开 封 大 学
毕业设计说明书
题 目：七层载人电梯的PLC控制系统 专 业： 电气自动化技术 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师：
开封大学机电工程学院
二零零九年一月二十号
摘 要
PLC（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可靠性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。 随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。 PLC在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对升降的控制。
本文介绍了电梯的发展以及PLC在电梯控制中的应用。具体的阐述了利用西门子公司的PLC技术对电梯进行速度的控制的。在不增加硬设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。
关键词：PLC；电梯； 西门子;
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目录
摘 要 .............................................................................................................................................. 1 关键词............................................................................................................................................... 1
目录 ........................................................................................................................................... 2 前言................................................................................................................................................... 3 一、概述 ........................................................................................................................................... 5
1.1 PLC的分类 ...................................................................................................................... 5 1.2电梯的结构 ........................................................................................................................ 5 二、系统总体方案设计 ................................................................................................................... 9
2.1 电梯的主电路设计 ........................................................................................................... 9
2．1．1主电路 ................................................................................................................ 9 2.1.2 PLC控制程序的编制方法 ................................................................................ 10 2.1.3程序设计思路 ...................................................................................................... 10 2.1.4 电梯对控制信号的响应要求 ........................................................................... 11 2.1.5 PLC电梯控制系统的组成 .................................................................................. 11 2.1.6可编程序逻辑控制器（PLC） ............................................................................ 12 2.1.7输入、输出部分 .................................................................................................. 12 3.1电气组件 .......................................................................................................................... 13
3.1.1 输入设备的确定 ................................................................................................. 14 3.1.2输出设备的确定 .................................................................................................. 15 3.1.3PLC的机型和I/O点的点数选择 ........................................................................ 17 4.1系统软部分的设计 .......................................................................................................... 19
