基于PLC控制的六层电梯控制系统(共63页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘要因为城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，所以电梯在人们的生活中的地位越来越重要。现在电梯控制系统主要有三种方式：继电器控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。PLC控制系统凭借运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期较短等优点，备受人们重视，已成为电梯控制系统中使用最多的控制方式。本文在电梯的结构和可编程控制器的结构和工作原理的基础上，针对六层电梯，使用西门子S7-200可编程控制器，设计电梯控制系统，包括轿内指令和厅外召唤信息的登记与消除、电梯的选层和定向、电梯的开关门运行、电梯上下控制、电梯的指层控制等部分，实现了轿内与各层呼梯指令的记录、电梯

2、运行方向和选层的控制，电梯上下行和自动开关门、电梯的指层控制等功能。关键词：六层电梯；控制系统；可编程控制器；AbstractBecause of the continuous development of city construction, high-rise buildings continue to increase, so the elevator in the peoples life is becoming more and more important. Now the elevator control system mainly has three ways: the rel

3、ay control system, PLC control system, microcomputer control system. PLC control system with high luck reliability, maintenance convenience, strong anti-interference, design and debugging cycle short advantages, people pay more and more attention, has become the elevator control system in the use of

4、 most of the control method.In this paper, the structure of the elevator and on the basis of structure and working principle of the programmable controller, for the six store elevator, using Siemens S7-200 programmable controller, the design of elevator control system, including car instruction and

5、the hall call information for the registration and eliminate, elevator layer and set to, the elevator door switch operation, elevator control, elevator to control layer, the car and each layer of call instruction records, the elevator running direction and layer selection control, elevator up and do

6、wn and automatic opening and closing the door, elevator refers to the layer control, and other functions.Key words: six layer elevator; control system; programmable controller;专心-专注-专业目录绪论自我国实行改革开放政策以来，随着技术进步和经济发展，全国各地高层建筑不断涌现，像雨后春笋一般。作为高层建筑的垂直交通工具电梯，其普及率逐年提高，需求量不断增长。各种类型、规格繁多的电梯已在各楼堂馆所、商住厦宇内投入使用和运行

7、。在我国参与电梯制造、营销、安装和维修保养得从业人员不断增加，使用和管理人员众多。因此，为了确保电梯正常运行、安全使用，为了提高从业人员的职业素质和操作技能，就必须要了解电梯、熟悉电梯、管理电梯、维护好电梯。1.1 电梯的概述1.1.1 电梯的分类电梯主要就是利用轿厢在固定轨道中把乘客或者物品竖直方向运送到一定位置的固定设备。通常来说无论它的驱动方式怎么样，我们都能把电梯作为建筑物内部垂直运输交通工具的总称。通过对建筑物的各类需要的考虑，从而设计出不同种类的电梯。目前电梯基本分类方法大致如下。1.按用途分类乘客电梯 ，载货电梯，客货电梯，病床电梯，住宅电梯，杂物电梯，汽车电梯，特种电梯，观光电

8、梯。 2.按驱动方式分类交流电梯，直流电梯，液压电梯，齿轮齿条电梯，螺杆式电梯，直线电动机驱动的电梯。 3.按速度分类低速梯， 中速梯， 高速梯， 超高速梯。 4.按电梯有无司机分类有司机的电梯，无司机电梯，有/无司机电梯。 5.按操纵控制方式分类手柄开关操纵，按钮控制电梯，信号控制电梯，集选控制电梯，并联控制电梯，群控电梯。1.1.2 电梯的组成1.曳引系统曳引系统主要的作用是使轿厢进行上下运行，为其提供动力。2.导向系统导向系统的主要的作用是为轿厢的运动指引方向，为轿厢的运行提供正确的线路。3.轿厢轿厢主要是运载乘客和货物的箱式设备，是电梯的主要部分。4.门系统门系统的主要功能是作为轿厢的

