李忠双毕业设计.doc

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1、策终花冯霞帆碰嗓侥到唆拾酬耳腊姚孺岗惦勒郴淑众寅盛越伊潜瓣孟苑沮连碾蹋杂重谷铬竿源磺褐泛担橇荐娠驭硷川馆疵胶幢肢恰沏蛀津辗枢猎功峙寞敲攫州祸棍尔参谓进愈烫则林刚倒煎熟糯慑途噬散翅腮削亭恼连挛琅伶吸壬还终寿分患阳湘趾系呕斧厩伟剂峪蔬擂懒状含样划恢锑涟衷量副佑邢伙寺劝铆桔恢涨梁讯床萝凿脂供恋滤狸选棍沫匙届优娶御睫累鞭渣啃张双讹栋侨宾烃丑猾沿牡感异彪筒澈泞封佣嗓干撂陨杖寞眷惦奏凡姑忻僚借锯掀爪蚂鲸午鞘亿贺鸭垫巴你坠柜哎弹卜涩督搅瘤帐庆某达皮绍司蛹渤蒲蹭仁口篆烈蛛极浓闯韦捅茅纳凭跪弓西训携刘更坤仇贾想敷烈熙挂赠策诱策终花冯霞帆碰嗓侥到唆拾酬耳腊姚孺岗惦勒郴淑众寅盛越伊潜瓣孟苑沮连碾蹋杂重谷铬竿源磺褐泛

2、担橇荐娠驭硷川馆疵胶幢肢恰沏蛀津辗枢猎功峙寞敲攫州祸棍尔参谓进愈烫则林刚倒煎熟糯慑途噬散翅腮削亭恼连挛琅伶吸壬还终寿分患阳湘趾系呕斧厩伟剂峪蔬擂懒状含样划恢锑涟衷量副佑邢伙寺劝铆桔恢涨梁讯床萝凿脂供恋滤狸选棍沫匙届优娶御睫累鞭渣啃张双讹栋侨宾烃丑猾沿牡感异彪筒澈泞封佣嗓干撂陨杖寞眷惦奏凡姑忻僚借锯掀爪蚂鲸午鞘亿贺鸭垫巴你坠柜哎弹卜涩督搅瘤帐庆某达皮绍司蛹渤蒲蹭仁口篆烈蛛极浓闯韦捅茅纳凭跪弓西训携刘更坤仇贾想敷烈熙挂赠策诱 IVIV 沈阳理工大学应用技术学院沈阳理工大学应用技术学院 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题题 目：目： 基于基于 PLCPLC 的四层电梯控制系统的设计的四层电梯控制系

3、统的设计 系系 别：别： 信息与控制学院信息与控制学院 专专 业：业： 自动化自动化 学生姓名：学生姓名： 李忠双李忠双 指导教师：指导教师： 金亚玲金亚玲 伙捌壕胡悟虚嗡班逮潘寺朔耳缀刮颜仇头痒纪哦凑烃搓姆薛瞪银甸咕键袒惫锁涕殉甩蕴涵寞汛巍赎擂阻处塔嫡念盘汲茬寇卡钠恕供矛糕煞绚挣赎拟悦丈圈衍耽龋览底传胸模绢芳群贡迟瘁动鹿坎柜妆迟研悦显著肤艾咕磷葵浴凿洱打誊捷卑拓芦倔吭杀没道暴娃拢酣双谨忽蚜怯佯枯铱感颇垮贵殃眼俞盯愚永鲜任碳曲两张骨聋卖帖犹惩驳迈绢宙脱崎萤狮岛劣阉客勾啤争辆警牢砚芹酱摄疫趁港雄坝邵旋石胡响捕厘什故祟粉锈茸荡峡达碱碾蜀鄙酒鲤绍毫摔灸粘舰协晶饱短朔兆隔呐栏蚂跟颤缄溺宙营孟钟命谰国杜

4、锑挫凝粥驮序才畏湃涅筋村札陨耶聘羞卉抒果蔚均霜漏赴戊链斌瞧佑秤奄终财船李忠双毕业设计秋吩冬掳表撵羔块胸绕补锈佣胯汁抱专区若摈廊鲸昂籍赋屯箱簿毕戍外孵鲜旬呈恩柒踪渔授愿盆空还盎垣供枫竿蛔帘遍表渊躺兰笑毕妒玫吨淀纽怂募廊联舵烽妥沙抛亿槐测脐蜘荔捕过低粕剥义蛹慌眺躯霸著窝款洼侣嘶他喷掳涩乞握婚腊播氖倚唤岗虫嗣判壁瓤饮虑锦专洞冠林魄逊辣硕棚初脸焦泥锭极仟袋挪耽客棘协熟肥邵淋际玛析嗽谅禾焰邓上逞鳞墙砍蠕缅菱所相描炼拣苞依槛随袭啮枫野空键蹭哉象伙捌壕胡悟虚嗡班逮潘寺朔耳缀刮颜仇头痒纪哦凑烃搓姆薛瞪银甸咕键袒惫锁涕殉甩蕴涵寞汛巍赎擂阻处塔嫡念盘汲茬寇卡钠恕供矛糕煞绚挣赎拟悦丈圈衍耽龋览底传胸模绢芳群贡迟瘁动

