摘 要
电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。随着电梯拖动技术、控制技术的快速发展，电梯已从直流电动机拖动到交流单速电动机驱动、交流双速电动机驱动，到交流调压调速控制，发展到交流调压调频技术控制，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制，使得电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、降低噪音等方面得到了极大的发展。新制造的电梯都采用了对电动机实现线性调速的调压调频技术，由于VVVF电梯采用微机控制，有完善的自检测、自诊断、自保护功能，因而十分安全可靠。
在研究电梯基本结构的基础上，阐述了电梯的拖动原理和控制原理，研究并提出了基于可编程控制器PLC和变频器的电梯控制系统的实现方案，利用安川VS-616G5型变频器可编制速度曲线的特点为电梯舒适度的提高，提供了技术支持。通过合理分析所得速度控制曲线既可以满足快速性的要求又避免了重力加速度效应，旋转编码器的使用，使PLC的内部的资源和功能得到了充分的利用。采用PLC对电梯信号系统进行控制，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。
关键词： PLC控制，变频调速，模块化，电梯
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Abstract
The elevator is a necessary vehicle for high-building’s perpendicular transportation．Along with the rapid developing of drag and control technique，the elevator has been developed from the DC motor drive to the AC single speed and AC double speed motor drive，till the AC variable voltagecontrol and then till the variable voltage variable frequency control． New-made elevators all have employed the VVVF so that they work quite safely and reliably,cause which use micro-computer controlling so that there are some merits following：perfect self-test，self-diagnostics，self-protect．
In this thesis it has studied and proposed the implementation project of elevator’s VVVF control system based on PLC and transducer．This thesis has been supported technically by the merit of compiling speed curve using ANCHUAN VS-616G5．Analyzing reasonably the curve which can not only meets the claiming of rapidity but also avoids the effect from acceleration of gravity．And the interior resource and function can be fully utilized using the rotary encoder．It has been developed a complete elevator control software in this thesis,having raised the elevator’s controlling level,improved the cozy feeling，so the effect of control comes more ideally．
Keywords： PLC control，Frequency Conversion，Modularization，Elevator
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目 录
前 言 .................................................................................................................................. 1 1绪论 ................................................................................................................................. 2 1.1 课题的研究背景 ············································································ 2 1.2 电梯的国内外发展状况 ··································································· 2 1.3 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景 ··············································· 3 1.4 PLC控制系统与继电器控制系统的比较 ··············································· 4 2电梯的概述 ..................................................................................................................... 6 2.1 电梯的基本结构 ············································································ 6 2.2 电梯的种类 ·················································································· 8 2.3 电梯的主要参数及性能指标 ····························································· 8 2.3.1 主要参数：·············································································· 9 2.3.2 性能指标 ················································································· 9 3系统的硬件设计 ........................................................................................................... 