9、门使用，使轿厢内部封闭而且更加安全。5.重量平衡系统重量平衡系统的主要功能是对所承载的人或货物进行测量，防止超过固定值。6.电力拖动系统电力拖动系统的功能主要是拖动整个轿厢系统，把电梯的速度控制在一定范围内。7.电气控制系统电气控制系统的功能是对电梯的运行和各方面的步骤进行全面设计和控制。8.安全保护系统安全保护系统保证电梯安全使用，可以防止危及人身安全的事故发生。1.1.3 电梯的工作原理电梯在工作时，电梯的曳引绳两边一头接轿厢的主体另一头接对重部分，把曳引轮和导向轮连接在一起，并缠绕起来，曳引电机运行后通过变频器变速以后再使曳引轮变速运行，然后通过曳引绳与曳引轮之前相互摩擦而产生出的牵引力

10、做功来使轿厢和对重上升下降，以此可以把人或物品运送到指定位置。把导靴放置在轿厢上沿着位于建筑墙体上的导轨重复的做上升下降运动，以防轿厢在运动的过程中发生偏斜或摆动的问题。在电动机运行时常闭块式制动器一旦出现松闸，可使电梯运行，如果在失电时下制动的情况发生的话，可能会使轿厢停止上升下降运行，并且在指定目标楼层上保持轿厢停止的状态，让里面的人或货物逃出。轿厢的作用就是把乘客或者其他载货物运送到指定位置的一个箱体，对重主要是用来平衡轿厢的载荷、减少电动机的功率。补偿装置的作用是对曳引绳运动时张力和重量的变化进行补偿，能够稳定曳引机的负载能力，也可以将轿厢安全的停止。电气控制系统实现了对电梯各方面的控

11、制。指示呼叫系统可以把轿厢的运动方向和所在楼层的位置显示出来。安全装置的作用是使电梯在运行过程中得到安全的保障。1.1.4 电梯的国内外发展状况当今世界，电梯的生产情况与使用数量已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。进入九十年代，在世界各地运行的电梯有400多万台，其中日本就有34万台。全世界每年电梯需求量大约在15万台左右。其中日本需3万台，美国需2万台，欧洲需5万台，东南亚需1.2万台。预计近十年内世界年平均增长率为7%，亚太地区的年增长率为9%。世界上有名的几家电梯公司，诸如：美国奥梯斯公司、瑞士迅达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩公司等，其

12、电梯的产量已占世界市场的51%。其中奥梯斯公司和三菱公司是世界上年产量很大的电梯生产企业。根据有关资料统计，日本在19901991年一年中，共生产电梯31508台。其中直流电梯为23台，占0.1%；交流电梯为22690台，占72%；液压电梯为7829台，占24.8%；住宅电梯966台，占3.1%。在亚洲，日本对电梯市场占有绝对优势，其占有率为67%。由日本的情况可见一斑。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯外，在低层楼房越来越多地使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成为电梯家族中新的组成部分。改革开放以来，我国电梯的需求量急剧上升。1980年以前，全国电梯生产企业不足10家，1983年电梯生产企

13、业增加到20家，到1991年，国内电梯生产企业已有200多家，多数为中、小型企业。其中年产量超过1000台的企业有5家。国家计委根据国情确定的行业生产规模每年生产2000台。截止1991年，已有3家企业的设计生产能力达到或超过这个指标。由此可见，80年代中期，我国电梯工业已取得迅速发展。进入90年代，为把握生产质量，采取了发放生产许可证制度。到1992年，已有110家电梯生产企业持有生产许可证，260家企业持有厂外安装许可证。目前，交流调压调速电梯技术已趋成熟，一些企业都有成功的产品。微机控制电梯是电梯技术的方向，一些生产企业和科研单位相结合，相继推出了微机控制的电梯新机型，使控制功能得到增强