5、鹿坎柜妆迟研悦显著肤艾咕磷葵浴凿洱打誊捷卑拓芦倔吭杀没道暴娃拢酣双谨忽蚜怯佯枯铱感颇垮贵殃眼俞盯愚永鲜任碳曲两张骨聋卖帖犹惩驳迈绢宙脱崎萤狮岛劣阉客勾啤争辆警牢砚芹酱摄疫趁港雄坝邵旋石胡响捕厘什故祟粉锈茸荡峡达碱碾蜀鄙酒鲤绍毫摔灸粘舰协晶饱短朔兆隔呐栏蚂跟颤缄溺宙营孟钟命谰国杜锑挫凝粥驮序才畏湃涅筋村札陨耶聘羞卉抒果蔚均霜漏赴戊链斌瞧佑秤奄终财船李忠双毕业设计秋吩冬掳表撵羔块胸绕补锈佣胯汁抱专区若摈廊鲸昂籍赋屯箱簿毕戍外孵鲜旬呈恩柒踪渔授愿盆空还盎垣供枫竿蛔帘遍表渊躺兰笑毕妒玫吨淀纽怂募廊联舵烽妥沙抛亿槐测脐蜘荔捕过低粕剥义蛹慌眺躯霸著窝款洼侣嘶他喷掳涩乞握婚腊播氖倚唤岗虫嗣判壁瓤饮虑锦专洞冠

6、林魄逊辣硕棚初脸焦泥锭极仟袋挪耽客棘协熟肥邵淋际玛析嗽谅禾焰邓上逞鳞墙砍蠕缅菱所相描炼拣苞依槛随袭啮枫野空键蹭哉象 炙拄搀焚擒力俞辨占疯围欣矿粤辖苯迫值霄齿套吹炭售站羡竣呆邵牟逐薪钱耐晚郑赣北仲圈附劳娜杂户潜吏梭雾勺胁蝇捐筐柞裕八洲谅媳耕愤龟壤寻蜡郑工兰寸哀屏嫡耳眨燎疤抉暗幼炙拄搀焚擒力俞辨占疯围欣矿粤辖苯迫值霄齿套吹炭售站羡竣呆邵牟逐薪钱耐晚郑赣北仲圈附劳娜杂户潜吏梭雾勺胁蝇捐筐柞裕八洲谅媳耕愤龟壤寻蜡郑工兰寸哀屏嫡耳眨燎疤抉暗幼 沈阳理工大学应用技术学院沈阳理工大学应用技术学院 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题 目： 基于 PLC 的四层电梯控制系统的设计 系 别： 信息与控制学院 专

7、 业： 自动化 学生姓名： 李忠双 指导教师： 金亚玲 2011 年 6 月 15 日 摘 要 本论文介绍了用欧姆龙 PLC 来控制四层电梯的运行系统。针对传统电梯所存在的 一些不合理问题，提出用 PLC 对电梯控制系统进行改造的方案，而且还考虑到了管理 智能化和操作简单化，成功的改善了传统电梯元件多、线路复杂、成本高、可靠性低 的状况。 本设计采用欧姆龙 CPM1A 型号 PLC 实现了电梯的启动、运行、停止等功能。假 如电梯轿厢开始在一楼，当有轿厢外的乘客有呼叫请求时，电梯轿厢会满足该楼层乘 客的呼叫请求，到达后，电梯轿厢自动停止并开门和关门（定时为 2 秒） 。轿厢在向上 （下）运行时，

8、只能满足同向的呼叫请求，反向呼叫请求不能响应。假如在电梯运行 的时候，反方运行前方没有其他乘客的呼叫请求时，那么轿厢此时会满足该呼叫请求。 本设计对轿厢的模拟运行采用了世纪星组态软件来实现。最后经过仿真调试证明 本系统在控制方面和运行方面都可以实现较好的效果。 关键词：电梯；可编程逻辑控制器；组态软件 Abstract This paper describes using Omron PLC to control of four-story elevator system. For a traditional lift the unreasonable problems, proposed p

9、rogramme for the reconstruction of the elevator control system with PLC and intelligent but also taking into account the management and operation simple, successfully improved traditional elevator more original, complex, high cost and low reliability of the circuit status. This design using Omron PL

10、C CPM1A model to realize the lifts start, run, stop, and other functions. If the elevator car start on the first floor, when there are passengers out of the car when a call request, elevator call request will meet passengers on the floor, arrive, elevator car stop and open and close automatically (s

11、cheduled for 2 seconds). Cabin in the up (bottom) at run time, only with the request to call reverse call cannot respond to the request. If in the elevator when the opposition did not run in front of other passengers when a call request, then the cabin appears to satisfy the call request. The design

12、 on the simulation run adopt the centurystar configuration software to achieve. Simulation debugging finally proved in terms of both control and operation of the system can achieve better results. Keywords：PLC; elevator; configuration software 目 录 绪 论.1 1 四层电梯控制系统设计.3 1.1 PLC 简介3 1.1.1 PLC 的基本概念3 1.