11 3.1硬件的组成 ·················································································· 11 3.2硬件的接线设计 ············································································ 12 3.2.1电动机控制电路图 ···································································· 12 3.2.2 PLC外部接线图 ······································································· 13 3.2.4 PLC的抗干扰接地设计 ···························································· 14 3.3 PLC的输入、输出设备的设计 ························································· 15 3.4 变频器的选择和设计 ····································································· 16 3.4.1 通用变频器············································································· 17 3.4.2 安川VS-616G5型变频器 ··························································· 17 4软件系统的设计 ........................................................................................................... 19 4.1 软件的组成 ················································································· 19 4.2 PLC控制系统的安装和使用环境 ······················································· 19 4.2.1软件抗干扰措施 ······································································· 20
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4.2.2 消抖 ······················································································ 20 4.3 输入输出（I/O）点数的估算 ··························································· 20 4.4 编程元件明细表 ··········································································· 21 4.5 流程图 ······················································································· 22 4.6 操作原理简要说明 ········································································ 24 4.7 梯形图及注释 ·············································································· 25 4.7.1 电梯初始控制 ········································································· 25 4.7.2 报警器及超重控制 ··································································· 25 4.7.3 内指令信号的登记与消除 ·························································· 26 4.7.4 电梯选层定向辅助 ··································································· 27 4.7.5 外召唤信号的登记与消除 ·························································· 28 4.7.6 电梯开关门············································································· 30 4.7.7 电梯指层控制 ········································································· 32 4.8 程序仿真与调试 ··········································································· 32 结 论 ................................................................................................................................ 34 致 谢 ................................................................................................................................ 35 参考文献 .......................................................................................................................... 36
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前 言
电梯进入人们的生活已经150年了。一个半世纪的风风雨雨，翻天覆地的是历史的变迁，永恒不变的是电梯提升人类生活质量的承诺。
进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。由于机电交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。用可编程控制器和变频器设计的电梯控制系统能在各种负载下都有良好的调速性能和准确的停车性能。因此，PLC控制技术加变频调速技术已成为现代电梯行业的一个热点。
变频调速电梯使用的是异步电动机,比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小,结构简单,维护方便、可靠性高、价格低等优点。变频调速电源使用了先进的SPWM技术SVPWM技术,明显改善了电梯运行质量和性能;调速范围宽、控制精度高,动态性能好,舒适、安静、快捷,已逐渐取代直流电机调速。变频调速电梯使用先进的SPWM和SVPWM技术,明显改善了电动机供电电源的质量,减少了谐波,提高了效率和功率因数,节能明显。
本次课题设计的主要内容是用可编程控制器和变频器设计电梯控制系统。首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）、变频器作了比较全面的介绍。接着确定了系统的总体结构，由PLC来实现电梯信号控制，变频器实现变频调速，完成了PLC和变频器的选择。然后是系统硬件开发，完成了变频器参数设置及PLC的选型、I/O点数分配以及旋转编码器与PLC的连接。最后，设计了软件流程图，完成系统模块化编程。通过上面的设计满足乘客的舒适感和保证平层精度（即准确停车），以及节约电能的要求。
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1绪论
1.1 课题的研究背景
电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。目前，由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。因此，它已经成为电梯运行中的关键技术[1]。
