基于PLC的住宅楼电梯控制系统设计毕业论文.doc

本科毕业设计(论文)题目：基于PLC的住宅楼电梯控制系统设计摘要随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。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。电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，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。PLC在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯控制过程中，各种逻辑开关控制与PLC相结合，实现了对电梯的控制。本课题采用FX2N-128 PLC对电梯的开关信号的输入输出进行处理，实现对电梯上行下行的自动控制，并且能够实时根据电梯运行位置调节电梯运行速度，确定电梯运行状态。进行故障分析和处理。关键词：FX2N-128； PLC； 电梯控制； 故障分析；Abstract With the continuous development of urban construction, increasing high-rise buildings, elevators and life in the national economy has a broad application.The vertical elevator is running as a high-rise building of transport has been closely linked with peoples daily lives.Elevator is based on external call control law signal and its own operation, etc., while the call is random, the elevator is actually a man-machine interactive control system, a simple control or logic control with the order can not meet the control requirements.Therefore, the elevator control system, control the use of random logic.PLC Application in the elevator control is mainly reflected in its logic switch control function.The PLC has the logic operation, counting and timing, and data input and output functions.In the elevator control process, the various logic switch control and PLC combined to achieve the control of the elevator.This topic FX2N-128 PLC using the elevator switch signal input and output processing, to achieve the automatic down upstream of the elevator control, and can run real-time location of the elevator lift speed regulation, determine the elevator running state.Failure analysis and processing.Key words: FX2N-128; PLC; elevator control; failure analysis;目录1 绪论11.1 电梯控制系统的发展11.2电梯的工作原理11.3本课题设计的内容22 电梯控制系统的主电路设计32.1 电梯控制的要求32.2 电梯模型结构32.3 电机电路的设计53 电梯系统的硬件设计73.1 PLC单台电梯控制系统的工作流程73.2 PLC I/O地址分配83.3 PLC I/O硬件连接图94 电梯系统的软件设计114.1外呼信号的登记与消除114.2 开门控制134.3 关门控制164.4 楼层信号的显示174.5 电梯箱内选择停层与显示204.6 电梯的定向环节224.7 电梯的起步、稳定运行环节254.8 电梯的制动环节275 结论与展望33参考文献341 绪论1.1 电梯控制系统的发展 电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱,用于多层建筑乘 人或载运货物.