4.1.1 开关门环节 ......................................................................................................... 20 4.1.2 电梯起动、换速电路 ....................................................................................... 21 4.1.3 电梯的选向电路 ............................................................................................... 23 4.1.4楼层感应电路 ...................................................................................................... 26 4.1.5 电梯的平层控制 ............................................................................................... 28 4.1.6 外呼叫的登记与消除环节 ............................................................................... 29 4.1.7轿厢内指令 .......................................................................................................... 32 5.1梯形图的汇总及总结 ...................................................................................................... 33 三 、 安全设置 ............................................................................................................................. 34 四 、 设计小结 ............................................................................................................................. 35 五、 设计心得 ............................................................................................................................... 35 六 、致谢 ....................................................................................................................................... 36 七 、 参考文献 ............................................................................................................................. 37 附录:............................................................................................................................................... 39
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前言
可编程控制器简称PLC，它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内存，用在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作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生产或生产过程。它可靠性高，抗干扰能力强;配套齐全，功能完善，适应性强；系统设计周期短，维护方便改造容易等特点。
电气控制技术在工业生产、科学研究以及其它各个领域的应用十分广泛，以经成为实现生产过程自动化的重要手段之一。尽管电器控制设备种类繁多、功能各异，但其控制理论、基本线路、设计基础是类似的。
电气控制与可编程控制器技术是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术的一种新兴技术，是实现工业生产、科学研究及其它领域自动化的法宝，电梯的实现，就是两种技术的结合与发展。电梯作为在高层建筑中运输人员或货物的提升工具，以方便、灵活、安全的特点广泛应用于各个工厂，商场，住宅等高层建筑物，是一种不可缺少的垂直运输设备。其运行特点是启动、停止、升降变化频率和承载变化大。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，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和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活。
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本设计在用PLC控制变频调速实现电流、速度双死循环的基础上，在不增加硬设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。
本设计的特点，首先是强调实践性，但又不失系统性。设计时在取材方面，对一般文献中反映较多的内容，仅作简要叙述以保持内容的连贯性，而将重点放在工程中的实际问题上，安排了完整的工程设计实例贯穿于本设计，本设计还注重内容的新颖性，按中国自动化学会电气自动化委员会最近在“战略发展建议”中担出的学科范围，力求在某种程度上反映近年来国内外的最新发展，其中包括设计者本人的工程实践和研究结果。
本设计内容具有一定的广泛性，讨论了可靠性设计有关问题等。根据当前电梯的发展趋势，注重反映新的PLC技术，将其融合到电梯控制中。使本设计更加接近当今控制技术，力求具有实用性、先进性和系统性。
在本次毕业设计中，存在了不少的困难。但在老师和同学们的帮助和支持下，特别是本次毕业设计指导教师吴春诚老师的热情辅导，及时更正了设计中出现的错误和不妥之处，深表感谢！
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一、概述
