畢業論文--基于plc的五層電梯控制系統設計

1、<p><b>　　畢業設計（論文）</b></p><p>　　題目： 基于PLC的五層電梯控制系統設計</p><p>　　系 別 信息與電子學部</p><p>　　專業名稱 自動化</p><p>　　班級學號 </p>&

2、lt;p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　二O一 4 年 5 月 </p><p>　　基于PLC控制的電梯系統設計</p><p>　　摘要: 隨著現代城市的發展，高層建筑日益增多，電梯成為人們日常生活必不可少的代步工具。電梯性能的好壞對人們生活的影

3、響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統的性能，保證電梯的運行既高效節能又安全可靠。傳統的電梯控制系統采用的是繼電器邏輯控制電路，這種控制易出故障，維護不便，運行壽命短，占地空間大，正逐步被淘汰。</p><p>　　為了提高自動控制系統的可靠性和設備的工作效率，設計了一套以PLC為核心控制器的電梯自動控制系統，用來取代以往的較復雜的繼電器—接觸器控制。系統的核心部分（控制部分）使用了臺達生產的DVP-EH型PLC

4、，因為在核心控制部分采用的是軟件程序控制，從而在保證電梯正常運行這個要求的情況下，大大的提高了電梯故障檢查與維修的方便性和容易性，同時還克服了手動操作所帶來的一些人為干擾因素，取得了良好的預期效果。</p><p>　　關鍵詞：電梯；PLC；梯形圖</p><p>　　指導老師簽名 </p&g

5、t;<p>　　Design of elevator control system based on PLC</p><p>　　Student name :ShuShaoKun Class: 1082022</p><p>　　Supervisor: LiHaiYan</p><p>　　Abstract:With

6、the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life. The quality of the lift performance of the impact on people's lives bec

7、oming more and more obvious, it must strive to improve the performance of elevator systems, and ensure the operation of the lift is safe, reliable and energy efficient. The traditional elevator control system uses logic

8、of the relay to control circuit, this kind of cont</p><p>　　For raising the credibility of the automatic control system and the work efficiency of the equipments, design a set of take PLC as the core control

9、ler of the elevator auto control system, using to replace former more complicated of after electric appliances-the contact machine control. The core part(control part) of the system used a Delta company to produce of the

10、 DVP-EH type PLC is the software procedure control in the core because of what to control the part adoption, thus Be promising the el</p><p>　　Keywords：Elevator; PLC;Ladder Diagram </p><p>　　Sig

11、nature of Supervisor:</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 本題設計的背景(1)</p><p>　　1.2 PLC 及其在電梯控制中的應用特點(3)</p><

12、p>　　1.3 課題的提出(3)</p><p>　　1.4 課題的主要討論內容(4)</p><p>　　1.5 電梯的功能要求(4)</p><p>　　2 臺達DVP-EH系列可編程控制器介紹</p><p>　　2.1 可編程控制器的基礎認識(5)</p><p>　　2.2 可

13、編程序控制器的工作方式(6)</p><p>　　2.3 PLC的編程語言(8)</p><p>　　3 電梯系統硬件設計</p><p>　　3.1 硬件系統的總體設計(10)</p><p>　　3.2 PLC控制模塊的設計(12)</p><p>　　3.3 變頻器模塊的設計(14)</

14、p><p>　　3.4 觸摸屏模塊的設計(17)</p><p>　　3.5 電氣原理圖的設計(18)</p><p>　　4 電梯系統軟件方面的設計</p><p>　　4.1 ISPSoft 2.04介紹(18)</p><p>　　4.2 編程語言介紹(19)</p><p&g

15、t;　　4.3 PLC程序(19)</p><p>　　5 電梯的模擬調試及安裝</p><p>　　5.1 電梯模擬調試(21)</p><p>　　5.2 電梯安裝調試(22)</p><p>　　5.3 程序調試與運行監控(22)</p><p>　　6 總結(25)</p>

16、<p><b>　　參考文獻(26)</b></p><p><b>　　致　　謝(27)</b></p><p>　　附錄 1: 電氣原理圖設計(28)</p><p>　　附錄 2：PLC梯形圖設計(31)</p><p><b>　　1引言</b>

17、;</p><p>　　1.1 本題設計的背景</p><p>　　近年來我國的經濟飛速發展，人民生活水平的迅速梯高，工作居住條件得到了巨大的改善。電梯作為建筑物內的垂直交通運輸工具，與人們的生活息息相關。傳統的電梯曳引電動機采用接觸器來實現電動機工作狀態的改變，另外，傳統的電梯控制系統由繼電器接觸器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷?？删幊?/p>

