毕业设计（论文）基于PLC电梯控制系统设计 .doc

第一章 绪论电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要有货梯，高层住宅和宾馆需要有客梯，百货大楼需要有自动扶梯。 在现代社会，电梯已像汽车、轮船一样，成为人类不可缺少的交通运输工具。尤其是在大都市里，如较为典型的智能大厦的楼宇自动化，它的核心实际上是一个分布控制系统，也称为集散控制或分散控制系统。楼宇中多种多样的电气设备使系统的自动控制成为可能。电梯作为大厦控制系统的重要对象，有着举足轻重的地位因而，电梯在可靠性、速度、舒适、豪华等方面的要求越来越高。1.1 系统开发背景 电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制；微机控制；PLC控制。其中继电器控制系统故障率高、接线复杂，微机控制系统抗干扰能力弱，而PLC控制系统具有运行可靠、编程简单、维修方便、抗干扰能力强、体积小巧、性价比高等优点。已成为目前电梯自动控制中使用最多的控制方式。由PLC组成的控制系统，省略了接口电路的设计，从而使系统结构简单、紧凑。更适用于电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制技术。鉴于PLC控制方式的这些优点，本文提出了基于西门子S7-300 PLC和现场总线PROFIBUS-DP技术的一主二从八层电梯网络控制系统的设计。 1.2 电梯现状与发展趋势 科技在发展，电梯也在进步。电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新：手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿箱电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圆形观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。电梯的普及给人们的生活带来了极大的优越性，而电梯技术也只有不断的发展才能更好地满足高层建筑及其群体的需要。展望未来，电梯的发展趋势应包括以下几点： 1.2.1 无机房电梯 无机房电梯不单单是电梯有无机房的简单局部改进，而是涉及到一系列技术问题，如曳引系统、控制柜、限速器等的安装位置以及轿厢、极限开关、缓冲器等部件，都要进行重新设计，变更部件的尺寸与安装位置也要重新考虑。它是电梯发展过程中的一次意义深远的变革，它所采用的一些关键技术将会被进一步推广到其它电梯产品上，进而促进整个电梯行业技术的进步。 1.2.2 绿色电梯 绿色电梯的研究主要在电梯制造、配置及安装、使用过程中节能和减少环境污染等方面。节能主要体现在以下几个方面：原材料的充分利用；电梯数量与参数的优化配置；高效的驱动系统；减少机械系统的惯性和摩擦阻力；选用节能照明；客货流量规划等方面。1.2.3 远程监控系统 远程监控系统的应用，使得电梯状态监控的智能可以在监控中心就可以监测到电梯的运行状态，监控中心随时可以监控电梯发生的故障，并且可以诊断出故障的类型和发生故障的位置，使电梯维护更加安全、方便。 1.2.4 全微机化电梯 全微机化电梯的开发和使用，是电梯发展趋势的一个重要方向。全微机化电梯是指电梯的传动系统及操纵控制系统方面实现微机控制的电梯。随着现代微机技术的不断进步和完善，全微机化电梯（包括单微机控制电梯、多微机控制电梯及人工智能控制电梯）必将全面满足人们对电梯高质量，高水平，高标准的要求。 第二章 PLC简介可编程序控制器（Programmable Controller）简称PLC，它将计算机技术和自动化技术融为一体，是一种数字运算操作的电子系统。 2.1 PLC特点 2.1.1 可靠性高 (a) 所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间实现电气上的隔离。 (b) 各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms。 (c) 各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 (d) 采用性能优良的开关电源。 (e) 对采用的器件进行严格的筛选。 (f) 良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，防止故障扩大。 (g) 大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或由三CPU构成表决系统，使可靠性更进一步提高。 2.1.2 丰富的I/O接口模块 PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块。为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 2.1.3 采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 2.1.4 编程简单易学 PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，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。 PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。 2.1.5 系统的设计、安装、调试工作量少 PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 可以在实验室模拟调试PLC的用户程序，用小开关来模拟输入信号，通过各输出点对应的发光二极管的状态来观察输出信号的状态。在现场调试过程中，一般通过修改程序就可以解决发现的问题，系统的调试时间比继电器系统少得多。 2.1.6 体积小，能耗低 对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可以将开关柜的体积缩小到原来的1/21/10。 2.2 S7-300 PLC简介 西门子S7-300 PLC是西门子集成自动化系统中的控制核心，是其集成与开放特性的重要体现。该系列PLC稳定、可靠、故障率低，将先进控制思想、现代通讯技术和IT技术的最新发展集于一身，在CPU运算速度、程序执行效率、故障自诊断、联网通讯和运动控制以及实现故障安全等方面取得了业界公认的成就。不断创新的PLC编程组态工具STEP7采用SIMATIC软件的集成统一架构，为实现PLC编程组态的易用性和友好性以及与上位机组态系统的集成统一性提供了一个功能强大、风格一贯的软件平台。此外SIMATIC S7-300 PLC集成的强大通讯功能，是其得以成功的另一个重要方面。 2.2.1 S7-300 PLC系统组成 S7-300PLC是模块式的PLC，它由以下几个部分组成： (a) 中央处理单元（CPU） 各种CPU有不同的性能，例如有的CPU集成有数字量和模拟量输入/输出点，有CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。 (b) 负载电源模块（PS） 负载电源模块用于将AC220V电源转换为DC24V电源，供CPU和I/O模块使用。 (c) 信号模块（SM）信号模块是输入/输出模块的总称，它们使不同的过程信号电压或电流与PLC内部的信号电平匹配。主要有数字量输入模块SM321和数字量输出模块SM322，模拟量输入模块SM331和模拟量输出模块SM332。 (d) 功能模块（FM） 功能模块主要用于对实时性和存储容量要求高的控制任务，例如计数器模块、定位和连续路径控制模块、闭环控制模块、超声波位置解码器等。