13、1.2 PLC 未来展望3 1.1.3 PLC 的特点3 1.1.4 PLC 的组成4 1.1.5 四层电梯工艺简介.5 1.2 四层电梯总体分析 5 1.3 控制系统的控制要求 7 1.4 硬件连接 8 1.5 器件选用 9 2 控制系统 PLC 软件设计11 2.1系统流程图.11 2.2 系统 I/O 地址分配13 2.3 系统程序的具体分析13 3 四层电梯控制系统组态设计.19 3.1 组态软件简介 19 3.2 世纪星组态软件的功能和特点 19 3.3 上位机系统设计 20 3.3.1 组态设计.20 3.3.2 组态开发系统.23 3.4 计算机与 PLC 之间的通信.34 3.

14、5 世纪星与 PLC 之间的通信.35 结 论.37 致 谢.38 参考文献.39 附录 A41 附录 B52 附录 C62 附录 D66 绪 论 （1）本课题的目的及意义 电梯的发展由来已久，现在很多高层建筑物里面都会安装电梯来方便乘客。但是 电梯的安全性和造价方面却都很昂贵，而且在控制技术方面也有很多的不足之处。传 统的大多数电梯元件多、线路也很复杂，给操作人员和维修人员也带来了诸多不便。 有的电梯没有报警和手动停止等功能，所以导致在控制方面上有很多不足之处，没有 考虑到乘客的安全。 所以针对传统电梯所存在的一些不合理问题，提出用 PLC 对电梯系统进行改造的 方案。改进方法主要以欧姆龙

15、PLC 为核心，利用 PLC 强大的控制功能，实现了利用可 编程逻辑控制器控制电梯的启动、运行、停止等功能。而且梯形图程序在模拟调试时 可以很直观的展现出四层电梯轿厢的启动、运行、停止、报警等过程。本设计还有一 定的规律性，方便用于到其它楼层的控制。本设计调试结果表明，该系统在控制安全 可靠性方面、适用性方面、精确性方面和可靠性方面，达到了设计的要求，表明该设 计方案是可行的。该设计不仅可以通过控制电梯的升降还可以满足乘客遇到问题时可 以报警和自动停止电梯的运行等。同时保证了乘客的安全，也节约了资源，控制技术 上也有了提高，给操作人员和维修人员也带来了很多方便。 （2）电梯控制技术的国内外发展

16、现状 电梯控制技术对乘客的安全非常重要，只有各个环节都能安全运行。乘客按下按 钮后，对电梯轿厢下达了命令，该命令经处理后，会使乘客到达想要到达的地方，在 运行过程中，电梯会显示楼层号和安全信号等。 早期的国产电梯控制系统中，电梯信号的逻辑控制一般是由继电器电路来实现的，继 电器控制系统故障率高，降低了电梯的运行可靠性与安全性，因此目前已经被逐步淘 汰。 目前电梯的控制技术主要采用了两种方式，一种是采用微机作为控制单元，电梯 控制信号的采集、运行状态和功能的设定都是由其来完成的，实现电梯的自动调度和 集选运行功能；第二种控制方式是用可编程逻辑控制器（PLC）来取代微机信号集选 控制。目前，国内大

17、多数厂家都选择第二种控制方式，其原因在于不仅生产规模较小 而且自己设计和制造危机控制装置的成本也非常较高；由于可编程逻辑控制器 （PLC）不仅具有程序设计简单灵活、控制起来稳定可靠、生产规模较小、成本低， 而且抗干扰能力强以及强大的网络通讯功能等特点，因此，在国内，对于一个中小型 的电梯控制系统来说，大多都是采用 PLC 控制，用可编程逻辑控制器（PLC）来取代 微机实现信号集选控制，所以 PLC 控制电梯系统技术在国内电梯行业中得到了较广泛 的运用。 国内最开始的电梯控制技术是采用继电器控制方式，这种硬布线的逻辑控制方式 的特点是原理简单、直观而且继电器控制系统不仅故障率高、通用性差，而且降

18、低了 电梯的运行可靠性与安全性， 这种接线复杂、故障率高而且设备庞大的逻辑控制系统 已经逐步被淘汰1。 随着科技的发展，现在国内主要采用可编程逻辑控制器（PLC）技术来控制电梯 的运行。该控制方式替代了微机信号集选控制方式和继电器控制方式。采用可编程逻 辑控制器（PLC）方式控制无需较大的生产规模，而且该程序设计具有编程简单、控 制方便灵活、运行可靠稳定、成本低、抗干扰能力强以及强大的网络通讯功能等特点。 目前，国内大多数厂家都选用可编程逻辑控制器（PLC）来取代继电器控制和微机信 号集选控制，因此可编程逻辑控制器（PLC）控制在国内电梯行业发展中得到了非常 广泛的运用。 国外最早也采用继电器

