虚拟电梯控制器.doc

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1、毕业论文（设计）基于s7-200虚拟电梯控制器的设计学 生 姓 名： 王传涛 指导教师： 高艳萍 副教授 合作指导教师： 专业名称： 自动化 所在学院： 信息工程学院 2014 年 6 月目 录摘 要3Abstract41前言11.1 研究目的和意义11.2 国内外研究现状11.3 研究内容和方法12电梯的结构及设计22.1 电梯的结构22.2电梯的控制方式42.3电梯动作的定义42.4 电梯控制目前尚存在的问题53 PLC的介绍及其功能53.1可编程控制器PLC的产生53.2 PLC的发展历史和趋势及其应用领域53.3 PLC的特点及其与其他控制系统的区别63.4 PLC控制电梯的优点84

2、基于s7-200五层虚拟电梯控制器的硬件设计94.1 五层电梯的控制要求94.2控制设计框图104.3 硬件设计124.4 I/O分配图185 基于s7-200五层虚拟电梯控制器的软件设计205.1 STEP 7编程软件的安装205.2 STEP 7编程软件的编程语言及相关指令205.3 实现相关功能的程序编写225.4 调试程序23设计总结24致谢25附图26参考文献34摘 要 电梯属于升降机的一种，是现代高层建筑中垂直交通的主要运输工具，基于PLC技术的升降机控制系统比传统的接触器-继电器控制系统在安全性能、自动控制性能等方面大大改善，所以现代电梯控制领域采用PLC技术控制已成为主流选择，

3、 本文以五层简易建筑施工电梯为模型设计基于PLC技术的多功能升降机监控系统，该系统选用西门子S7-200-224型可编程控制器及EM223型扩展模块，设计了电梯的内选、外呼信号处理模块和选层定向运行信号处理模块、停车及开关门处理模块等模块的电梯控制系统，实现了电梯模型的自动运行的相关基本功能， 文中详细叙述了该系统的设计过程，画出了PLC外部接线图和控制程序梯形图，经过分析和模拟实验验证，结果达到了预期目标， 关键词：虚拟电梯仿真，S7-200PLC，STEP7，监控，EM223扩展模块Abstract The elevator is a kind of lifter. its the mod

4、ern high-rise building of vertical transport of the main means of transport. Elevator control system based on PLC technology as safety performance, the automatic control performance is faster and more advanced than conventional contactor and relay control system So control system based on PLC techno

5、logy has become the mainstream of modern elevator control fieldThis article use the five layers of simple construction elevator as a model to design multifunctional elevator monitoring system based on PLC technology. This system selects the Siemens S7-200-224 type PLC and EM223 extension module, des

6、igned the elevators inside, outside call signal processing module and choose layer directional operation signal processing module, stop and open closed processing module and other modules of the elevator control system, make the elevator can run automatically.This article describes the design proces

7、s of the system .Draw the external wiring diagram of PLC ladder diagram and control program. Through the analysis and simulation verification, The result has reached the expected effect Key words: virtual elevator simulation, monitoring, S7-200PLC,STEP7, EM223 extension module.1前言1.1 研究目的和意义 随着高层建筑不

8、断矗立在我们眼前，电梯作为垂直运输工具已与我们的生活分不开，电梯作为现代高层建筑的代步工具， 方便了人们的生活，因此也越来越显示出它的重要性，电梯控制系统的性能直接决定着电梯的质量，继电器和接触器构成了传统电梯的控制系统，他俩配合着进行控制，由于接触器触点太多，传统的控制接线太复杂，接线复杂就很容出现故障，所以没有稳定的可靠性，而且一旦出现问题维修工作量太大等等，而应用PLC 组成的控制系统将把上述问题很好的避开，应用PLC 组成的控制系统可以使电梯运行的更加稳定，快捷，据不完全统计，发达中国家每天的电梯乘坐量多于乘坐其他运输工具，所以，现代化程度的标志，电梯可以算其中之一。1.2 国内外研究

9、现状 1954年，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯带领我们走进了电梯的时代，那时的电梯叫升降梯，奥的斯也因此成为了焦点。 随着我国经济的迅速发展，高层建筑不断拔地而起，自2000年到2010年我国的电梯数量呈现了指数增长，标志着我国的电梯行业也进入了一个新的时代，据不完全统计，中国在服电梯34.6万余台。 当前，随着人们对生活水平的要求越来越高，电梯的人性化设计显得尤为重要，为了占据市场世界各国的电梯制造商为了跟上人性化的脚步，不断地进行研发推出自己的新产品和完善自己的维修保养以及售后服务系统，力求满足人们对生活质量尤其是建筑交通-（电梯）日益增长的需求。1.3 研究内容和方法 虚拟电梯系统的主导设

