【正文】 4 層 電梯從 1 層上行 電梯從 4 層下行 電梯從 2 層上行 電梯從 3 層下行 電梯從 3 層上行 電梯從 2 層下行 上行信號(hào) 下行信號(hào) 輔助寄存器停車 鎖門 機(jī)型的選擇SIMATIC S7200 系列 PLC 及其編程軟件 STEP 7Micro/WIN 32SIMATIC 小型 S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。程序編制完成之后，利用 PLC 與計(jì)算機(jī)專用的 PC/PPI 電纜傳送程序至 PLC。5) 待客自動(dòng)開門，當(dāng)電梯在某層停梯待客時(shí)，按下層外召喚按鈕，電梯能自動(dòng)開門迎客。當(dāng)電梯完成全部順向指令后，能自動(dòng)換向，應(yīng)答相反方向的信號(hào)。PLC 的編程語言一般有五種：順序功能圖(Sequential Function Chart)、梯形圖(Ladder Diagram)、功能塊圖(Function Block Diagram)、指令表(Instruction List)和結(jié)構(gòu)文本(Structured Text)。? 用于使用帶有各種功能的 SIMATIC S7300/ST400、SIMATIC M7300/M7400和SIMATIC C 7 的 STEP 7： 可通過選擇 SIMATIC 工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)展 為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù) 強(qiáng)制和多處理器模式 全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊 使用通訊功能塊的事件驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)傳送 組態(tài)連接STEP7 編程軟件允許結(jié)構(gòu)化用戶程序，可以將程序分解為單個(gè)的自成體系的程序部分從而使大規(guī)模的程序更容易理解，可以對(duì)單個(gè)的程序部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化程序組織簡(jiǎn)化，修改更容易系統(tǒng)的調(diào)試也容易了許多在 7s 用戶程序中可以使用如下幾種不同類型的塊:組織塊(OB)是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口它們由操作系統(tǒng)調(diào)用，并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動(dòng)程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動(dòng)。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法也叫湊試法。對(duì)那些按動(dòng)作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行編程。廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 18 － 內(nèi)指令信號(hào)登記及消除點(diǎn)動(dòng)內(nèi)呼按鈕，信號(hào)登記顯示。可實(shí)現(xiàn)即時(shí)開關(guān)門。這里選擇 EM223(4I/4Q)，點(diǎn)擊 Accept。 電梯上行（例，從一層到二層）： 樓道呼梯：（1）接通 即接通 SQ1，表示轎廂原停樓層 1，如圖（16） ；圖（16）電梯停在一樓廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 30 －（2）按 （即 2 層上升呼叫按鈕 K2 接通，表示 2 層樓道呼梯上行） ，則 接通（二層內(nèi)選指示燈 H3 亮） ，梯內(nèi)上行信號(hào) 接通， 接通（表示電梯上升）如圖（17）所示；圖（17）二樓正呼叫電梯上行（3）接通 即接通 SQ2，表示橋廂已經(jīng)到達(dá)層 2，則 斷開（1 層信號(hào)燈HQ1 滅） ， 斷開（二層上呼指示燈 H2 滅） ， 斷開（表示電梯上升停止） ，二層指示燈 HQ2 亮（表示電梯到達(dá)二層） ，同時(shí) 接通（表示電梯門打開）如圖（18）所示；圖（18）電梯到達(dá)二樓，電機(jī)停轉(zhuǎn)，門打開廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 31 －（4）按下 即接通開門到位檢測(cè)按鈕 ST1，表示開門到位， 斷開，如圖（19）所示；圖（19）電梯開門到位（5）5 秒鐘后 自動(dòng)接通，表示電梯門開始關(guān)閉，如圖（20）所示；廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 32 －圖（20）開門到位 5 秒，電梯關(guān)門（6）按下 即接通關(guān)門到位檢測(cè)按鈕 ST2，表示關(guān)門到位， 斷開，如圖（21）所示；圖（21）電梯關(guān)門到位為此完成一次樓道外呼叫電梯上行操作。因?yàn)樵谵I廂原停樓層為 3 時(shí)，按下往下呼梯按鈕，電梯運(yùn)行過程亦基本同上，所以在此不作演示。從論文的選題到論文的完成，無不傾注著兩位老師辛勤的汗水和心血。圖一 電梯平面解析圖?？梢哉f畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。因?yàn)樵谵I廂原停樓層為 4 時(shí)，按 K3（三層上呼） ，電梯運(yùn)行過程基本同上；在轎廂原停樓層為 3 時(shí)，按往下呼梯按鈕，電梯運(yùn)行過程亦基本同上，所以在此不作演示。7 控制過程分析電梯在一、二、三、四層樓分別設(shè)置一個(gè)行程開關(guān)，在轎廂內(nèi)設(shè)置四個(gè)樓層選按鈕。