課程設(shè)計(jì)---基于plc的三層電梯運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　《基于PLC的三層電梯運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：基于PLC的三層電梯運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè)： 自動(dòng)化 </p><p>　　2015年6月1

2、4日</p><p>　　物理與電子工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　專業(yè)： 自動(dòng)化 班級(jí)： 14級(jí)接本1班 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑已成為現(xiàn)代城市的標(biāo)

3、志。電梯作為垂直運(yùn)輸工具，承載著大量的人流和物流的輸送，在建筑物中起著至關(guān)重要的作用。采用可編程控制器對(duì)電梯進(jìn)行控制，通過合理的選擇和設(shè)計(jì)，能夠有效地提高電梯的控制水平，使電梯的控制達(dá)到比較理想的控制效果。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)一個(gè)三層電梯控制系統(tǒng)，基于西門子S7-200PLC實(shí)現(xiàn)。在介紹電梯結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了三層電梯的控制要求以及電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如何用PLC實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)，編制梯形圖，并完成程序的

4、調(diào)試，利用QSPLC-III型實(shí)驗(yàn)裝置的電梯模塊對(duì)三層電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電梯；西門子；可編程控制器； 調(diào)試； 仿真實(shí)驗(yàn)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景1&

5、lt;/p><p>　　1.2 PLC在電梯控制系統(tǒng)中的重要意義1</p><p>　　1.3 電梯技術(shù)發(fā)展前景2</p><p>　　1.4 課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容3</p><p>　　第2章 PLC簡(jiǎn)介3</p><p>　　2.1 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展3</p><p>　　2.2 PL

6、C的用途及特點(diǎn)5</p><p>　　2.2.1 PLC的用途5</p><p>　　2.2.2 PLC的特點(diǎn)6</p><p>　　2.3 PLC的硬件組成7</p><p>　　2.3.1 PLC的組成7</p><p>　　3.3.2 PLC各組成部分的作用7</p><p>

7、　　2.4 PLC的工作原理9</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1 控制要求分析10</p><p>　　3.2 硬件設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.2.1 元件選型10</p><p>　　3.2.2 硬件電路連接圖13</p><p>

8、　　3.3 軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3.1 I/O分配15</p><p>　　3.3.2 梯形圖及說明15</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)仿真22</p><p>　　4.1 編程軟件簡(jiǎn)介22</p><p>　　4.1.1 編程軟件的基本功能22</p><p&g

9、t;　　4.1.2 編程軟件的主界面及各區(qū)域用途22</p><p>　　4.2 程序的編輯23</p><p>　　4.3 程序的調(diào)試23</p><p>　　4.4 控制系統(tǒng)仿真24</p><p><b>　　結(jié) 論26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27

10、</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展、城市現(xiàn)代化的突飛猛進(jìn)，電梯作為一種高效、迅捷、安全、可靠的垂直運(yùn)輸設(shè)備，成為人們不可缺少的運(yùn)輸工具?，F(xiàn)代高層建筑中各大辦公樓、住宅、醫(yī)院、工礦企業(yè)、倉庫、

11、碼頭、大型貨輪等都離不開電梯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)乘坐其他交通工具的人數(shù)每年約為80億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有540億人次之多。電梯服務(wù)于中國(guó)已有100多年的歷史，特別是在改革開放后，我國(guó)電梯的使用數(shù)量快速增長(zhǎng)。尤其是現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟(jì)日新月異的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高、城市的高層建筑不斷增多，與此相應(yīng)電梯業(yè)也得到迅猛發(fā)展。現(xiàn)在電梯已完全融入我們的生產(chǎn)、生活中，滿足人們生活、工作及學(xué)習(xí)的需要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的在用電梯已達(dá)40多萬臺(tái)，每年還

12、以約5~6萬臺(tái)的速度增長(zhǎng)。</p><p>　　電梯的作用越來越顯著，電梯的需求越來越大。而目前我國(guó)使用的先進(jìn)的電梯的系統(tǒng)基本上都是國(guó)外設(shè)計(jì)制造的，其核心技術(shù)并不公開。國(guó)內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的控制方法和技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用還比較少，與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比還有較大的差距。盡快研究和掌握先進(jìn)的控制技術(shù)，對(duì)國(guó)內(nèi)電梯工業(yè)的發(fā)展有很大的作用。</p><p>　　1.2 PLC在電梯控制系統(tǒng)中的重要意義&l

13、t;/p><p>　　早期的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)中，信號(hào)的邏輯控制一般是由繼電器一接觸器電路來實(shí)現(xiàn)。由于繼電器、接觸器都是有觸點(diǎn)的電氣元件，體積龐大，弧光放電較嚴(yán)重，使用壽命有限；在電梯這種較復(fù)雜控制系統(tǒng)中可靠性不高，施工過程中接線復(fù)雜，當(dāng)控制要求改變時(shí)必須改變硬件接線，使得通用性和靈活性不夠，生產(chǎn)周期加長(zhǎng)；另外，繼電器、接觸器觸點(diǎn)數(shù)目有限，可擴(kuò)展性較差；繼電器一接觸器控制系統(tǒng)依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低且機(jī)械

14、觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題；繼電器控制邏輯一般不具備計(jì)數(shù)功能：同時(shí)隨著樓宇層數(shù)的增加，繼電器一接觸器控制系統(tǒng)過于龐大，給設(shè)計(jì)帶來不便?；谝陨隙喾N原因，導(dǎo)致電梯控制系統(tǒng)的工藝性、運(yùn)行的可靠性與安全性降低，故目前己被逐步淘汰。</p><p>　　目前電梯的控制普遍采用兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能。微機(jī)控制是電梯控制技術(shù)的發(fā)展方向，目前