18、控制器（PLC）是根據順序邏輯控制的需要而發展起來的，是專門為工業環境應用而設計的數字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被 PLC 控制代替。同時，由于電機交流變頻調速技術的發展，電梯的拖動方式已由原來直流調速逐漸過渡到了交流變頻調速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩的精度，還可以降低能耗，節約能源，減小運行費用。因此，PLC 控制技術加變頻調速已成為現代電梯行列的一個熱點。</p>&l

19、t;p>　　本課題的研究題目——“基于 PLC的電梯控制系統的設計”做詮釋如下 PLC 控制是指電梯信號控制由 PLC 及其軟件來實現，控制系統的核心為 PLC。其次課題開發的主要任務和內容是：建立“PLC 控制的電梯系統”的總體框架；信號控制系統利用 PLC 集中處理電梯運行方式、安全保護信號、內指令信號、外召喚信號、井道信號、門區信號、開關門及限位信號等信號，并顯示電梯所到樓層、運行方向及呼梯應答等，實現開關門控制；拖動控制系

20、統中曳引機的啟動、運行、制動停止，包括正反轉信號及多種速度信號，經 PLC 運算、判斷后通過電機來實現。達到的要求是：通過深入的理論研究和編程實踐，全面認真的完成上述幾個內容。</p><p>　　本課題的核心問題有兩個：一是運行效率、平層精度和安全性的要求；二是 PLC 實現電梯信號控制及其軟件開發。對于第一個問題，通過選擇合適的PLC，進行合理的設計和編程便可以實現。本人選擇的PLC是臺達公司的 DVP-EH

21、 型可編程控制器。第二個問題，根據電梯所要實現的功能以及 PLC 的順序執行程序的特點，編寫 PLC 程序主要是采取模塊化編程思想，即根據各功能實現的條件及原則編寫各個功能模塊來實現。</p><p>　　方案選擇是通過多種方案的比較和對照，完成電梯控制系統中控制方法的選擇。</p><p>　　1.2 PLC 及其在電梯控制中的應用特點</p><p>　　1.

22、2.1 PLC 的特點</p><p>　　PLC 是一種用于工業自動化控制的專用計算機，實質上屬于計算機控制方式。PLC 與普通微機一樣。以通用或專用 CPU 作為字處理器，實現字運算和數據存儲，另外還有位處理器（布爾處理器），進行點（位）運算與控制。PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、維修。編程簡單、靈活性強等特點。</p><p><b>　　1、可靠性</b>

23、;</p><p>　　對可維修的產品，可靠性包括產品的有效性和可維修性。</p><p>　?。?） PLC 不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統的維修簡單，維修時間短。</p><p>　?。?） PLC 采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如，冗余設計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復等，提高了 MTTF（平均無故障時間）

24、，使可靠性提高。</p><p>　?。?） PLC 有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發生操作的錯誤。</p><p>　?。?） PLC 是為工業生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程錯誤率大大降低，而為工業惡劣操作環境設計的硬件使可靠性大大提高。</p><

25、p>　?。?） 在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進的工藝制造流水線制造；對干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對電源的斷電保護；對存儲器內容的保護等。</p><p>　?。?） PLC 的軟件方面，也采取了一系列提高系統可靠性的措施。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡化編程語言等。</p><p><b>　　2、易操作性<

26、;/b></p><p>　　PLC 的易操作性表現在下列幾個方面：</p><p><b>　?。?） 操作方便</b></p><p>　　PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數 PLC 采用編程器進行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的 PLC，編程器采用了 CRT 屏幕顯示，因此，程序的輸入直接

27、可以顯示。更改程序的操作也可直接根據所需要的地址編號或接點號進行搜索或順序尋找，然后進行更改。更改的信息可在液晶屏或 CRT 上顯示。</p><p><b>　?。?） 編程方便</b></p><p>　　PLC 有多種程序設計語言可供使用。對電氣技術人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言，十分有助于編程人員的編程。<

28、;/p><p><b>　?。?） 維修方便</b></p><p>　　PLC 具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求減低。當系統發生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。</p><p><b>　　3、靈活性</b></p><p>　　PLC 的靈活性表現

29、在以下幾個方面：</p><p>　?。?） 編程的靈活性。</p><p>　　PLC 采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應用面拓展。</p><p>　?。?） 擴展的靈活性。</p><p>　　PLC 的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據應用的規模不同，即可進行容

30、量的擴展、功能的擴展、應用和控制范圍的擴展。</p><p>　?。?） 操作的靈活性。</p><p>　　操作十分靈活方便，監視和控制變得十分容易</p><p>　　1.2.1 PLC控制電梯的優點</p><p>　?。?） 在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實現對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。</p><p

31、>　?。?） 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統結構簡單，外部線路簡化。</p><p>　?。?） PLC 可實現各種復雜的控制系統，方便地增加或改變控制功能。</p><p>　?。?） PLC 可進行故障自動檢測報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。</p><p>　?。?） 用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。</p><p

