高层电梯控制系统设计.doc

高层电梯控制系统设计
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2 设计的目的和意义 1
1.3 电梯的组成 2
1.4 设计内容 3
1.5 电梯的功能要求 3
第2章 系统设计方案 5
2.1方案分析 5
2.2 系统方案的确定 7
第3章 系统硬件设计 9
3.1 ＰＬＣ选型 9
3.1.1 PLC的主要功能及应用 9
3.1.2可编程控制器机型的选择 9
3.2 变频器选择 11
3.2.1 VS-616G5型变频器简介 12
3.2.2 VS-616G5变频器的参数 12
3.2.3 616G5型变频器的标准规格 12
3.2.4 变频器容量计算 14
3.3 电梯运行主电路 15
3.4轿厢门开关电路 15
3.5 显示电路 16
3.5.1楼层显示电路 16
3.5.2 运行方向指示灯 17
3.5.3轿内指令记忆灯及厅外召唤记忆灯 17
3.6 I/O点分配 18

3.7 ＰＬＣ硬件Ｉ/Ｏ接线图 19
第4章 软件设计 21
4.1 软件设计流程 21
4.2开关门控制 22
4.2.1开门控制 22
4.2.2关门控制 23
4.3楼层显示控制 24
4.4 运行反向控制 25
4.5 呼叫指令登记控制 25
4.6电梯的停止控制 28
4.7 超重报警控制 28
4.8 电梯运行控制 29
第5章 系统调试仿真 31
5.1 GX-Developer软件简介 31
5.2 程序运行调试 31
结 论 34
参考文献 35
附录A 电路原理图 37
附录B 程序清单 38

摘 要
随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。为了提高电梯控制系统的可靠性和设备的工作效率，本文设计了一套基于PLC变频调速电梯控制系统。该系统以日本三菱公司生产的FX2N-80MR型PLC为主控器，以VS-616G5变频器为调速装置，实现电梯满足平稳、精确运行的要求。该电梯具有PLC输入输出模块、变频调速模块、楼层显示模块、轿厢门开关模块和电梯上下运行模块，软件部分采用三菱PLC配套软件GX-Developer编写梯形图。调试结果表明，该电梯控制系统能满足呼梯、轿厢门开关、上下可逆运行的要求。

关键词：电梯控制；FX2N-80MR PLC；梯形图；VS-616G5变频器

2

Abstract
With the development of modern cities, increasing high-rise buildings, elevators become an everyday essential means of transport. In order to improve the efficiency of the elevator control system reliability and equipment, the paper designed based on PLC Frequency Control elevator control system. The system produced by Mitsubishi FX2N-80MR-type PLC-based controller to VS-616G5 inverter to control devices, to achieve a smooth elevator meet, requires accurate operation. The elevator has a PLC input and output modules, inverter modules, floor display module, car doors and elevators running up and down the switching module module, part of Mitsubishi PLC software supporting software GX-Developer write ladder.Debugging results show that the elevator control system to meet the call, the car door switch, the requirements to run up and down reversible.

Keywords: Elevator Ctrol; FX2N-80MR PLC;Ladder Diagram; VS-616G5 Variable-frequency Drive

