基于plc控制的自动升降梯设计毕业论文

基于PLC控制的自动升降梯设计摘 要随着科学技术的发展，近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的升降梯，升降梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，升降梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前升降梯拖动的主要发展方向。本文主要详细讲述了PLC在升降梯控制系统中的应用。 关键词：PLC 升降梯 控制系统 升降梯系统设计 AbstractWith the development of science and technology in recent years, Chinas elevator production technology for fast development. Some elevator manufacturers also continue to improve the design, modification process. Replacement of production update the elevators, escalators and mechanical systems can be divided into two parts control system, with automatic control theory and the development of microelectronics technology, elevator the drag way and means of control are great changes have taken place, exchange Speed is the main drag elevator the current direction of development. This article detailed account of the PLC in the elevator control system applications. Key words: PLC elevator control system elevator system design 目录摘要Abstract1绪论 1.1研究背景1.2研究意义2升降梯及PLC概述 2.1 升降梯的相关知识2.2PLC的相关知识 3.总体设计方案3.1 PLC控制系统和其他工业控制系统的比较3.2 电梯PLC控制系统的构建3.3 电梯控制系统实现的功能3.4 电梯的安全保护装置3.5 电梯控制系统原理图3.6 设计要求及选型4 硬件系统设计4.1电梯的主要参数及规格尺寸 4.2可编程控制器的选型4.3 I/O地址的分配4.4七段数码管显示4.5 主回路原理图4.6 I/O接线图5系统软件设计5.1电梯开关运行回路5.2 电梯的外召唤信号登记消除及显示回路5.3 电梯上行5.4 电梯下行5.5 电梯控制主程序流程图结论致谢参考文献1绪论1.1研究背景升降梯是高层宾馆、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，对升降梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。 升降梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代升降梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在升降梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计升降梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而只有升降梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证升降梯的最终高质量。在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为升降梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此，可以说乘坐升降梯更安全。美国一家保险公司对升降梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是：乘升降梯比走楼梯安全5倍。据资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘升降梯的人数每年却有540亿人次之多。目前，由可编程序控制器(PLC)和微机组成的升降梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的升降梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种升降梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为升降梯控制的发展方向。 1.2研究意义可编程序控制器，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，迄今己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现已成为现代工业控制三大支柱(PLC、CADCAM、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、具有远程通信联网功能，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，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛应用。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。 总之，升降梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为升降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，它已经成为升降梯运行中的关键技术。 2升降梯及PLC概述 2.1 升降梯的相关知识升降梯是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级(踏板)进行升降或者平行运送人、货物的机电设备”。