(e) 通信处理器（CP） 通信处理器用于PLC之间、PLC与计算机和其他智能设备之间的通信，可以将PLC接入PROFIBUS-DP、AS-i和工业以太网，或用于实现点对点通信等。 (f) 接口模块（IM） 接口模块用于多机架配置时连接主机架（CR）和扩展机架（ER）。 2.2.2 STEP 7编程软件简介 STEP 7是用于SIMATIC PLC组态和编程的标准软件包。开发或设计一个S7-300应用系统，必须基于STEP 7软件包进行组态和编程。STEP 7具有以下功能：硬件配置、参数设置、通信组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。 S7系列PLC的编程语言非常丰富，有LAD（梯形图）、STL（语句表）、SCL（标准控制语言）、GRAPH（顺序控制）、HiGraph（状态图）、CFC（连续功能图）、C for S7（C语言）等，用户可以选择一种语言，如果需要，也可混合几种语言编程14。这些编程语言都是面向用户的，它使控制程序的编程工作大大简化，对用户来说，开发、输入、调试和修改极为方便。 2.2.3 PROFIBUS-DP 简介 PROFIBUS是SIEMENS公司推出的一种开放式现场总线标准，由三部分组成，PROFIBUS-FMS（Field bus Message Specification，现场总线报文规范）、PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分散型外围设备）、PROFIBUS-PA（Process Automation，过程自动化）。其中PROFIBUS-DP的应用最广。 PROFIBUS-DP用于现场层的高速数据传送。主站周期性地读取从站的输入信息并周期性地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。 PROFIBUS-DP的基本功能： (a) 总线存取方法 各个主站之间为令牌传送，主站与从站之间为主-从循环传送，支持单主站或多主站系统，总线上最多126个站。 (b) 循环数据交换 实现中央控制器（PLC、PC或过程控制系统）与分布式现场设备（从站，如阀门、变送器、分析仪等I/O）之间的快速数据交换，主站发出请求报文，从站收到后返回响应报文。 (c) 诊断功能 能对站级、模板级、通道级故障进行诊断及快速定位，诊断信息在总线上传输并由总线采集。 (d) 保护功能 所有信息的传输均按汉明距离HD=4进行。对DP从站的输出进行存取保护，DP主站用监控定时器监视与从站的通信。 (e) 网络的组态和控制功能 动态激活或关闭DP从站；对DP主站进行配置；可以设置站点的数目、DP从站的地址、输入/输出数据的格式、诊断报文的格式、检查DP从站的组态；控制命令可以发送给所有的从站或部分从站。 (f) 同步与锁定功能 接收到主站的同步命令后，从站进入同步模式，这些从站的输出被锁定在当前状态。锁定命令使指定的从站进入锁定模式，即将各从站的输入数据锁定在当前状态。 (g) DPM1和DP从站之间的循环数据传输 DPM1和有关DP从站之间的数据传送分为3个阶段：参数化、组态和数据交换。在前两个阶段进行检查，只有检查通过后，DP从站才进入用户数据传输阶段。 第三章 电梯的设计原理 本系统为两台四层电梯模型级联控制系统，在设计中集成了现实中电梯的所有a.上升过程中：轿厢在1、2层之间显示“2”；在2、3层之间显示“3”，依此类推。 b.下降过程中：轿厢在1、2层之间显示“1”；在2、3层之间显示“2”，依此类推。 (a) 电梯运行方向由轿厢上、下行指示灯显示。 (b) 无论哪层有呼叫（包括电梯内呼叫或各层外呼叫），该层的未响应指示灯亮，表示轿厢将去那一层，直到该呼叫被响应后该指示灯灭。 (c) 只有单一呼叫信号时，电梯运行到呼叫所在楼层等待乘客进入。 (d) 当有多个呼叫信号时，电梯每响应一个呼叫，均开门停车，等待乘客进入，再去响应下一个呼叫。