II

第1章 绪论
随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必要设备。经过人类一个多世纪的不懈努力，电梯已经从手柄开关操纵电梯，按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了巨大的贡献。
1.1课题背景
目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现[1]。
电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具[4]。为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人们提出了更高的要求。
1.2 设计的目的和意义
随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，电梯已成为人类现代生活广泛使用的人员运输工具。随着人们对电梯运行安全性、高效性、舒适性等要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制[4]。可编程控制器（PLC）因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。电梯控制要求介入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。通过PLC对程序设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感。因此PLC在电梯控制系统中的应用非常广泛，非常有实际价值[6]。
1.3 电梯的组成
（1）曳引系统：曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。
（2）导向系统：导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。
（3）轿厢：轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。
（4）门系统：门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。
（5）重量平衡系统：系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。
（6）电力拖动系电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。 电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。
(7）电气控制系统：电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。
（8）安全保护系统：保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。
曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。 固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。
1.4 设计内容
电梯控制系统设计的主要任务是以PLC、变频器为基础，结合电梯控制系统的内容和工作流程，通过硬件、软件的设计，使电梯安全、平稳、高效运行，基本实现8层电梯运作自动化。该系统要求在乘梯楼层电梯入口处，根据上行或下行的需要，按上方向或下方向箭头按钮，只要按钮上的灯亮，就说明呼叫已被记录，只要等待电梯到来即可。电梯到达开门后，先让轿厢内人员走出电梯，然后呼梯者再进入电梯轿厢。进入轿厢后，根据需要到达的楼层，按下轿厢内操纵盘上相应的数字按钮。同样，只要该按钮灯亮，则说明选层已被记录；此时不用进行其他任何操作，只要等电梯到达目的层停靠即可。电梯行驶到目的层后会自动开门，此时按顺序走出电梯即结束了一个乘梯过程。
电梯的功能要求：
（1）电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。
（2）利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。
（3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号和楼层显示信号。
（4）电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。电机正传，电梯上升；电梯反转，电梯下降。
（5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。
（6）每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的层面指令按钮。
（7）电梯启动、运行、到站实现速度的调节。
（8）行车时，厅门和轿厢都不能开门。开门之后不能行车，有门连锁保护。
（9）平层时可自动开门、手动开门，夹人时自动开门。
第2章 系统设计方案
电梯控制系统主要由逻辑和调速两个部分组成，其中逻辑部分主要有控器来实现，调速部分由变频器来实现。，控制器通过编程人员写入复杂的逻辑控制程序，来处理接收得呼梯信号、平层信号、负载信号、检修信号和开关门信号，然后发出各种信号来控制电梯的正常运行。在电梯控制系统中，由于电梯的控制属于随即控制，各种输入信号之间、输出信号之间以及输入信号与输出信号之间的关联性很强，逻辑关系处理起来非常复杂，这就给微处理器编程带来了很大的难度。
2.1方案分析
在电梯的控制系统中，逻辑判断起着主要作用，其控制系统必须启动各种控制信号和执行元件（如接触器、继电器、发光指示器、电动机以及电子元件、电力电子器件等），要达到这些目的，其方案有：
方案1：继电器控制系统
这种控制系统是早期电梯多采用的一种控制方式[1]。其作用是:实现对电力拖动系统的启动、调速、反转和制动等运行性能的控制；实现对拖动控制系统的保护，满足生产工艺的要求；实现生产过程自动化。

图2.1 基于继电器控制的电梯控制系统框图
在电梯的控制中，继电器控制系统有以下优点：
（1）所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路简单，电路图较直观形象，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人掌握。
（2）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。
（3）大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。
（4）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，熟悉掌握的人员较多。
方案2：微机控制系统
随着计算机技术的发展，微型计算机在工业控制系统中得到了广泛的应用。在电梯控制上采用微型计算机控制方式越来越受到人们的重视。微机的功能很多，在电梯的控制上主要作用是：取代全部或部分的继电器；取代传统选层方法，结合光电编码器实现了数字选层；实现复杂的调配管理。 微机控制系统用于电梯的控制中，有许多优点，如下所示：
（1）采用无触点逻辑线路，以提高系统的可靠性，降低维修费用，提高产品质量。
（2）可改变控制程序，灵活性大；可适应各种不同的要求，实现控制自动化。
（3）可实现故障显示及记录，使维修简便，减少故障时间，提高运行效率。
（4）微机控制装置体积小，可减少控制装置占地面积。
（5）用微机实现群控管理，合理调配电梯运行效率，节约能源。
方案3：可编程控制器系统
在当今时代由于工业自动化程度的不断提高对自动化控制的要求也日趋增加，PLC则能在很大程度上很广的范围内实现自动化控制。由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。现在PLC作为用于工业生产过程控制的专用计算机，与商家、家用的微机不同，由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和工作运行的连续性，使其在设计上有许多特点。

图2.2 系统总体设计框图
2.2 系统方案的确定
方案1很多优点，但仍存在许多问题，主要有：
（1）系统触点繁多，接线复杂，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）由于采用固定接线形式，通用性和灵活性较差，不易改变。
（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。
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，所以出于安全和可靠性考虑，舍弃此方案。
方案2采用微机控制系统，电梯附加功能的实现，主要依靠软件来实现，而这需要对工作人员的专业要求很高，工作人员必须对程序的掌握很熟悉，局限性太大，因此也不行。
方案3由于plc具有优良的技术性能，使其在电梯控制系统中有许多的优点：
（1）可靠性高，抗干扰能力强；
（2）编程方法简单、直观；
（3）体积小、耗能低、重量轻；
（4）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；
（5）控制程序可变，具有良好的柔性；
（6）维修工作量小、维护方便；
（7）接口模块功能强、品种多。
通过三个方案优缺点的比较可编程电梯控制系统无论是从可靠、安全、经济的角度，还是从适应性和维护方面，都具有其他两种方案无可比拟的优势。所以本设计采用基于plc的电梯控制系统的设计。