1.1 PLC的分类
PLC通常可按输入/输出点数多少及结构特征两种方法分类。
按输入/输出点数多少PLC可分为微型、小型、中型及大型机。微型PLC输入/输出点数小于128点，以上两种机型通常为低档PLC；中型PLC输入/输出点数为128～512点；大型PLC输入/输出点数在512点以上。
按结构特征PLC可人整体式、模块式、整体模块混合式三种类型。整体PLC一般都是小型或微型机，集中CPU、输入/输出单元、电源、通信接口等部件都集成到一个机壳内。模块式PLC是将CPU、输入/输出单元、电源、通信接口等分别制成模块，在应用中可以按照需要进行模块组装，大、中型PLC一般都是模块式结构，整体模块混合式PLC将CPU、电源模块、通信模块及一定数量的输入/输出单元集成到一个机壳内，当其中的输入/输出模块不够使用时再进行模块扩展。
1.2电梯的结构
曳引式电梯是垂直交通运输工具中使用最普遍的一种电梯，现将其基本结构介绍如下。 1 曳引系统
曳引系统由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成。
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曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源。
曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重（或者两端固定在机房上），依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。
导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型时还可增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或承重梁上。
当钢丝绳的绕绳比大于1时，在轿厢顶和对重架上应增设反绳轮。反绳轮的个数可以是1个、2个甚至3个，这与曳引比有关。 2 导向系统
导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。
导轨固定在导轨架上，导轨架是承重导轨的组件，与井道壁联接。 导靴装在轿厢和对重架上，与导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。 3 门系统
门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。 轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。
层门设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴、门锁装置及应急开锁装置组成。开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。 4 轿厢
轿厢用以运送乘客或货物的电梯组件。它是由轿厢架和轿厢体组成。轿厢架是轿厢体的承重构架，由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量或额定载客人数决定。 5 重量平衡系统
重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对
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重将平衡轿厢自重和部分的额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。 6 电力拖动系统
电力拖动系统由曳引电机、供电系统、速度回馈装置、调速装置等组成，对电梯实行速度控制。
曳引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或直流电机。 供电系统是为电机提供电源的装置。
速度回馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，与电机相联。
调速装置对曳引电机实行调速控制。 7 电气控制系统
电气控制系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成,它的作用是对电梯的运行实行操纵和控制。
操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱。控制屏安装在机房中，由各类电气控制组件组成，是电梯实行电气控制的集中组件。
位置显示是指轿内和层站的指层灯。层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站。选层器能起到指示和回馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。 8 安全保护系统
安全保护系统包括机械和电气的各类保护系统，可保护电梯安全使用。 机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用；缓冲器起冲顶和撞底保护作用；还有切断总电源的极限保护等。
电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节都有。
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1-减速箱； 2-曳引轮；
3-曳引机底座； 4-导向轮；
5-限速器； 6-机座；
7-导轨支架； 图1电梯的基本结构剖视图
8-曳引钢丝绳； 9-开关碰铁； 10-紧急终端开关； 11-导靴； 12-轿架；
13-轿门； 14-安全钳；
15-导轨； 16-绳头组合；
17-对重， 18-补偿链；
19-补偿链导轮； 20-张紧装置；
21-缓冲器； 22-底坑；
23-层门； 24-呼梯盒；
25-层楼指示灯； 26-随行电缆；
27-轿壁； 28-轿内操纵箱； 29-开门机； 30-井道传感器；
31-电源开关； 32-控制柜；
33-曳引电机； 34-制动器
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二、系统总体方案设计
2.1 电梯的主电路设计
2．1．1主电路
电梯的拖动系统有许多种，性能好的有直流发电机——电动机可控硅励磁拖动系统、变频调压调速系统，价格较为昂贵。简单有交流调压调速系统，单/双速交流电机拖动系统，在速度1.5m/s以下的中低速电梯中经常采用后者，因为它结构简单，经济实用。现以双速交流电机拖动系统电机。
交流双速电梯的主电路图。图中M1为YTD系列电梯专用双速笼型异步电动机（6/24极）；KM1、KM2为电机正节反转接触器，用以实现电梯上、下行控制；KM3、KM4为电梯的高低速运行接触器，用以实现电梯的高速或低速运行；KM5为起动加速接触器；KM6、KM7、KM8为减速制动接触器，用以调整电梯制动时的加速度；L1、L2与R1、R2为串入电动机定子电路中的电抗与电阻，与KM5—KM8配合实现对电机的加减速控制。当KM1或KM2与KM3通电吸合时，电梯将进行上行或下行起动，延时后KM5通电吸合，切除R1、L1，电梯将转为上行或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令全，KM3断电释放，KM4通电吸合，电机转为低带接法，串入阴抗制动，实现上升与下降的低速运行，且KM6—KM8依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高停车制动时的舒适感。至平层位置时，接触器全部断电释放，抱闸抱死，电梯停止运行。在检修状态时，电梯只能在低速接法下点动运行。
