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1、第一章引言1.1论文的研究背景及意义随着科学技术的发展、城市现代化进程的突飞猛进，电梯作为一种高效、迅捷、安全、可靠的垂直运输设备，成为了人们不可缺少的运输工具。现代高层建筑中各办公大楼、住宅、宾馆、医院、工矿企业、仓库、码头、大型货轮等都离不开它。据统计，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。电梯服务中国已有100多年历史，特别在改革开放以后，我国电梯的使用数量快速增长。尤其是现阶段，随着经济口新月异的发展，人们生活水平不断提高，城市建筑不断增多，楼房也越来越高，与此相应，电梯也得到迅猛的发展。现在，电梯已完全融入我们的生产、生活中，满足人们生
2、活、工作及学习的需要。据统计，我国在用电梯已达40多万台，每年还以约5万-6万台的速度增长。电梯的作用越来越显著，电梯的需求越来越大。而目前我国使用的先进的电梯系统基本上都是国外设计制造，其核心技术并不公开。国内具有自主知识产权的监控方法和技术在实际中的应用还比较少，与国外先进技术相比还有较大的差距。尽快研究和掌握先进的监控技术，对国内电梯工业的发展会有很大的促进作用。（1）PLC在电梯监控中的重要意义早期的电梯自动监控系统中，信号的逻辑监控一般是由继电器-接触器电路来实现。由于继电器、接触器都是有触点的电气元件，体积庞大，弧光放电较严重，使用寿命有限;在电梯这种较复杂监控系统中可靠性不高，施
3、工过程中接线复杂，当监控要求改变时必须改变硬件接线，使得通用性和灵活性不够，生产周期加长;另外，继电器、接触器触点数目有限，可扩展性较差;继电器-接触器监控系统依靠触点的机械动作实现监控，工作频率低且机械触点还会出现抖动问题;继电器监控逻辑一般不具备计数功能;同时随着楼宇层数的增加，继电器-接触器监控系统过于庞大，给设计带来不便。基于以上多种原因，导致电梯监控系统的工艺性、运行的可靠性与安全性降低，故目前己被逐步淘汰。目前电梯的监控普遍采用微机作为信号监控单元，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。微机监控是电梯监控技术的发展方句，目前已有一些由微机监控的电梯新机型相继
4、推出，使监控功能得到增强，性能得到改善。微机监控系统虽然在智能监控方面有较强大的功能，但也存在一定的不足之处，一方面微机监控抗干扰能力较差、系统设计较复杂、一般维修人员难以掌握其维修技术，另一方面专门设计和制造微机监控装置，一次性成本较高。目前，在国内，对于一个中、小型的电梯监控系统，大多采用PLC监控，主要原因在于当规模较小时，用PLC监控可以降低因专门设计和制造微机监控装置的成本，目前PLC具有编程简单;监控运行可靠性高，抗干扰能力强;通用性好、功能强大;开发周期短;体积小，使用方便，可扩展性强;成本低，维护方便以及强大的网络通讯功能等优点，因此成为现代楼宇中、小型电梯监控系统的主流。同时
5、，由于历史原因，我国目前还存在着相当数量的由继电器-接触器系统监控的老式电梯，这些电梯的PLC技术改造也是当前我国电梯监控的热点。因此，PLC监控在我国电梯行业有着广泛运用。（2）电梯远程监控的重要意义 电梯远程监控系统REM (Remote Elevator Monitor)是当今电梯监控领域的先进技术，是一种全新的服务概念，它为电梯维修保养单位和电梯使用单位对电梯的集中管理提供了一种强有力的手段。电梯监控系统对采集到的电梯数据进行处理，提供电梯运行状态、并联效果、使用频率、故障次数及故障类型分析，及时获得对电梯日常运行的记录和监测资料，实现故障的早期预告、故障诊断及处理，大大缩短了维修的时
6、间，确保电梯的管理、维护和安全运行。 国外的远程监控产品同时监控群组运行中的几台电梯，可以更直观地了解到群控中呼梯信号的分配情况，以便及时调整群控原则，提高群组电梯的运行效率。系统还有一个较为超前的功能是“故障预估”，即当电梯系统将要出现故障但还没有出现故障时，监控系统已经通过模型参考比较的方法，预测到将要发生的故障，并通过监控系统通知服务中心“某处将要出现故障”。能在目前电梯的监控普遍采用两种方式，一是采用微机作为信号监控单元，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。微机监控是电梯监控技术的发展方句，目前已有一些由微机监控的电梯新机型相继推出，使监控功能得到增强，性能得
7、到改善。微机监控系统虽然在智能监控方面有较强大的功能，但也存在一定的不足之处，一方面微机监控抗干扰能力较差、系统设计较复杂、一般维修人员难以掌握其维修技术，另一方面专门设计和制造微机监控装置，一次性成本较高。这些都限制了微机监控系统应用的普及。目前，在国内，对于一个中、小型的电梯监控系统，大多采用PLC监控，主要原因在于当规模较小时，用PLC监控可以降低因专门设计和制造微机监控装置的成本，目前PLC具有编程简单;监控运行可靠性高，抗干扰能力强;通用性好、功能强大;开发周期短;体积小，使用方便，可扩展性强;成本低，维护方便以及强大的网络通讯功能等优点，因此成为现代楼宇中、小型电梯监控系统的主流。