2.1.1升降梯技术发展趋势（1）环保：绿色理念是电梯发展总趋势。有专家预言“谁最先推出绿色产品并抢占市场，谁就掌握市场竞争主动权”。发展趋势主要有：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。电梯装璜将采用无（少）环境污染材料。电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术。安装电梯将无需安装手脚架。电梯零件在生产和使用过程中对环境没有影响并且材料是可以回收的。（2）蓝牙技术在电梯上应用。安装过电梯的人都知道放线、对线是费时、费力、极容易错的工作。如果控制屏与召唤系统通过蓝牙技术连接起来实现无线召唤将会是电梯控制的另一场革命同时为我们带来巨大好处。2.1.2 PLC在升降梯控制中的应用 目前，在升降梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是升降梯控制系统中理想的控制新技术。随着科技的进步，升降梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。 2.2 PLC的相关知识2.2.1. PLC的定义可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，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。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。 2.2.2PLC的特点：2.2.2.1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，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。 2.2.2.2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通信能力的增强及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。 2.2.2.3易学易用深受工程技术人员欢迎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。 2.2.2.4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，使控制系统设计及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。 2.2.2.5体积小，重量轻，能耗低 以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 2.2.3 PLC发展趋势 1向高速度、大容量方向发展 为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。 2向超大型、超小型两个方向发展 当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。 3PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力 为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。 4增强外部故障的检测与处理能力 根据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。 5编程语言多样化 在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。 3.总体设计方案3.1 PLC控制系统和其他工业控制系统的比较单片机只是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控制，还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大，要求设计者具有很强的计算机领域的理论知识和实践经验。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忧。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。 工业控制计算机也是为工业控制设计的，目前比较流行的是PC总线工控机，它与个人计算机兼容。工控机采用总线式结构，各厂家产品的兼容性强。工控机一般是在通用微机的基础上发展起来的，有实时操作系统的支持，因此在要求快速、实时性强、功能复杂的领域占有优势。工控机的价格较高，将它有与开关量控制以取代继电器系统有些大材小用。工控机的外部I/O接线一般都用多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如可编程序控制器的接线端子那样方便可靠。以上各种计算机用语控制的程序一般都是用汇编语言编写的，不像可编程续控制器的梯形图语言那样易于被工厂的电气人员掌握。可编程序控制器是专为工厂现场应用环境设计的，结构上采取整体密封或插件组合型，对印刷电路板、电源、机架、插座的制造和安装，均采用了严密的措施。可编程序控制器由于具有前述的各种优点，在工业控制领域具有不可比拟的竞争力。当然在电梯的控制领域也具有重要的地位，把可编程序控制器用于电梯运动的核心部分是很合理的选择，而且可编程序控制器现在在市场上也是一种成熟的产品。总之，经上述比较可得，我确定选用PLC控制电梯的运行。PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现通道(字)的运算和数据存储，另外还有位处理器，进行点(位)运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。PLC控制系统优点如下：(1)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。(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与报警显示，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。3.2 电梯PLC控制系统的构建 （1）机房机房用来安装曳引机、电控屏、限速器等。机房可以设置在井道顶部，也可设置在井由自部。当机房设于井道底部时，即为曳引机下置式曳引方式。