能

监控功能是指PLC能监视系统各部分运行状态和进程，对

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系统出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动中止运行。也可在线调整、修改控制程序中的定时器、计数器等设定值或强制I／O状态。

2.2 可编程控制器的基本原理

2.2.1 基本组成形式

PLC基本部分有输入部分，逻辑部分和输出部分。输入部分是指各种按钮、行程开关，接近开关，转换开关。逻辑部分是由各种继电器及触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路。输出部分是各种继电器。接触器和电磁闸以及信号灯等执行电器。

各部分的主要功能作用：

输入部分：它收集并保存被控对象实际运行的数据和信息。

逻辑部分：处理输入部分所取得的信息，并且按照被控对

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输入 逻辑 图4.1基本组成形式

输出

象的实际动作要求，做出逻辑反映。

输出部分：可提供正在被控制的许多装置中的某些设备实时操作处理。

（1）主要逻辑部件

a. 继电器逻辑：1 输入继电器 2输出继电器 3内部继电器

定时器逻辑：1定时条件,2定时语句,3定时器当前值,4定时继电器;计数器逻辑：1计数器的复位信号,2计数器的计数信号,3计数器设定值的记忆单元,4计数器当前计数值单元,5计数器继电器.

b. 触发器逻辑 c. 移位寄存器 d. 数据寄存器

可编程控制器内部存储单元有“I”和“O”这两种状态，对应于继电器的“ON”“OFF”状态，软件为“软继电器”，它与通常的物理继电器相比有以下特点：

e. 体积小，功耗低

f. 无触点，速度快，寿命长

g. 有上千个常开、常闭触点，供程序使用，在使用过程中不考虑触点容量。

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（2）PLC内部硬件组成

a. CPU（centrol process unit）

它是PLC核心组成部分，功能与微机的CPU功能一致。 b. 系统程序存储器

它用以存放系统工作程序（监控程序），模块化应用功能子程序，命令解释、功能子程序调用管理，存储各种系统参数等功能。

c. 用户存储器

用以存放用户程序，即存放通过编程器输入的用户程序 d. 输入输出组件（I/O）模块

I/O模块是CPU与现声I/O装置或其它外部设备之间的连接部件。

e. 编程器

编程器是用于用户程序的编制、编辑、调试检查和监视。 f. 外部设备 g. 电源

其原理图如图4-2所示：

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图 4-2 PLC原理图

（3）PLC工作过程的特点

PLC工作过程是周期循环扫描的工作过程，如图4-3所示：PLC采用集中采样，集中输出的工作方式，减少了外界干扰的影响。PLC工作过程分三阶段进行，即输入采样阶段，程序执行阶段和输出刷新阶段。

（4）PLC对输出的处理原则

a. 输入映像存器的数据，取决于输入端子板上各输入点的上一个刷新期间的接通/断开状态。

b. 程序如何执行取决于用户所编制的程序和输入/输出映像寄存器的内容及其它各元件映像寄存器的内容。

c. 输出映像寄存器的数据取决于输出指令的执行结果。

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d. 输出锁存器中的数据，由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定。

e. 输出端子的接通/断开状态，由输出锁存器决定。

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图 4-3 PLC扫描工作原理

2.3 电梯PLC控制程序的设计

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2.3.1电梯设计概述

电梯控制系统是模拟现实生活中的电梯，根据其工作原理制作而成。该电梯共有四层，有电梯上下行轿箱，上下行指示灯，电梯所在楼层数码显示和开关门功能。一楼有一个上行外叫按钮，四楼有一个下行外叫按钮，二楼和三楼均有上行和下行两个外叫按钮，轿箱内有一楼至四楼四个内叫按钮和开关门两个按钮。按钮全部为非自锁式，按下按钮，接通一个指示灯，按钮自动弹起。当电梯响应该请求信号运行到该层时，该指示灯熄灭。优先级上：在电梯上行过程中，上行请求优先，上行请求执行完毕后，响应下行请求；同理在电梯下行过程中，下行请求优先，下行请求执行完毕后，响应上行请求。开关门动作在电梯停在该层，该层限位开关接通时才会发生。当电梯到位时，电梯将发出“叮咚”声响。在电梯超重时，将发出超重报警信号。该电梯控制系统形象逼真，深受用户好评。