10、计方法是面向对象的程序设计，加以西门子S7-20OPLC 作为编程方法，面向对象编程是将问题分割，用怎样设计更人性化的思维去建立模型，尽量的使设计出的产品能直观的表达和实现现实中人们所希望的，其本质就是是一种以现实期望为核心来建立模型的设计理念， 采用面向对象编程的方法对 PLC 控制系统进行仿真，在降低成本的同时也可以减少事故发生的几率，为人们的生命财产带来了保障，通过仿真还可以对可能发生的事故进行模拟试验，这样大大的提高了电梯在实际使用 PLC 控制的安全系数。 本课题是在对电梯控制技术和虚拟控制系统有一定了解的基础上，选用西门子S7-200-224型可编程控制器及EM223型扩展模块为基

11、本硬件支持加以STEP7 编程软件进行编程6，利用S7-200仿真软件V3.0进行仿真，从而实现电梯模型的自动运行等相关基本功能 5。2电梯的结构及设计2.1 电梯的结构 电梯是机电一体化的集成体可以大致将其分为3个部分，控制部分视其为大脑，那他的神经网络则由他的电气线路构成，机械部分就是它的外部躯体，各部分通过大脑调度，紧密协调配合，从而确保电梯的安全稳定运行，虽然目前电梯的种类很多，诸如乘客电梯、住宅电梯、观光电梯、医用电梯、无机房电梯等等，但是目前使用的电梯几乎都是电力拖动和钢丝绳拽引配合工作的结构，电梯的各部件及整体构型如图。 电梯的基本结构（1）拽引系统 电梯拽系统的主要功能就是是传

12、递动力和输出能量，通过这些动力来驱动电梯上下往复运行，主要由提供动力的拽引机、做牵引用的钢丝绳、外加方向引导用的导向轮和反绳轮等组成，拽引机主要由主动力提供者电动机、拽引用的拽引轮、与轴相连的连轴器、减速用的减速箱和用于停车的电磁制动器等组成；拽引机主要是为电梯的运行提供动力，轿厢和对重分别安装在拽引钢丝的两端，通过钢丝绳和牵引轮的摩擦来驱动轿厢体的升降，对重和轿厢之间的间距是通过导向轮进行调整的，为了增加拽引力通常采用复绕型。 （2）导向系统 对重和轿厢的活动自由度主要就是通过导向系统来实现的，导向系统可以使其沿着固定的导轨运动，使其不会变轨。（3）轿厢 轿厢架和轿厢体组合构成轿厢，轿厢架由

13、斜拉杆、立柱、横梁和底梁等组成，轿厢体由厢底、安全窗、 轿厢壁、安全钳装置、轿厢顶、指层灯、通讯报警装置以及照明通风装置、轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。根据载客数量和载重量的需求可以合理的设计轿厢体的大小。（4）重量平衡系统 平衡重量是平衡系统的主要功能，他的作用是在电梯工作时可以把重量差保持在标准的允许的对重和轿厢重量差的额定差之内，从而确保电梯的自动流程的升降，不至于出现意外事故。 （5）电力拖动系统 电梯动力的提供主要是通过电力拖动系统实现的，电力拖动系统决定着电梯的速度，电力拖动系统主要由拽引用的拽引电机、提供电力的供电系统、速度调节用的速度反馈装置和调节电梯速度的调速装置等组成

14、，根据电梯配置的不同有交流电机和直流电机两种，电梯运行速度信号通过速度反馈系统传递给调速系统实现调速，拽引电机的速度快慢都是通过拽引机控制的，拽引控制系统可以为电梯的运行获取希望的理想的速度曲线，供电系统在整个控制系统中充当电源装置。（6）电气控制系统 电气控制系统是用于实时操纵和实时控制电梯的，电气控制系统主要由位置显示装置、平层装置、控制屏、选层器、操纵装置等组成, 操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的，平层控制信号由平层装置发出，平层控制信号决定着电梯轿厢能否准确平层。控制屏一般都被安装在机房中，控制屏都是由各式各样的电气控制元件组合形成的，是电梯能否实现电气控