14、，电梯的性能得到改善，明显提高了可靠性。除了合资企业外，也有其他厂家开发出了变频调速电梯新产品。另外，用可编程控制器（PC）取代继电器控制系统的机型也已投产，使电梯性能得到改善，故障率明显降低。在技术上，应该说这是一大进步，用PC对电梯进行控制还是有前途的。有些生产企业开发了紧急供电装置、防火厅门、地震控制、自检测以及语言合成等电梯新功能；对机械系统采用了新结构、新材料、新技术和新工艺。总之，与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距，但国内电梯技术正以讯猛的发展速度赶超世界先进水平。1.2 PLC控制电梯的优势自1889年美国奥梯斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来，电梯在驱

15、动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具；而且作为载人工具，人们在运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能方面对它提出了更高的要求。早期的自动控制系统是依靠继电器-接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。在当今时代，人类的高科技技术以飞速的方式发展，我们的微电子技术、计算机技术和自动控制技术也有了非常好的前景，电梯现如今已经成为我

16、们在生活中必不可少的一种运输工具。另外，现如今生活对电梯在运行的安全性、高效性、舒适性等要求不断的提高的同时，其各种技术也随之非常快速的提高，其中电梯的拖动技术已经逐步发展成了调频调压调速，电梯的逻辑控制能力现在已经由PLC逐步取代了过去的一些元件控制。电梯控制要求介入的设备使用起来比较简单，对应用于系统组态的编程也要简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库后，加快了编程和调试的速度。通过PLC对于程序进行编辑，改善了电梯的控制能力，加强了电梯在运行中的安全性能。因此PLC在电梯的控制系统中的应用就非常广泛，并且非常具有实际价值。1.3 电梯的发展趋势1969年，出现了可编程逻辑控制器PLC

17、（Programmable Logic Controller），其特点是：具备逻辑控制、定时、计数等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性和灵活性好。可编程控制器（PLC）既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC（可编程控制器）在工业控制领域内得到十分广泛地应用。PLC是一种基于数字计算机技术、专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置，它采用可编程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出

18、口，完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能，来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要有货梯;高层住宅需要有住宅梯;百货大楼和宾馆需要有客梯,自动扶梯。在现代社会,电梯已像汽车、轮船一样,成为人类不可缺少的交通运输工具。当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。1.4 一般控制要求1.设计应符合国家的相关标准2.设计控制系统应符合故障安全准则3.电梯具有维修控制功能4.应有楼层和方向数码显示5.电梯的运行应符合方向优先等原则6.应具有自动调整功能1.5 课题研究内容1. 在每层楼电梯门厅处都装有

19、一个上行呼叫按钮和一个下行呼叫按钮，分别或同时按动上行按钮或下行按钮，该楼层信号将会被记忆，对应的信号灯亮（表示该层有乘客要上行或下行）。2. 当电梯在上行过程中，如果某楼层有上行呼叫信号时，电梯到达该楼层时停止，消除该层上行信号，对应的上行信号灯灭。同时电梯门自动打开，让乘客进入电梯。如果电梯已经运行过该楼层，则电梯在完成此次上行任务后，再回到该楼层。3. 当电梯在下行过程中，如果某楼层有下行呼叫信号时，则到该楼层电梯停止，消除该层下行信号，对应的下行信号灯灭，同时梯门会自动打开让乘客进入电梯。如果电梯已经运行过该楼层，则电梯在完成此次下行任务后，再回到该楼层。4. 在电梯上行过程中，电梯优

20、先服务于上行选层信号，门厅的下行呼叫信号不起作用。在电梯下行过程中，电梯优先服务于下行选层信号，门厅的上行呼叫信号不起作用。电梯在上行或下行过程中，经过无呼叫信号的楼层，且轿厢内没有选中该楼层时，电梯不停止也不开门。当电梯停在某层时，消除该层的选层信号。5. 电梯在上行过程中，如果某层上行和下午都有呼叫信号时，电梯优先服务于上行的呼叫信号。电梯在下行过程中，如果某层上行和下行都有呼叫信号时，电梯优先服务于下行的呼叫信号。6. 电梯在停止时，在轿厢内，可用按钮直接控制开门、关门。开门5秒后若无关门信号时，电梯门将自动关闭。电梯在某楼层停下时，在门厅按下该层呼叫按钮也能开门。电梯在开门时，不能上行

