动机拽引拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。电梯的开、关门由另一台电动机门机拖动，电动机的正转为电梯开门，反转为关门。一层有厢外呼叫按钮K1、厢内呼叫按钮K21以及门限平层开关SQ11。二层有厢外呼叫按钮K2、厢内呼叫按钮K22以及门限平层开关SQ12。三层有厢外呼叫按钮K3、厢内呼叫按钮K23以及门限平层开关SQ13。四层有厢外呼叫按钮K4、厢内呼叫按钮K24以及门限平层开关SQ14。五层有厢外呼叫按钮K5、厢内呼叫按钮K25以及门限平层开关SQ15。电梯开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制，关门到位由行程开关SQ6检测，开门到位由行程开关SQ7检测。轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制，并有上行和下行转换按钮K26、K27，外加电梯在响应后而无人乘坐电梯是的K0关门开关。共计输入点20个，输出点11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I/O总点数有31个，模拟量I/O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I/O总点数×(10～15)+模拟量I/O总点数×(150～250)再按30%左右预留余量。估算本系统需要内存容量约为600B。
综上所述，输入点共有20个、输出点共有11个、内存容量大约600B。实验室有可编程控制器S7-200的PLC224输入、输出IO为14/10，内存容量为12K。外加扩展16个IO口的EM223模块，即系统共有输入、输出IO为22/18。可满足本设计要求。 3.4.2 组态软件选择
组态软件在国内是一个约定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件”。组态王监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它以其逼真再现现场画面，使控制者在任何时间任何地点均可实时掌控系统每一个细节。它不但实现对现场的实时监测与控制，且还在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用，有利于实验者对现场实时监控[3]。
鉴于组态王的优点，本设计采用市场上广泛推广KingView6.53来进行电梯控制系统的现场监控。
3.5系统的电路设计
3.5.1系统的主电路设计
根据设计要求，本次设计的电气控制系统主控回路原理图如图3所示。图中M1，M2分别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，从而进行对电梯的控制。FR1，FR2是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、FU2为熔断器，起过电流保护作用。
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图3 电梯控制系统主控回路图
其主要设计思想为：当手动开关SB1闭合，停止开关SB2处于闭合状态，如有呼叫信号响应，PLC则按照预先植入的程序执行。
1.当IO口Q0.0输出时，其Q0.0常开触点闭合，继电器KM1得电，KM1的常开触头闭合，电动机M1正转，即电梯向上运行。同时KM1的辅助常闭触头断开，构成互锁结构防止电机M1正反转同时运行，即防止电梯向下运行，可提高电梯运行的可靠性。
2.当IO口Q0.1输出时，其Q0.1常开触点闭合，继电器KM2得电，KM2的常开触头闭合，电动机M1反转，即电梯向下运行。同时KM2的辅助常闭触头断开，构成互锁结构防止电机M1正反转同时运行，可提高电梯运行的可靠性。
3.当IO口Q1.0输出时，其Q1.0常开触点闭合，继电器KM3得电，KM3的常开触头闭合，电动机M2正转，即电梯开门。同时KM3的辅助常闭触头断开，构成互锁结构防止电机M2正反转同时运行，可提高电梯运行的可靠性。
4.当IO口Q1.1输出时，其Q1.1常开触点闭合，继电器KM4得电，KM4的常开触头闭合，电动机M2反转，即电梯关门。同时KM4的辅助常闭触头断开，构成互锁结构防止电机M2正反转同时运行，可提高电梯运行的可靠性。
当需检修电梯时，则按下停止按钮SB2，先使电梯复位。再断开手动开关SB1。隔离电源后再进行检修，以保证检修人员安全。 3.5.2 PLC的IO分配表
组态王的PLC电梯控制系统中PLC输出端口Q0.0、Q0.1、Q1.0、和Q1.1分别接入到图3电梯控制系统主控回路图中的相应位置来控制继电器KM1-KM4，从而控制电梯系统的上升和下降以及开门和关门。PLC的外部输入和输出端口作用见表3.PLC的IO分配表。