（1）在 STEP7Micro/Win 中編輯好梯形圖；（2）利用 File|Export 命令將梯形圖程序?qū)С鰹閿U(kuò)展名為*awl 的文件；（3）如果程序中需要數(shù)據(jù)塊，需要將數(shù)據(jù)塊導(dǎo)出為*txt 文件（本次仿真未用到數(shù)據(jù)塊，所以此步省略） 程序仿真（1）啟動(dòng)仿真軟件；（2）利用 Configuration|CPU Type 選擇 CPU 類型 226圖（10）CPU 類型選擇（3）模塊擴(kuò)展在模塊擴(kuò)展區(qū)空白出點(diǎn)擊，彈出模塊組態(tài)窗口，如圖（11）所示。廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 23 － 各樓層停車信號(hào)廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 24 － 自動(dòng)開關(guān)門如梯形圖所示，電梯到層停車后，延時(shí) 2s 開門，5s 后自動(dòng)關(guān)門。一個(gè)順序功能圖中至少有一個(gè)出初始步。該方法法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計(jì)法進(jìn)行 PLC 程序的設(shè)計(jì)，它使用邏輯表達(dá)式描述問題。 程序設(shè)計(jì)常用方法在工程中，對(duì) PLC 應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)有多種方法，這些方法的使用，也因各個(gè)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平和喜好有較大的差異。它是SIMATIC 工業(yè)軟件的組成部分。PLC 提供了功能較為完整的編程語言，以適應(yīng) PLC 在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。電梯在運(yùn)行中能記憶層外的呼梯信號(hào)，對(duì)符合運(yùn)行方向的召喚，能自動(dòng)逐一?？繎?yīng)答。3) 電梯到位后具有手動(dòng)或自動(dòng)開門關(guān)門功能。STEP7Micro/WIN32 是西門子公司專門為 S7200 系列 PLC 設(shè)計(jì)在個(gè)人計(jì)算機(jī)Windows 操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大，使用方便，簡(jiǎn)單易學(xué)，可用梯形圖（LAD） 、語句表（STL）和功能塊圖三種編程語言編制程序，不同的編程語言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換。綜上所述，輸入點(diǎn)共有 20 個(gè)，輸出點(diǎn)共有 20 個(gè)。因此，用戶可根據(jù)所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)進(jìn)行選件配置，使用靈活、方便 [14]。平層信號(hào)安全保護(hù)系統(tǒng)拖動(dòng)系統(tǒng)門鎖保護(hù)減速點(diǎn)信號(hào)定向、選層 樓層信號(hào) 樓層信號(hào)取得轎內(nèi)指令廳外召喚樓層指示平層 減速啟動(dòng)廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 8 －圖（1）電梯控制系統(tǒng)原理框圖 四層電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖曳引電動(dòng)機(jī)具有提升機(jī)構(gòu)，由電磁制動(dòng)器（也稱電磁抱閘） 、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、減速器及曳引輪組成 [13]。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。所以，同型號(hào)的 PLC 可以只配一個(gè)編程器 [8]。 PLC 控制電梯的邏輯關(guān)系電梯控制系統(tǒng)由 PLC、變頻器和旋轉(zhuǎn)編碼器組成。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。，功能完善，適用性強(qiáng)PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。在 1987 年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義：PLC 英文全稱 Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無功功率的交換?？傊娞堇^電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘客人員帶來不便和驚擾。(5) 安全窗及其開關(guān)，安全鉗及其開關(guān)，上、下限位開關(guān)，上、下強(qiáng)迫停止開關(guān)，極限開關(guān) [3]。如緊急停車操作、消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。本設(shè)計(jì)通過遠(yuǎn)程監(jiān)控使電梯實(shí)際的運(yùn)行更加可靠、高效?？删幊炭刂破鞑粌H充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)、調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。目前電梯的控制普遍采用兩種控制方式：一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯的信號(hào)采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。