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毕业设计电梯自动控制 班级： 专业：姓名： 学号：指导老师： 完成时间：I摘 要 本设计根据荆州职业技术学院关于机电一体化2004级毕业设计题目-电梯自动控制之要求利用欧姆龙系统完成设计。主要介绍了3层电梯的PLC的特点、PLC的功能、发展趋势、PLC控制电梯的软、硬件设计。在示意图、接线图、电梯的控制梯形图、指令表、和程序流程图的基础之上提出了PLC的编程方法。可编程控制系统（Programmable Logic Controller）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。 可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业自动化控制控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。电梯是高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物，传统的电梯控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用 PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适。目前在电梯行业已得到广泛应用。在层数和控制功能较少的场合，采用PLC控制较为有利。关键词 PLC功能及特点 硬件设计 软件设计54Abstract according to the design of mechanical and electrical integration Jinzhou Vocational and Technical College 2004 graduating class - a design requirement of the use of OMRON elevator control system complete the design. Lift the three-storey main features of the PLC, the PLC function, development trends, the soft PLC control elevator. hardware design. In maps, wiring plans, the elevator control Tally order table on the basis of a process flow chart and PLC programming. Programmable control system is a specialized application designed in industrial environments for the operation of electronic digital computing system. A programmable memory of it. Through digital or analogue input and output of various types of machinery and equipment, or to control the production process. PLC is the combination of computer technology and automation technology and the development of a new generic application control devices in industrial settings. As the replacement of traditional products and the relay. With the rapid development of microelectronics and computer technology, more programmable controller with the functions of a computer, Not only can be realized logic control, but also with the data processing, telecommunications, the Internet and other functions. Because it can be changed by software to control the process, but also has the advantages of small size, ease of maintenance and assembly, programming simple, high reliability