15、已有一些由微機(jī)控制的電梯新機(jī)型相繼推出，使控制功能得到增強(qiáng)，性能得到改善。微機(jī)控制系統(tǒng)雖然在智能控制方面有較強(qiáng)大的功能，但也存在一定的不足之處，一方面微機(jī)控制抗干擾能力較差、系統(tǒng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜、一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)，另一方面專門設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置，一次性成本較高。這些都限制了微機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的普及。第二種控制方式用可編程控制器(PLC)取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。目前，在國(guó)內(nèi)，對(duì)于一個(gè)中、小型的電梯控制系統(tǒng)，大多采用PLC控制，

16、主要原因在于當(dāng)規(guī)模較小時(shí)，用PLC控制可以降低因?qū)ｉT設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置的成本，且PLC具有編程簡(jiǎn)單；控制運(yùn)行可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；通用性好、功能強(qiáng)大；開發(fā)周期短；體積小，使用方便，可擴(kuò)展性強(qiáng)；成本低，維護(hù)方便以及強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能等優(yōu)點(diǎn)，因此成為現(xiàn)代樓宇中、小型電梯控制系統(tǒng)的主流。同時(shí)，由于歷史原因，我國(guó)目前還存在著相當(dāng)數(shù)量的由繼電器一接觸器系統(tǒng)控制的老式電梯，這些電梯的PL</p><p>　　1.3 電

17、梯技術(shù)發(fā)展前景</p><p>　　縱觀我國(guó)電梯行業(yè)的發(fā)展歷程，從改革開放到今天，電梯行業(yè)在不知不覺中走過了一個(gè)從無到有，從有到多，從多到精的發(fā)展歷程。隨著住宅市場(chǎng)的巨大變化，中國(guó)已經(jīng)成為全球容量最大、增長(zhǎng)最快的電梯市場(chǎng)。這就必然會(huì)使電梯技術(shù)不斷的發(fā)展更新。</p><p>　　(1)結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。</p><p>　　隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、

18、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、體積小巧化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。同時(shí)，無機(jī)房電梯在今后會(huì)有較大的發(fā)展。</p><p>　　(2)技術(shù)含量更高，性能更好。</p><p>　　電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，現(xiàn)如今具有先進(jìn)性能，高舒適性的VVVF電梯，已是電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置；然而，永磁同步無齒輪曳引機(jī)具有更節(jié)能、更清潔、更安靜、更安全、更經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。所以永磁同步無

19、齒輪曳引機(jī)將逐步成為新型曳引機(jī)的主流，由于永磁技術(shù)的先進(jìn)性，將來很可能取代VVVF技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控制系統(tǒng)以其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性也是電梯發(fā)展的潮流。</p><p>　　(3)安裝更方便、快捷。</p><p>　　高效、安全、可重復(fù)使用的無手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來了更大的方便，使電梯安裝更快、效率更

20、高。</p><p>　　1.4 課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容</p><p>　　本文利用可靠性高、功能強(qiáng)大的PLC設(shè)計(jì)出電梯的控制系統(tǒng)。主要完成以下幾項(xiàng)工作：</p><p>　　(1)分析電梯主要結(jié)構(gòu)、控制要求。</p><p>　　(2)利用PLC實(shí)現(xiàn)三層電梯的控制。其中包括電梯門廳召喚控制、電梯自動(dòng)相應(yīng)召喚信號(hào)、召喚信號(hào)的指示、電梯上下行指示

21、、電梯到站指示控制，本文采用德國(guó)西門子(Siemens)公司生產(chǎn)的S7-200型PLC，利用其豐富和功能強(qiáng)大的指令設(shè)計(jì)出梯形圖。</p><p>　　(3)在QSPLC-III型試驗(yàn)臺(tái)電梯模上塊對(duì)電梯程序進(jìn)行調(diào)試，進(jìn)行電梯模擬控制試驗(yàn)。</p><p><b>　　第2章 PLC簡(jiǎn)介</b></p><p>　　2.1 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展<

22、;/p><p>　　可編程控制器(Programmable Controller,PC),早期主要用于計(jì)數(shù)、定時(shí)以及開關(guān)量的邏輯控制，為了和個(gè)人計(jì)算機(jī)(Person Computer)相區(qū)別。把可編程控制器縮寫為PLC(Programmable Logic Controller)。</p><p>　　在可編程控制器誕生之前，繼電器控制系統(tǒng)已廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，繼電器控制系統(tǒng)通常可以

23、看承由輸入電路，控制電路，輸出電路和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)這4個(gè)部分組成的。其中輸入電路也是由按鈕，行程開關(guān)，限位開關(guān)，傳感器等構(gòu)成。用已向系統(tǒng)送入控制信號(hào)。輸出電路部分是由接觸器，電磁閥等執(zhí)行元件構(gòu)成，用以控制各種被控制對(duì)象，如電動(dòng)機(jī)，電爐，閥門等。繼電器控制電路部分是控制系統(tǒng)的核心部分。它通過導(dǎo)線將各個(gè)分立的繼電器，電子元器件連接起來對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施控制；生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)是指被控制的對(duì)象(如電動(dòng)機(jī)等)或生產(chǎn)過程。</p><p>　