中國(guó)最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，是由美國(guó)奧的斯公司于 1901 年安裝的。當(dāng)今世界，電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。同時(shí)給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖，在分析、處理隨機(jī)信號(hào)的邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了具體的 PLC編程方法，設(shè)計(jì)了一套完善的方案關(guān)于電梯控制系統(tǒng)。本論文通過論述電梯控制系統(tǒng)的組成，闡述 PLC 在電梯控制中的應(yīng)用，采用松下PLC 編程的程序控制方式，提出了五層電梯 PLC 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過程和組成，并列出了主要硬件電路、電梯的控制梯形圖以及指令表。據(jù)統(tǒng)計(jì),美國(guó)每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù)。150 年來，電梯的材質(zhì)、樣式，在操縱控制方面發(fā)生了變化 [1]。實(shí)際上，電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)應(yīng)采用隨機(jī)邏輯控制方式控制。一般 PLC 都具有自診斷、故障報(bào)警、故障種類顯示等功能。本次設(shè)計(jì)的目的在于利用 PLC 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制邏輯電路（繼電器接觸式） ，以充分利用 PLC 的優(yōu)點(diǎn)。（4）電梯的管理功能不斷得以加強(qiáng)，并廣泛采用微機(jī)控制技術(shù)，以不斷滿足用戶的使用要求。(4)多年來我國(guó)一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已經(jīng)形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。(6)經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便，且電梯一旦發(fā)生蹲底或沖頂，不僅會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故 [4]。無論電動(dòng) 機(jī)處廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 5 －于電動(dòng)狀態(tài)或是發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會(huì)為 1。 PLC 簡(jiǎn)介及其特點(diǎn) PLC 簡(jiǎn)介PLC 即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。對(duì)于開關(guān)量 I/O，其 I/O 總數(shù)用最大I/O 點(diǎn)數(shù)表示；對(duì)于模擬量 I/O，其中 I/O 總數(shù)用最大 I/O 通道路數(shù)表示 [6]。由于 PLC 正常工作時(shí)，不一定需要編程器。電梯的電氣系統(tǒng)由拖動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。3 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)由轎箱內(nèi)指令電路、主拖動(dòng)電機(jī)電路、門廳呼叫電路、開門電路、按鈕記憶燈電路、檔層顯示電路、樓層檢測(cè)與平層檢測(cè)傳感器及 PLC 電路等組成 [12]。性價(jià)比高（S7—200 型機(jī)采用的是箱體結(jié)構(gòu)） ，其價(jià)格便宜，可靠性高，易于擴(kuò)展（該機(jī)型的任一種 CPU 箱和任一種擴(kuò)展箱均可配置在一起） 。轎廂上行和下行由接觸器 KM1 和 KM2 控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈 HM1 和 HM2，上行到位由行程開關(guān) SD1 檢測(cè)，下行到位由行程開關(guān)SD2 檢測(cè)。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。2) 各層設(shè)置上/下呼叫開關(guān)（最頂層與最底層只設(shè)一向） 。8) 呼梯記憶與順向截停。同普通的計(jì)算機(jī)一樣，PLC 的編程軟件通過編譯系統(tǒng)把 PLC 程序編譯成機(jī)器代碼。 STEP 7 概述STEP 7 是用于 SIMATIC 可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。系統(tǒng)功能塊(SFB)和系統(tǒng)功能(SFC)是 STEP7 為用戶提供的己編程好的程序的塊，經(jīng)過測(cè)試集成在 CPU 中的功能程序庫(kù) SFB 作為操作系統(tǒng)的一部分并不占用程序空間，是具有存儲(chǔ)能力的塊，它需要一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊，并須將此塊作為程序的一部分安裝到CPU 中。而繼電器、交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即：斷開和閉合，因此用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路是完全可以的。按照正常順序畫圖時(shí)，