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1、基于 PLC的五层电梯掌握系统设计电气工程及其自动化专业来红雨【摘 要】电梯不仅仅是高层建筑里的必备设施，在多层建筑里也是不行缺少的垂直运输工具；据此本文在阐述电梯的结构和可编程掌握器的结构和工作原理的基础上，针对 5 层 5 站电梯，使用西门子 200 可编程掌握器，设计了电梯的掌握系统；实现了电梯的指层掌握、轿内与各层厅站呼梯指令的记录、电梯运行方向和停靠的层站的掌握，自动运行和自动开关门等功能；这种电梯掌握系统应用于实际运行的电梯中，运行结果说明：电梯掌握系统安全性和牢靠性高，日常保养爱护和故障检修便利，运行成本低；【关键词】电梯；掌握系统；可编程掌握器；西门子 200Design of
2、 Five-storeyElevator Control SystemBased on PLCElectrical Engineering and Automation SpecialtyLAI Hong - yuAbstract: The elevator is not only the necessaryfacility in the high-rise building, but also the essential vertical transport means in the multi layered construction. This article elaborated th
3、e elevator structure ， the structure and the working principle of the programmable logic controller Aim at the elevator of 5storey and 5 stations ， I design this elevator control system by the use of S7-200 programmable logic controller. These modules achieve the functions：fingering out the location
4、 of the cabin，registering the instructions from the cabin and the station hallchoosing the direction and the station of elevator follow these instructions ， operating elevator and door automatically， and other functions. This elevator control system applies in the actual operating elevator The opera
5、ting result indicated： its security and reliability ale high, the routine maintenance and the trouble shooting are convenient, the elevator operating cost is low.Keywords: Elevator； controller system； programmable logic controller；S7-200目录1 引言 11.2国内外进展状况 22 西门子 S7 系列可编程序掌握器的介绍2.1可编程掌握器的基础熟识 21.1课题讨
6、论背景和意义 122.2可编程序掌握器的工作方式 42.3可编程序掌握器的编程语言 53 电梯掌握系统的硬件设计 63.13.23.33.43.53.63.73.8电梯硬件框图及掌握要求分析6可编程掌握器的选型7沟通双速电梯的主电路7门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路电梯的主要电气设备 99输入输出设计11楼层位置显示功能设计流程图 13124 电梯掌握系统的软件设计14154.14.24.34.44.54.64.7电梯的自检状态电梯的正常工作状态15电梯开关门掌握15层楼信号产生与排除17内选指令的登记与排除外呼信号的登记与排除1820电梯的上、下行定向 225.创建工程 24程序的编写