24、　繼電器控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中曾起著不可替代的重要作用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)已越來越難以適應(yīng)，因?yàn)槔^電器控制電路通常是針對(duì)著某一固定的動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)的。它的控制功能也僅僅只局限于邏輯控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)等這樣一些簡(jiǎn)單的控制，一旦動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，布線，裝配，和調(diào)試。顯然，這樣的控制系統(tǒng)完全無法滿足日新月異且競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。這就迫使人們要放棄原來

25、已占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)，研制可以替代繼電器控制系統(tǒng)的新型的工業(yè)控制系統(tǒng)。</p><p>　　出于上述考慮，美國(guó)通用汽車公司(GM)于1968年提出了公開招標(biāo)研制新型的工業(yè)控制器的設(shè)想，第二年，即1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)就研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器。在這一時(shí)期，可編程序控制器雖然采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但實(shí)際上只能完成順序控制，僅有邏輯運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)數(shù)等順序控制功能。所以人們將可遍程序控

26、制器稱之為PLC(Programmable Logical Controller)，即可編程序邏輯控制器：</p><p>　　20世紀(jì)70年代末80年代初，微處理器技術(shù)日趨成熟，使可編程序控制器的處理速度大大提高，增加了許多特殊，如浮點(diǎn)運(yùn)算，函數(shù)運(yùn)算，查表等。這樣可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。因此，美國(guó)電氣制造協(xié)會(huì)NEMA(National Electrical Manufactu

27、rers Association)將之正式命名為PC(Programmable Controller)。值得注意的是，因?yàn)閭€(gè)人計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱也是PC(Personal Computer)，有時(shí)為了避免混淆，人們習(xí)慣上仍將可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC(盡管這是早期的名稱)。本書采用PLC的稱呼。20世紀(jì)80年代后，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，以16位和32位微處理器夠成的微機(jī)化可編程序控制器得到了驚人的發(fā)展，使之在概念上，設(shè)計(jì)上，性

28、能價(jià)格比等方面有了重大突破?？删幊绦蚓哂辛烁咚儆?jì)數(shù)，中斷技術(shù)，PID控制等功能，同時(shí)聯(lián)網(wǎng)通信功能也得到了加強(qiáng)，這些都使得可編程序控制器的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。為了使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)制定了PLC的標(biāo)準(zhǔn)，并給出了它的定義。以</p><p>　　將兩種系統(tǒng)相比，就會(huì)發(fā)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)輸入，輸出部分基本相同，輸入電路也是由按鈕，開關(guān)，傳感器所構(gòu)成：輸出

29、電路也好似由接觸器，執(zhí)行器，電磁閥多構(gòu)成的。不同的是繼電器控制系統(tǒng)在控制線路被PLC中的程序代替，這樣一旦生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就只需要修改程序就可以了。正是上述原因，PLC控制系統(tǒng)除了可以完成傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)所具有的全部功能外，還可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制，開環(huán)或閉環(huán)過程控制，甚至多級(jí)分布式控制。隨著微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，PLC的成本在降低，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被PLC控制系統(tǒng)代替已是發(fā)展的必然趨勢(shì)。</p><p>

30、　　2.2 PLC的用途及特點(diǎn)</p><p>　　2.2.1 PLC的用途</p><p>　　(1)數(shù)字量控制 這是PLC應(yīng)用最廣的領(lǐng)域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器控制。含觸點(diǎn)的串、并聯(lián)及組合邏輯或控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)控制等。PLC可應(yīng)用于單片機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動(dòng)線控制。其應(yīng)用領(lǐng)域已遍布各行各業(yè)，甚至升入到家庭。</p><p>　　(2)運(yùn)動(dòng)控制 PLC使用專用運(yùn)

31、動(dòng)控制模塊，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的位置、速度和加速度運(yùn)行控制，可實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸、三軸和多軸控制。使運(yùn)動(dòng)控制與邏輯控制結(jié)合起來，可編程運(yùn)動(dòng)控制可以用于各種機(jī)械，如機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等。</p><p>　　(3)過程控制 通過模擬量I/O模塊，PLC能控制大量的物理參數(shù)，如溫度、壓力、速度和流量等。PID(Proportional-Integral-Derivative)功能的提供使PLC具有閉環(huán)控制能力

32、，可用于過程控制。使PLC廣泛地應(yīng)用于塑料成型、加熱爐、熱處理設(shè)備、鍋爐及輕化工、冶金、電力等行業(yè)。</p><p>　　(4)數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代可編程控制器具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含四則運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、字邏輯運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算及求反、循環(huán)、以為等)、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、查表、排序、位操作等工能，可以完成數(shù)據(jù)的采集及處理。運(yùn)算數(shù)據(jù)可以與參考值比較用于控制，也可以通過通信傳送給其他智能裝置，或?qū)?shù)據(jù)打印制表。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)

33、，如過程控制系統(tǒng)，、無人柔性控制系統(tǒng)等。</p><p>　　(5)通信聯(lián)網(wǎng) 可編程控制器通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺(tái)可編程控制器之間的通信、可編程控制器與其他智能控制設(shè)備，如計(jì)算機(jī)；、變頻器、數(shù)控裝置之間的通信，這些設(shè)備由于網(wǎng)絡(luò)組成集中管理分散控制的分布式控制系統(tǒng)，極大地提高了控制的可靠性。</p><p>　　2.2.2 PLC的特點(diǎn)</p><p>