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表3 PLC的IO分配表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 名称 关门按钮 一层外部呼叫 二层外部呼叫 三层外部呼叫 四层外部呼叫 五层外部呼叫 一层内部呼叫 二层内部呼叫 三层内部呼叫 四层内部呼叫 五层内部呼叫 一层平层信号 二层平层信号 三层平层信号 四层平层信号 五层平层信号 I/O端口 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 序号 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 名称 I/O端口 开门宽度门限 I0.6 关门到位门限 I0.7 由上到下转换 I2.6 由下到上转换 I2.7 控制电梯上升 Q0.0 控制电梯下降 Q0.1 控制电梯开门 Q1.0 控制电梯关门 Q1.1 显示上升 Q0.4 显示下降 Q0.5 一层显示 Q2.1 二层显示 Q2.2 三层显示 Q2.3 四层显示 Q2.4 五层显示 Q2.5
3.5.3 PLC硬件电路设计
本设计电梯控制系统共有20个输入触头和11个输出触头，采用了S7-200系列的CPU224和扩展模块EM223。系统采用K21-K25厢内呼叫点动开关和K1-K5厢外呼叫点动开关，以及平层接近开关SQ11-SQ15、门限接近开关SQ6-SQ7和转换行程开关K26-K27均使用PLC224的CPU单元的集成电源。组态王的PLC电梯控制系统的核心CPU PLC224的硬件输入和输出接线图如图4所示。
图4 PLC224硬件输入和输出接线图
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4系统软件设计
本课题设计组态王的PLC电梯控制系统，主要以PLC程序设计为主，用软件程序来替代传统的继电器-接触器控制系统的逻辑运算，顺序运算，以提高系统的可靠性，减小控制系统体积，降低能耗及其维修保养费用。
4.1 组态王的PLC电梯控制系统的优点
根据系统的下述控制要求：
1.电梯在上行响应高层呼叫，电梯在下行时响应低层呼叫。 2.在上行和下行途中如遇呼梯信号时，顺向响应，反向不响应。 3.在内部装有转向的开关，在顺向无呼叫的情况下，可以选择反向行车 4.内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层均有记忆功能。 5.停层时自动开门和延时自动关门，并可以手动关门。 6.行车不能开门、开门不能行车。
7.用组态对电梯运行情况进行实时监测和控制。
一般PLC电梯控制系统，在其门厅输入单元中采用向上呼叫和向下呼叫二个输入点控制，设有上、下两个方向呼叫按钮以供选择、使其顺向运行截车。一般是运行到最高层和最低层再反向，继而循环运行。
组态王的PLC电梯控制系统：在其门厅输入单元中只采用一个呼叫按钮对其上行和下行同时进行呼叫，但由于在程序中设定了运行标志位，仍可以满足系统上行和下行呼叫。减少系统的输入点降低系统投资成本，提高系统的可靠性；采用了转换方向按钮，可以在无其他人时厢内乘车可以改变电梯运行的方向，使其运行方便快捷。
4.2电梯逻辑程序设计
4.2.1 系统总程序设计方框图
系统总设计方案为：当给系统上电后，PLC的程序进行初始化，并确定上行和下行的方向，等待厢内和门厅的呼叫信号，若没有呼叫信号则等待呼叫信号的响应；若有呼叫信号，程序确定呼叫目标层与电梯运行方向组合后确定电梯的升降。当电梯在升降过程中以接近开关的平层信号状态来辨别是否为目标层，若辨别不是目标层，则电梯继续升降；若是目标层，则电梯停车并开门，开门延时一段时间让乘客进出电梯后自动关门。如果开门时厢外无乘客，厢内的人可以按下关门按钮，电梯提前关门。如果停止按钮SB2没有动作，电梯继续响应呼叫信号，进而循环执行上述过程。其电梯控制系统总程序设计方框图见图5。
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方向显示 上 电 等 待 初 始 化 是否有门厅呼叫 是 否 确定呼叫目标层 是是否有厢内呼叫 否电梯选向 电梯启动升降 否 是否目标层 换向按钮 是 平层信号检测 停车并开门 延 时 关 门
停 止 图5 系统总程序设计方框图
是 是否停止运行 否 4.2.2电梯上升下降流程图
电梯在整个过程中以行程开关SQ11-SQ15的信号为楼层的标示，确定电梯所在的楼层。电梯具体在某一层的时候，若电梯某时刻处于第三层，此时的电梯运行标志为上升。在不改变运行标志的前提下，电梯这时响应四、五楼层呼叫或选层，然一、二层的呼叫PLC响应但电梯仍然是向上运行，其中如果四层有呼叫信号，当电梯到达第四楼层时，电梯响应停车并开门，电梯关门后继续响应第五层的呼叫，电梯继续上升。在行车途中如果没有其他响应，电梯直到运行到五层后自动换向再向下运行。详细见图6电梯的具体升降流程图。
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