1.2 电梯的国内外发展状况
在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。电梯作为建筑物内的主要运输工具已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。我国的国民经济以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯市场。上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的，进入了“第三次浪潮”，2004年总产量超过了8万台，而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到2005年，中国电梯的年产量达到13．5万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长17．8％。2005年安装验收电梯124465台，截至05年底，我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!
世界上有名的几家电梯公司，诸如：美国奥的斯公司、瑞士迅达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等，其电梯的产量已占世界市场的51％。其中，奥的斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成走电梯家族中新的组成部分。
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1.3 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景
目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PLC实际上是一种专用计算机，它采用循回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。
随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。
目前意义上的“绿色”，一般是强调“天然”的一面，强调与环境的协调与和谐。电梯属于纯粹的工业产品，其天然性应表现为对环境影响的尽可能小，与环境的协调与平衡，以及电梯本身的人性化。这也应是绿色电梯的发展方向[2]。
(1)智能化。我们这罩所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排，说到底是一种程序控制，是一种周期性的系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点，不仅具有传统的人工智能的所有优点，而且还有传统的人工智能无法比拟的东西，具有动念和随机处理各种问题的能力，诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息，自动地制定每次最优的运动速度和停车政策；自动选择运动方面；双向语音交流；到达目的层的语音提示等，让乘客有更多的主动性，使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所在，并及时报警予以排除。
（2）安全性。运行安全是电梯的根本和关键。可以说，电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一种良好的视觉效果，让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时，电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐，彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时，电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾，不但让老人和孩子感到方便和舒适，而且更让其家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能，使电梯在保证运行效率最高的同时，使电梯能最大限度地得到休眠。
（3）与环境的协调和平衡，包括以下几个方面：
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①视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展：视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的，甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。
②消除电磁辐射。如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小，而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化（OA）、楼宇自动化（BA）、通讯自动化（CA）的正常运转。
③舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式，按人体生理适应要求，利用计算机优化设计而成的理想运行曲线，实现更稳定、更舒适的运行。
对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外，对经济性、能耗、噪声等级等方面也有相应要求[3]。
1.4 PLC控制系统与继电器控制系统的比较
电梯继电器控制系统的优点：所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握；系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器；大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜；多年来我国一直生产这类电梯、技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉，掌握的人较多。
但是，电梯继电器控制系统存在很多的问题：系统触点繁多、接线线路复杂、且触点容易烧坏磨损，成接触不良，因而故障率较高；普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高；电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高；系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大；由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高，而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰，且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。
PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样，以通过或专用PLC作为字处理器，实现通道（字）的运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器），进行点（位）运算与控制，PLC控制一般具有可靠性高，易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。 （1）PLC控制电梯具有以下优点：
①在电梯控制中采用了PLC、用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。 ②去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。 ③PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 ④PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。
