基于PLC的電梯控制系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u272571硬件的選擇 1204081.1確定輸入/輸出設(shè)備 112681.1.1電機(jī)的選型設(shè)計(jì) 157621.1.2變頻器的選擇 1280371.1.4開(kāi)關(guān)按鈕選型設(shè)計(jì) 2100211.2選擇PLC 3228391.2.1PLC的基本概述 354681.2.2PLC的特點(diǎn) 4236321.2.3PLC選型 4322522系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 6151822.1流程圖設(shè)計(jì) 6190802.2程序設(shè)計(jì) 7319332.2.1主程序的設(shè)計(jì)與分析 7261462.2.2樓層顯示的設(shè)計(jì)分析 927762.2.3電梯升降比較的設(shè)計(jì)分析 1159402.2.4電梯開(kāi)關(guān)門(mén)的設(shè)計(jì)分析 15274112.3系統(tǒng)的仿真調(diào)試 171硬件的選擇1.1確定輸入/輸出設(shè)備1.1.1電機(jī)的選型設(shè)計(jì)本次所進(jìn)行的五層職能電梯設(shè)計(jì)中，應(yīng)用三相異步電機(jī)作為電機(jī)，依靠驅(qū)動(dòng)電機(jī)，對(duì)電梯的升降工作進(jìn)行完成，電梯關(guān)門(mén)與開(kāi)門(mén)中進(jìn)行控制。該電機(jī)型號(hào)為SF8-4，驅(qū)動(dòng)380V，額定電流11A，50Hz，7.5KW。1.1.2變頻器的選擇選擇變頻器中，關(guān)鍵效用為調(diào)控電機(jī)速度，其涵蓋交流變頻器和直流變頻器來(lái)那種，交流變頻器屬于熱門(mén)度較高的變頻器，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用變頻器為三相交流變頻器，依靠對(duì)其三相電機(jī)電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行改善，以對(duì)變頻電機(jī)的運(yùn)行頻率進(jìn)行有啊，實(shí)現(xiàn)變頻器內(nèi)部逆變變量的優(yōu)化效用，你變電路可對(duì)電壓輸出類(lèi)型進(jìn)行優(yōu)化，以此對(duì)電機(jī)的輸出速度進(jìn)行改善。變頻器的基本結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。圖3-1基本結(jié)構(gòu)圖變頻器結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-2所示。圖3-2變頻器原理該設(shè)計(jì)中，速度調(diào)整為五層電梯系統(tǒng)，所以功能選擇上以全面化的MM440變頻器為主。1.1.3指示燈的選型設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)中，指示燈效用為對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行顯示，指示燈帽子顏色包括紅綠黃三種，紅色可對(duì)系統(tǒng)停止或者故障狀態(tài)進(jìn)行顯示，綠色可進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行及正常狀態(tài)的顯示，黃色可進(jìn)行系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)的顯示，用戶可根據(jù)負(fù)載特征，進(jìn)行合理性的電壓等級(jí)指示燈特性的選擇，其型號(hào)為施耐德XB2BVB3LC。1.1.4開(kāi)關(guān)按鈕選型設(shè)計(jì)按鈕開(kāi)關(guān)是指利用按鈕推動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，開(kāi)關(guān)按鈕具有常閉觸點(diǎn)和常開(kāi)觸點(diǎn)，一般的開(kāi)關(guān)按鈕都具有一對(duì)常開(kāi)，一對(duì)常閉按鈕，開(kāi)關(guān)按鈕的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，主要用作用就是操作啟動(dòng)或者斷開(kāi)控制回路，是一種十分好用的低壓元件，在PLC控制系統(tǒng)中用于模式的操作，用于系統(tǒng)的啟動(dòng)，停止，急停等地方。