7、 25程序的仿真及调试245.15.25.3程序的编译及调试25终止语 27参考文献 27附录 28致谢 291 引言1.1 课题讨论背景和意义电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不行缺少的垂直方向的交通工具；随着社会的进展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范畴等静态和动态特性提出了更高的要求；电梯是集机电一体的复杂系 统，不仅涉及机械传动、电气掌握和土建等工程领域，仍要考虑牢靠性、舒服感和美学等问题；而对现代电梯而言，应具有高度的安全性；事实上，在电梯上已经采纳了多项安全爱护措施；在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都实行了很大的安全系数和保险系数
8、；然而只有电梯的制造，安装调试、售后服务和修理保养都达到高质量才能全面保证电梯的最终高质量；在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和修理一体化，实行由各制造企业认可的法规认证的专业安装队伍修理单位，承担安装调试、定期修理和检查试验，从而为电梯运行的牢靠性和安全性供应了保证；因此，可以说乘坐电梯更安全；美国一家保险公司对电梯的安全性做过仔细地调查和科学计算，其结论是：乘电梯比走楼梯安全5 倍；掘资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为 80 亿人次而乘电梯的人数每年却有 540 亿人次之多”；目前，由可编程序掌握器 PLC 和微机组成的电梯运行规律掌握系统，正以很快的速度进展着；采纳 PLC
9、掌握的电梯牢靠性高、爱护便利、开发周期短，这种电梯运行更加牢靠，并具有很大的敏捷性，可以完成更为复杂的掌握任务，己成为电梯掌握的 进展方向；可编程序掌握器，是微机技术与继电器常规掌握技术相结合的产物，是在 次序掌握器和微机掌握器的基础上进展起来的新型掌握器，是一种以微处理器为核心用作数字掌握的专用运算机；自1969 年针对工业自动掌握的特点和需要而开发的第一台 PLC问世以来，迄今已 30 多年，它的进展虽然包含了前期掌握技术的继承和演化， 但又不同于次序掌握器和通用的微机掌握装置；它不仅充分利用微处理器的优点来满 足各种工业领域的实时掌握要求，同时也照料到现场电气操作爱护人员的技能和习惯，摒
10、弃了微机常用的运算机编程语言的表达方式，独具风格地势成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清楚直观、便利易学，调试和查错都很简洁；用户买到所需PLC 后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可敏捷而便利地将PLC 应用于生产实践，而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有特地的运算机编程语言学问；这样就破除了 “电脑”的神奇感，推动了运算机技术的普遍应用；可编程序掌握器PLC 在现代工业自动化掌握中是最值得重视的先进掌握技术；PLC 现已成为现代工业掌握三大支柱PLC、CAD CAM、ROBOT之 一，以其牢靠性、规律功能强、体积小、
11、可在线修改掌握程序、具有远程通信联网功能，易与运算机接口、能对模拟量进行掌握、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触掌握系统；1.2 国内外进展状况在经济不断进展，科学技术日新月异的今日，楼的高度已和经济进展同样的速度成长起来；作为建筑的中枢神经，电梯起着不行或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活的一个不行缺少的组成部分；一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响；在全球经济连续低迷的情形下，我国国民经济仍旧以较高的