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⑤用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。 ⑥更改控制方案时不需要改动硬件接线[4]。
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2电梯的概述
2.1 电梯的基本结构
电梯是机电一体化产品。目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成[4]；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。电梯的基本结构如图2.1所示[5]。
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图2.1 电梯的基本结构 Fig. 2.1 basic structure of elevator
1. 控制柜(屏) 2. 拽引机3. 拽引钢丝绳 4. 限速器 5. 限速器钢绳 6. 限速器张紧装置 7. 轿厢 8. 安全钳 9. 轿厢门安全触板 10. 导轨 11. 对重 12. 厅门 13. 缓冲器图
（1）拽引系统
电梯拽系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由拽引机，拽引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴
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器，减速箱，和电磁制动器组成。拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力[6]。
（2）导向系统
导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。
（3）门系统
门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架，等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。
（4）轿厢
轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定。
（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。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。
（6）电力拖动系统
电力拖动系统由拽引电机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统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连。调速装置对拽引电机进行速度控制。
（7）电气控制系统
电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用箭头指示电梯的运行方向。
（8）安全保护系统
安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。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
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电源的极限保护装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。
2.2 电梯的种类
根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下： （1）按用途分类
乘客电梯：为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。 医用电梯：为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。 观光电梯：轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。 船舶电梯：船舶上使用的电梯。
建筑施工电梯：建筑施工与维修用的电梯。
其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。 （2）按驱动方式分类
交流电梯：用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。
直流电梯：用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。
液压电梯：一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。 直线电机驱动的电梯：其动力源是直线电机。
电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。 （3）按速度分类
电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。 低速梯：常指低于1.00m/s速度的电梯。 中速梯：常指速度在1.00～2.00m/s的电梯。 高速梯：常指速度大于2.00m/s的电梯。 超高速梯：速度超过5.00m/s的电梯。
随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。 （4）其它分类方式
按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在井道底部旁侧的
（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯。
按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。此外，还有双层
轿厢电梯等。
2.3 电梯的主要参数及性能指标
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2.3.1 主要参数：
（1）额定载重量（kg）：制造和设计规定的电梯载重量。 （2）轿厢尺寸（mm）：宽×深×高。
（3）开门宽度（mm）：轿厢门和厅门完全开启的净宽度。
（4）开门方向：人在厅外面对厅门，门向左方向的为左开门，门向右方向开启的
为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门。
（5）拽引方式：常用的有半绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。
半绕2：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。全绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。 （6）额定速度（m/s）：制造和设计所规定的电梯运行速度。
（7）停层站数（站）：凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。 （8）提升高度（mm）：由底层端站楼面至层顶端站楼面间的垂直距离。 2.3.2 性能指标
（1）安全性
电梯时运送乘客的，即使载货电梯通常也有人相伴随，因此对电梯的第一要求就是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系，任何一个环节出了问题，都可能造成不安全的隐患，以致造成事故。
（2）可靠性
电梯的可靠性很重要。要想提高可靠性，首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性，只有每个零部件都是可靠的，整个电梯才能使可靠的。
（3）停站的准确性
停站准确性又称平层准确度。《电梯技术条件》对平层准确度规定如表2.1。
表2.1 平层准确度规定 Tab. 2.1 plane accuracy requirements