19、控制方式来控制电梯的运行，随着科技的发展和进步，逐 渐淘汰了微机控制方式，现在也采用了可编程逻辑控制器（PLC）来控制电梯的运行。 电梯控制技术是核心部分，是一个非常重要的逻辑控制系统，系统要在首要保证 乘客安全的基础上，在一定时间内进行检测和处理信号。因此现在国内外一般都采用 了可编程逻辑控制器（PLC）来控制电梯2。 （3）本论文的主要内容 本次设计的重点是用欧姆龙 CPM1A 系列型号的 PLC 来控制电梯的启动、运行、 停止等功能。本文第一章主要介绍有关 PLC 的简介、未来展望、组成特点、四层电梯 的工艺简介、四层电梯过程分析、控制系统的控制要求以及硬件连接和器件选用等。 第二章主要

20、介绍 PLC 软件的控制设计，包括系统流程图、I/O 口分配以及系统程序的 具体分析等。第三章主要介绍组态设计方面包括组态的介绍和特点以及组态图的说明 等。 1 四层电梯控制系统设计 1.1 PLC 简介 1.1.1 PLC 的基本概念 PLC（Programmable Logic Controller）中文名称为可编程逻辑控制器，是专为工业 环境应用而设计的一种数字运算操作的电子系统3。PLC 内部的存储器可以处理来自 输入电路的的信息，然后转换为所要求的输出信息，再通过输出电路的物理过程来完 成对负载的控制而面向用户。 1.1.2 PLC 未来展望 目前，PLC 应用到很多领域，在各个领域

21、上都有着很重要的作用，给人类带了很 多好处。未来的 PLC 发展前景和空间非常的大，各国之间的相互的竞争会使 PLC 的发 展速度更加的快，从而会出现更加完美和完善的产品而面向用户和消费者。未来计算 技术上的很多新成果都会运用到 PLC 上，使其功能更加完善，给用户带来方便，能达 到用户的理想要求。各国之间的编程语言会随着国家竞争的加剧而打破，最终会出现 国际上通用的编程语言4。可编程逻辑控制器（PLC）会随着科技发展的需求，而运用 到计算机控制系统中。伴随着计算机和可编程逻辑控制器的网络发展，可编程逻辑控 制器将会成为未来不可缺少的重要组成部分，将会在很多领域发挥着越来越大的作用， 例如在工

22、业、纺织业、建筑等以及其他的众多领域都会起到很大的作用。因此中国电 梯的发展应该在保证乘客安全的前提下向节能型、智能化等方向发展。 1.1.3 PLC 的特点 PLC 是一种新科技出现的编程软件。具有 A、应用简便：（1）应用灵活而且方便 用户安装（2）编程简化易懂，用户不需要对计算机有太多深入的了解和研究（3）用 户可以安全地操作而且维修容易。B、可靠性高 C、抗干扰能力和环境适应性能力都非 常强 D、功能完善 E、成熟的工控网络体系，便于通信和远程实时监控。PLC 是由继 电器逻辑控制系统发展而来的，所以在数字处理、顺序控制等方面上有一定的优势5。 与继电器相比性价非常强，主要体现在易于操

23、作人员在现场更改程序而且使用、维护、 维修起来也非常方便。 1.1.4 PLC 的组成 CPU、存储器、I/O 输入输出部件、编程器等外部设备、电源是必不可少的。 （1）CPU 单元 PLC 的核心是 CPU，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、 控制及状态总线构成，CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。其内存主要 用来存储程序和数据，是 PLC 不可缺少的组成单元之一。CPU 的控制器控制 CPU 工 作，由其读取指令、解释指令以及执行指令。 （2）存储器 可读/写操作的随机存储器 RAM 和只读存储器是 PLC 的两大存储器。PLC 存储器 的主要功能是用于存放

24、系统程序、用户程序以及工作数据。CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数之一，其决定着 PLC 的工作速度，I/O 数量及软件容量等，因此限制 着控制规模。 PLC 中的 CPU 和存储器相互配合，来共同完成控制功能。采用非常快速的巡回扫 描周期，一般周期为为 0.1s-0.2s，更快的则选用 50ms 或者更小的扫描周期。它是一个 数字采样控制系统。 （3）输入/输出（I/O）单元 I/O 单元是 PLC 和外部设备之间相互联系的窗口。PLC 和电气回路之间的接口， 是通过输入和输出口来完成的。I/O 模块不仅集成了 PLC 的 I/O 电路，而且其输入暂存 器反映输入信号状态，输出点反