12、速度连续增长，城市化水平不断提高；这从客观上导致了我国电梯行业的空前富强景象，我国已经成为全球最大的电梯市场；上世纪80 岁月以来，随着经济建设的连续高速进展，我国电梯需求量越来越大；总趋势是上升的，进入了“第三次浪潮”； 2004 年总产量超过了 8 万台，而且目前仍没有减速的迹象；从1949 年建国以来全国共生产安装了 61 万多台电梯；尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度；全世界平均 1000 人有 l 台电梯，我国假如要达到这个水准，仍需要增加70 万台；到那时候，全国在用电梯将达到130 万台，每年仅报废更新就需要 6 万台；到 2005 年， 中国电梯的年产量达到 13.5 万台
13、，与 1980 年相比， 25 年增长了 59 倍，产量每年平均增长 17.8 ；2005 年安装验收电梯 124465 台，截至 05 年底，我国的在用电梯总数已达 651794 台；如此巨大的市场需求为我国电梯行业的进展制造了宽阔的舞台. 我国电梯行业已经具备了很强的生产才能；兴盛的电梯市场吸引了全世界全部的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、东芝、富士达等13 家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74先进技术和先进治理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用；苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批
14、优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路；目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有肯定的出口；国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高；2 西门子 S7 系列可编程序掌握器的介绍2.1 可编程掌握器的基础熟识1. 西门子 PLC的主要特点：1) 集成型高性能； CPU、电源、输入输出三为一体；对 6 种基本单元，可以以最小8 点为单元连接输入输出扩展设备，最大可以扩展输入输出 256 点；2) 高速运算基本指令： 0.08 s指令应用指令： 1.52 几百s指令3) 安全、富裕的储备器规格内置 8000 步 RAM存贮器，安装储备盒后，最大可以扩展到16
15、000 步；4) 丰富的软元件范畴帮助继电器： 3072 点；定时器： 256 点；计数： 235 点；数据寄存器： 8000 点；5) 除了具有输入输出 16256 点的一般速途，仍有模拟量掌握、定位掌握等特殊掌握；6) 面对海外的产品适合各种安全规格为大量实际应用而开发的特殊功能：开发了各个范畴的特殊功能模块以满意不同 的需要- 模拟 I O，高速计数器；对每一个主单元可配置总计达8 个特殊功能模块；2. PLC 的性能指标和分类1) PLC的主要性能指标(1) 输入输出点数（ I O点数）I O 点数是指可编程序掌握器外部输入、输出端子数的总和；它标志着可以接多少个开关、按钮和可以掌握多
16、少个负载；(2) 储备容量储备容量是指可编程序掌握器内部用于存放用户程序的储备器容量，一般以步为单位，二进制 16 位即一个字为一步；(3) 扫描速度一般以执行 1000 步指令所需时间来衡量，单位为ms/k 步，也有以执行一步指令所需时间来运算的，单位用 s/ 步；(4) 功能扩展才能可编程序掌握器除了主模块之外，通常都可配备一些可扩展模块，以适应各种特殊应用的需要，如 AD 模块、 DA 模块、位置掌握模块等；(5) 指令系统指令系统是指一台可编程序掌握器指令的总和，它是衡量可编程序掌握器功能强弱的主要指标；2) PLC的分类通常， PLC产品可按结构形式、掌握规模等进行分类；按结构形式不
