基于PLC三层电梯系统设计书.doc

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1、课程设计说明书 课 程 名 称: 电气控制设备课程设计 课 程 代 码: 题 目: 学 生 姓 名: 学 号: 年级/专业/班: 学院(直属系) : 应用技术学院 指 导 教 师: 徐 全 课程设计指导教师成绩评定标准及成绩评定表学生姓名： 徐金银 学号： 35 年级/班： 2014级1班 所属学院(直属系)： 应用技术学院 所在专业： 电气自动化技术项目分值优秀(100x90)良好(90x80)中等(80x70)及格(70x60)不及格(x60)评分学习态度15学习态度认真，科学作风严谨，严格保证设计时间并按任务书中规定的进度开展各项工作学习态度比较认真，科学作风良好，能按期圆满完成任务书规

2、定的任务学习态度尚好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按期完成各项工作学习态度尚可，能遵守组织纪律，能按期完成任务学习马虎，纪律涣散，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度技术水平与实际能力25设计合理、理论分析与计算正确，实验数据准确，有很强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献查阅能力强、引用合理、调查调研非常合理、可信设计合理、理论分析与计算正确，实验数据比较准确，有较强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献引用、调查调研比较合理、可信设计合理，理论分析与计算基本正确，实验数据比较准确，有一定的实际动手能力，主要文献引用、调查调研比较可信设计基本合理，理论分析与计

3、算无大错，实验数据无大错设计不合理，理论分析与计算有原则错误，实验数据不可靠，实际动手能力差，文献引用、调查调研有较大的问题论文(说明书、图纸)撰写质量60结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准确，文字流畅，完全符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸非常工整、清晰结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语言准确，文字流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸工整、清晰结构合理，层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；图纸比较工整、清晰结构基本合理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；图纸比较工整内容空泛，结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化

4、要求；图纸不工整或不清晰成绩评定：指导教师签名：徐全 2016 年 6 月 30 日电气控制PLC课程设计任务书学院名称： 应用技术学院 专业：电气自动化技术 年级： 2014级 电梯控制系统设计一、选题背景及题目来源工业实际项目，可在天科TKPLC-A实验装置三层电梯的模拟控制实验区完成本模拟实验。二、训练目的（1）熟练使用各条基本指令，通过对工程实例的设计和模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试；（2）绘制电气原理图及接线图；（3）选择电气元器件；（4）设计工业实际系统；（5）完成模拟实验。三、要求实现的功能电梯实现的功能：1、电梯由安装在各层层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操

5、纵内容为电梯运行方向。电梯轿箱内设有层层内选按钮S1S3，用以选择需停靠的层层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示，SQ1SQ3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在一层，在二层轿箱外呼叫时，必须按二层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到二层），按二层下降呼叫按钮无效；反之，若电梯停在三层，在二层轿箱外呼叫时，必须按二层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从三层运行到二层），按二层上升呼叫按钮无效。电梯在一层，可同时内选二层和三层，当电梯到达二层时需开关行程开光，电梯再到三层，同理电梯在三层内选一二层。2、电梯在一

6、层时，二层叫下或者电梯在三层时，电梯叫上无反应；我们对此进行改进，仿照电梯在一层时在二层叫上的网络块，添加在二层叫下的网络块。同样的方法解决在三层时，二层叫上的情况。3、电梯在某一层长时间没动作的处理方法；假定长时间没人进入电梯，那么电梯自动回到一层，等待指令。也就是说在梯形图，添加一组关于行程开关关闭后定时器计时（此处仿真就设置为五秒）的网络块，达到预定值后电梯回到一层。 4、实现对所遇到故障的自动报警；当电梯在某一层停止后，给了指令的条件下电梯不动作，此时需要对故障进行报警，即添加一组网络块针对于出现异常情况时，报警指示灯为1，此处还可以添加一个人为报警按钮。5、增加电梯层数至四层。从三层