电梯类型 交流双速电梯 交直流快速电梯 交直流高速电梯
额定速度（m/s） 0.25或0.5 0.75或1.0 1.5—2.0 ≥2.0 平层准确度（m/s） ≤±15 ≤±30 ≤±15 ≤±5 电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度，电梯的负载情况有密切关系。负载重，则惯性大，提速高惯性也大。因此检查平层准确度时，分别以空载，满载，上下运行，到达同一层站停测量平衡误差，取其最大值做平层站的平层准确度[7]。
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（4）振动、噪声及电磁干扰
现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。因侧要求电梯运行平稳，安静， 无电磁干扰。 （5）舒适感和快速感
电梯作为一种交通工具，对于快速性的要求是必不可少的，快速可以节省时间，这对于现代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和减速度的过大的不合理变化又会造成乘客的不适感。因此在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感这两个互相矛盾的因素。
（6）节能
现代电梯应该合理的选择拖动方式，以达到节能的目的。
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3系统的硬件设计
3.1硬件的组成
PLC控制系统像一般的计算机控制系统一样，也是由硬件和软件两个部分组成的，硬件是指PLC本身及其外围设备，软件是指管理PLC的系统软件，PLC的应用程序，编程语言和编程支持工具软件。
图3.1 典型PLC控制系统的硬件组成图
Fig. 3.1 typical control system composed of PLC hardware
图3.1为典型PLC控制系统的硬件组成图。PLC控制系统的硬件是由PLC，输入/输出（I/O）电路及外围设备等组成的。系统规模可根据实际应用的需要而定，可大可小。下面对构成控制系统的主要部分简要介绍。
（1）主控模块
除了早期生产的整体式PLC（PLC的各个不见都在同一机壳内）外，目前市场多数的PLC都已采用模块化的结构（PLC的各个部件独立封装，称之为模块）。在PLC中各个模块均通过系统总线相互连接起来构成一个系统。在这个系统中最核心的模块是主控模块（也称CPU），它包括：CPU，存储器，通信接口等部分。
(2) 输入/输出模块
PLC的控制对象是工业生产过程，它与工业生产过程的联系是通过I/O模块实现的。生产过程有许多控制变量，如温度，压力，液位，速度，电压，开关量，继电器状态等，因此，需要有相应的I/O模块作为CPU与工业生产现场的桥梁。且这些模块应具有较好的抗干扰能力。目前，生产厂家已开发出各种型号的模块供用户选择。对于输入/输出模块有：数字量输入/输出模块，开关量输入/输出模块，模拟量输入/输出模块，交流新号输入/输出模块，220V交流输入/输出模块。还有智能模块，它本身带CPU，存储器
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和监控系统，可独立完成各种运算。智能模块的种类很多，如高速计数模块，PID调节的模拟量控制模块，阀门控制模块，智能存储模块和智能I/O模块。
(3)电源模块
该模块将交流电源转换成供CPU存储器所需的直流电源，是整个PLC系统的能源供给中心。它的好坏直接影响到PLC的功能和可靠性。目前，大多数PLC采用高质量的开关式稳压电源，与普通电源相比，PLC的电源工作稳定性好，抗干扰能力也强。有些机器的电源除了供内部电路使用外，还向外提供24VDC的稳压电源，用于外部传感器的需要，这样就避免了因外部电源不合格而引起的外部故障。
（4） I/O电路
PLC的基本功能就是控制，它采集被控对象的各种信号。经过PLC处理后，通过执行装置实现控制。输入电路就是被控对象（需要进行控制的机器，设备和生产过程）进行检测，采集，转换和输入。另外，安装在控制台上的按钮，开关等也可以向PLC送控制指令。输出电路的功能就是接受PLC输出的控制信号，对被控对象执行控制任务。
PLC的外围设备很多，但基本功能不外乎对信息和数据的处理。常用的有编程器，可编程终端，打印机，条码读入机等等。编程器PLC的重要外围设备之一，它可以将用户编写的程序送到PLC的用户程序存储器。因此，它的主要任务是输入程序，调试程序和监控程序的执行过程。可编程终端是具有I/O功能的PLC人机界面产品。人可以通过触摸屏幕将信息输入PLC中同样可编程终端也可以将PLC的输入数据和信息显示在屏幕上[8]。
3.2硬件的接线设计
3.2.1电动机控制电路图
根据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图如图3.2所示。图中M1，M2为拽引电机和门电机，交流接触器KM1~KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用。
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图3.2电动机控制电路图 Fig. 3.2 motor control circuit diagram
3.2.2 PLC外部接线图
PLC外部接线图如图4.3所示，其中包含主控制器CPU224CN及扩展模块EM223。接线图分为DC输入端和DC输出端。输入端DC24V的负极接公共端1M和2M。输入开关的一端接到DC24V的正极，输入开关的另一端连接到CPU224或ME223各输入端。输出端DC24V的正极接L+端。输出负载的一端接到DC24V的负极，输入开关的另一端连接到CPU224或EM223各输出端。
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图3.3 PLC外部接线图 Fig. 3.3 PLC external wiring diagram
3.2.4 PLC的抗干扰接地设计
本身的抗干扰能力一般都很强。通常，只能将PLC的电源与系统的动力设备电源分开配线，对于电源线来的干扰，一般都有足够强的抑制能力。但是，如果遇上特殊情况，电源干扰特别严重，可加接一个带屏蔽层的隔离变压器以减少设备与地之间的干扰，提高系统的可靠性。如果一个系统中含有扩展单元，则其电源必须与基本单元共用一个
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开关控制，也就是说，它们的上电与断电必须同时进行。良好的接地是保证PLC安全可靠运行的重要条件。为了抑制附加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接专用地线，并且接地点要与其它设备分开，如图3.4（a）。若达不到这种要求，也可采用公共接地方式，如图3.4（b）。但是禁止采用串联接地方式，如图3.4（c），因为它会使各设备间产生电位差而引入干扰。此外，接地线要足够粗，接地电阻要小，接地点应尽可能靠近PLC 。
图3.4 PLC的接地 Fig. 3.4 PLC grounding
接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗干扰的重要措施之一。接地在消除干扰上起很大的作用。这里的接地是指决定系统电位的地，而不是信号系统归路的接地。在PLC控制系统中有许多悬浮的金属架，它们是惧空中干扰的空中线，需要有决定电位的地线。交流地是PLC控制系统供电所必需的，它通过变压器中心点构成供电两条回路之一。这条回路上的电流、各种谐波电流等是个严重的干扰源。因此交流地线、直流地线、模拟地和数字地等必须分开。数字地和模拟地的共点地最好置悬浮方式。地线各点之间的电位差尽可能小，尽量加粗地线，有条件可采用环形地线。系统地端子(LG)是抗干扰的中性端子，通常不需要接地，可是，当电磁干扰比较严重时，这个端子需与接大地的端子(GR)连接。
3.3 PLC的输入、输出设备的设计
