基于PLC的四层电梯控制课程设计报告.doc

学 号：
07

课 程 设 计

题 目
电梯的PLC模拟控制系统设计
学 院
物流工程学院
专 业
物流工程
班 级
物流zy1101班
姓 名
申聚鹏
同 组 者
王佳莹
指导教师
有源

2014
年
6
月
23
日

38 / 47
课程设计任务书

学生： 申 聚 鹏 专业班级： 物流zy1101班
指导教师： 有 源 工作单位：物流工程学院
题 目: 电梯的PLC模拟控制系统设计
初始条件：
1)PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300
2)编程环境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本
3)PLC的相关资料指导书
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量与其技术要求，以与说明书撰写等具体要求）
1)基于西门子公司S7-300和SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本的编程环境设计电梯的上升和下降控制。
2)根据控制要求分配PLC I/O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL编程，还可以采用组合方式编程。
3)编写的程序需要输入PLC，调试通过。

时间安排：十八周到十九周设计，十九周答辩

指导教师签名： 年 月 日

系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

本科生课程设计成绩评定表
姓 名
申聚鹏
性 别
男
专业、班级
物流zy1101班
课程设计题目：电梯的PLC模拟控制系统设计
课程设计答辩或质疑记录：

成绩评定依据：
1. 选题合理、目的明确 10分
2. 设计方案正确，具有可行性，创新性 20分
3. 设计结果 20分
4. 态度认真、学习刻苦、遵守纪律 15分
5. 设计报告的规化、参考文献充分（不少于5篇） 10分
6. 答辩 25分
最终评定成绩（以优、良、中、与格、不与格评定）

指导教师签字：

年 月 日

摘 要
随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民的日常生活中有着越来越广泛的应用。但随着电梯输送量增大、输送次数频繁、输送距离延长等一系列变化，早期的电梯控制系统开始显现出其不足，传统控制系统不仅故障发生率高且维修难度较大。新时期，智能控制系统的运用能有效处理传统电梯控制系统的不足，让设备操作运行变得更加顺利，大大缓解电梯装置操控的难度，使得整个系统按理想的状态运行控制。
PLC 技术的运用使得电梯在运行过程中能严格按照程序指令执行操作，实现各种逻辑控制。在结构方面，由于可编程控制器的结构组成较为简单且操控起来难度小，PLC 不会受到外在条件的限制，只要保持正常供电则能创建网络。这种结构特点让 PLC 在电梯控制系统中的运用更加灵活；在传输方面，PLC 的数据传输效率较高，由于带宽条件比较稳定，使得系统部的数据能按照编制好的程序运行。电梯中的 PLC 智能控制系统可以实现数据的稳定传输，让电梯控制信号与时发出操控指令；在控制方面，可编程控制器不仅能单独控制使用，也可以和其它网络结构互相连接运行。最常见的则是计算机与 PLC 的联网控制，将其用于电梯控制系统调配之后，电梯运行更加稳定。这些优点使得PLC在智能控制领域得到越来越广泛的应用。通过运用PLC技术，电梯控制系统具有手动和自动操作的功能，并且具有指层、厅召唤、选层、选向等功能和集选控制的特点。当乘员进入电梯后，按下楼层按钮，电梯门自动/手动关闭后。电梯进行下列运作：根据轿厢所处位置与乘员所到层数。判定轿厢的运行方向，保证轿厢停在选定的楼层上；同时，根据楼层的呼叫，与电梯一样运行方向时停车，自动/手动开关门。另外在轿厢外均有信号灯显示电梯的运行方向与所处楼层数。
总之，电梯的控制是比较复杂的，传统控制系统的功能已经无法适应与满足电梯控制的发展与要求。现在的可编程控制器的使用为电梯的控制提供了更广阔的空间。PLC 是专门为工业过程控制而设计的控制设备，其功能完善、过程控制更为平稳可靠、抗干扰性能强，已经成为电梯智能控制领域中的关键技术。