17、同,可以分整体式和模块式两类；按掌握规模大小、就可以分为小型、中型和大型PLC三种类型；3. PLC 系统的组成PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动掌握装置，其硬件结构与微型运算机掌握系统相像； PLC也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的；1) PLC的硬件结构一套 PLC 系统在硬件上由基本单元（包含中心处理单元、储备器、输入输出接口、内部电源）、 I O扩展单元及外部设备组成；2) PLC的软件PLC的软件系统指 PLC所使用的各种程序的集合，它由系统程序（系统软件）和用户程序（应用软件）组成；系统程序：包括监控程序、输入译码程序及诊断程序等； 用户程序是用户依据掌握要求，用PLC
18、的编程语言（如梯形图）编制的应用程序；2.2 可编程序掌握器的工作方式1. PLC 的扫描工作方式，如图 1 所示：图 1 PLC 的扫描过程可编程序掌握器在进入 RUN状态之后，采纳循环扫描方式工作；从第一条指令开头，在无中断或跳转掌握的情形下，按程序储备的地址号递增的次序逐条执行程序， 即按次序逐条执行程序，直到程序终止；然后再从头开头扫描，并周而复始地重复进 行；可编程序掌握器工作时的扫描过程如图1 所示，包括五个阶段：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理；PLC完成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期；扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关；2. PLC 的程序执行过程
19、PLC的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个主要阶段， 如图 2 所示:图 2 PLC 的程序执行过程3. PLC 的扫描周期在 PLC 的实际工作过程中，每个扫描周期除了前面所讲的输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段外，仍要进行自诊断、与外设（如编程器、上位运算机）通信等处理；即一个扫描周期仍应包含自诊断及与外设通信等时间；4. PLC 的 I O响应时间PLC采纳集中 I O 刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映像寄存器区的内容也不会转变，仍会影响本次循环的扫描结果；输出信号的变化滞后于输入信号的变化，这产生了PLC 的输入输出响应滞后现
20、象，最大滞后时间为 2-3 个扫描周期；2.3 可编程序掌握器的编程语言PLC 共有 5 种标准编程语言，其中有三种图形语言，即梯形图（LD， LadderDiagram ）、功能块图（ FBD， Function Block Diagram），和次序功能图（SFC， Sequential Function Chart），两种文本语言，即结构化文本（ST， Structured Text ）和指令表 IL ， Instruction List；其中梯形图是最早使用的一种PLC 语言， 也是现在最常用的编程语言；它是由继电气掌握系统原理图的基础上演化而来的，它继承了继电气掌握系统中的基本工作原理
21、和电器规律关系的表达方法，梯形图估计电气掌握系统梯形图的基本思想是一样的，只是在使用符号和表达方式上有肯定区分， 所以在规律掌握系统中得到了广泛的使用；它的最大特点就是直观、清楚；3 电梯掌握系统的硬件设计3.1 电梯硬件框图及掌握要求分析依据论文设计的要求和依据论文要求挑选的电气元件，如图3 所示：电梯模型楼层显示沟通电机变频器S7-200PLC通讯电缆PLC 编程软件图 3 电梯系统硬件框图所涉及的电梯模型共有五层，电梯的每一层面均有升降及轿厢所在楼层的指示灯显示； 1-5 所对应的指示灯表示楼层号，每层的楼厅均有输入（分上行和下行）按钮呼唤电梯；工作中的电梯主要对各种呼梯信号和当时的运行
