本篇文章給大家談談4層電梯外呼控制系統設計，以及電梯外呼系統工作原理對應的知識點，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔。

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內外部顯示一個LED點陣指示，

做練習就是編寫按鍵掃描和控制輸出：

1：1層：上PC1，PB3，門關，PB5，PB6.

2、樓梯外部每層基本2個按鍵.

54層電梯，PA1。

3，應用單機也就做個項目中的LED顯示，3層上PC4，下PC5，LED顯示，硬件模型就是指示燈和按鍵。

真的做項目，那是兩碼事，一般電梯控制用PLC控制可以直接連接跟電機控制器連接，按鍵和傳感器的基本設置、電梯位置，每層一個，PB2.對應4和1層最少使用一個就能完成乘坐的基本要求，基本的程序控制,2層上PC2，下PC3、電梯內部至少6個按鍵，4個樓層加兩個門的控制，定義為：4層樓 PB1，PB2，PB3，PB4，門開.4層，下PC6，PB4、電梯控制輸出，向上運動DE1，向下運動DE2，停止運動DE3，開門DE4，關門DE5.

6、另外一些指示燈的輸出，最簡單的指示每個按鍵上一個。

4、電梯狀態，停止PD1，向上運動PD2，向下運動PD3. 門打開PD4，門閉合PD5，為了安全軟件和硬件都要加沉余設計。為了好看清晰可以增加更多的顯示和指示

基于三菱PLC4層電梯外呼控制系統設計的四層電梯控制系統的設計摘 要

電梯作為現代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關，隨著人們對電梯運行安全性、高效性、舒適性等要求的不斷提高，電梯得到快速發展。其拖動技術已經發展到了調頻調壓調速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。

電梯采用了PLC控制，用軟件實現對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。控制系統結構簡單，外部線路簡化，可方便的增加或改變控制功能，也可以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。而電動機交流變頻器調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量、改善環境、推動技術進步的一種主要手段。變頻器調速以其優異的調速性能和起制動性能、高效率、高功率因素和節電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優點而獲國內外公認為最有發展前途的調速方式。因此，PLC控制技術加變頻器調速技術已成為現代電梯行業的一個熱點。

本設計考慮到載客電梯的實際操作功能，又兼顧載電梯控制中具有遞推功能，所設計的控制系統針對的是四層電梯。代替傳統的繼電控制系統，由變頻器實現對電梯的拖動調速，使PLC與調速拖動裝置相結合，構成PLC集選控制系統，實現了電梯的各種控制功能，提高了電梯運行的可靠性，降低了故障率。關鍵字4層電梯外呼控制系統設計：可編程控制器PLC；四層電梯；變頻器；電機；編程；控制 目 錄

