电梯控制系统设计仿真【字数：10984】
摘 要本课题设计的五层电梯的控制系统，在经过充分的调研与系统功能需求分析的基础上，完成了五层电梯的总体方案设计。该系统主要由电梯、驱动电机?可编程控制器等部件组成。其次，形成了整机的结构和系统的硬、软件的设计。硬件设计包括，所有元器件的选型和电路设计。软件设计，包括控制五层电梯运动的所有程序，如电梯的上下运动等。最后，验证方案的合理性，对程序进行逐一的测试。以三菱FX2N系列PLC作为控制处理核心，负责采集现场数据。利用计算机对现场的调度问题进行合理的分配，从而提升了工作效率。本文主要的研究工作如下论文首先针对电梯控制系统的研究意义进行了可行性分析，对电梯的研究现状以及发展趋势做了较为详细地概述；针对PLC控制器部分，分别从控制器的特点、PLC的用途、PLC的发展现状及内部组成等进行了逐一研究；针对系统的控制部分，分别就控制系统的硬件和软件进行了设计，包括PLC的选型，I/O点位的分配等，并绘制除了PLC的接线图以及电气原理图，最后将所设计的控制系统通过梯形图语言的格式进行实现。采用PLC进行控制，通过适当的选择和设计，提升了电梯的控制水平。利用PLC作为控制系统，已成为当今制造业领域进行设备革命?提高生产力和市场竞争力的重要手段。特别是生产的自动化改造，PLC控制已成为一种技术潮流之一。
目 录
Abstract
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2 可编程控制器的概念及特点 2
1.3 PLC的发展背景 3
1.4 PLC控制电梯的优越性 4
1.5 本课题的初步分析 5
第二章 电梯的硬件部分设计 7
2.1 电梯的发展现状 7
2.2 电梯的工作原理 7
2.3硬件的选型 7
2.3.1 PLC的选型 8
2.3.2 外部I/O设备的选型 9
第三章 系统软件的设计 11
3.1 控制系统的工作流程 11
3.2 控制系统的功能要求 12
3.2.1 电梯内部功能 12
3.2.2电梯运行状态的分析 12
3.2.3电梯的控制要求 13
3.3I/O点数及 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
硬件原理图的确定 14
3.3.1 I/O分配表 15
3.3.2 I/O硬件连接图 16
3.4 梯形图的系统设计 17
3.4.1 开门环节 17
3.4.2关门环节 18
3.4.3 楼层指示 19
3.4.4内呼信号登记与消除环节 20
3.4.5外呼信号的登记与消除环节 21
3.4.6定向环节 22
3.4.7电梯上升和下降环节 24
3.4.8制动环节 25
第四章 组态王监控电梯的制作过程 27
4.1创建工程 27
4.2 构造画面 27
4.3配置设备 28
4.4绘制组态界面 28
4.5构造数据库 29
4.6动画链接 30
总结 35
致谢 37
参考文献 36
附录1 梯形图
第一章 绪论
1.1课题研究背景
目前，中国电梯行业的领域，主要流行了自动扶梯、垂直升降电梯这两种主要的方式。电梯的主要优点是方便人们的出行，可以大大节省体力，电梯管理较方便、产品质量优质。主要缺点是电力系统的使用，人力浪费以及人工难管理。家用电梯的优点是维护简单，通过总调度室实现对每个电梯的控制，并且由电脑程序控制流程，相对于商用电梯来说使用频率较少，节约电力资源。商用电梯，资金投入较大，后期维护较为麻烦。
1、电梯行业各种分类
电梯依靠动力去驱动，箱体沿着刚性的导轨运动或者以固定路线去运行的踏步，使人或者货物进行平行以及升降运动的设备，客梯，货梯，扶梯，自动人行道等都属于电梯，电梯在广义上属于运载交通工具，在目前的人类生活中电梯已经是城市高楼大厦以及公共场所不可缺少的设备。随着科技的发展以及人们日常生活中的需求，电梯的制造不断突破控制技术的日益精进和电梯外观的丰富发展，越来越多的生活场景都可以见到电梯的身影。 按不同属性， 电梯主要分类情况如下：
/
2、电梯八大系统及行业产品介绍
（1）电梯产品