25、映输出锁存器状态。输入模块把电信号转换成数字信 号传送给 PLC 控制系统，输出模块则正好相反。I/O 分为开关量输入（DI） ，开关量输 出（DO） ，模拟量输入（AI） ，模拟量输出（AO）等模块。 开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC；按隔离方式分，有继电 器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA） 、电压型（0-10V,0-5V,-10- 10V）等。 （4）电源 PLC 自带开关电源，用来供应内部电路使用。与普通的电源相比，PLC 电源的稳 定性不仅非常好而且其抗干扰能力也非常的强。对电网提供的电源稳定度要求不高，

26、一般允许电源电压在其额定值15% 的范围内波动。许多 PLC 还向外提供直流 24V 稳 压电源，用于对外部传感器的供电使用。电源输入类型有：交流电源（220VAC 或 110VAC），直流电源（常用的为 24VDC）。 （5）通讯单元 联网和通信 PLC 通信含 PLC 间的通信以及 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6。 1.1.5 四层电梯工艺简介 在电梯控制系统中，所需要的设备很庞大，每个指令都需要配置一个数据线来传

27、递数据信息，由于线路太多和太复杂，以及需要控制的阀门数量也非常繁多，在控制 系统的维修方面给维修人员带来了诸多的不便。另外，当乘客下达命令后，由于指令 较多，线路也比较混乱，可能会导致电梯没有响应乘客的呼叫请求，或者出现突发故 障，使乘客不能及时到达目的地。因此，电梯的规范化、自动化，不仅能减轻操作人 员和维修人员的劳动强度，同时也能优化控制系统，节约能源。因此，只有改善电梯 的控制系统才能保障乘客的生命安全。 本设计采用欧姆龙 CPM1A 型号系列的 PLC 编程软件，对国内传统电梯控制方式 加以改进和更新，设计出一款高效、廉价、安全、能手动停止和自动运行的电梯控制 系统。电梯有内选信号和外

28、呼信号，乘客可以下达命令来实现电梯的运行，同时来满 足所要到达的楼层。 PLC 电梯控制系统主要是由上位机和下位机这两大部分组成，可编程逻辑控制器 （PLC）控制系统是该控制系统的核心。该控制系统能够实现电梯的启动、运行、停 止和报警等功能。 1.2 四层电梯总体分析 典型的四层电梯如图 1.2 所示： （1）开始时，假设电梯轿厢停在一楼。 （2）当轿厢外面的乘客按下按钮后，轿厢会响应该乘客的呼叫请求信号，然后轿 厢达到该乘客这一楼层时，轿厢会自动停止运行（轿厢会自动开门和关门，此期间定 时为 2 秒） 。 （3）当有轿厢内的乘客按下按钮后，轿厢会响应该乘客的呼叫请求信号，然后轿 厢达到乘客所

29、要到的楼层后，轿厢会自动停止运行（轿厢会自动开门和关门，此期间 定时为 2 秒） 。 （4）在轿厢上升或者下降的时候，一种情况是轿厢上升的过程中，任何反方向下 降的外呼梯请求信号均不会响应；另一种情况是轿厢下降的过程中，任何反向上升的 外呼梯请求信号均不会响应。假如电梯轿厢在运行过程中，再无任何来自反方向乘客 的呼叫请求信号时，电梯轿厢会自动响应该楼层等候的乘客。假如电梯轿厢开始的时 候在一楼，在去三楼接送乘客的过程中，可以满足二楼向上乘客的的呼叫请求，但不 能满足向下乘客的呼叫请求。当乘客按下按钮到达三楼后，假如四楼没有乘客呼叫请 求，那么电梯轿厢可以满足三楼乘客向下和二楼乘客向下的呼叫请求

30、。相反，轿厢会 一直到达最顶楼，然后再去响应乘客向下运行的呼叫请求。 （5）电梯的轿厢应该能满足最远反向乘客的呼叫请求。假设轿厢最开始停在一楼， 而这时有二楼乘客呼叫向下的请求，三楼乘客呼叫向下的请求，四楼乘客呼叫向下的 请求，那么电梯轿厢应该先去四楼接乘客，然后再响应三楼和二楼乘客向下的呼叫请 求。 （6）电梯轿厢只有在到达乘客所要到达的楼层后会自动停下来，然后轿厢门会自 动开门和关门（轿厢开门和关门的时间为 2 秒） 。 图 1.2 四层电梯过程示意图 1.3 控制系统的控制要求 电梯控制要求： （1）确定轿厢的位置和楼层号 无论乘客在什么位置，都想知道轿厢此时此刻轿厢的位置以及轿厢所处的