其响应次序遵循以下原则： 如果电梯处于上升的状态，则优先响应上升呼叫和内呼叫信号，再返回响应下降呼叫信号。 如果电梯处于下降的状态，则优先响应下降呼叫和内呼叫信号，再返回响应上升呼叫信号。 例如：电梯最初停在2楼，3楼先有上升呼叫再有下降呼叫，同时4楼有下降呼叫。这时轿厢先上升至3楼，此时下降呼叫依然保持，轿厢开门等待6秒钟后关门继续上升至4楼，开门等待6秒钟后再去响应3楼下降呼叫。如果3、4楼间只有下降呼叫时，则轿厢在3楼不停，直接升至4楼，开门等待6秒钟后再响应3楼下降呼叫。其他情况以此类推，这与电梯的实际操作情况基本一致。 (e) 在电梯运行过程中不响应开门信号，电梯在停车等待和暂停期间可以手动开、关门。 (f) 电梯每到一层停车时先打开轿厢门，6秒钟后自动关门。若有其他需响应的信号，轿厢继续运行；若无其他需响应的信号停车，轿厢等待。 (g) 电梯关门停在某一层时，该层有外呼叫信号，门会自动打开，6秒钟后自动关门。 (h) 电梯设有上、下极限位行程开关。当电梯运行到极限位置时，通过强行让电梯停止3.1电梯状态切换分析 电梯状态可以分为等待（此时无任何呼叫）、暂停、上行、下行，需要分析的是在当前某一状态下下一步可能的动作是上行、下行还是停止，下面针对可能的情况分别进行分析。 a. 等待 (1) 不管停于某一楼层，当前楼层有呼叫（包括内呼叫、上下外呼叫），立即响应该呼叫，下一状态为停、电梯开门； (2) 停于底层：有高楼层呼叫，下一状态为上行； (3) 停于顶层：有低楼层呼叫，下一状态为下行； (4) 停于中间某层：有高楼层呼叫，下一状态为上行；有低楼层呼叫则反之（如果高低楼层均有呼叫，可按照呼叫的时间先后顺序响应）。 b. 暂停 (1) 暂停期间，如果当前楼层有呼叫，立即响应该呼叫，下一状态为停、电梯开门； (2) 停于底层：有高楼层呼叫，下一状态为上行； (3) 停于顶层：有低楼层呼叫，下一状态为下行； (4) 停于其他楼层时，若电梯前一状态为上行： 如高楼层有呼叫，则下一状态为上行； 高楼层无呼叫且低楼层有呼叫，则下一状态为下行； (5) 停于其他楼层时，若电梯前一状态为下行： 如低楼层有呼叫，则下一状态为下行；低楼层无呼叫且高楼层有呼叫，则下一状态为上行； c. 上行 如果某一层限位开关有响应： (1) 顶层，电梯停，响应该层所有呼叫信号 (2) 其他楼层（不考虑底层）： 有该层内呼/上行外呼，响应相应的呼叫，电梯停 不满足条件1)，比它高的楼层有呼叫，继续上行 不满足上述条件，有该层下行外呼，响应该呼叫，电梯停 d. 下行 如果某一层限位开关有响应： (1) 底层，电梯停，响应该层所有呼叫信号 (2) 其他楼层（不考虑顶层）： 有该层内呼/下行外呼，响应相应的呼叫，电梯停 不满足条件1)，比它低的楼层有呼叫，继续下行 不满足上述条件，有该层上行外呼，响应该呼叫，电梯停。 3.2系统框图 本系统为两台四层电梯模型级联控制系统，在设计中集成了现实中电梯的所有功能。具体的设计为：1.呼梯系统；2.拖引系统；3.指示系统；4.轿门开关系统；5.报警系统；6.通讯系统。这几种系统的有机结合，实现了模仿现实中电梯运行与监控的目的。功能图见图3.2：3.3系统设计原则 该系统本着安全、精确、可靠、先进、实用、经济、合理的原则进行设计，在设计过程中应该把握以下系统设计原则： a. 准确性：系统在数据采集、传输、存储等环节均应采取相应措施确保数据的准确性。具体包括：信号采集与存储准确，数值比较精确。 b. 安全性：作为载人或载物的垂直运行工具。系统对安全性要求较高，要尽可能确保数据采集和处理中数据不被修改或删除。 c. 可靠性：系统的数据作为计量依据，必须具有高度的连续性和完整性，万一发生丢失也必须有弥补的手段。 d. 及时性：系统数据需要有一定的及时性，即在一个数据召唤周期内应能将所有数据传输一次。对于各种异常情况，能在短时间内解决。 图3.2系统功能图 e. 开放性：尽可能提供接入通用设备的硬件、软件接口，允许不同厂商产品的互相替代，这种替代包括整个系统和组成元件。