关键词：PLC控制技术；电梯控制系统；硬件设计；软件开发
1 绪论1
1.1传统控制系统的特点与问题1
1.2 PLC控制系统的特点与优势1
1.3课题的提出2
1.4电梯控制系统的控制要求3
2电梯概述5
2.1电梯的发展概况5
2.2电梯的组成结构5
2.3电梯的分类6
2.4电梯的发展趋势7
3 PLC简介9
3.1 PLC的结构与各部分功用9
3.2 PLC的工作原理9
3.3 PLC的功能特点10
3.4梯形图设计规则12
4 PLC电梯控制系统的硬件设计13
4.1机型选择13
4.2电梯控制系统的基本结构13
4.3电梯控制系统的设计思想14
4.4曳引电机与门电机电路图15
4.5输入\输出分配15
4.6 PLC外部接线图17
5软件系统开发18
5.1程序流程图18
5.2软件系统选型19
5.3梯形图程序设计19
6结束语38
参考文献39

1 绪论
1.1传统控制系统的特点与问题
电梯的传统控制系统是指继电器控制系统，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。其所有控制功能与信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握。系统的保养、维修与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，价格便宜。
但随着科技的发展，继电器控制系统的问题逐渐的显现出来：
⑴系统触点繁多接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。
⑵普通控制电器与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。
⑶电磁机构与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。
⑷系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。
⑸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。
总之，传统的继电器控制系统已无法满足不断增加的要求，新的技术亟待开发。
1.2 PLC控制系统的特点与优势
PLC 即可编程控制器（Programmable Logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。其是一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
PLC控制系统的特点：
⑴可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。
⑵配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来 PLC的功能单元大量涌现，使 PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强与人机界面技术的发展，使用 PLC组成各种控制系统变得非常容易。
⑶易学易用
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
⑷系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计与建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
PLC控制系统的优势：
⑴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。
⑵去掉了选层器与大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。
⑶PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。
⑷PLC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。
⑸用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。
⑹更改控制方案时不需改动硬件接线。
1.3课题的提出
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70～80年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制，其线路复杂、节点接线多、故障率高、系统结构庞大、能耗较高、机械动作噪音大，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。
1.4电梯控制系统的控制要求
图1-1 四层电梯PLC自动控制示意图
图1-1中SIN1~SIN4为4个霍尔开关，分别接在PLC的4个输入点作为控制电梯行程开关。当电梯经过霍尔开关时，开关输出为0信号。6个外呼按钮用来控制电梯外部的上下呼叫，其具有显示功能；4个呼按钮用来控制电梯部的上下呼叫，其也具有显示功能。电梯的具体控制要求如下：
⑴电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。
⑵利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢的指令信号和电梯的到达信号。
⑶能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。
⑷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。
⑸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。
⑹每一层楼设有呼叫按钮，轿厢设有开关轿厢门按钮，轿厢的层面指令按钮。
⑺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。
⑻平层时可自动开门、手动开门。
⑼电梯两分钟无响应将自动返回一楼。

