【導(dǎo)讀】PLC仿真及其應(yīng)用的基本知識(shí)和技能。PLC仿真及應(yīng)用處理五層電梯的自動(dòng)控制系統(tǒng)。查閱資料，翻譯英文文獻(xiàn)。收集資料，初步確定設(shè)計(jì)方案。畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容交給指導(dǎo)老師進(jìn)行中期檢查。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文初稿。[4]汪曉平．PLC可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航[M]．北京：人民郵電出版社，[5]陳浩．案例解說PLC、觸摸屏及變頻器綜合應(yīng)用[M]．北京：中國電力出版社，發(fā)一種安全、高效的控制方式。與計(jì)算機(jī)接口、維修方便等諸多高品質(zhì)性能。因此，PLC在電梯控制領(lǐng)域得到了廣泛而深。側(cè)重于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因此，在設(shè)計(jì)中沒有其它冗余設(shè)備。梯概述主要介紹的PLC和電梯的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)，讓自己對電梯有個(gè)大概的了解，對PLC相關(guān)知識(shí)鞏固和加深。介紹了位置檢測元件。在軟件設(shè)計(jì)部分，詳細(xì)介紹了電梯在實(shí)際運(yùn)行中的情況，包括：樓。動(dòng)控制和安全控制。

　　

【正文】 硬件設(shè)計(jì) 第一節(jié) 硬件選擇選擇 一、位置檢測元件的選擇 （一）位置檢測元件的選擇 為了使電梯能夠在指定地點(diǎn)減速并?？吭谥付菍樱@就需知道電梯在電梯井中的位置，因此，選用何種元件來檢測電梯的位置顯得非常重要。 ① 采用干簧感應(yīng)器，這種方法具有直觀、簡單的優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)槊繉佣夹枰粋€(gè)感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時(shí)，就會(huì)占用過多的 PLC 輸入點(diǎn)。 ② 目前 的 PLC 一般都具有專用計(jì)數(shù)單元或高速脈沖輸入端，因此，為獲取電梯運(yùn)行的準(zhǔn)確位置，可采用旋轉(zhuǎn)編碼器。旋轉(zhuǎn)編碼器可以直接與 PLC 高速脈沖輸入端相連，利用PLC 內(nèi)置 24V直流電源作為其電源 [5]。 所以在本次設(shè)計(jì)中采用旋轉(zhuǎn)編碼器作為電梯的位置檢測元件。 （二）旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理 旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置，安裝于被測軸上并隨被測軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用來測量轉(zhuǎn)動(dòng)量 （ 主要為轉(zhuǎn)角 ） ，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號。電梯的轎廂所處的位置及運(yùn)行速度用碼盤來檢測，檢測所得的位置及速度作為位置反饋信號和速度指示信號。 旋轉(zhuǎn)編碼器的 轉(zhuǎn)軸與曳引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸直接相連，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼器輸出與轉(zhuǎn)動(dòng)量對應(yīng)的脈沖數(shù)，通過累積脈沖數(shù)可以直接計(jì)算出轎廂對應(yīng)的位置行程，從而確定電梯運(yùn)行時(shí)轎廂所處的樓層位置，進(jìn)而確定出換速點(diǎn)、開門地點(diǎn)、到站停車點(diǎn)等 [5]。 （三）旋轉(zhuǎn)編碼器與 PLC 脈沖檢測 其中一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的兩相輸出與 PLC 的 、 點(diǎn)相連 ， 另一個(gè)與 PLC 的 、 相連。 由于旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖頻率較高，普通計(jì)數(shù)器無法計(jì)數(shù) ， 必須采用高速計(jì)數(shù)器。