曳引式电梯是目前使用最多的一种电梯形式，电气系统和机械系统可以从原理上划分成两类主要部分，机械系统以及电气系统的组成部分和功能如下所示：
/
1.2 可编程控制器的特点及主要概念
PLC，又称为可编程控制器，其发展基础主要以继电器和计算机为主，现如今用的比较多的是三菱和西门子的控制器。除此之外，博世力士乐公司在控制器领域知名度也较高。可编程控制器语言简单，而且操作起来也十分容易，尤其是在各个高校的实验室中，该控制器应用极为广泛。和单片机、计算机语言不同的是，可编程控制器采用梯形图的形式进行程序控制，这点和MATLAB中的Simulink很相似，工作者可以使用非常直观地编程软件绘制梯形图，然后可根据梯形图自动生成程序，以备调试时使用。目前，在汽车领域，几乎每辆汽车都有其自己的可编程控制器（以下简称控制器），工作者通过所需的集成开发环境将程序写好之后，烧录到汽车控制器中，就可以使用控制器控制车辆的运动，同时也能获取所需的返回数据。PLC主要由以下几个模块构成：
(1)CPU模块
CPU（Central Processing Unit）的中文全称为中央处理器，它在整个控制系统中处于核心位置，是整个控制系统的中枢神经。一个CPU由多个微处理器组成，就像我们自己的电脑的CPU有单核、双核、四核等之分，现在高端一些的CPU有八核甚至更多。CPU通过控制接口和其它电气元件进行连接，整个PLC控制系统的数字信号的处理都是经过中央处理器计算之后然后传输给相应的执行机构。除此之外，中央处理器还对现场的程序执行、数据的输入输出进行处理。CPU自身可以实现自我诊断，当某个环节出现故障，CPU能够自动将故障信息进行收集并做出预警[8]。
在控制器中，CPU的工作的流程为：首先从数据存储器中获取指令，然后执行所获取的指令，依次进行，直到遇到中断命令。
1.3 PLC的发展背景
我国的可编程控制器技术起步于柔性制造单元的兴起，随着这一技术很多年的发展，生产车间与市场需求也越来越大，同时由于计算机技术的日益提高，使得自动智能化也得到越来越多的重视，目前PLC已经应用到各行各业，包括重金属行业、建筑行业、快递行业、码头、露天煤矿等等。PLC的出现不仅缩减了人工成本，还极大的提高了社会生产率，同时还促进了其他行业的飞速发展。
早期的一些自动化的控制系统大多使用继电器接触器。该控制模式具有复杂的电路布线，多触点，成本高，灵活性差和系统可扩展性。长期使用后，噪音大，工作速度慢，维护工作量大，故障率高。同时，很难排除故障，这往往会影响企业的正常生产。
目 录
Abstract
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2 可编程控制器的概念及特点 2
1.3 PLC的发展背景 3
1.4 PLC控制电梯的优越性 4
1.5 本课题的初步分析 5
第二章 电梯的硬件部分设计 7
2.1 电梯的发展现状 7
2.2 电梯的工作原理 7
2.3硬件的选型 7
2.3.1 PLC的选型 8
2.3.2 外部I/O设备的选型 9
第三章 系统软件的设计 11
3.1 控制系统的工作流程 11
3.2 控制系统的功能要求 12
3.2.1 电梯内部功能 12
3.2.2电梯运行状态的分析 12
3.2.3电梯的控制要求 13
3.3I/O点数及 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
硬件原理图的确定 14
3.3.1 I/O分配表 15
3.3.2 I/O硬件连接图 16
3.4 梯形图的系统设计 17
3.4.1 开门环节 17
3.4.2关门环节 18
3.4.3 楼层指示 19
3.4.4内呼信号登记与消除环节 20
3.4.5外呼信号的登记与消除环节 21
3.4.6定向环节 22
3.4.7电梯上升和下降环节 24
3.4.8制动环节 25
第四章 组态王监控电梯的制作过程 27
4.1创建工程 27
4.2 构造画面 27
4.3配置设备 28
4.4绘制组态界面 28
4.5构造数据库 29