也有台阶式,踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15的刚性导轨之间，轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物.习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。随着科学技术和社会经济的发展,高层建筑已成为现代城市的标志。电梯作为垂直运输工具，承担着大量的人流和物流的输送，其作用在建筑物中至关重要。 是现代城市生活中必不可少，且应用最广泛的垂直交通运输工具。继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是,进入 上世纪九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的 安全性，可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程控制器(PLC)最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门 为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置.鉴于其种种优点，目前，电 梯的继电器控制方式己逐渐被 PLC 控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技 术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速. 因此，PLC 控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。 1.2电梯的工作原理曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。1.3本课题设计的内容在高层住宅楼电梯控制系统的研究背景、意义及发展现状下；设计一个基于FX2N-128PLC的五层电梯的控制系统设计，要求根据PLC对电梯的开关信号的输入输出进行处理，实现对电梯上行下行的自动控制，并且能够实时根据电梯运行位置调节电梯运行速度，确定电梯运行状态；设计并画出电梯控制系统的时序图，编制梯形图程序和对应的指令表程序。2 电梯控制系统的主电路设计2.1 电梯控制的要求1 电梯轿箱的控制要求：(1)选向：根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼曾位置决定电梯的运行方向。(2)选层换速：指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原则。并且在每次平层的时候都能够换速。(3)楼层位置的指示：选用七段LED数码管显示的方法。2 电梯门的控制要求：要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过10秒钟后电梯门自动关上。如果遇到有人在门中间的情况，电梯会因为机械安全触板开关的作用而自动开门，也可以手动控制开门和关门。2.2 电梯模型结构(1) 电梯层门电梯层门是为了确保乘客安全，而在各层楼的停靠站，通向井道的入口处，设置供司机、乘用人员和货物等出入的门。图2.1为电梯层门示意图。电梯层门旁装有消防按钮、上行召唤按钮和下行召唤按钮（最底层只有上行召唤按钮、最高层只有下行召唤按钮）,并有召唤登记指示灯。层门上方装有LED数码管，用以显示轿厢所在层楼位置，另外还有轿厢上行和下行指示灯。红色圆圈是消防按钮，向下按导致X10接通。按下该按钮的同时向左转是消防关门开关，X14触点闭合，电梯门关闭；向右转是消防开门开关，X11触点闭合，电梯门打开。呼梯按钮按下时，相应的按钮变成青绿色，表示该呼梯按钮已按下。