22、状态进行综合分析，再确定 下一个工作状态，为此它要求具有自动选向、顺向截梯、反向保号，外呼记忆，自动 开/ 关门状态，停梯消号，自动达层等功能；分析以上掌握要求，将电梯掌握要实现的功能排列如下：开头时，电梯处于任意一层；当有外呼梯信号到来时电梯响应当呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时三秒后自动关门；当有内呼梯信号到来时，电梯应当响应当呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时三秒后自动关门；在电梯运行过程中电梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的呼梯信号均不响应，但假如反向呼梯信号前方无其它内、外呼梯信号时，就电梯相应当外呼信号，但不响应三层向下外呼梯
23、信号；同时，假如电梯达到四层，五层没有任何呼梯信号，测电梯可以响应四层向下外呼梯信号；电梯应具有最远反向外呼梯响应功能；例如电梯在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，就电梯先去四楼响应四层向下外呼梯信号；电梯具有同向截车功能；电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用；平层且电梯停止运行后，按开门按钮可使门打开，按关门按钮可使门关闭；3.2 可编程掌握器的选型目前，国内外 PLC 生产厂家生产的PLC品种已达到数百个，其性能各有特点，价格也不尽相同；在设计 PLC掌握系统时，要挑选最相宜的PLC 机型，对于系统的掌握目标；设计 PLC 掌握系统时，首要的掌握目标
24、就是：确保生产的安全牢靠，能长期稳固运行，保证产品高质量，提高生产效率，改善信息治理等；假如要求以极高的牢靠性为掌握目标，构成 PLC冗余掌握系统，这时要从能够完成冗余掌握的PLC型号中进行挑选；假如以改善信息治理为掌握目标，要第一考虑通信才能；另一个方面就是要对 PLC的硬件配置的考虑，可以从 CPU的才能、 I/O 系统、指令系统、响应速度或其它考虑；综合考虑后，本设计挑选了西门子公司生产的S7-200 型机；如图 4 所示：图 4 西门子 S7-2003.3 沟通双速电梯的主电路图中 M1为电梯专用型双速笼型异步电动机； KM1、KM2为电动机正、反转接触器，用以实现电梯上、下行掌握；
25、KM3、KM4为电梯高低速运行接触器，用以实现电梯的高 速或者低速运行； KM5为启动加速接触器； KM6、KM7、KM8为减速制动接触器，用以调整电梯制动时的加速度； L1、L2 与 R1、R2 为串入电动机定子电路中的电抗和电阻，当 KM1或者 KM2与 KM3通电吸合时，电梯将进行上行或下行启动，延时后KM5通电吸合， 切除 R1、L1，电梯将转为上行或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令后，KM3断电释放， KM4通电吸合，电机转为低速接法，接入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且 KM6-KM8依次通电吸合，用来掌握制动过程的强度，提高停车制动时的舒服感；至平层位置时，接触全部断电
26、释放，抱闸抱死，电梯停止运行；如图5 所示：图 5 电梯拖动电路电路图3.4 门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路图 6 为电梯的门机、抱闸、门锁及安全运行电路；门电动机为他励直流电动机， 可由 KM9、KM10掌握其正反转； KM9接通时，电阻 R2 与电动机电枢并联，电流由电枢左端流向右端，电动机正转实现开门，压下SQ8时， R2 部分被短接，实现开门调速；KM10接通时，电动机将反转，实现关门，并由SQ9、SQ10与 R3一起实现关门调速；当电梯上下运行时，抱闸应打开，其线圈应通电；电梯停止运行时，抱闸应抱死，其线圈应断电；将全部厅、轿门开关串联在一起，掌握门锁继电器KA1，实现全部门