8、同时，由于历史原因，我国目前还存在着相当数量的由继电器-接触器系统监控的老式电梯，这些电梯的PLC技术改造也是当前我国电梯监控的热点。因此，PLC监控在我国电梯行业有着广泛运用。基于上述背景，对电梯的PLC监控和基于MCGS技术的远程监控进行研究。1.2论文的主要内容本文利用可靠性高的、功能强大的PLC设计出电梯监控系统，结合MCGS通用组态软件，通过数据采集与处理、画面显示、报警处理以及流程监控等功能，对电梯乃至整个生产现场进行实时动态监控，并通过通信技术实现远程监控与报警。主要完成了以下几项工作:（1）分析电梯的主要结构、监控要求。（2）利用PLC技术实现四层电梯运行监控，包括:电梯的开关
9、门监控、电梯的厅召唤监控、电梯的到站指示监控、电梯的自动平层监控、电梯的调速监控等。本文采用德国西门子(Siemens)公司生产的57-200型PLC及其扩展模块，利用其丰富和功能强大的指令，设计出梯形图。（3）采用MCGS组态软件开发出电梯监控系统。组态软件的可视化和图形化管理为电梯的监控管理和运行维护提供了方便。其目的旨在于以最少的人员配备来加强对电梯的管理，提供较为直观、清晰、准确的电梯运行状态，进而为维修和故障诊断提供多方面的可能性，并进行远程监控。本文结合计算机组态技术，提出了基于MCGS工控组态软件设计电梯监控系统的方案，通过MCGS构建动画，实时模拟电梯运行，直观、准确地反映电梯
10、的实际运行状态，并通过上位机直接监控电梯运行。（4）除了利用MCGS开发出电梯监控界面外，还结合工业现场，进一步将电梯与其他现场设备结合起来，组成一个较为全面和庞大的监控网络。在触摸屏上实时监控工业现场设备、测控A工仪表以读取设备运行参数，从而对用电设备进行监控、报警与保护，实现工业现场的分散化和智能化管理，提高了工业监控的自动化水平。主要工作有:其他现场设备的监控界面编程，包括远程监控与自动报警，网络化通信等。1.3电梯简介一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。按速度可分低速电梯（1米秒以下）、快速电梯(
11、12米秒)和高速电梯(2米秒以上)。19世纪中期开始采用液压电梯，至今仍在低层建筑物上应用。1.3.1电梯的产生和发展电梯的雏形始于我国商周时期出现的提水用的辘护，它是由木制的支架、卷筒、曲柄绳索构成的简易卷扬机，依靠人力或畜力驱动，提升水的速度很慢。1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明-升降机，这就是人类历史上第一部安全升降梯。1831年英国人法拉第发明电机以后，德国最早出现了用电力拖动的升降机-电梯。1887年，美国奥梯斯公司制造出世界上第一台电梯，这是一台以直流电动机传动的电梯。这座古老的电梯，每分钟只能走10米左右。电梯在美国
12、发展很快，1889年美国纽约的“戴维斯特”大厅安装了第一批直流电动机与蜗轮蜗杆电梯，提升速度达到了0. 5m/s 。1900年美国奥梯斯电梯公司制造出世界上第一台自动扶梯。1902年，瑞士的迅达公司研制成功了世界上第一台按钮式自动电梯，采用全自动的监控方式，提高了电梯的输送能力和安全性。1915年已设计成功电梯自动平层监控系统。1933年美国制造出6m/s的高速电梯。在第二次世界大战以后，美国的建筑业得以快速发展，促使电梯也进入发展时期，新技术被广泛用于电梯。1949年研制出4-6台电梯的群控系统。1950年又制成了安装在高层建筑外面的观光电梯，使乘客能在电梯运行中清楚地眺望四周的景色。195
13、5年出现了真空电子管小型计算机监控的电梯。1962年在美国己出现了8. 5m/s的超高速电梯。在1967年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。随着电力电子技术的发展，在用晶闸管取代直流发电机-电动机组的同时，研制出了交流调压调速系统，是交流电梯的调速性能得到了明显改善。1976年将微处理器应用于电梯。1977年日本三菱电机株式会社开发出了l0m/s的超高速电梯。1984年日本将交流变频调速系统用与2m/s以上的高速电梯。1985年以后，又将其延伸到中、低速交流调速电梯。交流变频调速技术被认为是电梯行业的领先技术。1985年日本生产出世界上第一台螺旋式自动扶梯，使其明显减少了占地面积。1993年日本生
14、产的12. 5m/s世界上最高速的交流变频调速电梯已投入运行。当前，在电梯电力拖动方面，除了大容量电梯还采用直流拖动系统以外，用交流变频调速方式已成为高速电梯的主流。应用微机全面取代继电器监控逻辑实现闭环监控，进一步提高电梯的性能和可靠性，降低现场调试要求，是电梯监控技术的方向。电梯群控系统是现代电梯的技术的又一重要组成部分。它不但有完善的分区服务、运行监控、客流交通统计分析等功能，还具备故障诊断功能。在电梯品种方面，出现了双层电梯、大吨位的集装箱电梯等。为适应摩天大楼对电梯的特殊要求，目前正在研制无绳直线驱动电梯。此外，用电子位置传感器取代机械选层器、用更先进的装置取代门安全触板、增设轿厢内