这种方式结构复杂，建筑物承重大，对井道尺寸要求大，只有在机房无法顶置时才使用。对于绝大多数电梯，椭均设于井道顶部。机房必须有足够的面积，高度、承重能力及良好的通风条件。 （2)曳引系统曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮组成。曳引机由电动机联轴器、制动器、减速器、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源；曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重装置（或者两端固定在机座房上），依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢的升降；导向轮的作用是分开轿厢和对重装置的距离，采用复绕型时还可增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或重梁上。当钢丝绳的绕绳比大于1时，在轿厢和对重架上应增设反绳轮。反绳轮的个数可以是1个、2个，甚至3个，这与曳引比有关。 （3)导向系统导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。它的作用是限制轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导轨固定在导轨架上；导轨架是支承导轨的组件，与井道壁联接；导靴装在轿厢和对重架上，与导导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。 （4)门系统门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。轿厢门社在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成；层门社在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴和门锁装置及开锁装置组成；开门机社在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。 （5)轿厢轿厢是用以运送乘客和货物的电梯组件。它由轿厢架和轿厢体组成。轿厢架是轿厢体的承重构架。是由上横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成；轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮等组成；轿厢体空间的大小由额定载重量和额定载客量决定。 （6)门厅每一层电梯门口装的门，门上带有机器锁及电气接点。客梯多为自动开关门，开关门由轿厢门上的开门刀带动厅门上的橡皮勒辘来完成的，而轿厢门是由轿厢上的开关门装置驱动的。 （7)井道井道由围壁、顶板及底坑围成一个在纳电梯轿厢和对重的有限空间。为了出人，在每个层站开有入口。 （8)围壁围壁的作用是将电梯与外界分隔开，当导轨架直接安装在围壁上时，它还应承受费切力。围壁的结构分为封闭式和空格式。 （9)顶板井道的顶部是机房，它是维修人员工作的地方。因此顶板必须是封闭型的，将井道与机房完全隔离。顶板还具有阻止机房即传向井道的作用。对于快、高速电梯，为了取得良好的隔声效果，常在井道顶部设隔音层，此时的井道顶成了双层结构。 （10)底坑井道的底坑深入地面，用于安装缓冲器、限速器、钢丝绳涨紧装置等。由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水设施。 （11)重量平衡系统该系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成，对重将平衡轿厢自重和部分的额定载重；重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯设计影响的装置。 （12)电力拖动系统该系统由曳引机、供电系统、速度反馈装置、调速装置和变频器等组成。对电梯实行速度控制。曳引电动机是电梯的动力源，根据电梯的配置可用交流电动机或直流电动机；供电系统是为电动机提供电源的装置；速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号，一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，与电动机相连；调速装置对曳引电动机实行调速控制；变频器可以通过改变频率的大小来控制其运行速度的快慢。 （13)电器控制系统该系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成，它起着操纵和控制电梯运行的作用。操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急；位置显示装置是指轿内和层站的指层灯；层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站；控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件（或板）组成，是电梯实行电气控制的集中组件；选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。它可由机械式、继电器式或电子式组成。 （14)安全保护系统 电梯上设有机械和电气的各类保护系统，以保证电梯安全使用。机械方面的有限速器和安全钳，起超速保护作用；缓冲器，起冲顶和撞底保护作用；切断总电源的极限保护。3.3 电梯控制系统实现的功能(1)一台电机控制上升和下降。(2)各层设上/下呼叫开关(最顶层与起始层只设一只)。(3)电梯到位后具有手动或自动开门关门功能。(4)电梯内设有层楼指令键，开关门按键，警铃风扇及照明按键。(5)电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯。(6)待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门迎客。(7)自动关门与提早关门。在一般情况下，电梯停站4-6秒应能自动关门；在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作。(8)按钮开门。在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开。(9)内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序自动停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向。