34、;　　(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性往往是用戶選擇控制裝置的首要條件。繼電器接觸器系統(tǒng)中，由于器件的老化、脫焊、觸點(diǎn)的抖動(dòng)以及觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象大大降低了系統(tǒng)的可靠性。而在PLC系統(tǒng)中，大量的開關(guān)動(dòng)作是由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成的，加上PLC充分考慮了工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境電磁、粉塵、溫度等各種干擾，在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，因而具有極高的可靠性。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC，其平均無故障時(shí)間都大大超過了IEC規(guī)定的

35、10萬小時(shí)，有的甚至達(dá)到了幾十萬小時(shí)。</p><p>　　(2)配套齊全，適用性強(qiáng)，應(yīng)用靈活 由于PLC產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴(kuò)展方便，用戶可根據(jù)自己的需要靈活選用，以滿足系統(tǒng)大小不同及功能繁簡(jiǎn)各異的控制要求。重要的是，PLC系統(tǒng)相對(duì)繼電器接觸器控制系統(tǒng)，接線很少，其主要功能是通過程序?qū)崿F(xiàn)的，在需要修改設(shè)備的控制工能時(shí)，只要修改程序，修改接線的工作量很小。</p&g

36、t;<p>　　(3)編程方便，易于使用 PLC的編程可采用與繼電器極為相似的梯形圖語言，直觀易懂，深受現(xiàn)場(chǎng)電氣技術(shù)人員的歡迎。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言(Sequential Function Chart)，也稱功能圖，使編程更加簡(jiǎn)單方便。</p><p>　　(4)功能強(qiáng)，擴(kuò)展能力強(qiáng)，性價(jià)比高 PLC中含有數(shù)量巨大的供用戶使用的編程軟元件，可輕松的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的控制。PLC配合功能單元

37、能方便地實(shí)現(xiàn)A/D、D/A轉(zhuǎn)換及PID運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)過程控制、數(shù)字控制等功能。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它不僅可以控制一臺(tái)單機(jī)，一條生產(chǎn)線，還可以控制一個(gè)機(jī)群，許多生產(chǎn)線。它不但可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，還可以用于遠(yuǎn)程監(jiān)控。與一般繼電器系統(tǒng)比較，具有很高的性價(jià)比</p><p>　　(5)PLC的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便 PLC用戶程序(軟接線)代替硬接線，安裝接線工作量少。設(shè)計(jì)人員只要有PLC就可以進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)并可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)

38、行模擬調(diào)試；而繼電器系統(tǒng)的調(diào)試是靠在現(xiàn)場(chǎng)改變接線進(jìn)行的，十分繁瑣。</p><p>　　(6)維修方便，維修工作量小 PLC有完善的自診斷、履歷情報(bào)存儲(chǔ)及監(jiān)視功能。對(duì)于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和I/O點(diǎn)狀態(tài)均有顯示。工作人員通過這些信息可以查找故障原因，便于迅速處理。</p><p>　　(7)PLC體積小，能耗低。易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 采用PLC實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)與同規(guī)模的繼電器系統(tǒng)

39、相比，開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/10~1/2；安裝方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化；由于省去了大量的繼電器，能耗也大大減小。</p><p>　　2.3 PLC的硬件組成</p><p>　　2.3.1 PLC的組成</p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式(也稱單元式)和組合式(也稱模塊式)兩類。</p><p>　　圖2-1

40、整體式PLC的組成示意圖</p><p>　　整體式的PLC將中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源、通信端口、I/O擴(kuò)展端口等組裝在一個(gè)箱體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)，另外還有獨(dú)立的I/O擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊等與主機(jī)配合使用。整體式PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，小型機(jī)常采用這種結(jié)構(gòu)，整體式PLC的一般構(gòu)成如圖3-1所示。</p><p>　　2.3.2 PLC各組成部分的作用</p>

41、;<p>　　(1)中央處理單元(CPU) </p><p>　　CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相

42、應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。</p><p>　　CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。</p><p>　　在使用者看來，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、

43、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。</p><p>　　CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。</p><p><b>　　(2)I/O模塊</b></p>

44、<p>　　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分(I/O)完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入(DI)，開關(guān)量輸出(DO)，模擬量輸入(AI)，模擬量輸出(AO)等模塊。</p><p>　　常用的I/O分類如下：</p><p>

45、　　開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。</p><p>　　模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型(4~20mA,0~20mA)、電壓型(0~10V,0~5V,-10~10V)等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。</p><p>　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。</

46、p><p>　　按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。</p><p><b>　　(3)電源模塊</b></p><p>　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源(220VAC

47、或110VAC)，直流電源(常用的為24VDC)。</p><p>　　2.4 PLC的工作原理</p><p>　　可編程控制器的應(yīng)用程序是表達(dá)存儲(chǔ)單元之間的相互聯(lián)系的。存儲(chǔ)單元的狀態(tài)代表控制系統(tǒng)中的各種事件，而可編程控制器執(zhí)行程序以完成既定的控制任務(wù)。執(zhí)行程序是PLC實(shí)現(xiàn)控制的核心工作，但在框圖中卻只是眾多項(xiàng)目中的一項(xiàng)。這些工作項(xiàng)目大致可以分為以下三部分。</p><

48、;p>　　圖2-2 PLC的運(yùn)行框圖</p><p>　　第一部分是上電處理。PLC上電后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定等。</p><p>　　第二部分是掃描過程。以程序掃描執(zhí)行而得名。一是掃描系統(tǒng)程序，二是掃描執(zhí)行應(yīng)用程序。每次執(zhí)行應(yīng)用程序前先完成輸出處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。而執(zhí)行不執(zhí)行應(yīng)用

