厉害了，我的大爷！老人自掏16万安楼道升降机
南京鼓楼区汉北街一幢住宅楼，一户居民自掏腰包安装了升降设备
方成綵今年82岁，家住南京市鼓楼区一个老旧小区的四楼，因为没电梯，腿脚不太好的老伴平时很少下楼，这成了方成綵的一块心病。3月10日，老人自费十几万元安装了“楼道电梯”，准确说这并不是电梯，更像是升降设备，但它满足了方成綵和老伴上下楼的基本需求。
当然，并非所有人都装得起这种“楼道电梯”，很多老旧小区业主还是寄望于政府的老旧小区安装电梯新政。今年南京计划在老旧小区安装1000部电梯，如今一季度末，官方消息称目前5部正在安装，2部已完工，新政实施以来南京首张加装电梯规划许可近日刚审批通过。但有安装电梯诉求的小区还很多，高层的业主一次次找邻居们沟通，一趟趟跑申请，相关部门在审批时也是如履薄冰……这些都让原本利民的好政策在推进中举步维艰。
没电梯，老伴腿脚不好很少下楼
“我82岁，老伴77岁，两年前我们就想装电梯。”方成綵老人家住汉北街8号一栋居民楼的4楼，他在这里已经住了二十几年。
从两年前开始，他就想装电梯了。随着年龄增长，方老身体越来越差，尤其是老伴的腿脚更不利落。“她腿不好，这两年来都没怎么下过楼。”方老说，他也想让老伴多出去活动活动，就跟家人商量，要是能装部电梯就好了。找人打听后得知，一部电梯的价格太高了，方老一家根本承担不起，后来他们听说西桥有栋居民楼装了部“楼道电梯”，但也没了解到怎么个情况，于是一家人打消了“装电梯”的念头。
这几年，很多邻居搬走了，但他却不愿离开。老两口身体不好，这里离医院很近，看病方便。附近菜场、超市等也配备齐全，对于老年人来说确实是很好的“养老地”。既然装不了电梯，方成綵想到换套一楼的房子。可找了好久，也没遇到合适的。
申请装电梯流程复杂，困难多
去年11月10日，《南京市既有住宅增设电梯实施办法》（以下简称《办法》）开始实施，4层楼以上的老小区都可申请装电梯，只要得到2/3业主同意就可以，政府还会补贴一部分钱。方老得知后很高兴。
然而，方老打听到，其实他们小区早就有邻居开始申请了。在两年前，同一小区、家住五楼的黄先生，和他四楼邻居就有了装电梯的打算。去年新政出台后，他与邻居一起召开动员会议，好不容易征求到了2/3业主的同意，也找好了厂家，谁知这时，一楼业主突然提出反对。黄先生找了凤凰街道和鼓楼区电梯办的人来协调都没成功。黄先生满脸愁容，“还不知道要等到什么时候才能装上呢，就一个字：难！”
凤凰街道相关负责人马超告诉现代快报记者，政策发布后，不少居民都反映想装电梯，但一套流程走下来非常麻烦，邻里间的协商都要由居民自己来。马超说，还有两户凤凰庄小区的业主曾反映，电梯的钱他们两家分担，但邻居不同意施工，现在还在等待协商。
自掏腰包，安上单人搭乘的“升降机”
既然申请安装电梯那么难，那么还是自己来吧。方老突然想起两年前有人提到的“楼道电梯”，今年2月份，他找到电梯安装厂商了解情况，厂商宣称他们这种电梯不影响楼道通行，也不需要政府审批，只需楼道住户签字同意。根据方老家的情况，他们从一楼到四楼共需六节电梯，一节电梯2.75万元，他共需16万左右。为了能早日用上电梯，方成綵一咬牙付了钱。
尽管对邻居们影响小，但方老还是要征集下大家意见。在安装前，方成綵也联系到了同楼的几家业主，征得了他们的同意。“虽然是我们自己出的钱，但是邻居有需要也可以使用。”“电梯安装后对我们也没什么影响。”二楼的住户是在附近上班的年轻人，今年年初租的房子，楼道电梯他们也是第一次见到。
3月10日，只花了一天时间，“楼道电梯”就安装好了。“运行得还蛮平稳的。”从四楼坐楼道电梯到三楼，再从三楼乘坐到四楼，方成綵在安装电梯工作人员的指导下，试乘了几次，对新电梯赞不绝口，以后上下楼就方便了。楼道电梯的安装工程师纪寅告诉记者，电梯的载重量在150公斤左右，四节电梯正常使用，每月用电花费不到20元，电梯的设计寿命为15年。“不过，设计使用的寿命并不是楼道电梯的最终使用年限，公司每半年都会对电梯进行一次维护，通过更换一些部件后，还可以延长使用。”
经现场测试了一下，从三层“电梯”下来，控制系统已发出无线信号，二层踏板自动打开。当停止使用时，载人踏板又会进行自动复位，方便下一名乘坐者使用。初步测算，从一楼乘坐楼道电梯到四楼，共需乘坐六段，每段上升需要12秒钟，加上上下踏板的时间，大概需要1分30秒左右。而步行六段楼梯的时间也在1分钟左右。
为何“楼道电梯”不需审批？
南京市质监局：这种设备并不算电梯
老旧小区申请装电梯那么难，为何这种电梯不需要审批呢？厂商负责人说，我们平时使用的垂直电梯、自动扶梯都属于特种设备，而“楼道电梯”并不属于特种设备，因此安装不需要审批，也不需要经过物业公司的同意。
从南京市质监局特种设备安全监督检验研究院了解到，“楼道电梯”虽然也叫“电梯”，但确实不属于跟电梯一类的特种设备。
“其实有很多类似电梯的设备，都不算电梯。比如，建筑工地上的升降机、别墅内家用的升降设备、地铁里的残疾人专用梯等。”专家介绍。
“楼道电梯”既没有国标和行业标准，也没有相关部门审核安装，那是怎么进入市场的？专家说，企业须自己制定企业产品标准，并进行自我申明，就可以生产。
相关人士表示，这类设备速度慢，高度不高，在不超过承重的前提下，危险度应该不高。
“楼道电梯”是否值得推广？
南京市物业办：推广意义不大
在方成綵老人和老伴看来，这种“楼道电梯”对他们这样的老人还是实用的。凤凰街道的负责人马超也认为，这种“楼道电梯”不需要政府审批，避开了复杂的流程，确实很好。“我们也考虑以后让别的想安装电梯的业主借鉴。”
但也有业主认为，这种“电梯”效率很低。
南京市物业办相关负责人也认为，“楼道电梯”不具备普遍推广意义。“只能1个人搭乘，一段一段倒很麻烦，等待时间也比较长。”这位负责人说，安全问题也是要考虑的，“楼道电梯”没有护栏和围挡，另外，残障人士没法使用也是个重要的问题。
《办法》实施后
南京首张增设电梯规划许可证获批
根据南京老旧小区安装电梯的计划，今年要安装1000部，现在进展如何呢？近日，从南京市物业办获悉，截止到3月上旬，全市已有499部签订书面协议，218部完成初步设计，186部报规划部门审批，9部按照《南京市既有住宅增设电梯暂行办法》通过规划备案，5部已施工，2部已竣工。最近，雨花台区花好月苑8幢的业主拿到了增设电梯的规划许可，这也成为南京去年11月实施《办法》以来，南京首张成功通过审批的老旧小区加装电梯的规划许可证。
作为老旧小区的台城花园，电梯已安装好了。3月25日，笔者到该小区探访，发现5幢一单元的电梯安装已经进入收尾阶段，下个月就能正常使用了。
施工人员告诉记者，因为电梯开门后直接进到每一户家里，所以实行刷卡制，刷卡只能到自家楼层。
三楼的徐女士告诉笔者，为了装电梯费了不少劲儿。“我们这幢楼一共6户人家，除了二楼的人家50岁左右还没退休，其他都退休了。年纪最大的，70多岁。”楼上几户人家腿关节不好，急需装电梯。
她表示，购买电梯和安装费用，一层不用出钱，其他各户按照层级来出钱，楼层越高出得越多。“我们家出了近6万元。我们都商量好了，将来政府的补贴下来，就作为公共资金，用作电梯以后的年检和维修。”她表示，随着年纪越来越大，从长远角度来讲，肯定是好事儿。
不过，她也坦言：“当时召集在一起，也不是都同意。怕影响采光、通风。”她表示，后来多次开会讨论，对一楼做了些补偿，都是邻里也比较理解，就都同意了。
南京市物业办：
部分低层业主担心通风、采光受影响
然而，并非所有业主都像徐阿姨所在小区的邻居们那么开通，很多老旧小区在安装电梯的问题上，都遇到了阻碍，主要就是业主们不同意。
今年南京提出了安装1000部的计划，可一季度已经到尾声，却只有5部在施工、2部完工。这1000部的任务能否完成？主要难在哪里呢？南京市物业办相关负责人告诉记者，能不能完成，现在还真是不好说。这位负责人表示，目前推广难度主要还是在征集业主同意这方面。“想让业主们同意太难，有的人刚开始同意了，可后来突然又反悔了。”他说。
根据《办法》的规定，老旧小区加装电梯的申请必须报请市规划部门审批，而从目前来看，由于很多低层业主不同意加装电梯，这也导致规划部门在规划审批时很是犯难。
此前，曾有人提到主要阻碍在于《办法》中应当征得拟“占用专有部分业主”的同意这条。记者注意到，南京的《办法》中第5条规定：既有住宅增设电梯应当经本幢或本单元房屋专有部分占建筑物总面积2/3以上且占总人数2/3以上的业主同意。拟占用业主专有部分的，还应当征得该专有部分业主的同意。
对此，南京市物业办这位相关负责人表示，这句话并不是什么障碍，所谓“专有面积”通俗说，其实是业主房间套内的面积，一般安装电梯并不会涉及到业主的房间内。
中囯法治现代化研究院立法发展研究所所长刘克希也认为，这句话并不是根本原因，大多数情形下，加装电梯的位置都在共有部分，比如楼道外。专有部分，也就是其他业主的客厅、卧室、厨房等，“基本不可能在这些地方装”。
尽管老旧小区安装电梯基本上没有占用业主专有部分，“但很多业主还是不同意，主要是担心采光、通风受影响。”南京市物业办相关负责人说。
法律专家刘克希：
江苏早有规定，2/3业主同意即可
老旧小区装电梯的一大难点，就在于低层住户不同意。对此，刘克希说：“只要本单元2/3的业主同意加装电梯就可以了。”他说，2012年12月25日通过的《江苏省物业管理条例》对此有专门规定。该条例第69条规定：住宅物业需要使用共有部分增设电梯等进行二次开发、改造的，应当经本幢或本单元房屋专有部分占建筑物总面积2/3以上且占总人数2/3以上业主同意，符合规划、土地、建设、环境保护、消防管理等法律、法规和技术标准，并且依法办理相关批准手续。
刘克希退休前担任省人大常委会法制工作委员会副主任，负责《江苏省物业管理条例》起草制定工作，并就此向省人大常委会作了审议结果报告。他介绍说，当时考虑到江苏人口老龄化的问题，老年人在老旧住宅中上下楼不方便，因此，《江苏省物业管理条例》有针对性地规定了在共有部分增设电梯的制度，“明确规定只要2/3以上业主同意就可以加装”。
另外，审批流程繁琐也被很多人吐槽。今年南京市两会上，人大代表惠娟艳就“吐槽”说老旧小区装电梯太难，她跑了好几个部门，每个部门都有理由推脱，建议专设老旧住宅加装电梯一条龙服务窗口。刘克希也提到了这个问题，他建议，设立一站式服务平台，统一办理老旧小区加装电梯的事项，这样老百姓不用跑好几个部门，审批办理的速度会加快，更便民、利民、惠民。
对低层业主的补偿方案应细化
在很多低层业主看来，他们在装电梯这件事上不但没有任何收益，反而生活还会被影响到。
“政府在解决高层业主上下楼难问题时，也必须要考虑到低层业主的权益。”江苏天豪律师事务所律师陈本林说，老旧小区安装电梯对低层业主的影响，一方面是在采光、通风、噪音等方面对生活影响较大，另一方面就是对房价的影响。“同样是老旧小区，高层安装电梯后房价涨了，但一二层可能因电梯的影响不涨，或者涨得不如高层。”陈本林说，基本上这两方面就是低层用户反对的最大问题。“既然这是矛盾的关键，那么对低层用户就要给予一定的经济补偿和补贴，以此来缓解矛盾，达到在装电梯问题上的意见一致。”
去年11月开始实施的《办法》第七条明确提到：既有住宅增设电梯，应当尽量减少对相邻业主通风、采光、日照、通行等不利影响；造成不利影响的，应当依法给予补偿。但记者也发现，实际操作中到底补偿多少钱，并没有相关细则。“补偿机制并不明确，在多数情况下，还是想安装电梯的本单元业主之间内部协商。”陈本林认为，政府应出台细则。
可将电梯广告收益用作长效补偿
到底如何对低层业主进行补偿呢？今年初，玄武区委书记徐曙海曾提到，老旧小区装电梯，资金不是问题，除了政府补贴安装费用30%之外，还要给一楼住户补偿，大约5万元/户。但其他区暂时没有看到补偿方案，陈本林说，现在政府拿出大笔资金在老旧小区安装电梯，他建议这项资金中单独拿出一部分，作为对低层业主的一次性经济补偿措施。