32、>　?。?） 更改控制方案時不需改動硬件接線。</p><p>　　此外，微機控制系統雖在智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差，系統設計復雜，一般維修人員難以掌握其維修技術等缺陷而沒被廣泛采用。PLC控制系統由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設計和調試周期短等優點，倍受人們重視等優點，已成為目前在電梯控制系統中使用最多的控制方式。</p><p>　　1.3 課題的

33、提出</p><p>　　PLC以其優越的性能，在很多領域中得到了廣泛的應用。在電梯業也是如此，目前國內 70～80 年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復雜，節點接線多，故障率高，系統結構龐大，能耗較高，機械動作噪音大，嚴重地影響電梯運行質量。應對這些電梯進行更新和改造。但是更新需要大量資金，對使用單位來說有一定困難，所以對電梯進行局部改造是經濟的、實際的。近年來，采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程

34、控制器（PLC）來控制電梯，取得了良好效果。利用 PLC 和變頻器對舊電梯進行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節約能源，減少運行費用。</p><p>　　1.4 課題的主要討論內容</p><p>　　課題所研究的內容主要是用可編程控制器（PLC）改造在用電梯自動控制系統。由于大部分老式電梯的電控系統可靠性欠佳，用戶尋求對電梯的電控系統進行改造，以節約資

35、金。因此，對電梯控制技術進行研究，找出一條適合國產老式電梯的改造之路，并進而提高國產電梯的技術水平和質量，具有十分重要的意義。</p><p>　　針對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯。</p><p>　　論文的主要內容如下：</p><p>　　首

36、先對電梯系統及可編程控制器（PLC）作了比較全面的總結和介紹。接著闡述了電梯控制系統的分類及特點，電梯的控制系統分為調速和信號控制兩大部分。確定了系統的總體結構，由 PLC 來實現電梯信號控制，有雙速電機實現調速，完成了電機和可編程控制器（PLC）的選擇。然后是系統硬件開發，完成了 PLC 的選型、I/O 點數分配與 PLC 的連接。在分析了電梯系統的軟件設計方法基礎上，設計出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了系統的軟件開發。最

37、后對改造后的電梯系統進行模擬調試。</p><p>　　1.5 電梯的功能要求</p><p>　?。?）PLC剛一上電時，電梯來到一層作為起始點。</p><p>　?。?）利用指示燈顯示電梯轎廂外的呼喚信號、電梯轎廂內的指令信號和電梯的到達信號。</p><p>　?。?）電梯上升的過程中，不理睬途經呼叫樓層的廂外下行按鈕。電梯下降的過

38、程中，不理睬途經呼叫樓層的廂外上行按鈕。</p><p>　?。?）電梯的上行下行有一臺交流雙速電機牽引。電機正傳，電梯上升；電梯反轉，電梯下降。</p><p>　?。?）電梯轎廂門由另一臺小功率電機驅動。電機正傳，轎廂門打開；電機反轉，轎廂門關閉。</p><p>　?。?）每一層樓設有呼叫按鈕；轎廂內設有開關轎廂門按鈕；轎廂內的層面指令按</p>

39、<p>　?。?）電梯啟動、運行、到站實現速度的調節。</p><p>　?。?）電梯移動時，廳門和轎廂都不能開門。開門之后電梯不能移動。平層時可自動開門、手動開門。</p><p>　　2 臺達DVP-EH系列可編程控制器介紹</p><p>　　2.1可編程控制器的基礎認識</p><p>　　1. 臺達DVP-EH PLC

40、的主要特點：</p><p>　　1)集成型高性能。CPU、電源、輸入輸出三為一體。 </p><p>　　對6種基本單元，可以以最小8點為單元連接輸入輸出擴展設備，最大可以擴展輸入輸出256點。 </p><p><b>　　2)高速運算 </b></p><p>　　基本指令：0.08μs／指令 </p>

41、<p>　　應用指令：1.52～幾百μs／指令 </p><p>　　3)安全、寬裕的存儲器規格 </p><p>　　內置8000步RAM存貯器 </p><p>　　安裝存儲盒后，最大可以擴展到16000步。 </p><p>　　4)豐富的軟元件范圍 </p><p>　　輔助繼電器：3072點，定

42、時器：256點，計數：235點 </p><p>　　數據寄存器；8000點 </p><p>　　5)除了具有輸入輸出16～256點的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。 </p><p>　　6)面向海外的產品適合各種安全規格</p><p>　　為大量實際應用而開發的特殊功能： </p><p>　　開

43、發了各個范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要----模擬I／O，高速計數器。對每一個DVP-EH主單元可配置特殊功能模塊。 </p><p>　　2. PLC的性能指標和分類</p><p>　　1) PLC的主要性能指標</p><p>　　? (1)輸入／輸出點數（I／O點數）</p><p>　　I／O點數是指可編程序控制器外部輸入、輸出

