(1)按钮(SB) 按钮是结构简单的手动主令电器，当按钮被按下时，先断开常闭触点，然后才接通常开触点。按钮释放后，在复位弹簧作用下使触点复位。在没有按动按钮时，接在常开触头接线柱上的线路是断开的，常闭触点接线柱的线路是接通的；当按钮按下时，两种触点状态改变，同时也使与之相连接的电路状态改变。基于按钮的这种不按那么常开触点不通，按下导通后一旦放手又还原为不导通，这种优点正适合用来做内选层、门厅召唤的信号的输入主令电器。
(2)位置开关(SQ) 电梯的楼层位置的确定一般使用传感器，本文选用3个位置开关分别作为每一层的楼层位置输入。 b.输出元件
指示灯(HL) 用来指示电梯所在楼层及电梯的工作状态。选用3个指示灯分别用作楼层号的指示(表示电梯当前所在的楼层)、选用4个指示灯指示各层门厅召唤信号，选用2个指示灯指示电梯的运行状态(上行或下行)。 c.PLC
在选择PLC的型号时，先应该做的是输入输出点数估算和内存估算，然后
综合考虑确定PLC的型号。 (1)输入输出点数估算
1)输入点数：
门厅按钮4个，轿厢内按钮3个，楼层到位开关3个共10个。 2)输出点数：
楼层指示3个，呼叫指示4个，轿厢运行状态指示2个共9个。 I/O点数的确定应该以控制设备的所有输入/输出点数的总和为依据。在一般情况下，PLC的I/O点应该有适当的余量，通常根据统计的输入输出点数再增加10%~20%的可扩展余量后，作为输入输出点数的估算依据。因此，估算本电梯控制系统的PLC输入/输出点的个数都分别为20个左右。
(2)内存估算
存储器容量是指可编程控制器本身能提供的硬件存储单元大小，各种PLC的存储器容量大小可以从该PLC得基本的参数表中找到。按数字量I/O点数的
17
10~15倍，加上模拟I/O点数的200倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的30%左右考虑余量。根据上文中本系统输入/输出点的估算量知道，本系统大约需要字量I/O点总数为20个，无模拟I/O点。因此，可以估算出本系统所需PLC的内存大约为2K字节。
(3)PLC机型型号的选择
西门子(Siemens)公司生产的S7-200系列PLC属于小型可编程控制器，是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型可编程控制器，器结构紧凑、系列完整、功能完善，具有很高的性价比，可用于替代继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动控制系统。由于有很强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥作用。
S7-200系列PLC提供5种不同的基本单元(CPU)，型号为CPU221、CPU222、CPU224、CPU226及CPU226XM，不同型号的CPU内部芯片基本相同，实际安装的输入输出及通讯接口数量不同。每种单元又有交流220V供电及直流24V供电两种供电方式安排，每种CPU都有继电器输出、双向晶闸管输出及晶体管输出三种输出形式。S7-200系列提供多种功能的扩展单元及智能模块，如数字量输入或输出扩展单元，模拟量扩展单元，高数计数模块，定位控制及各种通信模块。S7-200系列还提供齐全的外围设备及编程环境，使系统构成容易，使用方便。S7-200各型CPU的比较如表4-1所示：
表4-1 S7-200各型CPU模块的比较
特性 本机数字量I/O
最大数字量输入/输出 最大模拟量输入/输出 程序空间（永久保存） 用户数据存储器 扩展模块
数字量I/O映像区 模拟量I/O映像区
CPU221 6入/4出 6入/4出 — 2048字 1024字 — 10 无
CPU222 CPU224 CPU226 CPU226XM 8入/4出 14入/10出 24入/16出 24入/16出 40入/38出 94入/74出 256入/256出 256入/256出 16入/16出 28入/7出 32入/32出 32入/32出 2048字 4096字 2096字 8192字 1024字 2506字 2560字 5120字 2个 7个 7个 7个 256 256 256 256 16AI/16AO 32AI/32AO 32AI/32AO 32AI/32AO
S7-200各型号PLC的应用范围如下： ① CPU 221：
小型PLC CPU 221，价格低廉，能满足多种集成功能的需要。 ② CPU 222 CN：
18
S7-200 CN家族中低成本的单元。通过可连接的扩展模块，即可处理模拟量。
③ CPU 224 CN，CPU 224XP CN： 具有更多的输入、输出点及更大的存储器。 ④ CPU 226 CN：
功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。 经过上面的比较，并结合本系统的实际，所以本电梯控制系统选择西门子S7-200CPU224型号的PLC作为控制器比较合适。
4.2.2 硬件电路连接图
a.主电气原理图
根据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图如图4-1所示。
QSL1L2L3FU1KM1KM2KM3KM4FR1FR2M13~M23~曳引电机门电机
图4-1 主电气原理图
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
19
电机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。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，起过流保护作用。
b.控制电路电气原理图
前面已介绍S7-200系列CPU中的CPU224的本机数字量为14入/10出，接线时输入接对应的开关，输出接指示灯。考虑到后面要对程序进行调试，故在画硬件接线图时标出QSPLC-3型实验台电梯模块上对应大开关量和指示灯。硬件接线图如图4-2：
1MI0.7内呼一层SB1内呼二层SB2内呼三层SB3一层上呼SB5二层下呼SB6二层上呼SB7三层下呼SB10I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.72M一层到位开关SQ1二层到位开关SQ2三层到位开关SQ4I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5M+24VDCL+CPU224DC24V1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.42LQ0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1二层向下呼叫指示灯E6二层向上呼叫灯E7三层呼叫灯E10轿厢下降KM1轿厢上升KM2一层指示灯E1二层指示灯E2三层指示灯E4一层呼叫灯E5 图4-2控制电路电气原理图 4.3 软件设计
在硬件电路上如何实现相应的功能，这就是软件的任务。软件设计就是对
20
控制器PLC编写相应的程序。通过程序控制PLC输出，使相应的执行元件进行相应的动作。软件设计的主要内容是根据系统的电气控制原理图列出输入/输出元件并给他们分配I/O端口，再进行梯形图的编写。
4.3.1 I/O分配
表4-2 三层电梯控制系统I/O分配表
内呼一层SB1 内呼二层SB2 内呼三层SB4 一层上呼SB5 二层下呼SB6 二层上呼SB7 三层下呼SB10 一层到位开关SQ1 二层到位开关SQ2 三层到位开关SQ4 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 一层指示灯E1 二层指示灯E2 三层指示灯E4 一层呼叫灯E5 二层向下呼叫灯E6 二层向上呼叫灯E7 三层呼叫灯E10 轿厢下降KM1 轿厢上升KM2 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 4.3.2 梯形图及说明
a.内呼信号登记
内呼信号有三个，内呼一层、内呼二层和内呼三层。利用启-保-停电路对内呼信号进行登记。其中内呼一层在电梯处于上升状态或一层指示灯亮时(Q1.1或Q0.1接通)都不能被登记；内呼二层的停止条件是二层指示灯亮(Q0.2接通)，即电梯处于二层时不对内呼二层的信号进行登记；内呼三层时，电梯处于下降状态或电梯三层指示灯亮时(Q1.0或Q0.3接通)都不对内呼三层信号进行登记。其梯形图如下：
21