2.3.2电梯设计目的

深入理解电梯控制系统的工作原理，知道电梯功能和使用方法。掌握PLC的基本指令、功能指令的综合运用。该实验程序复杂，能更好的锻炼大家的思维逻辑能力，编程前列好框架图、地址表(已定)，清楚有哪些请求(即输入)，要执行哪些动

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作(即输出)，执行该动作需要哪些指令、标志位和变量。

掌握PLC与外围控制电路的实际接线方法。 掌握随即逻辑程序的设计方法。

掌握组态软件的使用方法，了解组态王的工作方式，了解组态王软件的整体结构。

了解建立应用程序的一般过程

2.3.3实验设计器材

a、编程器一台（PC机）； b、可编程控制实验装置1台； c、四层电梯自动控制演示板1块； d、连接导线若干；

2.3.4.电梯设计步骤

1）用通讯电缆将计算机串口与PLC通讯口连接起来，启动计算机。

2）接线：将电梯控制面板输入插孔I5.1至I7.3用连线连接至主面板第一排的输入插孔I5.1至I7.3， 控制面板输出孔Q5.2至Q7.5用连线连接至主面板的输出插孔Q5.2至 Q7.5; 控制面板12V、24V、5V电源插孔用连线连接至主面板

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12V、24V、5V电源插孔。将电梯控制面板前侧电源线插入电源插座。

3）开机：检查接线无误后上电。

4）把CPU运行/停止开关拨向停止，下载电梯控制PLC程序。

5）把CPU运行/停止开关拨向运行。

6）启动COM200，串口打开，启动INTOUCH教具程序，执行电梯控制程序。

7) 分别按下各楼层请求信号，观察电梯的上行、下行、停止动作，按钮指示灯、上下行指示灯的变化，各楼层数码显示，开关门动作。

8) 实验完毕后，关闭INTOUCH程序，关闭COM200通讯程序和串口，将PLC处于STOP位置，从而结束电梯控制程序的运行。

9) 关闭主面板电源，面板连线拆除。关闭计算机，通讯线拆除。

2.4电梯主要控制程序

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2.4.1 电梯实验动作要求

1、电梯上行设计要求

（a） 当电梯停于一楼（1F）或2F、3F时，4F呼叫，则上行，到4F碰行程开关后停止；

（b）电梯停于一楼或二楼，三楼呼叫时，则上行，到三楼行程开关控制停止；

（c）电梯停于一楼，二楼呼叫，则上行，到二楼行程开关控制停止；

（d）电梯停于一楼，二楼、三楼同时呼叫，电梯上行到二楼，停5秒，继续上行到三楼停止；

（e） 电梯停于一楼，三楼，四楼同时呼叫，电梯上行到三楼，停5秒，继续上行到4楼停止；

（f） 电梯停于一楼，二楼、四楼同时呼叫，电梯上行到二楼，停5秒，继续上行到4楼停止；

（g）电梯停于一楼，二楼、三楼、四楼同时呼叫，电梯上行到二楼，停5秒，继续上行到三楼，停5秒，继续上行到四楼停止；

（h）电梯停于二楼，三楼、四楼同时呼叫，电梯上行到三楼停5秒，继续上行到四楼停止；

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2、电梯下行设计要求

电梯停于四楼或三楼或二楼，一楼呼叫，电梯下行到一楼停止；

电梯停于4 楼或3楼，2楼呼叫，电梯下行到2楼停止； 电梯停于4楼，3楼呼叫，电梯下行到3楼停止； 电梯停于4楼，3楼、2楼同时呼叫，电梯下行3楼，停5秒，继续下行到2楼停止；

电梯停于4楼，3楼、1楼同时呼叫，电梯下行到3楼，停五秒，继续下行到1楼停止；

电梯停于4楼，2楼、1楼同时呼叫，电梯下行到2楼，停五秒，继续下行到1楼停止；

电梯停于4楼，3楼、2楼、1楼同时呼叫，电梯下行到3楼，停五秒，继续下行到2楼，停五秒，继续下行到1楼，停五秒；

3、各楼层运行时间应在15秒之内，否者认为有故障； 4、电梯停于某一层，数码管应显示该层的楼层数； 5、电梯上、下行时，相应的标志灯应亮。

6、电梯面板配有开关门按钮，电梯停在某层时，按开门按钮电梯开门，按关门按钮电梯关门,按该层外选按钮,电梯自动开关门。

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7、与INTOUCH通讯后，上位机与下位机均可进行选层操作。