陈本林律师还建议在电梯运行过程中，要对低层业主有长效补偿机制。“如果电梯运行后有广告收益的话，可把这些广告收益补偿给一二层业主。”他说，这样可能在一定程度上化解业主的矛盾。
在陈本林看来，加强宣传引导也很有必要。“其实老旧小区装电梯不是必然会对一楼二楼产生影响的。”他建议对试点成功小区的示范效应多做宣传，同时对增设电梯对低层住户日常生活的实际影响做调研，可邀请第三方机构进行噪音检测等，同时装电梯对低层住户的房价有多大影响等，都要进行调研，用数据和事实说话，引导低层业主理性对待。
此外，他还建议装电梯施工方案要因地制宜，尽量减少对一楼二楼的影响，“电梯运行噪音等不可避免，但如果其他方面影响小的话，补偿难度、沟通难度会小一些。”（现代快报）
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PLC控制四层电梯--毕业设计
华北科技学院毕业设计（论文）1 绪论1.1 课题设计背景及意义电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等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。传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电 器逻辑控制线路，这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间 大等缺点。从技术发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。 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，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。 可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制 器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控 制的专用计算机。自 1969 年针对工业自动控制的特点和需要而开发的第一台 PLC 问世 以来，迄今已 30 多年，它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又不同于 顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领 域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常 用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编 程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很 容易。用户买到所需 PLC 后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的 编制工作，就可灵活而方便地将 PLC 应用于生产实践。而且用户程序的编制、修改和 调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。这样就破除了“电脑”的神秘感，推动了 计算机技术的普遍应用。可编程序控制器 PLC 在现代工业自动化控制中是最值得重 视的先进控制技术。PLC 现己成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT） 之一以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信网功能、 易与计算机接口、 能对模拟量进行控制、 具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能， 日益取代由大量中间继电器、 时间继电器、 计数继电器等组成的传统的继电器控制系统， 在机械、化工、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。PLC 的应用深度和广度己经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。第 1 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前的几十年里，继电器控制系统为 电梯控制的发展起到了巨大的作用，然而其控制性能与自身的功能已无法满足与适应电 梯控制的要求和发展，与 PLC 相比较，存在着质的差别。电梯使用继电接触器控制的 时代，很难设计出质量优良的电梯控制系统，而现在，可编程控制器的使用为电梯的控 制提供了广阔的空间。PLC 是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着 PLC 应用 技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠， 抗干扰性能增强、机械与电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机 的功能综合在一起。因此，它己经成为电梯运行中的关键技术。1.2 课题的来源PLC 以其优越的性能，在很多领域中得到了广泛的应用。在电梯业也是如此，目前 国内 70～80 年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制，线路复杂，节点接线多，故 障率高，调速方式一般采用变极调速、调压调速、直流调速。维修困难，属于能耗型调 速，效率低、发热量大、调速性能指标较差，严重地影响电梯运行质量。应对这些电梯 进行更新和改造。但是更新需要大量资金，对使用单位来说有一定困难，所以对电梯进 行局部改造是经济的、实际的。近年来，采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控 制器（PLC）来控制电梯，取得了良好效果。利用 PLC 和变频对旧电梯进行改造，不但 可以增加电梯的舒适感、安全性、可靠性，还可以降低能耗，节约能源，减少运行费用。1.3 电梯继电器控制系统存在的问题（1）系统触点繁多接线线路复杂,而且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故 障率较高。 （2）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。 （3）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。 （4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。 （5）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。第 2 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）1.4 PLC 控制电梯的优点（1） 在电梯控制中采用了 PLC， 用软件实现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。 （3）PLC 可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 （4）PLC 可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 （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改动硬件接线。1.5 课题的主要设计内容针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿 命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电 梯。调速系统采用交流变频调速，在各种负载下都有良好的速性能和准确的停车性能， 满足乘客的舒适感和保证平层精度（即准确停车） ，并能节约大量电能。 课题所设计的内容主要是用可编程控制器（PLC）来控制四层电梯运行系统。由于 大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电控系统进行改造，以节约 资金。因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯的改造之路，并进 而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。 论文的主要内容是：首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）作了比较全面介绍和 总结。接着阐述了电梯控制系统的分类及各自特点，并基于 S7-200 为制核心设计了一 个四层楼宇电梯的控制系统，具体内容如下： 第一章：首先对本设计的工程应用背景作出了详细介绍，确定本设计的主要目标及 内容。 第二章：对电梯和 PLC 进行概述，具体讲了电梯的起源与发展、电梯的组成部分、 电梯的主要参数、电梯的安全装置、PLC 的定义与特点、PLC 与传统继电器的比较、PLC 的组成部分及功能。通过这些内容的讲述，为后面 PLC 控制电梯系统打好基础，做好理 论铺垫。 第三章： 主要阐述了 PLC 控制电梯的设计要求， 设计分析， 系统结构图和系统框图， 以及 PLC 的选型，从一个大的方面来明确本次设计的主要任务和要达到的目标，从而使 后面设计的硬件部分和软件部分围绕这些目标展开，更有针对性。 第四章：主要设计 PLC 控制电梯的硬件电路，首先对主控 PLC 即 S7-200 进行了介第 3 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计绍和分析，便于后面与硬件的连接和编程的实现，然后分析了和 PLC 配合实现的硬件控 制部分，画出了原理图并配有详细的文字说明，然后列出了 I/O 分配表和安装接线图。 第五章：首先说明了 PLC 控制程序设计的步骤，并介绍了编程软件 STEP-7。 最后是设计总结。第 4 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）2 电梯及 PLC 概述2.1 电梯概述2.1.1 电梯的起源与发展 电梯属于垂直提升运输设备，起源于我国古代农业和建筑的原始提升工具。公元前 十一世纪，我国北方劳动人民发明了辘护。公元前 236 年，希腊人阿基米德设计出一种 人力驱动的卷筒式卷扬机， 共造出三台， 安装在妮罗宫殿里。 在瓦特发明了蒸汽机之后， 于 1850 年，在美国纽约市出现了世界上第一台由亨利?沃特曼制作的以蒸汽机为动力 的卷扬机。1852 年美国人伊莱沙?格雷夫斯?奥梯斯发明了世界上第一部以蒸汽机为动 力、配有安全装置的载人升降机。这便是世界上第一部备有安全装置的客梯，在 1857 年被安装在纽约市豪华商厦里。在此期间，英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。随着水压 梯的发展，蒸汽梯也就被淘汰了。后来发展为采用油压泵和控制阀的液压梯，而直到今 天液压梯仍在使用。