7、到四层仿照三层电梯中一层到二层的网络块添加相对应的网络块。同样的方法改进二层到四层，四层到二层的情况，总的来说主要是添加相对应的网络块来实现由三层电梯到四层电梯的转化。除此之外，可以学习网上更经典的网络块，对控制系统进行简和丰富。四、实验设备1、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件及其他办公软件的计算机一台2、天科TKPLC-A实验装置五、设计任务（1）根据控制要求分析控制及动作过程，设计硬件系统；（2）绘制电气原理图及接线图；（3）设计软件系统；（4）组成控制系统；（5）进行系统调试，实现（三）所要求的控制功能，完成模拟实验。（6）撰写课程设计说明书。六、推荐参考资料1、天科TK

8、PLC-A实验装置实验手册2、S7-200可编程序控制器手册，西门子技术服务中心，四川省机械研究设计院，2000.93、现代电器控制及PLC应用技术第2版，王永华，北京航空航天大学出版社，指导教师 徐全 签名日期 2016 年 6 月 10 日摘 要 通过这2周的实验了解到可编程控制器（PLC）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可控性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。PLC总的发展

9、趋势是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。 本课程设计基于西门子（SIEMENS）S7-200PLC对三层电梯的控制进行了模拟，形成了电梯升降的系统PLC在电梯升降的过程中，主要体现在逻辑开关的功能。由于PLC具有逻辑运算、记数、定时以及输出输入输出的功能，在电梯升降的过程中各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，对电梯实现了控制。关键词：PLC；电梯升降控；SIEMENS S7-200PLC。目录引言- 1 -第1章 三层电梯控制系统设计方案- 2 -1.1方案设计总则- 2 -1.2总体设计要求- 2 -1.3 三层电梯控制系统设计- 2 -1.3.1继电器控制

10、系统- 2 -1.3.2单片机控制- 2 -1.3.3 可编程序控制器控制- 3 -1.4三层电梯系统总体方案的设计- 5 -第2章 三层电梯硬件系统设计- 6 -2.1 硬件选型- 6 -2.1.1PLC机型选择- 6 -2.1.2PLC容量选择- 7 -2.1.3I/O模块的选择- 7 -2.1.4 电源模块的选择- 9 -2.2PLCI/O点分配- 10 -2.2.1 控制系统 I/0数量- 10 -2.3绘制设计电路图- 13 -第3章 三层电梯的软件系统的设计- 14 -3.1程序设计的一般方法- 14 -3.1.1经验设计法- 14 -3.1.2 逻辑设计法- 14 -3.1.3

11、顺序设计法- 15 -3.2控制逻辑图- 16 -3.3 可编程控制器梯形图- 17 -3.4程序设计梯形图：- 18 -第4章 程序调试- 27 -4.1 S7-200软件：- 27 -4.1.1 S7-200软件介绍：- 27 -4.1.2 S7-200软件使用：- 27 -4.1.3 S7-200软件仿真：- 28 -4.2时序图- 33 -4.3PLC可编程控制实验箱：- 34 -4.3.1 PLC可编程控制实验箱介绍：- 34 -4.3.2 实验箱仿真：- 35 -结论- 39 -设计总结- 40 -谢辞- 41 -参考文献- 42 -引言随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电

12、梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。在许多交通设备中，电梯是自动化程度最高的先进设备的一种。以前的电梯主要采用单片机控制，其性能等各方面都不太完善，现在电梯控制系统多采用PLC，从电梯的性能、器件的灵活性及安全保障方面等都有了很大的提高。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定

13、，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。由PLC控制代替传统继电器控制已成为发展定局PLC是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言!控制灵方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，通过对电梯控制系统的研究和设计，可以更加深入的了解和认识PLC技术的核心和未来发展的方向。PLC作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。第1章 三