21、或下行。电梯在下行或下行过程中，不能开门。电梯只有在电梯门关闭到位后，才可上行或下行。在关门过程中人有人被夹住时，门应立即打开。7. 在每层楼电梯的门厅和轿厢内都装有电梯上行、下行的方向显示灯和电梯运行到某一层的数码管显示。在轿厢内还设有楼层选层按钮和对应的信号灯。2 硬件系统的组成2.1 可编程控制器简介可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和 个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的

22、接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。2.1.1 PLC的结构及各部分的作用PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的

23、硬件系统结构如下图所示：图2.1.1 PLC控制示意图1.主机主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。 2输入/输出（I/O）

24、接口I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。3电源图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。4编程编程是PLC利用外部设备，用户用来输入、检查、修改、调试程序或监视PLC的工作情况。通过

25、专用的PC/PPI电缆线将PLC与电脑联接，并利用专用的软件进行电脑编程和监控。5输入/输出扩展单元I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。6. 外部设备接口此接口可将打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。本设计选用的主机型号有西门子S7-200系列的CPU226(AC/DC/PL)。输入点数为24，输出点数为16。2.1.2 PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令

26、，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。刷新阶段送至输

27、出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出作。2.1.3 PLC的程序编制1编程元件PLC是采用软件编制程序来实现控制要求。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合和动断触点。编程元件是指输入寄存器、输出寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。PLC内部这些存储器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似，也有“线圈”与“触点”，但它们不是“硬”继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时，则表示相应继电器线圈得电，其动合

28、触点闭合，动断触点断开。所以，内部的这些继电器称之为“软”继电器。S7-200系列CPU224、CPU226部分编程元件的编号范围与功能说明如下表所示元件名称符号编号范围功能说明输入寄存器II0.1-I2.7共24点接受外部输入设备的信号输出寄存器QQ0.0-Q1.7共16点输出程序执行结果并驱动外部设备位存储器MM0.0-M31.7程序内部使用，不能提供外部输出T0，T64保持通电延时1msT1-T4，T65-T68保持通电延时10msT5-T31，T69-T95保持通电延时100ms定时器256（T0-t255）T32，T96ON/OFF延时1msT33-T36，T97-T100ON/OF

29、F延时10msT37-T63，T101-T255ON/OFF延时100ms计数器CC0-C255加法计数器，触点在程序内部使用高速计数器HCHC0-HC5用来累计比CPU扫描速率更快的事件顺控继电器SS0.0-S31.7提供控制程序的逻辑分段变量存储器VVB0.0-VB5119.7数据处理用的数值存储元件局部存储器LLB0.0-LB63.7使用临时的寄存器，作为暂时寄存器特殊存储器SMSM0.0-SM549.7CPU与用户之间交换信息特殊存储器SM(只读)SM0.0-SM29.7接受外部信号累加寄存器ACAC0-AC3用来存放计算的中间值表2.1.3 S7-200系列部分编程元件的编号范围与功

30、能2.编程语言所谓程序编制，就是用户根据控制对象的要求，利用PLC厂家提供的程序编制语言，将一个控制要求描述出来的过程。PLC最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言，且两者常常联合使用。(1).梯形图（语言）梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言。它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。梯形图中常用和图形符号分别表示PLC编程元件的动合和动断触点，用（ ）表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数加以区别。触点和线圈等组成的独立电路称为网络，用编程软件生成

31、的梯形图和语句表程序中有网络编号，允许以网络为单位给梯形图加注释。梯形图的设计应注意到以下三点：梯形图按从左到右、自上而下地顺序排列。每一逻辑行（或称梯级）起始于左母线，然后是触点的串、并联接，最后是线圈。梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。输入寄存器用于接收外部输入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入寄存器的触点，而不出现其线圈。输出寄存器则输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出寄存器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备