同时，也要考虑可能的功能扩展，为系统功能进一步完善提供便利的接口，以便进行二次开发。 f. 舒适性：现代电梯在可靠性、速度、舒适、豪华等方面的要求越来越高。要求程序运行稳定，变速平稳，平层精确。并在轿内有照明、风扇等额外设计。确保电梯的舒适性及人性化 第四章 系统硬件设计4.1 系统硬件配置 4.1.1 主站硬件配置 主站： 数字量输入 1点 数字量输出 13点 主站I/O地址分配表如表4.1所示。主站硬件组态图如图4.1所示，主站采用一块电源模板PS307 5A，一块CPU模板CPU314C-2DP(此CPU模板集成有24点数字量输入、16点数字量输出、5点模拟量输入、2点模拟量输出)。 表4.1 主站I/O地址分配表元件输入/输出作用输入I0.1急停按钮输出Q4.0轿厢位置显示一层指示灯Q4.1轿厢位置显示二层指示灯Q4.2轿厢位置显示三层指示灯Q4.3轿厢位置显示四层指示灯Q4.4轿厢位置显示五层指示灯Q4.5轿厢位置显示六层指示灯Q4.6轿厢位置显示七层指示灯Q4.7轿厢位置显示八层指示灯Q5.0轿厢上行Q5.1轿厢下行Q5.2超载报警Q5.3开门指示Q5.4关门指示 图4.1 主站硬件组态图4.1.2 从站硬件配置 从站： 数字量输入 30点 数字量输出32点 模拟量输入2点 从站I/O地址分配表如表4.2所示。从站硬件组态图如图4.2所示。采用一块电源模板PS307 5A，一块CPU模板CPU314C-2DP，一块输入模板SM321DI16×DC24V，一块输出模板SM322DO16×DC24V。表4.2 从站I/O地址分配元件输入/输出作用输入I0.0一层上/五层上呼梯按钮I0.1二层上/六层上呼梯按钮I0.2三层上/七层上呼梯按钮I0.3四层上/八层下呼梯按钮I0.4四层下/七层下呼梯按钮I0.5三层下/六层下呼梯按钮I0.6二层下/五层下呼梯按钮I0.7一层/五层平层开关I1.0二层/六层平层开关I1.1三层/七层平层开关I1.2四层/八层平层开关I1.3上限位开关I1.4下限位开关I1.5轿门开到位开关I1.6轿门关到位开关I1.7轿门红外感应器I4.1轿内选层按钮(一层/五层)I4.2轿内选层按钮(二层/六层)I4.3轿内选层按钮(三层/七层)I4.4轿内选层按钮(四层/八层)I4.5轿内开门按钮I4.6轿内关门按钮I4.7轿内报警按钮I5.0电梯急停按钮I5.1一层/五层变速开关1I5.2一层/五层变速开关2 I5.3 二层/六层变速开关1 I5.4 二层/六层变速开关2 I5.5 三层/七层变速开关1 I5.6 三层/七层变速开关2 PIW752 超载信号 PIW754 轿门压力信号 输出 Q4.0 轿厢上行指示 Q4.1 轿厢下行指示 Q4.2 至上限位指示 Q4.3 至下限位指示 Q4.4 轿平层到位响铃 Q4.5 一层上/五层上呼梯有效指示灯 Q4.6 二层上/六层上呼梯有效指示灯 Q4.7 三层上/七层上呼梯有效指示灯 Q5.0 四层上/八层下呼梯有效指示灯 Q5.1 四层下/七层下呼梯有效指示灯 Q5.2 三层下/六层下呼梯有效指示灯 Q5.3 二层下/五层下呼梯有效指示灯 Q5.4 轿内选一层/五层有效指示灯 Q5.5 轿内选二层/六层有效指示灯 Q5.6 轿内选三层/七层有效指示灯 Q5.7 轿内选四层/八层有效指示灯 Q8.0 轿内开门按钮有效指示灯 Q8.1 轿内关门按钮有效指示灯 Q8.2 轿内报警按钮有效指示灯 Q8.3 轿厢位置显示一层/五层指示灯 Q8.4 轿厢位置显示二层/六层指示灯 Q8.5 轿厢位置显示三层/七层指示灯 Q8.6 轿厢位置显示四层/八层指示灯 Q8.7 电梯急停按钮指示灯 Q9.0 主拖引电机正转(轿厢上升) Q9.1 主拖引电机反转(轿厢下降) Q9.2 超载报警 Q9.3 轿门电机正转(开门) Q9.4 轿门电机反转(关门) Q9.5 轿内取报警信号轿外输出 Q9.6 高速输出 Q9.7 无上下行指示 第五章 系统程序设计5.1 呼梯子系统设计 电梯呼梯是电梯控制系统中的一个重要环节。