27、关闭后电梯才能运行的掌握；将安全窗开关、安全钳开关、限速器开关、轿内急停开关、上下强迫停止开关、基站开关梯开关以及热继电器触点FR1、FR2 串联在一起， 构成安全回路，掌握安全运行继电器KA2，用 KA2的触点掌握 PLC的 RUN口，只有当该KA2吸合时，才答应 PLC处于运行状态；这样可以节约PLC的输入口，又可以实现在多种紧急情形下的立刻停车；如图6 所示：图 6 门机、抱闸、门锁及安全运行电路3.5 电梯的主要电气设备（1） 牵引电动机齿轮牵引机为电梯的提升机构；主要由驱动电动机，电磁制动器（也称电器包闸），减速器牵引轮组成；（2） 自动门机用来完成电梯的开门与关门；电梯的门分为厅门
28、（每层站一个）与轿门（只有一个）；只有当电梯停靠在某层站时，此层厅门才答应开启（由门机拖动轿门，轿门带动厅门完成）；也只有当厅门，轿门全部关闭后才答应启动运行；（3） 层楼指示灯层楼指示灯也叫层显，安装在每层站厅门的上方和轿厢内轿门的上方，用以指示电梯的运行方向及电梯所处的位置；过去常由低压灯泡构成，现多由LED 组成，且与呼梯盒做成一体结构；（4） 呼梯盒用以产生呼叫信号；常安装在厅门外，离地面一M 左右的墙壁上；基站与底站只有一只按钮，中间层站由上呼叫与下呼叫两个按钮组成；（5） 操纵箱操纵箱安装在轿箱内，供乘客对电梯发布动作命令；其上面设有与电梯层站数相同的内选层按钮；（6） 平层及开门
29、装置该装置由平层感应器及楼层感应器组成；上行时，上磁铁板先触发楼层感应器， 发出减速停车信号，电梯开头减速，至平层感应器触发时，发出开门及停车信号，电动机停转，抱闸抱死；下行时，下磁铁板动身楼层感应器，发出减速停车信号，电梯开头减速，至平层感应器触发时，发出开门及停车信号；（7） 轿厢位置检测装置俗称选层器，它检测电梯轿厢运行状态，所处位置，准时向掌握系统发出所需要的信号；其主要功能是：依据登记的内选与外呼信号和轿厢的位置关系，确定运行方向；当电梯将要到达所需停站的楼层时，给曳引电动机减速信号，使其换速；当平层停车后，发出信号以消去已应答的选层、呼梯信号，并指示轿厢当前位置，选层器种类较多，通
30、常分三大类，即机械选层器、继电器选层器和微机选层器；其中机械选层器与继电器选层器将随着继电器掌握电梯的逐步剔除而剔除；位置检测方法主要有如下几种：（1） 用干簧管磁感应器或其它位置开关；这种方法直观、简洁，但由于每层需使用一个磁感应器，当楼层较高时，会占用PLC太多的输入点；（2） 利用稳态磁保开关；这种方法需对磁保开关的不同状态进行编码，在各种编码方式中适合电梯掌握的只有格雷变形码，进行运算时需采纳PLC 指令译码，比较麻烦，软件译码也使程序变的巨大；由于本文是五层电梯的掌握应选用感应器检测轿厢位置，如图7 所示：曳引电动机引导轮对重磁铁板楼层感应器平层感应器上磁铁板厅门下磁铁板轿门图 7
31、电梯的平层、停层装置示意图3.6 输入输出设计为了便于对电梯的工作原理及PLC 系统进行分析，现列出电梯所用电器元件表，电梯的电器元件表如表1 所示：表 1 五层五站电梯电器元件表元件符号名称及作用元件符号名称及作用KM1上行接触器SQ5基站开关KM2下行接触器SQ6开门到位开关KM3高速接触器SQ7关门到位开关KM4低速接触器SQ8开门调整开关KM5启动接触器SQ9、SQ10关门调整开关KM6-KM8制动接触器SQ11-SQ151-5 楼厅门锁开关KM9开门接触器SQ16轿门关闭到位开关KM10关门接触器SQ17上限位开关SQ18下限位开关HL134 楼上呼记忆灯SQ19上行强迫停止开关HL
32、144 楼下呼记忆灯SQ20下行强迫停止开关HL155 楼下呼记忆灯SB1开门按钮SA1运行状态挑选钥匙开关SB2关门按钮SA2基站开关梯钥匙开关SB3上行启动按钮SQ1安全窗开关SB4下行启动按钮SQ2安全钳开关SB5-SB91-5 楼轿厢内选按钮SQ3限速器开关1SB1-4SB11-4 楼上行外呼按钮SQ4轿内急停开关2SB2-5SB22-5 楼下行外呼按钮1KR1 楼感应器1HL-5HL1-5 层层楼指示灯2KR2 楼感应器6HL-7HL上行、下行指示灯3KR3 楼感应器HL6、HL7操纵箱上下行指示记忆灯4KR4 楼感应器HL81 楼上呼记忆灯5KR5 楼感应器HL92 楼上呼记忆灯6