2电梯概述
2.1电梯的发展概况
据有关资料介绍，公元前2800年在古代埃与，为了建筑当时的金字塔，曾使用过由人力驱动的升降机械。公元1765年瓦特发明了蒸气机之后，1858年美国研制以蒸汽为动力，并通过皮带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯，1878年英国的阿姆斯特发明了水压梯，并随着水压梯的发展淘汰了蒸汽梯，后来又出现了采用液压泵的控制阀以与直接柱塞式和侧面柱塞式结构的液压梯，这种液压电梯至今仍为人们所采用。18世纪末发明了电机，特别是交流双速电动机的出现，显著改善了电梯的工作性能。在20世纪初，美国OTIS电梯公司首先使用直流电动机作为动力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯。从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异的发展着。目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。
2.2电梯的组成结构
电梯是机电合一的大型复杂产品，机械部分相当于人的躯体，电器部分相当于人的神经。机与电的高度合一，使电梯成了现代科学技术的综合产品。对于电梯的结构而言，传统的方法是分为机械部分和电气部分，但以功能系统来描述,则更能反映电梯的特点。下面简单介绍电梯机械部分的结构：
⑴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钢丝绳、导向轮和反绳轮组成。
⑵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。
⑶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。
⑷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、开门机和门锁装置组成。
⑸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，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。
⑹电力拖动系统
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,和动机调速装置等组成。
⑺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)、平层装置和选层器等组成。
⑻安全保护系统
保证电梯安全使用，防止一切危与人身安全的事故发生。由限速器、安全钳、缓冲器和端站保护装置组成。
2.3电梯的分类
⑴按用途分：
a客梯 代号K 为运行乘客而设计的电梯，有完善的安全装置。
b货梯 代号H 为运送货物而设计的电梯，通常有人操作，有必备的安全装置。
c客货梯 代号L 主要用作运送乘客，但也可运送货物，它与客梯的区别在于轿厢部装饰结构不同。
d病床电梯 代号B 为运送病床而设计的电梯，具有轿厢长而窄的特点。
e住宅电梯 代号Z 供住宅楼使用的电梯，一般采用下集选控制方式，轿厢部装饰较简单。
f杂物电梯 代号W 供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等。不容许人员进入电梯，结构简单，无乘人必备的安全装置。
g船舶电梯 代号C 用于船舶上的电梯，能在船舶摇晃中正常工作。
h观光电梯 代号G 轿厢壁透明供乘客观光之用。
⑵按速度分：
a低速电梯 速度不大于1米/秒的电梯。
b快速电梯 速度大于1米/秒，低于2米/秒的电梯。
c高速电梯 速度在2米/秒以上的电梯。
⑶按拖动方式分：
a交流电梯 曳引电动机是交流电机。
b直流电梯 曳引电动机是直流电机。
c液压电梯 靠液压传动的电梯，分为柱塞直顶式和柱塞侧置式。
d齿轮齿条式电梯 一般为工程电梯。
⑷按控制方式分：
a手柄操纵控制电梯 由司机操纵轿厢的手柄开关，实行轿厢运行控制的电梯。
b按钮控制电梯 具有简单的自动控制方式的电梯，具有自动平层功能。
c信号控制电梯 自动控制程度较高的有司机电梯。具有自动平层、自动开门、轿厢命令登记、厅外召唤登记、自动停层、顺向截停和自动换向等功能。
d集选控制电梯 高度自动控制的电梯，可无司机驾驶，除信号控制电梯的功能外，还具有自动掌握停站时间、自动应召服务、自动换向应答反向厅外召唤等功能。
e下集选控制电梯 只有在电梯下行时才能被截停的集选控制电梯。
f并联控制电梯 几台电梯被联在一起控制，共用厅门外召唤信号的电梯。具有集选功能。
g梯群程序控制电梯 多台集中排列，共用厅外召唤按钮。按规定程序集中调度和控制的电梯。
h梯群智能控制电梯 由电脑根据客流情况，自动选择最佳运行方式的集群控制电梯。
2.4电梯的发展趋势
⑴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趋于简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。
⑵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、高舒适性的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机具有更节能、更洁净、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流；由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代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。
⑶安装更方便、更快捷
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方式，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。
⑷理念是电梯发展趋势
不断改进产品的设计，生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳，钢皮带等无润滑油污染曳引方式。电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术。