15、通信设施以及轿厢非安全门区语音提醒和运行状态语音报告等装置，也是电梯技术现代化的体现。同时，更着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性，进而主张电梯、扶梯与大自然相协调，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。至此，电梯进入了全面快速发展的新时期。1.3.2电梯的系统构造（1）电梯的机械系统 电梯的机械系统，由机房、井道、轿厢和门系统四大部分组成：l 房内装有曳引机(世界电梯行业广泛应用提升式(曳引式)提升机构)、限速器、极限开关、监控柜与信号柜、选层器、电源接线板及排风照明设备等，是电梯的指挥中心。l 井道是指建筑物中用于安装电梯并提供电梯运行的通道，内有导轨、对重装置、缓冲器、
16、随行电缆和分线盒、平衡钢丝绳或平衡链等。l 轿厢，是乘人、运货的设备。平常所说的乘电梯，就是进入轿厢，随其上下。轿厢既提供了乘人运货的空间，又有安全钳、安全窗、导靴、自动开门机、平层装置、操纵箱、轿厢内指层灯等设备。这既保证了轿厢沿导轨上下运行，又加强了安全防范措施。为了实现轿厢的正常运行及准确停车，井道中往往要安装许多定位装置及安全设备。井道的顶部和底部还设有冲顶及蹲底的缓冲设备。轿厢中设有自动门机，用来完成电梯的开门及关门任务l 电梯门分厅门及轿门，当电梯停靠某层时，此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭。电梯的操纵箱也安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作命令，进行轿内选层。操纵厢上面设有
17、与电梯层站数相同的内选层按钮并附带内选指示记忆灯，上下行启动按钮及上下行指示记忆灯，开关门按钮，急停按钮及呼叫按钮，风扇、照明、层楼指示灯的监控开关等。（2）、电梯的电气监控系统电梯的电气监控系统主要有继电器监控系统和计算机监控系统两种监控方式。电梯的电气部分，由继电器、导线、电缆、监控器等构成继电器监控系统是一种传统的电气监控方式，采用的继电器逻辑监控由于故障率高、物理触点多、体积庞大、可靠性差等缺点，正逐渐被淘汰。计算机监控根据组成方法及运行方式的不同，分为PLC监控与微机监控两种方式。其中PLC由于编程简单、使用维护方便、功能强大、抗干扰能力强、可靠性高、柔性好易联成监控网络等优点，成为
18、当前电梯监控和技术改造的热点。（3）电梯的电力拖动部分电梯兴盛发展的根本原因在于采用了电力作为动力来源。并随着电机技的发展，从直流电机的改进，到交流异步单速、双速交流电梯，交流调压调速(ACVV)拖动、交流变频调速(VVVF)等。因直流电梯的拖动电动机有电刷和换相器，维护量较大，可靠性较低，现已被交流调速电梯所取代。1.3.3电梯的基本功能在进行上位机程序以及下位机程序之前，首先要做的工作是缺点电台本身具有的功能和电梯在乘客进行某种操作所具有的状态。下面仅以四层电梯为例，并做出分析。（1）电梯内部功能简介在电梯内部应该有（14）层按钮，开门关门按钮，楼层显示器，上升和下降显示器。当 乘客进入电
19、梯后，电台内应该有能让乘客按下的按钮代表起要去目的地的按钮，称为内呼叫按钮。电梯停下时，应该具有开门，关门的功能，即电梯门可以自动的打开，经过一定的延时后，又可以自动的关闭。而电梯内应有监控电梯开门关门的按钮，使乘客可以在电梯听下时候，随时监控电梯的开关门。电梯内部也应该配备有指示灯，用来显示电台现在所处的状态，即电梯是上升还上下降，以及电梯所处的位置-处于楼层的第几层，这样可以使电梯里的乘客清楚知道自己所处的位置，离自己要道的楼层还有多远，电梯是上升还是下降。（2）电梯的外部功能简介电梯外部应有4层每层都应有呼叫按钮，呼叫指示灯，以及上升和下降指示灯以及楼层显示器，呼叫按钮是乘客用来发出呼叫
20、信号的工具，呼叫指示灯在完成相应的呼叫请示之前应一直保持为亮，4层电梯中，1层只有上呼叫按钮，4层只有下呼叫按钮，其余两层同时具有上呼叫和下呼叫按钮，上升、下降指示灯.楼层显示器四层都应有。1.3.4国内外电梯的生产和使用情况当今世界，电梯的生产情况与使用数量已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一，一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。进入90年代，在世界各地运行的电梯有400多万台，其中日本就有34万台。全世界每年需求量大约在15万台左右。其中日本需求3万台，美国需求2万台，欧洲需求5万台，东南业需求2万台。预计近于年内世界年平均增长率为7个百分点,而亚太地区的年增长率为9个百分点 。世界