33、KR上平层感应器HL102 楼下呼记忆灯7KR下平层感应器HL113 楼上呼记忆灯SQ电源开关HL123 楼下呼记忆灯SB0极限开关3.7 楼层位置显示功能在电梯运行过程中需要显示电梯运行的位置，仍要满意对电梯进行相应的操作需求，如图 8、图 9 所示：fedA 段B 段C 段D 段E 段F 段G段一楼0110000二楼1101101三楼1111001四楼1110001五楼1011011图 8 轿厢内掌握屏示意图g图 9LED数码管显示层楼示意图3.8 设计流程图程序的基本掌握流程如图 10 所示（其中不包括检修及司机开关电梯环节，只是电梯运行的基本流程图）：图 10 PLC 系统总体设计流程
34、图4 电梯掌握系统的软件设计由电梯运动流程图可以看出电梯的运动掌握中最需要关注的主要部分是：开关轿厢门的掌握，电梯的自动选向，轿厢的内呼和楼层外呼指示；将各部分分为单独的模块分别进行编程，绘制梯形图，不仅条理清楚，提高编程效率，而且能更为便利的进行程序的调试；在电梯掌握中，有大量的规律信号需要处理，这部分工作是由 PLC来完成的，系统软件依据运行要求及爱护要求由 PLC来实现规律掌握；4.1 电梯的自检状态在电梯掌握中，有大量的规律信号需要处理，这部分工作是由PLC 来完成的，系统软件依据运行要求及爱护要求由PLC来实现规律掌握；PLC上电后， PLC中的程序己开头运行，但由于电梯尚未读入任何
35、数据，也就无法在收到恳求信号后通过固化在PLC 中的程序作出响应；为满意处于响应呼叫就绪状态这一条件，必需使电梯处于平层状态已知楼层且电梯门处于关闭状态；电梯自检过程 的目标为 : 先按下启动按钮，在 PLC的第一个扫描周期，检查电梯是否平层，如电梯为平层，就保持，如电梯未平层，就通过置位使中间继电器置1，进而使电梯下行直至平层是中间继电器复位为止；4.2 电梯的正常工作状态电梯完成一个呼叫响应的步骤如下 :电梯在检测到门厅或轿厢的呼叫信号后将此楼层信号与轿厢所在的楼层信号比较，通过选向模块进行选向；电梯通过拖动调速模块驱动直流电机拖动轿厢运动；轿厢运动速度要经过低速转变为中速再转变为高速，并
36、以高速运行至减速点；当电梯检测到目标层楼层检测点产生的减速点信号时，电梯进入减速状态，由中速度变为低速，并以低速运行到平层点停止；平层后，电梯开门，直到遇到开门到位行程开关；再经过肯定延时后关门，直到遇到关门到位行程开关；电梯掌握系统始终实时显示轿厢所在楼层；4.3 电梯开关门掌握1） 电梯的开门掌握（1） 投入运行前的开门：将开关梯钥匙插入SA2 内，如图 11 所示，旋至开梯位置，就中间继电器KA2 得电吸合，其动合触点 KA21-2 闭合，接通 PLC电源，使 PLC 处于运行状态；（2） 电梯检修时开门：在检修状态下，开关门均为手动状态，由关门按钮SB1、开门按钮 SB2实施开门与关门
37、；（3） 电梯自动运行时停层开门：电梯停层时，到平层位置，实现电梯开门（4） 电梯关门过程中重新开门：在电梯关门过程中，如有人或物夹在两门中间，需重新开门，通过开门按钮SB1实施重新开门；（5） 呼梯开门：电梯到达某层站后，假如没有人连续使用电梯，电梯将停靠在该层站待命，如有人在该层站呼梯，电梯将第一开门，以满意用梯要求；如其他层站有人呼梯，电梯将第肯定向，并启动运行，到达呼梯层站时再开门，此时开门是按停层开门处理的；当电梯自动运行时， KM9不能得电，禁止开门；详细开门程序如图11 所示：图 11 开门程序2） 电梯的关门掌握（1） 电梯使用后的关门：此时电梯到达基站，司机或乘客离开轿厢，电
38、梯自动关门；司机将开关电梯钥匙插入SA2，旋到关梯位置，使KA2失电释放， PLC停止运行， 电梯被关闭；（2） 自动运行时的关门：停站时间继电器T37 延时终止时，电梯自动关门；停战图 12 关门程序4.4 层楼信号产生与排除当电梯位于某一层时，指层感应器1KR-5KR,产生该楼层信号，以掌握指层灯的状态，离开该层时，该楼层信号应被新的楼层信号（上一层或下一层）所取代；当层的层楼继电器是用上层或下层的层楼信号关断的；例如当电梯由4 层下降到 3 层， 3 楼感应器 3KR闭合，使输入继电器 I2.34HL失电， 4 层层楼指示关断，如图得电， Q1.6 得电， 3HL得电，指示 3 层层楼，