32、，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出寄存器的触点也可供内部编程使用。(2).指令语句表指令语句表是一种用指令助记符来编制PLC程序的语言，它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言易懂易学，若干条指令组成的程序就是指令语句表。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。2.1.4 PLC的输出方式1.CPU226主机有二种不同的输出模式，一种为DC晶体管漏极输出结构，当对应的输出点使能时，此输出点与1M之间的电压等于1M与1L之间的电压，不使能时，输出端为高阻状态。在众多的工控设备厂家中，有不同的标准，比如西门子的PLC晶体管输出为高电平，三菱的PLC又是集电极输出结

33、构。在本系统中使用的各种驱动器中，相当部分使用的是共阳极，低电平输入有效，为了使西门子的PLC也能驱动此类驱动器，我们在二者之间加装一块电平转换板，使PLC原本输出的高电平转换为集电极输出，使各驱动器得以识别。2.另一种输出结构为继电器输出，同一组内的继电器的一端全部连在一起，作为1M，另一端为输出端。这种结构可使输出端应用在交直流电路均可。但用于脉冲量输出时，继电器就不能承受高速的开关吸合，这会大大减小使用寿命。2.2 PLC型号选择PLC机型的选择基本原则是，在所有功能都能满足要求的前提下，选择最可靠、稳定，安全，维护使用比较方便的机型。S7-200系列PLC是德国西门子公司生产的一种小型

34、PLC，其中许多功能都能够达到大型PLC的水平，但是其价格确实十分便宜。S7-200系列PLC通过CPU模块进行区分一共能分成五种基本的规格的PLC。主要有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM型号电源/输入/输出类型主机I/O点数CPU221DC/DC/DC6输入/4输出AD/DC/继电器CPU222DC/DC/DC8输入/6输出AC/DC/继电器CPU224DC/DC/DC14输入/10输出AC/DC/继电器AC/DC/继电器CPU226DC/DC/DC24输入/16输出AC/DC/继电器CPU226XMDC/DC/DC24输入/16输出AC/DC/继电器

35、表2.2PLC型号S7-200 CPU 22X 的电源，对于每个型号，西门子厂家都提供24V DC和120V/240VAC两种电源供电的CPU类型。输出接口电路主要有三种类型，第一种也是较为常用的即交流继电器输出型，第二种是直流晶体管，第三种是晶闸管输出型。本次设计根据具体情况，通过对输入输出点的估算以及对编程软件和机型的认识度，决定选用西门子的S7-200中的CPU226作为电梯的主要控制器。PLC是整个控制系统的核心部件，采用西门子S7-200系列可编程逻辑控制器，CPU226，它的运算能力以及通讯能力比其它PLC优越，可方便地进行数据处理和通讯。CPU226共有24个输入点、16个输出点

36、。最多可以带7个扩展模块。因为本次设计所用输入和输出点数超过CPU226的固有点数，所以根据本次设计的实际情况通过I/O接口模块来实现的。另外根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时 应可以再增加10%20%的备用量，可随时可以增加控制功能。根据估算这次设计的I/O点数大约为输入31点，输出30点。所以本次设计中IO扩展模块应采用EM223和EM222模块。2.3 行程开关的概述行程开关，位置开关(又称限位开关)的一种，是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定

37、位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。在电气控制系统中，位置开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。用于控制机械设备的行程及限位保护。构造:由操作头、触点系统和外壳组成。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位、轿厢的上、下限位保护。行程开关可以安装在相对

38、静止的物体(如固定架、门框等，简称静物)上或者运动的物体(如行车、门等，简称动物)上。当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机构的动作。2.3.1 行程开关的分类1) 直动式行程开关动作原理同按钮类似，所不同的是:一个是手动，另一个则由运动部件的撞块碰撞。当外界运动部件上的撞块碰压按钮使其触头动作，当运动部件离开后，在弹簧作用下，其触头自动复位。其结构原理如图F1所示，其动作原理与按钮开关相同，但其触点的分合速度取决于生产机械的运行速度，不宜用于速度低于0.4m/min的场所。2) 直动式行程开关组成1:推杆 2&