在 1889 年，美国奥梯斯升降机公司推出了世界第一部以电动机为 动力的升降机， 这才开始出现了名副其实的电梯， 同年在纽约市的马累特大厦安装成功。 在 1903 年，又将卷筒式驱动方式改进为槽轮式(即曳引式)驱动。 随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多。所以，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。尽管交流电动机结构简单，造价便宜， 但在调速性能方面却难以满足更高的要求，而对直流电动机来讲，由于后来采用了发电 机一电动机组调速系统，能较好地满足电梯调速的高要求。因此，在 20 世纪前半叶， 电梯的电力拖动，尤其是高层建筑物中的电梯速度的调节，几乎都是采用直流调速系统 来实现的。 在第二次世界大战以后，美国的建筑业得以快速发展，促使电梯也进入发展时期， 新技术被广泛用于电梯。1949 年研制出 4 一 6 台电梯的群控系统。1955 年出现了真空 电子管小型计算机控制的电梯。1962 年在美国己出现了.8sm/s 的超高速电梯。在 1967 年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。随着电力电子技术的发展，在用晶闸管取代直流发 电机一电动机组的同时，研制出了交流调压调速系统，是交流电梯的调速性能得到了明 显改善。至此，电梯的控制技术有了很大发展。 进入 80 年代，电梯控制技术又有了新的变化。由于固体功率器件的不断发展和完 善以及微机技术的应用，出现了交流变频调速系统。1984 年在日本己将其用于 Zm/s 以 上的高速电梯。1985 年以后，又将其延伸到中、低速交流调速电梯。交流变频调速技术第 5 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计被认为是电梯行业的当代技术。 当前，在电梯电力拖动方面，除了大容量电梯还采用直流拖动系统以外，用交流变 频调速方式取代直流调速方式，以成为高速电梯的主流。应用微机全面取代继电器控制 逻辑实现闭环控制，可进一步提高电梯的性能和可靠性，并可降低现场调试要求，是电 梯控制技术的方向。 2.1.2 电梯的主要组成部分 （1）曳引部分：通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢 上下运动。 （2）轿厢和厅门：轿厢由轿架、轿底、轿壁和轿门组成；厅门一般有封闭式、中 分式、双折中分式和直分式等。 （3）电器设备及控制装置：由曳引机、选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯 按钮和厅外指示器组成。 （4）其它装置：对重装置、补偿装置等。 2.1.3 电梯的主要参数 （1）载重量(kg)：制造和设计规定的电梯的额定载重量。 （2）轿厢尺寸(mm)：宽*深*高。 （3）轿厢形式：单或双面开门及其他特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处 理，颜色的选择，对电话的要求等等。 （4）轿门形式：栅栏门、封闭式中分门、封闭式双折门、封闭式双折中分门等。 （5）开门宽度(mm)：轿厢门和层门完全开启时的净宽度。 （6）开门方向：人在轿外面对轿厢门向左方向开启的为左开门，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，也称中分门。 （7）曳引方式：常用的有半绕 1：1 吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速 度；半绕 2：1 吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳运行速度的一半；全绕 1：1 吊索法， 轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度。 （8）额定速度(m/s)：制造和设计所规定的电梯运行速度。 （9）电气控制系统：包括控制方式、拖动系统的形式等。如交流电机拖动或直流 电机拖动，轿内按钮控制或集选控制等。 （10）停层站数(站)：凡在建筑物内各楼层用于出入轿厢的地点均称为站。 （11）提升高度(mm)：由底层端站楼面至顶层端站楼面之间的垂直距离。第 6 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）（12）顶层高度(mm)：由底层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间 的垂直的距离。电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。 （13）底坑深度(mm)：由底层端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速 度越快，底坑一般越深。 （14）井道高度(mm)：井道底面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直 距离。 2.1.4 电梯的安全保护装置 （1）电磁制动器：装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸， 停层后断电制动。 （2）强迫减速开关：起分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速 时，轿厢上撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。 （3）限位开关：当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切 断电源并制动，强迫停车。 （4）行程极限保护开关：当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。 （5）急停按钮：装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源， 电磁制动器制动，电梯紧急停车。 （6）厅门开关：每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动;在运行 中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。 （7）关门安全开关：常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触 板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外 线开关等。 （8）超载开关：当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。 （9）其它的开关：安全窗开关，钢带轮的断带开关等。 2.1.5 电梯发展展望 （1）结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化。随着新技术、新结构、新材料、 新工艺的发展，电梯的机械系统结构单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外 观漂亮化。同时，无机电梯在新世纪将会有较大速度发展。 （2）技术含量更高，性能更好。电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有 先进性能、高舒适性 VVVF 电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿 轮曳引具有更节能、更洁净、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳机逐步第 7 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计成为新型曳引机的主流；由于永磁技术的先进性，将来很有可能取 VVVF 技术。另外， 网络控制和智能群控系统以其控制的先进性、快速性准确性和可靠性亦是电梯的发展潮 流。 （3）安装更方便、快捷高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯 安装的主要形式，随着技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使 电梯安装更快、效率更高。此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保 ――安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。2.2 可编程序控制器概述可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技 术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、灵活通用与维护 方便等一系列的优点。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的 青睐。因而在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制 的三大支柱之一。 2.2.1 可编程序控制器发展的几个阶段 可编程序控制器的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通 信网络技术等高新技术的发展息息相关。这些高新技术的发展推动了可编程序控制器的 发展，而可编程序控制器的发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了它们 的发展。 从控制功能来分，可编程序控制器的发展经历了下列四个阶段： 第一阶段。从第一台可编程序控制器问世到 20 世纪 70 年代中期，是可编程序控制 器的初创阶段。这一阶段的产品主要用于逻辑运算和计时、计数运算，它的 CUP 由中小 规模的数字集成电路组成，它的控制功能较简单。典型产品有很多，比如有 LLNEBRADLEY(AB)公司的 PDQZ、DEC 的 PDP 一 14、日立公司的 SCY 一 022 等。由于这些 产品主要成逻辑运算功能，因此被称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller 一 PLC)。 第二阶段。从 20 世纪 70 年代中期到末期，是可编程序控制器的扩展阶段，在这一 阶段，产品的主要控制功能得到了较大的发展，它的发展主要来自两方面，从可编程序 控制器发展而来的控制器，它的主要功能是逻辑运算，同时扩展了其他运算功能;而从 模拟仪表发展而来的控制器， 其功能主要是模拟运算， 同时扩展了逻辑运算功能。 因此， 习惯的分类方法，前者被称为可编程序逻辑控制器(PLC)，后者被称为单回路或多回控第 8 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）制器。可编程序控制器的名称缩写为 PC(Programmable Controller)，但是为了与人计 算机(Personal Computer)的名称缩写 PC 相区别，通常还是把可编程序控制器简称为 PLC， 这一阶段的产品有 MODICON 公司的 184、 284、 384， 西门子公司的 SYMATIC53 系列， 富士电机公司的 CS 系列等产品。 