14、层电梯控制系统设计方案1.1方案设计总则整个设计过程是按工艺流程设计，为设备安装、运行和保护检修服务，设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号 （GB4728）及其他相关标准和规范编写。设计原则主要包括：工作条件：工程对电气控制线路提供的具体资料，系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、合理、合用，减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制为成熟技术PLC自动控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。 对于本课题来说，三层电梯控制系统部分是一个电梯的核心部分，对控制要求精度高，控制的安全性能强，系统的可靠性要高。硬软件

15、结合能高效的完成所需要的功能。要实现整个三层电梯系统的设计，需要从怎样实现电梯上升过程只响应上升信号，电梯下降过程只响应下降信号考虑，现在就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。 1.2总体设计要求电梯由安装在楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1-S3,用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示，SQ1-SQ3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在由一层到三层的过程中，在二层轿厢外呼叫时，若按二层上呼叫按钮，电梯响应呼叫；若

16、按二层下降呼叫按钮，电梯运行至二层时将不响应呼叫运行至三层，然后在下降，响应二层下降呼叫按钮。电梯位置由行程开关SQ1、SQ2、SQ3决定，电梯运行由手动依次拨动行程开关完成，其运行方向由上，下降指示灯UP，DOWN决定。例如：闭合开关SQ1，电梯位置指示灯L1亮，表示电梯停在1层，这时按下三层下呼按钮D3，上升指示灯UP亮，电梯处于上升状态。断开SQ1、闭合SQ2，L1灭、L2亮，表示电梯运行至二层，上升指示灯UP仍亮；断开SQ2、闭合SQ3，电梯运行至三层，上升指示灯UP灭，电梯结束上升状态，以此类推。当电梯在三层时（开关SQ3闭合），电梯位置指示灯L3亮。按下轿厢内选开关S1，电梯进入下

17、降状态。在电梯从三层运行至一层的过程中，若按下二层上呼U2与下呼按钮D2，由于电梯处于下降状态中，电梯将只响应二层下呼，不响应二层上呼。当电梯运行至二层时，电梯停在二层，当电梯运行至一层时，一层内选指示灯SL1灭，下降指示灯DOWN灭，上升指示灯UP亮，电梯转为上升状态，响应二层上呼，当电梯运行至二层时，上升指示灯UP灭。电梯改进：1、电梯在一层时，二层叫下或者电梯在三层时，电梯叫上无反应；我们对此进行改进，仿照电梯在一层时在二层叫上的网络块，添加在二层叫下的网络块。同样的方法解决在三层时，二层叫上的情况。2、电梯在某一层长时间没动作的处理方法；假定长时间没人进入电梯，那么电梯自动回到一层，等

18、待指令。也就是说在梯形图，添加一组关于行程开关关闭后定时器计时（此处仿真就设置为五秒）的网络块，达到预定值后电梯回到一层。 3、实现对所遇到故障的自动报警；当电梯在某一层停止后，给了指令的条件下电梯不动作，此时需要对故障进行报警，即添加一组网络块针对于出现异常情况时，报警指示灯为1，此处还可以添加一个人为报警按钮。4、增加电梯层数至四层。从三层到四层仿照三层电梯中一层到二层的网络块添加相对应的网络块。同样的方法改进二层到四层，四层到二层的情况，总的来说主要是添加相对应的网络块来实现由三层电梯到四层电梯的转化。除此之外，可以学习网上更经典的网络块，对控制系统进行简和丰富。每当到达楼层若电梯门指示

19、灯不闪烁则继续前进，否则执行电梯门开关动作。 电梯示意图 1.3 三层电梯控制系统设计就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单片机控制、可编程序控制器控制。1.3.1继电器控制系统 控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。 继电器控制电梯：传统的电梯逻辑控制系统由

20、继电器线路组成。其存在故障率比较高、维护较困难、控制装置体积大等问题，因此近几年微机和可编程控制器组成的电梯逻辑控制系统已成为主要的发展方向。不同的使用场所渐渐都用微机及可编程控制器替代了继电器成为电梯逻辑控制方式。但是继电器逻辑控制线路是由触点互相组合完成逻辑控制功能的，其原理直观，分析方便，分析这种系统有助于理解电梯的逻辑控制关系。因为目前电梯已大多采用多微机网络控制系统，此种控制方式的串行通信、智能化管理、变频调速等技术使电梯的可靠性与舒适感大大提高，所以传统的继电器控制系统已逐渐退出了历史的舞台。但是电梯的控制逻辑还是从继电器控制系统逐渐进化而来的。因为可编程逻辑控制器梯形图结构与继电