引言 2

1.緒論 2

1.1　本課題設計的背景 2

1.2 本課題設計的內容 3

1.3　本課題設計的目的和意義 3

2.系統控制方案的確定 4

2.1　電梯的概述 4

2.2 采用PLC控制電梯的優點 4

2.3 系統設計的基本步驟 5

2.4 系統控制方案 5

2.5 電梯控制系統的原理圖 6

3.系統硬件設計 7

3.1　可編程控制器(PLC)的選型 7

3.1.1 PLC概述 7

3.1.2 PLC的選型 7

3.2 變頻器的選型 9

3.3 電機的選型 9

3.4 PLC外部電路的設計 10

3.5 硬件接線圖 10

3.6 I/O分配表 11

4．系統軟件設計 12

4.1 PLC梯形圖概述 12

4.2 SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的操作方法 13

4.3 系統工作過程分析 13

4.4控制系統程序設計 14

4.4.1 開關門控制及保護安全保護 14

4.4.2 電梯的內指令外召喚信號的登記消除及顯示回路 14

4.4.3 呼梯鈴控制與故障報警 15

4.4.4電梯的消防運行回路 15

5.結論 15

致謝 16

參考文獻 17

附錄：梯形圖 19以上內容來自：

用三菱的PLC控制四層電梯的程序

目 錄引言 31.緒論 31.1 本課題設計的背景 31.2 本課題設計的內容 41.3 本課題設計的目的和意義 52.系統控制方案的確定 52.1 電梯的概述 52.2 采用PLC控制電梯的優點 52.3 系統設計的基本步驟 62.4 系統控制方案 62.5 電梯控制系統的原理圖 73.系統硬件設計 83.1 可編程控制器(PLC)的選型 83.1.1 PLC概述 83.1.2 PLC的選型 83.2 變頻器的選型 103.3 電機的選型 103.4 PLC外部電路的設計 101．報警系統設計 103.5 硬件接線圖 113.6 I/O分配表 134．系統軟件設計 134.1 PLC梯形圖概述 134.2 SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的操作方法 144.3 系統工作過程分析 144.4控制系統程序設計 154.4.1 開關門控制及保護安全保護 154.4.2 電梯的內指令外召喚信號的登記消除及顯示回路 154.4.3 呼梯鈴控制與故障報警 164.4.4電梯的消防運行回路 165.結 論 17附 圖 20有這個三菱的PLC控制四層電梯的程序.....可以和我們交流一下的用三菱的PLC控制四層電梯的程序

PLC在十層電梯控制系統中的應用

自1889年美國奧梯斯升降機公司推出世界第一部以電動機為動力的升降機以來4層電梯外呼控制系統設計，電梯在驅動方式上經歷了卷筒式驅動、牽引式驅動等歷程4層電梯外呼控制系統設計，逐漸形成了直流電機拖動和交流電機拖動兩種不同的拖動方式。如今電梯已成為人們進出高層建筑不可或缺的代步工具；而且作為載人工具4層電梯外呼控制系統設計，人們在運行的平滑性、高速性、準確性、高效性等一系列靜、動態性能方面對它提出了更高的要求。由于早期的電梯繼電器控制方式存在故障率較高、可靠性差、接線復雜、一旦接收完成不易更改等缺點，所以需要開發一種安全、高效的控制方式。可編程控制器（PLC）既保留了繼電器控制系統的簡單易懂、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性能。因此，PLC在電梯控制領域得到了廣泛而深入的應用。

一、電梯控制系統組成

電梯控制系統可分為電力拖動系統和電氣控制系統兩個主要部分。電力拖動系統主要包括電梯垂直方向主拖動電路和轎箱開關電路。二者均采用易于控制的直流電動機作為拖動動力源。主拖動電路采用PWM調試方式，達到了無級調速的目的。而開關門電路上電機僅需一種速度進行運動。電氣控制系統則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈、LED七段數碼管和控制部分的核心器件（PLD）等組成。PLC集信號采集、信號輸出及邏輯控制于一體，與電梯電力拖動系統一起實現了電梯控制的所有功能。

十層電梯控制系統由呼叫到響應形成一次工作循環，電梯工作過程又可細致分為自檢、正常工作、強制工作等三種工作狀態。電梯在三種工作狀態之間來回切換，構成了完整的電梯工作過程。

（一）電梯的三個工作狀態

1．電梯的自檢狀態

將程序下載到AB公司的MicroLogix1000型PLC后上電，PLC中的程序已開始運行，但因為電梯尚未讀入任何數據，也就無法在收到請求信號后通過固化在PLC中的程序作出響應。為滿足處于響應呼叫就緒狀態這一條件，必須使電梯處于平層狀態已知樓層且電梯門處于關閉狀態。電梯自檢過程的目標為：為先按下啟動按鈕，再按下恢復正常工作按鈕，電梯首先電梯門處于關閉狀態，然后電梯自動向上運行，經過兩個平層點后停止。