49、程序還和PLC的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。</p><p>　　第三部分是出錯(cuò)處理。PLC每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定PLC自身的動(dòng)作是否正常，如CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、I/O、通信等是否正常，檢查出異常時(shí)，CPU面板上的LED及異常繼電器會(huì)接通，當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，CPU被強(qiáng)制為STOP方式，所有的掃描停止。</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p

50、>　　3.1 控制要求分析</p><p>　　本文用S7-200PLC對(duì)電梯進(jìn)行模擬控制，只能完成電梯的部分基本功能，未考慮開關(guān)門控制(即電梯停站時(shí)不作開關(guān)門動(dòng)作，直接響應(yīng)外呼及內(nèi)選信號(hào))，電梯轎廂的運(yùn)行方式用指示燈代替。 </p><p>　　(1)各層設(shè)上/下呼叫按鈕(最頂層和起始層只設(shè)一只)。</p><p>　　(2)電梯內(nèi)外設(shè)有方向指示燈及電梯

51、當(dāng)前層號(hào)指示燈。</p><p>　　(3)轎內(nèi)指令記憶。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上有多個(gè)選層指令時(shí)，電梯應(yīng)能按順序自動(dòng)停靠，自動(dòng)確定運(yùn)行方向。</p><p>　　(4)門廳召喚指令記憶及顯示。當(dāng)門廳有上行或下行請(qǐng)求時(shí)，電梯應(yīng)能對(duì)信號(hào)進(jìn)行登記，并且由相應(yīng)的指示燈進(jìn)行顯示。</p><p>　　(5)自動(dòng)確定運(yùn)行方向。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上，選層指令相對(duì)與電梯位置具有不同方向時(shí)，電

52、梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動(dòng)確定運(yùn)行方向 。</p><p>　　(6)電梯停站待客。當(dāng)完成全部轎廂內(nèi)指令，又無層外呼梯信號(hào)時(shí)電梯應(yīng)停止不動(dòng)，等待乘客召喚。</p><p><b>　　3.2 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)以上控制功能，在此對(duì)PLC進(jìn)行選型和電路連接，在硬件上實(shí)現(xiàn)控制功能要求。硬件設(shè)計(jì)包括元器件選型和電氣原理圖

53、(主電氣原理圖和控制電氣原理圖)設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.2.1 元件選型</p><p>　　根據(jù)控制要求，選用7個(gè)按鈕作為轎內(nèi)選層按鈕和門廳上下行召喚按鈕，選用3個(gè)位置開關(guān)作為電梯每層的樓層位置輸入。</p><p>　　(1)按鈕(SB) 按鈕是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的手動(dòng)主令電器，當(dāng)按鈕被按下時(shí)，先斷開常閉觸點(diǎn)，然后才接通常開觸點(diǎn)。按鈕釋放后，在復(fù)位彈簧作用下使觸點(diǎn)

54、復(fù)位。在沒有按動(dòng)按鈕時(shí)，接在常開觸頭接線柱上的線路是斷開的，常閉觸點(diǎn)接線柱的線路是接通的；當(dāng)按鈕按下時(shí)，兩種觸點(diǎn)狀態(tài)改變，同時(shí)也使與之相連接的電路狀態(tài)改變?；诎粹o的這種不按那么常開觸點(diǎn)不通，按下導(dǎo)通后一旦放手又還原為不導(dǎo)通，這種優(yōu)點(diǎn)正適合用來做內(nèi)選層、門廳召喚的信號(hào)的輸入主令電器。</p><p>　　(2)位置開關(guān)(SQ) 電梯的樓層位置的確定一般使用傳感器，本文選用3個(gè)位置開關(guān)分別作為每一層的樓層位置輸入。

55、</p><p>　　指示燈(HL) 用來指示電梯所在樓層及電梯的工作狀態(tài)。選用3個(gè)指示燈分別用作樓層號(hào)的指示(表示電梯當(dāng)前所在的樓層)、選用4個(gè)指示燈指示各層門廳召喚信號(hào)，選用2個(gè)指示燈指示電梯的運(yùn)行狀態(tài)(上行或下行)。</p><p>　　在選擇PLC的型號(hào)時(shí)，先應(yīng)該做的是輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算和內(nèi)存估算，然后綜合考慮確定PLC的型號(hào)。</p><p>　　(1)輸入

56、輸出點(diǎn)數(shù)估算</p><p><b>　　1)輸入點(diǎn)數(shù)：</b></p><p>　　門廳按鈕4個(gè)，轎廂內(nèi)按鈕3個(gè)，樓層到位開關(guān)3個(gè)共10個(gè)。</p><p><b>　　2)輸出點(diǎn)數(shù)：</b></p><p>　　樓層指示3個(gè)，呼叫指示4個(gè)，轎廂運(yùn)行狀態(tài)指示2個(gè)共9個(gè)。</p>&l

57、t;p>　　I/O點(diǎn)數(shù)的確定應(yīng)該以控制設(shè)備的所有輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的總和為依據(jù)。在一般情況下，PLC的I/O點(diǎn)應(yīng)該有適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)再增加10%~20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)的估算依據(jù)。因此，估算本電梯控制系統(tǒng)的PLC輸入/輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)都分別為20個(gè)左右。</p><p><b>　　(2)內(nèi)存估算</b></p><p>　　存儲(chǔ)器

58、容量是指可編程控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，各種PLC的存儲(chǔ)器容量大小可以從該P(yáng)LC得基本的參數(shù)表中找到。按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10~15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的200倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的30%左右考慮余量。根據(jù)上文中本系統(tǒng)輸入/輸出點(diǎn)的估算量知道，本系統(tǒng)大約需要字量I/O點(diǎn)總數(shù)為20個(gè)，無模擬I/O點(diǎn)。因此，可以估算出本系統(tǒng)所需PLC的內(nèi)存大約為2K字節(jié)。</p><p&g