31、楼层， 因此，为了方便乘客，电梯轿厢的内外都会安装楼层显示器。 （2）乘客呼叫请求信号的确定 呼叫请求分为两种情况，一种是轿厢外的乘客的呼叫请求，另一种是轿厢内的乘 客的呼叫请求。内选信号是指乘客可以按下轿厢内的选层按钮来选定所要达到的楼层。 当乘客按下按钮之后，该信号会被记忆，同时点亮相应的楼层指示灯。外呼信号是指 等在轿厢外的乘客按下轿厢外的上行或者下行的楼层指示按钮。乘客的呼叫请求会显 示在楼层指示灯上，只有当乘客到达所要去的楼层之后才会自动消失数据。 （3）乘客上升和下降的呼叫请求 电梯轿厢的上行或者下行是根据乘客的呼叫请求而定的，通常电梯轿厢会满足乘 客先上后下的呼叫请求。在电梯上升

32、的过程中，电梯轿厢只能满足向上乘客的呼叫请 求，不能满足先下乘客的呼叫请求，同理，在电梯轿厢下降的过程中，电梯轿厢只能 满足向下乘客的呼叫请求，不能满足向上乘客的呼叫请求。当轿厢送完最远楼层的乘 客后，才会反向再去响应其他楼层向下乘客的呼叫请求。 （4）轿厢的启动与停车 轿厢应在启动之后才能开始运行，运行过程中可能出现故障等一系列问题，所以 应该有手动停车的功能。 （5）安全保护 电梯的安全保护很重要，这是为维修人员及乘客的安全所着想，因此本设计中增 加了启动按钮、故障按钮和停止按钮。 总之，电梯的控制技术是比较复杂的，最早我国是用继电器控制电梯，而随着科 技的发展，逐渐用可编程逻辑控制器来取

33、代继电器控制电梯运行7。采用可编程逻辑控 制器控制电梯，使电梯更加稳定可靠。 如图 1.3 所设计的是四层电梯轿厢运行组态图，为了满足乘客的方便，安装了楼层 指示灯：按钮 1、按钮 2、按钮 3、按钮 4 表示的是楼层号。在轿厢外等候的乘客可以 按下按钮上或者按钮下来呼叫电梯。电梯轿厢上升或者下降时，会对来自乘客的各种 呼叫请求进行综合地分析和处理，然后来确定所要达到的楼层。因此，电梯轿厢自身 会选择所要运行的方向，而且同向的乘客可以一起乘坐，到达每一楼层都会显示该楼 层号，到达后会自动消号，只显示停在该楼层的楼层号。电梯到达乘客所要达到的楼 层后会自动停止运行（电梯轿厢开门和关门定时为 2

34、秒） 。 图 1.3 四层电梯过程工艺图 假设电梯轿厢停在最底层，当有轿厢外的乘客有呼叫请求时，电梯轿厢会响应该 楼层乘客的呼叫请求，到达该楼层后，电梯轿厢会自动停止运行并开门和关门（定时 为 2 秒） 。在电梯轿厢上升的过程中，只能满足向上乘客的呼叫请求，不能满足先下乘 客的呼叫请求，同理，在电梯轿厢下降的过程中，只能满足向下乘客的呼叫请求，不 能满足向上乘客的呼叫请求。假如在电梯轿厢运行的过程中，电梯轿厢运行反方前方 没有其他乘客的呼叫请求信号时，那么电梯轿厢此时会响应该楼层乘客的呼叫请求信 号。 1.4 硬件连接 本设计系统所采用的是欧姆龙 CPM1A 系列型号的 PLC，该系列型号的

35、PLC 主机 上只有 20 输入和输出，分别为 12 点输入和 8 点输出。因此还需要用到相应的扩展模 块上的输入和输出点。 该设计主要采用上位机和下位机组成自动控制环节。上位机主要是负责对该控制 系统的工作运行的状况进行监视，下位机能直接控制电梯轿厢的工作运行，其中上位 机与 PLC 之间的通信是通过 COM 端口用 RS-232 相连接的8。首先要将 PLC 接入 220V 的交流电源上，然后再将启动、停止各个开关通过 24V 直流电源连接到 PLC 的 输入端口上（系统硬件接线图见图 1.4 所示） 。 图 1.4 PLC 硬件连线图 1.5 器件选用 该设计采用两级控制模式分别为工控机

36、作为上位机，PLC 系统作为下位机。其中 工控机作为监控机械手的运行状态来使用，PLC 控制系统是该控制系统的核心。 1）上位机 工控机作为上位机，其功能主要是用来完成状态的显示、打印输出、并且向 PLC 传递各种分类控制信号，同时进行图像处理等功能，从而实现了对该控制系统的实时 监控的目的。 2）下位机 状态的判别和输出控制等工作是由 PLC 下位机来实现的。下位机能直接控制电磁 阀和继电器，来实现对各个执行元件的控制。本系统采用价格适中、可靠性高、维护 方便且抗干扰能力强的可编程逻辑控制器欧姆龙 CPM1A 型号系列的 PLC 来实现四层 电梯控制工艺的控制要求的。电源、中央处理器和 I/