44、端子數的總和。它標志著可以接多少個開關、按鈕和可以控制多少個負載。</p><p><b>　　? (2)存儲容量</b></p><p>　　存儲容量是指可編程序控制器內部用于存放用戶程序的存儲器容量，一般以步為單位，二進制16位即一個字為一步。</p><p><b>　　? (3)掃描速度</b></p>

45、<p>　　一般以執行1000步指令所需時間來衡量，單位為ms/k步，也有以執行一步指令所需時間來計算的，單位用µs/步。</p><p>　　? (4)功能擴展能力</p><p>　　可編程序控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴展模塊，以適應各種特殊應用的需要，如A／D模塊、D／A模塊、位置控制模塊等。</p><p><b&

46、gt;　　? (5)指令系統</b></p><p>　　指令系統是指一臺可編程序控制器指令的總和，它是衡量可編程序控制器功能強弱的主要指標。</p><p><b>　　2) PLC的分類</b></p><p>　　通常，PLC產品可按結構形式、控制規模等進行分類。按結構形式不同, 可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規模大小、則

47、可以分為小型、中型和大型PLC三種類型。</p><p>　　3. PLC系統的組成</p><p>　　PLC是一種以微處理器為核心的工業通用自動控制裝置，其硬件結構與微型計算機控制系統相似。PLC也是由硬件系統和軟件系統兩大部分組成的。</p><p>　　1) PLC的硬件結構</p><p>　　一套PLC系統在硬件上由基本單元（包含

48、中央處理單元、存儲器、輸入／輸出接口、內部電源）、I／O擴展單元及外部設備組成。</p><p><b>　　2) PLC的軟件</b></p><p>　　PLC的軟件系統指PLC所使用的各種程序的集合，它由系統程序（系統軟件）和用戶程序（應用軟件）組成。系統程序：包括監控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶程序是用戶根據控制要求，用PLC的編程語言（如梯形圖）編制

49、的應用程序。</p><p>　　2.2 可編程控制器的工作方式</p><p>　　1. PLC的掃描工作方式</p><p>　　可編程序控制器在進入RUN狀態之后，采用循環掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉控制的情況下，按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執行程序，即按順序逐條執行程序，直到程序結束。然后再從頭開始掃描，并周而復始地重復進行?？删幊绦?/p>

50、控制器工作時的掃描過程如圖2-1所示，包括五個階段：內部處理、通信處理、輸入掃描、程序執行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關。</p><p>　　圖2-1 PLC的掃描過程</p><p>　　2. PLC的程序執行過程</p><p>　　PLC的程序的執行過程一般可分為輸入采樣、程序執行和輸

51、出刷新三個主要階段，如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 PLC的程序執行過程</p><p>　　3. PLC的掃描周期</p><p>　　在PLC的實際工作過程中，每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執行、輸出刷新三個階段外，還要進行自診斷、與外設（如編程器、上位計算機）通信等處理。即一個掃描周期還應包含自診斷及與外設通信等時間。</p&g

52、t;<p>　　4. PLC的I／O響應時間</p><p>　　PLC采用集中I／O刷新方式，在程序執行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號發生變化，輸入映像寄存器區的內容也不會改變，還會影響本次循環的掃描結果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這產生了PLC的輸入輸出響應滯后現象，最大滯后時間為2-3個掃描周期。</p><p>　　2.3 PLC 的編程語言</p

53、><p>　　PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多，順序功能圖語言也在許多場合被采用。本設計所采用的編程語言為梯形圖語言。</p><p>　?。?）.可編程序控制器與繼電器、微機在電梯控制中的應用比較</p><p>　　在電梯的電氣系統中，邏輯判斷起著主要的作用，其控制系統必須起動各種控制信號和執行元件（如接觸器、繼電器

54、、發光指示器、電動機以及電子元件、電力電子器件等），要達到這些控制目的，其方法有：</p><p>　　1. 繼電器—接觸器控制系統</p><p>　　這種控制系統是早期電梯多采用的一種控制系統。優點：與其它控制系統比較，其簡單、易于理解和掌握、價格便宜。缺點：動合觸點易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統耗能大、動作噪聲大；維修保養工作量大、費用高。因此這種控制系統僅用于速度不高、性能

55、要求也不高的電梯中。</p><p><b>　　2. 微機控制系統</b></p><p>　　電梯的微機控制系統實質上是使控制算法不再由硬件邏輯完成，而是通過程序存貯器中的程序來完成的控制系統。因此對于有不同功能要求的電梯控制系統，只要改變程序存貯器中的程序指令即可，而無需變更或增減硬件系統的元件或布線。因此，十分方便于使用和管理，并提高系統的可靠性，減小控制系統