输入电路是PLC接受开关量、模拟量等输入信号的端口，其元器件质量的优劣、接线方式及是否牢靠也是影响控制系统可靠性的重要因素。以开关量输入为例，按钮、行程开关的触点接触要保持在良好状态，接线要牢固可靠。机械限位开关是容易产生故障的元件，设计时，应尽量选用可靠性高的接近开关代替机械限位开关。此外，按钮触点的选择也影响到系统的可靠性。在设计电路时，应尽量选用可靠性高的元器件，对于模拟量输入信号来说，常用的有4～20mA、0～20mA直流电流信号；0～5V、0～10V直流电压信号，电源为直流24V。
对于开关量输出来说，PLC的输出有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出三种形式，具体选择哪种形式的输出应根据负载要求来决定，选择不当会使系统可靠性降低，
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严重时导致系统不能正常工作。如晶闸管输出只能用于交流负载，晶体管输出只能用于直流负载。此外，PLC的输出端子带负载能力是有限的，如果超过了规定的最大限值，必须外接继电器或接触器，才能正常工作。外接继电器、接触器、电磁阀等执行元件的质量，是影响系统可靠性的重要因素。常见的故障有线圈短路、机械故障造成触点不动或接触不良。这一方面可以通过选用高质量的元器件来提高可靠性，另一方面，在对系统可靠性及智能化要求较高的场合，可以根据电路中电流异常的情况对输出单元的一些重点部位进行诊断，当检测到异常信号时，系统按程序自动转入故障处理，从而提高系统工作的可靠性。若PLC输出端子接有感性元件，则应采取相应的保护措施，以保护PLC的输出触点。
为了防止或减少外部配线的干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出应分别使用各自的电缆；对于集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线、必须使用屏蔽电缆，屏蔽电缆在输入、输出侧悬空，而在控制侧接地，其处理方式如图3.5。
图3.5 PLC输入与输出处理方式 Fig. 3.5 PLC input and output processing method
3.4 变频器的选择和设计
变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
由于变频调速的诸多优点，使得交流变频调速也在电梯行业也得到广泛应用。目前有为电梯控制而设计的专用变频器早已问世，其功能较强，使用灵活，但价格相对较贵。因此，本设计没有采用专用变频器，而是选用了通用变频器通过合理的配置、设计和编
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程，同样可以达到专用变频器的控制效果。这是本设计的特点之一。 3.4.1 通用变频器
上个世纪80年代初，通用变频器实现了商品化。在近20年的时间内，经历了由模拟控制到全数字控制和由采用BJT到采用IGBT两个大发展过程：
(1)容量不断扩大
80年代初采用的BJT的PWM变频器实现了通用化。到了90年代初，BJT通用变频器的容量达到了600KVA, 400KVA以下的已经系列化。现在IGBT变频器的单机容量已1800KVA，随着IGBT容量的扩大，通用变频器的容量也将随之扩大。
(2)结构的小型化
变频器主电路中功率电路的模块化，控制电路采用大规模集成电路和全数字控制技术，结构设计上采用平面安装技术等一系列措施，促进了变频电源装置的小型化的发展。
(3)多功能和智能化
为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。人们总结了交流调速电气传动控制的大量实践经验，并不断融入软件功能。日益丰富的软件功能使通用变频器的多功能化和高性能化为用户提供了一种可能，即可以把原有生产机械的工艺水平升级，达到以往无法达到的境界，使其变成一种具有高度软件控制功能的新机种。
(4)应用领域不断扩大
通用变频器经历了模拟控制、数字控制、数模混合控制，直到全数字控制的演变，逐步地实现了多功能化和高性能化，进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应性不断增强。
3.4.2 安川VS-616G5型变频器
本设计中拖动调速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速度曲线运行，以改善电梯运行的舒适感；另外，由于电梯在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当比例，因此，电梯节约用电日益受到重视。
本次毕设采用安川VS-616G5型全数字变频器。它具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能，可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率，同时降低了电机运行损耗，特别适合电梯类负载频繁变化的场合。而且，VS-616G5变频器的启动、制动具有可任意调节的S曲线和零频仍可输出150%力矩的特点，配以高精度的旋转编码器，控制精度可达0. 01～0.2%，使得电梯运行舒适感好，零速抱闸，平层精度高。采用高性能IGBT，载波频率20KHZ，从而使变频器输出一个不失真的正弦流波形，使电机始终运行于静噪音状态。
VS-616G5型变频器不仅考虑了V/f控制，而且还实现了矢量控制，通过其本身的自动调谐功能与无速度传感器电流矢量控制，很容易得到高起动转矩与较高的调速围。 （1）VS-616G5变频器的特点如下:
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①包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化。 ②有丰富的内藏与选择功能。
③由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、体积小。 ④保护功能完善、维修性能好。
⑤通过LCD操作装置，可提高操作性能。
表3.1 VS616G5型变频器标准规格 Tab.3.1 the standard VS616G5 converter
最大输出电压 输出220V级 额定输出频率 率 电源 允许电压波动 允许频率波动 最大输出电压 输出 400V级 电源 额定输出频率 率 允许电压波动 允许频率波动 特 性 额定输入电压和频特 性 额定输入电压和频3相,200/208/220/230V(对应于输入电压) 最大400Hz 3 相，200/208/220V 50Hz 200/208/220/230V 60Hz +10%，-15% ±5% 3相,380/400/415/440/460V(对应输入电压) 最大400Hz 3相,380/400/415/440/460V 50-60Hz +10%，-15% ±5% 正弦波PWM (V/f控制、带PG反馈V/F控制、开、闭环矢量控制4种控制方式任选性) 150%/1Hz(带 PG, 150%/Ormin) 1:100(带PG, 1:1000) ±0. 2%(带PG，±0. 02%) 5Hz(带PG, 30Hz) 可采用(参数设定：4级可变) ±5% 20Hz(带PG, 40Hz) 0. 1～400Hz 数字指令:0. 01% ( -10 0C～+40 ℃) 模拟指令:0.1% (250℃～±10 ℃) 控制方式 启动力矩 控制 特性 速度控制范围 速度控制精度 速度响应 力矩限制 力矩精度 力矩响应 频率控制范围 频率控制精度
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4软件系统的设计
4.1 软件的组成
PLC控制系统的软件主要是系统软件，应用软件，编程语言及编程支持工具软件几个部分组成。
（1） PLC系统软件与工作过程
PLC系统软件是PLC工作所必须的软件。在系统软件的支持PLC对用户程序进行逐条的解释，并加以执行，直到用户程序结束，然后返回到程序的起始又开始新的一轮扫描。PLC的这种工作方式就称之为循环扫描。
(2) 应用软件
PLC控制系统的应用软件是指为完成PLC实际控制任务而编制的各种软件。随着PLC应用领域范围的不断扩大，应用水平的提高，PLC应用软件也大大丰富起来了。PLC应用软件与一般计算机信息处理软件相比，有很大不同，PLC应用软件有以下几个特点：