第3章 系统硬件设计
电梯的电气控制系统决定了性能、自动化程度和运行的可靠性。本控制系统采用PLC作为主控制器，将各层门外上下召唤信号、轿厢内选信号和其他专用信号加以综合分析判断，来控制电梯的运行。电梯除了具有自动平层和自动门功能外，还具有故障检测、轿厢命令登记、厅外召唤登记顺向截停和自动换向、超重报警等功能。
3.1 ＰＬＣ选型
3.1.1 PLC的主要功能及应用
(1) 开关逻辑和顺序控制这是PLC应用最广泛、最基本的场合。它的主要功能是完成开关逻辑运算和进行顺序逻辑控制从而可以实现各种简单或十分复杂的控制要求。
(2) 模拟控制在工业生产过程中，由许多连续变化的物理量需要进行控制，如温度、压力、流量、液位等，这些都属于模拟量。为了实现工业领域对模拟量控制的广泛要求，目前大部分PLC产品都具备处理这类模拟量的功能。特别是在系统中模拟量控制点数不多，同时混有较多的开关量时，PLC具有其他控制装置所无法比拟的优势。
(3) 定时控制PLC具有很强的定时、计数功能，它可以为用户提供数十甚至上百个定时与计数器。其定时时间间隔可以由用户加以设定。对于计数器，如果需要对频率较高的信号进行计数，可以选择高速计数器。
(4) 数据处理新型PLC都具有数据处理的能力，它不仅能进行算术运算，数据传送，而且还能进行数据比较、数据转换、数据显示打印等功能，有些PLC还可以进行浮点运算、函数运算。
3.1.2可编程控制器机型的选择
为了完成设定的控制任务，主要根据电梯控制方式与输入/输出点数和占用内存的多少来确定PLC的机型。
所需输入/输出点数与内存容量估算如下:
1.输入/输出点的估算
输入点有:门厅按钮14个，轿厢内按钮10个，楼层感应传感器8个，轿厢门限开关2个，检修开关1个，过载测量传感器1个，障碍检测光电传感器1个共37个。
输出点有:轿厢内指示灯9个，门厅召唤按钮指示等10个，楼层显示用译码器连接七段码显示器引脚4个，开关门电动机驱动线圈2个，变频器控制引脚2个，电梯上下行指示灯2个,总共35个。
2.内存容量的估算
用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。因此，在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统
的复杂程度进行估算。本系统有开关量总点数有72个，模拟量数为0个。利用估算PLC内存总容量的计算公式:
所需总内存字数=开关量总点数X (10-}-15)+模拟量总点数X(150-}-250)再按30%左右预留余量。估算本系统需要约2K字节的内存容量。
3.可编程控制器机型的选择
FX2, FX1, FX2C系列是三菱公司推出的高性能小型可编程控制器，，FXOS, FXON, FX2N是微型可编程控制器。它们都体积都比较小，但功能强大，内置高速记数器，外观，高度，深度都差不多但性能价格有很大的差别[8]。如表3.1所示。
表3.1 FXOS, FXON. FX2N性能比较
型号
I/O数
用户程序步数
功能指令
通信功能
基本指令执行时间
模拟量模块
FX0S
10—30
800步EEPROM
50
无
1.6—3.6微秒
无
FX0N
24—128
2k步EEPROM
55
较强
1.6—3.6微秒
有
FX2N
16—256
8k步EEPROM
298
强
0.08微秒
有
FXOS的功能简单，价格便宜，可以用与小型开关量的控制系统，FXON可用于控制要求较高的中小型控制系统，FX2N的功能最强，可用与控制要求很高的控制系统。根据输入/输出点数与内存容量的要求，再留出一定的I/0节点与内存空间以供扩展时使用，以及指令的执行速度，因此选用三菱公司的FX2N系列的FX2N80MR。它的输入继电器48个，输出继电器48个，程序容量为8K字节，完全满足要求。也给以后功能扩展留了足够的空间。FX2N80MR引脚如图3.1所示。
三菱FX2N80MR PLC的主要特点：
（1)集成型高性能。CPU、电源、输入输出三为一体。 对6种基本单元，可以以最小8点为单元连接输入输出扩展设备，最大可以扩展输入输出256点。
（2)高速运算
基本指令：0.08μs／指令
　应用指令：1.52～几百μs／指令
（3)安全、宽裕的存储器规格
　内置8000步RAM存贮器 安装存储盒后，最大可以扩展到16000步。
（4)丰富的软元件范围
　辅助继电器：3072点，定时器：256点，计数：235点
数据寄存器；8000点
（5)除了具有输入输出16～256点的一般速途，还有模拟量控制、定位控制等特殊控制。
图3.1 FX2N80MR引脚图
3.2 变频器选择
随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速已应
用到许多领域，变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用[7]。目前，有为电梯控制而设计的专用变频器，其功能较强，使用灵活，但其价格昂贵。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、设计和编程，同样可以达到专用变频器的控制效果。
电梯的调速要求除了一般工业控制的静态、动态性能外，他的舒适度指标往往是选择的一项重要内容[9]。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。考虑以上各种因素，本设计选用三菱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。
3.2.1 VS-616G5型变频器简介
VS-616G5型变频器是三菱电机公司面向世界推出的21世纪通用型变频器。因而用在电梯控制上为了满足运行效率、舒适感、平层精度和安全性的要求，其参数设置比专用型变频器要复杂得多。这种变频器不仅考虑了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范围。VS-616G5变频器的特点如下：
（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。
3.2.2 VS-616G5变频器的参数
616G5变频器共有9组参数，每一组参数的设定都具有特定的含义。 常用参数如下表。
表3.2 变频器参数
参数
功用
A组
确定控制模式
B组
选择运动功能
C组
确定加减时间及转矩补偿时间
D组
选择频率
E组
确定运行压频曲线
F组
保护设置
H组
确定偏压标准
3.2.3 616G5型变频器的标准规格
616G5型变频器的标准规格如下表：