INTOUCH

画

面

如

下

：

2.4.2 I/O地址分配

I5.1 四层下 Q5.2 一层上灯 I5.2 三层上 Q5.3 二层上灯 I5.3 三层下 Q5.4 二层下灯

I5.4 二层上 Q5.5 三层上灯 I5.5 二层下 Q5.6 三层下灯

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I5.6 一层上 Q5.7 四层下灯

I5.7 一层限位 Q6.0 内叫一层灯 I6.0 二层限位 Q6.1 内叫二层灯 I6.1 三层限位 Q6.2 内叫三层灯 I6.2 四层限位 I6.3 内叫一层 I6.4 内叫二层 I6.5 内叫三层 I6.6 内叫四层 I6.7 开门 Q7.0 I7.0 关门 Q7.1 I7.1 开门限位 I7.2 关门限位 I7.3 超重检测 Q7.5

2.4.3 控制流程图

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内叫四层灯 超重报警 一楼数码显示二楼数码 三楼数码显示四楼数码显示电梯上行 电梯下行 开门继电器 关门继电器 到位音响

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Q6.3 Q6.4 Q6.5 Q6.6 Q6.7 Q7.2 Q7.3 Q7.4

2.4.4 电梯控制主要程序

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一、电梯内部操作与显示的PLC程序

1、 4层楼的内呼叫灯PLC程序

电梯内部的4个呼叫按钮，指定的是电梯的运行目标。因此在电梯为未达到指定目标时，该层呼叫灯应一直有显示（为绿），因此输出时就应该使用保持继电器。另外，当电梯达到指定楼层时，呼叫灯应该灭掉，即保持继电器断开。

先以1层内呼叫灯为例，所得的程序如图2-2所示。

图2—2

2、电梯内楼层显示器

楼层显示器是以电梯是否碰到限位开关来决定的。显示器同样有自保持特性。另外要替换某一显示器的值，需要电梯接触到其某上层或下层的限位开关，综合以上因素可得程序如图2-3所示（以第二层显示器为例）。

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图2—3

3、电梯内的电梯升降显示器

升降显示器的状态共3种：显示上升、显示下降、或都不显示。另外，无论上升还是下降，都与电梯的呼叫有密切关系。上升包括了从第一层到第四层的上升运动，下降也同样如此。因此程序应从最基本、简单的过程入手。现以电梯从第三层到第四层的上升为例。

若4层有呼叫，包括两种情况：电梯内呼叫、电梯外呼叫。若电梯有第三层行至第四层，此时V3.2电梯（上升指示灯）亮，V3.3（电梯下降指示灯）灭。并列的条件还有3层外部上呼叫闭合、4层下呼叫闭合、4层内呼叫按钮闭合，这些条件同样使得3层数码显示改变，因此在编程时都要考虑。3层升

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至4层的升降显示器PLC程序如图2-5所示。

图2-4

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图2-5 三层升至四层的上升显示器程序图 在此基础上可得2层升至4层的升降显示器PLC程序如图2-6所示。

图2-6 二层升至四层的上升显示器梯形图

有上面的分析可以看出，整个电梯上升显示程序即是对各

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层的上升程序取程序块并联逻辑操作。（参见总程序图2-11）。

电梯下降指示灯的程序编写方法与电梯上升灯的程序编写方法是一样的（参见总程序图2—11） 二、电梯到达楼层后的停止

由于在电梯外部有上升呼叫和下降呼叫，所以当呼叫方向与电梯运行方向相同时，电梯才能停止。下面以下行停止V3.1为例说明。而上行呼叫停止V3.0的编程与下降呼叫停止V3.1相似，可参见总程序图2—11。

电梯下行时，到达呼叫楼层后停止PLC程序如图2-7。

图2-7电梯到达楼层后停止的梯形图

当电梯一直显示向下运行，既下行指示灯Q7.2接通时，只有当每层楼的向下呼叫既Q5.4、Q5.6和该层的行程开关接

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通时，电梯到达各层后V3.1才接通，否则不接通。另外，如果电梯一直停在某一层，不显示上升与下降，该层的上呼叫接通时V3.1也接通。 三、电梯的开、关门程序