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图2 交流双速电梯主电路
2.1.2 PLC控制程序的编制方法
PLC梯形图软件的设计采用模块化设计，模块化程序结构清晰，便于调试，分为开关门，内选，外召唤，层楼数指示，定向等模块。模块间不完全独立，它们之间存在着有机联系。且在编程时要注意的各条指令间的逻辑关系。梯形图中的内部辅助继电器和定时器统一分配编号，除了列出I/O分配表外，还应列出内辅助功能分配表，充分利用PLC提供的指令。
2.1.3程序设计思路
所设计的电梯模型共有七层。电梯的每一层面均有升降及轿厢所在楼层的指示灯显示；1~7所对应的指示灯表示层楼号，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
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合分析，再确定下一个工作状态，为此它要求具有自动定向，顺向截梯、反向保号，外呼记忆，自动开/关门，停梯消号，自动达层等功能。
2.1.4 电梯对控制信号的响应要求
1. 在轿厢里按下关门按钮，门自动关闭并进行锁保护，门锁上后电梯自动启动。
2. 到达指定楼层自动停层，并自动开门。电梯延时自动关门，等候厅外召唤。 3. 响应顺电梯进行方向的厅外召唤。
4. 电梯到达底层或顶层时，自动停止并改换方向。
5. 接受轿厢内部和厅外召唤的每个呼叫按钮的呼叫命令，自动登记并记忆。完成任务后自动消除记忆。
6. 楼层门厅和轿厢内都有电梯运行情况的显示。
7. 电梯接受多个信号时，采用首个信号定向，优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫，一个方向任务全部执行完成后再换向。 8. 具有同向截车功能。
9. 一个方向的任务要换向时，依据最远站换向原则。 10. 保护：各楼层间运行时间必须小于20秒，否则自动停车。 11. 电梯大修时，应全部关闭所有楼层电梯门以免行人误入，造成事故
2.1.5 PLC电梯控制系统的组成
PLC电梯控制系统的组成如图3所示。
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主拖动控制电磁制动器自动开关门控制召唤指示指令指示层楼指示报警器输出（O）端子PLC CPU输入（I）端子召唤按钮指令按钮层楼平层感应器 运行方式 安全开关 检修开关PLC电梯控制系统图3
2.1.6可编程序逻辑控制器（PLC）
PLC采用8为或16位微处理器为核心，配置有可编程序内存对指令存储，具备逻辑、顺序、计数、计时、算术运算、数据比较、数据传送等功能。工作原理是：采用循环扫描方式，对输入信号（来自按钮、传感器和行程开关等输入部件）不断地进行采样，根据检测到的信号状态，通过根据控制系统的要求设计和存储的程序随即作出反应，并将这些反应以输出信号的形式，由输出部件输出，输出信号控制系统的外部负载，如继电器、电动机、指示灯和报警器等，产生相应的动作。通过以上过程完成对电梯的控制。
2.1.7输入、输出部分
输入、输出部分涵盖了控制系统与电梯各个部位及与部件有联系的所有信号，将电梯中发出指令或检测信号的按钮、开关、传感器（如基站总电源钥匙开关、轿内指令选层按钮、厅门呼梯按钮、超速开关、安全触板开关、限位开关、
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厅轿门连锁开关、换速感应器、平层感应器、门区感应器等）作为PLC的输入，同时在系统中设有有/无司机操作的转换开关。这些信号通过PLC的输入端子进入PLC内部，作为控制、系统分析判断的第一手数据。
将控制系统经过分析判断后产生的输出信号（控制命令）送到相应的执行部件，如拖动控制部分（包括速度、方向和电磁制动器）、轿内和厅外层楼指示灯、指令和召唤指示、运行方向指示、门机的开关门、开关门减速控制、报警器等。
3.1电气组件
为了方便对该电梯工作原理及PLC 控制系统进行分析，列出电气组件表。
辅助继电器 M0.0 红外线中间继电器 M0.1 运行继电器 M0.2 上平层中间继电器 M0.3 下平层中间继电器 M0.4 开门允许中间继电器 M0.5 一楼楼层感应中间继电器 M0.6 二楼楼层感应中间继电器 M0.7 三楼楼层感应中间继电器 M0.8 四楼楼层感应中间继电器 M0.9 五楼楼层感应中间继电器 M1.0 六楼楼层感应中间继电器 M1.1 七楼楼层感应中间继电器 M1.9 上行中间继电器 M2.0 下行中间继电器 M2.1 一楼楼层指示中间继电器
M3.0 二楼上行召唤中间继电器 M3.1 三楼上行召唤中间继电器 M3.2 四楼上行召唤中间继电器 M3.3 五楼上行召唤中间继电器 M3.4 六楼上行召唤中间继电器 M3.5 二楼下行召唤中间继电器 M3.6 三楼下行召唤中间继电器 M3.7 四楼下行召唤中间继电器 M3.8 五楼下行召唤中间继电器 M3.9 六楼下行召唤中间继电器 M4.0 七楼下行召唤中间继电器 M4.1 轿厢内一楼指令中间继电器 M4.2 轿厢内二楼指令中间继电器 M4.3 轿厢内三楼指令中间继电器 M4.4 轿厢内四楼指令中间继电器 13
M2.2 二楼楼层指示中间继电器 M2.3 三楼楼层指示中间继电器 M2.4 四楼楼层指示中间继电器 M2.5 五楼楼层指示中间继电器 M2.6 六楼楼层指示中间继电器 M2.7 七楼楼层指示中间继电器 M2.8 换速中间继电器 M2.9 一楼上行召唤中间继电器
M4.5 轿厢内五楼指令中间继电器 M4.6 轿厢内六楼指令中间继电器 M4.7 轿厢内七楼指令中间继电器 M4.8 司机上行中间继电器 M4.9 司机下行中间继电器 T37 开门时间继电器 T38 关门时间继电器 T33 加速时间继电器 T34 减速时间继电器1 T35 减速时间继电器2 T36 减速时间继电器3 PLC的选型及输入、输出的安排
由于楼层数量不同，所配电梯的规模就有差别，I/O数量相差很大，这里以七层电梯为例。
3.1.1 输入设备的确定
先考察电梯轿厢内的操作。操作厢上应有各层的选层按钮，7层共有7个，开关门操作厢需2点输入。考虑到乘客的安全，电梯在门未关好的情况下禁止启动，对轿厢门及厅门的开关极限应设极限开关，需2点输入，为防止关门夹住乘客，再设一个红外感应输入 。为防止轿箱冲顶或蹲底，应设上行、下行限位，需2点输入，共需 14开关输入点 。
再考虑井道与轿厢的关系。井道内每层都应设置感应器，以便感知轿厢当前所在层。由于上行和下行时节，桥厢进入该层的顺序不同，所以每层设上行、下行两个楼层感应器，需12个感应器。为保证轿厢停靠偏时对层准确，在轿厢上
