基于-plc的五层电梯自动控制系统设计

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第一章电梯简介1.1电梯的起源与发展追溯电梯的起源，在我国及国外都能找到其雏形。如我国公元前1700多年出现的桔槔，是一种用于提水的升降装置。公元前1100多年出现的轱辘，是一种用于提水或升举重物的升降装置。在古代希腊，于公元前236年出现的阿基米德绞车，是一种升举重物的升降装置。它们的共同特点是都由支架、卷筒、绳索、摇杆、乘物装置几部分组成的最原始、最简单的升降机械，由木（竹）材料制成，靠人力或畜力驱动在很低速度下运行。1889年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力,这才出现名副其实的电梯,并使电梯趋于实用化。1900年还出现了第一台自动扶梯。1949年出现了群控电梯,首批4—6台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。1955年出现了小型计算机(真空管)控制电梯。1962年美国出现了速度达8米/秒的超高速电梯。1963年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。1967年可控硅应用于电梯，使电梯的拖动系统筒化，性能提高。1971年集成电路被应用于电梯。第二年又出现了数控电梯。1976年微处理机开始用于电梯，使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期。由于早期的电梯及电气控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程控制器（即PLC）既保留了传统继电气控制系统的简单易懂，而且具备控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口连接、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的运用。如今，电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的交通工具，随着时代的发展，科技的进步，人们对电梯在运行时的平稳性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能提出了更高的要求。电梯今后的发展将主要呈现以下趋势:（1）超高速电梯。随着人们生活节奏的加快，高层建筑的增加，全功能的塔式建筑将会促使超高速电梯继续成为研究方向，5m/s以上运行速度的超高速电梯，成为人们关注的重点和市场发展的新趋向。（2）大型超载重电梯用导轨。随着大型公共场所、购物场所等公用建筑的增加，大型超载重电梯的运用日益广泛，对于垂直电梯、自动扶梯的载重量和运行平稳性提出了新的要求。 （3）新型自动扶梯导轨。随着社会进步、城市化水平的提高以及越来越多的国家逐渐步入老龄化社会，各国政府对人文关怀日益重视，促使城市公共设施对自动扶梯和自动人行道的需求加速增长。为实现公共场所的无障碍通行，大量的体育场馆、地铁、机场、商场、写字楼、宾馆等需要加装自动扶梯和自动人行道。（4）无机房电梯导轨。对于高度在20层以下的民用建筑，可以通过改变曳引机的安装方式去除电梯机房的设计，从而降低建筑总高度、保持整体造型、节省建筑成本。此外，人们要求电梯节能、电磁兼容性强、噪声低、长寿命、采用绿色装潢材料、与建筑物协调等，甚至有人设想在大楼顶部的机房利用太阳能作为电梯驱动补充能源等等，而这些都会对电梯导轨的运行技术不断提出新的要求。1.2电梯的分类按速度分类：低速电梯、快速电梯、高速电梯、超高速电梯。按用途分类：乘客电梯、住宅电梯、观光电梯、载货电梯、客货两用电梯、医用电梯、服务电梯、车辆电梯。按拖动方式分类：交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、直线电机驱动的电梯。按有无司机分类：有司机电梯、无司机电梯、有/无司机电梯。按控制方式分类：手柄操纵控制电梯、按钮控制电梯、信号控制电梯、几选控制电梯、并联控制电梯、群控电梯、微机控制电梯。按曳引机构分类：有齿曳引机电梯、无齿曳引机电梯。1.3电梯的组成电梯主要由曳引系统、轿厢、重量平衡系统、导轨、门系统、安全保护系统、电力拖动和电气控制系统等部件组成。曳引系统的主要功能是输出与传递动力，拖动电梯运行。曳引系统主要由曳引电动机、减速机、曳引轮和电磁抱闸组成。曳引电动机也称主电机，通常采用交流电动机，目前大多采用变频器对其进行速度和转矩控制。轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢在井道中沿着导轨作升降运动。井道侧壁对应各楼层的相应位置装有减速、平层的遮磁板，以便发送减速、停车信号。在井道中还设有各层的楼层编码开关的磁块，用做楼层指示信号。轿厢内门的操作盘上设有选层按钮及相应的指示灯，还有开/关门按钮等各种显示电梯运行状态的指示灯。门系统由轿厢门、层门、开门机、门锁装置组成。轿厢门的上方装有开门机，开门机由一台小电动机驱动来实现开/关门动作。 在井道对应各楼层候梯厅一侧开有厅门，厅门平时是关闭的，只有当轿厢停稳在该层时，厅门被轿门的联动机构带动一起打开或关闭。在各层厅门的一侧面装有呼梯按钮和楼层显示装置，呼梯按钮通常有上行呼梯、下行呼梯各一个（最底层只有上行呼梯按钮、最高层只有下行呼梯按钮）。按钮内（有时在按钮旁）装有呼梯相应指示灯，该灯亮表示呼梯信号被控制系统登记。楼层显示装置有时也设在厅门上方。电气控制系统由PLC、变频器、交流电动机、输入/输出电器部件和控制屏等组成，主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电梯示意图1—控制柜2—限速器3—门联动装置4—轿门5—轿厢底板6—楼层地面7—层门8—补偿绳9—紧张装置10—地坑11—缓冲器12—对重13—对重导轨14—轿厢导轨15—井道壁16—导靴17—导轨压板18—轿厢19—安全钳20—曳引绳端接装置21—曳引绳22—曳引机23—机房本课题侧重电梯的PLC控制系统的设计，未能实现主电动机的升降速度的调节以及安全保护体统的实现。1.4电梯工作原理 曳引绳两端分别连着轿厢与对重（又称配重），缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中产生偏斜或摆动。常闭式制动器在电动机工作时间松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少发动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的于东方向和所在楼层位置。第二章可编程控制器 2.1PLC的定义PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。2.2PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强PLC本身具有较强的自诊断功能，保证在“硬核“都正常的情况下执行用户的控制程序。（2）编程简单，设计施工周期短PLC作为通用工业控制计算机，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接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。此外，PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。（3）控制程序可变，硬件配置方便在生产工艺流程改变或者生产线设备更新的情况下可通过硬件扩充或少量的改变配置与接线，以及改变内部程序来满足要求，从而避免大量的硬件线路更改与安装工作。（4）功能完善现代PLC具有数字模拟量的输入输出、逻辑和算术运算，定时、计时、计数、顺序控制、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录和显示等功能，设备控制水平大大提高。（5）体积小，重量轻，能耗低。以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.3PLC的应用领域目前，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）模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。（3）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，早期直接用于开关量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、电梯等场合。（4）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。（5）数据处理现代PLC具有数学运算（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。