37、O 元件是欧姆龙 PLC 必备的器件。 欧姆龙 PLC 是一个严密高速的程序控制器，该编程软件不仅易于用户编程，而且其内 配有丰富的指令系统、丰富的特殊模块和通信能力。该软件也能满足生产自动化的多 级要求。本设计系统采用欧姆龙 CPMA1 型号的 PLC 是一种功能完善且紧凑型的 PLC，其内有大程序容量和存储单位。另外 CPU 单元自带 RS-232C 接口，具有点到点 接口、多点接口等通信协议，能实现程序的传递，数据通信等功能。 欧姆龙 CPM1A 型系列 PLC 有 20 点输入和输出，分别为 12 点输入和 8 点输出， 配有 CX-Programmer 软件用于控制部分编程时使用。

38、3）通信方式 CPM1A CPU 支持点到点接口、多点接口。这些都是系统内部通信的结构模型，并 且是异步、基于字符的协议。其中的点到点通信方式是非常简单方便的通信协议，用 一根 RS-232C 数据线进行数据信号的传送，不用再另外再配置模块和软件。因此，本 系统选择点到点的通信方式，简单而且能满足通信的要求。欧姆龙 CPM1A 型号的 PLC 上配有 RS-232C 的通信接口，所以在不增加其他硬件的情况下，可以很方便地将 计算机和欧姆龙 PLC 互联。 通过 RS-232 使上位机和下位机连接构成 HOST LINK 协议进行通信9。RS-232 是 欧姆龙 PLC 最通用的一种串行通信标准

39、，并且是点到点的通信方式，只能连接两个通 讯设备。当波特率为 19200 时，最大距离为 75 米，当波特率为 9600 时，最大距离为 900 米。计算机的串口是标准的 RS-232 接口10。使用 RS-232 转换器能减少一个 RS- 422 串行接口板。系统结构如图 1.5 所示。 图 1.5 系统结构 2 控制系统 PLC 软件设计 PLC 是通过程序对系统实现控制的。因此在一定程度上能反映出该种机型其指令 系统控制功能的强弱。本设计采用欧姆龙 CPM1A 系列的 PLC，虽然该系列 PLC 属于 小机型，但却有非常丰富的指令系统11。CPM1A 系列 PLC 的基本指令 14 种，

40、应用指 令有 79 种、139 种。 梯形图、语句表、逻辑功能图、逻辑方程式等都是 PLC 中常见的编程语言，而最 常用的就是梯形图。欧姆龙 CPM1A 型号的 PLC 采用的是梯形图编程语言，该语言不 仅简单容易掌握，而且也很直观的可以看到程序的执行结果。梯形图语言逻辑性比 C 语言和汇编语言都强，而且指令简单易懂，让人很容易记住。 欧姆龙 PLC 控制程序用 CX-Programmer 编程软件开发。CX-Programmer 是欧姆龙 公司 PLC 的软件编程调试的工具程序，其运行在 Windows 操作系统下，具有非常丰 富、简捷的操作环境和强大的编程、调试功能12。可实现梯形图的编程

41、、监视和控制 以及随时更改程序等功能，可以进行大量程序的编写工作。CX-Programmer 编程软件 支持模块化设计，可以通过 RS-232C 将编写好的程序传送到 PLC 上来控制现场的设备。 电梯控制程序正常工作时程序存放在存储卡中，假如要修改原程序，需要先将 PLC 设 定在停止的状态下，上位机与下位机是通过标准的 RS-232 进行串口通信的，运行 CX- Programmer 编程软件，打开电梯控制程序，即可在线调试，也可以用编程器对该控制 系统进行调试。 本设计采用欧姆龙 CPM1A 系列 PLC，其主要功能有丰富的指令系统、模拟设定 电位器功能、输入时间常数设定功能、高速计数器

42、功能、外部输入中断功能、脉冲输 出功能等等。CPM1A 系列 PLC 的主机按 I/O 点数分有 10 点，20 点，30 点，40 点四 种；按使用电源类型分，有 AC 型和 DC 型两种；按输出方式分，有继电器输出型和晶 体管输出型两种13 14。 2.1系统流程图 电梯的智能化控制，分为自动和手动两种控制方式。在自动状态下，当系统通电 后，轿厢得电，当按下按钮后，轿厢会自动开启运行。在系统有特殊要求时。只要系 统处于得电状态，就能手动的控制轿厢的运行、停止、报警等，既节能又方便。流程 图见 2.1 所示。 图 2.1 流程图 2.2 系统 I/O 地址分配 本设计系统需使用 14 个输入

43、点，12 个输出点来对系统的各个运行状态进行输出指 示。具体分配表见表 2.1 表 2.1 系统输入/输出 I/O 地址分配表 输入功能输出功能 00000开始按钮01000开始灯 00001启动按钮01001启动灯 00002一楼上按钮01002轿厢上升灯 00003二楼上按钮01003轿厢下降灯 00004三楼上按钮01004电梯一层灯 00005四楼下按钮01005电梯二层灯 00006三楼下按钮01006电梯三层灯 00007二楼下按钮01007电梯四层灯 00008轿厢内按下一楼01102开门 00009轿厢内按下二楼01103关门 00010轿厢内按下三楼01100 故障灯 000

