【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(jī)控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)由于運(yùn)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(kāi) 關(guān)二 樓 位 置 開(kāi) 關(guān)三 樓 位 置 開(kāi) 關(guān)四 樓 位 置 開(kāi) 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(jī) 正 轉(zhuǎn)電 機(jī) 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(kāi) 門(mén) 模 擬關(guān) 門(mén) 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(dòng) 開(kāi) 門(mén)手 動(dòng) 關(guān) 門(mén) 圖 22 plc 外部接線圖 基于 PLC 的電梯自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 I/0 點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇 I/O 點(diǎn)數(shù)的估算 : 采用 PLC 構(gòu)成四層簡(jiǎn)易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)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(kāi)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(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)按鈕 SB5 和 SB6，電梯開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)分別通過(guò)電磁鐵 KM3 和 KM4 控制，關(guān)門(mén)到位由行程開(kāi)關(guān) ST1 檢測(cè)， 開(kāi)門(mén)到位由行程開(kāi)關(guān) ST2 檢測(cè)。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(diǎn)共有 14 個(gè)，輸出點(diǎn)共有 16 個(gè)。 可編程控制器 S7— 200 的 CPU226 輸入，輸出點(diǎn)數(shù)為 24／ 16， 足以滿足要求。 基于 PLC 的電梯自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 輸入 /輸出的分配如下： 該系統(tǒng)占用 PLC 的 30 個(gè) I/O 口， 14 個(gè)輸入點(diǎn)， 16 個(gè)輸出點(diǎn)，具體的 I/O 分配如下圖所示： 表 21 I/O 分配表 序號(hào) 名 稱 輸入點(diǎn) 序號(hào) 名 稱 輸出點(diǎn) 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(jī)正轉(zhuǎn) 3 四層平層 3 電機(jī)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(dòng)開(kāi)門(mén) 14 門(mén)電機(jī)正轉(zhuǎn) 15 手動(dòng)關(guān)門(mén) 15 門(mén)電機(jī)反轉(zhuǎn) 16 開(kāi)門(mén)限位 17 關(guān)門(mén)限位 18 電梯上升極限位 19 電梯下降極限位 機(jī)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(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。 S7200 系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價(jià)格比。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(shí)時(shí)特性；強(qiáng)勁的通訊能力；豐富的擴(kuò)展模塊等。 S7200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。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。 STEP 7Micro/WIN 32 是西門(mén)子公司專(zhuān)門(mén)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(yǔ)句表（ STL）和功能塊圖三種編程語(yǔ)言編制程序，不同的編程語(yǔ)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)指令集（ IEC11313 方式）。程序編制完成之后，利用PLC 與計(jì)算機(jī)專(zhuān)用的 PC/PPI 電纜傳送程序至 PLC。 基于 PLC 的電梯自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PLC 編程 PLC 的編程語(yǔ)言 PLC 程序是 PLC 指令的有序集合， PLC 運(yùn)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(dòng)作的文字代碼或圖形符號(hào)。使用的編程語(yǔ)言不同，這些文字代碼和圖形符號(hào)就不相同。但從本質(zhì)上來(lái)講，指令的實(shí)質(zhì)都是二進(jìn)制機(jī)器碼。同普通的計(jì)算機(jī)一樣， PLC 的編程軟件通過(guò)編譯系統(tǒng)把 PLC 程序編譯成機(jī)器代碼。 PLC 提供了功能較為完整的編程語(yǔ)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(yǔ)言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)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(yǔ)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(yǔ)言，指令表 (IL)和結(jié)構(gòu)文本 (ST)是文字語(yǔ)言。梯形圖 (LD)是目前使用最廣泛的PLC 圖形編程語(yǔ)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(dá)清楚。 本系統(tǒng) PLC 程序的編制采用梯形圖語(yǔ)言，編 程軟件為 STEP 7。該軟件能夠完成制作程序、對(duì)可編程控制器 CPU 的寫(xiě)入 /讀出、監(jiān)控程序運(yùn)行、調(diào)試程序、 PLC 錯(cuò)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)軟件包： 用于 SIMATIC S7200 上簡(jiǎn)單單站應(yīng)用的 STEP 7 Micro/DOS 和 STEP 7 Micro/WIN。 基于 PLC 的電梯自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(guò)選擇 SIMATIC 工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)展 (2)為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù) (3)強(qiáng)制和多處理器模式 (4)全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊 (5)使用通訊功能塊的事件驅(qū)動(dòng)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(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(lèi)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)。它們還處理對(duì)錯(cuò)誤的響應(yīng)組織塊決定各個(gè)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(jí)最高。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用 OB1 并用這個(gè)調(diào)用啟動(dòng)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(wú)存儲(chǔ)區(qū)”的邏輯塊 FC 的臨時(shí)變量存儲(chǔ)在局域數(shù)據(jù)堆棧中，當(dāng) 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(chǔ)功能”的塊，用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲(chǔ)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(shí)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(guò)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。 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)基于 PLC 的電梯自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25 計(jì)人員的技術(shù)水平和喜好有較大的差異?，F(xiàn)將常用的幾種應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)要介紹如下。 [17] （ 1） 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇、組合。這種方法對(duì)于一些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較湊效的，可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(diǎn)的個(gè)數(shù)、選擇 PLC 機(jī)型、進(jìn)行 I/O 分配； ○ 3 做出系統(tǒng)動(dòng)作工程流程圖； ○ 4 選擇 PLC 指令并編寫(xiě)程序； ○ 5 編寫(xiě)其它控制控制要求的程序； ○ 6 將各個(gè)環(huán)節(jié)編寫(xiě)的程序合理地聯(lián)系起來(lái)，即得到一個(gè)滿足控制要求的程序。 （ 2） 邏輯設(shè)計(jì)法 工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過(guò)繼電器等電器元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即：斷開(kāi)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。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(wèn)題。在得出邏輯表達(dá)式后，根據(jù)邏輯表達(dá)式畫(huà)出梯形圖。 （ 3） 順序控制法 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。順序控制法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編程相當(dāng)長(zhǎng)，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設(shè)計(jì)法編程時(shí)，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(dòng)作組成，在使用時(shí)它有一些使用規(guī)則，具體如下： 基于 PLC 的電梯自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26 步于步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開(kāi)； 轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開(kāi)； 轉(zhuǎn)移和步 之間用有向線段連接，正常畫(huà)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(huà)圖時(shí)，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。 一個(gè)順序功能圖中至少有一個(gè)出初始步。 流程圖 電梯上下行流程圖 電梯上下行流程圖見(jiàn)圖 31。假設(shè)電梯停在 N（ N=1,2,3,4） 樓 ,M 樓有信號(hào) ,M ＞ N 時(shí)，電梯上行； M＜ N 時(shí)，電梯下行。 [18] 圖 31 電梯上下行流程圖 基于 PLC 的電梯自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27 電梯響應(yīng)流程圖 在電梯運(yùn)行過(guò)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(hào)均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號(hào)前方向無(wú)其它內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí)，則電梯響應(yīng)該外號(hào)。 電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反向外梯響應(yīng)功能。例如：電梯在一樓，而同時(shí)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(hào)。 電梯響應(yīng)流程圖見(jiàn)圖 32。