【導(dǎo)讀】具，與水、電、氣等生活必須品具有同等重要的作用。隨著人們生活水平的不斷提高，等受到廣泛關(guān)注。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制系統(tǒng)、PLC控。制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性。最多的控制方式，本文在闡述電梯的結(jié)構(gòu)和可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，

　　

【正文】 . 1I 1 . 2I 1 . 3I 1 . 4I 1 . 5Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 5Q 0 . 6Q 0 . 7Q 1 . 0Q 1 . 1Q 1 . 2Q 1 . 3Q 1 . 4Q 1 . 5Q 1 . 6Q 1 . 71 M2 M2 4 V2 2 0 VF U1 L2 L3 LC P U 2 2 6 C N一 樓 位 置 開 關(guān)二 樓 位 置 開 關(guān)三 樓 位 置 開 關(guān)四 樓 位 置 開 關(guān)一 樓 內(nèi) 呼 指 令二 樓 內(nèi) 呼 指 令三 樓 內(nèi) 呼 指 令四 樓 內(nèi) 呼 指 令一 樓 上 行二 樓 上 行三 樓 上 行二 樓 下 行三 樓 下 行四 樓 下 行上 行 記 憶下 行 記 憶電 機 正 轉(zhuǎn)電 機 反 轉(zhuǎn)一 樓 內(nèi) 呼 登 記二 樓 內(nèi) 呼 登 記三 樓 內(nèi) 呼 登 記四 樓 內(nèi) 呼 登 記一 樓 上 行 登 記二 樓 上 行 登 記三 樓 上 行 登 記二 樓 下 行 登 記三 樓 下 行 登 記四 樓 下 行 登 記開 門 模 擬關(guān) 門 模 擬S Q 1S Q 2S Q 3S Q 4K 1 0K 9K 8K 7K 1K 2K 3K 4K 5K 6K M 1K M 2K M 3K M 4~手 動 開 門手 動 關(guān) 門 圖 22 plc 外部接線圖 基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 19 plc 控制系統(tǒng)硬件組成 Plc 硬件組成如圖 23 圖 23 plc 硬件組成 基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 20 I/0 點數(shù)的分配及機型的選擇 I/O 點數(shù)的估算 : 采用 PLC 構(gòu)成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機拖動，電動機正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕 K1 和指示燈 H1，二層有上升呼叫按鈕 K2 和指示燈 H2 以及下降呼叫按鈕 K4 和指示燈 H4，三層有上升呼叫按鈕 K3 和指示燈 H3 以及下降呼叫按鈕 K5 和指示燈 H5，四層有下降呼叫按鈕 K6和指示燈 H6。一至四層有到位行程開關(guān) SQ1～ SQ4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕K10～ K7 和指示燈 H10～ H7；電梯開門和關(guān)門按鈕 SB5 和 SB6，電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵 KM3 和 KM4 控制，關(guān)門到位由行程開關(guān) ST1 檢測， 開門到位由行程開關(guān) ST2 檢測。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。 [15] 綜上所述，輸入點共有 14 個，輸出點共有 16 個。 可編程控制器 S7— 200 的 CPU226 輸入，輸出點數(shù)為 24／ 16， 足以滿足要求。 基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 21 輸入 /輸出的分配如下： 該系統(tǒng)占用 PLC 的 30 個 I/O 口， 14 個輸入點， 16 個輸出點，具體的 I/O 分配如下圖所示： 表 21 I/O 分配表 序號 名 稱 輸入點 序號 名 稱 輸出點 0 一層平層 0 電梯上行記憶 1 二層平層 1 電梯下行記憶 2 三層平層 2 電機正轉(zhuǎn) 3 四層平層 3 電機反轉(zhuǎn) 4 內(nèi)呼一樓 4 內(nèi)呼一樓指示 5 內(nèi)呼二樓 5 內(nèi)呼二樓指示 6 內(nèi)呼三樓 6 內(nèi)呼三樓指示 7 內(nèi)呼四樓 7 內(nèi)呼四樓指示 8 一層外呼上行 8 一層外呼上行指示 9 二層外呼上行 9 二層外呼上行指示 10 三樓外呼上行 10 三樓外呼上行指示 11 二樓外呼下行 11 二樓外呼下行指示 12 三樓外呼下行 12 三樓外呼下行指示 13 四樓外呼下行 13 四樓外呼下行指示 14 手動開門 14 門電機正轉(zhuǎn) 15 手動關(guān)門 15 門電機反轉(zhuǎn) 16 開門限位 17 關(guān)門限位 18 電梯上升極限位 19 電梯下降極限位 機型的選擇 SIMATIC S7200 系列 PLC 及其編程軟件 STEP 7Micro/WIN 32[16] 基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 22 S7200 是一種小型的 可編程序控制器 ，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。 S7200 系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價格比。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握；便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能；實時特性；強勁的通訊能力；豐富的擴展模塊等。 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。 STEP 7Micro/WIN 32 是西門子公司專門為 S7200 系列 PLC 設(shè)計在個人計算機Windows 操作系統(tǒng)下運行的編 程軟件，它的功能強大，使用方便，簡單易學(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。 STEP 7Micro/WIN 32 提供兩套指令集，即 SIMATIC 指令集（ S7200 方式）和國際標準指令集（ IEC11313 方式）。程序編制完成之后，利用PLC 與計算機專用的 PC/PPI 電纜傳送程序至 PLC。 基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 23 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PLC 編程 PLC 的編程語言 PLC 程序是 PLC 指令的有序集合， PLC 運行程序就是按一定的順序，執(zhí)行這集合中的一條條指令。指令是指示 PLC 動作的文字代碼或圖形符號。使用的編程語言不同，這些文字代碼和圖形符號就不相同。但從本質(zhì)上來講，指令的實質(zhì)都是二進制機器碼。同普通的計算機一樣， PLC 的編程軟件通過編譯系統(tǒng)把 PLC 程序編譯成機器代碼。 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。利用PLC 的編程語言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當于設(shè)計和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的“可編程序”。 