features, such as anti-jamming capabilities, has been widely used in various fields of industrial automation control. greatly promote the process of integration of machinery. Tall Building elevator is an indispensable means of transport for the vertical transport of passengers and goods, The elevator control system mainly uses traditional relay - contactor control, the drawback is contact, the high failure rate. poor reliability, maintenance workload, and the use of PLC control system can be used to resolve these issues, make elevator operation more secure, convenient and comfortable. Elevator has been widely used in industry. Rise to the occasion and control functions in smaller, more favorable PLC control. Keywords Features and functions Hardware Design Software Design目 录引言11.概述21.1 PLC的简介21.2 PLC的特点21.3 PLC的功能31.4 发展趋势32.电梯的设计分析52.1 分析被控对象52.2 确定输入/输出设备52.3 选择PLC52.4 分配I/O点62.5 设计软件及硬件62.6 联机调试62.7 技术文件63.硬件电路设计73.1 电梯控制构成73.2 主电路83.3 PLC控制电路93.4 位移控制电路113.5 端站保护123.6电梯自动开关门控制系统123.7 电流、速度双闭环电路144.软件设计404.1 设计要求404.2 根据设计要求可以作出电梯示意图404.3 概括设计要求414.4 分析要求和各层关系414.5 根据呼叫方式分析可以得出电磁铁工作表414.6 I/O分配424.7 状态流程图434.8 梯形图434.9 程序43结论44致谢45参考文献46附图147附图247附图348附图448附图549附图649附图750附图851附952引言随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。目前电梯的控制普遍采用了两种方式, 一是采用可编程控制器( PLC) 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; 第二种控制方式用微机取代可编程控制器实现信号集选控制. 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一种方式, 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. 因为PLC 具有可靠性高、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. 电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分. 调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要影响, 而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键. 全文结合变频器和PLC 的性能, 从逻辑控制部分方面来介绍电梯控制系统.。在拖动系统中, 现在国内多采用电梯专用变频电机和与之相配套的专用变频器. 专用变频器是为了满足电梯的灵活调速、控制及高精度平层等要求而专门设计的. 变频器控制电梯变频电机按理想速度曲线运行. 电机何时启动、换速以及电机转向是由PLC 根据电梯呼梯、减速等信号做出决策, 发出信号给变频器. 当变频器接收到PLC 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, PLC 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013 s. 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410 cm 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.