21、上有名的几家电梯公司，诸如:美国奥梯斯公司、瑞士迅达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩公司等，其电梯的产量已占世界市场的51%。其中奥梯斯公司和三菱公司是世界上年产量很大的电梯生产企业。中国最早的一部电梯出现在上海，是由美国奥的斯公司于1901年安装的。1932年由美国奥的斯公司安装在天津利顺德酒店的电梯至今还在安全运转着。我国的电梯工业是新中国建立以后发展起来的。解放前，全国只有2000台电梯，几乎没有电梯生产企业。解放后.随着我国经济建设的发展，电梯企业应运而生。1951年，党中央提出要在天安门安装一台由我国自行制造的电梯，天津从庆生电机厂荣接此任，四个月后不辱使命，顺利地完成了任务。我国
22、的电梯企业由60年代开始起步，到了70年代已初具规模。 改革开放以来，我国电梯的需求量急剧上升。在1949-1979年的30年中，全国只生产了大约1万台电梯。1980年以前，全国电梯生产企业不足于家，1983年电梯生产企业增加到20家，到1991年国内电梯生产企业已有200多家，多数为中、小型企业。年产量超过1000台的企业有5家，其中3家企业的设计生产能力达到或超过每年2000台。 目前我国拥有八大电梯厂和300多个厂组成的电梯行业，成为了业洲电梯制造大国之一。中国迅达电梯公司、天津奥的斯电梯公司、上海二菱电梯公司、广州日立电梯公司通过合资方式引进了世界上一流的电梯技术，不仅能够满足国内需求
23、，还向国外提供部分出口产品。中国电梯在业洲市场越来越占有重要位置，每年销售量已达1万台左右，约占业洲市场的1/5。为了加强电梯的生产、管理，国家对电梯的制造与安装制定了安全规范和技术标准，为电梯的安全运行和使用提供了保障。1.3.5电梯的发展趋势（1）智能化 电梯智能群控系统将基于强大的计算机软硬件资源，如基于专家系统、模糊监控、神经网络、计算机图像监控的群控等。将智能监控方法与新兴科学(如最优监控、预测监控、模式识别、机器学习、计算机视觉等)进行结合是未来智能化电梯的发展方向。随着智能建筑的发展，电梯的智能群控系统将与大楼所有的自动化服务设备结合成整体智能系统。（2）超高速 21世纪将会发展
24、多用途、全功能的塔式建筑，超高速电梯继续成为研究方句。未来超高速电梯不仅速度会大大提高，舒适感也会有明显改善。（3）最高运行速度可变：根据载重量，自动决定运行速度和加速度，以提高效率。 （4）预选式群控：在乘客上电梯前，就根据乘客需要去的目的楼层分配电梯并告知乘客应乘坐哪台电台，这样可以大幅提高电梯群运行效率，大幅节能。（5）蓝牙技术广泛应用 蓝牙技术是一种全球开放的，短距无线通讯技术规范。它可通过短距离无线通讯把电梯各种电子设备连接起来，实现无线组网。这种技术将减少电梯的安装周期和费用，提高电梯的可靠性和监控精度。第二章plc设计方案2.1可编程控制器PLC本设计是采用可编程控制PLC来控制
25、四层电梯的运行的，这是现在普遍采用的控制方式。2.1.1可编程控制器PLC的定义可编程控制器是在继电器控制技术和计算机控制技术的基础上为工业控制应用而设计制造并迅速发展起来的。早期的可编程控制器称作可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)它主要用来代替继电器实现逻辑运算、计数、定时等功能。随着技术的发展，这种装置除了逻辑控制的范围，还增加了算术运算、数据处理、通信与联网等各种强大的功能，因此，现在这种装置被称作可编程控制器(Programmable Controller，简称PC)。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer
26、)的简称混淆，仍将可编程控制器简称为PLC。尽管PLC问世时间不长，但发展迅速。目前这种以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体的控制器已被广泛应用于自动化控制的各个领域。为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA为其做了如下定义：“PC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令，用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/出模块控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是执行PC功能，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。”1987年国际电工委员会工EC通过了对它的定义:“可编程控制器是一种数字运算操作的电