21、器回路图极为相似，而且在接触的电梯控制系统中，多少还有一些继电器回路，所以作为一个电梯维修技术人员，有必要对继电器控制系统有一些了解。1.3.2单片机控制 单片机作为一个超大规模的集成电路，机构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。但是，单片机是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。微机控制。微机控制的功能运用到电梯控制系统上，主要有以下几种功能取代了全部或部分的继电器以及传统选层

22、方法，结合光电编码器实现了数字选层，方便解决调速问题，实现复杂的调配管理。微机控制电梯的特点有如下几方面：（）采用无触点逻辑线路，提高了系统的可靠性，降低了维修费用，提高了产品质量；（）可以灵活地改变控制程序，可以适应不同的使用要求，最终实现控制自动化；（）可以实现故障显示和记录，维修变得简便，减少了使用故障时间，提高了运行的效率；（）用微机进行调速，提高了乘坐电梯的舒适感；（）用微机实现群控管理，合理调配电梯，可以提高电梯的运行效率，节省能源；（）微机控制装置相对继电器控制装置体积较小，减少了控制装置的占地面积。根据电梯的类型、功能要求，微机控制电梯的方式分为单微机、双微机、三微机以及群控微

23、机方式。（a）单微机控制方式只有1个CPU作为控制系统，根据控制器的不同又可以分为单板机和单片机控制方式。（b）双微机控制方式就是在交流调压调速电梯中，采用2个微机组成交流电梯控制系统，这样就可使电梯性能得到较大改善，从而使电梯的舒适感提高，停层性精确，可靠性提升。这种控制方式分别由控制系统CPU 和拖动系统CPU 以及部分继电器组成整个电梯控制系统。可以实现起制动的闭环，稳速开环控制，也可以实现全闭环的控制。此种控制方式运行的舒适感和停层精度大大提高。（c）三微机控制方式也称为多微机控制方式。采用3个CPU 来控制电梯，系统由驱动部分、控制和管理部分、串行传输部分3个控制系统组成。（d）群控

24、电梯的微机控制方式是使用微机对群控电梯进行的控制，方式也各有不同，使用微机的数量也有所不同。1.3.3 可编程序控制器控制 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器是一台计算机，它专为工业环境应用而设计制造的计算机。可编程逻辑控制器是一种专门设计的从事逻辑控制的计算机系统。因为可编程逻辑控制器具有性能

25、稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点，所以在工业控制方面得到了十分广泛的应用。在传统继电器系统的改造工程中，可编程逻辑控制器系统一直是一种主流控制系统。计算机的平台是商业平台，可编程逻辑控制器的出发点就是自动控制，因此可编程逻辑控制器更适合这种控制。计算机的软件编制比较灵活，但是可维护性和移植性应该没有可编程逻辑控制器强，可编程逻辑控制器比微机可靠。继电器控制是早期较为传统的控制方式，现在已经逐渐被微机和可编程逻辑控制器所取代，可编程逻辑控制是目前较为主流的控制方式，它与前两者相比有较为突出的特点。 可编程控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自己设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控制

26、器的硬件配制和设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触点和接线，通过修改程序适应工艺条件的变化。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类：1 开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑 控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。 如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2 运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早起直接用于

27、开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯控制等场合。3.过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 3 数据处理 现代PLC具

28、有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数 据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据 处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系 统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 4 通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制 的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能， 纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 根据本控制系统的控制要求应该选择可编程序控制器控制。 1.4三层电梯系统总体方案的设计电梯的使用越来越普遍，