如何能有效而准确的将轿厢呼唤到呼梯者所在层是评价该系统的一个重要指标。呼梯包括轿外呼梯与轿内选层。其基本原理是：采集呼梯者的呼梯信号并与轿厢当前位置进行比较，判断出有效的呼梯信号，如果是本层的呼梯信号则开门。呼梯系统流程图如图5.1所示，其设计原则如下： (a) 当前电梯上行时不响应下呼梯信号 (b) 当前电梯下行时不响应上呼梯信号 (c) 轿内选层信号优先于轿外呼梯信号 (d) 如上下行信号均响应完或无呼梯信号时可响应反向呼梯信号 (e) 如轿厢不在一层且又无上下行呼梯信号，20分钟后，轿厢自动返回一层，返回时可以响应下呼梯信号。 图5.1 呼梯系统流程图二层上呼梯按钮为例：MW6储存二层地址，MW20储当前轿厢位置，当按下二层上呼梯按钮，且MW6的值大于MW20的值，即轿厢在二层以下时，则登记该上呼信号。 存储当前轿厢位置，当按下二层上呼梯按钮，且MW6的值大于MW20的值，即轿厢在二层以下时，则登记该上呼信号。 若轿厢当前在二层以上，此时，按下二层上呼按钮，则登记该反向呼梯信号，待上行信号都响应后，才响应此反向呼梯信号。 5.2 拖引子系统设计 电梯控制中的拖引系统主要功能就是根据PLC发出的指令，相应的上行、下行及停止，是与电梯控制系统安全与舒适息息相关的部分。设计原则如下： (a) 精确性：本系统采用行程开关进行平层控制。如拖引电机制动系统完美的话，本系统的误差可以为零，同时高速运行低速平层更体现了这一点。 (b) 安全性：采用上下限位保护，如轿厢超出行程则自动停轿并开门。应急情况下的急停按钮及多种互锁防止误操作。 (c) 及时性：轿厢在一四层时，主站及时将接收到的高四层电梯当前状态发送给从站1，使从站1电梯正确动作。轿厢在五八层时，主站及时将接收到的低四层电梯当前状态发送给从站2，使从站2电梯正确动作。 (d) 有效性：全部命令采用即时收集及时处理，满足条件的响应并存储。响应完的信号及时清除，防止命令的冗余从而加大CPU的工作量。使电梯在最短的时间内到达目的地。 拖引电机的部分程序为： M1.6为上行条件，I1.6为关门限位，M1.5为无上下行条件，M76.0为内外呼在本层响应信号，当上行条件满足，且轿门关到位，发一上行信号（M1.0）；或轿厢在某层满足无上下行条件，且本层无呼梯信号时，有上呼信号后发一上行信号。M0.3为轿厢到位的停机信号，I5.0为急停按钮，M200.0为主机发送的急停信号，Q9.0为轿厢上升，Q9.1为轿厢下降。当有上行信号，且没有停机信号、轿厢未下行时，则主拖引电机正转，轿厢上升。 M1.7为下行条件，下行条件满足，且轿门关到位，发一下行信号（M1.1）；或轿厢在某层无上下行条件，且本层无呼梯信号时，有下呼信号后发一下行信号。 M200.1为主站转发给从站1的从站2中电梯下降到五层的信号，当此信号有效，无停机信号，且满足轿厢下行条件时，主拖引电机反转，轿厢下降。 I5.1I5.6为变速开关，具体参见表4.2，当轿厢上行压下各层变速开关1时，或轿厢下行压下各层变速开关2时，接通高速继电器。M120.1M120.4为各层停信号，当轿厢上行压下各层变速开关2时，或轿厢下行压下各层变速开关1时，接通低速继电器。 5.3 指示子系统设计 指示系统就如同电梯控制系统的眼睛，是电梯与人的沟通渠道，也是系统人性化的一个重要指标。如何将轿厢当前的位置、运行状态、呼梯信号响应与否等快速而有效的反应给电梯使用者是在设计时考虑的重中之重的问题。本系统在程序设计时遵循如下原则： (a) 无信号时上下行不显示。 (b) 呼梯信号经PLC计算后如有效则点亮相应按钮内部的指示灯，表明信号已被存储待响应。如呼梯信号不满足呼梯系统当前原则时，如轿厢上行信号没响应完时按下下呼梯信号时则登记此反向呼梯信号，待上行信号都响应后才响应此信号。 (c) 轿内选层时如信号有效则相应按钮灯亮直到该要求被响应时灯熄灭。 (d) 如当前轿厢上行，同时上行信号未响应完时则一直点亮上行指示灯，同样如当前轿厢下行，同时上行信号未响应完时则一直点亮下行指示灯。上行信号响应结束后如有下行信号时则点亮下行指示灯，而下行信号响应结束后如有上行信号时则点亮上行指示灯。 (e) 轿厢位置显示，即楼层显示中采用目的显示法，具体为：上行时离开一层时显示二层，离开二层显示三层，依次类推，高四层轿厢位置由从站2显示，遵循相同的原则；下行时离开八层显示七层，离开七层显示六层，依次类推，低四层轿厢位置由从站1显示，遵循相同的原则。如在任一层停止则一直显示该层。 (f) 轿内开门与关门按钮为信号按钮，即按下则有效指示灯亮，此时执行相应的动作。松开时灯熄灭。 (g) 在轿内部还有上下限位指示灯，报警指示灯。 如：二层的指示程序为：M62.0为轿厢离开一层的信号，M62.2为轿厢离开三层的信号，轿厢上行时，离开一层显示二层；下行时，离开三层显示二层；轿厢停在二层时，显示二层。 三层上呼梯指示程序为：M60.2为正向三层上呼有效信号，M40.5为反向三层上呼有效信号，信号登记后，其指示灯亮。 5.4 轿门开关子系统设计 轿门开关流程图如图5.2所示，它是整个电梯控制系统中最接近人和物的部分，因此在设计中应考虑如下几方面的因素。 (a) 轿厢到呼梯层或轿内选层时自动发开门信号开门。 (b) 关门关到位时如还有上下行信号未响应时则发上下行信号使轿厢开始上下行驶，如无上下行信号时则轿厢停在该层直到有呼梯信号。 (c) 如呼梯或轿内选层在本层时则发开门信号开门。 (d) 开门未到位时无进入者可以按关门按钮关门，也可以等开门到位延时到后自动关门，还可以在延时没到时手动关门。 (e) 如在关门过程中有人或物进入，或夹到人或物，则停止关门转向开门。开门到位延时6S秒后再次关门。 (f)电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。 如开门的部分程序为： 下列情况有开门信号：电梯运行到位，且可靠平层（M0.3运行到位停机信号）；电梯停机或等待时，按下开门按钮（I4.5）；关门时，有人或物要进入（I1.7红外感应器），或夹到人（M160.0压力信号） 有开门信号，且开门未到位时，门电机正转，开门 图5.4轿门开关流程图5.5 报警子系统设计 电梯设有载重限制，比如2000kg以下，其实电梯就和一个大磅秤一样，它里面安装有称重传感器，和报警器相连接。本设计中，采用CPU模板集成的模拟量输入，将重量信号转换为PLC内部处理用的数字信号，一旦超过电梯承受的最大值时，超载报警指示灯亮。 为防突发事故造成的电梯突然停止，乘客被关在轿厢里，本设计设置了一个轿厢内报警按钮，当电梯发生故障时，按下此按钮，点亮轿内报警指示，同时监控系统中的报警指示灯亮，电梯维修人员将立即采取相应措施。 检测超载信号的程序为：将接收的模拟量输入转化为数字量，其值大于设定值时，接通M150.0中间继电器，获得超载信号。 5.6 通信子系统设计 通信系统主要体现一主二从的PROFIBUS-DP网络，实现主站与两个从站的数据传送。从站1将低四层电梯的运行状态发送给主站，主站将此转发给从站2。从站2将高四层电梯的运行状态发送给主站，主站将此转发给从站1。主站显示级联的八层电梯的运行状态。 5.6.1通信程序主站接收从站1发送的数据主站接收从站2发送的数据主站发送数据给从站1主站发送数据给从站2从站1接收主站发送的数据从站1发送数据给主站从站2接收与发送数据的程序与从站1相同 结束语在完成毕业论文的这段时间中，我的指导老师武昌俊老师给了我们很大的帮助，给我们介绍了很多资料，并在繁忙的工作之后，抽空为我们解答在毕业论文中遇到的问题，倾注了很多心血，和我同组的同学，经常和我一同探讨问题。同样给了我很多的帮助。在此我向辛勤指导我的老师，真诚帮助我的同学表达我由衷的感谢。这一个月里我收获很多。刚拿到课题时，面对这样一个宽泛又陌生的课题，我一时无从下手，找到的资料大都空泛对我没有什么帮助。