逻辑部分主要由PLC 来进行控制. PLC 控制系统具有接线少、工作可靠、维护容易等特点. 电梯是根据外部呼叫信号、行程信号以及自身控制规律运行的. 由于呼叫是随机的, 电梯实际上是一个人机交互式的控制系统, 单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的, 因此电梯控制系统采用随机逻辑方式控制. 结合前面拖动系统, PLC 接收来自操纵盘和每层呼梯的呼叫信号、轿厢和厅门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号, 经程序判断与运算实现电梯的集选控制. PLC 在输出显示和监控信号的同时, 根据随机逻辑控制的要求, 向变频器发出运行方向、启动、加/ 减速运行和制动停梯等信号. 由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制电机. 同时, 当系统出现故障时, PLC 向变频器发出信号. 其中各个厅门和轿厢操纵盘上的信号通过厅门、轿厢控制器以串行通信方式送入PLC. 完成电梯的工作全过程。电梯控制系统使用了专用变频器, 使电梯运行平稳, 舒适感好. 本设计共分两大部分，注意联系所学知识，内容通俗易懂。电梯的设计主要集中在第二部分。1.概述1.1 PLC的简介可编程序控制器是一种以计算机为核心的通用工业控制装置，目前已被广泛的应用于各个领域。 造气的可编程序控制器只能进行开关量的逻辑控制，被称为可变程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。现代可变程序控制器采用微处理器（Microprocessor）作为中央处理单元，其功能大大增强，它不仅具有逻辑控制功能，还具有算术运算、模拟量处理和通信联网等功能，PLC这一名称已不能准确地反映它的特性，于是，人们将其称为可编程序控制器（Programmable Controller），简称PC。但近年来个人计算机（Personal Computer）也简称为PC，为了避免混淆，可编程序控制器常被称为PLC . “PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”1.2 PLC的特点1.2.1 高可靠性（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。1.2.2 丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块。1.2.3 采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。1.2.4 编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。1.2.5 安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。1.3 PLC的功能1.3.1 逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。1.3.2 定时控制在程序中被广泛应用在定时计数等方面，断电后定时器复位。1.3.3 计数控制具有断电保持功能。1.3.4 步进(顺序)控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。1.3.5 PID控制在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它 以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的 其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或 不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的。1.3.6 数据控制：PLC具有数据处理能力。现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。1.3.7 通信和联网1.3.8 其它PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。1.4 发展趋势1.4.1 人机界面更加友好PLC制造商纷纷通过收购或联合软件企业、或发展软件产业，大大提高了其软件水平，多数PLC品牌拥有与之相应的开发平台和组态软件，软件和硬件的结合，提高了系统的性能，同时，为用户的开发和维护降低了成本，使更易形成人机友好的控制系统，目前，PLC网络IPCCRT的模式被广泛应用。