2．電梯的正常工作狀態

電梯完成一個呼叫響應的步驟如下：

（1）電梯在檢測到門廳或轎箱的呼叫信號后將此樓層信號與轎箱所在樓層信號比較，通過選向模塊進行運行選向。

（2）電梯通過拖動調速模塊驅動直流電機拖動轎箱運動。轎箱運動速度要經過低速轉變為中速再轉變為高速，并以高速運行至減速點。

（3）當電梯檢測到目標層樓層檢測點產生的減速點信號時，電梯進入減速狀態，由中速變為低速，并以低速運行至平層點停止。

（4）平層后，經過一定延時后開門，直至碰到開關到位行程開關；再經過一定延時后關門，直到碰到關門到位行程開關。電梯控制系統始終實時顯示轎箱所在樓層。

3．電梯強制工作狀態

當電梯的初始位置需要調整或電梯需要檢修時，應設置一種狀態使電梯處于該狀態時不響應正常的呼叫，并能移動到導軌上、下行極限點間的任意位置。控制臺上的消防/檢修按鈕按下后，使電梯立刻停止原來的運行，然后按下強迫上行（下行）按鈕，電梯上行（下行）；一旦放開該按鈕，電梯立刻停止，當處理完畢時可用恢復正常工作按鈕來使電梯跳出強制工作狀態。

（二）電梯控制系統原理框圖

電梯控制系統原理框圖如圖1所示，主要由轎箱內指令電路、門廳呼叫電路、主拖動電機電路、開關門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測與平層檢測傳感器及PLC電路等組成的。

圖1 電梯控制系統原理框圖

（三）電梯控制系統的硬件組成

電梯控制系統的硬件結構如圖2所示。包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器檢測電路、發光二極管記憶燈電路、PWM控制直流電機無線調速電路、轎箱開關電路、樓層顯示電路及一些其他輔助電路等。為減少PLC輸入輸出點數，采用編碼的方式將31個呼叫及指層按鈕編碼五位二進制碼輸入PLC。

圖2 電梯控制系統硬件結構框圖

1．系統輸入部分

系統輸入部分分為兩個部分，一是直接輸入到PLC輸入口的開關量信號部分，包括：控制臺上的啟動按鈕、恢復正常工作按鈕、消防/檢修按鈕、強迫上行（下行）按鈕部分以及開關門行程到位開關。二是按鈕編碼輸入信號部分。本系統為十層電梯系統，在轎箱內的選層按鈕和門廳旁的向上、向下呼叫按鈕共有28個之多，采用優先編碼的方法將31個按鈕信號編為五位二進制碼。這里采用四片8位優先編碼器4532和五個四二輸入端或門4072組成32級優先編碼器。

2．系統輸出部分

系統的輸出部分包括發光二極管記憶燈電路、PWM控制調速電路、轎箱開關門電路和七段數碼管樓層顯示電路等。

在PWM控制直流電機無線調速電路中，PWM產生電路接收來自PLC的八位二進制碼，隨著碼值的改變，其輸出的脈沖占空比也相應改變。轎箱開關門電路使用兩個繼電器、兩個行程開關、直流電動機、功率反相器2003等構成控制電路。在七段數碼管樓層顯示電路中，七段數據管不經專用驅動芯片驅動而由PLC提供特定的二進制碼直接輸入。

二、系統的軟件設計

（一）軟件流程

軟件流程圖如圖3和圖4所示。

圖3 電梯控制主程序流程圖

圖4 樓層現實程序流程圖

（二）模塊化編程

本系統是集選式控制系統，控制比較復雜，適合采用模塊化編程方法。首先要將各個輸出信號的屬性分類，模塊與模塊之間的銜接可以用中間寄存位來傳遞信息。如：門廳呼叫電路和轎箱內指層電路均要求讀入按鈕呼叫信號，并保持至呼叫被響應完成為止。將門廳呼叫按鈕、箱內指層按鈕、箱內開關門按鈕、報警按鈕等通過32級優先編碼電路編碼后輸入PLC，在軟件上就形成了讀按鈕編碼電路模塊。

系統軟件大致分為八個模塊：讀按鈕編碼電路模塊、樓層檢測電路模塊、控制七段數碼管顯示樓層電路模塊、電梯選向電路模塊和系統非正常工作狀態及電機調速拖動電路模塊、減速點信號產生電路模塊、電梯轎箱開關門電路模塊和按鈕記憶燈顯示電路模塊。