開(kāi)關(guān)按鈕分為常閉和常開(kāi)觸點(diǎn)，如果選擇常開(kāi)觸點(diǎn)，那么當(dāng)開(kāi)關(guān)按鈕閉合后，回路開(kāi)始接通，傳遞信號(hào)出去，如果選擇常閉觸點(diǎn)，那么當(dāng)開(kāi)關(guān)按鈕閉合后，回路開(kāi)始斷開(kāi)，傳遞信號(hào)停止，開(kāi)關(guān)按鈕具有2種電壓等級(jí)，一種是高壓開(kāi)關(guān)按鈕，用于交流440V以上的電路工作，一種是低壓開(kāi)關(guān)按鈕，用于交流440V或者直流440V的工作環(huán)境，開(kāi)關(guān)按鈕顏色也很很多種，不同顏色表示的意義也不同，例如紅色開(kāi)關(guān)按鈕一般是停止或者急停按鈕，綠色開(kāi)關(guān)按鈕一般是啟動(dòng)按鈕。按鈕具體型號(hào)為施耐德XB2-BC31C。1.2選擇PLC1.2.1PLC的基本概述PLC是可編程控制器的簡(jiǎn)稱(chēng)，在我們現(xiàn)在生活中應(yīng)用越來(lái)越加常見(jiàn)，其功能作用相似于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。PLC由以下部分組成，核心部分CPU，存儲(chǔ)部分，輸入輸出單元，通訊接口和電源，CPU相對(duì)于是PLC的心臟部分，是所有控制工作的核心和基礎(chǔ)，存儲(chǔ)部分用于信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，類(lèi)似于倉(cāng)庫(kù)作用；輸入輸出單元是PLC的兩扇大門(mén)，對(duì)于數(shù)字信號(hào)的出入進(jìn)行連接；通訊接口與電腦計(jì)算機(jī)或者是其他的接口相連接。從PLC其本身的特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，內(nèi)部包含了許多種不同功能的寄存器和繼電器，并且其內(nèi)部程序含有記憶功能，對(duì)于設(shè)定的程序不需要重復(fù)操作，當(dāng)PLC通電后，內(nèi)部程序數(shù)據(jù)開(kāi)始初始化，減少程序運(yùn)行過(guò)程中繁雜的運(yùn)行過(guò)程。PLC連接傳感器對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的車(chē)位狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，以及車(chē)輛停放完成后的姿態(tài)檢測(cè)，在檢測(cè)過(guò)程之中，性能穩(wěn)定好，使用壽命長(zhǎng)，對(duì)垂直電梯系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)響應(yīng)快。PLC輸出程序的可靠性，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否按要求進(jìn)行動(dòng)作。具有運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性能高、抗干擾能力，強(qiáng)體積小、質(zhì)量輕能耗低等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)代可編程序控制器的發(fā)展更適合現(xiàn)代工業(yè)的要求，應(yīng)用廣泛、操作方便，已步入成熟階段，成為當(dāng)代工業(yè)控制不可或缺的技術(shù)之一?？删幊炭刂破魇且环N具有微處理器的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，用于自動(dòng)化邏輯控制，它是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)環(huán)境的便捷所設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可用于內(nèi)部存儲(chǔ)的可編程存儲(chǔ)器，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式，輸入輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骶褪菫榱艘子谌藗兩?，工業(yè)生產(chǎn)，擴(kuò)充功能，功能最大化的原則設(shè)計(jì)。1.2.2PLC的特點(diǎn)其主要特征如下所示：1、可靠性PLC不需要大量的活元件或有線電子元器件。而且，PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)獨(dú)特個(gè)性化并十分具有可靠性，不會(huì)隨意泄露，維護(hù)簡(jiǎn)單，周期短。示例：冗余設(shè)計(jì)，防停電，故障排除，信息保護(hù)和恢復(fù)。PLC容易上手，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，就算是小白可以獨(dú)自設(shè)計(jì)出無(wú)疏漏的控制系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，錯(cuò)誤是不容易發(fā)生的。PLC是為特殊功能而設(shè)計(jì)的控制調(diào)制器。為了管理計(jì)算機(jī)，編程語(yǔ)言是十分簡(jiǎn)單而有效的，使用簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序，可以從很大程度上減少程序的錯(cuò)誤發(fā)生。2、操作簡(jiǎn)便