1.4.2 网络通讯能力大大加强PLC厂家在原来CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础上，逐渐增加了各种通讯接口，而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快，用户对开放性要求很强烈，现场总线技术及以太网技术也同步发展。如罗克韦尔AB公司主推的三层网络结构体系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西门子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS网络等。1.4.3 开放性和互操作性大大发展PLC在发展过程中，各PLC制造商为了垄断和扩大各自市场，处于群雄割据的局面，各自发展自己的标准，兼容性很差，这给用户使用带来不便，并增加了维护成本。开放是发展的趋势，这已被各厂商所认识，形成了长时期妥协与竞争的过程，并且这一过程还在继续。开放的进程，可以从以下方面反映：（1）IEC形成了现场总线标准，这一标准包含8种标准，虽然有人说，多种标准就是没有标准，但必竟是一个经过困难的争论与妥协的成果。标准推出后，各厂商纷纷将自己的产品适应这些标准，或者开发与之相应的新产品。（2）IEC制订了基于Windows的编程语言标准IEC61131-3，它规定了指令表（IL）、梯形图（LD）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）五种编程语言。这是以数字技术为基础的可编程序逻辑控制装置在高层次上走向开放性的标准化文件。虽然PLC开发上各工具仍不兼容，但基于这些标准的开发系统，使用户在应用过程中，可以较方便地适不同品牌的产品。（3）OPC基金会推出了OPC（OLE for Process Control）标准，这进一步增强了软硬件的互操作性，通过OPC一致性测试的产品，可以实现方便的和无缝隙数据交换。目前，多数PLC软件产品和相当一部分仪表、执行机构及其它设备具有了OPC功能。OPC与现场总线技术的结合，是未来控制系统向FCS技术发展的趋势。1.4.4 PLC的功能进一步增强，应用范围越来越广泛。PLC的网络能力、模拟量处理能力、运算速度、内存、复杂运算能力均大大增强，不再局限于逻辑控制的应用，而越来越应用于过程控制方面，有人统计，除石化过程等个别领域，PLC均有成功能应用，PLC在相当多的应用取代了昂贵的DCS，从而使原来PLC（顺序控制）DCS（过程控制）的模式变成PLCIPC模式。1.4.5 工业以太网的发展对PLC有重要影响。以太网应用非常广泛，与工业网络相比，其成本非常低，为此，人们致力于将以太网引进控制领域。目前的挑战在于：（1）硬件上如合适应工业恶劣环境；（2）通讯机制如何提高其可*。以太网能否顺利进入工控领域，还存在争论。但以太网在工控系统的应用却日益增多，适应这一过程，各PLC厂商纷纷推出适应以太网的产品或中间产品。2.电梯的设计分析电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。当乘员进入电梯，按下楼层按钮，电梯门自动关闭后控制系统进行下列运作：根据轿厢所处位置及乘员所处层数判定轿厢运行方向，保证轿厢平层时减速。将轿厢停在选定的楼层上；同时，根据楼层的呼叫，顺路停车，自动开关门。另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。2.1 分析被控对象被控制的对象为三层楼电梯，在这个设计中要满足：（1）电梯停于1F或2F时，按3F按钮呼叫，电梯上升到3F才停止；（2）电梯停于2F或3F时，按1F按钮呼叫，电梯下降到1F才停止；（3）电梯停于1F时，按2F按钮呼叫，电梯上升到2F停止；（4）电梯停于3F时，按2F按钮呼叫，电梯下降到2F停止；（5）电梯停于1F，2F和3F均有按钮呼叫，电梯先上升到2F，暂停2S，然后上升到3F停止；（6）电梯停于3F，2F和1F均有按钮呼叫，电梯先下降到2F，暂停2S，然后下降到1F停止；（7）电梯上升途中或下降途中，任何反方向按钮呼叫均无效；（8）每层楼之间到达时间应在12S内完成，否则电梯停机；（9）电梯内有意外，有声光报警。保证电梯的正常运行。2.2 确定输入/输出设备根据系统的控制要求，确定系统所需的输入设备：系统启动开关SB1：00000 2F到位开关SQ2：00009系统停止开关SB2：00001 3F到位开关SQ3：000101F呼叫开关SB3： 00002 报警开关SB6：000112F呼叫开关 SB4： 00003 3F呼叫开关SB5： 00004 1F到位开关SQ1： 00008输出设备：上升继电器KM1：01000 2F指示灯YB：01003下降继电器KM2：01001 3F指示灯YC：010041F指示灯 YA： 01002 声光报警器YD：01005蜂鸣器 YE： 01006辅助或中间继电器：系统起始辅助继电器：20000 1F停止辅助继电器：200041F控制辅助继电器：20001 2F停止辅助继电器：200052F控制辅助继电器：20006 3F停止辅助继电器：200033F控制辅助继电器：200022.3 选择PLC根据前面的分析我们可以选用OMROM公司生产的CPM1A型PLC。