幸亏有老师的指导，我才日渐了解了电梯的工作原理，明白自己该要做什么。在做毕业论文的过程中遇到了很多难题，在老师和丰富的网络资源的帮助下都一一解决了。以后的学习和工作中，如果再遇到不熟悉的课题，一定不会手足无措，我会找出不明白的问题，找出拦路虎，充分利用手头的资料，找到课题与自己已有知识的结合点，理清思路再去解决问题。 参考文献1 李惠升.电梯控制技术.北京：机械工业出版社，2003 2 刘剑，朱德文，梁质林.电梯电气设计.北京：中国电力出版社，2006 3 廖常初.S7-300/400 PLC应用技术.北京：机械工业出版社，2005 4 胡学林.可编程控制器教程（提高篇）.北京：电子工业出版社，2005 5 张汉杰等.现代电梯控制技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1991 6 王少华，刘红武. PLC、变频器在电梯中的应用.电气技术，2007(1)：3739 7 盛海龙.PLC控制电梯.河西学院学报，2006，22(5)：3740 8 李华.可编程控制器(PLC) 在电梯设计中的重要作用.科技与经济，2006(18): 170 9 孙宜.可编程控制器在电梯控制系统中的应用.山东煤炭科技，2006(3)：78 10 王子文，骆建华.电梯PLC控制策略及其程序设计.起重运输机械，2006(7): 1417 11 方宝义等.基于PLC 控制的电梯系统. 烟台职业学院学报，2006，6(12)：4851 12 罗乔东, 辛乐, 武自芳.基于PROFIBUS 现场总线的可编程逻辑控制器监控网络实现. 计算机测量与控制，2004，12 (2)：170172 13 张亚军.可编程控制器原理及程序设计.电子工业出版社,1993 14 SMIATIC.System Software For S7-300/400 System And Standard Functions. 西门子电气有限公司，2002 15 SIMATIC.NET NCM S7 For Profibus Manual 12.西门子电气有限公司，2002 16 艾辉.基于西门子PLC的电梯控制系统.2006(10): 4952 17 段晨东，王俭，郑学军.PLC级式编程技术在电梯上的应用机电一体化.上海科技文献出版社，2001 18 梁广民.电梯技术的发展趋势.电梯工业，2006(7)：89附录A 电梯控制系统（主站）源程序主站接收从站发送的数据主站监视轿厢当前位置主站发送的急停信号从站2中电梯下行到5层或无上下行从站2中轿厢当前位置从站1中电梯上行到4层或无上下行从站1中轿厢当前位置主站转发数据给从站1主站转发数据给从站2 附图1 THPLC-DT型四层电梯实物模型附表1 从站定时器、位存储器、中间继电器地址分配元件 地址 符号 作用 定 时 器 T1 Time1 超时返回基站延时（20分钟） T2 Time2 平层到位响铃时间(1.5秒) T3 Time3 轿门开到位延时（6秒） 位 存 储 区 M4 一层地址存储 M6 二层地址存储 M8 三层地址存储 M10 四层地址存储 M20 轿厢当前位置存储 中 间 继 电 器 M1.0 拖引电机上行信号 M1.1 拖引电机下行信号 M0.3 拖引电机停止信号 M0.1 轿厢开门信号 M0.2 轿厢关门信号 M1.6 上行条件满足 M1.7 下行条件满足 M1.5 无上下行条件满足 M76.0 轿内、外呼在本层响应信号 M150.0 超载保护信号 M160.0 压力信号 M60.0M60.3 正向上呼信号登记 M40.0M40.3 正向下呼信号登记 M60.4M60.6 反向上呼信号登记 M40.4M40.6 反向下呼信号登记 M62.0M62.3 轿子离开时的信号用于清除呼梯信号 M3.0M3.3 轿子到位发停止信号 M63.0M63.4 轿内上行选层信号有效存储 M42.0M42.4 轿内下行选层信号有效存储 M120.1M120.5 轿厢在每层停信号