①应用软件设计必须与生产工艺紧密结合。生产工艺要求不同，控制的功能也就要求不同，即使是相同的生产过程，由于各种设备的工艺参数不一样，控制实现的方式也不一样。所以程序设计人员必须深入现场，严格遵守生产工艺的具体要求来设计应用程序。
②应用软件与硬件紧密相关。软件设计人员不能抛开硬件配置和系统孤立地考虑软件设计。设计必须根据硬件系统，接口的实际情况进行相应的程序设计。
③PLC应用软件的设计需要计算机，自动控制技术甚至网络通信技术等多种知识。特别是PLC网络的出现，PLC控制系统不再是一个单独的装置。在控制系统中，可能包括有多台不同型号的PLC，计算机，外围设备等。因此在进行软件设计时，实现和处理某种控制功能都离不开计算机，自动控制和通信技术。因此，应用程序中不仅有PLC程序，还有计算机程序和通信网络程序等。
(3)编程语言及编程支持工具软件
PLC有多种编程语言：梯形图语言，助记符语言，逻辑功能图语言，布尔代数语言和某些高级语言（Basic，C语言等）。但使用广泛的还是梯形图语言和助记符语言。现在世界上各个PLC生产厂家都研制了自己的PLC编程支持工具软件和监控组态软件。用户可以根据自己的需要利用这些软件来改善软件的开发环境，提高编程效率。
4.2 PLC控制系统的安装和使用环境
PLC是专为工业控制设计的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。但是在PLC控制系统中，如果环境过于恶劣，或安装使用不当，会降低系统的可靠性。PLC使用环境温度通常在0℃ ～55℃范围内，应避免太阳光直接照射，安装位置应远离发热量大的器件，同时应保证有足够大的散热空间和通风条件。环境湿度
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一般应小于85%，以保证PLC有良好的绝缘。在含有腐蚀性气体、浓雾或粉尘的场合，需将PLC封闭安装。此外，如果PLC安装位置有强烈的振动源，系统的可靠性也会降低，所以应采取相应的减振措施。 4.2.1软件抗干扰措施
硬件抗干扰措施的目的是尽可能地切断干扰进入控制系统，但由于干扰存在的随机性，尤其是在工业生产环境下，硬件抗干扰措施并不能将各种干扰完全拒之门外，这时，可以发挥软件的灵活性与硬件措施相结合来提高系统的抗干扰能力。 4.2.2 消抖
在振动环境中，行程开关或按钮常常会因为抖动而发出误信号，一般的抖动时间都比较短，针对抖动时间短的特点，可用PLC内部计时器经过一定时间的延时，得到消除抖动后的可靠有效信号，从而达到抗干扰的目的。
4.3 输入输出（I/O）点数的估算
本系统控制四层电梯,采用集选控制方式。为了完成设定的控制任务,主要根据电梯输入/输出点数确定PLC的机型。
根据电梯控制的要求，电梯应具有内呼和外呼按钮、行程开关、开关门按钮，以及相应的指示灯，估算所需I/O口的数量，并绘制I/O口分配表，见表4.1。
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表4.1 I/O口分配表 Tab. 4.1 I/O port allocation table
序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 名 称 一层内呼 二层内呼 三层内呼 四层内呼 一层外呼上 二层外呼下 二层外呼上 三层外呼下 三层外呼上 四层外呼下 开门开关 关门开关 一层平层 二层平层 三层平层 四层平层 开门限位 关门限位 电梯上升极限位 电梯下降极限位 超重 警报器按钮 激光传感器 输入点 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 I2.7 I3.0 序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 名 称 一层内呼指示 二层内呼指示 三层内呼指示 四层内呼指示 输出点 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 一层外呼上指示 Q0.4 二层外呼下指示 Q0.5 二层外呼上指示 Q0.6 三层外呼下指示 Q0.7 三层外呼上指示 Q1.0 四层外听下指示 Q1.1 电梯上行门 电梯下行门 门电机开 门电机关 电梯上行指示 电梯下行指示 超重指示 警报器 一层指示 二层指示 三层指示 四层指示 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6 Q2.7 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 4.4 编程元件明细表
根据电梯控制的要求，为能实现电梯各种功能，构思PLC控制的程序，粗略估算肯能用到的编程元件。编程元件见表4.2所示
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表4.2 编程元件明细表 Tab. 4.2 the programming element list
PLC编程元件明细表 输入继电器I I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 I2.7 I3.0 输出继电器Q Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6 Q2.7 Q3.0 Q.31 Q3.2 Q3.3 位存储器M 计时器T 特殊位存储器 M1.1 M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5 M3.3 M2.0 M2.1 M2.2 T33（设定值1000） T34(设定值300) SM0.0 4.5 流程图
电梯上下行流程图见图4.1。假设电梯停在N（N=1,2,3,4）楼,M楼有信号,M ＞N时，电梯上行；M＜N时，电梯下行。
图4.1 电梯上下行流程图 Fig 4.1 flow chart of the elevator down
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在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外号。
电梯应具有最远反向外梯响应功能。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[9]。
电梯响应流程图见图4.2所示。
图4.2电梯响应流程图
Fig. 4.2 flow chart of elevator response
当电梯到达系统控制的目标楼层时，控制系统发出开门信号，电梯门开，当门开到开门限位时，计时3秒钟，然后关门，直到关门限位产生信号。此过程期间，按开门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭，并且当门关闭动作时，门间来人会使光电传感器产生信号，控制系统发出开门信号，电梯开关门流程图见图4.3所示。
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图4.3 电梯开关门流程图 Fig.4.3 flow chart of elevator door
4.6 操作原理简要说明
电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿箱内设有楼层内选按钮S1～S4，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示、L4为四层指示，SQ1～SQ4为到位行程开关
[10]
。
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，
（1）具体如下：
电梯门打开，延时3S后自动关门。
③当有内呼梯信号到来时，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3S后自动关门。
④在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外号。
⑤电梯应具有最远反向外梯响应功能。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电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯停止运行后，按开门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭。