PLC的程序和普遍的編程一樣，需要編寫(xiě)、寫(xiě)入和修改，可以直接寫(xiě)入程序，也可以在原基礎(chǔ)上修改程序，也可以通過(guò)搜索所需的程序地址來(lái)直接更改。這是因?yàn)楦鞣NPLC編程語(yǔ)言梯形圖接近電路圖。很容易掌握和理解。PLC的自診斷功能大大減少了操作者的管理時(shí)間，增加工作效率。所謂的自我診斷，就是系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)整體會(huì)馬上自我診斷，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤來(lái)源，維護(hù)人員可以快速找到故障原因。3、靈活性

PLC的控制功能通過(guò)存儲(chǔ)設(shè)備的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，其屬于PLC的存儲(chǔ)設(shè)備控制。要對(duì)控制功能進(jìn)行必要的更改，只需更改軟件指令以使硬件成為軟件即可。1.2.3PLC選型本次設(shè)計(jì)研究的為五層電梯控制系統(tǒng)，所以PLC型號(hào)選擇中以S7-200為主。經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析系統(tǒng)，本次控制系統(tǒng)數(shù)字量輸入、輸出分別為26路和24路，無(wú)需用模擬量輸入、輸出。本次設(shè)計(jì)基于PLC的系統(tǒng)主要完成電梯定位的控制、指示燈的控制、蜂鳴器的控制。綜合考慮選擇德系西門(mén)子小型S7-200PLC作為系統(tǒng)的控制器，S7-200PLC的指令通俗易懂，控制穩(wěn)定，編程簡(jiǎn)單。可擴(kuò)展多種模塊，多種型號(hào)供選擇使用。S7-200PLC有多種處理功能，如系統(tǒng)自檢處理功能，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警輸出功能等。而且西門(mén)子S7-200PLC數(shù)據(jù)處理速度響應(yīng)非常迅速，數(shù)據(jù)傳輸也方便。綜合能力很強(qiáng)，同時(shí)S7-200PLC也具有很強(qiáng)大的穩(wěn)定性S7-200PLC的CPU226一共有數(shù)字輸入輸出24個(gè)和16個(gè)。因?yàn)閿?shù)字輸入輸出量不夠，所以需要擴(kuò)展2塊EM222模塊和1塊EM221模塊。每塊EM222可擴(kuò)展8路數(shù)字輸出。每塊EM221模塊，可以擴(kuò)展8路數(shù)字輸入。共有24+16=40路輸入量；16+16=32路輸出量，能夠滿足本次使用需要2系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)2.1流程圖設(shè)計(jì)圖5-1系統(tǒng)運(yùn)行流程圖依據(jù)上圖內(nèi)容分析，運(yùn)行流程圖為本次控制的運(yùn)行流程圖，以此系統(tǒng)開(kāi)始開(kāi)展初始化的控制，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)位處理，待電梯處于待機(jī)情況以后，對(duì)外界操作信號(hào)進(jìn)行等待，系統(tǒng)操作信號(hào)涵蓋轎廂的內(nèi)部和外部信號(hào)，電梯必須依據(jù)操作信號(hào)開(kāi)展，以對(duì)電梯的升降進(jìn)行控制，若是電梯當(dāng)前樓層超過(guò)呼叫樓層情況下，電梯的自動(dòng)控制會(huì)降低，電梯呼叫樓層低于呼叫樓層情況下，其自動(dòng)上升，系統(tǒng)循環(huán)控制過(guò)程中，電梯向?qū)?yīng)樓層上升完成后，會(huì)停止繼續(xù)上升，自動(dòng)開(kāi)門(mén)后開(kāi)展工作，結(jié)束工作以后，電梯門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，并繼續(xù)依照下一個(gè)呼叫信號(hào)工作。2.2程序設(shè)計(jì)2.2.1主程序的設(shè)計(jì)與分析如網(wǎng)絡(luò)1:SM0.0為系統(tǒng)特殊輔佐繼電器，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，那么調(diào)用對(duì)應(yīng)的子程序來(lái)完成任務(wù)，編寫(xiě)方式為模塊化編寫(xiě);如網(wǎng)絡(luò)2:M4.0為電梯上行信號(hào)，M4.1為電梯下降信號(hào)，當(dāng)M4.0和M4.1接通的時(shí)候，那么表示當(dāng)前電梯升降不運(yùn)行，處在平層；如網(wǎng)絡(luò)3:當(dāng)M8.0沒(méi)有運(yùn)行的時(shí)候，那么利用傳送指令把當(dāng)前層的數(shù)據(jù)VB0傳送到目標(biāo)層VB1里面；如網(wǎng)絡(luò)4:系統(tǒng)SM0.1啟動(dòng)后接通一個(gè)掃描周期，初始化系統(tǒng)，防止程序在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)干擾；如網(wǎng)絡(luò)5:當(dāng)SM0.1接通的時(shí)候，開(kāi)始把數(shù)字1傳送到VB1里面，表示當(dāng)前目標(biāo)層為1層，把1傳送到VB0里面，表示當(dāng)前樓層在1樓；2.2.2樓層顯示的設(shè)計(jì)分析如上圖所示，當(dāng)一層限位I2.2接通的時(shí)候，那么利用傳送指令MOVB對(duì)當(dāng)前樓層寄存器VB0進(jìn)行存儲(chǔ)，把數(shù)字1傳送到寄存器VB0里面，相當(dāng)于是當(dāng)前樓層在一層進(jìn)行顯示，同時(shí)輸出一層指示燈Q2.1信號(hào)，當(dāng)一層限位I2.2斷開(kāi)時(shí)，那么對(duì)應(yīng)的一層指示燈Q2.1也會(huì)斷開(kāi)。