表3.3 616G5型变频器的标准规格
电压
200V
400V
容量范围
1.2—10KVA
1.4—460KVA
电

源
电压频率
200V：三相 200/208/200V 400V：三相 380/400/315/44/460V
电压允许变动
+10%—15%
频率允许变动
-5%—+5%
控制方式
正弦波PWM控制：无传感器矢量控制（无PG） 带传感器矢量控制（带PG） V/F控制 带传感器 V/F(用参数切换)

控

制

特

性
启动转矩
150%/1HZ(无PG) 150%/0r/min(带PG)
速度控制范围
1:100（无PG） 1：100(带PG)
速度控制精度
-0.2%—0.2%（无PG） 0.02%（带PG）
速度响应
5HZ(无PG) 30HZ(带PG)
转矩极限
有
转矩精度
-5%—+5%
转矩响应
20HZ(无PG)以上 150HZ(带PG)以上
频率控制范围
0.1—400HZ
频率精度（温度变动）
数字式指令-0.01%—0.01%（-10C—+40C）
模拟指令-0.01%—0.01%（25C—＋10C）
频率设定分辨率（运算分辨率）
数字式指令0.01HZ/100HZ
模拟指令0.03HZ/160HZ
输出频率分辨率
0.01HZ
过载量
额定输出电流的150%/min
频率设定信号
-10V—10V 0—10V 4—20mA
加减速时间
0.01—6000.0s
制动转矩
约20%带制动选择150%
抑制高次谐波电源
直流电抗器
200V 24KVA 400V 26KVA 以下可选择
12相整流
不能变动
主要控制功能
瞬间再启动，下降控制，转矩控制，零点伺服控制等
操作设置
16自X2线日语液晶显示器
接通插件板可选择
10种（最多可装3种）
保护功能
电机保护，变频器过载，瞬间过电流，电压下降，过电压，输入缺相
3.2.4 变频器容量计算
变频器的功率可根据曳引机电机功率、电梯运行速度、电梯载重与配重进行选取。设电梯曳引机电机功率为P1电梯运行速度为v，电梯自重为w1，电梯载重为W2，配重为W3，重力加速度为g，变频器功率为P。在最大载重下，电梯上升所需曳引功率为P2:
P2=[(W1+W2-W3)g+F1]v
其中F1=K (W1+W2-W3) g+＆为摩擦力，＆可忽略不计。
电机功率P1，变频器功率P应接近于电机功率P1，相对于P2留有较大裕量，可取P≈l.5P2。
变频器制动电阻参数的计算
由于电梯为位能负载，电梯运行过程中产生再生能量，所以变频调速装置应具有制动功能。带有逆变功能的变频调速装置通过逆变器虽然能够将再生能量回馈电网，但成本太高。采用能耗制动方式通过制动单元将再生能量消耗在制动电阻上，成本较低而且具有良好的使用效果。能耗制动电阻R1的大小应使制动电流I1的值不超过变频器额定电流的一半，即
I1=Uo /R1≤I/2
其中Uo为额定情况下变频器的直流母线电压。由于制动电阻的工作不是连续长期工作，因此其功率可以大大小于通电时消耗的功率。
3.3 电梯运行主电路
电梯的主电路是由电动机来控制电梯的上升和下降，并且由于电梯的工作特点是频繁启制动，要求电机的转矩大。出于经济的方面的考虑，本设计采用三相交流电机，同时利用VS-616G5变频器来实现电机的正反转以及速度的调节控制。