39、同时13 所示：时间未到时，可通过关门按钮SB2（I0.4 ）实现提前关门；超载时电梯不关门，也就不会启动运行；详细电梯关门程序如图12 所示：图 13 楼信号的产生与排除4.5 内选指令的登记与排除内选帮助继电器梯形图支路中串接层楼帮助继电器的动断触点；乘客或司机通过操作轿厢的操纵盘上 1-5 层的选层按钮 SB5-SB9，可以挑选欲去的楼层；选层信号被登记后，选层按钮下的指示灯HL1-HL5 亮；当电梯到达所选的层楼后，该层楼的层楼帮助继电器得电，其动断触点断开，使该层内选帮助继电器失电，指示灯也熄灭，即内选信号被清除；另外，停靠在某层后，该层的内选信号不能被登记；如图14 所示：图 14
40、 内选指令的登记与排除4.6 外呼信号的登记与排除乘客或司机在厅门外呼梯时，呼梯信号应被接收和记忆；当电梯到达该楼层，且定向方向与目的地方向一样时（基层和顶层除外），呼梯要求已满意，呼梯信号被清除，如图 15 所示:图 15 外呼信号的登记与排除4.7 电梯的上、下行定向在自动运行状态下，电梯第一应确定运行方向，即定向；电梯的定向只有两种情形，即上行和下行；电梯处于待命状态，接收到内选和外呼信号时，应将电梯所处的位置与内选和外呼信号进行比较，确定是上行仍是下行；一旦电梯定向后，内选与外呼对电梯进行顺向运行的要求没有满意的情形下，定向信号不能排除，如图 16 所示：图 16 电梯的上、下行定向5
41、. 程序的仿真及调试本次设计采纳以西门子公司的可编程掌握器STEP 7-Micro/Win 进行试验；第一在 WINDOW环S境下打开 STEP 7-Micro/Win软件，向软件中输入程序，待程序输入完毕将其变换后写入PLC 中；写入完毕后，打开菜单栏中仿真软件，将程序下载在到软件当中，运行软件实现对PLC 过程的监控功能；依据试验要求，动作相应开关，模拟电梯掌握系统的工作过程；在试验过程中要留意观看程序运行的变化过程；如输入的程序有问题，对程序进行修改，经变换后再写入PLC中调试；5.1 创建工程新建文件，设定 PLC类型，如图 17 所示：图 17 工程的创建5.2 程序的编写单击左侧树
42、中的程序块，打开程序块中的分支，单击树枝中的主程序，在主程序窗口中输入编写的电梯程序，如图18 所示：图 18 程序的输入5.3 程序的编译及调试当程序编写完成后，要进行验证编写的程序是否有错误，当然最好是分开进行， 削减错误量，例如先编写LED 显示模块，进行调试，再编写开关门程序，再调试等；全部的程序编写完成后再统一调试，并下载到模型机里面进行联机调试；如图19 所示：图 19 程序的编译及联机调试终止语经过近三个月的讨论工作，通过在图书馆、互联网上查阅有关资料，明白了电梯的起源和进展过程，并且加深了对电梯的运行过程、掌握系统的熟识；熟识了可编程掌握器在电梯掌握系统中的运用；特殊是可编程掌
43、握器（PLC），我以前的课程中虽然学过, 但是不精；为了完成这个课题，我用了两个月的时间来再次学习PLC及电气自动化；虽然在开头阶段感到很困难，但坚持下来却感觉并不难；并且在所学学问的基础上利用已有的电梯掌握系统的设计，尝试了对电梯掌握系统的讨论；并且，使我将原先所学的学问系统化、理论化、有用化，对如何使用已有学问及猎取相关资料方面的才能又有了提高；通过这次设计，我仍熟识到无论做什么，都需要踏实、勤奋、严谨的工作态度这对我以后的工作产生深远的影响；设计达到了预定的设计目的，利用可编程掌握器（ PLC）掌握技术改造旧电梯，充分利用了现代电力电子技术、运算机原理和检测技术，达到了对电梯的牢靠掌握；
44、通过合理的设备选型、参数设置和软件设计，提高了电梯的运行牢靠性；采纳 PLC 改造后的电梯结构紧凑、修理简洁、故障率低；假如 PLC 与沟通变频调速（ VVVF）掌握技术结合将提升电梯的的效率和舒服感，有利于电梯的节能；具有肯定的经济效益和社会效益；改造时要留意改造后的电梯掌握系统运行牢靠，削减爱护费用和电梯的能耗；但仍有很多要改进的地方，如：1. 增加与微机通讯的接口，实现联网掌握，多台电梯的综合掌握有微机完成；2. 优化电梯的选向功能，使之随客流量的变化而转变，打到高效运输乘客的目的；3. 增加显现紧急情形时的电梯处理方法；以上三条都是有待改进的；参考文献1 黄立培 .变频器应用技术及电动机调速M. 北京：人民邮电出版社,2007.1:19-282 吴忠智 .变频器应用手册 M.北京：机械工业出版社,1995.1:13-233 李秧耕，何峰峰 . 电梯基本原理及安装修理全书M. 北京：机械工业出版社,2003.2:54-604 陈一才 .大楼自动