樓層檢測電路模塊主要是讀入樓層編碼并將該記憶信號存入對應的中間寄存位，直到樓層改變為止。

控制七段數碼管顯示樓層電路模塊主要控制兩片七段數碼管的顯示。

電梯的選向模塊主要是完成電梯在響應呼叫時作出的向上運行還是向下運行的判斷。該模塊有兩個對系統來說特別重要的中間量輸出，即上行中間寄存位和下行中間寄存位。

系統正常工作狀態及電機調速拖動電路模塊將系統初始化過程、強制工作過程及電機調速拖動過程合并為一個模塊。

減速點信號產生電路模塊完成將減速點信號通知系統的任務。電梯在運行到目標樓層檢測點時要進入減速狀態，而電梯在運行過程中會碰到很多的樓層檢測點，只有到目標樓層的檢測點時才會發出減速通知，電梯在經過目標樓層檢測點時接到這個信號就開始減速了。

電梯轎箱開關門電路模塊和按鈕記憶燈顯示電路模塊是為了便于控制組成的模塊，分別控制轎箱的并關門和按鈕接過之后需要記憶顯示的發光二極管電路。

（三）系統調試

電梯系統為模擬實用旅客電梯系統的教學實驗裝置。它能實現實際旅客電梯系統的絕大部分功能，包括：門廳召喚功能、轎箱內選層功能、順向截梯功能、智能呼叫保持功能、電梯自動開關門功能、電梯手動開關門功能、清除無效指令功能、智能初始化功能、消除/檢修功能、樓層顯示功能和電梯平滑變速功能。

雖然本電梯控制系統已能滿足基本的電梯運行要求，但仍有許多需要改進的地方：

1．增加與微機通信的接口，實現聯網控制，多臺電梯的綜合控制由微機完成。

2．優化電梯的選向功能，使之能隨客流量的變化而改變，達到高效運送乘客的目的。

3．增加出現緊急情況時的電梯處理辦法。

4．需輸入密碼才能乘電梯到達特殊檔層功能，且響應該樓層呼叫時不響應其他樓層呼叫。

5．設置電容感應裝置，如關門時仍有乘客進出，則轎門未觸及人體就能自動重新開門。

你們做設計時最好先了解一款電梯控制系統的原理，有哪些控制部件組成，外圍電路是什么樣的，然后根據板廠提供的原理圖，自己繪制完整的電路圖，便大功告成。常用元件有空開，相序繼電器，接觸器，電梯控制主板，轎廂板，外呼板，供電電源，變頻器（一體化沒有單獨部分），按鈕和旋鈕開關等

我給你個五層的吧，僅供參考！

第二章 電梯的硬件設計

2.1電梯控制系統的硬件配置

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。本系統的硬件框圖如圖3-1所示。

圖2-1 PLC電梯聯動控制系統硬件框圖

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制程序，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，然后根據這些輸入信號的狀態，通過其內部一系列復雜的控制程序，對各種信號的邏輯關系有序的進行處理，最后向直流門控電機、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，由于電梯的控制屬于隨機性控制，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卡接收到脈沖以后，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，并可以根據脈沖的頻率測得電動機的轉速。

2.1.1硬件電路

圖2-2 硬件接線圖

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。由于采用交-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，采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，停靠準確，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

采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。本設計正是基于這一想法，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的高速計數輸入端口，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)

本系統采用的減速機,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異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，選用三相繞線型異步電動機；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異步電動機，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。開啟式適用于干燥、清潔的環境；防護式適用于干燥和灰塵不多，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于潮濕、多腐蝕性灰塵、多風雨侵蝕的環境；全封閉用于浸入水中的環境；隔爆式用于有爆炸危險的環境中。

綜上，機房和井道的工作環境干燥和灰塵不多，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。電梯均采用三相五線制，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

對于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。但由于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。通常采用較多的同步轉速為1500r/min的三相異步電動機。

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，一種是分析計算法，另一種是調查統計類比法。

分析計算法 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。對于系數的選用，應根據負載變動情況確定。大負載所占分量多時，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，然后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，再另選一臺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。對于較為簡單、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采用調查統計類比法。

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轉換成模擬量后將、理想曲線輸出.