如上圖所示，當(dāng)電梯在一層信號(hào)接通后，如果此時(shí)內(nèi)部呼叫信號(hào)I0.2接通，那么電梯自動(dòng)置位內(nèi)呼3層信號(hào)，利用傳送指令對(duì)寄存器VB1進(jìn)行賦值，把數(shù)字3賦值到VB1里面，說(shuō)明目標(biāo)樓層是3層。如上圖所示，如果此時(shí)在電梯轎廂外面進(jìn)行操作外呼4層按鈕信號(hào)，那么對(duì)應(yīng)的信號(hào)I2.0接通，此時(shí)置位外部上呼信號(hào)M2.4，M2.4信號(hào)保持輸出，同時(shí)利用傳送指令把數(shù)字4傳送到目標(biāo)層VB1。2.2.3電梯升降比較的設(shè)計(jì)分析如網(wǎng)絡(luò)1:當(dāng)M8.0接通的時(shí)候，如果目標(biāo)樓大于當(dāng)前樓，那么電梯輸出上升信號(hào)M4.0，同時(shí)M4.2或者M(jìn)4.3接通的時(shí)候，那么樓層也會(huì)接通上升信號(hào)。.如網(wǎng)絡(luò)2:當(dāng)M8.0接通的時(shí)候，如果當(dāng)前樓小于目標(biāo)樓，那么電梯輸出下降信號(hào)M4.1，同時(shí)M2.2或者M(jìn)2.3接通的時(shí)候，那么樓層也會(huì)接通下降信號(hào)。如網(wǎng)絡(luò)3:當(dāng)當(dāng)前樓等于1的時(shí)候，且如果有大于1樓的呼叫信號(hào)，那么輸出M4.2上升信號(hào);如網(wǎng)絡(luò)4:當(dāng)當(dāng)前樓等于2的時(shí)候，且如果有大于2樓的呼叫信號(hào)，那么輸出M4.3上升信號(hào)；如網(wǎng)絡(luò)5:當(dāng)當(dāng)前樓等于3的時(shí)候，且如果有小于3樓的信號(hào)，那么輸出M2.2下降信號(hào)如網(wǎng)絡(luò)6:當(dāng)當(dāng)前樓等于2的時(shí)候，且如果有小于2樓的信號(hào)，那么輸出M2.3下降信號(hào);如網(wǎng)絡(luò)7:當(dāng)當(dāng)前樓等于1或者等于2樓的時(shí)候，且對(duì)應(yīng)的1層上信號(hào)和二層上信號(hào)斷開(kāi)，那么表示到達(dá)樓層，此時(shí)電梯停在上升;如網(wǎng)絡(luò)8:當(dāng)當(dāng)前樓等于3或者等于2,1樓的時(shí)候，且對(duì)應(yīng)的3層下信號(hào)和2層下信號(hào)斷開(kāi)，那么表示到達(dá)樓層，此時(shí)電梯停止下降;2.2.4電梯開(kāi)關(guān)門(mén)的設(shè)計(jì)分析如網(wǎng)絡(luò)5:電梯在關(guān)門(mén)的時(shí)候檢測(cè)到有人，那么停止關(guān)門(mén)，并且馬上開(kāi)始開(kāi)門(mén);如網(wǎng)絡(luò)6:電梯復(fù)位對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)樓層信號(hào);如網(wǎng)絡(luò)7:當(dāng)開(kāi)關(guān)門(mén)過(guò)載的時(shí)候，輸出報(bào)警信號(hào)并且停止開(kāi)關(guān)門(mén)，升降也是，當(dāng)超重的時(shí)候進(jìn)行運(yùn)行，并且發(fā)出警告;2.3系統(tǒng)的仿真調(diào)試為對(duì)設(shè)計(jì)程序與設(shè)想滿足度進(jìn)行檢測(cè)，仿真及調(diào)試開(kāi)展的重要性較高。Awl為S7-200PLC的仿真軟件執(zhí)行文件。其內(nèi)容涵蓋信號(hào)輸入開(kāi)關(guān)、模塊拓展、CPU狀態(tài)欄顯示及菜單欄等構(gòu)成。導(dǎo)入編程好的程序后，點(diǎn)擊確定，開(kāi)始進(jìn)入仿真界面。導(dǎo)入編程好的程序后，出現(xiàn)語(yǔ)句表和梯形圖OB1的示意圖。此時(shí)在配置里面找到本次設(shè)計(jì)的CPU單元。本次控制系統(tǒng)采用的CPU單元為S7-226系統(tǒng)開(kāi)始根據(jù)I/O地址以及接線電路圖開(kāi)始擴(kuò)展對(duì)應(yīng)的功能模塊。此處選擇了2個(gè)EM221輸入模塊，3個(gè)EM222輸出模塊。系統(tǒng)啟動(dòng)后，輸出系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的監(jiān)控?zé)?。系統(tǒng)開(kāi)始正式進(jìn)入仿真調(diào)試界面。系統(tǒng)啟動(dòng)后，此時(shí)內(nèi)呼5層信號(hào)接通，I0.4運(yùn)行觸發(fā)。Q0