29、对于电梯的控制，传统继电器-接触器系统控制，以及单片机控制，随着技术的不断发展，都已经满足不了功能的需要。而成为主流的PLC在电梯中得到了许多应用。PLC控制电梯的优点：(1)在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。(2)去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。(3)PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。(4)PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。(5)用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。因此,今天选择控制电梯运动的设备已经从传统的继电器-接触器控制及单

30、片机控制转变成可编程控制（PLC）。第2章 三层电梯硬件系统设计 2.1 硬件选型 2.1.1PLC机型选择 机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、 维护使用方便及最佳的性能价格比。具体应考虑的因素如下所述。 1 结构合理 对于工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小的场合，选用整体式结 构的PLC；否则，选用模块式结构的PLC。2 功能强、弱适当 对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的PLC， 西门子公司的 S7-200 系列机或欧姆龙公司的 COM1。 3 机型统一 PLC的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构PLC的I/O和CPU放在

31、一块印刷电路板上，并封装在一个壳体内，省去了插接环节，因此体积小、价格便宜。但由于整体式结构的PLC功能有限，只适用于控制要求比较简单的系统。一般大型的控制系统都使用模块式结构，这样功能易扩展，比整体式灵活。一个大型企业选用PLC时，尽量要做到机型统一。由于同一机型的PLC，其模块可互为备用，以便备件的采购和管理；另外，功能及编程方法统一，有利于技术人员的 培训；其外部设备通用也有利于资源共享。若配备了上位计算机，可把各独立系统的多台PLC联成一个多级分布式控制相互通信，集中协调管理。4 是否在线编程 PLC的特点之一是使用灵活。当被控设备的工艺过程改变时，只需用编程器重新修改程序，就能满足新

32、的控制要求，给生产带来很大方便。PLC的编程分为离线编程和在线编程两种。5 PLC的环境适应性 由于PLC是直接用于工业控制的工业控制器，生产厂家都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。尽管如此，每种PLC都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的考虑。一般PLC及其外部电路（I/O模块、辅助电源等）都能在下列环境条件下可靠工作：温度：工作温度055，最高为60储存温度： -4085湿度：相对湿度 5%95%(无凝结霜)振动和冲击：满足国际电工委员会标准电源：交流220V，允许变化范围为-15%15%，频率4753Hz瞬间停电保持l0ms环境：周围

33、空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体对于需要应用在特殊环境下的PLC，要根据具体的情况进行合理的选择。2.1.2PLC容量选择 PLC容量包括两个方面：一是I/O的点数；二是用户存储器的容量（字数）。PLC的容量主要是指其输入/输出点数。按容量大小，可将PLC分为：小型PLC：I/O点数一般在256点以下；中型PLC：I/O点数一般在256-1024点之间；大型PLC：I/O点数在1024点以上。 PLC容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的裕量，以做备用。根据经验，在选择存储容量时，一般按实际需要的10%25%考虑裕量。对于开关量控制系统，存储器字数为开关量I/O乘以8；对于有模拟量控

34、制功能的PLC，所需存储器字数为模拟内存单元数乘以100。通常，一条逻辑指令占用存储器一个字。计时、计数、移位及算术运算、数据传输等指令占用存储器两个字。各种指令占存储器的字数可查阅PLC产品使用手册。I/O点数也应留有适当裕量。由于目前I/O点数较多的PLC价格也较高，若备用的I/O点的数量太多，将使成本增加。根据被控对象的输入信号和输出信号的总点数，并考虑到今后的调整和扩充，通常I/O点数按实际需要的10%15%考虑备用量。 2.1.3I/O模块的选择 PLC是一种工业控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，它的工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块

35、可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制器对被控制对象进行控制的依据。同时控制器又通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过程中的被控设备，驱动各种执行机构来实现控制。外部设备或生产过程中的信号电平各种各样，各种机构所需的信息电平也是各种各样的，而PLC的CPU所处理 的信息只能是标准电平，所以I/O接口模块还需实现这种转换。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离。为了确保这些信息的正确 无误，PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要，PLC相应有许多种I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块及模拟量