I/O点数为30，直流电压24V。2.4 分配I/O点2.5 设计软件及硬件见3、4节2.6 联机调试程序可行2.7 技术文件设备型号作用电源控制接触器CJ10-20频繁操作和远程控制负载断电控制接触器CJ10-20频繁操作和远程控制变频器SJ300控制电梯的运行速度及停止制动单元BU/380V用于层之间的制动控制能耗制动电阻Ra/380V辅助制动单元制动主拖动拽引电机三相异步电动机/380V主拖动PLCCPM1A控制输入、输出控制信号熔断器RL1-60保护电路安全PG卡同变频器扩展3.硬件电路设计设计思想人按动相应的控制按钮，发出命令信号，由PLC接受，经PLC内部控制指令处理后，将控制信号传给变频器，通过变频器来控制电压、电流的强度，来决定拖动电机的正反转及速度。系统硬件结构图如图1 所示，其各部分功能说明如下。Q1三相电源断路图 K1电源控制接触器 K2负载电机通断控制接触器VS变频器 BU制动单元 Ra能耗制动电阻 M主拖动曳引电机在电梯运行的启动段是关系到电梯运行舒适感指标的主要环节,而舒适感又与加速度直接相关,根据控制理论,要使某个量按预定规律变化必须对其进行直接控制,对于电梯控制系统来说,要使加速度按理想曲线变化就必须采用加速度反馈,当启动上升段速度达到稳态值的90%时，将系统由加速度控制切换到速度控制，因为在稳速段，速度为恒值控制波动较小，加速度变化不大，且采用速度闭环控制可以使稳态速度保持一定的精度，为制动段的精确平层创造条件。在系统的速度上升段和稳速段虽都采用PI调节器控制，但两段的PI参数是不同的，以提高系统的动态响应指标。在系统的制动段，即要对减速度进行必要的控制，以保证舒适感，又要严格地按电梯运行的速度和距离的关系来控制，以保证平层的精度。3.1 电梯控制构成由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号。为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采用LED和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示(开关上带有指示灯)。为了提高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求PLC能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。为了电梯的运行安全，系统应设置可靠的故障保护和相应的显示。采用PLC实现的电梯控制系统由以下几个主要部分构成。3.2 主电路 主电路由三相交流输入、变频驱动、曳引机和制动单元几部分组成。由于采用交-直-交电压型变频器，在电梯位势负载作用下，制动时回馈的能量不能馈送回电网，为限制泵升电压，采用受控能耗制动方式。见图2。图23.3 PLC控制电路选用OMRON公司CPM1A型PLC。PLC接收来自操纵盘和每层呼梯盒的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。CP/CPM1A 系列 继电器输出单元增设时的EMC 指令符合条件采用I/O 连接电缆 CP1W-CN811，使用继电器输出型的扩展I/O 单元CP1W-40EDR、CPM1A-40EDR、CP1W-16ER、CPM1A-16ER 时的EN61131-2 抗扰性试验条件，如下所示。推荐铁氧体磁芯铁氧体磁心（数据线噪音过滤器）：0443-164151最低阻抗 25MHz：90、100MHz：160 安装方法（1）安装到电缆上的方法（2）安装方法 如下图所示，安装到I/O 连接电缆 CP1W-CN811 的两端。（3）互锁电路根据PLC 的输出控制电动机的正转、反转等相反动作的情况下，以及考虑PLC 的异常动作导致的事故及机械破损的情况下，请在PLC 外部设置互锁电路。假设PLC 的输出100.00 及100.01同时为ON（异常动作）的情况下，为使MC1 及MC2 不同时为ON，需要设定下图所示的互锁电路。（4）电源接地线的布线AC 电源型AC 电源接地线的布线为了不发生因其他设备的起动电流及浪涌电流导致的电压降低，电源电路应与动力电路分别布线。使用多台CP1L 的情况下，为了防止浪涌电流导致电压降低及断路器的误动作，推荐分别布线供电。为防止电源线发出的干扰，请将电源线扭转后使用。如以1：1 的隔离变压器为媒介进行布线，会更加有效。考虑到电压降低及允许电流，请尽量使用粗的电线。AC 电源的布线请使用圆形压接端子。6.2mm 以下 AC 电源请供应AC100240V 的电源。请在以下允许电源电压变动范围内使用电源。请注意：连接电源前，确认CPU 单元为AC 电源规格。如果向DC 电源规格的单元上连接AC 电源，会破坏内部电路。电源端子位于单元的上部。不要将电源连接到下部的DC24V 外部供应端子上。