15、制不可缺少的组件。轿厢位置的确定都是通过选层器进行指示和反馈的，选层器还具有决定运行方向，何时加速何时减速都是通过选层器实现的。（7）安全保护系统 保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生，安全保护系统由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成，应该能做到断绳与超速保护、轿门与层门锁保护、上、下端站的强迫减速保护、紧急停止保护、拽引电动机（交流原动机、主变压器）的过载保护等等，电梯的安全使用与日常维护管理是分不开的，要做到电梯必须有人管理，电梯和其它机电设备一样，如果使用得当，有专人负责管理和定期保养，出现故障能及时修理，并彻底把故障排除掉，不但能够减少停机待修时间，还能够延长电梯的使

16、用寿命，提高使用效果，促进生产的发展，相反，如果使用不当，又无专人负责管理和维修，不但不能发挥电梯的正常作用，还会降低电梯的使用寿命，甚至出现人身和设备事故，造成严重后果，2.2电梯的控制方式 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，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取代微机实现信号控制，从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别，PLC可靠性高，程序设计方便灵活1，本设计通过PLC控制变频调速实现电流（ACR）、速度(ASR)双闭环控制，在原有硬件的条件下，实现电流

17、,速度,位移三环控制， 电梯是一种把电动机作为原动力垂直升降机，装有箱状吊舱，主要用于多层建筑来回载人或者承载货物，也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯，服务于规定楼层的固定式升降设备，它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15的刚性导轨之间，轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物2，2.3电梯动作的定义 载人电梯都是微型计算机控制的智能化、自动化设备，不需要通过专门的人员来操作驾驶，减少人力的同时也提高了效率，普通乘客只要按规定的程序操作，就可以实现电梯给你带来的方便，对于一个完整的电梯系统，他应该有三种操作模式，分别是维修模式、防火模式和正常模式，维修模式享有最高

18、的优先权，其次是防火模式，当火警开关被触发，电梯会立刻返回到基站或者最底层，待火警开关重置后方能回到正常模式，电梯的正常模式就是用来提供方便，1、在乘梯楼层电梯入口处，根据自己上行或下行的需要，按下方向箭头按钮，只要按钮上的灯亮，就说明你的呼叫已被记录，只要等待电梯到来即可，电梯接受到你的请求命令后，就会做出相应的动作，2、电梯到达开门后，先让轿厢内人员走出电梯，然后呼梯者再进入电梯轿厢，进入轿厢后，根据你需要到达的楼层，按下轿厢内操纵盘上相应的数字按钮，同样，只要该按钮灯亮，则说明你的选层已被记录；此时不需要进行其他任何操作，（如果你赶时间可以按下轿厢操纵盘上的关门按钮，可以加快关门速度），

19、只要等它到达你的目的层停靠即可，楼梯访问到相应的楼层时照明就会被取消，3、电梯行驶到你的目的层后会自动开门，此时按顺序走出电梯即结束了一个乘梯过程，电梯的运行也有相应的顺序性和原则性 电梯向预定的方向移动时，此时突然被反方向呼叫，那么这种情况下厅门呼叫是不会被应答的，直到电梯把所以当前方向的命令执行完成后才会改变方向去执行反方向请求的命令， 如果电梯在完成左后一个任务后，再没有接到其他的命令，那么电梯会停在该楼层，不会回到基站或者底层，会关着门停留在那个楼层等待下一个命令， 对于客流量比较大或者电梯使用频率较高的地方，为了更好的服务，通常会采用两个电梯并行运行，当其中一个电梯执行了某一楼层的命

20、令请求，另一个电梯会跳过这个命令请求，执行下一个，提高了效率，2.4 电梯控制目前尚存在的问题 电梯做为高层建筑的重要交通运输工具，它和普通的交通运输工具有着很大的差别，拥有好得电梯控制技术是实现电梯高效率运行的重要保障，电梯的安全性，舒适度，效率的高低，节控制器的性价比等等，都是未来电梯技术发展所必须面对的问题， 节能化越来越多的电梯进入高层建筑，电梯的节能运行是电梯开发和使用的关键，从控制的角度来看，有效地改善供电电能的质量、充分地利用电能是一个良好的举措3， 高效问题，电梯作为一种位能型负载，运行过程中需要作频繁地升降运动，研究一种或多种电梯速度给定曲线，合理地选择运行速度曲线，是提高运