电梯门的开、关注意事项前面已经介绍过。以电梯的开门Q7.3程序为例说明。首先，只有当电梯既不上升也不下降时才能进行开门，既Q7.3才能输出。无论电梯的上升停止或下降停止，只要I6.7或有一个输出，电梯经过延时后都回自动开门。如果电梯停在某一层，按下该层的外部呼叫也会输出，电梯门也会打开。当开门输出时，关门Q7.4断开。如果关门Q7.4接通时，Q7.3也立即断开。电梯开门的PLC梯形图如图2-8所示。

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图2-8 电梯开关门梯形图

四、电梯外部操作与显示的PLC程序 1.外部呼叫

电梯外部呼叫与内部呼叫是类似的，一个呼叫灯的接通对应于相应的外部呼叫接通，其关闭条件为相应行程开关闭合，相应升降指示灯闭合。另外，外部呼叫同样有保持特性，故也

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应使用保持继电器作为输出。需要指出的是第一、第四层的呼叫是单相的，故其关闭条件也相应变为行程开关闭合“AND”电梯升降断开故得程序如下图所示。 以2层为例：2——3层

图2-9（a）2层电梯外部上呼叫梯形图

图2-9（b）1层电梯外部上呼叫梯形图

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下呼叫与上呼叫类似，不同之处在于关闭条件中的上升指示Q7.1应换为下降指示Q7.2， 2.楼层的电梯位置指示灯

外部楼层的电梯位置指示灯与电梯内的位置指示灯相同，这里不再多讲。 3.电梯的上升与下降

电梯的升降编程与电梯的升降指示灯编程思路类似，但其中也有些不同。这里以电梯上升为例说明。

设电梯从1层到4层上升。由于电梯在一层，此时构成电梯上升的因素包括：2层上/下呼叫、3层上/下呼叫、4层下呼叫、内叫2层呼叫灯、内叫3层呼叫灯、内叫4层呼叫灯，这8种条件对于电梯的上升是一种逻辑“OR”的关系，而这些条件的产生的前提条件则是电梯此时在1层位灯Q5.2有输出。可见，Q5.2与前8个“OR”逻辑是“AND”的关系。电梯从一层到四层上升的梯形图如2-10所示。

梯由2层上升到4层、3层上升到4层的编程思路与1层上升到4层相似，不同之处为上升条件同某层位灯逻辑“AND”运算之后还应排除电梯下降指示的情况，这里将电梯下降指示Q7.2的常闭触点与之串联。另外由于电梯上升，电梯门应关门，电梯下降线圈应断电，这又是和以上程序块取逻辑“AND”

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与的过程。具体过程请参见总程序图。

图2-10电梯从1层到4层上升的梯形图

电梯下降程序的编写方法与上升程序的编写方法相似，这里不再赘述。需要指出的是：电梯上升与下降都是建立在开门和关门继电器线圈不接通的情况下。因此，在电梯上升与下降的过程中要将这两个因素考虑在内。

第3章 电梯组态王监控

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3.1 组态王软件介绍

“组态王”是运行于Microsoft Windows 98/NT中文平台的全中文界面的组态软件，采用了多线程、COM组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠。组态王具有一个集成开发环境“组态王工程浏览器”，在工程浏览器中您可以查看工程的各个组成部分，也可以完成构造数据库、定义外部设备等工作。画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TOUCHMAK和画面运行系统TOUCHVEW来完成的。TOUCHMAK是应用程序的开发环境。您需要在这个环境中完成设计画面、动画连接等工作。TOUCHMAK具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，能合理地抽象控制对象的特性；对变量报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能都有简单的操作办法。TOUCHVEW是“组态王”软件的实时运行环境，在TOUCHMAK中建立的图形画面只有在TOUCHVEW中才能运行。TOUCHVEW从工业控制对象中采集数据，并记录在实时数据库中。它还负责把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并生成历史数据文件。

3.2设计图形界面

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利用组态软件建立新画面，并使用图形工具箱按照指定样式的功能画出电梯内部和电梯外部界面。如图所示。

图3-1（b） 电梯内部指示画面

图3-1（b） 电梯外部指示画面

3.3 构造数据库

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3.3.1定义外部设备

组态王把那些需要与之交换数据的设备或程序外部都作为外部设备。外部设备包括：下位机（PLC、仪表、板卡等），它们一般通过串行口和上位机交流数据；其他 Windows 应用程序，它们之间一般通过 DDE 交换数据；外部设备还包括网络上的其他计算机。只有在定义了外部设备之后，组态王才能通过I/O变量和它们交换数据。为方便定义外部设备组态王设计了“设备配置向导”引导你一步步完成设备的连接，在此不再赘述见图3-2所示。