39、4:弹簧 3:动断触点 5:动合触点滚轮式行程开关当运动机械的挡铁(撞块)压到行程开关的滚轮上时，传动杠连同转轴一同转动，使凸轮推动撞块，当撞块碰压到一定位置时，推动微动开关快速动作。当滚轮上的挡铁移开后，复位弹簧就使行程开关复位。这种是单轮自动恢复式行程开关。而双轮旋转式行程开关不能自动复原，它是依靠运动机械反向移动时，挡铁碰撞另一滚轮将其复原。其结构原理如图F2所示，当被控机械上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时，撞杆转向右边，带动凸轮转动，顶下推杆，使微动开关中的触点迅速动作。当运动机械返回时，在复位弹簧的作用下，各部分动作部件复位。3) 滚轮式行程开关组成1:滚轮 2:上转臂 3&5&11:弹

40、簧 4:套架6:滑轮 7:压板 8&9:触点 10:横板滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮(羊角式)非自动复位式，双滚轮行移开关具有两个稳态位置，有记忆作用，在某些情况下可以简化线路。4) 微动开关式行程开关微动开关式行程开关的组成，以常用的有LXW-11系列产品为例，其结构原理如图F3所示:1:推杆 2:弹簧 3:动合触点 4:动断触点 5:压缩弹簧图2.3.13种行程开关样式2.3.2 行程开关的选择1. 常规国产行程开关:常规行程开关中LX19系列中的LX19-001/111，LXK3系列中的LXK3-20S/T，JLXK1系列JLXK1-111/411/511最具代表力,这些产

41、品有结构简单、功能实用、价格低廉的优势深受广大使用者的青睐。2. 进口行程开关:进口行程开关中WL系列、HL系列、D4V系列、SZL WL系列最具代表力，此类产品做工精细、性能优越、在极端环境中的表现更为突出，赢得了大批的粉丝，但价格高昂也令不少用户咋舌。3. 耐高温行程开关:在国产的耐高温行程开关中最具影响力的就是YNTH系列耐高温行程开关，一般性用在炼钢厂的比较多。YNTH行程开关能在高温的环境中正常工作，最高工作温度为350度，工作环境的温度增高产品的寿命就会相应的下降，超过300度要减低开关的工作量来保证产品的寿命。此系列行程开关价格低廉，性能稳定赢得了广大客户的一致好评。4. 防水行

42、程开关:国产防水行程开关中YNFS(TZ)系列较为突出。YNFS行程开关具有体积小、灵敏度高、密封性强、耐油防腐蚀的特点，最令人惊叹的是此类行程开关可以放在水中工作令同类产品望尘莫及。2.4 系统安全设计电梯运行的充分与必要条件就是电梯的各种安全保护必须可靠有效。这是为了保证电梯最安全，最可靠的运行。根据电梯安全标准的要求，不论何种电梯均要符合标准中的安全保护要求。现就一般电梯常用的且必不可少的安全保护环节简介如下。 (1)超速断绳保护 这一保护是很重要的，凡是在有可能使各类人员进入电梯轿厢内的电梯，必须设置这一保护，是极为重要的保护环节，绝不能等闲视之，但只有在不允许，也不能进入各类人员的小

43、型杂物电梯上才可不设置这一保护环节。 (2)层门锁保护 电梯运行的三个充分与必要条件中之一是电梯必须关闭好门后方可运行。因此电梯门(包括轿厢门和各层楼的所有层门)必须闭锁；若没有闭锁好，是不允许电梯运行的!并且还要求不可能随意强制拨开各个层楼的层门。所以各楼层的层门必须要有机械和电气的联锁保护，即只有当各个层门确实关闭好后，机械的钩子锁锁紧后电气触点才能接通，这样电梯就可安全地运行。 由上述可知，层门闭锁保护是机械和电气不可分割的环节。因此在电梯安装竣工验收时必须提供某一类型的层门闭锁保护装置的型式试验报告和性能检测报告。 (3)电梯门的安全保护环节 这一保护环节主要是指在关门过程中防止夹伤乘