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4.7 梯形图及注释
4.7.1 电梯初始控制
由于断电或故障等原因，会使PLC停止运行。当PLC重新运行时，假如电梯门未完全打开或关闭时，Q2.3置位有信号，产生关门动作，直到电梯门完全关闭，Q2.3复位。当电梯未在任意平层时，利用辅助继电器M1.1,电梯会下降，直到电梯碰触行程开关后停止[11]。梯形图程序如图4.4所示。
图4.4 电梯初始控制梯形图 Fig. 4.4 The initial control ladder diagram
4.7.2 报警器及超重控制
按下警报器按钮(I2.7)，警报器响(Q2.7)，计时10秒钟(T33)，警报器关门。此系统
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由电梯载重控制仪控制电梯载重。当电梯超重时(I2.6)，电梯禁止上下运行，并且超重指示灯亮起（Q2.6）[12]。梯形图如图4.5所示。
图4.5 报警器及超重控制梯形图
Fig. 4.5 alarm and overweight control ladder diagram
4.7.3 内指令信号的登记与消除
以2层内呼为例：当按下2层内呼时(I0.1)，若电梯未在2楼平层时(I1.5)，2层指示灯亮(Q0.1)，电梯运行至2楼平层，门打开，2层指示灯灭；若电梯在2楼平层时，指示灯不亮。梯形图如图4.6所示。
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图4.6 内指令信号的登记与消除梯形图
Fig. 4.6 Registration and eliminate the ladder diagram instruction signal
4.7.4 电梯选层定向辅助
在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外号[13]。电梯应具有最远反向外梯响应功能。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。如图4.7所示。
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图4.7电梯选层定向辅助梯形图
Fig. 4.7 elevator floor orientation aid ladder diagram
4.7.5 外召唤信号的登记与消除
以2层外呼下指示灯为例：按下2层外呼下按钮（I0.5），若电梯未在2楼平层时(I1.5)，指示灯亮(Q0.5)，当电梯运行至二楼平层，并且该外呼信号得以响应时，门打开(Q2.2)，指示灯灭；若电梯停在2楼平层且门未处于打开动作时，按下2层外呼下按钮，指示灯亮，电梯门打开，指示灯灭。如图4.8所示。
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图4.8外召唤信号的登记与消除梯形图
Fig. 4.8 external call signal registration and cancellation of ladder diagram
4.7.6 电梯开关门
当电梯达目标楼层时，电梯门打开。以2层外呼下为例，当按下2层外呼下指示灯亮时（Q0.5），并且外呼作得到响应（M0.0），即M0.0有信号，当电梯运行至2楼平层时（I1.5），电梯门打开(Q2.2)。电梯开门到位后，计时3秒(T34)，电梯门关闭(Q2.3)。电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯停止运行后，按开门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭。此外当门关闭时，若门间来人，光电传感器会产生信号，控制电梯门打开。梯形图如图4.9所示。
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图4.9电梯开关门梯形图 Fig. 4.9 the elevator door ladder diagram
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4.7.7 电梯指层控制
电梯楼层位置由行程开关控制。以2层指示灯为例：若电梯在2楼平层时(I1.5)，2层指示灯亮(Q3.1)，当电梯向上运行(Q2.0)，指示灯依然亮着，直到电梯到达3层平层位置(I2.0)；若电梯在3楼层时，3层指示灯亮(Q3.2)，辅助继电器M2.1置位，电梯下行时（Q2.1），3层指示灯灭，2层指示灯亮，当电梯到达2楼平层时，M2.1复位。梯形图如图4.10所示。
图4.10电梯指层控制梯形图
Fig. 4.10 elevator control ladder diagram to layer
4.8 程序仿真与调试
编好的程序用S7-200仿真软件进行了仿真，步骤如下： 第一步，把程序导出保存为“四层电梯控制系统.awl”文件。
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第二步，打开仿真软件，选择CPU224及扩展模块EM223。 第三步，装载“四层电梯控制系统.awl”文件。 第四步，监控梯形图，运行PLC。
第五步，点击输入点，使相应输入点闭合，查看梯形图输出情况，如图4.11所示。 第六步，根据仿真情况对程序进行相应的修改和调试。
图4.11 PLC仿真 Fig.4.11 PLC simulation
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结 论
至此，整个设计系统的工作完成，最终达到了预想的设计要求。
本次毕业设计课题的内容是PLC在电梯上控制系统设计。电梯PLC控制系统所涉及的面非常广，使我原来的知识得到了巩固和加深。同时，我又学到了很多新的知识，特别是电梯的基本结构，基本，工作原理和控制系统。而且这是一次难得的把所学的理论知识在实践中加以运用的机会，使之更融会贯通，对我日后的学习和工作都会有很大的帮助。
设计中遇到了不少困难，一个困难的解决，就是一次知识和经验积累的过程，让我明白了真正设计出成果的不易，更加认识到知识的力量，让我在以后的工作和学习过程中可以时刻提醒自己。
通过完成此次课题，使我对电梯和PLC及电梯有了一些新的看法。电梯作为当今高层建筑中的交通工具，为了更好地满足用户的要求，方便人们.它将随之不断改进，使之更加舒适、安全、可靠、方便。在舒适方面可以采用变频调速，让人感觉犹如平地。从方便来看，可以用微机智能控制，实现智能化。为配合楼层的伸高，更要开发安全的高速电梯。
最后，要说明的是，电梯和PLC都是一个非常复杂的系统,由于对电梯运行理解有所不同，也会有很多种控制方法，由于水平有限，这里只是做了其中之一，肯定会有不足之处，而且 PLC在电梯更多控制方面未能试验。
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致 谢
本文是在111老师的悉心指导下完成的。导师严谨求实的治学态度、诲人不倦的治学精神、渊博的知识使我受益匪浅。谨此向导师致以崇高的敬意和由衷的感谢！
在课题的研究过程中，还得到其他老师和同学的帮助。在此，对其他帮助我的老师表示我诚挚的谢意，对给予帮助的同学致以衷心的感谢。
电梯控制技术是一项专业技术，它涉及到自动化专业的诸多课程。通过此次设计我对自己所学基础理论、专业知识和基本技能进行了综合的检验。培养了分析与解决实际问题的能力。
感谢4年来电气各位老师的孜孜教诲和母校433333的细心培养，让我能有今天的进步，在科学道路攀登中上发现自己存在的价值！
鉴于本人所学知识有限，经验不足，又是初次研究这种复杂的设计。在此过程中难免存在一些错误和不足之处，恳请各位老师给予批评和指正。
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参考文献
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