图3-2 设备配置向导图

3.3.2 定义变量

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那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如“外叫4层下按钮”、“内叫1层灯”等变量，都需要设置成“I/O变量”。那些不需要和其它应用程序交换只在“组态王”内需要的变量，比如“开关门状态1”就可以设置成“内存变量”。在本工程中“I/O变量”类型全为离散型，下面图3-3给出了“外叫二层下按钮”的定义对话框，请参考。

运用上述方法在数据词典中逐次定义下面I/O表中的各个变量如图3-4所示。

图3-3二层下变量定义

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图3-4

3.4 建立动画连接

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有了变量以后就可以制作动画连接，所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。经过动画连接，画面上电梯门的状态、电梯上升下降状态等都会随实际状态的变化而变化，即起到了监视作用。下面以“超重报警”的连接为例进行说明，其它画面的连接不再说明。

在画面上双击图形对象“超重报警”，弹出“动画连接”对话框如图3-5。在动画连接对话框的左下脚有闪烁，选择并双击，然后会出现如图3-6对话框，单击“？”按钮，弹出“选择变量名”对话框，从而选择变量名“超重检测”。在闪烁栏中填写闪烁条件，定义完毕后，单击“确定”，见图3-6所示。

图3-5 动画连接对话框

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图3-6 闪烁连接对话框

3.5 运行和调试

保存所有组态内容，关闭组态软件。将四层楼电梯的程序下载到装置中并让其执行，再切换到离线状态，然后再次启动组态软件，选择本工程，并单击“切换到运行状态”，启动整个运行系统。在运行中，可通过就地操作监视电梯运行状态，也可通过远程控制来控制电梯的上升和下降。

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结论

本次设计采用可编程控制器，它是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。采用可编程控制器的存储器，用来在其内部进行逻辑运算。顺序控制、定时、计算和运算操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制机械的生产过程，PLC及其有关外围设备，易于扩充功能。

PLC控制电梯有许多优点,它可靠性高， PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达3～5万小时。而且能在工业环境下可靠地工作；编程简单，PLC最常用的编程语言是梯形图语言，这种编程语言形象直观，容易掌握；体积小、结构紧凑、安装、维修方便。

本文介绍了一种由PLC控制的电梯控制系统，并通过组态王对其实现远程监控。

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结束语

首先感谢导师韩浩的关心指导，同时也感谢在编程时给我提供帮助的同学 ，特在此表示衷心的感谢。

通过近两个月的毕业设计，本人初步掌握了自动化控制设计的基本方法和步骤，并在此基础上更加深入地掌握了组态王和西门子可编程序控制器的使用方法，使我巩固了所学的专业理论知识，并使之进一步系统化、理论化，为真正将所学理论知识更好的应用于实践奠定了坚实的基础，同时在设计过程中获得了一定的工程经验，了解了智能化成品一般功能及大致实现方法，为即将开始的工作，打下良好的基础。

由于我们是第一次接触专业方面的设计，没有一定的经验，再加上本身知识的熟练程度不够、知识体系的不健全，故错误之处在所难免，请各位老师批评指正。短短的大学三年，可以说母校给予我的不仅仅是知识，更为重要的则是教会了我许多做人的道理。今天我所收获的，可以说都离不开各位老师的耐心指导和启发。至此机会，感谢这三年来传授我知识的所有老师，感谢这三年来帮助过我的所有老师和同学，更对母校这三年来对我各个方面的栽培和教育表示深深的谢意和诚挚的祝福，祝福我们的母校越办越好！

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参考文参考文献

1 朱昌明等 《电梯与自动扶梯》 上海交通大学出版社 2002年1月 2 张杰等 《现代电梯控制技术》 哈尔滨工业大学出版社 2005年3月 3 张琪 《现代电梯构造与使用》 清华大学出版社 2004年9月 4 常晓玲 《电器控制系统与可编程控制器》机械工业出版2004年1月 5 钟肇新 《可编程控制器原理及应用》华南理工大出版社 1999年1月 6 吴建强等 《可编程控制器原理及其应用》 哈尔滨出版社1998年9月 7 覃贵礼 《组态软件控制技术》北京理工大学出版社 2007年8月

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附录 四层楼电梯PLC控制参考程序

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