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设置了上平层感应器、下行层感应器，用以感知停靠偏上还是偏下。当停层准确时，2个感应器均接通。共需用14点输入 。
各门厅乘客召唤时，除底层和顶层只有一个召唤按钮外，其它各层均设上下两个召唤按钮，7 层共需12个按钮。
轿厢无指令运行中停靠的层站，应设置一个基站输入点，其它还需要有门锁，自动，以及检修等输入点，共需3点。
经以上分析，可知共需用43点开关输入端点。
3.1.2输出设备的确定
控制电梯的上行、下行（即电机正、反转）需2点输出。控制电梯快行、慢行需2 点输出 。快速起动限流切除、慢速运行限流电阻（电抗）一级和二级切除3点输出 。
开关门接触器2点输出。 楼层指示灯7 点输出。 上、下行指示灯2点输出。 上下呼记忆灯七层共12个 楼层内选记忆指示共7个 输出部分共需37点输出。
输入输出分配表
输入 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 代号 KA2安全运行 KA1门锁 SA1-1自动 SA1-2检修 输出 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 代号 KM1上行 KM2下行 KM3高速 KM4低速 15
I0.4 SB1开门 Q0.4 KM5启动加速 I0.5 SB2关门 Q0.5 KM6制动减速 I0.6 8KR上平层感应器 Q0.6 KM7制动减速 I0.7 9KR下平层感应器 Q0.7 KM8制动减速 I0.8 SQ5基站 Q0.8 KM9开门 I0.9 SQ6开门到位 Q0.9 KM10关门 I1.0 SQ7关门到位 Q1.0 1HL一层层楼指示 I1.1 SQ17上行限位 Q1.1 2HL二层层楼指示 I1.2 SQ18下行限位 Q1.2 3HL三层层楼指示 I1.3 SB5一楼内选 Q1.3 4HL四层层楼指示 I1.4 SB6二楼内选 Q1.4 5HL五层层楼指示 I1.5 SB7三楼内选 Q1.5 6HL六层层楼指示 I1.6 SB8四楼内选 Q1.6 7HL七层层楼指示 I1.7 SB9五楼内选 Q1.7 8HL HL8上行指示 I1.8 SB10六楼内选 Q1.8 9HL HL9下行指示 I1.9 SB11七楼内选 Q1.9 HL1一层内选记忆指示 I2.0 1KR一楼上行感应器 Q2.0 HL2二层内选记忆指示 I2.1 2KR二楼上行感应器 Q2.1 HL3三层内选记忆指示 I2.2 3KR三楼上行感应器 Q2.2 HL4四层内选记忆指示 I2.3 4KR四楼上行感应器 Q2.3 HL5五层内选记忆指示 I2.4 5KR五楼上行感应器 Q2.4 HL6六层内选记忆指示 I2.5 6KR六楼上行感应器 Q2.5 HL7七层内选记忆指示 I2.6 KR2二楼下行感应器 Q2.6 HL10一楼上呼记忆 I2.7 KR3三楼下行感应器 Q2.7 HL11二楼上呼记忆 I2.8 KR4四楼下行感应器 Q2.8 HL12三楼上呼记忆
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I2.9 I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7 I3.8 I3.9 I4.0 I4.1 I4.2 I4.3 I4.4 I4.5 I4.6 I4.7 I4.8
KR5五楼下行感应器 KR6六楼下行感应器 KR7七楼下行感应器 1SB1一楼上行召唤 2SB1二楼上行召唤 3SB1三楼上行召唤 4SB1四楼上行召唤 5SB1五楼上行召唤 6SB1六楼上行召唤 2SB2二楼下行召唤 3SB2三楼下行召唤 4SB2四楼下行召唤 5SB2五楼下行召唤 6SB2六楼下行召唤 7SB2七楼下行召唤 有/无司机选择开关 司机上行选择开关 司机下行选择开关 超重输入 红外线感应输入 Q2.9 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7 Q3.8 Q3.9 HL13四楼上呼记忆 HL14五楼上呼记忆 HL15六楼上呼记忆 HL16二楼下呼记忆 HL17三楼下呼记忆 HL18四楼下呼记忆 HL19五楼下呼记忆 HL20六楼下呼记忆 HL21七楼下呼记忆 超重指示警报 全速运行接触器 3.1.3PLC的机型和I/O点的点数选择
系统采用西门子S7-200系列PLC，根据七层七站交流双速电梯的控制要求，选用S7-200类型，其中CPU226,输入映象寄存器为I0.0~I15.7,输出映象寄存器为
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Q0.0~Q15.7 24点输入，16点输出，为了满足系统I/O点要求，我们需对其进行扩展，选用EM223, EM223输入输出模块有4点输入4点输出、8点输入8点输出、16点输入16点输出模块。在此，我们可以选用两块EM223,输入输出分别为8点输入8点输出，16点输入16点输出，经过扩展后，共有48个输入点，40个输出点。满足以上要求。
经过分析，系统主接线图如图4所示：
安全運行門鎖自動檢修開門關門上平層感應器下平層感應器基站開門到位關門到位上行限位下行限位1樓內選2樓內選3樓內選4樓內選5樓內選6樓內選7樓內選1樓上行感應器2樓上行感應器3樓上行感應器4樓上行感應器5樓上行感應器KA2KA1SA1-1SA1-2SB1SB28KR9KRSQ5SQ6SQ7SQ17 RUNI0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I0.8I0.9I1.0I1.1Q0.6Q0.7Q0.8Q0.9Q1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5COM4Q1.6COM7HLKM7KM8COM2KM9KM10COM3220V1HL2HL3HL4HL5HL6HLQ0.3COM1Q0.4Q0.5KM5KM6KM4Q0.0Q0.1Q0.2KM1KM2KM3KM1KM2上行下行高速低速啟動加速制動減速KM10KM9FU2SQ18SB5SB6SB7SB8SB9SB10SB111KR2KR3KR4KR5KRI1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7I1.8I1.9I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4CPU226開門關門1~7層層樓指示COM 18
6樓上行感應器2樓下行感應器3樓下行感應器4樓下行感應器5樓下行感應器6樓下行感應器7樓下行感應器1樓上行召喚2樓上行召喚3樓上行召喚4樓上行召喚5樓上行召喚6樓上行召喚2樓下行召喚3樓下行召喚4樓下行召喚6KRKR2KR3KR4KR5KR6KR71SB12SB13SB14SB15SB16SB12SB2I2.5I2.6I2.7I2.8I2.9I3.0I3.1I3.2I3.3I3.4I3.5I3.6I3.7I3.88HLQ1.7Q1.8Q1.9Q2.0Q2.1HL89HLHL9HL1COM5HL2HL3HL4HL5HL6HL7COM6HL10HL11HL12HL13HL14HL15HL16上行指示下行指示EM22316點輸入/16點輸出Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.6Q2.7Q2.8Q2.91~7層內選記憶指示1樓上呼記憶2樓上呼記憶3樓上呼記憶4樓上呼記憶5樓上呼記憶6樓上呼記憶2樓下呼記憶3SB24SB2I3.9I4.0COMQ3.0Q3.1Q3.2COM