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。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。（6）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。2.4PLC的工作原理 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（1）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。（2）用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。（3）输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。2.5PLC的编程语言编程语言是PLC的重要组成部分，PLC为用户提供了完整的编程语言，以适应用户编程的需要。利用编程语言，按照不同的控制要求编写不同的控制程序，这相当于设计和改变几点起的硬件接线线路，这就是所谓的4“可编程序”。程序由编程器送到PLC内部的存储器中，它也能方便地读出、检查与修改。 PLC共有5种标准编程语言，其中有三种图形语言，即梯形图、功能块图，和顺序功能图，两种文本语言，即结构化文本和指令表。其中梯形图是最早使用的一种PLC语言，也是现在最常用的编程语言。它是从继电气控制系统原理图的基础上演变而来的，它继承了继电气控制系统中的基本工作原理和电器逻辑关系的表达方法，梯形图预计电气控制系统梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有一定区别，所以在逻辑控制系统中得到了广泛的使用。它的最大特点就是直观、清晰。第三章系统硬件设计本次PLC控制系统设计分为以下几个步骤： （1）分析控制要求（2）确定I/O点数（3）选择PLC机型（4）选择输入、输出设备，分配PLC的I/O（5）程序设计（包括梯形图的绘制）（6）系统调试（7）编制相关技术文件其步骤如下图所示：图3.1PLC控制系统设计的一般步骤3.1控制要求分析 此次设计 所涉及的电梯模型共有五层，电梯的每一层面均有升降及轿厢所在楼层的指示灯显示；1-5所对应的指示灯表示楼层号，每层的楼厅均有输入（分上行和下行）按钮召唤电梯。工作中的电梯主要对各种呼梯信号和当时的运行状态进行综合分析，再确定下一个工作状态，为此它要求具有自动选向、顺向截梯、反向保号，外呼记忆，自动开/关门状态，停梯消号，自动达层等功能。电梯的上/下行由一台电动机M1拖动，电动机M1正转(KM1)为电梯上升，反转(KM2)为下降。另外，电梯门的开关也由一台电动机M2控制，电动机M2正转（KM3）为电梯开门，反转（KM4）为关门。分析以上控制要求，将电梯控制要实现的功能罗列如下：（1）开始时，电梯处于任意一层。（2）当有外呼梯信号到来时电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时三秒后自动关门。（3）当有内呼梯信号到来时，电梯应该响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，三秒后开门到位，再延时三秒后自动关门，关门时间也为三秒。当关门时，为了防止夹住乘客，在门两侧安装了红外线传感器，有人进出时，两秒后才关门。（4）楼层呼叫按钮及电梯内按钮按下，电梯未达到相应楼层或未得到相应的相应时，相应指示灯一直接通指示。（5）电梯应具有最远反向外呼梯响应功能。例如电梯在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三 层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯先去四楼响应四层向下外呼梯信号。（6）电梯具有同向截车功能。（7）电梯未在平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯停止运行后，按开门按钮可使门打开，按关门按钮可使门关闭。（8）开门时蜂鸣器响。3.2确定I/O点数根据电梯控制的特点，输入信号应该包括以下几个部分：（1）轿厢内及各层门厅外呼按钮轿厢内的楼层选择按钮共有数字键1-5，各层门厅的外呼按钮除第一层只有上升按钮，第五层只有下降按钮外，其余三层均设有上升、下降两个按钮，故一共需要13个输入。（2）位置信号平层传感器安装于各楼层的电梯停靠位置的五个传感器，此传感器主要用于检测平层用的，平时为常开，当电梯运行到平层时关闭。