56、體積，降低了能耗及其維修保養費用。雖然微機控制的電梯，與繼電器控制的電梯比較，它具有較大的優越性。但是，對一般的電梯而言，應用微機控制也有其局限性和不足之處。其缺點是：微型計算機是按數字運算的需要而設計的，功能比較齊全，結構比較復雜；而一般的電梯控制只需要進行簡單的邏輯運算，運算方式多為“與”、“或”、“非”幾種，運算位數只需1位，即“1”與“0”。因此，使用微機就有“大材小用”之嫌。此外，微機的接口電路沒有標準件，而且一般不控制強電。

57、但在電梯控制中，往往要求能直接控制110V或220V的用電設備，如用戶專門配備接口電路既不方便又不可靠。綜上所述，造成用微機控制的成本、運行和維修費用均較高，因此，如在一般的電梯上使用微機控制在經濟上不合算。</p><p>　　3. PLC控制系統</p><p>　　PLC充分利用了微型計算機的原理和技術，保留計算機控制的優點，而克服了它的缺點。它具有強大的生命力，各工業部門紛紛用它來

58、改造舊有的電梯控制電路，取得了明顯的效果?？傊?，PLC是采用微機技術制造的通用自動控制設備，它能控制開關量、模擬量、具有可靠性高、抗干擾能力強、并具有完成邏輯判斷、定時、計數、記憶和算術、運算等功能，可以取代繼電器為主的各種控制設備。它不僅能用于控制機械設備、流水線和各種設備的運行過程，將PLC用于控制電梯各種操作和處理相關信息也是可行的。</p><p>　　3 立體車庫系統硬件設計</p>&

59、lt;p>　　3.1 硬件系統總體設計</p><p>　　3.1.1 電梯的基本結構</p><p>　?。?）牽引電動機 齒輪牽引機為電梯的提升機構。主要由驅動電動機，電磁制動器（也稱電器包閘），減速器牽引輪組成。</p><p>　?。?）自動門機 用來完成電梯的開門與關門。電梯的門分為廳門（每層站一個）與轎門（只有一個）。只有當電梯?？吭谀硨诱?/p>

60、時，此層廳門才允許開啟（由門機拖動轎門，轎門帶動廳門完成）；也只有當廳門，轎門全部關閉后才允許啟動運行。</p><p>　?。?）層樓指示燈 層樓指示燈也叫層顯，安裝在每層站廳門的上方和轎箱內轎門的上方，用以指示電梯的運行方向及電梯所處的位置。過去常由低壓燈泡構成，現多由LED組成，且與呼梯盒做成一體結構。</p><p>　?。?）操縱箱 操縱箱安裝在轎箱內，供乘客對電梯發布動作命

61、令。其上面設有與電梯層站數相同的內選層按鈕。</p><p>　?。?）轎廂位置檢測裝置俗稱選層器，它檢測電梯轎廂運行狀態，所處位置，及時向控制系統發出所需要的信號。其主要功能是：根據登記的內選與外呼信號和轎廂的位置關系，確定運行方向；當電梯將要到達所需樓層的前兩層時，給曳引電動機減速信號，使其換速；當停車后，發出信號以消去已應答的選層、呼梯信號，并指示轎廂當前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機械選層器、

62、繼電器選層器和微機選層器。其中機械選層器與繼電器選層器將隨著繼電器控制電梯的逐步淘汰而淘汰。位置檢測方法用干簧管磁感應器或其它位置開關。這種方法直觀、簡單，但由于每層需使用一個磁感應器，當樓層較高時，會占用 PLC 太多的輸入點。</p><p>　　圖3-1 電梯的裝置示意圖</p><p>　　3.1.2 輸入輸出設計</p><p>　　為了便于對電梯的工作

63、原理及PLC系統進行分析，現列出電梯所用電器元件表表3-1。</p><p>　　表3-1電梯電器元件表</p><p>　　3.2 PLC控制模塊的設計</p><p>　　3.2.1 PLC的概述</p><p>　　PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數

64、字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。 可編程序控制器是六十年代末在美國首先出現的，目的是用來取代繼電器，以執行邏輯判斷、計時、計數等順序控制功能，由此日本稱它為順序控制器（Sequence Controller)。 提出PLC 概念的是美國通用汽車公司。當時，

65、根據汽車制造業生產線的需要，希望用電子化的新型控制器替代繼電器控制盤，以減少汽車改型時，重新設計制造繼電器控制盤的成本和時間。隨著半導體技術尤其是微處理器和微型計算機技術的發展，到七十年代中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出組件和外圍電路也都采用了中、大規模甚至超大規模的集成電路，這時的“PLC”已不再是僅有邏輯（Logic）判斷功能了，同時具有數據處理、PID調節和數據通訊功能。美國電氣制造商協會NEMA（ N

66、a</p><p>　　3.2.2 可編程控制器的選型</p><p>　　考慮到本次設計的電梯系統有五層，且開關量居多，模擬量較少；對于開關量控制為主的系統而言，一般PLC的響應速度足以滿足控制的要求，在小型PLC中整體式比模塊式的價格便宜，體積也小，綜合考慮后，系統選擇了臺達公司生產的 DVP-EH系列 PLC。</p><p>　　DVP-EH系統 PLC