3 PLC简介
3.1 PLC的结构与各部分功用
PLC 部主要由主机、输入/ 输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。
⑴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与数据存储器。CPU是PLC的核心，一切逻辑运算与判断都是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。
⑵输入/ 输出接口
输入接口用于接收输入设备（如：按钮、行程开关、传感器等）的控制信号。
输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备（如: 接触器、电磁阀、指示灯等）。
⑶电源
电源指为CPU、存储器、I/O 接口等部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源。
⑷编程器
编程器是PLC很重要的外部设备，它主要由键盘、显示器组成。编程器分简易型和智能型两类。小型PLC 常用简易编程器，大、中型PLC多用智能编程器。编程器的作用是编制用户程序并送入PLC 程序存储器。利用编程器可检查、修改、调试用户程序和在线监视PLC 工作状况。现在许多PLC 采用和计算机联接，并利用专用的工具软件进行编程或监控。
⑸扩展接口
I/O 扩展接口用于将扩充外部输入/ 输出端子数扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。
⑹外部设备接口
此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。
3.2 PLC的工作原理
PLC采用“顺序扫描、不断循环”的工作方式，这个过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期。
⑴输入采样阶段
PLC在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入所有输入端的通/断状态或输入数据，并将此状态存入输入状态寄存器，即输入刷新。接着转入程序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态发生变化，输入状态寄存器的容也不会改变，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入。
⑵程序执行阶段
PLC在执行阶段，按先左后右，先上后下的步序，执行程序指令。其过程如下：从输入状态寄存器和其它元件状态寄存器中读出有关元件的通/ 断状态，并根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关的状态寄存器中。
⑶输出刷新阶段
在所有指令执行完毕后，将各物理继电器对应的输出状态寄存器的通/ 断状态，在输出刷新阶段转存到输出寄存器，去控制各物理继电器的通/ 断，这才是PLC 的实际输出。
由PLC的工作过程可见，在PLC的程序执行阶段，即使输入发生了变化，输入状态寄存器的容也不会立即改变，要等到下一个周期输入处理阶段才能改变。暂存在输出状态寄存器中的输出信号，等到一个循环周期结束，CPU集中将这些输出信号全部输出给输出锁存器，这才成为实际的CPU输出。因此全部输入、输出状态的改变就需要一个扫描周期，换言之，输入、输出的状态保持一个扫描周期。
3.3 PLC的功能特点
⑴使用方便，编程简单
采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
⑵功能强，性能价格比高
一台小型PLC有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。它与一样功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
⑶硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。
⑷可靠性高，抗干扰能力强
传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。
PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
⑸系统的设计、安装、调试工作量少
PLC用软件功能取代了继电器控制系统量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计一样功能的继电器系统电路图的时间要少得多。
PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。
⑹维修工作量小，维修方便
PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。

3.4梯形图设计规则
⑴触点的安排
梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。
⑵串、并联的处理
在有几个串联回路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。
⑶线圈的安排
不能将触点画在线圈右边，只能在触点的右边接线圈。
⑷不准双线圈输出
如果在同一程序中同一元件的线圈使用两次或多次，则称为双线圈输出。这时前面的输出无效，只有最后一次才有效，所以不应出现双线圈输出。
⑸重新编排电路
如果电路结构比较复杂，可重复使用一些触点画出它的等效电路，然后再进行编程就比较容易。
⑹编程顺序
对复杂的程序可先将程序分成几个简单的程序段，每一段从最左边触点开始，由上之下向右进行编程，再把程序逐段连接起来。

4 PLC电梯控制系统的硬件设计
4.1机型选择
SIMATIC的S7-300系列PLC适用于很多场合中的检测、监测与控制。S7-300 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。
S7-300 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；丰富的置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块等。S7-300 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用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。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业与民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。
4.2电梯控制系统的基本结构
电梯PLC的控制系统主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图 4-1为电梯 PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括 PLC 主机与扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。
系统控制核心为PLC主机、操纵盘、呼梯盘、井道与安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器与召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。
图4-1 电梯控制系统的基本结构