系统主连接图 2
HL175樓下行召喚6樓下行召喚7樓下行召喚5SB26SB27SB2I4.1I4.2I4.3COMQ3.3Q3.4HL18COM7HL19HL20HL21COM812VFU33樓下呼記憶4樓下呼記憶5樓下呼記憶6樓下呼記憶7樓下呼記憶EM2238點輸入/8點輸出Q3.5Q3.6Q3.7COM
系统主连接图 3
图4 主接线图
4.1系统软部分的设计
梯形图的设计可以分成几个环节进行，然后再将这些环节组合在一起，形成完整的梯形图。
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4.1.1 开关门环节
开关门控制电路如图5：
SQ6110v ~220vSQ7KM9开门 KM10关门M—开关门电动机I4.8开关门电路M0.4
M0.0M0.1M0.3M0.4T1IN+5I0.4T1M0.4I0.5I0.7Q0.9T2PTQ0.8TONM0.0Q0.8I0.7IN+10I0.5M0.0I0.8I4.7Q0.8PTT2TONQ0.9T2Q0.9I4.7I0.8Q3.8
图6 电梯开关门电路梯形图
電梯開關門控制電路 20
工作原理：只有在平层后不运行状态才允许开门，M0.4为允许开门中间继电器。开门分手动和自动两种：自动开门在允许开门一段时间后（例如5S）由于时间继电器T1动作，接通开门继电器Q1.0。如果手动，则按下开门按钮I3.0立即动作。关门也分自动和手动两种。手动时按下关门按钮I4.0立即关门，自动时，当开门到位之后触动极限开关I1.0，接通关门定时器T2,一段时间后（例如10S）后，由T2动作关门。为防止关门过程中夹住乘客，设置红外探测器I4.4，当它探测到门间有障碍物时会自动停止关门并重新接通开门继电器，另外，为防止超重，设置了超重传感器Q3.8，当超载时，电梯会报警并拒绝关门。
4.1.2 电梯起动、换速电路
电梯的起动、换速电路如图7、8所示，其中M0.1为电梯运行中间继电器，Q0.2.、Q0.3为快速、慢速运行输出，对应与前面讲的主电路的接触器KM3、KM4，Q3.9为全速运行输出，对应与主电路中的KM5，用与切断快速绕组中的限流电抗（电阻），Q0.5、Q0.6、Q0.7对应与KM6、KM7、KM8，用以切换慢速绕组中的限流电阻（电抗）。
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M1.9Q0.9M2.8M0.1M2.0M0.1Q0.2T33INTON+5PTT33Q3.9M2.8M0.1Q3.9Q0.3T34INTON+3PTT35INTON+2PTT36INTON+1PTT34Q0.7T35Q0.6T36Q0.5图7电梯启动梯形图
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M1.1I0.4M2.8M3.9M3.3M3.8M3.2M3.7M2.0M1.9M2.0M1.9M2.0M1.9M2.0M1.9M1.0M0.9M0.8M3.1M3.6M3.0M0.7M3.5M2.9M2.0M0.6M1.9M0.5M2.8電梯換速梯形圖图8 电梯换速梯形图
工作原理：当电梯关好门后M0.1接通，电梯高速绕组接通，快速起动，起动完成之后（例如5S）Q3.9接触，切除限流电抗，电梯全速运行。当电梯接近听停靠层时，接通慢速绕组制动。例如4层有指令，当电梯接近4层时，M3.7、M2.0(M3.1、M1.9)和M0.8接通使M2.8接通，发出换速信号，断开高速绕组Q0.2接通低速绕组Q0.3在逐级切除限流电阻（电抗）。
4.1.3 电梯的选向电路
选用交流拖动电梯，可通过改变三相电源的相序改变电极的转向。在前面的主电路图中，KM1接通时电极正转，KM2接通时电极反转，与此接触器对应的是PLC的输出埠Q0.0、Q0.1.因为此信号在其它电路控制中还要用到，为使用方便，又使用M1.9、M2.0两个中间继电器。
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选向电路从整体来看受两个信号的控制。一是受轿厢内选层信号的控制，控制的原则是响应一个方向上的信号，当这个方向上的所有信号都被响应后才响应另一个 方向上的信号，例如电梯在2层，若按下3层选择，则上行继电器动作，这时如果又按下1层和4层的按钮，则电梯到达3层后，还要响应4层的按钮，而不响应1层的信号，只有向上的信号响应后，才响应乡下的信号，如果在向上的运行期间假如又按下了5层的选择按钮，则还要响应5层，然后才响应向下的信号。如果电梯在下行，则优先响应下行信号。二是受门厅召唤的控制，控制的原则是在电梯下行过程中只响应比电梯当前层低的下行召唤，而在上行过程中只响应比电梯当前层高的上行召唤。由于顶层和底层比较特殊，需要单独处理。顶层的下行召唤其实是个下行信号，需要在电梯下行时响应。
选向控制梯形图，如图9、10所示。M4.1~M4.7 为轿厢内指令中间继电器，M2.9~M3.4 为门厅1~6层上行召唤中间继电器，M3.5~M4.0为2~7层下行召唤中间继电器。工作原理：例如当电梯在2层，按下3层按钮，则上行中间继电器及上行输出口M1.9、Q1.7接通，由于互琐作用，切断了M2.0的响应回路，所以此时按下1层按钮得不到响应，而按下4层按钮又会有一条线路M4.4、M2.7、M2.6、M2.5、M2.4接通M1.9和Q1.7，只有3、4层信号都响应过了，这时电梯在4层，M4.3、M4.4均已复位，M1.9断开，互琐环节M1.9的常闭复位，下行中间继电器M2.0才会通过M4.1、M2.1、M4.8、M1.9接通。
梯形图中I4.4为有无司机触点，I4.5、I4.6为司机上行、下行选择按钮。
司机可以在电梯启动运行前强行改变电梯的运行方向。
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I4.5I4.4M4.8I4.6I4.4M4.9M4.2M2.7M2.6M25M2.4M2.3M2.2M4.9M2.02M3.0M4.3M2.7M2.6M2.5M2.4M2.33M3.1M4.4M2.7M2.6M2.5M2.44M3.2M2.7M2.6M2.55M4.5M3.3M4.6M2.7M2.66M3.4M1.9M4.0M2.77M4.7M2.7電梯上行定向梯形圖图9 电梯上行定向梯形图
M1.9Q1.7上行25
M2.9M4.1M4.2M3.5M4.3M2.0M2.1M4.8M1.9M2.0Q1.8M2.2M2.1M2.3M2.2M2.1下行M3.6M2.3M2.2M2.1M4.4M3.7M4.5M3.8M2.4M2.5M2.4M2.3M2.2M2.1M4.6M3.9M2.6M2.5M2.4M2.3M2.2M2.1M4.0電梯定向梯形圖 图10 电梯下行定向梯形图
4.1.4楼层感应电路