27、子系统，专为在工业环境应用fu设计的。它采用可编程的存储器，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/输出控制各种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照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。2.1.2 PLC的产生和发展20世纪60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置占据主导地位。由于继电器控制系统明显的缺点即通用性和灵活性、可扩展性较差，导致当时汽车的每一次改型都需要对控制系统进行重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，显然，继电器控制装置于分费时
28、、费工、费料，延长了更新周期。为了适应汽车型号的不断翻新及生产工艺不断变化的需要，1968年美国通用公司公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，由此，PLC这种新型的工业控制装置得以诞生并以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小和使用寿命长等一系列优点，很快在美国其他工业领域得到推广应用。到1971年，PLC已经成功地应用于食品、饮料、冶金、造纸等工业中并很快受到了世界其他国家的高度重视。1971年日本从美国引进该项技术，很快研制出日本第一台PLC; 1973年西欧国家也研制出了他们的第一台PLC;我国1974年开始研制，1977年开始工业应用。2.1.3 PLC的特点、功能
29、和应用（1） PLC的特点现代工业生产过程是复杂多样的，它们对控制的要求也各不相同，由于PLC具有诸多优点，一经出现就受到了广大工程技术人员的欢迎。l 可靠性高，抗干扰能力强 由于采用了现代大规模集成电路技术和严格的生产工艺，且内部电路采取了先进的抗干扰技术，所以PLC具有很强的抗干扰能力和很高的可靠性。使用其构成控制系统，和同等规模的继电器接触器系统相比，电气接线及开关接点数可减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。PLC是专为工业控制而设计的，因此，在恶劣的工业环境下仍能保证很高的可靠性，一般平均无故障时间可达到4- 5万小时，甚至远远超过计算机控制系统。编程简单易学，开发周期短作为通
30、用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员所接受。PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，使用者不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。另一方面，PLC多以软件编程取代硬件接线实现控制功能，使得繁重的安装接线工作大大减轻，且编程简单，程序设计和调试修改也很方便安全，因此，控制系统的开发周期大幅缩短。体积小、重量轻、能耗低，使用方便PLC采用半导体集成电路，具有体积小、重量轻、功耗低等优点，是实现机电一体化的理想控制设备。以超小型PLC为例，底部尺寸可小于100mm，重量
31、小于1508g，功耗仅为数瓦。PLC编程简单，自诊断能力强，出现故障时可及时发出警报信息，使得维护方便容易。l 功能强，通用性好PLC运用了计算机、电子技术和集成工艺的最新技术，在硬件和软件两方面不断发展，使其具备很强的信息处理能力，可进行逻辑、定时、计数和步进等控制，能完成A/D, D/A转换、数据处理和通信联网等功能。同时，PLC品种多，档次高。同一台PLC可适用于不同的控制对象或同一对象的不同控制要求，同一档次、不同机型的功能也能方便地相互转换。 （2）PLC的功能 随着PLC技术的不断发展，它目前主要有以下控制功能:l 条件控制功能 条件控制又称逻辑控制，用PLC的“与”、“或”、“非
32、”等逻辑指令取代继电器触点的串联、并联及其他各种逻辑连接来实现开关控制，实现逻辑运算功能。计数、定时功能 PLC具有计数、定时功能，即使用PLC提供的定时器、计数器指令实现对某种操作的定时或计数控制，以取代时间继电器和计数继电器。计数、定时值可由用户在编程时设定，在运行中读出与修改，使用与操作都很灵活方便。l 步进控制功能 步进控制功能是指用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能进行下一道工序操作的控制，即顺序控制，可利用移位寄存器或步进指令直接编程。l 数据处理功能 数据处理功能是指PLC能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算与逻辑运算以及编码和译码等操作