电梯楼层显示采用7段LED数码管显示，图中显示电梯目前处于三楼的位置。电梯运行方向用红色箭头表示，图中箭头向上表示电梯正处于上行状态中。图2.1 电梯层门示意图(2) 电梯轿厢内控制屏54321图2.2 轿厢内控制屏示意图轿厢内控制屏示意图如图2.2所示。其中包括上行、下行显示及LED层楼位置的显示。另外还有1楼5楼的指令按钮及登记显示按钮。此外，还有手动开门和关门按钮，以满足乘客的需求。2.3 电机电路的设计本设计采用三相异步电机作为电梯的牵引电机，并且电机采用星-三角起动方式。M3L1L2L3FUKM3KM4FRKM6KM5U1V1W1U2V2W2+ KM7RZDC图2.3 电梯拖动电机电路异步电机从静止状态过渡到稳定运行状态的过程称为异步电机的启动过程。如果在额定电压下直接起动，由于最初起动瞬间主磁通约减小到额定值的1/2，转子功率因数又很低，造成了起动时堵转电流相当大而堵转转矩并不大（不像直流电机那样，起动转矩与起动电流成正比）的结果，所以要采用星-三角降压起动方法。起动时，电机定子绕组接成星形联结，起动后改接成三角形联结，如图2.3所示。起动时，接触器KM3、KM5触点闭合，电机定子绕组接成星形联结，待转速升高到一定程度后，接触器KM5触点断开，接触器KM6触点闭合，定子绕组改成三角形联结，电机进入正常运行。制动时采用能耗制动，接触器KM3触点断开、KM7闭合，电机在断开交流电源的同时，在定子两相上通入直流电流，直流电流通过定子绕组，便在电机内建立一个位置固定、大小不变的恒定磁场。电机转子由于惯性继续旋转，转子导体切割恒定磁场而产生感应电动势和电流，该电流和恒定磁场相互作用产生电磁转矩，转矩的方向与转子实际旋转方向相反，起到了制动的作用。在制动过程中，电机的转速不断下降，电机不断吸收系统存储的机械能，并把它转换成电能消耗在转子电路的电阻上。M3L1L2L3FUKM1KM2FR图2.4 电梯门拖动电机门电机的驱动也采用三相异步电机，而起动时采用直接起动的方式，因为门电机的功率不大，直接起动对电源的影响不大，门电机电路如图2.4所示。接触器KM1闭合，门电机正转，电梯门打开。接触器KM2闭合，门电机反转，电梯门关闭。3 电梯系统的硬件设计3.1 PLC单台电梯控制系统的工作流程PLC单台电梯控制系统工作流程图如图3.1所示，从图中可知控制一台电梯正常工作，主要需要如下信号：控制信号、层楼信号、指令信号、召唤信号和消防信号。来自轿厢控制面板来自井道行程开关来自轿厢控制面板来自层面控制按钮来自层面火警开关控制信号层楼信号指令信号召唤信号层楼定位指令登记召唤登记显示显示显示自动定向运行控制（开/关门、上/下行、停站）运行显示电动机驱动控制消防控制置位置位清除清除图3.1 PLC单台电梯控制系统工作流程图这些信号分别来自轿厢控制面板、井道行程开关、层面控制铵钮和层面火警开关。来自井道行程开关的层楼信号进行层楼定位并参与自动定向，同时显示所在层楼位置。来自轿厢控制面板的指令信号和来自层面控制按钮的召唤信号分别进行指令登记和召唤登记，同时进行信号登记显示。这两种信号也参与自动定向，和层楼信号一同对电梯进行运行控制，包括开关门、上下行和停站。当来自层面的火警开关发出消防控制信号时，立即消除指令登记和召唤登记，直接控制电梯下行至底楼并开门。运行控制电梯的同时进行运行显示和驱动电动机正转或反转，即电梯上行或下行。3.2 PLC I/O地址分配根据电梯操作的工艺过程及对控制系统的要求，首先归纳本系统中输入信号和输出信号；然后根据PLC的输入点和输出点进行I/O地址分配，使每个输入信号对应PLC内部的输入继电器，每个输出信号对应PLC内部的输出继电器。(1)输入信号的确定先考察电梯轿厢内的操作。操作面板上应有各层的选层指令按钮，5层共有5个。还有手动开门和关门按钮，2个。各楼层乘客召唤时，除底层和顶层只有一个召唤按钮，其它各层均设上下两个召唤按钮，5层共需8个输入按钮。5层电梯需5个行程开关来控制是否到了某一层，因此需5点输入。一层到四层中间的减速触发触点，4个。消防按钮1个，消防开门按钮1个，关门1个。机械触板触点1个，门闭合触点1个，开门极限1个，关门1个，总共31个输入点，如表3.1所示。