21、行效率至关重要的一环4，而目前国内生产的大多数电梯存在着给定速度曲线实现困难、资源耗用率高等系列不足，极大的限制了电梯高效的运行4， 控制器性价比低，目前国内的电梯厂家采用的电梯控制核心设备大部分都是国外进口产品，核心技术和知识产权为国外大公司所有4，而少数自己开发的控制器也有开发周期长、开发成本高等缺点4，另外国内的绝大部分 VVVF 电梯采用的变频器都是电梯用专用变频器，这种变频器虽然使用起来很方便，但其价格却是同类通用变频器的1.5到2陪，使整个控制系统的性价比大大下降4， 总之，电梯是一个复杂的机电一体化系统，只有兼顾到各方面的因素，综合考虑，精心设计，才能满足人们对电梯的高质量、高标

22、准的要求4， 3 PLC的介绍及其功能3.1可编程控制器PLC的产生 20世纪20年代，人们把各种继电器，定时器，接触器及其触点按一定的逻辑关系组合形成控制系统，这就是早期的继电器控制系统，由于价格便宜、结构简单、容易掌握，能满足大部分控制要求，因此在工业领域一直占据着主导地位，但是随着工业的发展，继电器的体积大、动作速度慢、可靠性差等缺点逐渐的显露出来，正是这种矛盾关系的促进，终于在1969年由美国数字设备公司（DEC）研制开发出世界第一台可编程序控制器，人们把它称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC可编程控制器PLC的定义如下： 可编

23、程控制器是一种数字运算操作的的电子系统，专为工业环境而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程；而有关的外围设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计，3.2 PLC的发展历史和趋势及其应用领域PLC的发展历史： PLC技术随着技术计算机和微型计算机的发展而迅速发展，随着大规模和超大规模集成电路等为电子技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了飞猛的发展，它的控制功能、功耗、可靠性、故障检测灵活性和方便性、远程I/O和通信网络、数据

24、处理以及人机界面都有了很大的提高，现代的PLC不仅能在制造业自动化上应用自如，还可以应用于流程化的过程控制系统，PLC的发展经历了初级阶段、崛起阶段、成熟阶段、飞速发展阶段和开放性、标准化阶段等5个阶段PLC的发展趋势： PLC总的发展趋势是向高集成度、大容量、高速度、小体积、易使用、高性能、信息化、标准化、软PLC、与现场总线技术紧密结合等方向发展，（1）向小型化、专用化、低成本方向发展， （2）向大容量、高速度、信息化方向发展，（3）智能化模块的发展，（4）HMI（Human-Machine Interface）人机界面（接口）的发展（5）在过程控制领域的使用以及PLC的冗余特性，（6）开

25、放性和标准化，（7）通信联网功能的增强性和易用性，（8）软PLC的概念，（9）PAC的概念，（10）PLC在现场总线控制系统中的位置，PLC的应用领域： 目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、制药、电力、机械制造、汽车、批量控制、装卸、造纸/纸浆、食品/粮食加工、纺织、环保和娱乐等行业，PLC的重要性可见一斑，PLC的主要应用范围通常可分成以下几种：（1）中小型单机电气控制系统（2）制造业自动化（3）运动控制（4）流程工业自动化3.3 PLC的特点及其与其他控制系统的区别PLC的特点：现代工业生产由于需求不同，所以过程是复杂多样的，它们都有自己独特的控制要求，PLC是为工

26、业控制应用量身打造的，一出现就收到了广泛的认可和采用，其主要特点如下：1. 抗干扰能力强，可靠性高 针对工业现场恶劣的环境因素，为提高抗干扰能力，PLC在硬件和软件方面都采取了许多措施，在电子线路、机械结构、以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑；在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施；对电源部分采取了很好的调整和保护措施，如多级滤波、采用集成电压调整器等，以适应电网电压波动和过电压、欠电压的影响；在软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断措

27、施，采用信息保护和恢复技术，实时报警和运行信息显示等，所有这些使PLC具有较高的抗干扰能力，PLC的平均无故障运行时间通常在几万小时以上，这是其他的控制系统无法比拟的， PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，传统的继电器控制系统中的逻辑器件和繁杂的连线被软件程序所取代，所以PLC控制系统的可靠性大大提高，因此被广泛运用，2. 控制系统结构简单，通用性强 大部分情况下，一个PLC主机就能组成一个控制系统，对于需要扩展的系统，只要选好扩展模块，经过简单的连接即可，PLC及扩展模块品种的，可灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统，在PLC构成的控制系统中，只需在PLC的端