CPU226 擁有 編號 為 HSC0HSC5 的 6 個(gè)高速計(jì)數(shù)器 。 每一個(gè)高速計(jì)數(shù)器又分 12 種 工作模式，可分成四類：無外部方向輸入信號的單相加 /減計(jì)數(shù)器、有外部方向輸入信號的單相加重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 /減計(jì)數(shù)器、有加計(jì)數(shù)時(shí)鐘和減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入的雙相計(jì)數(shù)器、有 A/B 相正交計(jì)數(shù)器。因?yàn)樾D(zhuǎn)編碼器的輸出是兩相互差 900的脈沖，所以，高速計(jì)數(shù)器必須工作在模式 9 和 模式 11 之間，即工作在 A/B 相正交計(jì)數(shù)模式。 并且，兩相計(jì)數(shù)器的兩個(gè)時(shí)鐘脈沖可同時(shí)工作在最高頻率，全部計(jì)數(shù)器可同時(shí)以最高頻率運(yùn)行，互不干擾 [1]。 旋轉(zhuǎn)編碼器與曳引機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，根據(jù)曳引輪的轉(zhuǎn)軸方向及轉(zhuǎn)動(dòng)角度， 旋轉(zhuǎn) 編碼器輸出 A/B 相相位差 900的一系列脈沖波，正向旋轉(zhuǎn)時(shí)， A 超前 B，逆向旋轉(zhuǎn)時(shí)， B 超前 A。高速計(jì)數(shù)器就根據(jù)相位超前情況，進(jìn)行正計(jì)數(shù)或者減計(jì)數(shù)。若當(dāng)轎廂在底層時(shí)，高數(shù)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值為零，隨著轎廂的上升，高數(shù)計(jì)數(shù)器的值就會(huì)不斷增加，當(dāng)下降時(shí)，高速計(jì)數(shù)器的值則不斷下降，根據(jù)高數(shù)計(jì)數(shù)器值的變化可反映出轎廂所在樓層的精確位置。由于旋轉(zhuǎn)編碼器測量準(zhǔn)確，使用方便，優(yōu)于其它方法，故成為當(dāng)前測量電梯所在位置的主流方法。 二、 PLC 型號的選擇 考慮到本次設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)有 五 層，且開關(guān)量居多 ， 對于開關(guān)量控制為主的系統(tǒng)而言，一般 PLC 的響應(yīng)速度足以滿足控制的要求，在小型 PLC 中整體式比模 塊式的價(jià)格便宜，體積也小， 綜合考慮后，選擇西門子 PLC S7200 系列 [2]。 S7200 系列 PLC 提供 4 種不同的基本單元和 6 種不同型號的擴(kuò)展單元。其中 S7200 CPU226 有輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)為 24 入 /16 出，可帶 7 個(gè)擴(kuò)展模塊， 248 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)，能夠滿足控制要求 [1]。 第二節(jié) 硬件電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)上述硬件的選擇 ，將各硬件與 PLC 相互連接就可以得到整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件接線圖。 如下圖 所示 。 由于旋轉(zhuǎn)編碼器與曳引機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)電梯上電時(shí)，電梯實(shí)際所停樓層可由旋轉(zhuǎn) 編碼器輸出相應(yīng)的脈沖數(shù)。當(dāng)有門廳或轎廂按鈕按下時(shí)，電梯開始運(yùn)行，此時(shí)，脈沖數(shù)隨著電梯上升或下降而增加或減少，并輸入到旋轉(zhuǎn)編碼器輸入 A 相或 B 相。并且，在顯示數(shù)碼管中顯示當(dāng)前電梯所在樓層和電梯運(yùn)行方向。 在本圖中，為了使接線圖便于觀看，省略了門廳和轎廂內(nèi)的部分按鈕。