表3.1 输入信号地址名称：输入点：名称：输入点：一层上行召唤按钮X00一楼楼层信号触点X20二层上行召唤按钮X01二楼楼层信号触点X21二层下行召唤按钮X02三楼楼层信号触点X22三层上行召唤按钮X03四楼楼层信号触点X23三层下行召唤按钮X04五楼楼层信号触点X24四层上行召唤按钮X05轿箱内一层呼钮X30四层下行召唤按钮X06轿箱内二层呼钮X31五层下行召唤按钮X07轿箱内三层呼钮X32消防按钮X10轿箱内四层呼钮X33消防开门按钮X11轿箱内五层呼钮X34门机械感应触点（门自动重开）X12一楼减速触点X40轿箱内开门开关X13二楼减速触点X41消防关门按钮X14三楼减速触点X42轿箱内关门开关X15四楼减速触点X43开门极限触点X16门闭合触点X44关门极限触点X17(2)输出信号的确定各楼层乘客召唤时，按下的呼梯按钮需显示，所以有8个输出点。开门、关门输出各1个。楼层信号显示5个，轿厢内楼层按钮显示5个，电梯上行、下行指示输出各1个，拖动电机星形、三角形联结输出各1个，拖动电机正转、反转输出各1个，拖动电机减速输出1个，共27个，如表3.2所示。表3.2输出信号地址分配表名称：输入点：名称：输入点：一层上行召唤指示Y00五楼楼层信号显示Y16二层上行召唤指示Y01轿厢内一楼按钮显示Y20二层下行召唤指示Y02轿厢内二楼按钮显示Y21三层上行召唤指示Y03轿厢内三楼按钮显示Y22三层下行召唤指示Y04轿厢内四楼按钮显示Y23四层上行召唤指示Y05轿厢内五楼按钮显示Y24四层下行召唤指示Y06电梯上行指示Y26五层下行召唤指示Y07电梯下行指示Y27电梯开门Y10拖动电机星形联结Y30电梯关门Y11拖动电机三角形联结Y31一楼楼层信号显示Y12拖动电机正转Y46二楼楼层信号显示Y13拖动电机反转Y47三楼楼层信号显示Y14拖动电机减速Y40四楼楼层信号显示Y15(3)内部辅助继电器的确定表3.3内部辅助继电器地址分配表名称：内部辅助继电器：名称：内部辅助继电器：一楼五楼楼厅呼梯信号辅助M00M07拖动电机减速辅助M43上行辅助M08开门辅助M100下行辅助M09关门辅助M101一楼五楼楼层信号辅助M10M14电梯运行禁止开门辅助M102箱内停层选择信号辅助M20M24停层辅助M200拖动电机正转辅助M41电梯制动环节中辅助继电器M301M306拖动电机反转辅助M423.3 PLC I/O硬件连接图根据上面I/O地址分配的分析和第四章关于中PLC选型的要求，本设计采用三菱公司的PLC，型号为FX2N-128，输入输出节点各为64个。该PLC既能满足输入输出节点的需求，而且还留有一定的冗余量，为以后电梯系统的扩展提供方便，具体的硬件连接图如图3.2所示。AC220VLNY00Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07COMY10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17COMY20Y21Y22Y23Y24Y25Y26Y27COMY30Y31Y32Y33Y34Y35Y36Y37COMY40Y46Y47FX2N 128MR+24VCOMCOMX00X01X02X03X04X05X06X07X10X11X12X13X14X15X16X17X20X21X22X23X24X25X26X27X30X31X32X33X34X35X36X37X40X41X42X43X44X451SB上2SB上2SB下3SB上3SB下4SB上4SB下5SB上SB消防SB消防开门SB门机械触板SB手动开门SB消防关门SB手动关门SB开门极限SB关门极限1SB楼层触点2SB楼层触点3SB楼层触点4SB楼层触点5SB楼层触点1SB箱内停层选择2SB箱内停层选择3SB箱内停层选择4SB箱内停层选择5SB箱内停层选择1SB减速触点2SB减速触点3SB减速触点4SB减速触点SB门闭合触点LN1上显示2上显示2下显示3上显示3下显示4上显示4下显示5下显示开门输出 关门输出1楼层显示2楼层显示3楼层显示4楼层显示5楼层显示停层1显示停层2显示停层3显示停层4显示停层5显示上行指示下行指示电机星形联结电机三角联结减速输出正转输出反转输出KM1KM2KM5KM6KM3KM4KM74 电梯系统的软件设计4.1外呼信号的登记与消除乘客在楼厅门外呼叫电梯时，呼梯信号应被接收和保持，并用指示灯显示出来。当电梯运行到呼梯楼层，而且外呼信号的方向与电梯运行方向一致时（基层和顶层不必考虑，因为它们的运行方向是确定的，即一楼只能选择上行，五楼只能选择下行），电梯将停靠在该楼层，同时外呼信号应被消除，相应的指示灯也被熄灭。外呼信号登记与消除环节梯形图如图4.1所示，指令见表4.1。