44、客等人员的保护装置。一般有：安全触板，光电保护或电子光幕保护装置和关门力限制保护等。这些保护装置可任选一种或两种以上均可。 这些保护装置是在电梯关门过程中才起作用的。当有乘客或其他人员在电梯关门过程中碰撞(或接近)电梯门扇时使电梯门停止关闭，并立即开启，从而使乘客不致被门扇夹痛(伤)。(4)上、下端站的强迫减速保护 为了防止电梯在两端站的永磁感应器或选层器触点等失效而产生不了减速信号所导致的快速冲顶或蹲底，根据电梯安全标准规定，必须在电梯井道内的两端设置强迫减速装置。 (5)上、下方向限位保护及终端保护 对于速度不大于1ms的交流双速电梯，应另设置终端极限开关。当方向限位保护不起作用时，则最后

45、通过碰铁使极限开关动作，切断电梯的动力电源，迫使电梯强行停止。 (6)缺相、错相保护 如当供给电梯用电的电网系统，由于检修人员检修时不慎而造成三相动力线的相序与原相序有所不同时，就可使电梯原定的运行方向变更为相反的方向，这样就会给电梯运行造成极大的危险性，带来不堪设想的后果。此外也为防止电梯曳引电动机(或原动机)在电源缺相情况下的不正常运转而导致烧损电动机现象的产生。因此要求在电梯控制系统中必须设置：缺相、错相的保护继电器。 当输入交流曳引电动机(或直流电梯中的交流原动机，或主变压器)接线端子前的任一部分(例如热保护继电器、接触器的主触头、熔断器、总电源开关等等)发生问题而导致的缺相，均应通过

46、缺相、错相保护继电器的动作而切断控制电路中的安全保护回路。 现在，人们常将缺相和错相的两种保护作用合并在一个继电器内，这就是我们通常所称的缺相、错相保护继电器。 (8)电梯电气控制系统中的短路保护 一般的电气设备均应有短路保护，在电梯的电气控制系统中也与其他电气设备一样，均用不同容量的熔断器进行短路保护。熔断器中的熔丝保护。 (9)曳引电动机(或直流电梯中的交流原动机或主变压器)的过载保护一般最常用的过载保护是热继电器保护，当电梯长期过载(即电动机中的电流大于额定电流)，热继电器中的双金属片经过一定时间(该时间将随电动机中电流大小而变化)后变形而断开串接在安全保护回路中的热继电器触点，从而切断

47、全部控制电路，强令电梯停止运行，从而保护电动机(或主变压器)不因长期过载而烧损。2.5 硬件外部接线图图2.5 电梯控制系统外部接线图3 软件设计3.1 电梯的控制要求1. 在每层楼电梯门厅处都装有一个上行呼叫按钮和一个下行呼叫按钮，分别或同时按动上行按钮或下行按钮，该楼层信号将会被记忆，对应的信号灯亮（表示该层有乘客要上行或下行）。2. 当电梯在上行过程中，如果某楼层有上行呼叫信号时，电梯到达该楼层时停止，消除该层上行信号，对应的上行信号灯灭。同时电梯门自动打开，让乘客进入电梯。如果电梯已经运行过该楼层，则电梯在完成此次上行任务后，再回到该楼层。3. 当电梯在下行过程中，如果某楼层有下行呼叫信号时，则到该楼层电梯停止，消除该层下行信号，对应的下行信号灯灭，同时梯门会自动打开让乘客进入电梯。如果电梯已经运行过该楼层，则电梯在完成此次下行任务后，再回到该楼层。4. 在电梯上行过程中，电梯优先服务于上行选层信号，门厅的下行呼叫信号不起作用。在电梯下行过程中，电梯优先服务于下行选层信号，门厅的上行呼叫信号不起作用。电梯在上行或下行过程中，经过无呼叫信号的楼层，且轿厢内没有选中该楼层时，电梯