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 電梯外圍接線圖電梯 1 旋轉(zhuǎn)編碼器輸入 A 相 電梯 1 旋轉(zhuǎn)編碼器輸入 B 相 安全開關(guān) 限速器 開門限位 關(guān)門限位 電梯 2 旋轉(zhuǎn)編碼器輸入 A 相 電梯 2 旋轉(zhuǎn)編碼器輸入 A 相 檢修開 關(guān) 手動(dòng)開門開關(guān) 手動(dòng)關(guān)門開關(guān) 手動(dòng)上行開關(guān) 手 動(dòng)下行開關(guān) 門廳按鈕一樓上 門廳按鈕五樓下 轎廂 1 一樓按鈕 轎廂 1 五樓按鈕 開門按鈕 關(guān)門按鈕 急停按鈕 報(bào)警按鈕 電梯 2 安全開關(guān) 限速器 開門限位開 關(guān)門限位開 檢修開關(guān) 手動(dòng)開門按鈕 手動(dòng)關(guān)門按鈕 手動(dòng)上行按鈕 手動(dòng)下行按鈕 轎廂一樓按鈕 轎廂五樓按鈕 轎廂開門按鈕 轎廂關(guān)門按鈕 急停按鈕 報(bào)警按鈕 電梯 1 設(shè)置為主梯 電梯 1 設(shè)置為主梯 主機(jī) CPU226 + 擴(kuò)展塊 EM223 Q1..6 安全鉗 報(bào)警器 門廳一樓上行指示燈 開門驅(qū)動(dòng) 關(guān)門驅(qū)動(dòng)開關(guān) 譯碼器 RH RL STF STR 變頻器一 3M ～ 譯碼器 報(bào)警器 安全鉗 電梯 2 轎廂一樓指示燈 電梯 2 轎廂五樓指示燈 開門驅(qū)動(dòng) 關(guān)門驅(qū)動(dòng)開關(guān) 門廳五樓下行指示燈 電梯 1 轎廂五樓下行指示燈 電梯 1 轎廂一樓行指示燈 RH RL STF STR 變頻器二 3M ～ 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第四章 軟件設(shè)計(jì) 第一節(jié) 電梯運(yùn)行流程圖設(shè)計(jì) 根據(jù)電梯的控制系統(tǒng)框圖將電梯的工作過程畫成流程圖，如下圖 所示。 圖 電梯運(yùn)行流程圖 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖中展示了電梯運(yùn)行時(shí)的三種狀態(tài)，即初始狀態(tài)、運(yùn)行中狀態(tài)和運(yùn)行后狀態(tài)，直觀的展示了電梯的工作流程。 （一）電梯的初始狀態(tài) 此時(shí)主梯位于底層待命，備行梯為于當(dāng)前停靠層或者底層，各顯示屏都被初始化，電梯處于以下狀態(tài)： ① 各層呼叫燈均不亮。 ② 主梯內(nèi)部以及外部各顯示屏均為 “ 1” ，備行梯顯示為 “ 1” 或者當(dāng)前停靠樓層。 ③ 電梯內(nèi)部及外部各層電梯門均關(guān)閉。 （二）電梯在運(yùn)行過程中 電梯處于以下狀態(tài)： ① 當(dāng)廳外按下某層呼叫按鈕（ 1~5 層）后，該層呼叫燈亮，備行電梯優(yōu)先響應(yīng)該層呼叫。 ② 電梯上行時(shí)，若呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行之上，目標(biāo)運(yùn)行層之下，則電梯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及遠(yuǎn)的完成其他各個(gè)呼叫動(dòng)作。若呼叫層處于電梯當(dāng)前層之下，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。 電梯上行時(shí)，若有多個(gè)下行呼叫且均位于當(dāng)前樓層之上，則電梯到達(dá)最高的下行呼叫層，然后依次從高到低響應(yīng)其它下行呼叫層。 ③ 電梯下行時(shí)，若呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行之下 ， 目標(biāo)運(yùn)行層之上，則電梯在完成前一指令之前先下行至該層，完成 該 層呼叫后再由近及遠(yuǎn)的完成其他各個(gè)呼叫動(dòng)作。若呼叫層處于電梯當(dāng)前層之上，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。 電梯下行時(shí)，若有多個(gè)上行呼叫且均位于當(dāng)前樓層之下，則電梯到達(dá)最低的下行呼叫層，然后依次從低到高響應(yīng)其它上行呼叫層。 ④ 各樓層顯示隨電梯移動(dòng)而改變，各層指示燈也隨之而變。 ⑤ 運(yùn)行中電梯門始終關(guān)閉，到達(dá)指定層時(shí)，門才打開。 ⑥ 在電梯運(yùn)行過程中支持其它呼叫。 （三）電梯運(yùn)行后狀態(tài) 在到達(dá)指定樓層后，電梯會(huì)繼續(xù)待命，直到新的命令給出。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 ① 電梯在到達(dá)指定樓層后，電梯門會(huì)自動(dòng)打開，經(jīng)一段延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，在此過程中，若遇到障 礙會(huì)自動(dòng)開門，重新延時(shí)，同時(shí)，該過程支持手動(dòng)開門或關(guān)門動(dòng)作。 ② 各樓層顯示值為該層所在位置，且上行下行指示燈均滅。 第二節(jié) PLC 的 I/O 地址分配 一、 PLC 的 I/O 地址分配 根據(jù)電梯運(yùn)行流程圖，本設(shè)計(jì)可分為以下幾個(gè)大部分：呼叫信號鎖存、電梯優(yōu)先性選擇、電梯方向選擇、電梯樓層顯示及運(yùn)行方向顯示、電梯減速制動(dòng)、開關(guān)門。 根據(jù)電氣原理圖，輸入 /輸出分配如下表所示 。 表 I/O 地址分配 PLC 輸入點(diǎn) 功能 PLC 輸出點(diǎn) 功能 編碼器 1 高速計(jì)數(shù)輸入 A 相 電梯 1 RH 編碼器 1 高速計(jì)數(shù)輸入 B 相 RL 電梯 1 安全開關(guān) STF 限速器 STR 開門限位開關(guān) 關(guān)門驅(qū)動(dòng) 關(guān)門限位開關(guān) 開門驅(qū)動(dòng) 編碼器 2 高速計(jì)數(shù)輸入 A相 顯示驅(qū)動(dòng) A 編碼器 2 高數(shù)計(jì)數(shù)輸入 B 相 顯示驅(qū)動(dòng) B 電梯 1 檢修開關(guān) 顯示驅(qū)動(dòng) C 手動(dòng)開門按鈕 顯示驅(qū)動(dòng) D 手動(dòng)關(guān)門按鈕 上行指示 手動(dòng)上行按鈕 下行指示 手動(dòng)下行按鈕 安全鉗 外呼 一層外呼上按鈕 報(bào)警器 二層外呼上按鈕 外呼 一層外呼上指示 二層外呼下按鈕 二層外呼上指示 三層外呼上按鈕 二層外呼下指示 三層外呼下按鈕 三層外呼上指示 四層外呼上按鈕 三層外呼下指示 四層外呼下按鈕 四層外呼上指示 五層外呼下按鈕 四層外呼下指示 電梯 1 一層內(nèi)呼按鈕 五層外呼下指示 二層內(nèi)呼按鈕 一層內(nèi)呼指示 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 三層內(nèi)呼按鈕 二層內(nèi)呼指示 四層內(nèi)呼按鈕 三層內(nèi)呼指示 五層內(nèi)呼按鈕 四層內(nèi)呼指示 轎廂開門按鈕 五層內(nèi)呼指示 轎廂關(guān)門按鈕 電梯 2 RH 急停按鈕 RL 報(bào)警按鈕 STF 電梯 2 安全開關(guān) STR 限速器 關(guān)門驅(qū)動(dòng) 開門限位開關(guān) 開門驅(qū)動(dòng) 關(guān)門限位開關(guān) 顯示驅(qū)動(dòng) A 檢修開關(guān) 顯示驅(qū)動(dòng) B 手動(dòng)開門按鈕 顯示驅(qū)動(dòng) C 手動(dòng)關(guān)門按鈕 顯示驅(qū)動(dòng) D 手動(dòng)上行按鈕 上行指示 手動(dòng)下行按鈕 下行指示 一層轎廂按鈕 安全鉗 二層轎廂按鈕 報(bào)警器 三層轎廂按鈕 四層轎廂按鈕 一層內(nèi)呼指示 五層轎廂按鈕 二層內(nèi)呼指示 轎廂開門按鈕 三層內(nèi)呼指示 轎廂關(guān)門按鈕 四層內(nèi)呼指示 急停按鈕 五層內(nèi)呼指示 報(bào)警按鈕 二、中間繼電器和定時(shí)器相應(yīng)的編號及功能 表 中間繼電器和定時(shí)器相應(yīng)的編號及功能 電梯 1 一樓平層判斷 二樓平層 判斷 三樓平層判斷 四樓平層判斷 五樓平層判斷 電梯 2 一樓平層判斷 二樓平層判斷 三樓平層判斷 四樓平層判斷 五樓平層判斷 電梯 1 防止惡作劇 電梯 2 防止惡作劇 電梯 1 一樓 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 二樓 三樓 四樓 五樓 電梯 2 一樓 二樓 三樓 四樓 五樓 電梯 1 設(shè)置為主梯 電梯 2 設(shè)置為主梯 電梯 1 一樓時(shí)上行 二樓時(shí)上行 三樓時(shí)上行 四樓時(shí)上行 二樓時(shí)下行 三樓時(shí)下行 四樓時(shí)下行 五樓時(shí)下行 電梯 2 一樓時(shí)上行 二樓時(shí)上行 三樓時(shí)上行