28、子上接入相应的输入/输出信号线即可，不需要诸如继电器之类的物理电子器件和大量而又繁杂的硬接线线路，PLC的输入/输出可直接与交流220V、直流24V等负载相连，并有较强的带负载能力， PLC控制系统实质性的好处就是当控制要求改变，需要变更控制系统的功能时，只需对程序进行简单的修改，对硬件部分稍作改动即可，而不像继电器控制系统那样，在一个装配好的控制盘上，对系统进行修改几乎是不可能的事情，同一个PLC装置用于不同的控制对象，只是输入/输出组件和应用软件的不同，所以说PLC控制系统有极高的柔性，也就是通用性，3. 编程方便，易于使用 PLC是面向底层用户的智能控制器，因为其最初的目的就是要取代继电

29、器逻辑，所以，在PLC诞生之时，其设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，其编程语言采用了和传统控制系统中电气原理图类似的梯形图语言，PLC的内部元器件也用过去早就熟悉的诸如中间继电器、定时器、计数器等名称，这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识和语言，只要具有一定的电气和工艺知识的人员都可在短时间学会，4. 功能强大，成本低 现在PLC几乎能满足所有的工业控制领域的需求，PLC控制系统可大可小，能轻松完成单机控制系统、批量控制系统、制造业自动化中的复杂逻辑顺序控制、流程工业中大量的模拟量控制，以及组成通信网络、进行数据处理和管理等任务，在今天的现场总线控制系统中，PLC

30、也发挥着重要作用， 由于其专为工业应用而设计，所以，PLC控制系统中的I/O系统、HMI等可以直接和现场信号连接、使用，系统也不需要进行专门的抗干扰设计，所以和其他控制系统（如DCS、IPC等）相比，其成本较低，而且这种趋势还将继续下去，5. 设计、施工、调试的周期短 用继电器控制完成一项控制工程，首先必须要有电气原理图，然后根据要求画出其布置和接线图等，根据原理图进行安装调试，安装调试完成后如果想改变很难，灵活性智能化不够，而采用PLC控制，由于其设备齐全，结构比较完善，并且已经形成商品化，故仅需按设计要求组装即可；大大缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行，由于用软件编程取代了硬接线实现控

31、制功能，大大减轻了繁重的安装接线工作，缩短了施工周期，因为PLC是通过程序完成控制任务的，采用了方便用户的工业编程语言，且都具有强制和仿真的功能，故程序设计、修改和调试都很方便，这样可大大缩短设计和投运周期，6. 维护方便 PLC的输入/输出端子能够直观地反映现场信号的变化状态，通过编程工具（装有编程软件的电脑等）可以直观地观察控制程序和控制系统的运行状态，如内部工作状态、通信状态、I/O点状态、异常状态和电源状态等，极大地方便了维护人员查找故障，减少了工作量，提高了效率，缩短了对系统的维护时间，PLC与DCS、FCS控制系统的区别：1.三大系统的要点 PLC DCS FCS是目前工业自动化领

32、域所使用的三大控制系统，（1）DCS 集散控制系统（DCS,Distributed Control System）是集4C（Communication,Computer,Control,CRT）技术于一身的监控系统，它主要用于大规模的连续过程控制系统中，如石化、电力等，在20世纪七十年代到九十年代末占据主导地位，其核心是通信，它的基本要点有：I. 从上到下的树状大系统，其中通信是关键；II. 控制站连接计算机与现场仪表、控制装置等设备；III. 整个系统为树状拓扑和并行连线的链路结构，从控制站到现场设备之间有大量的信号电缆；IV. 信号系统为模拟信号、数字信号的混合；V. 设备信号到I/O板一

33、对一物理连接，然后由控制站挂接到局域网LAN；VI. 可以做成很完善的冗余系统；VII. DCS是控制（工程师站），操作（操作员站），现场仪表（现场测控站）的3级结构；（2）PLC最初，PLC是为了取代传统的继电器控制系统而开发的，所以它最适合在以开关量为主的系统中使用，由于计算机技术和通信技术的飞速发展，使得大型PLC的功能极大的增强，以至于它后来能完成DCS的功能，另外加上他的价格上的优势，所以在许多过程控制系统中PLC也得到了广泛的应用，大型PLC构成的过程控制系统的要点是：I. 从上到下的结构，PLC既可以作为独立的DCS，也可以作为DCS的子系统；II. 可实现连续的PID控制等各种