67、具有以下幾方面的優點：</p><p>　　1）DVP-EH配置靈活，除主機單元外，還可擴展 I/O 模塊，A/D 模塊，D/A</p><p>　　模塊和其它特殊功能模塊。</p><p>　　2）DVP-EH指令功能豐富，且指令執行速度快。</p><p>　　3）DVP-EH可用內部輔助繼電器 M，狀態繼電器 S，定時器 T，寄存器 D

68、，計數器 C 的功能和數量滿足了系統控制要求的需要。</p><p>　　4）DVP-EH的編程使用臺達公司的專用編程軟件包ISPSof來進行，也可以使用WPLSoft來進行編程。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 PC 機對系統實時進行監控。為調試和維護提供了極大的方便。</p><p>　　3.2.3 I/O口分配表</p><p>　　電梯I/O分

69、配表如表3-2所示</p><p>　　表3-2 PLC I/O分配表</p><p>　　3.3 變頻器模塊的設計</p><p>　　3.3.1 變頻器的原理</p><p>　　把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。該設備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC）。然后再把直流電（DC）變

70、換為三相或單相交流電（AC）。變頻器同時改變輸出頻率與電壓，也就是改變了電機運行曲線上的n0，使電機運行曲線平行下移。因此變頻器可以使電機以較小的啟動電流，獲得較大的啟動轉矩，即變頻器可以啟動重載負荷。主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分。</p><p>　　本設計采用臺達VFD007E21A變頻器對電梯調速控制。表3-3為變頻器控制回路端子說明。</p><p>　　表3

71、-3 變頻器控制回路端子說明</p><p>　　圖3-1變頻器的端口圖</p><p>　　3.3.2 變頻器模塊</p><p>　　通過改變變頻器參數來改變電梯的升降速度。從而達到平穩停止的運動的過程。</p><p>　　變頻器參數如表3-4。</p><p>　　表3-4 變頻器參數</p>

72、<p>　　3.4 觸摸屏模塊的設計</p><p>　　電梯箱內部才用觸摸屏顯示和控制。這樣能很好的顯示電梯的運行狀態。讓用戶很好的感受電梯的快捷。采用觸摸屏也能省去很多歌I/O點，減少電氣接線。而且有助于電梯升降改造，維護也相對方便許多。本系統采用的是臺達B系列的人機界面，其強大的控制器支援性，支持多種廠牌的控制器，不需額外開發通信程式，大幅度節省系統設計；除了標準串口列通訊界面（RS485/RS

73、232/RS422）外，DOP-B人機還支援USB、乙太網絡、音效、SD卡界面，可滿足各種不同應用的需求。選用B系列的型號是DOP-B07S515。</p><p>　　圖3-2觸摸屏面板正反面</p><p>　　注意：輸入電源為DC24V，使用觸摸屏時，請勿以尖銳物品碰觸面板，否則可能導致面板凹陷，進而使人機界面無法正常運作。由于人機界面沒有電源開關，為避免觸電意外，請勿在開啟電源情況

74、下改變配線。</p><p>　　3.5 電氣原理圖的設計</p><p>　　電氣線路原理圖見附錄</p><p>　　4 電梯系統軟件方面的設計</p><p>　　4.1 ISPSoft 2.04 的介紹</p><p>　　ISPSoft 為臺達新一代的可編程控制器（PLC）開發工具。采用IEC 611

75、31-3 的編程架構，支持五種編程語言以及豐富的應用指令集。除了具備基本的程序編輯功能之外，ISPSoft 還包含了許多的輔助工具，加上多語系的環境與親切的使用界面，提供給用戶的將會是一個便利且高效的開發環境。</p><p>　　4.1.1 ISPSoft 2.04的特點</p><p>　　? 采用國際標準 IEC 61131-3 的編程架構，并內建豐富的應用指令集。</p&g

76、t;<p>　　? 支持五種語言，包括梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、指令列表（IL）以及結構化語言（ST），且在一個項目中并不限定只可使用一種語言。包含繁體中文、簡體中文、英文…等多語系支持。提供便利的查找/替換功能，其范圍可選擇在目前的工作窗口或是包含整個項目。開放用戶自訂的操作環境設置。項目管理采用清晰且易于操作的Windows 階層樹狀操作接口。支持項目群組的管理架構，可在同一的項目群組中

77、，進行多個機種的項目開發。提供許多的便利功能，如批注、書簽、程序區段使能/失效、裝置與符號管理、仿真器…等。支持多種聯機操作，如在線監控、在線編輯、符號表監控、除錯模式、PLC 操作/設置…等。支持多種項目對象的導入/導出功能可直接開啟WPLSoft 的文件（*.dvp），并將其轉換另存為ISPSoft 格式的文件（*.isp）。提供多種密碼及數據保護機制 支持新一代的通訊管理員COMMGR。</p><p>　