楼层感应信号是电路中重要的信号，因为它涉及到其它控制电路中的许多环节，诸如轿厢指令、门厅召唤、指层、选向等。一般认为，当电梯上升时，以轿厢底部为准，即当轿厢底部进入底层作为该层的起始信号。以轿厢底部离开该底层为该层信号的结束。而当电梯下降时，以轿厢的顶部信号为准，这就是每层都设上行感应器和下行感应器的原因，该感应信号应该是连续的。如果采用脉冲感应信号，就需要有保持环节。如图11所示，I1.8~I2.9为上（下）行楼层感应脉冲信号，M0.5~M1.1为楼层感应中间继电器，M2.1~M2.7作为1~7层感应信号中间继电器（保持环节）兼楼层指示中间继电器。
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M2.0I2.9M1.1M1.9I2.3M1.0M2.0I2.8M1.9I2.2M0.9M2.0I2.7M1.9I2.1M0.8M2.0I2.6M1.9I2.0M0.7M2.0I2.5M1.9I1.9M0.6M2.0I2.4M1.9I1.8M0.5 27
M0.6M2.1M2.1M0.5M0.7M0.5M2.2M2.2M0.6M0.8M0.7M0.9M0.8M1.0M0.9M1.1M1.0M1.0M1.1M2.7M2.7M0.9M2.6M2.6M0.8M2.5M2.5M0.7M2.4M2.4M0.6M2.3M2.3图11楼层感应梯形图
樓層感應梯形圖 工作原理：当轿厢在2层时，M2.2接通并保持，当轿厢上升到3层时，M0.7经M1.9、I2.1接通，随即由M0.7接通M2.3并保持，同时M0.7断开2层指示M2.2.如果是下行，当轿厢到1层时，M0.5经M1.9、I1.8接通，然后由M0.5接通M2.1并保持，M0.5同时把M2.2断开。
4.1.5 电梯的平层控制
电梯平层控制电路图如图12所示，I4.2、I4.3 分别为上平层感应器和下平层感应器的输入端。当电梯上行时，越过平层位置，则I4.2会断开，而I4.3依然接通这样会断开上行接触器（由Q0.0控制）而接通下行接触器（由Q0.1控制），
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电梯向下平层。平层后I4.2、I4.3均接通，Q0.0、Q0.1断开，跳闸制动。
I4.2M0.2I4.3M0.3M0.1Q0.3M0.1M0.3Q0.1Q0.0M0.2M1.9Q0.2Q0.0Q0.0Q0.1M0.2M0.3Q0.2M0.1M0.1M2.0Q0.3Q0.1
電梯平層梯形圖图12电梯平层梯形图
4.1.6 外呼叫的登记与消除环节
乘客或司机在厅门外呼梯时，呼叫信号应被接收和记忆。当电梯到达该楼层时，且定向方向与目的地方向一致时（基层和顶层除外），呼梯要求已满足，呼梯信号应被消除。
按下外呼按钮时，相对应的外呼辅助继电器接通，外呼按钮下的指示灯亮，表示呼梯要求已经被电梯接收并记忆。而该信号的消除环节是由当层信号的动断触点与运行方向信号的动断触点并联构成（M1.9为上行辅助继电器，M2.0为下行辅助继电器）。这样安排是前边提到过的电梯运行中只响应同向呼梯的原则决定的。即电梯运行方向与呼梯目的地方向一致有到达呼梯楼层时，电梯将停止，呼梯要求已经满足，呼梯信号被消除。电梯运行方向与呼梯目的地方向相反，如
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电梯从一楼向上运行（上行），而呼梯要求从二楼向下，若有去三楼以上的内选层要求及外呼梯要求，电梯到达二楼时，（无二楼上行要求）不停梯，呼梯要求没有满足，呼梯信号不能消除。若三楼以上无用梯要求，电梯将停止在二楼，但呼梯信号（两下），不能立即消除，待乘客进入轿厢，选层（去一楼）后，电梯定向向下，则两下呼梯已经满足，呼梯信号被消除。
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I3.0M2.9M4.5M2.9I3.1M3.0I3.6M3.5M0.6M1.9M3.0M0.6M2.0M3.5I3.2M3.1M0.7M3.1M1.9M0.7M3.6I3.7M3.6M2.0M0.8M3.2I3.3M3.2M1.9M3.7I3.8M3.7I3.4M3.3M0.8M2.0M0.9M1.9M3.3I3.9M3.8M0.9M2.0M3.8I3.5M1.0M1.9M3.4M3.4I4.0M3.9M1.0M2.0M1.1M3.9I4.1M4.0M4.0
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M2.9M3.0Q2.6Q2.7Q3.2Q2.8Q3.3Q2.9Q3.4Q3.0Q3.5Q3.1Q3.6Q3.7M3.5M3.1M3.6M3.2M3.7M3.3M3.8M3.4M3.9M4.0
图13电梯外呼叫与登记清除梯形图
4.1.7轿厢内指令
轿厢内选取层电路比较简单，只有信号的保持和消号两项功能。如图所示，其中I1.1~I1.7为轿厢内选层按钮，M0.5~M1.1为楼层感应信号，I0.7为开门到位按钮。
工作原理：例如按下第3层按钮，M4.3接通并保持，当电梯到达第3层时并未消号，直到电梯门打开到位，M4.3断开消号。
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I1.77M4.7M1.1I0.7M4.7I1.66M4.6M1.0I0.7M4.6I1.55M4.5M0.9I0.7M4.5I1.44M4.4M0.8I0.7M4.4I1.33M4.3M0.7I0.7M4.3I1.22M4.2I1.11M4.1M0.6I0.7M4.2M0.5M4.1I0.7
轎廂內指令梯形圖轿厢内指令梯形图
5.1梯形图的汇总及总结
将开关门、楼层信号、内呼外呼、上行下行、下行停层、电机控制等局部梯形图拼在一起，就可以得到电梯PLC控制的梯形图总图。
电梯的控制只不过是控制一台电动机的启动、加速、及制动过程 ，可控制的条件却十分复杂，刚接触时还真不知从哪儿下手，但当由浅入深，层层渐进地
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读完以上的程序，又可能会觉得不难。其实，编程的过程就是编程者对某个事物 认识的条理化过程。湛发你对待编程序涉及的事物之间的联系及制约了解透彻之时，也就是程序编制完成之时，还有次过程以分析电梯的各种逻辑关系为主，与实际与电梯控制之间还存在一定的差距。
三 、 安全设置
电梯的运行可分为正常运行状态、消防运行状态和慢行检修状态，可以有一个转换触点来实现，三种运行状态为并行，关系简单，三种状态中正常运行最为关键也最为复杂，并且电梯的运行并无明显的状态步骤，即非顺序运行，所以设计时是以经验设计法为主，把控制电路分成了几个部分，再合起来形成统一的流程图和梯形图。
电梯的安全保护很多，如冲顶与蹲底，断钢丝绳，轿厢内人员的跌落、逃生等保护，还有消防运行等多项。电梯的安全是电梯最重要的技术指标。电梯的安全设备有：安全窗及其开关、安全钳及其开关、限速器及其开关、限速开关等。安全窗位于轿厢的顶部，供应急情况下疏散乘客 ，当安全窗打开时，电梯不准运行。安全钳是为了防止电梯牵引钢强断裂及超速运行的机械装置，用以在上述情况下将轿厢夹持在轨道上。限速器是检测电梯运行速度的装置，当电梯超速运行时，限速器动作，带动安全钳使电梯停止运行。极限开关、强迫换速开关是电梯位置安全装置，当电梯运行至上下极限位置时仍不停车，上下停车，上下限位开关动作，发出停车信号，若仍不能停车，将压下上下强迫停车开关，强制电梯停止运行，若还不能停车，将通过机械装置带动极限开关切断引电机电源，以达到停车的目的，避免电梯出现冲顶与蹲底事故 。