第三阶段。从 20 世纪 70 年代末期到 20 世纪 80 年代中期，是 PLC 通信功能实现阶 段。与计算机通信的发展相联系，PLC 也在通信方面有了很大的发展，初步形成了分布 式的通信网络体系，但是，由于制造企业各自为政，通信系统自成系统，因此，各产品 的互相通信是较困难的。 在该阶段， 由于生产过程控制的需要， PLC 的需求大大增加， 对 产品的功能也得到了发展，数学运算的功能得到了较大的扩充，产品的可靠性进一步提 高。这一阶段的产品有西门子公司的 YSMATCIS6 系列、富士电机公司的 MCIREX 和德州 仪器公司的 T1530 等等。 第四阶段，从 20 世纪 80 年代中期开始是 PLC 的开放阶段。由于开放系统的提出， 使 PLC 也得到了较大的发展。主要表现在通信系统的开放，使各制造企业的产品可以通 信，通信协议的标准化使用户得到了好处。在这一阶段，产品的规模增大，功能不断完 善，大中型的产品多数有 CRT 屏幕的显示功能，产品的扩展也因通信功能的改善而变得 方便，此外，还采用了标准的软件系统，增加了高级编程语言等。这一阶段的产品有西 门子公司的 YSMATCISS 和 S7 系列、AB 公司的 PLC-5 等。 2.2.2 PLC 的定义和特点 (1)PLC 的定义 由于 PLC 在不断发展，因此，对它下一个确切的定义是困难的。在二十世纪七十年 代 PLC 问 世 后 ， 由 美 国 电 气 制 造 商 协 会 (National Electric Manufacturer Association-NEMA)对 PLC 下过如下的定义:PLC 是一种数字式的电子装置。它使用可编 程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数计时和算术运算等功能，用 来 对 各 种 机 械 或 生 产 过 程 进 行 控 制 。 1982 年 ， 国 际 电 工 委 员 会 (International Electrical Committee 一 IEC)颁布了 PLC 标准草案，1985 年提交了第 2 版，1987 年的 第 3 版对 PLC 作了如下的定义:PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操 作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序 运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出， 控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系 统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。上述的定义表明，PLC 是一种能直接第 9 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计应用于工业环境的数字电子装置，它有与其他顺序控制装置不同的特点。 （2）PLC 的特点 PLC 能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的一些下列特点: 1.可靠性高 ①PLC 不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少。与此同时，系 统的维修简单、维修时间缩短，因此可靠性得到提高。 ②PLC 采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如冗余设计、掉电保护、故障 诊断和信息保护及恢复等，使可靠性得以提高 ③PLC 有较强的易操作性，它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点，因此对 操作和维修人员的技能要求降低， 容易学习和掌握， 不容易发生操作的失误， 可靠性高。 2.易操作性 ①操作方便。对 PLC 的操作包括程序输入的操作和程序更改的操作。大多数 PLC 采用编程器进行程序输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型 的 PLC，编程器采用 CRT 屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作 也可直接根据所需的地址编号、继电器编号或触点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更 改。更改的信息可在液晶屏或 CRT 屏幕上显示。所以 LPC 具有操作方便的特点。 ②编程方便。PLC 有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，梯形图由 于与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。所以有利于程序的编写和学习。采用布尔 助记符编程语言时，由于符号是功能的简单缩写，十分有利于编程人员的编程。虽然功 能表图、功能模块图和高级描述语句的编程方法应用尚未普及，但是，由于它们具有功 能清晰、易于理解等优点，正为广大技术人员所接纳和采用 ③维修方便。PLC 所具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低了。当系统 发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可根据有关故障信号灯的提示和故障 代码的显示，或通过编程器和 CRT 屏幕的显示，很快地找到故障所在的部位，为迅速排 除故障和修复节省了时间。 3.灵活性 ①编程的灵活性。PLC 采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模 块图和语句描述编程语言，只要掌握其中一种语言就可以进行编程。编程方法的多样性 使编程方便，应用面拓展。由于采用软连接的方法，在生产工艺流程更改或者生产设备 更换时，可以不必改变 PLC 的硬设备，通过程序的编制与更改就能适应生产的需要。这第 10 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）种编程的灵活性是继电器顺序控制系统所不能比拟的。 正是由于编程的柔性特点， PLC 使 能大量地替代继电器顺序控制系统，成为当今工业控制领域的重要控制设备。 ②扩展的灵活性。PLC 的扩展灵活性是它的一个重要的特点。它可根据应用的规模 不断扩展，即可进行容量的扩展，功能的扩展，应用和控制范围的扩展。它不仅可以通 过增加输入输出单元来增加点数， 通过扩展单元来扩大容量和功能， 也可以通过多台 PLC 的通信来扩大容量和功能，甚至可通过与集散控制系统(DCS)或其他上位机的通信来扩 展它的功能，并与外部设备进行数据的交换等。这种扩展的灵活性大大地方便了用户。 ③操作的灵活性。操作的灵活性是指设计的工作量大大减少，编程的工作量和安装 施工的工作量大大减少，操作十分灵活方便，监视和控制变得容易。在继电器顺序控制 系统中所需的一些操作可以简化，不同的生产过程可采用相同的控制台或控制屏等。 2.2.3 PLC 与继电器控制系统的比较 虽然近几十年来，继电器控制系统为工业控制的发展起到了巨大的作用，然而其控 制性能与自身的功能己经无法满足与适应工业控制的要求和发展，与 PLC 相比较还是存 在着质的差别，表 2 一 l 给出了 PLC 与继电器控制系统功能与特点的具体比较。表 2 一 1 PLC 与继电器控制功能与特点比较 比较项目 控制功能的实现 继电器控制 通过对继电器进行硬接线完 成相应的控制功能 对生产工艺变化 的适应性 可靠性 需进行重新设计与接线，适 应性差 元器件多，触电多，容易出 现故障 柔韧性与灵活性 控制的实时性 差 机械动作时间常数大，实时 性差 占用空间与安装 控制柜体积大、笨重、安装 施工工作量大 使用寿命 复杂控制能力 价格 维护 易损、寿命短 极差 较低 复杂、工作量大 寿命长 很强 较高 工作量小 体积小、重量轻、安装工作量小 采用大规模集成电路， 绝大部分是软继电 器，可靠性高 具有种类齐全的扩展单元，扩展灵活 微处理器控制，实时性非常好 只需对程序进行修改，适应性强 PLC 控制 对 PLC 进行编程实现所需控制要求第 11 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计2.2.4PLC 的基本结构PLC 本质上是一台用于控制的专用计算机，因此它与一般的控制机在结构上有很大 的相似性。PLC 的主要特点是能力，也就是说，它的基本结构主要是围绕着适宜于过程 控制的要求来进行设计的。按结构形式的不同，PLC 可分为整体式和组合式两类。整体 式 PLC 是将中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组 装成一体，构成主机。另外还有独立的 I/O 扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU 是 PLC 的核心，I/0 单元是连接 CUP 与现场设备之间的接口电路，通信接口用于 PLC 与编 程器和上位机等外部设备的连接。 下面画出 PLC 基本组成结构的硬件框图，以便加深对 PLC 的理解。图 2-1 PLC 的硬件框图（1）中央处理单元 CPU CPU 是 PLC 的核心，其主要作用是: ①接收从编程器输入的用户程序，并存入程序存储器中; ②用扫描方式采集现场输入状态和数据，并存入相应的数据寄存器;执行用户程序， 从程序存储器中逐条取出用户程序，经过解释程序解释后逐条执行，完成程序规定的逻 辑和算术运算，产生相应的控制信号去控制输出电路，实现程序 规定的各种操作;通过故障自诊断程序，诊断 PLC 的各种运行错误。因此，CPU 的性能对 PLC 的整机性能有着决定性的影响。 （2）存储器 PLC 的存储器用来存放程序和数据。程序分系统程序和用户程序。第 12 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）①系统程序存储器 该存储器存放系统程序(系统软件)。系统程序是 PLC 研制者所编的程序，它是决定 PLC 优性能的关键。系统程序包括监控程序、解释程序、故障自诊断程序、标准子程序 库其他各种管理程序等。系统程序由制造厂家提供，一般都固化在 ROM 或 EPROM 中，用 户不能直接存取。系统程序用来管理、协调 PLC 各部分的工作，翻译、解释用户程序， 进行故障诊断等。 ②用户程序存储器 该存储器存放用户程序(应用软件)。用户程序是用户为解决实际问题并根据 PLC 的 指令系统而编制的程序，它通过编程器输入，经 CPU 存放入用户存储器。为便于程序的 调试、修改、扩充、完善，该存储器使用 RAM。 ③变量(数据)存储器 变量存储器存放 PLC 的内部逻辑变量，如内部继电器、UO 寄存器、定时器/计数器 中逻辑变脸的现行值等， 这些现行值在 cPu 进行逻辑运算时需随时读出、 更新有关内容， 所以，变量存储器也采用 RAM。现今用户程序存储器和变量存储器常采用低功耗的 CMOS 一 RAM 及铿电池供电的掉电保持技术，以提高运行可靠性。通常 PLC 产品资料中所指的 内存储器容量，是指用户程序存储器而言，且以字(16 位/字)为单位来表示存储器的容 量。 （3）输入输出接口(简称 I/O) 输入输出接口是 CPU 与工业现场装置之间的连接部分，是 PLC 的重要组成部分。