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)。其中，順序功能圖 (SFC)、梯形圖 (LD)、功能塊圖 (FBD)是圖形編程語言，指令表 (IL)和結(jié)構(gòu)文本 (ST)是文字語言。梯形圖 (LD)是目前使用最廣泛的PLC 圖形編程語言，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達清楚。 本系統(tǒng) PLC 程序的編制采用梯形圖語言，編 程軟件為 STEP 7。該軟件能夠完成制作程序、對可編程控制器 CPU 的寫入 /讀出、監(jiān)控程序運行、調(diào)試程序、 PLC 錯誤診斷等一系列功能。 STEP 7 概述 STEP 7 是用于 SIMATIC 可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標準軟件包。它是SIMATIC 工業(yè)軟件的組成部分。有下列版本的 STEP 7 標準軟件包： 用于 SIMATIC S7200 上簡單單站應(yīng)用的 STEP 7 Micro/DOS 和 STEP 7 Micro/WIN。 基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 24 用于使用帶有各種功能的 SIMATIC S7300/ST400、 SIMATIC M7300/M7400 和 SIMATIC C 7 的 STEP 7： (1)可通過選擇 SIMATIC 工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進行擴展 (2)為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù) (3)強制和多處理器模式 (4)全局數(shù)據(jù)通訊 (5)使用通訊功能塊的事件驅(qū)動數(shù)據(jù)傳送 (6)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，可以對單個的程序部分進行標準化程序組織簡化，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)動程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動。它們還處理對錯誤的響應(yīng)組織塊決定各個程序部分執(zhí)行的順序用于循環(huán)程序處理的組織塊 OB1 的優(yōu)先級最高。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用 OB1 并用這個調(diào)用啟動用戶程序的循環(huán)執(zhí)行。 功能（ FC）屬于用戶自己編程的塊功能是“無存儲區(qū)”的邏輯塊 FC 的臨時變量存儲在局域數(shù)據(jù)堆棧中，當 FC 執(zhí)行結(jié)束后，這些數(shù)據(jù)就丟失了。 功能塊（ FB）屬于用戶自己編程的塊功能塊是具有“存儲功能”的塊，用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲器 (背景數(shù)據(jù)塊 )傳遞給 FB 的參數(shù)和靜態(tài)變量存在背景數(shù)據(jù)塊中，背景數(shù)據(jù)塊 (背景 DB)在每次功能塊調(diào)用時都要分配一塊給這次調(diào)用，用于傳遞參數(shù)。 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)過測試集成在 CPU 中的功能程序庫 SFB 作為操作系統(tǒng)的一部分并不占用程序空間，是具有存儲能力的塊，它需要一個背景數(shù)據(jù)塊，并須將此塊作為程序的一部分安裝到CPU 中。 程序設(shè)計常用方法 在工程中，對 PLC 應(yīng)用程序的設(shè)計有多種方法，這些方法的使用，也因各個設(shè)基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 25 計人員的技術(shù)水平和喜好有較大的差異。現(xiàn)將常用的幾種應(yīng)用程序的設(shè)計方法簡要介紹如下。 [17] （ 1） 經(jīng)驗設(shè)計法 經(jīng)驗設(shè)計法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗進行選擇、組合。這種方法對于一些簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計是比較湊效的，可以收到快速、簡單的效果。經(jīng)驗設(shè)計法的具體步驟如下： ○ 1 確定輸入 /輸出電器； ○ 2 確定輸入和輸出點的個數(shù)、選擇 PLC 機型、進行 I/O 分配； ○ 3 做出系統(tǒng)動作工程流程圖； ○ 4 選擇 PLC 指令并編寫程序； ○ 5 編寫其它控制控制要求的程序； ○ 6 將各個環(huán)節(jié)編寫的程序合理地聯(lián)系起來，即得到一個滿足控制要求的程序。 （ 2） 邏輯設(shè)計法 工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過繼電器等電器元件來實現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點都只有兩種狀態(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)計電氣控制線路是完全可以的。該方法法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計法進行 PLC 程序的設(shè)計，它使用邏輯表達式描述問題。在得出邏輯表達式后，根據(jù)邏輯表達式畫出梯形圖。 （ 3） 順序控制法 對那些按動作的先后順序進行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計法進行編程。順序控制法規(guī)律性很強，雖然編程相當長，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設(shè)計法編程時，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。 功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動作組成，在使用時它有一些使用規(guī)則，具體如下： 基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 26 步于步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開； 轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開； 轉(zhuǎn)移和步 之間用有向線段連接，正常畫順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。按照正常順序畫圖時，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。 一個順序功能圖中至少有一個出初始步。 流程圖 電梯上下行流程圖 電梯上下行流程圖見圖 31。假設(shè)電梯停在 N（ N=1,2,3,4） 樓 ,M 樓有信號 ,M ＞ N 時，電梯上行； M＜ N 時，電梯下行。 [18] 圖 31 電梯上下行流程圖 基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 27 電梯響應(yīng)流程圖 在電梯運行過程中，電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)該外號。 電梯應(yīng)具有最遠反向外梯響應(yīng)功能。例如：電梯在一樓，而同時有二層向 下 外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號。 電梯響應(yīng)流程圖見圖 32。