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四 、 设计小结
毕业设计不仅是对三年来所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个毕业设计的过程做一下简单的总结。
第一，接到任务以后进行选题。选题是毕业设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于毕业设计是否能够顺利进行关系极大。
第二，题目确定后就是找数据了。到图书馆、书店、数据室,更多是在网找 .总之，不管通过哪种方式查的数据都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。 第三，通过上面的过程，已经积累了不少数据，对所选的题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的数据来更透彻的分析题目。 第四，有了研究方向并且做足了准备工作，接下来就开始设计并反复修改不断完善。
经过一个多月的奋战我的毕业设计终于完成了。整个系统稳定性好，而且安全可靠，可以实现载人和载物的具体功能，控制柔性良好。设计成功的通过了模拟高度和联机调试，电梯的基本设计完毕，其功能基本达到要求。
五、 设计心得
系统的分析与设计过程也是对学习的总结过程，更是进一步学习和探索的过程。在这个过程中，我对利用可编程控器进行控制系统的设计与开发有了深刻的认识，对电梯的工作原理有了进一步的掌握，对控制系统的分析与设计有了切身的认识和体会，并在学习和实践过程中增长了知识、丰富了经验。控制系统的开发设计是一项复杂的系统工程，必须严格按照系统分析、系统设计、系统运行与调试的过程来进行。
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在整个毕业设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。
总之，这次毕业设计不仅是简单的完成了一个课题，更重要的是使我初步的掌握了科学研究的步骤与方法，巩固了我的专业知识，锻炼了我的实际操作能力和分析解决问题的能力，为今后的工作打下了坚实的基础。
六 、致谢
本次设计过程中***老师多次对我提出了改进意见,使我少走了不少弯路.在此对我的导师吴春诚老师给我的悉心指导和帮助说声-----谢谢。我觉得通过这次设计，让我了解了设计的整个流程，在设计过程中发现了自己的不足和不少的漏洞让我自己能够在以后加以改正在今后的工作中能够更好的发挥在大学三年中的知识，在我能够在以后的分工作中做的更好。
在这次毕业设计中也使我们的同学好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更
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七 、 参考文献
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7 王永华，宁寅卯，陈玉国，郑安平：现代电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2003
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24吴晓君，杨向明．电气控制与可编程控制器应用]．北京: 中国建材工业出版社，2004．
25李道霖．电气控制与
PLC原理及应用．北京: 2004．38
电子工业出版社， 附录:
编写七层载货电梯的PLC智能控制指令程序: 1. 电梯平层 1 LD 2 = 3 LD 4 = 5 LDN 6 A 7 AN 8 AN 9 LD 10 A 11 OLD 12 LD 13 A 14 OLD 15 AN 16 = 17 LDN 18 A 19 AN 20 AN 21 LD 22 A 23 OLD 24 LD 25 A 26 OLD 27 AN 28
=
I4.2 M0.2 I4.3 M0.3 M0.3 M0.2 Q0.2 M0.1 M0.1 M1.9 Q0.3 Q0.0 Q0.1 Q0.0 M0.2 M0.3 Q0.2 M0.1 M0.1 M2.0 Q0.3 Q0.1 Q0.0 Q0.1
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2.楼层感应2 1 LD 2 A 3 O 4 = 5 LDN 6 AN 7 A 8 O 9 = 10 LDN 11 AN 12 A 13 O 14 = 15 LDN 16 AN 17 A 18 O 19 = 20 LDN 21 AN 22 A 23 O 24 = 25 LDN 26 AN 27 A 28 O 29 = 30 LDN 31 A 32 O 33
=
M0.6 M2.1 M0.5 M2.1 M0.7 M0.5 M2.2 M0.6 M2.2 M0.8 M0.6 M2.3 M0.7 M2.3 M0.9 M0.7 M2.4 M0.8 M2.4 M1.0 M0.8 M2.5 M0.9 M2.5 M1.1 M0.9 M2.6 M1.0 M2.6 M1.0 M2.7 M1.1 M2.7
40
3.楼层感应1 1 LD 2 A 3 = 4 LD 5 A 6 LD 7 A 8 OLD 9 = 10 LD 11 A 12 LD 13 A 14 OLD 15 = 16 LD 17 A 18 LD 19 A 20 OLD 21 = 22 LD 23 A 24 LD 25 A 26 OLD 27 = 28 LD 29 A 30 LD 31 A 32 OLD 33
=
M2.0 I2.9 M1.1 M1.9 I2.3 M2.0 I2.8 M1.0 M1.9 I2.2 M2.0 I2.7 M0.9 M1.9 I2.1 M2.0 I2.6 M0.8 M1.9 I2.0 M2.0 I2.5 M0.7 M1.9 I1.9 M2.0 I2.4 M0.6
41
34 35 36
LD A =
M1.9 I1.8 M0.5
4. 电梯开关门控制 1 LD 2 = 3 LDN 4 AN 5 AN 6 = 7 TON 5 8 LD 9 O 10 O 11 A 12 O 13 AN 14 AN 15 AN 16 AN 17 = 18 LD 19 TON 10 20 LD 21 O 22 O 24 AN 25 AN 26 AN 27 AN 28 = 29
LD
I4.8 M0.0 M0.1 M0.4 M0.3 M0.4 T37 I0.4 T37 M0.0 M0.4 Q0.8 I0.5 I0.7 I0.9 T38 Q0.8 I0.7 T38 I0.7 T38 Q0.9 M0.0 I0.8 I4.7 Q0.8 Q0.9 I4.7
42
30 31
AN =
I0.8 Q3.8
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