33、。l A/D, D/A转换功能 A/D, D/A转换功能是指通过A/D与D/A模块完成模拟量和数字量之间的转换，从而实现对模拟量的控制与调节。并可通过PID实现对温度、压力、速度、流量的等物理参数的闭环控制，完成过程控制。l 通信与联网功能通信与联网功能是指PLC采用通信技术，进行远程I/O控制与数据交换，实现多台PLC之间的同位链接，PLC与上位机之间的联网，从而组成分布式控制网络以完成较大规模的复杂控制。l 控制功能 PLC能监视系统各部分的运行状态和进程，对系统中出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动终止运行;也可在线调整、修改控制程序中的定时器、计数器等设定值或强制I/O状态。（3）
34、PLC的应用目前，PLC在国内外都已得到了广泛的应用。利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能进行逻辑控制，可以取代传统的继电器控制系统，广泛用于机床、印刷机、装配生产线、电镀流水线以及电梯的控制。大多数 PLC可配置拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。大、中型PLC具有多路模拟量输入输出和PID控制，可构成闭环系统，广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒等方面的过程控制。另外由于PLC强大的通信联网功能，与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络，实现信息的交换，并可构成“集中管理、分
35、散控制”的多级分布式控制系统，满足从单机自动化到生产线自动化乃至工厂自动化，从工业机器人、数控设备到柔性制造系统(FMS)，从集中控制系统到大型集散控制系统发展的需要。（4） S7200可编程控制器简介 S7200可编程控制器是德国西门子公司研制的一种新型可编程控制器。它工作可靠，功能强，存储容量大，编程方便，输出端可直接驱动2A的继电器或接触器的线圈，抗干扰能力强。因此，能够满足电梯对电气控制系统的要求。S7-200系列小型PLC(Micro PLC)可应用于各种自动化系统。紧凑的结构，低廉的成本，功能强大的指令系统使得S7200 PLC成为各种小型控制任务理想的解决方案。利用西门子S720
36、0可编程序控制器编写一个四层电梯的控制系统。分别完成轿内指令、厅外召唤指令、楼层位置指示、平层换速控制、开门控制等控制任务。STEP 7-MicroWIN 32是S7-200系列的PLC的编程软件可以S7200的所有功能进行编程。该软件在WindowsXP平台上运行。基本操作等标Windows软件相类似，简单、易学。其基本功能是协助用户完成应用软件任务。例如创建用户程序、修改和编辑过程中编辑器具有简单语法检查功能。还可以直接用软件设置PLC的工作方式、参数和运行控制。2.2四层电梯运行状态的分析对四层电梯的运行要求及状态做了详细的分析，这是四层电梯控制的plc程序设计的基础。2.2.1四层电梯
37、的控制要求（1）电梯的初始状态。为了方便分析，假设电梯位于1层待命，各层显示器都被初始化，电梯处于以下状态：l 各层呼叫灯都不亮；l 电梯内部及外部各楼层显示器都为1；l 电梯内部几外部层电梯门为关；（2）电梯在运行过程中：l 某层呼叫按钮（1-4）后，该层呼叫灯亮，电梯响应该层呼叫。l 电梯上行或下行响应该层.l 楼层显示随电梯运动而改变，各层指示灯也随之改变。l 运行中，电梯门始终为关闭状态，到达指定层时候，门才开。l 电梯运行过层中支持其他呼叫。（3）电梯运行后状态：到达楼层后，电梯会继续待命，直至新命令产生。l 电梯到达指定楼层后，电梯门会自动打开，经一段延时自动关闭，在此过层中支持手
38、动开门或关门。l 各楼层显示值为该层所在位置，且上行与下行指示灯均灭。l 电梯由安装在各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S1S4，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、L4为四层指示，SQ1SQ4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，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到三层），按三层下降呼叫按钮无效；反之，若电梯停在四层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从四层运行