59、t;　　(3)PLC機(jī)型型號(hào)的選擇</p><p>　　西門子(Siemens)公司生產(chǎn)的S7-200系列PLC屬于小型可編程控制器，是西門子公司20世紀(jì)90年代推出的整體式小型可編程控制器，器結(jié)構(gòu)緊湊、系列完整、功能完善，具有很高的性價(jià)比，可用于替代繼電器的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，也可用于復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)。由于有很強(qiáng)的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮作用。</p><p>　　S7-2

60、00系列PLC提供5種不同的基本單元(CPU)，型號(hào)為CPU221、CPU222、CPU224、CPU226及CPU226XM，不同型號(hào)的CPU內(nèi)部芯片基本相同，實(shí)際安裝的輸入輸出及通訊接口數(shù)量不同。每種單元又有交流220V供電及直流24V供電兩種供電方式安排，每種CPU都有繼電器輸出、雙向晶閘管輸出及晶體管輸出三種輸出形式。S7-200系列提供多種功能的擴(kuò)展單元及智能模塊，如數(shù)字量輸入或輸出擴(kuò)展單元，模擬量擴(kuò)展單元，高數(shù)計(jì)數(shù)模塊，定位

61、控制及各種通信模塊。S7-200系列還提供齊全的外圍設(shè)備及編程環(huán)境，使系統(tǒng)構(gòu)成容易，使用方便。S7-200各型CPU的比較如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 S7-200各型CPU模塊的比較</p><p>　　S7-200各型號(hào)PLC的應(yīng)用范圍如下：</p><p>　?、?CPU 221： </p><p>　　小型PLC C

62、PU 221，價(jià)格低廉，能滿足多種集成功能的需要。 </p><p>　?、?CPU 222 CN： </p><p>　　S7-200 CN家族中低成本的單元。通過可連接的擴(kuò)展模塊，即可處理模擬量。 </p><p>　?、?CPU 224 CN，CPU 224XP CN： </p><p>　　具有更多的輸入、輸出點(diǎn)及更大的存儲(chǔ)器。 &

63、lt;/p><p>　?、?CPU 226 CN： </p><p>　　功能最強(qiáng)的單元，可完全滿足一些中小型復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。 </p><p>　　經(jīng)過上面的比較，并結(jié)合本系統(tǒng)的實(shí)際，所以本電梯控制系統(tǒng)選擇西門子S7-200CPU224型號(hào)的PLC作為控制器比較合適。</p><p>　　3.2.2 硬件電路連接圖</p>&

64、lt;p><b>　　主電氣原理圖</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 主電氣原理圖</p><p>　　圖中M1，M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器KM1~KM4通過控制兩臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對(duì)電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過載保護(hù)

65、作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過載時(shí)斷開主電路，F(xiàn)U1為熔斷器，起過流保護(hù)作用。</p><p>　　b.控制電路電氣原理圖</p><p>　　前面已介紹S7-200系列CPU中的CPU224的本機(jī)數(shù)字量為14入/10出，接線時(shí)輸入接對(duì)應(yīng)的開關(guān)，輸出接指示燈?？紤]到后面要對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，故在畫硬件接線圖時(shí)標(biāo)出QSPLC-3型實(shí)驗(yàn)臺(tái)電梯模塊上對(duì)應(yīng)大開關(guān)量和指示燈。硬件接線圖如圖3-3：<

66、;/p><p>　　圖3-3控制電路電氣原理圖</p><p><b>　　3.3 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在硬件電路上如何實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，這就是軟件的任務(wù)。軟件設(shè)計(jì)就是對(duì)控制器PLC編寫相應(yīng)的程序。通過程序控制PLC輸出，使相應(yīng)的執(zhí)行元件進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是根據(jù)系統(tǒng)的電氣控制原理圖列出輸入/輸出元件并給他們分配I/O

67、端口，再進(jìn)行梯形圖的編寫。</p><p>　　3.3.1 I/O分配</p><p>　　表3-4 三層電梯控制系統(tǒng)I/O分配表</p><p><b>　　梯形圖及說明</b></p><p><b>　　1內(nèi)呼信號(hào)指示</b></p><p><b>　　梯形

68、圖如下：</b></p><p><b>　　2外呼信號(hào)指示</b></p><p><b>　　梯形圖如下：</b></p><p>　　3定向程序上及下行行顯示</p><p><b>　　梯形圖如下：</b></p><p><b

69、>　　4平層自動(dòng)開門顯示</b></p><p><b>　　梯形圖如下：</b></p><p><b>　　5開門控制</b></p><p><b>　　梯形圖如下：</b></p><p><b>　　6關(guān)門控制</b></

70、p><p><b>　　梯形圖如下：</b></p><p><b>　　7電梯上行及下行</b></p><p><b>　　梯形圖如下：</b></p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)仿真</p><p>　　控制系統(tǒng)仿真能比較直觀的將系統(tǒng)的控制功能展現(xiàn)出

71、來，而仿真結(jié)果是否正確是判斷系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)是否合理正確的一種依據(jù)。本文利用QSPLC-III型可編程控制實(shí)驗(yàn)箱對(duì)所設(shè)計(jì)的三層電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否滿足電梯的控制要求。</p><p>　　4.1 編程軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　STEP7-Micro/WIN32是基于Windows的應(yīng)用軟件，運(yùn)行Windows2000 、Windows95/98/NT/ME和以及Window