图3.3 电梯运行主电路图

3.4 显示电路
3.4.1楼层显示电路
由于在每层需要显示电梯所在的楼层，因此需要设计一个显示电路来显示电梯所处的位置。根据电梯的实际需要，本系统需要五个7段数码管，考虑其驱动能力，采用4线-7段译码器/驱动器来驱动7段数码管，其4线-7段译码器/驱动器为74LS49,其引脚图如图3.4所示：
图3.4 74LS49引脚图

其真值表入表3.4所示。

表3.4 74LS49真值表
输入
输出
字形
BI
D
C
B
A
Ya
Yb
Yc
Yd
Ye
Yf
Yg
H
L
L
L
L
H
H
H
H
H
H
L
0
H
L
L
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L
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L
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L
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L
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4
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5
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L
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6
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L
7
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H
9
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A
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L
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B
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L
H
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H
L
C
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H
H
H
L
H
D
八层楼电梯需要八个数码显示，其中一个电路显示电路硬件电路图如图3.5所示。 四个数据输入端A到D分别接到PLC的输出端上，PLC扫描得到楼层位置以后将信号经Y33到Y36送到74LS49，74L49将得到的数据译码后送数码管显示。因数码管中LED的压降是1-1.5V，电流是3-5mA，估算可得74LS49与数码管之间的限流电阻R为2000欧姆。控制端接高电平，使得74LS49始终有效，能够实时的显示电梯所处的楼层。