36、输出模块，可以根据实际需要进行选择使用。 确定I/O点数：I/O点数的确定要充分的考虑到裕量，能方便地对功能进行扩展。对一个控制对象，由于采用不同的控制方法或编程水平不一样，I/O点数就可能有所不同。 开关量I/O：标准的I/O接口用于同传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开/关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）进行数据传输。典型的交流I/O信号 为 24240V（AC），直流I/O信号为 524V（DC）。 3选择开关量输入模块主要从下面两方面考虑：一是根据现场输入信号与PLC输入模块距离的远近来选择电平的高低。一般24V以下属于低电平，其传输 距离不宜太远。如12V电压模块一

37、般不超过 10m，距离较远的设备选用较高电压模块比较可靠。二是高密度的输入模块，如32点输入模块，能允许同时接通的点数取决于输入电压和环境温度。一般同时接通的点数不得超过总输入点数的 60%。 选择开关量输出模块时应从以下三个方面来考虑：一是输出方式选择：输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出。其中，继电器输出价格便宜，使用电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强，且有隔离作用。但继电器有触点，寿命较短，且响应速度较慢，适用于动作不频繁的交直流负载。当驱动电感性负载时，最大开闭频率不得超过 1Hz。晶闸 管输出（交流）和晶体管输出（直流）都属于无触点开关输出，

38、适用于通断频繁的感性负载。感性负载在断开瞬间会产生较高反电压，必须采取抑制措施。二是输出电流的选择：模块的输出电流必须大于负载电流的额定值，如果负载电流较大，输出模块不能直接驱动时，应增加中间放大环节。对于电容性负载、热敏电阻负载，考虑到接通时有冲击电流，要留有足够的余量。三是允许同时接通的输出点数。在选用输出点数时，不但要核算一个输出点的驱动能力，还要核算整个输出模块的满负荷负载能力，即输出模块同时接通点数的总电流值不得超过模块规定的最大允许电流值。 2.1.4 电源模块的选择 电源模块的选择一般只需考虑输出电流。电源模块的额定输出电流必须大于处理器模块、I/O模块、专用模块等消耗电流的总和

39、。以下步骤为选择电源的一般规则： 1确定电源的输入电压； 2将框架中每块I/O模块所需的总背板电流相加，计算出I/O模块所需的总背板电流值； 3I/O模块所需的总背板电流值再加上以下各电流： 1）框架中带有处理器时，则加上处理器的最大电流值； 2）当框架中带有远程适配器模块或扩展本地I/O适配器模块时，应加上其最大电流值。 4如果框架中留有空槽用于将来扩展时，可做以下处理； 1）列出将来要扩展的I/O模块所需的背板电流； 2）将所有扩展的I/O模块的总背板电流值与步骤。 5在框架中是否有用于电源的空槽，否则将电源装到框架的外面。 6根据确定好的输入电压要求和所需的总背板电流值，从用户手册中选择

40、合适的电源模块。 具体应考随着PLC技术的发展，PLC产品的种类越来越多，而且功能也日益完善。PLC的种类繁多，其结构、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等各有不同，当然使用场合也有所不同。因此选择合理的PLC对提高PLC控制系统技术经济指标意义重大。因此在选择机型时不仅要满足其功能要求及维护等方面的虑： 1）合理的结构形式 2）安装方式的选择 3）相当的功能要求 4）系统可靠性的要求 综上所述，根据控制系统要求选择S7-200系列PLC，S7-200系列PLC属于小型整体式结构的PLC，本机自带RS485通信接口，内置电源和I/O接口，它的结构小巧，运行速度快，可靠性高，具有极其丰富的指令