39、到三层），按三层上升呼叫按钮无效，依此类推。电梯的总体设计框架图如图2-1所示。 PLC主机输入单元输出单元楼层脉冲I/O扩展超纵箱呼盒梯井道装置楼层显示开关门监控呼梯信号显示运动方向显示图2-1电梯的总体设计框架图（2）输入/输出接线列表如表2-所示表2-输入/输出接线列表序号名 称输入点序号名 称输出点0一层内呼I0.00一层内呼指示Q0.01二层内呼I0.11二层内呼指示Q0.12三层内呼I0.22三层内呼指示Q0.23四层内呼I0.33四层内呼指示Q0.34一层外呼上I0.44一层外呼上指示Q0.45二层外呼下I0.55二层外呼下指示Q0.56二层外呼上I0.66二层外呼上指示Q0.6
40、7三层外呼下I0.77三层外呼下指示Q0.78三层外呼上I1.08三层外呼上指示Q1.09四层外呼下I1.19四层外呼下指示Q1110开门开关I1.210电梯上行Q1.411关门开关I1.311电梯下行Q1.512一层平层I1.412门电机开Q1.613二层平层I1.513门电机关Q1.7（3）四层电梯运行过程分析l 电梯在一、二、三、四层楼分别设置一个行程开关，在轿厢内设置四个楼层内选。l 从一层到二层：接通I1.4即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按S2，即I0.1接通一下，表示呼叫楼层2，则Q0.1接通，二层内选指示灯SL2亮，Q1.4接通，表示电梯上升。断开SQ1，一层指示灯L1亮，过
41、2秒后，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮。直至SQ2接通，Q0.1断开（二层内选指示灯SL2灭），Q0.5断开（表示电梯上升停止），二层指示灯L2灭，电梯到达二层。在轿厢原停楼层为1时，按U2，电梯运行过程同上。l 从一层到三层：接通I1.4即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按S3，即I0.2接通一下，表示呼叫楼层3，则Q0.2接通，三层内选指示灯SL3亮，Q1.4接通，表示电梯上升。断开SQ1，一层指示灯L1亮，过2秒后，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮；过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通，Q0.2断开（三层内选指示灯SL3灭），Q1.4断开（表示电梯上升停止）
42、，三层指示灯L3灭，电梯到达三层。在轿厢原停楼层为1时，按U3，电梯运行过程同上。l 从一层到四层：接通I1.4即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按S4，即I0.3接通一下，表示呼叫楼层4，则Q0.3接通，四层内选指示灯SL4亮，Q1.4接通，表示电梯上升。断开SQ1，一层指示灯L1亮，过2秒后，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮；过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮；过2秒后，三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通，Q0.3断开（四层内选指示灯SL4灭），Q1.4断开（表示电梯上升停止），四层指示灯L4灭，电梯到达四层。在轿厢原停楼层为1时，按D4，电梯运行过程同上。l
43、从二层到三层：接通I1.5即接通SQ2，表示轿厢原停楼层2，按S3，即I0.2接通一下，表示呼叫楼层3，则Q0.2接通，三层内选指示灯SL3亮，Q1.4接通，表示电梯上升。断开SQ2，二层指示灯L2亮，过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通，Q0.2断开（四层内选指示灯SL4灭），Q1.4断开（表示电梯上升停止），三层指示灯L3灭，电梯到达三层。在轿厢原停楼层为2时，按U3，电梯运行过程同上。l 从二层到四层：接通I1.5即接通SQ2，表示轿厢原停楼层2，按S4，即I0.0接通一下，表示呼叫楼层4，则Q0.3接通，四层内选指示灯SL4亮，Q1.4接通，表示电梯上升。断开S
44、Q2，二层指示灯L2亮，过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮；过2秒后，三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通，Q0.3断开（四层内选指示灯SL4灭），Q1.4断开（表示电梯上升停止），四层指示灯L4灭，电梯到达四层。在轿厢原停楼层为2时，按D4，电梯运行过程同上。l 从三层到四层：接通I2.0即接通SQ3，表示轿厢原停楼层3，按S4，即I0.3接通一下，表示呼叫楼层4，则Q0.3接通，四层内选指示灯SL4亮，Q1.4接通，表示电梯上升。断开SQ3，三层指示灯L3亮，过2秒后，三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通，Q0.3断开（四层内选指示灯SL4灭），Q1.