与 微机的 I/O 接口工作于弱电的情况不同，PLC 的 I/O 接口是按强电要求设计的，即其输 入接口可以接受强电信号，其输出接口可以直接和强电设备相连接。 ①输入接口 输入接口的功能是采集现场各种开关接点的状态信号，并将其转换成标准的逻辑电 平，送给 CPU 处理。一般的输入信号多为开关量信号，各种开关量输入接口的基本结构 大同小异，常有直流和交流开关量输入接口电路两种。交流开关量输入接口电路与直流 开关量输入接口电路的主要区别是，前者要由现场提供交流电流，输入的交流信号经整 流后得到直流，再去驱动光电祸合器。在机械设备中，除开关量外，还常遇到一些模拟 量如温度、压力、位移和速度等。对这些模拟量进行采集时，必须经模数转换器(ACD) 将模拟量转换成数字量，才能为 PLC 的 CPU 所接受。 ②输出接口第 13 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计为适应不同的负载，输出接口有多种方式。常用的有晶体管输出方式、晶闸管输出 方式和继电器输出方式。晶体管输出方式用于直流负载;双向晶闸管输出方式用于交流 负载，继电器输出方式可用于直流负载，也可用于交流负载。一些 PLC 还有模拟输出接 口，用于需要摸拟信号驱动的负载。 （4）编程器 编程器是 PLC 中一种主要的外部设备，它是开发、维护 PLC 控制系统的必备设备。 编程器用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视，还可以通过其键盘去调用与显 示 PLC 的一些内部状态和系统参数。它通过通信端口与 CPU 联系，完成人机对话连接。 编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯，以及编程、监控转换开关。编程器的键盘 采用梯形图语言键符，也可以采用软件指定的功能键符，通过屏幕对话方式进行编程。 编程器有便携式和 CTR 智能式两大类，前者只能联机编程，而后者既可联机编程，又可 脱机编程。便携式编程器体积小，重量轻，可随身携带，便于在生产现场使用。一般的 小型 PLC 主要采用便携式编程器。编程器是专用的，不同型号的 P 优都有自己专用的编 程器，不能通用。PLC 正常工作时，不一定需要编程器。因此，多台同型号的 PLC 可以 只配一个编程器。 （5）其他设备 PLC 的外部设备还有盒式录音机、打印机、EPROM 写入器及高分辨率屏幕彩色图形 监控设备等。 2.2.5 PLC 的工作原理与普通微机类似，PLC 也是由硬件和软件两大部分组成的。在软件的控制下，PLC 才能正常地工作。软件分为系统软件和应用软件两部分。 PLC 的基本工作如下: (1)输入现场信息:在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点的状态; (2)执行程序:顺次扫描用户程序中的各条指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑 运算; (3)输出控制信号:根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各输出点并行发出相应 的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。上述过程执行完后，又重新开始，反复地执 行。每执行一遍所需的时间称为扫描周期。PLC 的扫描周期通常为几十毫秒。在实际应 用中，大多数机械设备的工作过程可以分为一系列不断重复的顺序操作，PLC 的工作方 式与此相似。因此，PLC 的程序可与机器的动作一一对应，程序编制简单、直观，不容第 14 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）易出错，而且容易修改，从而大大减少了软件的开发费用，缩短了软件的开发周期。为 了提高工作的可靠性，及时接收外来的控制命令，PLC 在每次扫描期间，除完成上述三 步操作外，通常还要进行故障自诊断，完成与编程器等的通信。每次扫描开始，先执行 一次自诊断程序，对各输入输出点、存储器和 CPU 等进行诊断，诊断的方法通常是测试 出各部分的当前状态，并与正常的标准状态进行比较，若两者一致，说明各部分工作正 常，若不一致则认为有故障。此时，PLC 立即启动关机程序，保留现行工作状态，并关 断所有输出点，然后停机。诊断结束后，如果没发现故障，PLC 将继续往下扫描，检查 是否有编程器等的通信请求。 如果有则进行相应的处理， 比如， 接受编程器发来的命令， 把要显示的状态数据、出错信息送给编程器显示等。处理完通信后，PLC 继续往下扫描， 输入现场信息，顺序执行用户程序，输出控制信号，完成一个扫描周期。然后又从自诊 断开始，进行第二轮扫描。PLC 就这样不断反复循环，实现对机器的连续控制，直到接 收到停机命令，或因停电等故障才停止工作。第 15 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计3 电梯 PLC 控制系统的总体设计方案3.1 电梯的运行过程分析 本设计是由电梯司机操纵的电梯，当乘客进入轿厢后，则由司机根据乘客欲前往的 层站，逐一按下相应层站的选层按钮，便完成了运行指令的预先登记，电梯便自动决定 运行方向。通过启动关门回路的控制，电梯自动关门，当门完全关闭后，门锁微动开关 闭合，使门锁继电器吸合，电梯开始启动、加速，直至稳速运行。当电梯到达欲停靠的 目的层站前方某一距离位置时，通过慢车一级减速接触器、慢车二级减速接触器、慢车 三级减速接触器的相继吸合，电梯便自动减速准备停靠。 当轿厢进入到平层区(即停靠层站上方或下方的一段有限距离)时，在轿箱侧面装有 的 2 只永磁感应器，即上平层感应器和下平层感应器正好全部插入到井道里的隔磁铁板 中，从而控制轿厢准确平层，自动开门。对某类电梯，如果在平层时平层精度超过标准 要求， 则电梯进行校正运行， 电梯以最低的速度慢行到准确平行位。 如果继续平向运行， 司机只需按下启动按钮，电梯便按预先登记的楼层，按序逐一自动停靠，自动开门，在 此设计中没有引用这种方法，就不再赘述。 在电梯运行过程中，如果厅外有人按下厅门召唤电钮，则轿箱里的蜂鸣器响，提醒 司机有人呼梯。只要申请乘梯方向符合此时电梯运行方向，则电梯能被顺向截停。当同 向登记指挥都已被执行以后，司机根据召唤信息，控制电梯执行另一方向的运行登记指 令。如果欲乘电梯的乘客正逢电梯关门时，可按下厅外上、下召唤按钮中与电梯欲行方 向相同的一个按钮，电梯便立即开门，这种操作，称为本层开门。当乘客进入轿厢时， 只需按下欲前往的层站按钮。电梯在到达规定的停站延迟时间时，便自动关门启动、加 速，直至稳速运行。在运行过程中，可逐一根据各楼层厅外召唤信号，对符合运行方向 的召唤信号，将逐一应答，自动停靠，自动开门。在完成同向全部登记以后，如有反向 厅外召唤信号，则电梯自动换向运行，应答反向厅外召唤信号。如果没有召唤信号时， 电梯便自动关门停机，或自动驶回基站关门待命。如果某一楼层再有召唤信号，电梯便 自动启动前往应召。3.2 电梯控制系统的设计要求3.2.1 电源运行控制 在安全回路里面，将电梯里所有安全部件的开关串联在一起，控制电源继电器， 只要安全部件中任何只要安全部件中有任何一只起保护，将切断电源继电器线圈电第 16 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）源，使电源继电器释放。当外部电源出现电压不稳定时，电源继电器就先于其它继电 器率先断开，起一个欠电压保护作用。（详见第四章安全回路） 当司机通过锁梯钥匙开启电梯以后，电梯为有电源控制状态，可以执行运行的各种 要求和指令。当电梯不需要运行时，则通过基站锁梯操作（见软件分析部分），司机可 以切断电梯电源，则电梯不能进行任何操作。 3.2.2 选层控制 司机及乘客可按下轿厢内操控盘上的选层按钮,选定电梯运行的目的楼层，此为内 选信号。按钮按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯点亮。在门厅等候电梯的乘客 可以按门厅的上行或下行召唤信号，此为外唤信号。该信号也需记忆并点亮门厅的上行 或下行指示灯，这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。 在每层楼电梯门的旁边和轿厢里都装有电梯上行、下行的方向显示和电梯运行在某 一层的数字显示。在轿厢里设置有选层按钮和对应的信号灯，在上行时优先服务于上行 选层按钮；在下层时，优先服务于下行信号，当电梯停在某层时，消除该层的选层信号。 3.2.3 呼梯控制 电梯接收到多个信号时，采用首个信号定向，同向信号定向，同向信号先执行，一 个方向任务全部执行完后再换向.当电梯上行时，如遇到某层有上行呼唤信号时，则在 该层停止，同时消除该层上行信号，对应的信号灯灭，门自动打开。而在上行的过程中， 下行的呼唤信号不起作用。电梯下行时同理。 3.2.4 自动定向控制 电梯自动运行时应根据内选及外唤信号，决定电梯的运行方向及在哪些站点停站。 一般情况下电梯按先上后下的原则安排运送乘客的次序，而且规定在运行方向确定之 后，不响应中途的反向呼唤要求，直到到达本方向的最远站点才开始返程。 3.2.5 开关门控制 电梯在停止时，可用按钮直接控制开门、关门。开门 3 秒后无人关门时，门将自动 关闭。 电梯停在某一层时， 在门厅按下该层呼唤按钮也能开门。 电梯在开门时不能上升、 下降。 电梯在升降过程中不能开门。 3.2.6 保护控制 电梯的安全是电梯的重要技术指标，电梯的保护控制主要包括以下几点：安全窗及 其开关，地坑断绳开关，急停开关，门安全触板保护装置等。在本设计里，安全回路采 用的外部接线回路作为 PLC 的输入点，从而控制电梯能在安全状态下运行。第 17 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计3.2.7 维护控制 维护控制主要体现在检修运行，检修人员可按下轿顶、机房、轿内检修按钮,并且 保证电梯在检修状态也可以开关门，以便检修。 3.2.8 平层控制 电梯的井道里每层都装有一只永磁感应器，而在轿厢侧装有一块长条的隔磁铁板， 假如电梯从一楼向上运行，则隔磁铁板依次插入感应器。当隔磁铁板插入感应器时,该 感应器内干簧触点闭合，控制相应的楼层继电器得电，从而使得对应的信号灯亮。 3.2.9 蜂鸣器和报警控制 由于本设计所选用的电梯分析模型是由司机操作的，所以当有乘客在外面呼叫电梯 时，轿厢里的蜂鸣器应该报警，提醒司机有人在呼梯，从而更好的服务想要乘坐电梯的 人。 要是有人在乘坐电梯时遇见故障或者突发的紧急状况，可以按动轿箱里的求救报 警按钮，这样外面的报警器鸣响，提醒有人困在电梯里需要帮助，从而可以及时的解决 此类突发状况3.3 电梯 PLC 控制系统的基本结构图和系统框图电梯 PLC 控制系统的基本结构由输入接口、 输出接口、 主机、 PC CPU、 存储器组成 ， 而系统框图则是分列出输入输出接口分别代表什么信号和什么控制功能，其具体结构见 下图 3-1 和 3-2.图 3 一 1 电梯 PLC 控制系统的基本结构图 第 18 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）图 3 一 2 电梯 PLC 控制系统的系统框图3.4 PLC 控制系统的设计分析3.4.1 系统设计的主要内容 PLC 控制系统是由 PLC 与用户输入、输出设备连接而成的，用以完成预期的控制目 的与相应的控制要求。