当按下某一外呼按钮时，相对应的外呼辅助继电器M0M7接通并自锁，同时与外呼按钮对应的指示灯亮，表示该呼梯要求已被电梯接收并保持。比如，当二楼厅外有人按下上行按钮X01时，外呼信号辅助继电器M1得电并自锁，二楼上行的呼梯信号被接受并保持，同时二楼上行指示灯Y01得电显示。外呼信号的消除环节是由楼层信号辅助继电器的常闭触点与电梯运行方向辅助继电器的常闭触点并联构成的（M8为上行辅助继电器，M9为下行辅助继电器）。当电梯运行方向与外呼信号的方向一致且电梯到达呼梯楼层时，电梯将停止在该楼层，同时楼层信号辅助继电器的常闭触点M10M14与电梯运行方向辅助继电器的常闭触点都断开，导致外呼辅助继电器失电断开，呼梯信号被消除且指示灯熄灭。而当外呼信号的方向与电梯运行方向相反时，虽然电梯到达该楼层的时候，楼层信号辅助继电器的常闭触点断开，但电梯运行方向辅助继电器的常闭触点未断开，外呼辅助继电器仍得电，外呼信号仍有效不会被清除。比如，电梯从一楼向上运行（上行），而呼梯要求从二楼向下时，若有去三楼以上的箱内内选层要求及外呼要求，电梯到达二楼时（无二楼上行要求）不停梯，呼梯要求没有满足，呼梯信号不能消除，电梯要先运行到三楼或以上楼层，待电梯下行到二楼时，呼梯信号才能被消除；若三楼以上无用梯要求，电梯将停在二楼，但是呼梯信号（二楼下行）也不能立即被消除，而是待乘客进入轿厢并选层（去一楼）后，这时电梯定向为向下运行，则二楼下行呼梯信号已满足，呼梯信号被消除。X10的常闭按钮是消防按钮，当消防按钮按下时，所有的外呼登记与显示信号都被清除。M0X00M0M10X10M1X01M1M11X10M8M2X02M2M11X10M9M3X03M3M12X10M8M4X04M4M12X10M9M5X05M5M13X10M8M6X06M6M13X10M9M7X07M7M14X10Y00M0M1Y01M2Y02M3Y03M4Y04M5Y05M6Y06M7Y07图4.1 外呼信号登记与消除环节梯形图表4.1 楼厅外呼信号的登记与消除环节的指令表一楼上行登记：ANI X10OR M5输出显示：LD X00OUT M2LDI M13LD M0OR M0三楼上行登记：ORI M8OUT Y00ANI M10LD X03ANBLD M1ANI X10OR M3ANI X10OUT Y01OUT M0LDI M12OUT M5LD M2二楼上行登记：ORI M8四楼下行登记：OUT Y02LD X01ANBLD X06LD M3OR M1ANI X10OR M6OUT Y03LDI M11OUT M3LDI M13LD M4ORI M8三楼下行登记：ORI M9OUT Y04ANBLD X04ANBLD M5ANI X10OR M4ANI X10OUT Y05OUT M1LDI M12OUT M6LD M6二楼下行登记：ORI M9五楼下行登记：OUT Y06LD X02ANBLD X07LD M7OR M2ANI X10OR M7OUT Y07LDI M11OUT M4ANI M14ORI M9四楼上行登记：ANI X10ANBLD X05OUT M74.2 开门控制本设计考虑以下5种开门的条件，只要满足其中之一，那么电梯门就将自动或手动开启。（1）电梯自动运行停层时的开门。电梯在运行到指定楼层时，电梯应开始开门。（2）电梯关门过程中的重新开门。在电梯关门的过程中，若有人或物夹在两门的中间，需重新开门。目前大多数电梯采用光幕或机械安全触板进行检测，自动发出重新开门信号，以达到重新开门的目的。（3）手动重新开门。有时电梯外乘客未进入电梯，而电梯却在关门过程中，这时箱内的人可以手动控制开门，让电梯外的乘客进入。（4）呼梯开门。电梯到达某层站后，如果没有人继续使用电梯，电梯将停靠在该层站待命，若有人在该层站呼梯，电梯将首先开门，以满足用梯的要求。若其他层站有人呼梯，电梯将首先定向，并起动运行，到达呼梯楼层时再开门，此时的开门按停层开门处理。（5）电梯消防时的开门。消防状态下，开门均为手动状态，由开门按钮实施开门。开门环节梯形图如图4.2所示，其中Y46、Y47分别为电梯拖动电机正反转输出，只要电梯在运行过程中，那么电梯门就不能打开。本设计中用辅助继电器M102的常闭触点来实现该保护措施，只要Y46、Y47中的任何一个导通，辅助继电器M102就得电，M102的常闭触点断开，M100（开门辅助继电器）无法得电，电梯门就不能打开。X11是消防开门按钮，它与消防按钮X10串联组成消防开门环节，两者同时按下时电梯门打开。