如果错误地将AC 电源连接，会破坏内部电路。（5）DC 5V 光电耦合器输入电动机驱动器5V 输入的电动机驱动器在DC 24V 电源中使用。要注意使CP1L CPU 单元的输出电流不会破坏电动机驱动器侧的输入电路，并且可充分置于ON。1.6k 的电阻中，请充分考虑功率降额。（6）I/O连接分配祥见第4节3.4 位移控制电路电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求安全可靠外，还要求运行平稳，乘坐舒适，停靠准确。采用变频调速双环控制可基本满足要求，但和国外高性能电梯相比还需进一步改进。本设计正是基于这一想法，利用现有旋转编码器构成速度环的同时，通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，由到位开关来控制和记忆电梯的位置，实现准确定位，保证整个电梯的运行通畅，将其引入PLC的高速计数输入端口，通过累计脉冲数，经式（1）计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。电梯位移h=SI式中I累计脉冲数；S脉冲当量；S=plD/(pr)（1）l减速比；D牵引轮直径；P旋转编码器每转对应的脉冲数；rPG卡分频比。采用PLC和变频器实现电梯常规控制的基础上，利用旋转编码器发出的脉冲信号构成位置反馈，实现电梯的精确位移控制。通过PLC程序设计实现楼层计数、换速信号、门区和平层信号的数字控制，取代井道位置检测装置，提高了系统的可靠性和平层精度。3.5 端站保护当电梯定向上行时，上行方向继电器、快车辅助接触器、快车运行接触器、门锁继电器、上行接触器均得电吸合，抱闸打开，电梯上行。当轿厢碰到上强迫换速开关时，PLC内部锁存继电器得电吸合，定时器开始定时，其定时的时间长短可视端站层距和梯速设定。上强迫换速开关动作后，电梯由快车运行转为慢车运行，正常情况下，上行平层时电梯应停车。如果轿厢未停而继续上行，当设定值减到零时，其常闭点断开，慢车接触器和上行接触器失电，电梯停止运行。在骄厢碰到上强迫换速开关后，由于某些原因电梯未能转为慢车运行，及快车运行接触器未能释放，当设定值减到零时，其常闭点断开，快车运行接触器和上行接触器均失电，电梯停止运行。因此，不管是慢车运行还是快车运行，只要上强迫换速开关发出信号，不论端站其他保护开关是否动作，借助定时器均能使电梯停止运行，从而使电梯端站保护更加可靠。当电梯需要下行，只要有了选梯指令，下行方向继电器得电其常开点闭合，锁存继电器被复位，定时器均失电，其常闭点闭合为电梯正常下行做好了准备。下端站的保护原理与上端站保护类似不再重复。3.6电梯自动开关门控制系统3.6.1 自动开关门线路自动开关门机是安装在轿厢顶上，为使轿门在启闭过程中达到快、稳的要求，必须对自动门和系统进行速度调节。下面以支流门电机的控制为例。直流门电机控制系统，是采用小型直流伺服电动齐作为驱动装置，开关门的速度采用串并联电阻的方法。此种方法，使开门机系统具有传动结构简单，调速简便等优点。为了避免在起端和终端发生冲击，要求自动门机应具有自动调速的功能。因此，电梯的门在起闭时应具有理想的速度变化。关门时：快速慢速停止开门时：慢速快速停止电梯门控制电路见图3。直流门电机控制线路见图4。 图3 电梯门控制线路 图4 直流门电机控制线路图中MD为门电机，MDL为MD的励磁绕组，其中流过的电流大小和方向是不变的。门电机旋转方向的改变，只要改变门电机MD的电枢极性性便可实现，从而完成开门和关门的功能。其工作过程是：（1）关门关门时，关门继电器吸合，起动合触点闭合，MD门电机向关门的方向旋转，在关门的过程中，门电机的转速不断的改变，因为门电机的转动会依次压合关门减速的行程开关。其过程是：电动机加上电阻RGM分压起动，当1GM被压到时，分压减少，速度降低，当2GM被压到时，分压再度减少，门以较低的速度闭合，并将碰撞开关极限开关，使GMJ释放，电动机停止转动。（2）开门开门继电器KMJ吸合，GKJ释放，电动机转向与关门方向相反，电阻RGM和RKM构成分压，当门机转动使1KM闭合后，门速减低，到碰撞开关门极限开关，使开门继电器KMJ释放，电机停止转动。3.6.2 开关门过程速度曲线（1）开门过称速度曲线低速起动运行（t1）加速至全速运行（t2）减速运行（t3）停机，惯性运行至开门结束（t4）。如图5所示。图5 开门速度曲线（2）关门行程速度曲线低速起动运行(t1)全速起动运行（t2）第一级减速运行（t3）第二级减速运行（t4）惯性运行至门全闭（t5）。如图6所示。 图6 关门速度曲线3.7 电流、速度双闭环电路采用日立公司的SJ300变频器。变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴联接的旋转编码器，产生a、b两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。