因比，PLC 控制系统设计的基本内容应包括: (1)根据生产设备或生产过程的工艺要求，以及所提出的各项控制指标与经济预算， 首先进行系统的总体设计。 (2)根据控制要求基本确定输入输出点数和模拟量通道数，进行 I/O 点初步分配， 绘制使用资源图。 (3)进行 PLC 系统配置设计，主要为 PLC 的选择。PLC 是电梯控制系统的核心部件， 正确选择 PLC 对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。选择 PLC， 应包括机型的选择、容量的选择、UO 模块的选择、电源模块的选择等。选择用户输入设 备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执 行元件)，以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)，这些设备属于一般的第 19 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计电器元件。 (5)设计控制程序。在深入了解与掌握控制要求与主要控制的基本方式以及应完成 的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等方面情况之后。对较复杂的控制系 统， 可用状态流程图的形式全面地表达出来。 必要时还可将控制任务分成几个独立部分， 这样可化繁为简，有利于编程和调试。程序设计主要包括绘制控制系统流程图、设计梯 形图、编制语句表程序清单。控制程序是控制整个系统工作的条件，是保证系统工作正 常，安全、可靠的关键。因此，控制系统的设计必须经过反复调试、修改，直到满足要 求为止。 3.4.2 控制系统程序设计的步骤 在对一个控制系统进行设计之前，最重要的工作就是深入了解和分析系统的控制要 求，只有这样才可能提出准确的、合理的系统总体设计方案，进而实现各个阶段的设计 任务。图 3 一 3 程序设计步骤图第 20 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）PLC 程序设计的主要步骤是: (1)较复杂的控制系统， 需绘制系统控制流程图(如图 3 一 3)， 用以清楚地表明动作 的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。 (2)设计梯形图。这是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。要设计好梯形 图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。 (3)根据梯形图编制语句表程序清单。用编程器将程序键入到 PLC 的用户存储器中， 并检查键入的程序是否正确。 (4)用 PLC 程序运行软件 STEP7 对已经编好的程序进行灌输和调试，通过模拟运行， 检查自己的程序有没有错。 (5)调试结束以后，再通过对结果的分析，对程序设计进行修改和完善，使其没有 错误，并能完成设计任务。3.5 选择 PLC3.5.1PLC 规模的估算 (1)输入、输出点的估算 电梯控制系统的输入：轿内指令、选层按钮、上下行厅召唤指令按钮、上下行换速 开关、检修开关、开关门按钮、以及信号输入等。 电梯控制系统的输出：上下方向指示灯、楼层指令灯，上下行召唤灯、上下行接触 器、快慢车接触器，开关门继电器等。 根据以上分析和估算，大概需要 27 个输入点，29 个输出点，其中前 8 个输出点为 一组，选用交流 220V 电压的接触器，其他的输出点为一组，选用交流 24V 电压电源， 而且均为数字量。因此应该选择 CPU226,并加上 EM223 扩展模块和 EM222 扩展模块。 (2)存储容量的估算: 用户程序占用内存的多少与多种因素有关。例如:输入、输出点的数量和类型，输 入、输出量之间关系的复杂程度，需要进行运算的次数、处理量的多少、程序结构的优 劣等，都与内存容量有关。因此，在用户程序编写、调试好以前，很难估算出 PLC 所应 配置的存储容量。这里只对其进行简单估算即可，也就是根据输入、输出的点数及其类 型、控制的繁简程度加以估算。 估算方法采用生产企业为产品提供的一条经验法则公式: （输入点数+输出点数）*(10~20)=指令语句数。 故本系统粗略估算为(27+28)*10=550第 21 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计3.5.2 根据电梯的技术指标来选择 PLC 该设计基于的模拟电梯由模拟四层电梯装置、变频器及电梯控制系统等组成，其中 模拟电梯高 3m，每层高 0.5m。由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信 号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制应采用随机逻辑控制。即 在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯 的相应状态适时的控制电梯的运行。另外，基于电梯实用性对该电梯控制系统提出以下 要求: (1)为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，我们采用 ELD 和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示(开关上带有指示灯)。 (2)为了提高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求 PLC 能对轿厢的加、减速以 及制动进行有效的控制。 (3)为了电梯的运行安全，系统应设置可靠的故障保护和相应的显示。 基于对以上技术参数及技术要求得考虑，该系统选用具有逻辑运算、定时器、计数 器等基本功能的小型 PLC-----西门子 S7-200 系列 PLC第 22 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）4 硬件控制电路分析4.1 主控 PLC 的介绍4.1.1 S7-200 的优势 目前国内使用的 PLC 以国外产品居多。美国是 PLC 的发源地，以大中型机为主，功 完备，单机价格高，GE 公司、MODICON 公司、AB 公司是其代表。日本的 PLC 以中小型为 主，价格便宜，典型代表为 OMRON 公司、三菱(MITSUBISHI)公司的产品。德国 SIEMENS 司的产品以可靠性高著称，其主要产品有 S5、S7 两个系列，包括了从大型机到小型机 各个型号，在国内使用广泛。经充分论证，选用西门子 S7-200 系列 PLC（图 2.2.2）作 现场终端具有较高的性能价格比，它具有体积小、易扩展、性能优等特点，非常适合小 规模的现场监控。图 4-1 西门子 S7-200 系列 PLCS7-200 系列 PLC 适用于各行各业， 各种场合中的检测、 监测及控制的自动化。 S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此 S7-200 系列具有极高的性能/价格比。 S7-200 系列出色表现在以下几个方面： 极高的可靠性 极丰富的指令集 易于掌握 便捷的操作 丰富的内置集成功能 实时特性 强劲的通讯能力第 23 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计丰富的扩展模块 S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。 使用范围可覆盖从替代继电 器的简单控制到更复杂的自动化控制。应有领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动 化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护 设备等等。 4.1.2 S7-200 可供选择的 CPU 简介 S7-200 系列 PLC 可提供 4 种不同的基本型号的 8 种 CPU 供使用。 CPU 单元设计： 集成的 24V 负载电源： 可直接连接到传感器和变送器 （执行器） CPU ， 221,222 具有 180 mA 输出，CPU 224, CPU 226 分别输出 280、400 mA。可用作负载电源。 不同设备类型：CPU 221~226 各有 2 种类型 CPU，具有不同的电源电压和控制电压。 数字量输入/输出点：CPU 221 具有 6 个输入点和 4 个输出点，CPU 222 具有 8 个输 入点和 6 个输出点，CPU 224 具有 14 个输入点和 10 个输出点。CPU 226 具有 24 个输入 点和 16 个输出点。 中断输入：允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。 高速计数器：CPU 221/222，4 个高速计数器（30 KHz）,可编程并具有复位输入，2 个独立的输入端 可同时作加、 减计数， 可连接两个相位差为 90 度的 A/B 相增量编码器。 CPU 224/226，6 个高速计数器（30 KHz）,可编程并具有复位输入，2 个独立的输入端 可 同时作加、减计数，可连接两个相位差为 90 度的 A/B 相增量编码器。 CPU 222/224/226 可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。还可使用仿真器 对输入信号进行仿真，用于调试用户程序。 模拟电位器：CPU 221/222,一个；CPU 224/226,两个。 脉冲输出：两路高频率脉冲输出（最大 20 KHz） ，用于控制步进电机或伺服电机实 现定位任务。 实时时钟:例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。 电池模块：用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计 数器）可通过内部的超级电容存贮大约 5 天。选用电池模块能延长存贮时间到 200 天。 电池模块插在存储器模块的卡槽中。本设计在软、硬件方面采取了多种措施，特别是现场终端选用了 S7-200 PLC，提高 了系统的可靠性，在电梯控制系统取得了较好的应用效果。PLC 能充分满足四层电梯控 制系统的要求，对四层电梯的楼层控制、选层控制、呼梯控制、开关门控制等方面起到第 24 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）了至关重要的作用。本系统将充分利用 S7-200 PLC 控制四层电梯，并使之完成各种控 制要求。 4.1.3 本设计所选用的 CPU 说明 根据计算和分析，采用本设计的控制方案，用 PLC 控制四层电梯一共需要 27 个输 入点，29 个输出点，其中前八个输出点为一组，选用交流 220V 电压的接触器，其他的 输出点为一组，选用交流 24V 电压电源，而且均为数字量，所以本设计采用 S7-200 中 的 CPU226，并且要加一个扩展模块 EM223，其中 CPU226 有 24 个输入点，16 个输出点， EM223 有 16 个输入点，16 个输出点，EM222 有 8 个输出点，这样不仅可以满足设计要求 的输入输出点数，而且还留有了一定的裕量。 