34、功能；III. 可用一台PLC为主站，多台同类型的PLC为从站，构成PLC网络；（3）FCS现场总线技术以其彻底的开放性、全数字化信号系统和高性能的通信系统给工业自动化领域带来了“革命性”的冲击，其核心是总线协议，基础是数字化智能现场设备，本质是信息处理现场化，FCS的要点是：I. 它可以在本质安全、危险区域、易变过程等过程控制系统中使用，也可以用于机械制造业、楼宇控制系统中，应用范围非常广泛；II. 现场设备高度智能化，提供全数字信号；III. 一条总线连接所有的设备；IV. 系统通信是互联的、双向的、开放的，系统是多变量、多节点、串行的数字系统；V. 控制系统彻底分散；、2. 目前PLC

35、DCS 和FCS 系统之间的融合 每种控制系统都有他的特色和长处，在一定时期内，它们相互融合的程度可能会大大超过相互排斥的程度，这三大控制系统也是这样，比如PLC在FCS中仍是主要的角色，许多PLC都配置上了总线模块和接口，使得PLC不仅是FCS主站的主要选择对象，也是从站的主要装置，DCS也不甘落后，现在的DCS把现场总线技术包容了进来，对过去的DCS I/O控制站进行了彻底的改造，编程语言也采用标准化的PLC编程语言，第四代的DCS既保持了其可靠性高，高端信息处理功能强的特点，也使得底层真正实现了分散控制，目前在中小型项目中使用的控制系统比较单一和明确，但在大型工程项目中，使用的多半是DC

36、S,PLC,FCS的混合系统，三大系统配合工作，达到最理想的效果，3.4 PLC控制电梯的优点 随着高层建筑的不断涌现，电梯作为高层建筑物的重要交通工具已经与人们的生活融为一体，PLC作为当代工业的控制器领军产品，以其高可靠性和先进的技术支持，在电梯的控制系统中得到广泛应用，PLC使电梯从传统的继电器控制发展到现在由计算机控制的群控电梯，使一切变得更方便、更稳定、更快捷， PLC作为一种专门用于逻辑控制的微机系统，正是凭借着它具有逻辑运算功能、定时功能、计数功能，和各种逻辑开关相互配合，从而实现对电梯的良好控制， PLC凭借着他的高稳定性、很强的抗干扰能力、灵活的设计配置等优点，一直在工业控制

37、中独占鳌头，自80年代后期我国电梯引入PLC技术之后，以PLC为主导的电梯控制系统得到了大部分电梯制造商的认可，电梯控制系统由两大部分构成，分别是逻辑控制部分和调速部分，乘客乘坐电梯的舒适度是有调速部分来控制实现的，而电梯能否可靠安全的运行则是由逻辑部分来决定的，逻辑部分才是大脑，才是关键，为了提高舒适度和安全性，现在的电梯都采用PLC来控制，电梯的性能也因此有了很大的提高，4 基于s7-200五层虚拟电梯控制器的硬件设计4.1 五层电梯的控制要求随着科技的飞速发展，人们对电梯的智能化、人性化的要求也越来越高，I. 无论电梯停留在那一层，当接收到外呼（内呼）信号时，轿厢能够响应这个信号并且有所

38、动作，当达到这个楼层时，轿厢停在该层，轿厢门打开，如果不做任何动作电梯门会自动延时3S然后关门，II. 在轿厢正在沿某一方向运行时，反方向的一切呼叫信号都不会被应答，直到该方向上的所有呼叫都被应答完成，或者该方向上再无其他呼叫请求，电梯才会反向执行该呼叫信号，比如说：电梯在二楼，五楼有呼叫请求，电梯响应这个呼叫信号，要去执行时，此时如果二，三，四楼有请求上升的信号，那么电梯会响应这些信号，如果三楼有请求下降的信号，那么只有先响应五楼的信号后，才会去响应三楼的下降信号，III. 所有的电梯都具有最远反方向外呼叫功能，比如，电梯停靠在二楼，在同一个时间三楼、四楼、五楼都有请求下降的呼叫信号，电梯在