(10)自动定向。当轿厢内操纵盘上，选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自动确定运行方向。(11)呼梯记忆与顺向截停。电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。(12)自动换向。当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号。(13)自动关门待客。当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时电梯应自动关门在调定时间内自动关闭轿厢照明。3.4 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，其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，轿厢上的撞块就触动此开关，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。3.5 电梯控制系统原理图电梯控制系统原理图如图4-1所示图3-1电梯控制系统原理图3.6 设计要求及选型可编程序控制器是由继电器逻辑控制而来的，所以它在开关量处理、顺序控制方面具有一定的优势，发展初期主要侧重于开关量顺序控制。随着计算机技术的发展，可编程序控制器增加了数值运算、PID闭环调节功能，并开始与个人计算机或小型计算机联网，它本身也可以构成网络系统。可编程序控制器的应用领域，在发达的工业国家，可编程序控制器已经广泛地应用在所有的工业部门，随着可编程序控制器的性能价格比的不断提高，过去许多使用专用计算机的场合也可以使用可编程序控制器。比如用在开关量的控制，这是可编程序控制器最基本最广泛的应用，它的输入和输出信号都是只有通、断状态的开关量信号，这种控制与继电器控制最为接近，可以用价格较低，仅有开关量控制的功能的可编程序控制器作为继电器控制系统的替代物。开关量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动线生产线，如机床控制、冲压、铸造机械、运输带、包装机械的控制，同样也可以用于电梯的控制。通过上述的简述，我希望在控制系统中能够达到如下要求： （1）乘坐舒适感根据人们生活中的经验证明，在运动速度不变的情况下，速度值的大小对人们的器官基本上没有什么影响，这只是指人们沿地面或空中的沿与地面平行的任意方向运动的情况而言的。高速的升降运动就和上述运动有所不同。这是由于在升降运动中，人体周围气压的迅速变化，对人们的器官产生影响。例如耳膜会感到压力而嗡嗡响等等。只要采取一定措施，这些影响是可以消除的。所以目前电梯的运行速度虽已高达10m/s。仍能使乘客无大的不适感。 （2）电梯理想运行曲线根据大量的研究和实验表明，人可接受的最大加速度为am1.5m/s2，加速度变化率m3m/s3,电梯的理想运行曲线按加速度可划分为三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲线实现较为困难，而三角形曲线最大加速度和在启动及制动段的转折点处的加速度变化率均大于梯形曲线，即 m跳变到-m或由-m跳变到 m的加速度变化率，故很少采用，因梯形曲线容易实现并且有良好加速度变化率频繁指标，故被广泛采用。变频器构成的电梯系统，当变频器接收到控制器发出的呼梯方向信号，变频器依据设定的速度及加速度值，启动电动机，达到最大速度后，匀速运行，在到达目的层的减速点时，控制器发出切断高速度信号，变频器以设定的减速度将最大速度减至爬行速度，在减速运行过程中，变频器的能够自动计算出减速点到平层点之间的距离，并计算出优化曲线，从而能够按优化曲线运行，使低速爬行时间缩短至0.3s,在电梯的平层过程中变频器通过调整平层速度或制动斜坡来调整平层精度。即当电梯停得太早时，变频器增大低速度值或减少制动斜坡值，反之则减少低速度值或增大制动斜坡值，在电梯到距平层位置410cm时，有平层开关自动断开低速信号，系统按优化曲线实现高精度的平层，从而达到平层的准确可靠。（其速度曲线如图4-2所示）图3-2 抛物线直线综合速度曲线抛物线直线综合速度曲线的加速时间的起始阶段（ta/n）和最末段（ta/n）均为抛物线形速度曲线，而中间段（n-2）ta/n为直线形的速度曲线；n为起动时间系数。通过上述的分析可知，我所选择的电梯载重量为1000kg,速度为1m/s,四层四站。电动机选用交流三相异步电动机，它具有结构简单、维护和操作简便、价格便宜、坚固耐用、工作可靠等优点；其缺点是调速性差、概率因数低。变频器选用安川变频器（616G5），它作为通用变频器适合任何应用场合,在低速下能够实现平稳启动（1%额定转速），并且极其精确地运行。它的自动调整功能可使世界各地生产的电动机达到高性能运行。具有如下优点：低速大转矩和全频域平稳加、减速；驱动普通电机能达到最佳的控制效果；操作简单灵活；具有扩展功能，既可单机使用也可联网使用；设计平均无故障时间：250000小时。4 硬件系统设计4.1电梯的主要参数及规格尺寸 （1）额定载重量（kg）：制造和设计规定的电梯载重量。 （2）轿厢尺寸（mm）：宽深高。 （3）轿厢形式：有单或双面开门及其它特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电风扇、电话的要求等。 （4）轿门形式：有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。 （5）开门宽度（mm）：轿厢门和厅门完全开启的净宽度。 （6）开门方向：人在厅外面对厅门，门向左方向的为左开门，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，也称为中分门。 （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的运行速度。半绕2：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。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）：凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。 （11）提升高度（mm）：由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离。 （12）顶层高度（mm）:由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。 （13）底坑深度（mm）：由层底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）井道深度（mm）：由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离。 （15）井道尺寸（mm）：宽深。为了加强对电梯产品的管理，提高电梯产品的使用效果，国家曾于1974年颁布了JBI435-74、JBI816-74、JB/Z110-74等一批电梯产品的部标准。电梯的主要参数是电梯制造厂和设计和制造电梯的依据。用户选用电梯时，必须根据电梯的安装使用地点、载运对象等，按标准的规定，正确选择电梯的类别和有关参数与尺寸，并根据这些参数与规格尺寸，设计和建造安装电梯的建筑物。否则会影响电梯的使用效果。4.2可编程控制器的选型PLC的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性价比。电梯PLC控制系统不再使用继电器控制系统中模拟轿厢运动的机械选层器。电梯运行过程中，轿厢所处楼层位置如何检测，PLC软件如何根据给定输入信号及运行条件判断或计算楼层数，是电梯正常运行的首要问题，是正确定向和选层换速的必要前提。PLC是种算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，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。综合所述PLC具有以下特点：(1)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，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。(2) 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通信能力的增强及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。(3)易学易用，深受工程技术人员欢迎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。(4)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，使控制系统设计及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是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。4.3 I/O地址的分配表4-1 I/0地址的分配输入地址输出地址一层限位行程开关（SQ1）X000电梯上行Y000二层限位行程开关（SQ2）X001电梯下行Y001三层限位行程开关（SQ3）X002电梯开门Y002四层限位行程开关（SQ4）X003电梯关门Y003开门完毕检测开关（SQ5）X004超重报警Y004关门完毕检察开关（SQ6）X005压力传感器Y005一层指令按钮X006二层指令按钮X007三层指令按钮X010四层指令按钮X011一层上行呼梯按钮X012二层上行呼梯按钮X013二层下行呼梯按钮X014三层上行呼梯按钮X015三层下行呼梯按钮X016四层下行呼梯按钮X017限重传感器X022压力传感器X023矫箱内开门按妞X020矫箱内关门按妞X0214.4七段数码管显示此数码管显示是由PLC控制，具体说是由行程开关控制，数码管分为七段，每一段由一个中间继电器控制，当行程开关被压住，楼层就显示几楼。例如：电梯碰到一楼的行程开关，则一楼的中间继电器带电并且中间继电器的辅助触头带动Y006、Y007带电从而使b、c段显示，从而显示1。（如图5-1所示）图4-1 七段数码管显示4.5 主回路原理图根据本设计要求，本次设计的电气控制系统主要回路原理图如5-2图所示。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为己过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载是断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用。图4-2 主回路原理图4.6 I/O接线图图4-3 I/O接线图5系统软件设计5.1电梯开关运行回路(1)开关门控制开关门控制程序是按照双开门有/无司机控制来设计的。主要完成电梯的手动开门、无司机状态下的本层开门、电梯运行到达目的层站时的自动开门、手动关门、无司机状态下的自动延时关门、基站外启动时的开关门等功能。本层开门本层开门是指电梯在停车状态和非检修（有/无司机）条件下，当轿厢所在层楼有上召唤且没有定下方向，或有下召唤而没有定上方向时，电梯自动开门，电梯本层开门的条件也可简化为：在停车状态下，当轿厢所在层楼有厅外召唤时，电梯自动开门。开门控制及安全保护正常情况下，开门的条件有以下几种：本层开门、停车状态按轿内开门按钮、关门过程中有红外线检测信号（这种情况下将重新开门）、正常运行换速平层停车自动开门。开门到位后，若没有碰到开门限位开关，或限位开关失灵，则由于开门继电器吸合，门电机会发生堵转，时间一长可能烧毁电机。为此，设计了门电机保护程序，当开门动作时间超过正常开门时间23S后，通过定时器计时自动断开开门信号，停止开门。(2)关门控制关门的条件有以下几种：停车状态下按关门按钮、无司机状态下自动关门、时间到、锁梯时钥匙开关断开。停止关门或不关门的条件：关门到位碰到关门限位开关、有开门信号、开门继电器吸合、超载开关动作。在关门梯形图中也设置了关门安全保护，因为关门限位开关若不动作或失灵，同样容易将电机烧毁。在开始关门后通过定时器计时，超过正常关门时间，自动停止关门，以保护电机。5.2 电梯的外召唤信号登记消除及显示回路轿内指令和厅外召唤登记的条件是按下要登记的按钮，若此时电梯处在正常运行状态，而且电梯又不在登记的层楼，则该登记即为有效。轿内指令登记消号的条件是当电梯正常运行至登记楼层时，指令登记即被消号。厅外召唤消号的条件是当电梯正常运行至厅外召唤的楼层且电梯的运行方向与召唤按钮的方向一致时，厅外召唤即被消号。当在安全回路继电器动作、轿内电锁断开、检修等状态下指令信号不予登记，登记的信号即刻消号。(1)内指令信号处理内指令信号的处理包括信号的登记、显示基本层（停车）消息。信号的登记采用自锁原理，不论电梯上行或下行，当轿厢运行至有内指令的楼层时，均要换速停车，并消除登记信号，不需反射信号。