还有一 个上下限位开关，另外还有一组红外线传感器，此传感器主要用于门机上保护人或物不被夹伤的装置。故位置信号一共需要8个输入。（3）电梯门控制信号大部分电梯都具有开门按钮以及关门按钮，以方便手动开门，故电梯门控制信号一共需要2个输入。综上所述，共需要输入点23个。输出信号应该包括：（1）内呼指示信号内呼指示信号有5个，分别表示1~5层的内呼被接受，并在内呼指令完成后，信号消失。（2）外呼指示信号外乎信号共有8个，分别表示1-5层的外呼被接受，并在外呼指令完成后，信号消失。（3）电梯上下行指示信号，共2个。（4）电动机M1正反转，共需要输出点2个。（5）电动机M2正反转，共2个。（5）开门蜂鸣器1个（6）LED层显示段，共需要7段综上所述，共需输出点27个。3.3PLC机型的选择PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类，按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点。可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。 PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220V电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电，如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源，为了防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号的隔离室必要的，有时也可采用简单的二级管或熔丝管隔离。通过上述分析，且又知道此五层电梯程序实现运行时需使用23个输入和27个输出，又对PLC机型的选择做了详细分析可得出对于电梯控制系统可以选用一些小型PLC来实现，如日本三菱FX系列的PLC。三菱FX系列PLC拥有无以匹及的速度，高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点；FX2N是从16路到256路输入/输出的多种应用的选择方案；FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相当于FX系列中最高档次的超小型程序装置。除输入/输出16-256点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。因此本次设计所选择的PLC为：FX2N—64MR。3.4PLC控制系统的I/O点数分配PLC五层电梯控制系统的输入、输出点分配表如下所示：表4.1 PLC输入、输出点分配表输入点对应信号输出点对应信号X1呼叫按钮1↑Y0电梯上升（KM1）X2呼叫按钮2↑Y1电梯下降（KM2）X3呼叫按钮2↓Y2开门（KM3）X4呼叫按钮3↑Y3关门（KM4）X5呼叫按钮3↓Y4上行指示X6呼叫按钮4↑Y5下行指示X7呼叫按钮4↓Y6蜂鸣器X10呼叫按钮5↓Y7--X11内呼按钮去1楼Y101↑外呼指示X12内呼按钮去2楼Y112↑外呼指示X13内呼按钮去3楼Y122↓外呼指示X14内呼按钮去4楼Y133↑外呼指示 X15内呼按钮去5楼Y143↓外呼指示X161楼平层信号传感器Y154↑外呼指示X172楼平层信号传感器Y164↓外呼指示X203楼平层信号传感器Y175↓外呼指示X214楼平层信号传感器Y20内呼按钮去1楼指示X225楼平层信号传感器Y21内呼按钮去2楼指示X23上下限位Y22内呼按钮去3楼指示X24轿厢内开门按钮Y23内呼按钮去4楼指示X25轿厢内关门按钮Y24内呼按钮去5楼指示X26红外线传感器（左）Y25LED层显示a段X27红外线传感器（右）Y26LED层显示b段Y27LED层显示c段Y30LED层显示d段Y31LED层显示e段Y32LED层显示f段Y33LED层显示g段程序中使用的内部继电器说明见表4.2。