72、sXP操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，內(nèi)存8MB以上，硬盤空間50MB以上，VGA顯卡，支持鼠標(biāo)，具有RS-232口或USB口，都可以安裝。</p><p>　　4.1.1 編程軟件的基本功能</p><p>　　STEP7-Micro/WIN32的基本功能是協(xié)助用戶開發(fā)應(yīng)用軟，在該軟件的環(huán)境下可創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序，實(shí)現(xiàn)用戶所編程序的管理。利用該軟件的監(jiān)控功能還能實(shí)現(xiàn)用戶程序的調(diào)試及

73、監(jiān)控。</p><p>　　4.1.2 編程軟件的主界面及各區(qū)域用途</p><p>　　啟動(dòng)STEP7-Micro/WIN32編程軟件，其主界面外觀如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 編程軟件主界面</p><p>　　主界面主要含以下幾個(gè)分區(qū)：菜單條(包含8個(gè)主菜單項(xiàng))、工具條(快捷操作口)、引導(dǎo)條、指令樹(快捷操作窗口)、用

74、戶窗口、輸出窗口和狀態(tài)條(可同時(shí)或分別打開途中5個(gè)用戶窗口)。以下分別說明。</p><p>　　(1)菜單條 菜單條是以菜單形式操作的入口，菜單包括文件(File)、編輯(Edit)、檢視(View)、可編程控制器(PLC)、調(diào)試(Debug)、工具(Tools)、窗口(Windows)、幫助(Help)八項(xiàng)。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊某項(xiàng)菜單，可彈出該菜單的細(xì)目，如文件項(xiàng)的細(xì)目含新建、保存、打開、上傳、下載等項(xiàng)，可知文件菜單

75、的主要功能為程序文件的管理，可以或打開待編輯的應(yīng)用程序。菜單條中的其他項(xiàng)目涉及編程界面的變換、編輯語言的變更、程序編輯、調(diào)試等操作。</p><p>　　(2)工具條 工具條提供簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作，將最常用的STEP7-Micro/WIN32的操作以按鈕的形式設(shè)定到工具條?？梢杂谩皺z視(View)”菜單中的“工具(Toolbars)”選項(xiàng)來顯示或隱藏3中工具條：標(biāo)準(zhǔn)(Standard)、調(diào)試(Debug)和指令(In

76、structions)工具條。菜單條中涉及的各種功能在工具條中大多都能找到。</p><p>　　(3)引導(dǎo)條 引導(dǎo)條為編程提供按鈕控制的快速窗口切換功能。該條可用“檢視(View)”菜單中的“引導(dǎo)條(Navigation Bar)”選項(xiàng)來選擇是否打開。引導(dǎo)條含程序模塊(Program Block)、符號(hào)表(Symbol Table)、狀態(tài)圖表(Status Chart)、數(shù)據(jù)塊(Data Block)、系統(tǒng)塊(

77、System Block)和通信(Communication)等圖標(biāo)按鈕。單擊任何一個(gè)按鈕，則主窗口切換成此按鈕對(duì)應(yīng)的窗口。引導(dǎo)條中的所有操作都可用“指令樹(Instruction 窗口或“檢視(View)”菜單來完成，可以根據(jù)個(gè)人愛好來選擇使用引導(dǎo)操作以按鈕的形式設(shè)定到工具條。</p><p>　　(4)指令樹 指令樹是編程指令的樹狀態(tài)列表?？捎谩皺z視(View)”菜單中“指令樹(Instruction Tre

78、e)”的選項(xiàng)來選擇是否打開，并提供編程時(shí)所用到的所有快捷操作指令和PLC指令。</p><p>　　(5)用戶窗口 用戶窗口用來顯示編程操作的工作對(duì)象，可以以程序編輯器、符號(hào)表、狀態(tài)圖、數(shù)據(jù)塊及交叉引用五種方式進(jìn)行程序的編輯工作。</p><p><b>　　4.2 程序的編輯</b></p><p>　　啟動(dòng)STEP7-Micro/WIN32

79、編程軟件，在用戶窗口中編寫梯形圖。在編程前要先確定主機(jī)型號(hào)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況選擇PLC型號(hào)：右擊“項(xiàng)目1(CPU221)”圖標(biāo)，在彈出的按鈕中單擊“類型(Type)”,或用“PLC”菜單中的“類型(Type)”命令，然后再彈出的對(duì)話框中選擇所用的PLC型號(hào)。本文選用PLC224，然后根編寫梯形圖。</p><p><b>　　4.3 程序的調(diào)試</b></p><p>

80、;　　程序的調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控是程序開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，很少有程序一經(jīng)編制就是完善的，只有經(jīng)過運(yùn)行甚至現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行才能發(fā)現(xiàn)程序中不合理的地方，再進(jìn)行修改。STEP7-Micro/WIN32編程軟件提供了一系列工具，可使用戶直接在軟件環(huán)境下調(diào)試并監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行。</p><p>　　在對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試時(shí)，應(yīng)先將程序下載到PLC的存儲(chǔ)器中，下載程序時(shí)先檢查電腦與PLC之間的通信是否正常，通信正常時(shí)才能進(jìn)行下載程序。編輯完成的程