(2)外召唤信号的处理厅外召唤信号同样需要进行登记，显示本层停车信号，此外还具有反向进行保号功能。5.3 电梯上行(1)当电梯停于1楼（1F）或2F、3F时，4楼呼叫(X011、X017)，当电梯门关上再上行，上行到4楼碰到行程开关(X003)后停止并自动或手动开门。(2)电梯停于1F或2F，3F呼叫(X010、X015)，当电梯门关上再上行，碰到3楼行程开关(X002)后停止并自动或手动开门。(3)电梯停于1F，2F呼叫(X007、X013)，当电梯门关上再上行，碰到2F(X001)行程开关后停止并自动或手动开门。(4)电梯停于1F，2F(X007、X013)，3F(X010、X015)同时呼叫，当电梯门关上再上行，碰到2F行程开关(X001)后停5秒，并自动或手动开门，当电梯门关上再上行，继续上行到碰到3F行程开关(X002)后停止并自动或手动开门。(5)电梯停于1F，3F(X010、X015)、4F(X011、X017)同时呼叫，当电梯门关上再上行，电梯上行到3楼碰到行程开关(X002)后，停5秒并自动或手动开门，当电梯门关上再上行，继续上行到碰到4F行程开关(X003)后停止并自动或手动开门。(6)电梯停于1楼，2楼(X007、X013)、4(X011、X017)楼同时呼叫，当电梯门关上再上行，电梯上行到2楼碰到行程开关(X001)后停5秒并自动或手动开门，当电梯门关上再上行，继续上行到4楼行程开关(X003)停止并自动或手动开门。(7)电梯停于1楼，2(X007、X013)、3(X010、X015)、4(X011、X017)楼同时呼叫，当电梯门关上再上行，电梯上行到2楼碰到行程开关(X001)后停5秒并自动或手动开门，当电梯门关上再上行，继续上行到3楼碰到行程开关(X002)后停5秒并自动或手动开门，当电梯门关上再上行继续上行到4楼碰到行程开关(X003)后停止并自动或手动开门。(8)电梯停于2楼，3(X010、X015)、4(X011、X017)楼同时呼叫，当电梯门关上再上行，电梯上行到3楼碰到行程开关(X002)后停5秒并自动或手动开门当电梯门关上再继续上行到4楼碰到行程开关(X003)后停止并自动或手动开门。5.4 电梯下行(1)电梯停于4楼或3楼或2楼，1楼呼叫(X006、X012)，当电梯门关上再下行，电梯下行到1楼碰到行程开关(X000)后停止并自动或手动开门。(2)电梯停于4楼或3楼，2楼呼叫(X007、X014)，当电梯门关上再下行，电梯下行到2楼碰到行程开关(X001)后停止并自动或手动开门(3)电梯停于4楼，3楼呼叫(X010、X016)，当电梯门关上再下行，电梯下行到3楼碰到行程开关(X002)后停止并自动或手动开门。(4)电梯停于4楼，3楼(X010、X016)、2楼(X007、X014)同时呼叫，当电梯门关上再下行，电梯下行到3楼碰到行程开关(X002)后停止并自动或手动开门，停5秒，继续下行到2楼(X001)停止。(5)电梯停于4楼，2楼(X007、X014)、1楼(X006、X012)同时呼叫，当电梯门关上再下行，电梯下行到2楼碰到行程开关(X001)后停5秒并自动或手动开门。当电梯门关上再下行，继续下行到1楼碰到行程(X000)开关后停止。(6)电梯停于4楼，3楼(X010、X016)、2楼(X007、X014)、1楼(X006、X012)同时呼叫，当电梯门关上再下行，电梯下行到3楼碰到行程开关(X002)后自动或手动开门停5秒，当电梯门关上再下行继续下行到2楼碰到行程开关(X001)后自动或手动开门停5秒，当电梯门关上再下行，再碰到1楼行程开关(X000)后停止。5.5 电梯控制主程序流程图图5-1电梯控制主程序流程图结论本设计基本上达到了最初设计目的。利用PLC实现了对升降梯的控制，通过合理的设备选型、硬件和软件设计，提高了电梯运行的可靠性。本设计虽然只是针对四层楼设计的电梯系统，但是在我们稍加改进后，可用于更高曾楼的建筑，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。主要硬件包括PLC主机及扩展、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、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及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。本设计在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对升降梯运行的自动控制，可靠性大大提高。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。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。PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。更改控制方案时不需改动硬件接线。经过调查，利用PLC控制电梯，其费用仅仅是继电器控制电梯费用的三分之一还少，而且从安全这个角度来说更没有继电器控制升降梯危险。但是，随着科学技术飞速的发展，升降梯控制由硬件化逐步向软件化发展。并且不断在更新控制方式，利用PLC控制升降梯这种方式将会全面发展到社会各个刚层楼企事业单位。致 谢 四年的大学生活已经快结束，在本专业的学习中使我掌握了不少专业知识，锻炼了自己。毕业设计可以说是四年学习的总结和体现，在指导老师的指导和帮助下，我完成了这篇毕业设计。她热心的帮助和循循善诱的指导深深感动了我。这篇设计和四年中所有教育过我的老师也是分不开的，没有他们的传授的知识我也不可能完成这个的课题。我无论是在课程学习阶段，还是在论文的选题，资料查询和撰写的每一个环节，无不得到指导教师的悉心指导和帮助。我为我几个月来静心学习，并取得较好成绩而感到欣慰，欣慰之余，我要感谢母校，向关心和支持我学习的所有老师和同学们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心和支持！参考文献1 廖长初编著.可编程控制器应用技术.重庆：重庆大学出版社，19972 毛中源等编著.微机控制电梯.北京：国防工业出版社，19963 李光弟编著.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，20004 汪晓光、王艳丹、孙晓瑛编著.可编程控制原理及应用.北京：机械工业出版社，19945 王兆义编著.可编程控制器教程.可编程控制器教程.北京：机械工业出版社，20016 陈宇编著.可编程控制器基础及编程技巧.广州：华南理