表4.2内部继电器说明M1011楼上升外呼按钮用，用于记忆外呼按钮呼梯信号，平层解除M111上升综合信号M1022楼上升M112M1032楼下降M113M1043楼上升M114M1053楼下降M115下降综合信号M1064楼上升M116M1074楼下降M117M1085楼下降M118M5011楼平层平层用，用于记忆平层信号，被其他平层信号解除M119上升记忆信号M5022楼平层M120下降记忆信号M5033楼平层M2261层有效开门信号M5044楼平层M2272层有效开门信号M5055楼平层M2283层有效开门信号M201内呼去1楼用于要去的楼层，平层时解除M2294层有效开门信号M202内呼去2楼M2305层有效开门信号M203内呼去3楼M240已正常开关门记忆信号M204内呼去4楼M2411层手动开门M205内呼去5楼M2422层手动开门 M2111楼上升开关门有效外呼M2433层手动开门M2122楼上升M2444层手动开门M2132楼下降M2455层手动开门M2143楼上升M246各层手动开门信号综合M2153楼下降T0开门时间M2164楼上升T1关门时间M2174楼下降T2开门延时时间M2185楼下降M221内呼去1楼开关门有效内呼M222内呼去2楼M223内呼去3楼M224内呼去4楼M225内呼去5楼3.5PLC外部硬件电路的设计3.51五层电梯的主电路图图3.2主电路图3.52PLCI/O接线图呼叫按钮1↑X1 呼叫按钮2↑X2呼叫按钮2↓X3呼叫按钮3↑X4呼叫按钮3↓X5呼叫按钮4↑X6呼叫按钮4↓X7呼叫按钮5↓X10内呼按钮去1楼X11内呼按钮去2楼X12内呼按钮去3楼X13内呼按钮去4楼X14FX2NPLC内呼按钮去5楼X151楼平层信号X162楼平层信号X173楼平层信号X204楼平层信号X215楼平层信号X22上下限位X23轿厢内开门按钮X24轿厢内关门按钮X25红外线传感器（左）X26红外线传感器（右）X27.COM24图3.3输入回路接线图Y6蜂鸣器Y4上行指示Y5下行指示 Y101↑外呼指示Y112↑外呼指示Y122↓外呼指示Y133↑外呼指示Y143↓外呼指示Y154↑外呼指示Y164↓外呼指示Y175↓外呼指示Y20内呼去1楼指示FX2NPLCY21内呼去2楼指示Y22内呼去3楼指示Y23内呼去4楼指示Y24内呼去5楼指示Y25LED层显示a段Y26LED层显示b段Y27LED层显示c段Y30LED层显示d段Y31LED层显示e段Y32LED层显示f段Y33LED层显示g段COM1AC24VFU2COM2COM3C0M4COM5Y0KM1Y1KM2Y2KM3Y3KM4COM0AC220VFU1图3.4输出回路接线图3.6楼层位置显示功能 图3.5轿厢内控制屏示意图gfabecdA段B段C段D段E段F段G段一楼0110000二楼1101101三楼1111001四楼1110001五楼1011011图3.6LED数码管显示层楼示意图3.7设计流程图 系统总体设计流程如下图所示：图3.7 PLC系统总体设计流程图第四章系统软件设计 由电梯运动流程图可以看出电梯的运动控制中最需要关注的主要部分是：开关轿厢门的控制，电梯的自动选向，轿厢的内呼和楼层外呼信号记忆和指示。将各部分分为单独的模块分别进行编程，绘制梯形图，不仅条理清晰，提高编程效率，而且能更为方便的进行程序的调试。图4.1-图4.12为五层电梯的逻辑控制主要程序。控制程序的进入由MCMCR主控指令控制，X000为允许电梯自动控制的开关。4.1厅门（外呼）按钮呼梯信号记忆和显示楼层外呼指示程序比较复杂，按下外呼按钮，则对应的外呼指示置位，在取消置位时，一层和五层因为只有一种运动方向，因此直接平层后门电机打开就能取消置位。而二、三、四层则不同，因为这三层均有两种运动方向，只有电梯运动方向与外呼运动方向相同时，才能取消置位。以下程序为各楼层外呼按钮按下之后所对应的外呼指示，其梯形图如下图所示： 图4.1厅门（外呼）按钮呼梯信号记忆和显示4.2平层信号记忆及信号解除轿厢未达到目标平层时的信号记忆及达到平层时信号解除的梯形图如下图所示：图4.2平层信号记忆及信号解除 4.2轿厢内呼按钮呼梯信号记忆和显示轿厢内呼较为简单，当按下内呼按钮，内呼指示即置位，达到指定楼层后，电梯门打开，内呼指示取消置位。梯形图如下图所示：图4.3轿厢内呼按钮呼梯信号记忆和显示 4.2厅门开关门有效信号所绘制的梯形图如下图所示：图4.4厅门开关门有效信号4.3轿厢内呼开关门有效信号所绘制的梯形图如下图所示：图4.5轿厢内呼开关门有效信号 4.2开关门控制的梯形图如下图所示： 图4.6开关门控制的控制程序4.7电梯轿厢上/下行电梯上/下行的条件如下图所示： 图4.7电梯轿厢上下行流程图 4．71电梯轿厢上行由图4.7知电梯在满足以下条件时上行（1）电梯在一层时，无论什么情况均上行；同理，电梯在第五层时无论什么情况均不上行。（2）电梯在二层，且有二层外呼上指示，三层外呼下指示，三层外呼上指示，四层外呼下指示，四层外呼上指示，五层外呼下指示，三层内呼指示，四层内呼指示，五层内呼指示。（3）电梯在三层，且有三层外呼上指示，四层外呼下指示，四层外呼上指示，五层外呼下指示，四层内呼指示，五层内呼指示。