41、系统和扩展模块，实时性和通信能力强大，便于操作，易于掌握，性价比高，是中小规模控制系统的理想控制设备。2.2PLCI/O点分配 2.2.1 控制系统 I/0数量 通过分析控制任务，共需要10个数字量输入和8个数字量输出，该系统所使用的输入/输出设备的I/O分配如表所示。(一)输入序号名称输入点序号名称输入点0三层内选按钮S3I0.05一层内选按钮U1I0.51二层内选按钮S2I0.16二层内选按钮U2I0.62一层内选按钮S1I0.27一层行程开关SQ1I0.73三层下呼按钮D3I0.38二层行程开关SQ2I1.04二层下呼按钮D2I0.49三层行程开关SQ3I1.1（二） 输出序号名称输出点

42、序号名称输出点0三层指示L3Q0.04轿厢上升指示UPQ0.41二层指示L2Q0.15三层内选指示SL3Q0.52一层指示L1Q0.26二层内选指示SL2Q0.63轿厢下降指示DOWNQ0.37一层内选指示SL1Q0.7PLC的I/O接线图：如图为电梯控制系统的模拟实验控制面板：2.3绘制设计电路图主电路设计： 主电路构成主要是电梯机房内的曳引机。曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源。图中L1、L2、L3为三相电源，三相电动机M3为电梯轿厢上行和下行电动机，由KM7和KM8分别控制电动机正反转从而控制轿厢的上行和下行；M1、M2、M3为电梯开门控制的直流

43、电动机，分别由接触器KM1-KM6的触点控制；QS1为总开关，其隔离电源作用；FU为熔断器，起短路和严重过载保护；FR为热继电器，其过载和断相保护。主电路图：控制电路：第3章 三层电梯的软件系统的设计3.1程序设计的一般方法PLC程序设计常用的方法主要有经验设计法、逻辑设计法、顺序控制设计法等。3.1.1经验设计法经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。经验设计法也叫凑试

44、法。在掌握一些典型控制环节和电路设计的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、组合。这种方法对于一些简单的控制系统的设计是比较凑效的，可以收到快速、简单的效果。经验设计法的具体步骤如下： 1 确定输入/输出电器； 2 确定输入和输出点的个数、选择PLC机型、进行I/O分配； 3 做出系统动作工程流程图； 4 选择PLC指令并编写程序； 5 编写其它控制要求的程序； 将各个环节编写的程序联系起来，即得到一个满足控制要求的程序。3.1.2 逻辑设计法 逻辑设计法是以布尔代数为理论基础，根据生产过程中各工步之间的各个检测元件（如行程开关、传感器等）状态的变化，列出检测元件的状态表，

45、确定所需的中间记忆元件，再列出各执行元件的工序表，然后写出检测元件、中间记忆元件和执行元件的逻辑表达式，再转换成梯形图。工业电气控制线路中，有很多是通过继电器等电器元件来实现的。而继电器、交流接触器的触点都只有两种状态即：断开和闭合，因此用“0”和“1”两种取值的逻辑代数设计电气控制线路是完全可以的。该方法是根据数字电子技术中的逻辑设计法进行PLC程序的设计，它使用逻辑表达式描述问题。在得出逻辑表达式后，根据逻辑表达式画出梯形图。 3.1.3 顺序设计法 对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，非常适合使用顺序控制设计法进行编程。顺序控制法规律性很强，虽然编程相当长，但程序结构清晰、可读性。在用顺序控制设计法编程时，功能图是很重要的工具。功能图能够清楚地表现出系统各工作步的功能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。综上所述，三层电梯控制程序设计方法逻辑设计法。3.2控制逻辑图 电梯启动时，检测电梯是否停在二或三楼层且有呼叫信号，如果是就等待呼叫信号，如果不是时，电梯自动下降到一层等待呼叫信号。当检测到有呼叫信号时，例如：电梯停在一层时检测到三层呼叫信号，电梯离开一层经过二层，接着到达三层，电梯停止。当电梯停前检测到呼叫信号，例如：电梯停在一层时检测到三层呼叫信号，电梯离开一层经过二层，准备到达三层时检测到二层呼叫信号，电梯停在三层后继续下降到二层等待呼叫信