4.3电梯控制系统的设计思想
⑴信号控制系统
电梯信号控制基本由PLC实现。电梯信号控制系统如图4-2所示，输入到PLC的控制信号有：运行方式选择、运行控制、轿指令、层站召唤、开关门与限位信号、门区和平层信号等。
图4-2 电梯PLC控制系统框图
⑵电梯控制系统实现的功能
a接受每个呼叫按钮（包括部和外部的呼叫）的呼叫命令，并作出相应的响应。
b电梯停在某一层时，此时按动该层的呼叫按钮（上呼叫或下呼叫），则相当于发出打开电梯门命令，进行开门的动作过程；若此时电梯的轿箱不在该层，则等到电梯关门后，按照不换向原则控制电梯向上或向下运行。
c电梯运行的不换向原则是指电梯优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫，直到这些命令全部响应完毕后才响应使电梯反方向运行的呼叫。
d电梯在每一层都有一个行程开关，当电梯碰到某层的行程开关时，表示电梯已经到达该层。
e当按动某个呼叫按钮后，相应的呼叫指示灯亮并保持，直到电梯响应该呼叫为止。
f当电梯停在某层时，在电梯部按动开门按钮，则电梯门打开，按动电梯部的关门按钮，则电梯门关闭。但在电梯行进期间电梯门是不能被打开的。
4.4曳引电机与门电机电路图
电气控制系统主回路原理图如图4-3所示。图中 M1，M2 为曳引电机和门电机，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。
图4-3 电气控制主回路原理图
4.5输入\输出分配
采用PLC构成四层电梯控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮 K1和指示灯H1，二层有上升呼叫按钮K2和指示灯H2以与下降呼叫按钮K4和指示灯H4，三层有上升呼叫按钮K3和指示灯H3以与下降呼叫按钮K5和指示灯H5，四层有下降呼叫按钮K6和指示灯H6。一至四层有到位行程开关SQ1～SQ4。电梯有一至四层呼叫按钮K10～K7和指示灯H10～H7；电梯开门和关门按钮SB1和SB2，电梯的开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制，开门限位由行程开关ST1检测，关门限位由行程开关ST2检测。轿厢上行和下行由接触器KM1 和 KM2控制，并有上行记忆指示灯H11和下行记忆指示灯H12。
综上所述，输入点共有18个，输出点共有16个。
表4-1 输入输出分配表
名称
输入点
名称
输出点
一楼行程开关
I0.0
上行记忆
Q0.0
二楼行程开关
I0.1
下行记忆
Q0.1
三楼行程开关
I0.2
电机正转
Q0.2
四楼行程开关
I0.3
电机反转
Q0.3
一楼呼
I0.4
一楼呼指示
Q0.4
二楼呼
I0.5
二楼呼指示
Q0.5
三楼呼
I0.6
三楼呼指示
Q0.6
四楼呼
I0.7
四楼呼指示
Q0.7
一楼外呼上行
I1.0
一楼外呼上行指示
Q1.0
二楼外呼上行
I1.1
二楼外呼上行指示
Q1.1
三楼外呼上行
I1.2
三楼外呼上行指示
Q1.2
二楼外呼下行
I1.3
二楼外呼下行指示
Q1.3
三楼外呼下行
I1.4
三楼外呼下行指示
Q1.4
四楼外呼下行
I1.5
四楼外呼下行指示
Q1.5
开门限位
I1.6
门电机正转
Q1.6
关门限位
I1.7
门电机反转
Q1.7
手动开门
I2.0

手动关门
I2.1

4.6 PLC外部接线图
PLC外部接线图如图4-4所示：

图4-4 PLC外部接线图

5软件系统开发
5.1程序流程图
系统的软件主程序流程图如图5-1所示。
图5-1 程序流程图
5.2软件系统选型
STEP 7V5.4是西门子公司专门为S7-300系列PLC设计的在个人计算机 Windows 操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学，可用梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图三种编程语言编制程序，不同的编程语言编制的程序可以相互转换。STEP 7V5.4提供两套指令集，即SIMATIC 指令集（S7-300 方式）和国际标准指令集（IEC1131-3 方式）。程序编制完成之后，利用 PLC 与计算机专用的 PC/PPI 电缆传送程序至 PLC。
5.3梯形图程序设计

6结束语
电梯控制技术是一项专业技术，它涉与到机电传动、自动化等多门课程。此次有关电梯控制的课程设计使我对自己所学的基础理论、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。同时这次课程设计也使我学习了很多新的知识，提高了我检索和获取知识的能力；使我建立起了一套完整的科学思考观，去解决课程设计中遇到的一系列的问题。相信此次的课程设计也会为我以后的生活、学习和工作起到很大的帮助。
最后，感老师与实验室的研究生所给予的帮助，感他们在我遇到问题时对我的谆谆教导。

参考文献
[1] 许颖泉,胡剑凌.电梯PLC智能控制系统研究[J].理论研究,2011(10).
[2] 圣华.小型电梯PLC智能控制系统研究探讨[J].现代商贸工业,2009(13).
[3] 振强,王晖,玉峰.可编程控制原理与应用教程[M].:清华大学,2005.
[4] 常晓玲.电气控制系统与可编程控制器[M].:机械工业,2004.
[5] 宋伯生.PLC编程实用指南[M].:机械工业,2007.
[6] 肖军,孟令军.可编程控制器原理与应用[M].:清华大学,2008.