（4）电梯在四层，且有四层外呼上指示，五层外呼下指示，五层内呼指示。满足以上条件同时不满足电梯下行条件时，电梯上行，绘制梯形图如下： 图4.8上升信号4.72电梯轿厢下行同样，当满足以下条件，且不满足电梯上行条件时，电梯下行：（1）电梯在二层，且有二层外呼下指示，一层外呼上指示，一层内呼指示。（2）电梯在三层，且有三层外呼下指示，二层外呼上指示，二层外呼下指示，一层外呼上指示，二层内呼指示，一层内呼指示。 （3）电梯在四层，且有四层外呼下指示，三层外呼上指示，三层外呼下指示，二层外呼上指示，二层外呼下指示，一层外呼上指示，三层内呼指示，二层内呼指示，一层内呼指示。（4）电梯在五层时，无论什么情况均满足下行条件，同理，电梯在一层时，无论如何均不会下行。绘制梯形图如下所示： 图4.9下降信号4.8升降控制信号所绘制的梯形图如下图所示：图4.10升降控制信号 4.9层显示信号的控制程序如下图所示：图4.11显示信号 4.9门信号的控制程序如下图所示：图4.12开门信号 第五章结论在本次毕业设计中，我通过查阅与课题有关的技术参考资料，了解与此有关的应用技术，同时学习掌握三菱系列PLC的编程调试方法，在此基础上设计并完成了用三菱PLC控制五层电梯系统的硬件和软件，给出系统硬件的设计说明，以及软件的设计构思，并编写出相应的梯形图。毕业设计是大学学习阶段的一次非常难得的理论与实践相结合的机会，通过这次独立地设计出电梯PLC控制系统，我摆脱了单纯的理论学习状态。通过实际的软、硬件设计与选择，锻炼了我综合运用所学专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高了我查阅文献资料以及专业文献翻译等其他方面的能力水平。通过与秦老师的沟通与交流，我了解到许多PLC的实际运用知识，硬件设备的选用方法等，让我的综合能力得到了提高。这一次的毕业设计使我得到了宝贵的实际设计经验，使我能够更好的把理论与实践结合起来，再未来的工作中表现出更好的自主学习能力和灵活应变能力。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。但在此次毕业设计中，我还有一些未能完成遗憾。由于能力所限，我仅仅运用PLC实现了电梯最基本的运动控制功能，在实际运行中还存在一些不足，例如没有实现电梯升降速度的控制，没能考虑到电梯的舒适性，没能运用变频器对电机进行调速，造成在实际运用中乘坐人员舒适度的降低，也没能实现安全保护系统，这也是我进一步需要努力和加强的地方。发现问题，面对问题，才有可能解决问题。不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我会更关注实际与理论的结合，争取把理论很好的运用到实际中来。 致谢人生的第一次毕业设计终于结束了，回想整个做毕业设计的经历，是一个不断发现问题、解决问题，努力吸取新知识来丰富自己的过程，让我觉得分外充实。此次毕业设计不仅让我对PLC有更深一步的了解，同时也增加了自己的动手实践能力，为以后的工作打下了基础。可以说毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。首先，我要感谢我的学校，是她让我在大学生活中不仅学到了学业上的知识，也学到了为人处事的道理，让我的学识和思想都更加成熟，为以后的学习、工作、生活奠定了基础；她还为我们提供丰富的资料，使我们能够顺利解决在毕业设计中遇到的问题。其次，我要感谢秦展田老师，是他教会我们如何使用三菱PLC，如果不是他的无私教导，我也许无法运用PLC来完成此次的毕业设计；最后，我要感谢我的几位同学，当我在完成毕业设计中遇到问题时，是他们的细心讲解才让我从困惑中走出来。老师的无私奉献，同学的帮助和朋友的关心使我能够顺利完成此次毕业设计，在这里，我向所有关心和帮助过我的老师、同学和朋友表示由衷的谢意! 参考文献〔1〕刘建华，《三菱FX2N系列PLC应用技术》，机械工业出版社，2010。〔2〕韩晓新，《三菱FX系列PLC基础及应用》，机械工业出版社，2010。〔3〕余雷声，《电气控制与PLC应用》，机械工业出版社，2001。〔4〕高钟毓，《机电控制工程》，清华大学出版社，2002。〔5〕程子华，《PLC原理与编程实例分析》，国防工业出版社，2007。〔6〕何波，《电气控制与PLC应用》，中国电力出版社，2008。〔7〕周亚军，《电气控制与PLC原理及应用》，西安电子科技大学出版社，2008。〔8〕张浩风，《PLC梯形图设计方法与应用实例》，机械工业出版社，2008。〔9〕王永华，《现代电器控制及PLC应用技术》，北京航天航空大学出版社，2008。