39、这种情况下就会遵循最远反方向外呼叫优先的功能，先去五楼响应信号然后在逐级响应四楼、三楼的请求下降信号，IV. 电梯在运行过程中（未处于平层状态），如果你此时按下开门或者关门按钮是不会有相应动作的，只有在平层或者轿厢停止时，按下开门按钮会开门，按下关门按钮会执行关门动作，如果不按关门按钮，那么电梯会延时3秒后自动关门，V. 电梯必须处在关门的状态才能执行运行动作，电梯通过指示灯来显示各种信号和信息，比如说，电梯停靠在2楼，将要运行到顶楼5楼，在这期间，如果三楼有向上的外呼叫信号和向下的外呼叫信号，那么电梯向上到达三楼时，三楼的向上指示灯会熄灭，而向下指示灯会依然保持亮着的状态，等待着被执行， 4

40、.2控制设计框图修 改程 序编写相关技术文件符合要求？电梯总体设计计算电梯控制系统I/O点数PLC选型I/O 地址分配，输入输出设备选择梯形图设计电梯模拟调试YN电梯上升下降流程图：电梯下降电梯下降4,5楼有信号电梯在一楼2,3,4,5楼有信号电梯上升电梯在二楼一楼有信号电梯下降停止电梯在三楼3,4,5，有信号号停止电梯上升1,2楼有信号电梯下降电梯上升停止电梯在四楼1,2,3楼有信号5楼有信号停止电梯上升电梯在五楼1,2,3,4楼有信号停止 yes yes no no yesyes no noyes no yes yesno no yesnoyesyesnonoyesnoyesyesno4.

41、3 硬件设计一. PLC控制系统的I/O点数计算根据电梯需要实现的控制功能输入应该包括：（1） 轿厢内及各层门厅外呼按钮 轿厢内应该有5个内呼楼层选择按键，轿厢外第一层一个请求上楼按键，二楼、三楼和四楼应该各有2个按键，分别是请求上楼和下楼，第五层（最高层）应该只有一个请求下楼的按键，综合一共需要13个输入，（2） 位置信号 位置信号是用于控制电梯停靠位置的，由四个传感器控制，为常开按钮，当电梯停靠到准确的平层位置时，实时闭合，还应该有一组开关门限位开关，综合一共需要7个输入，（3） 电梯门控制信号 每个电梯都会为了方便开/关门，配置一组开/关门按键，综合一共需要2个输入，综上所述，共需要22

42、个输入点，输出应该包括：（1） 内呼指示信号： 内呼指示信号应该有5个，分别代表着一楼到五楼的内呼叫信号被响应，待这一请求动作被完成后，该信号就会立即消失，（2） 外呼指示信号： 外呼指示信号应该有8个，分别对应着一层的上楼请求接受信号，二层、三层、四层的上楼或者下楼请求接受信号和五层的下楼请求接受信号，待这一请求动作被完成后，该信号就会立即消失，（3） 电梯轿厢上下行，电梯上下行指示信号，共4个（4） 门电机开关指示，共需要输出点2个，综上所述，共需要19个输出点，二. CPU及其扩展模块的选择1.S7-200系列CPU介绍 西门子（SIEMENS）系列PLC的CPU模块由主机（中央处理单元

43、）、扩展I/O连接单元、输入/输出端子及传感器电源、存储卡、通讯口、状态LED等，这些都被高度集成在一起，形成一个CPU模块，一个工作流程是由输入部分采集信号，把这些信号传输给CPU进行处理执行，最后通过输出部分输出去驱动外部的负载工作， 新一代的CPU模块无论是在运算速度上，还是程序和变量存储容量方面都相比之前有了很大的提高，根据I/O的点数和能效不同可分为CPU221，CPU222，CPU224，CPU224XP和CPU226这五种，每个品种里又分为DC24V供电/晶体管输出和AC供电/继电器输出，所以一共有10种CPU模块，S7-200系列的技术指标对比如下技术规范 CPU221CPU2

44、22CPU224CPU224XPCPU226存储器特性存储器用户程序大小运行模式下编辑非运行模式下编辑 4096字节4096字节 4096字节4096字节 8192字节12288字节 12288字节16384字节16384字节24576字节用户数据2048字节2048字节8192字节10240字节10240字节掉电保持（超级电容）50小时/典型值（40C时最少8小时）50小时/典型值（40C时最少8小时）100小时/典型值（40C时最少70小时）100小时/典型值（40C时最少70小时）100小时/典型值（40C时最少70小时）(可选电池)200天/典型值200天/典型值200天/典型值200天/典型值典