78、　支持臺達新一代的AH500 中型系統。內建多種組態管理工具。硬件規劃工具（HWCONFIG）：用于對系統上的硬件架構進行組態與參數管理。網絡規劃工具（NWCONFIG）：用于管理及配置PLC 系統的網絡架構與數據交換機制。記憶卡工具（CARD Utility）：透過管理向導與記憶卡的操作，可對系統進行備份與還原。</p><p>　　4.2 編程語言介紹</p><p>　　PLC的控

79、制功能是由程序實現的。目前PLC常用的編程語言有：梯形圖語言、助記符（指令表）語言、功能圖語言、順序功能圖語言、高級編程語言等，這里僅作簡單介紹。梯形圖是使用最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖語言形象直觀，類似電氣控制系統中繼電器控制電路圖。邏輯關系明顯，電氣技術人員容易接受。ISPSoft 2.04 為用戶提供了梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、指令列表（IL）、以及結構化語言（ST）五種編

80、程語言。本系統的編程采用了梯形圖的形式。</p><p><b>　　4.3 PLC程序</b></p><p>　　4.3.1 PLC程序的設計</p><p>　　主程序流程框圖如圖4-1所示</p><p><b>　　4-1主程序流程圖</b></p><p><

81、;b>　　程序見附錄2。</b></p><p>　　4.3.2 程序中相關中間繼電器的說明</p><p>　　表4-1 程序中間繼電器</p><p>　　5電梯模擬調試及安裝</p><p>　　電梯 PLC 程序應在未帶載情況下模擬調試好，在接觸器等輸出狀態正確后，再將電機接上，模擬調試完成后，則進行現場安裝，并

82、進行運行調試，確定參數，完善程序，最后交付運行使用。</p><p>　　5.1 電梯模擬調試</p><p>　　由于客觀條件的限制，軟硬件開發只能在實驗室對電梯程序進行模擬調試。實際輸入信號及反饋信號用按鈕或開關模擬，輸出不用接負載，可由 PLC輸出端的發光二極管顯示負載狀態，模擬調試時，按電梯的運行條件，依次設置輸入信號，并觀察輸出正確與否，同時可通過編程器監控內部各點狀態，在輸入端

83、接上手動按鈕而在 PLC 的輸出指示燈上看輸出，輸入信號完全靠手動來控制。如按下 X17是五層下按鈕，如此時電梯不在五層，則對應輸出指示燈亮，然后依次通過手動來控制接近開關按鈕，到第五層時輸出指示燈滅，其它層樓的運行模擬調試同理。</p><p>　　5.2 電梯安裝調試</p><p>　　安裝調試過程是一個比較復雜且耗時間的過程，首先要確定器件型號，選擇器件型號除了要考慮機械設備、電壓

84、、電流外，還要考慮經濟實用及美觀問題 。所有的器件都備好后，接下來就是安裝，主電路及 PLC 都裝在控制柜內，這就要考慮互相干擾的問題，按鈕、指示燈或數碼顯示也按照同樣原則接線，所有的元器件都按照一定的編號安裝好后，確保無誤后，就可以調試了，由于調試過程中，輸入輸出點比較多，且完成一個動作所涉及的開關、按鈕、輸出顯示也比較多，所以這里不一一說明，只對動作中一部分加以說明。</p><p>　　(1) 單指令運行調

85、試</p><p>　　這是一種最簡單的調試方法，檢查所設計的程序在完成其最簡單的控制功能時是否會發生錯誤。若各種調試無錯誤，則再用復雜的方法進行調試。單指令運行調試的具體內容如下：假定電梯的轎廂在一樓，一層指示燈發光，此時按下5樓的內指令按鈕，5樓內指令顯示亮，電梯關門后，開始上行，當轎廂上升到5樓后，5樓指令顯示消除。</p><p>　　(2) 單層運行調試</p>&

86、lt;p>　　單指令運行調試之后，再下來就是單層調試，以確保程序再多條指令運行時的正確性。此種調試是讓電梯單方向運行于 n 層，譬如，電梯轎廂原先在二層，如此時三樓和四樓有向上外呼，三樓和四樓外呼指示燈亮，此時按下關門按鈕，則轎廂往上運行，到三樓時經過比較發出平層信號，轎廂停層響應呼梯，三樓外呼指示燈滅，延時5 秒后，轎廂繼續向上運行，到四樓時經過比較發出平層信號，轎廂停層響應呼梯，并消除登記信號。</p><