45、4断开（表示电梯上升停止），四层指示灯L4灭，电梯到达四层。在轿厢原停楼层为3时，按D4，电梯运行过程同上。l 从四层到三层：接通I2.1即接通SQ4，表示轿厢原停楼层4，按S3，即I0.3接通一下，表示呼叫楼层3，则Q0.2接通，三层内选指示灯SL3亮，Q1.5接通，表示电梯下降。断开SQ4，四层指示灯L4亮，过2秒后，四层指示灯L4灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通，三层内选指示灯SL3灭，Q1.5断开（表示电梯下降停止），三层指示灯L3灭，电梯到达三层。在轿厢原停楼层为4时，按D3，电梯运行过程同上。l 从四层到二层：接通I2.1即接通SQ4，表示轿厢原停楼层4，按S2，即I0.1接通
46、一下，表示呼叫楼层2，则Q0.1接通，二层内选指示灯SL2亮，Q1.5接通，表示电梯下降。断开SQ4，四层指示灯L4亮，过2秒后，四层指示灯L4灭、三层指示灯L3亮；过2秒后，三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮。直至SQ2接通，Q0.1断开（二层内选指示灯SL2灭），Q1.5断开（表示电梯下降停止），二层指示灯L2灭，电梯到达二层。在轿厢原停楼层为4时，按D2，电梯运行过程同上。从四层到一层：接通I2.1即接通SQ4，表示轿厢原停楼层4，按S1，即I0.0接通一下，表示呼叫楼层1，则Q0.0接通，一层内选指示灯SL1亮，Q1.5接通，表示电梯下降。断开SQ4，四层指示灯L4亮，过2秒后，四层指
47、示灯L4灭、三层指示灯L3亮；过2秒后，三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮；过2秒后，二层指示灯L2灭、一层指示灯L1亮。直至SQ1接通，Q0.0（一层内选指示灯SL1灭），Q1.5断开（表示电梯下降停止），一层指示灯L1灭，电梯到达一层。在轿厢原停楼层为4时，按U1，电梯运行过程同上。l 从三层到二层：接通I2.0即接通SQ3，表示轿厢原停楼层3，按S2，即I0.1接通一下，表示呼叫楼层2，则Q0.1接通，二层内选指示灯SL2亮，Q1.5接通，表示电梯下降。断开SQ3，三层指示灯L3亮，过2秒后，三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮。直至SQ2接通，Q0.1断开（二层内选指示灯SL2灭），Q1
48、.5断开（表示电梯下降停止），二层指示灯L2灭，电梯到达二层。在轿厢原停楼层为3时，按D2，电梯运行过程同上。l 从三层到一层：接通I2.0即接通SQ3，表示轿厢原停楼层3，按S1，即I0.0接通一下，表示呼叫楼层1，则Q0.0接通，一层内选指示灯SL1亮，Q1.5接通，表示电梯下降。断开SQ3，三层指示灯L3亮，过2秒后，三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮；过2秒后，二层指示灯L2灭、一层指示灯L1亮。直至SQ1接通，Q0.0断开（一层内选指示灯SL1灭），Q1.5断开（表示电梯下降停止），一层指示灯L1灭，电梯到达一层。在轿厢原停楼层为3时，按U1，电梯运行过程同上。l 从二层到一层：接通I1.5即接通SQ2，表示轿厢原停楼层2，按S1，即I0.0接