81、序可以點(diǎn)擊工具條中的下載按鈕進(jìn)行下載。下載前軟件將對(duì)下載的程序進(jìn)行編譯，編譯中若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則在輸出窗口給出提示，并暫停下載。編譯無誤的程序下載后會(huì)給出下載成功提示。</p><p>　　(1)設(shè)置掃描次數(shù)三層電梯程序調(diào)試時(shí)需要觀察一定次數(shù)的掃描執(zhí)行結(jié)果，因此需要設(shè)置掃描次數(shù)，設(shè)置時(shí)將PLC置于STOP模式，使用“調(diào)試(Debug)”菜單中的“初次掃描(First scans)”命令及“多次掃描(Multiple

82、Scans)”命令，即可指定執(zhí)行掃描次數(shù)，然后單擊確認(rèn)(OK)按鈕進(jìn)行監(jiān)視。</p><p>　　(2)程序監(jiān)視 在程序的調(diào)試過程中，利用梯形圖在PLC運(yùn)行時(shí)，監(jiān)視程序的執(zhí)行對(duì)各元件的執(zhí)行結(jié)果，并可監(jiān)視操作數(shù)的數(shù)值。在QSPLC-III型可編程控制模擬實(shí)驗(yàn)箱的電梯模塊上對(duì)照4.1.2中的I/O分配表連接線路。由于電梯運(yùn)行過程中需要手動(dòng)按下實(shí)驗(yàn)裝置中的一些開關(guān)按鈕，然后點(diǎn)擊編程軟件工具條中的程序狀態(tài)監(jiān)控按鈕，監(jiān)視在

83、線程序狀態(tài)。梯形圖中將顯示所有操作數(shù)的值，所有這些操作數(shù)的狀態(tài)都是PLC在掃描周期完成時(shí)的結(jié)果，結(jié)合控制要求通過對(duì)操作數(shù)的值觀察來判斷程序是否合理正確。</p><p>　　4.4 控制系統(tǒng)仿真</p><p>　　在完成程序調(diào)試后，確保程序無誤的情況下。在QSPLC-III型實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行三層電梯控制系統(tǒng)仿真試驗(yàn)。</p><p>　　1).實(shí)驗(yàn)裝置接線：在QSP

84、LC-III型實(shí)驗(yàn)裝置電梯模塊上(第四層被棄用)，對(duì)照3.3.1中的I/O分配表，完成PLC輸入/輸出端口的接線。</p><p>　　2).下載程序：按下實(shí)驗(yàn)裝置電源，將編輯好的程序下載到PLC中，下載程序時(shí)將PLC設(shè)置成STOP模式。</p><p>　　3).運(yùn)行程序：程序下載完畢后，將PLC設(shè)置成RUN模式。然后點(diǎn)擊編程軟件中的PLC運(yùn)行按鈕，程序開始運(yùn)行。</p>

85、<p><b>　　4).仿真結(jié)果： </b></p><p>　　(1)當(dāng)轎廂停于1層或2層時(shí)，按下SB10或SB4，則轎廂上升至3層停。</p><p>　　(2)當(dāng)轎廂停于3層或2層時(shí)，按下SB5或SB1，則轎廂下降至1層停。</p><p>　　(3)當(dāng)轎廂停于1層時(shí)，按下SB7或SB6或SB2時(shí)，則轎廂上升至2層停。 <

86、;/p><p>　　(4)當(dāng)轎廂停于3層時(shí)，若按下SB7或SB6或SB2，則轎廂下降至2層停。</p><p>　　(5)當(dāng)轎廂停于1層時(shí)，若按下SB7或SB2，同時(shí)按SB10或SB4，則轎廂上升至2層暫停，繼續(xù)上升至3層停。</p><p>　　(6)當(dāng)轎廂停于1層時(shí)，若按下SB6，同時(shí)按下SB10或SB4，則轎廂上升至3層暫停，轉(zhuǎn)而下降至2層停。</p>

87、<p>　　(7)當(dāng)轎廂停于3層時(shí)，若按下SB6或SB2，同時(shí)按下SB10或SB4，則轎廂下降至 2層停。</p><p>　　(8)當(dāng)轎廂停于2層時(shí)，若先按SB10或SB4，接著按SB5或SB1，則轎廂上升至3層停。</p><p>　　(9)當(dāng)轎廂停于2層時(shí)，若先按SB5或SB1，接著按SB10或SB4，則轎廂下降至1層停。</p><p><

88、;b>　　仿真圖：</b></p><p><b>　　圖4-2仿真圖</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本文研究的課題背景是“基于西門子S7-200PLC的三層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，完成了三層電梯具有的基本功能。根據(jù)電梯自身的特點(diǎn)，要求實(shí)現(xiàn)了每個(gè)操作按鈕功能都能模擬電

89、梯的實(shí)物上的按鈕功能一樣，各樓層電梯外的按鈕，按下數(shù)字鍵，該鍵指示燈亮，在電梯到達(dá)該層且響應(yīng)呼梯要求時(shí)指示燈滅。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的三層電梯控制系統(tǒng)，采用西門子S7-200可編程控制器完成對(duì)三層電梯內(nèi)呼信號(hào)的登記及消除、外呼信號(hào)的記憶、消除及顯示、電梯停層信號(hào)的顯示和電梯轎廂上下行狀態(tài)的顯示，完成了對(duì)程序的調(diào)試并在QSPLC-III型可編程控制模擬實(shí)驗(yàn)箱上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明設(shè)計(jì)的三層電梯

90、控制系統(tǒng)是合理并且正確的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　張萬忠，劉明芹.電器與PLC控制技術(shù)[M].第二板 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009：85-92</p><p>　　黃凈. 電器及PLC控制技術(shù)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002:231-237</p><p>

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