加速給定曲線的產生

由于電梯邏輯控制部分程序最大,而PLC運行采用周期掃描制,因而采用通常的查表方法,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、信息采集、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，電梯一直處于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后，加速程序運行條件不再滿足，每次中斷后，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，在該模式減速點到后，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柜示意圖，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柜示意圖

2.5.1I/O接口模塊

S7-200的接口模塊主要有數字量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，以及采用何種編程方式，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，決定著系統硬件部分的設計，也是系統軟件編寫的前提。

（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，并與PLC內部總線相連，同時為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A/D）模塊是將現場由傳感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，同時還應考慮其分辨率和轉換精度等因素。

（三）特殊功能模塊的選擇

目前，PLC制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，用于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，用于記憶平層信號，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 用于要去的樓層，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 運行后不在平層的時間

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，首先要盡可能考慮采用熟悉的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

對于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、單臺機械的自動控制等，可選用小型PLC（如SIEMENS公司S7-200系列CPU224型PLC）就能滿足要求。

對于以開關量控制為主，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，配接相應的傳感器、變送器（對溫度控制系統可選用溫度傳感器直接輸入的溫度模塊）和驅動裝置，并且選擇運算功能強的小型PLC，（如SIEMENS公司的S7-300系列PLC）。

對于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后現象，即輸入量的變化，一般要在1或2個掃描周期之后才能反映到輸出端，這對于一般的工業控制是允許的。但有些設備的實時性要求較高，不允許有較大的滯后時間。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。滯后時間應控制在幾十毫秒之內，應小于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，可以采用以下幾種方法；

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；

優化應用軟件，縮短掃描周期；

采用高速響應模塊，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，而只取決于硬件的延時。

（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”。當編程好后再把選擇開關轉到“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件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，并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將按照修改后的程序或參數控制，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，并可存入磁盤或用打印機打印出梯形圖和程序。一般大、中型PLC多采用圖形編程器。使用個人計算機進行在線編程，可省去圖形編程器，但需要編程軟件包的支持，其功能類似于圖形編程器。

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。

第三章 電梯的軟件設計

3.1系統的軟件設計

系統的軟件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，這主要取決于以下幾點：

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并發順序的控制任務，則最好用功能圖來設計程序。

整個系統軟件是一個整體，其質量的 好壞很大程度上影響可編程控制的性能。很多情況下 ，通過改進系統軟件就可以在不斷增加任何設備的條件下大大改善可編程控制器的性能，例如，S7-200系列在推出后，西門子公司不斷的將其系統軟件進行完善，使其功能越來越強。

軟件設計可以與現場施工同步進行，即在硬件設計完成 以后，同時進行軟件設計和現場施工，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接口分配情況，可畫出PLC外部接線圖，如3-1所示。

3-1電梯的硬件接線圖

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。當乘客進入電梯后，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，其余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、運行中狀態和運行后狀態分析

1）電梯的初始狀態。為了方便分析，假設電梯位于1層待命，各層顯示器都被初始化，電梯處于以下狀態：

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）后沒，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）電梯運行后狀態：在到達指定樓層后，電梯會繼續待命，直至新命令產生。

a)電梯在到達指定樓層后，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后，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，以便于編制程序。

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：

若呼叫層處于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，完成該層呼叫后再由近至遠的完成其他各個呼叫運作。

呼叫層處于電梯當前運行層下，則電梯在完成前一指令之前不響應該指令，直至電梯重新處于待命狀態為止。

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：

若呼叫層處于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，完成該層呼叫后再由近至遠地完成其他各個呼叫動作。

若呼叫層處于電梯運行層之上，則電梯在完成前一指令之前不響應該指令，直至電梯重新處于待命狀態為止。

3.3.2 總結規律

由以上各種分析可以看出，電梯在接受指令后，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，并做出相應的響應。

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），則相當于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），則等到電梯關門后，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后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，然后再依此響應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后，相應的呼叫指示燈亮并保持，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。

當電梯運行到某層后，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。

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