S7-200 为西门子公司生产的 SIMATIC 系列小型 PLC，无论是独立运行，还是相连 成网络，皆能实现复杂控制功能，适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及控制的 自动化。此次选用的 CPU226 有如下特点：24 输入、16 输出共 40 个数字量 I/O 点，可 连接 7 个扩展模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点；13 KB 程序 和数据存储空间；6 个独立的 30 kHz 高速计数器，2 路独立的 20 kHz 高速脉冲输出， 具有比例、积分、微分(PID)控制器；2 个 RS485 通信-编程口，具有 PPI 通信协议、MPI 通信协议和自由方式通信能力；I/O 端子排可很容易地整体拆卸。自由通信是 S7-200 系列 PLC 的一大特色。它使 S7-200 系列 PLC 可以与任何通信协议公开的设备、控制器 进行通信，即可以由用户自己定义通信协议(如 ASCⅡ协议)。波特率最高为 38.4 kbit/s(可调整)。因此可以通信的范围大大增加，控制系统配置也更加灵活、方便。 （1）CPU226 的特点如下： ①存储容量：程序存储器字 16384B，用户数据存储器 10240B（26KB）。 ②本机 I/O：24 点输入/16 点输出；I/O 地址：I0.0~I0.7， I1.0~I1.7，I2.0~I2.7 Q0.0~Q0.7， Q1.0~Q1.7。 ③扩展 I/O：可接 7 个扩展，可扩展至 248 点数字量 I/O 或 35 路模拟量 I/O ④通信：2 个 RS-485 通信接口 ⑤附加功能：内置 6 个高速计数器（30kHz） 个高速脉冲输出（20kHz） ，2 （2）S7-226 的编程环境 西门子公司专为 SIMATIC S7-200 系列 PLC 设计了编程软件 STEP 7 Micro/Dos 和 M icro/WIN V2.0 以及当前的最新版本 Micro/WIN V3.2， 它们主要用于用户开发 SIMATIC第 25 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计S7-200 系列 PLC 的控制程序， 以及实时监控程序的执行状态。 这两种编程环境都方便易 用。图 4-2 CPU226 的安装接线图（3）S7-226 的其它特性 ①高速计数器： 高速计数器用来记录电频率高达 7KHz 的脉冲， 并可连接两个垂直 9 00 的脉冲串计数。使用 s7-200 可以更容易地定位，或对快速移动物体进行计数。 ②口令保护： 由用户定义的口令， 可防止对可编程序控制器及其内存进行非法访问。 ③EPROM 存储卡：为插入式内存卡，用于存储程序且不易丢失，以及无需编程设备 进行程序移植复制。 ④模拟量调节：模拟量调节是一种通过旋转位子盖板里面的微调电位器，来改变两 个用户变量的硬件方法，这些变量可以手动改变以实现微调控制。 ⑤强制功能：可用于强制控制任何输入和输出点。强制功能，可以在 RUN 或 STOP 方式下使用。第 26 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）⑥实时时钟：可由程序指令访问，用于控制日期。 ⑦脉冲输出：可选为两个 50%负载周期的脉冲串输出控制，或特定的脉宽调制输出 控制。 ⑧自由接口方式：用户可用梯形图编程来定义通讯口参数，提供与不同智能设备的 连接。 ⑨特殊标志：在可编程序控制口与你的程序之间提供状态及控制功能的内部数据 位。 ⑩符号地址：允许你在程序中使用名称作为 I/O 点的地址。 （ 4） 设 计 所 选 的 扩 展 模 块 ： EM223数 字 量 扩 展 混 合 模 块 ： 4/8/16点 输 入 /输 出 （ DC/继 电 器 或 DC/ DC ） ， 本 设 计 选 择 的 是 数 字 量 扩 展 模 块 EM223， 有 16个 输 入 点 、 16个 输 出 点。 EM222数 字 量 扩 展 模 块 ， 24V（ DC/DC） ， 有 8个 输 出 点 。4.2 主回路及部分控制回路硬件设计由于在用 PLC 控制电梯系统的过程中，有些功能还是要依靠硬件配合实现的，比如 通过电动机的正反转来控制开门或者关门，为了使大家对本次设计有一个直观全面地了 解， 就先介绍一下主电路以及在 PLC 的输入输出分配表和 T 型图上无法直观看出的部分， 便于从整体上来把握这个设计。 现代楼宇电梯主回路的控制方法有变频调速和双速电机控制，二本设计采用的是双 绕组电动机来控制速度，并且可以实现能耗制动。 4.2.1 主回路 （1）电梯开始向上启动运行时，快车接触器 K 吸合，向上方向接触器 S 吸合。因为 刚启动时接触器 1A 还未吸合，所以 380V 通过电阻电抗 RQA、XQ 接通电动机快车绕阻， 使电动机降压起动运行。 （2）约经过 2 秒左右延时，接触器 1A 吸合，短接电阻电抗，使电动机电压上升到 380V。电梯再经过一个加速最后达到稳速快车运行状态。 （3）电梯运行到减速点时，上 方向接触器 S 仍保持吸合，而快车 K 释放，1A 释放，慢车 M 吸合。因为此时电动机仍保 持高速运转状态，电机进入发电制动状态。如果慢车绕阻直接以 380V 接入，则制动力 矩太强，而使电梯速度急速下降，舒适感极差。所以必需要分级减速。最先让电源串联 电阻电抗，减小慢车线圈对快速运行电动机的制动力。经过一定时间，接触器 2A 吸，第 27 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计短接一部分电阻，使制动力距增加一些。然后再 3A、4A 也分级吸合，使电梯速度逐级 过渡到稳速慢车运行状态。 （4）电梯进入平层点，S、M、2A、3A、4A 同时释放，电动机失电，制动器抱闸，电 梯停止运行。 注：1A：快车一级加速接触器；2A：慢车一级减速接触器；3A：慢车二级减速接触器； 4A：慢车三级减速接触器；K：快车接触器；M：满车接触器；S：上行接触器； X：下行接触器。图 4-3 主回路原理图4.2.2 安全回路 由整流器出来的 110V 直流电源，正极接通过熔断丝 1RD 接到 02 号线，负极 通过熔断丝 2RD 接到 01 号线。把电梯中所有安全部件的开关串联一起，控制电源继 电器 JY，只要安全部件中有任何一只起保护，将切断 JY 继电器线圈电源，使 JY 释 放。02 号线通过 JY 继电器的常开点接到 04 号线，这样，当电梯正常有电时，04 号第 28 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）与 01 号之间应用 110V 直流电，否则切断 04 号线，使后面所有通过 04 号控制的继电 器失电。 串联一个电阻 RY 是起到一个欠电压保护。当继电器线圈得到 110V 电吸合后，如 果 110V 电源降低到一定范围，继电器线圈仍能维持吸合。这里，当电梯初始得电时， 通过 JY 常闭触点使 JY 继电器有 110V 电压吸合， 一旦吸合， JY 其常闭触点立即断开， 让电阻 RY 串入 JY 线圈回路，使 JY 在一个维持电压下吸合。这样当外部电源出现电 压不稳定时，如果 01、02 两端电压降低，JY 继电器就先于其它继电器率先断开，起 一个欠电压保护作用。 注：ZA：安全开关；ZT：急停开关；ZAC：安全窗开关；ZDS：地坑断绳开关； 1RT/2RT：热继电器；RY：电压继电器分压电阻；JY：电压继电器。图 4-4 安全回路原理图4.2.3 电动机控制开关门回路 开门： JKM 吸合时， 当 电流一方面通过 DM， 另一方面通过开门电阻 RKM， M2→M3， 从 使门机向开门方向旋转，因为此 RKM 时电阻值较大，通过 RKM 的分流较小。所以开门速 度较快。当电梯门关闭到 3/4 行程时，使开关减速限位 1KM 接通，短接了 RKM 的大部分 电阻，使通过 RKM 的分流增大，从而使电机转速降低，实现了开门的减速的功能。 关门： JGM 吸合时， 当 电流一方面通过 DM， 另一方面通过关门电阻 RGM， M3→M2， 从 使门机向关门方向旋转。因为此时 RGM 电阻值较大，通过 RGM 的分流较小，所以关门速 度较快。当电梯关闭到一半行程时，使关门一级减速限位 1GM 接通，短接了 RGM 的一部第 29 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计分电阻， 使从 RGM 的分流增大一些， 门机实现一级减速。 电梯门继续关闭到 3/4 行程时， 接通二级减速限位 2GM，短接 RGM 的大部分电阻，使从 RGM 的分流进一步增加，而电梯 门机转速进一步降低，实现了关门的二级减速。 通过调节开关门电路中的总分压电阻 RMD，可以控制开关门的总速度。因为当 JY 吸合时，门机励磁绕阻 DMO 一直有电，所以当 JKM 或 JGM 释放时，能使电机立即进入能 耗制动，门机立即停转。而且在电梯门关闭时，能提供一个制动力，保证在轿厢内不能 轻易扒开电梯门。 注：JY：运行继电器；JGM：关门继电器；JKM：开门继电器；DMO：门机定子； RMD：门机总速度调整电阻；RKM：开门减速调整电阻；RGM：关门减速调整电阻； DM：门机转子；1KM：开门一级减速限位；1GM：关门一级减速限位； 2GM：关门二级减速限位。图 4-5 门机控制原理4.2.4 门锁、检修、抱闸线圈回路 (1)门锁 JMS： 在每道厅门和轿门上都设有门电气联锁触点，只有当全部门关闭好后，所有门电气 联锁联点闭合，门锁继电器 JMS 吸合，电梯才能运行。第 30 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）(2)检修 JM： 在轿内和轿内都装有检修开关，检修开关拨至检修位时，检修继电器 JM 吸合，电 梯处于检修状态。 (3)抱闸线圈 DZZ: 在下列四种状态下，抱闸线圈得电，制动器打开： a.快车上行，即 S↑、K↑。 b.快车下行，即 X↑，K↑。 c.慢车上行，即 S↑，M↑。 d.慢车下行，即 X↑、M↑。4-6 门锁、检修、抱闸线圈回路电梯开始运行时，因为 1A、2A 仍未吸合，它们的常闭触点把 RZ1 短路，所以 DZZ 得以 110V 直流电压，电梯启动后经过一段时间延时，1A 吸合，使电阻 RZ1 串联到 DZZ 线圈中，DZZ 两端电压下降至 70V 左右，称为维持电压。电容 C8 的作用是为了 DZZ 从 110V 电压降至维持电压时有一个过渡的过程， 防止 DZZ 电压的瞬变而引起误动作。 电阻 RZ2 构成 DZZ 的放电回路。为了防止电梯从快车 K 转换到慢车 M 时，DZZ 有一个断电的 瞬间，所以放入 JK 延时继电器，从而保证了制动器不会发生两次动作。 注：RMJ：轿门电气连锁点；1KMT-4KMT：楼厅门电气连锁点；JMS：门锁继电器； Z1：轿顶检修开关；Z2：机房检修开关；Z3：轿内检修开关；JM：检修继电器； DZZ：抱闸线圈；RZ1：抱闸分压电阻；RZ2：抱闸：放电电阻；第 31 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计JK：快车延时继电器4.3 PLC 控制电梯系统输入输出分配表和 PLC 安装接线图通过上面几章的分析， 已经为控制电梯运行系统选择好了 PLC， S7-200 系列的 PLC。 即 对于本设计而言，为了实现选层选向、呼梯控制、开关门控制、上下行控制、加速减速 控制等设计目标，经过初步估算，一共需要 27 个输入点、29 个输出点，其中前 8 个输 出点为一组，选用交流 220V 电压的接触器，其他的输出点为一组，选用直流 24V 电压 电源， 而且均为数字量。 