87、p>　　(3) 復雜運行調試</p><p>　　此種調試是在呼梯也就是無規律呼梯時看電梯的運行。這種調試最容易發現一些潛在的開始不易發現的問題。鑒于這種調試比較復雜，在這里不再舉例。</p><p>　　5.3 程序的調試與運行監控</p><p>　　程序的調試及運行監控是程序開發的重要環節，很少有程序一經編制就是完善的，只有經過試運行甚至現場運行才能發現

88、程序中不合理的地方并且進行修改。ISPSoft 2.04具有監控功能，可用于程序的調試及監控。下圖為程序的調試及監控。</p><p><b>　　6 總結</b></p><p>　　這次對電梯控制系統的設計讓我更多的了解到了電梯這個工藝的發展前景，讓我認識到用PLC來設計控制系統的使用價值。同時整個設計使我對專業知識有了進一步的提高，是對我專業綜合能力的又一次練習

89、。 </p><p>　　在整個系統的設計中PLC的編程是整個設計最主要的一部分，我的編程是采用梯形圖編程語言，所有的編寫步驟和編寫要點是嚴格按照設計要求來完成的，而且我編寫程序之前對電梯的工作流程以及變頻器的使用和人機界面的設計做了詳細的分析，每個步驟考慮都很嚴密，所以總的來說，這個系統的設計還是比較好的。 </p><p>　　但是在編寫的過程中我還是遇到了很多問題

90、，比如說在電梯工藝設計上和人機界面的配合使用編程，這在實際生產中有著無可比擬的重要性，而我恰恰在定時的設置上遇見了問題，而且在編寫過程中有一些小的細節我也沒有考慮的足夠細致，同時控制面板的布局也是參考了臺達代售商的控制柜的布局才完成我的控制面板的布局，面板布局強調簡潔明了。 </p><p>　　最終，在通過各方面的努力下，該電梯控制系統的設計基本完成，在設計當中我充分考慮到了操作的方便性，工藝的簡單性

91、。在設計當中的基本參考資料是基于各種參考書目和教材，再通過各種途徑獲取更詳細的資料設計該控制系統的。當然，指導老師的督促和對我這個畢業設計的方案也給了很多意見和幫助，這對我能按時按要求完成整個系統的設計有著很大的作用。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 臺達DVP-EH 系統中文手冊</p><p>　　

92、[2] ISPSoft使用入門</p><p>　　[3] 現代電氣控制及PLC應用技術</p><p>　　[4] 工業組態軟件與PLC應用技術</p><p>　　[5] 電氣控制與PLC原理及應用</p><p>　　[6] 姚興軍,葉理平,呂強中. PLC控制系統的計算機仿真研究[J]，機電一體化， 2002年03

93、期</p><p>　　[7] 周美蘭,周封,王岳宇編著.PLC電氣控制與組態設計,科學出版社，2003年</p><p>　　[8] 陳立定、吳玉香、蘇開才. 電氣控制與可編程控制器[M].廣州：華南理工大學出版社.2001</p><p>　　[9] 陳伯時.電力拖動自動控制系統——運動控制系統[M].機械工業出版社.2003.</p><

94、;p>　　[10] 汪曉平，可編程控制器系統開發實例導航[M].北京：人民郵電出版社</p><p>　　[11] 皮壯行.可編程序控制器的系統設計與應用實例[M].北京:機械工業出版社.2000</p><p>　　[12] 李景學、金廣業. 可編程控制器應用系統設計方法[M]. 北京：電子工業出版社.</p><p><b>　　致謝</b

95、></p><p>　　為期一個學期的畢業論文已經接近了尾聲，我的四年大學生涯也即將圈上一個完整的句號。畢業設計是我對這四年來的大學生活進行的總結，是對我們學的知識的一個測試，也是一個自我的檢驗。</p><p>　　在這里我要特別感謝我的指導老師**老師的熱情關懷和悉心指導，在我做畢業設計的每個階段，從外出查閱資料，設計草案的確定和修改，后期詳細設計等整個過程中都給予了我悉心的指導

96、。在她的精心指導和幫助下，我才能順利地完成了本科畢業設計的撰寫工作。</p><p>　　然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我打下扎實的專業知識基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了他們的支持和鼓勵，此次畢業設計才會順利完成。</p><p><b>　　附錄1</b></p><p><b>　　電氣原理圖設計</b&

97、gt;</p><p><b>　　附錄2</b></p><p><b>　　PLC梯形圖設計</b></p><p><b>　　主程序梯形圖</b></p><p><b>　　子程序1</b></p><p><b&g

98、t;　　箱外顯示及請求</b></p><p><b>　　子程序2</b></p><p><b>　　箱內顯示及請求</b></p><p><b>　　子程序3</b></p><p><b>　　定位程序</b></p>

99、<p><b>　　子程序4</b></p><p><b>　　上升邏輯</b></p><p><b>　　子程序5</b></p><p><b>　　下降邏輯</b></p><p><b>　　子程序6</b>&l