图3.5单个显示电路
由显示电路图可以得出，电梯在一层时候，Y33输出高电平，Y33到Y36输出低电平数码管就会显示1；以此类推，在二层时候，Y33-Y36=0010，LED数码管显示2；在三层的时候，Y33-Y36=0011；LED数码管显示3；在四层的时候，Y33-Y36=0100,LED数码管显示4；在五层的时候，Y33-Y36 =0101,LED数码管显示为5；在六层的时候，Y33-Y36 =0110,LED数码管显示为6；在七层的时候，Y33-Y36 =0111,LED数码管显示为7；在八层的时候，Y33-Y36 =1000,LED数码管显示为8。
3.4.2 运行方向指示灯
在电梯确定了运行方向后，其相应的方向指示灯即被点亮，方向指示灯一般与楼层位置指示灯放在一起，其接线图如图3.6所示。这一指示灯是表明电梯在向上（或向下）运行。只有电梯在停止运行后，此指示灯熄灭。
3.4.3轿内指令记忆灯及厅外召唤记忆灯
这种信号灯安装于指令按钮内部和厅外召唤按钮内部，它是用来记录轿内内呼信号和厅外召唤信号用的。当某个按钮按下以后，相应的指示灯会保持亮着，直到到达目的地指示灯才会熄灭，其接线图已在图3.4中表示出来。
3.5 I/O点分配
由输入输出信号的分析及意义可得PLC输入输出端子分配如下表所示：
表3.5 I/O点分配
输入信号
输出信号
符号
引脚
功能
符号
引脚
功能
SB1
X000
一层厅外上升呼梯按钮
HL1
Y000
一层上呼指令登记
SB2
X001
二层厅外上升呼梯按钮
HL2
Y001
二层上呼指令登记
SB3
X002
二层厅外下降呼梯按钮
HL3
Y002
二层下呼指令登记
SB4
X003
三层厅外上升呼梯按钮
HL4
Y003
三层上呼指令登记
SB5
X004
三层厅外下降呼梯按钮
HL5
Y004
三层下呼指令登记
SB6
X005
四层厅外上升呼梯按钮
HL6
Y005
四层上呼指令登记
SB7
X006
四层厅外下降呼梯按钮
HL7
Y006
四层下呼指令登记
SB8
X007
五层厅外上升呼梯按钮
HL8
Y007
五层上呼指令登记
SB9
X010
五层厅外下降呼梯按钮
HL9
Y010
五层下呼指令登记
SB10
X011
六层厅外上升呼梯按钮
HL10
Y011
六层上呼指令登记
SB11
X012
六层厅外下降呼梯按钮
HL11
Y012
六层下呼指令登记
SB12
X013
七层厅外上升呼梯按钮
HL12
Y013
七层上呼指令登记
SB13
X014
七层厅外下降呼梯按钮
HL13
Y014
七层下呼指令登记
SB14
X015
八层厅外下降呼梯按钮
HL14
Y015
八层下呼指令登记
SB15
X016
轿厢内一楼楼层指令按钮
HL15
Y016
一楼指令登记
SB16
X017
轿厢内二楼楼层指令按钮
HL16
Y017
二楼指令登记
SB17
X020
轿厢内三楼楼层指令按钮
HL17
Y020
三楼指令登记
SB18
X021
轿厢内四楼楼层指令按钮
HL18
Y021
四楼指令登记
SB19
X022
轿厢内五楼楼层指令按钮
HL19
Y022
五楼指令登记
SB20
X023
轿厢内六楼楼层指令按钮
HL20
Y023
六楼指令登记
SB21
X024
轿厢内七楼楼层指令按钮
HL21
Y024
七楼指令登记
SB22
X025
轿厢内八楼楼层指令按钮
HL22
Y025
八楼指令登记
SB23
X026
开门按钮
HL23
Y026
上行指示灯
SB24
X027
关门按钮
HL24
Y027
下行指示灯
BP1
X030
一层到位感应开关
HA
Y030
电梯超重报警电铃
BP2
X031
二层到位感应开关
KM1
Y031
开门
BP3
X032
三层到位感应开关
KM2
Y032
关门
BP4
X033
四层到位感应开关
A
Y033
楼层显示
BP5
X034
五层到位感应开关
B
Y034
楼层显示
BP6
X035
六层到位感应开关
C
Y035
楼层显示
BP7
X036
七层到位感应开关
D
Y036
楼层显示
BP8
X037
八层到位感应开关
STF
Y037
电梯上行
SB25
X040
检修开关
STR
Y040
电梯下行
BP9
X041
电梯超载检测
RH
Y041
电梯快加速运行
BP10
X042
防夹检测
RM
Y042
电梯慢加速运行
SQ1
X043
开门到位行程开关
RL
Y043
电梯低速运行
SQ2
X044
关门到位行程开关

COM1
公共端

COM
公共端

COM2
公共端

COM3
公共端

COM
公共端
3.7 ＰＬＣ硬件Ｉ/Ｏ接线图
ＰＬＣ硬件Ｉ/Ｏ接线图如下所示：

图3.6 Ｉ/Ｏ接线图
电路总原理图见附录A.

第4章 软件设计
软件部分的设计是使用三菱公司专门为三菱plc开发的GX-Developer（中文版）编程软件和组态软件MCGS[14]进行的程序编写和调试工作。
4.1 软件设计流程
电梯在接受指令后，总是由近至远的完成各个呼叫任务。
1.电梯上行分析
（2）若呼叫层处于电梯当前运行层之上，目标运行层之下，则电梯应在完成前一指令前先上行至该层，完成该层呼叫后再由近及远的完成其他各个呼叫动作。
（1）若呼叫层处于电梯当前运行层之下，则电梯在完成前一指令前不影响该指令，直至电梯重新处于待命状态为止。
2.电梯下行分析
（1）若呼叫层处于当前运行层之下，目标运行层之上，则电梯应在完成前一指令前先下行至该层，完成呼叫指令后再由近至远的完成各个呼叫动作。
（2）若呼叫层处于当前运行层之上，则在完成前一指令前不影响该指令，直至电梯重新处于待命状态为止。
程序的基本控制流程如下图所示。

图4.1 电梯运行控制流程图
4.2开关门控制
4.2.1开门控制
电梯停止运行后，按开门按钮SB23，X022接通，Y024得电，开门电磁铁吸合直至门完全打开，完成手动开门控制；电梯停止运行时，某楼层行程开