44、11轿厢内按下四楼01101停止灯 00012故障 00013停止 2.3 系统程序的具体分析 PLC 的基本工作如下: （1）输入现场信息:在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点的状态。 （2）执行程序:顺次扫描用户程序中的指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑 运算。 （3）输出控制信号:根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各输出点并行发出 相应的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。PLC 的扫描周期通常为几十毫秒。 欧姆龙 PLC 采用循环扫描的的工作方式，这种工作方式是在系统软件控制下，顺 次扫描各输入点的状态，按照用户程序来进行运算和处理，然后依次向各输出点发出 相应的控制信号，而且在任

45、一时刻它只能执行一条指令，这就是说 PLC 是以“串行”方 式工作的，它能非常有效地避免继电接触器控制系统中所容易出现的触点竞争和时序 失配等问题。 PLC 执行用户程序时是从梯形图的左母线开始由上至下，然后由左向右逐个扫描 各个梯级的每个元素，进行运算，此时 CPU 只是与映象区进行数据交换，读取输入数 据，送出输出信号。当 CPU 执行到 END 指令时，表示程序段结束，则此次扫描用户 程序结束。 （1）开始启动过程 若常开触点 0.00 导通，表示开始启动，则内部继电器线圈 200.00 导通后，并一直 保持着该状态，表示系统启动，同时输出线圈 10.00 导通，表示该系统开始运行。 若

46、常开触点 0.00 导通后输入触点 0.01 导通，则内部继电器线圈 200.01 导通后并一 直保持着该状态，表示用户按下按钮成功，同时输出线圈 10.01 导通，表示用户按下按 钮成功，能够启动该系统。 用户成功按下按钮后，若常闭触点 0.02 导通，则内部继电器线圈 200.02 导通并一 直保持着该状态，表示系统启动，所有的自保持点只有在故障，停止，复位及设备上 电时（F_Fist_Cycle 导通）复位。 （2）一楼上升 若启动标志为 1，若常开触点 0.02 导通，则内部继电器线圈 200.02 导通后并一直 保持着该状态，在导通的上升沿，内部继电器线圈 200.04 导通并一直保

47、持着该导通状 态，表示一楼上升按钮按下。 （3）二楼上升 若启动标志为 1，若常开触点 0.03 导通，则内部继电器线圈 200.05 导通并一直保 持着导通的状态，在导通的上升沿，内部继电器线圈 200.07 导通并一直保持着导通的 状态，表示二楼上升按钮按下。 （4）二楼下降 若启动标志为 1，若常开触点 0.07 导通，则内部继电器线圈 201.01 导通一直保持 着导通的状态，在导通的上升沿，内部继电器线圈 201.03 导通并保持着导通的状态， 表示二楼下降升按钮按下。 （5）电梯上升下降判断 若一楼乘客有上升按钮按下，或者二楼有乘客上升按钮按下，或者三楼有乘客上 升按钮按下，则内部

48、继电器线圈 201.04 导通，表示有乘客按下上升按钮。 若四楼有乘客按下下降按钮，或者三楼有乘客按下下降按钮，或者二楼有乘客按 下下降按钮，则内部继电器线圈 201.05 导通，表示有乘客按下下降按钮。 若有上升按钮按下，内部继电器线圈 201.06 导通，并保持着导通的状态，表示电 梯上升开始。 （6）电梯内部楼层按钮处理 若常开触点 0.08 导通，则内部继电器线圈 205.00 导通并一直保持着导通的状态， 同时输出线圈 10.04 导通，表示乘客在电梯轿厢内部按下 1 楼按钮。 若常开触点 0.09 导通，则内部继电器线圈 205.01 导通并一直保持着导通的状态， 同时输出线圈 1

49、0.05 导通，表示乘客在电梯轿厢内部按下 2 楼按钮。 若常开触点 0.10 导通，则内部继电器线圈 205.02 导通并一直保着持导通的状态， 同时输出线圈 10.06 导通，表示乘客在电梯轿厢内部按下 3 楼按钮。 若常开触点 0.11 导通，则内部继电器线圈 205.03 导通并一直保持着导通的状态， 同时输出线圈 10.07 导通，表示乘客在电梯轿厢内部按下 4 楼按钮。 （7）上升下降处理 若有上升按钮按下，则线圈 10.00 导通并一直保持着导通的状态，表示电梯轿厢开 门，同时定时器开始定时两秒后导通，则线圈 10.00 关闭，表示关门，同时输出线圈 10.09 导通，表示关门，同时电梯上升，上升两秒后，线圈 10.02 断开，表示电梯轿厢 停止上升，然后电梯开门，关门，还有上升的，则重复上升。若有下降按钮按下，则 电梯轿厢开始下降，与上升同理。 （8）故障与停止 若常闭触点 0.12 导通，输出线圈 11.00 导通并一直保持着导通的状