在上面的章节已经分析过了， 对于本控制系统， 应该选择 CPU226, 并加上 EM223 扩展模块和 EM222 扩展模块。其中利用了 CPU226 的 24 个输入点，8 个输 出点，扩展模块 EM223 的 3 个输入点，16 个输出点，扩展模块 EM222 的 5 个输出点。 下面将分别列出输入和输出分配表，以及软件设计中用到的定时器和中间继电器分 配表，还有 PLC 的安装接线图，通过对每一个点代表什么意思进行解释，就可以加深对 本设计的理解了。 首先列出输入分配表，一共有 27 个输入点，选用直流 24V 输入、交流 220V 输出的 CPU226，直流 24V 输入、交流 24V 输出的扩展模块 EM223 和 EM222。表 4-1 输入分配表 序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 安全 门锁 检修 上平层感应器 下平层感应器 向上按钮 向下按钮 关门按钮 开门按钮 下强迫减速限位 上强迫减速限位 紧急报警按钮 锁梯钥匙 一楼感应器 名称 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 序号 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 名称 二楼感应器 三楼感应器 四楼感应器 一楼指令按钮 二楼指令按钮 三楼指令按钮 四楼指令按钮 一楼向上按钮 二楼向上按钮 二楼向下按钮 三楼向上按钮 三楼向下按钮 四楼向下按钮 输出点 I1.6 I1.7 I2.0 I2.1 I2.1 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 I2.7 I3.0 I3.1 I3.2第 32 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文） 表 4-2 输出分配表 序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 名称 上行接触器 下行接触器 快车接触器 满车接触器 1A 接触器 2A 接触器 3A 接触器 4A 接触器 开门继电器 关门继电器 快车延时继电器 蜂鸣器 上方向灯 下方向灯 一楼灯 输出点 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 表 4-3 定时器分配表 序号 0 1 2 3 名称 开门限时定时器 关门限时定时器 快车延时定时器 一级加速定时器 定时器 T37 T38 T39 T40 表 4-4 中间继电器分配表 序号 0 1 2 3 4 5 6 名称 一楼控制继电器 二楼控制继电器 三楼控制继电器 四楼控制继电器 启动继电器 启动关门继电器 运行继电器 继电器 M0.1 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5 M0.6 M0.7 序号 7 8 9 10 11 12 名称 停战延时继电器 锁梯继电器 停站触发继电器 停车继电器 停站延时继电器 快车延时继电器 继电器 M1.0 M1.1 M1.2 M1.3 M1.4 M1.5 序号 4 5 6 名称 一级制动定时器 二级制动定时器 三级制动定时器 定时器 T41 T42 T43 序号 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 二楼灯 三楼灯 四楼灯 一楼指令灯 二楼指令灯 三楼指令灯 四楼指令灯 一楼上召灯 二楼上召灯 二楼下召灯 三楼上召灯 三楼下召灯 四楼上召灯 报警器 名称 输出点 Q1.7 Q2.0 Q2.1 Q2.1 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6 Q2.7 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4第 33 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计图 4-7 PLC 安装接线图 第 34 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）5PLC 控制四层电梯系统的软件设计5.1 编制 PLC 控制电梯程序的步骤5.1.1 系统设计 根据确定电梯的拖动和控制方式及其它特殊要求，计算 I/O 点数和选择 PC 机的规格 型号，并设计绘制电路原理图和安装接线图。 5.1.2 设计 PLC 梯形图程序 采用 PLC 作为中间过程控制的电梯电气控制，在电路原理图和安装接线图设计绘制 完成后，还必须设计绘制与电路原理图对应的 PLC 梯形图程序，梯形图程序是 PLC 内各 种软硬继电器的逻辑控制图，它的逻辑控制方式类似于中间过程控制继电器之间的逻辑 控制电路图， 因此它是 PLC 控制电气系统设计工作的重要环节之一。 设计梯形图程序时， 应接 PLC 使用手册的方法，了解 PLC 的 I/O 接口分配、组合排列和代号，机内各种软继 电器、数据区、通道代号，常用指令的编制规则和代号等。 设计梯形图一般应遵守以下规则： （1）I/O 点和内部各种软继电器等的常开和常闭触点可多次重复使用。 （2）软继电器的线圈不能与左边的母线直接连接，应有过渡点。 （3）软继电器的右边不能再有接点。 （4）在一套梯形图中，相同代号的线圈不能重复出现。（用 SET、RST 指令外） （5）PLC 的输入输出点可当软继电器来使用。 5.1.3、灌输程序 梯形图编制好后， 必须灌输到 PLC 的存储器中方可运行。 可以用编程软件把梯形图 编好，用专用的电缆把电脑与 PLC 连接后，就可把程序写到 PLC 中去了。 5.1.4、模拟运行 程序灌入 PLC 中之后，先要进行模拟运行。方法可用搭接线的办法模拟输入端的各 种状态，观看输出信号是否达到设计要求。5.2 编程软件介绍5.2.1 STEP7-Micro/WIN32 简介 STEP7-Micro/WIN32 是西门子公司专为 SIMATIC S7-200 系列可编程序控制器研制开 发的编程软件，它是基于 Windows 的应用软件，功能强大，既可用于开发用户程序，又 可实时监控用户程序的执行状态。西门子 STEP7 是用于 SIMATIC S7-300/400 站创建可第 35 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计编程逻辑控制程序的标准软件，可使用梯形图逻辑、功能块图和语句表进行编程操作。 PCD1 和 PCD2 Saia-PCD 控制设备也可以用 Siemens Step7 来编程。使用 Step7 编程 可以在 Saia PCD 上实现某些集成在 Step7 内的功能. 在常规功能之外还具备以下的特点: DK 3964 R/RK 512 等标准协议已经集成到控制器内，不需要额外驱动 。MPI 接 口 集成 modem 支持: 内置 modem 功能，可进行远程编程、诊断或数据传输 编程不需 MPI 转换器，直接通过 PC 上的 RS232 口 现场总线通讯功能. 控制器功能中已集成了 Profibus DP Master / Slave, Profibus FMS 和 LONWorks. 利用 web server 进行监 控. 储存 HTML 网页、图片、PDF 文件等到控制器里供通用浏览器查看 扩展操作系统 功能如保护技术秘密，防止被非法查看或复制。 主界面一般可以分为以下几个部分：菜单条、工具条、浏览树、指令树、用户窗 口、输出窗口和状态条。除菜单外，用户可以根据需要通过检视菜单和窗口菜单决定其 它窗口的取舍和样式的设置。图 5-1 STEP7-Micro/WIN32 编程软件的主界面5.2.2 在 STEP7-Micro/WIN32 中设置通讯参数 在 STEP7-Micro/WIN32 中有一个设置通讯的对话框，在其中可以配置有关的通讯 设置。利用下面的方法可以找到这个对话框。选择菜单 View&Communication第 36 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）在 STEP7-Micro/WIN32 窗口内单击通讯图标志， 弹出一个新的窗口， STEP7-Micro/WIN32 的菜单显示。 如下图 5-2 所示：图 5-2 STEP7-Micro/WIN32 的菜单显示双击通讯设置对话框中右上方的图标，将出现一个设置 PG/PC 接口的对话框，如图图 5-3 通讯设置对话框双击图 11 右边的连接图标，出现如下对话框，如下图 5-4第 37 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计 图 5-4 设置 PG/PC 接口的对话框然后双击图 12 中的“Properties”按钮，出现如图 5-5 对话框，如下：图 5-5 属性-PC/PPI 电缆对话框经过上述步骤后就完成了 PLC 与 PC 机的通讯参数设置。第 38 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）5.3 程序流程图图 5-6 程序流程图第 39 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计第 40 页 共 43 页华北科技学院毕业设计（论文）6 总结通过近一学期的去图书馆、上网等认真查阅、分析资料，认真设计、修改与总结， 完成了本毕业设计的设计任务。通过本次毕业设计，使我的专业知识得到了较大提高， 同时使我对电梯和可编程序控制器的工作原理有了更深的理解与体会，对编程及绘图等 软件的应用也熟练了很多，获益匪浅。 本设计的主要内容是采用 S7-200 系列的 PLC 来控制四层电梯系统，设计目标是实 现四层电梯的选层控制、呼梯控制、自动定向控制、开关门控制等等。鉴于控制要求的 实现和输入输出点数的估算，选用了 CPU226、扩展模块 EM223 和 EM222 来完成设计任 务。设计包括硬件设计和软件设计，最终完成了 PLC 硬件接线图、STEP7-Micro/WIN 控 制程序。 利用梯形图程序可以很直观的看出运行过程。利用可编程控制器控制升降电梯，具 有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。当建筑物的层楼增加时，硬件接线上只需增 加楼层相应的输入信号， 原来的接线基本不需要改变； 软件上只需增加相应楼层的功能， 要改动的地方也较少。 通过本设计，我学习到了很多东西，在工作的细心度上也得到了提高。并且，更了 解了有关可编程控制器尤其是 S7-200 的相关知识。我选择这个设计，也是为了弥补以 前学习上的不足。这次设计，使我了解到老师的用心良苦，并且从老师那学到了很多宝 贵的东西。第 41 页 共 43 页基于 S7-200 的可编程序控制器的电梯控制系统的设计参考文献[1]段晨东.PLC级式编程技术在电梯上的应用.机电一体化，2001,9 ( 5): 62-66 [2]王丽华.基于PLC的电梯实时故障监测系统.电气传动.-53 [3]GB10060-93.电梯安装验收规范， [4]GB10059-88.电梯试验方法， [5]陈家盛.电梯结构原理及安装维修.第2版.北京:机械工业出版社，2001 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