3.7.1 变频器端子接线图3.7.2 主回路接线3.7.3 操作3.7.4 试运行3.7.5 电梯控制功能现代电梯可以有下列基本功能，这些功能有的是厂家作为标准功能配置在电梯上，有的是按用户要求配置。此外电梯还有一些其它新功能。通过上述的变频器功能跟plc结合完成下列功能（1）单台电梯功能 1 .司机操作 2 .集选控制 3 .下行集选 4 .独立操作5 .特别楼层优先控制 6 .停梯操作 7 .编码安全系统 8 .满载控制 9 .防止恶作剧功能 10.清除无效指令 11.开门时间自动控制 12 .按客流量控制开门时间 13 .开门时间延长按钮 14 .故障重开门 15 .强迫关门 16.故障检查等等。（2）群控电梯的控制功能群控电梯就是多台电梯集中排列，共有厅外召唤按钮，按规定程序集中调度和控制的电梯。群控电梯除了上述单梯控制功能外，还可以由下列功能。 1 .最大最小功能 2 .优先调度 3 .区域优先控制 4 .特别层楼集中控制 5 .满载报告 6. 已起动电梯优先 7.“长时间等候”召唤控制8.群控消防运行 9 .不受控电梯处理 10.故障备份等等。11. 即时预报功能。12 .监视面板。13 .特别楼层服务。4.软件设计设计思想利用变频器PG卡输出端（TA2.1）将脉冲信号引入PLC的计数输入端，构成位置反馈。电梯的位置开关和位置记忆中间继电器确定电梯的位置。制动平滑，运行平稳，平层准确的要求。电梯在运行过程中，通过位置信号检测，软件实时计算以下位置信号：电梯所在楼层位置、快速换速点、中速换速点、门区信号和平层位置信号等。 本设计采用的是位置检测的计数方法。运行前通过自检测方式，测出相应楼层数，对应3层电梯分别存入3个内存单元。楼层检测开关同一个具有记忆功能的辅助继电器配合，当到达各层的楼层计数点时，根据运行方向进行位置跟踪定位。楼层计数程序流程图如图所示：运行中，位置检测开关时刻检测电梯到达的位置。为防止检测开关在电梯被呼叫时重复执行，采用楼层计数信号上沿触发楼层定时器。4.1 设计要求三层电梯分别用1F、2F和3F表示1层、2层和3层。电梯必须具有如下功能：（1）电梯停于1F或2F时，按3F按钮呼叫，电梯上升到3F才停止；（2）电梯停于2F或3F时，按1F按钮呼叫，电梯下降到1F才停止；（3）电梯停于1F时，按2F按钮呼叫，电梯上升到2F停止；（4）电梯停于3F时，按2F按钮呼叫，电梯下降到2F停止；（5）电梯停于1F，2F和3F均有按钮呼叫，电梯先上升到2F，暂停2S，然后上升到3F停止；（6）电梯停于3F，2F和1F均有按钮呼叫，电梯先下降到2F，暂停2S，然后下降到1F停止；（7）电梯上升途中或下降途中，任何反方向按钮呼叫均无效；（8）每层楼之间到达时间应在12S内完成，否则电梯停机；（9）电梯内有意外，有声光报警。4.2 根据设计要求可以作出电梯示意图见附图14.3 概括设计要求所在层呼叫层工作过程1F2F上升到2F停止，上升时反方向开关呼叫无效1F3F上升到3F停止，上升时反方向开关呼叫无效1F2F、3F先上升到2F停止2S，然后上升到3F停止，在上升时反方向开关呼叫无效2F1F下降到1F停止，下降时反方向开关呼叫无效2F3F上升到3F停止，上升时反方向开关呼叫无效3F1F下降到1F停止，下降时反方向开关呼叫无效3F2F下降到2F停止，下降时反方向开关呼叫无效3F1F、2F先下降到2F停止2S，然后下降到3F停止，在下降时反方向开关呼叫无效1F、2F、3F1F、2F、3F本层呼叫无效1F、2F、3F、电梯内有意外，有声光报警1F、2F、3F1F、2F、3F层之间运行不得超过12S，不然停机4.4 分析要求和各层关系由于在各层呼叫开关呼叫下，是单段指令执行的，各种执行方式是平等的，没有优先级区分，采用选择序列结构编程。但考虑使用辅助或中间继电器太多，使用个执行方式互锁，充分发挥每个元件的最大效用的编程方式。（1）当电梯在1F时，有三种呼叫方式可以执行，如附图2所示.（2）当电梯在2F时，有两种呼叫方式可以执行，如附图3所示.（3）当电梯在3F时，有三种呼叫方式可以执行，如附图4所示.4.5 根据呼叫方式分析可以得出电磁铁工作表（1）当电梯停在1F时，电磁铁工作如下：KM1KM2YAYBYCYD主令信号启动-SB1停止-SB21F呼叫-SB32F呼叫+-+-SB43F呼叫+-+-SB5报警-+SB61F到位-SQ12F到位-SQ23F到位-SQ3（2）当电梯停在2F时，电磁铁工作如下：KM1KM2YAYBYCYD主令信号启动-SB1停止-SB21F呼叫-+-SB32F呼叫-SB43F呼叫+-+-SB5报警-+SB61F到位-SQ12F到位-SQ23F到位-SQ3（3）当电梯停在3F时，电磁铁工作如下：KM1KM2YAYBYCYD主令信号启动-SB1停止-SB21F呼叫-+-SB32F呼叫-+-+-SB43F呼叫-SB5报警-+SB61F到位-SQ12F到位-SQ23F到位-SQ34.6 I/O分配根据控制要求及电磁铁工作表，画出电梯控制系统的PLC接线图并写出I/O分配，在PLC接线图中，电磁阀选择直流电磁阀，分别