4.6动画链接 30
总结 35
致谢 37
参考文献 36
附录1 梯形图
第一章 绪论
1.1课题研究背景
目前，中国电梯行业的领域，主要流行了自动扶梯、垂直升降电梯这两种主要的方式。电梯的主要优点是方便人们的出行，可以大大节省体力，电梯管理较方便、产品质量优质。主要缺点是电力系统的使用，人力浪费以及人工难管理。家用电梯的优点是维护简单，通过总调度室实现对每个电梯的控制，并且由电脑程序控制流程，相对于商用电梯来说使用频率较少，节约电力资源。商用电梯，资金投入较大，后期维护较为麻烦。
1、电梯行业各种分类
电梯依靠动力去驱动，箱体沿着刚性的导轨运动或者以固定路线去运行的踏步，使人或者货物进行平行以及升降运动的设备，客梯，货梯，扶梯，自动人行道等都属于电梯，电梯在广义上属于运载交通工具，在目前的人类生活中电梯已经是城市高楼大厦以及公共场所不可缺少的设备。随着科技的发展以及人们日常生活中的需求，电梯的制造不断突破控制技术的日益精进和电梯外观的丰富发展，越来越多的生活场景都可以见到电梯的身影。 按不同属性， 电梯主要分类情况如下：
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2、电梯八大系统及行业产品介绍
（1）电梯产品
曳引式电梯是目前使用最多的一种电梯形式，电气系统和机械系统可以从原理上划分成两类主要部分，机械系统以及电气系统的组成部分和功能如下所示：
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1.2 可编程控制器的特点及主要概念
PLC，又称为可编程控制器，其发展基础主要以继电器和计算机为主，现如今用的比较多的是三菱和西门子的控制器。除此之外，博世力士乐公司在控制器领域知名度也较高。可编程控制器语言简单，而且操作起来也十分容易，尤其是在各个高校的实验室中，该控制器应用极为广泛。和单片机、计算机语言不同的是，可编程控制器采用梯形图的形式进行程序控制，这点和MATLAB中的Simulink很相似，工作者可以使用非常直观地编程软件绘制梯形图，然后可根据梯形图自动生成程序，以备调试时使用。目前，在汽车领域，几乎每辆汽车都有其自己的可编程控制器（以下简称控制器），工作者通过所需的集成开发环境将程序写好之后，烧录到汽车控制器中，就可以使用控制器控制车辆的运动，同时也能获取所需的返回数据。PLC主要由以下几个模块构成：
(1)CPU模块
CPU（Central Processing Unit）的中文全称为中央处理器，它在整个控制系统中处于核心位置，是整个控制系统的中枢神经。一个CPU由多个微处理器组成，就像我们自己的电脑的CPU有单核、双核、四核等之分，现在高端一些的CPU有八核甚至更多。CPU通过控制接口和其它电气元件进行连接，整个PLC控制系统的数字信号的处理都是经过中央处理器计算之后然后传输给相应的执行机构。除此之外，中央处理器还对现场的程序执行、数据的输入输出进行处理。CPU自身可以实现自我诊断，当某个环节出现故障，CPU能够自动将故障信息进行收集并做出预警[8]。
在控制器中，CPU的工作的流程为：首先从数据存储器中获取指令，然后执行所获取的指令，依次进行，直到遇到中断命令。
1.3 PLC的发展背景
我国的可编程控制器技术起步于柔性制造单元的兴起，随着这一技术很多年的发展，生产车间与市场需求也越来越大，同时由于计算机技术的日益提高，使得自动智能化也得到越来越多的重视，目前PLC已经应用到各行各业，包括重金属行业、建筑行业、快递行业、码头、露天煤矿等等。PLC的出现不仅缩减了人工成本，还极大的提高了社会生产率，同时还促进了其他行业的飞速发展。
早期的一些自动化的控制系统大多使用继电器接触器。该控制模式具有复杂的电路布线，多触点，成本高，灵活性差和系统可扩展性。长期使用后，噪音大，工作速度慢，维护工作量大，故障率高。同时，很难排除故障，这往往会影响企业的正常生产。
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