M200是停层开门辅助继电器（该信号的产生将在电梯制动环节中论述），当电梯运行到指定楼层时M200得电，使得M100也得电并自锁，开门输出Y10导通使得电梯门自动打开。X12是电梯自动重开门触点，因为有时乘客未进入电梯，而电梯已在关门过程中，为了防止乘客被夹在门中，在门上安装机械安全触板，当安全触板使得X12接通时，M100得电并自锁，电梯门又重新打开。X13是电梯手动重开门触点，有时电梯内的乘客需要离开电梯，此时可以按下手动开门按钮，使得X13接通，M100得电并自锁，电梯门重新打开。其他都属于呼梯开门，电梯到达某层后，如果没有人继续使用电梯，电梯将停靠在该层站待命，若有人在该层站呼梯，电梯将首先开门，以满足用梯的要求。如乘客在二楼，而电梯也停留在二楼(这将使得楼层信号辅助继电器的常开触点M11接通)，所以只要二楼有呼梯信号。X11X10M101Y46Y47M102X14X16M102M100M200X12X13X00M10X01M11X02X03M12X04X05M13X06X07M14M100X10M100Y10K100 T0图4.2 开门控制环节梯形图（无论是上行信号还是下行信号），都将使得M100得电并自锁，电梯门打开。 其中时间继电器T0是用来控制关门的，电梯门打开的同时T0开始计时，时间为10S，也就是说10S后电梯门将自动关闭。M101是关门辅助继电器，它的常闭触点与M100互锁，保证电梯在关门的过程中不能开门。X14是消防关门常闭触点，在这里作用与M101相同。X16是开门极限触点，当电梯门打开到一定程度时X16接通， X16的常闭触点断开，使得M100失电，电梯门将停止继续打开，以免损坏电梯门板。其整个流程指令表见表4.2表4.2开门控制环节的指令表LD Y46；电梯运行时禁AND M11LD M100 ；开门自锁OR Y47 止开门ORBANI X10OUT M102LD X03 ；三层上行开门ORBLD X11 ；消防开门OR X04 ；三层下行开门ANI M101 ；关门常闭AND X10AND M12ANI X14OR M200；停层开门ORBANI X16OR X12 ；自动重开LD X05 ；四层上行开门ANI M102OR X13 ；手动重开OR X06 ；四层下行开门OUT M100LD X00 ；一层上行开门AND M13LD M100AND M10ORBOUT Y10 ；开门输出ORBLD X07 ；五层下行开门OUT T0 K100；启动延时LD X01 ；二层上行开门AND M14关门OR X02 ；二层下行开门ORB4.3 关门控制本设计考虑以下3种关门的条件，只要满足其中之一，那么电梯门就将自动或手动关闭。（1）电梯消防时的关门。消防状态下，关门均为手动状态，由关门按钮实施关门。（2）关门延时时间到时自动关门。当上面开门环节中的T0延时时间一到，电梯门将自动关闭。（3）提前关门（手动关门）。有时电梯内的乘客想提前关门，可电梯门自动关闭的时间还没到，可以按该按钮来提前关门。关门环节梯形图如图4.3所示，其中X14是消防关门按钮，它与消防按钮X10串联组成消防关门环节，两者同时按下时电梯门关闭。T0为延时关门常开触点，延时时间一到T0导通，关门辅助继电器M101得电并自锁，关门输出Y11导通使得电梯门自动关闭。X15是提前关门（手动关门）触点，如果电梯内乘客想在电梯自动关门前就将门关上，那么可以按该键，X15按下使得M101得电并自锁，关门输出Y11导通，电梯提前关门。M100是开门辅助继电器，它的常闭触点与M101互锁，保证电梯在开门的过程中不能关门。X11是消防开门常闭触点，在这里作用与M100相同。X17是关门极限触点，当电梯门闭合到一定程度时X17接通， X17的常闭触点断开，使得M101失电，电梯门将停止继续关闭，以免损坏电梯门板。指令见表4.3。X14X10M100X11X17M101T0X15M101X10M101Y11图4.3关门控制环节梯形图表4.3关门控制环节的指令表LD X14 ；消防关门ANI X11AND X10ANI X17OR T0 ；延时关门OUT M101OR X15 ；提前关门 LD M101 ；关门输出LD M101 ；关门自锁OUT Y11ANI X10ORBANI M100 ；开门常闭4.4 楼层信号的显示当电梯在运行过程中，需要实时地显示出电梯箱体所在的位置或楼层，那样无论是电梯内的乘客还是楼厅外等待电梯的乘客都能及时了解到电梯的运行状态，所以本设计中加入了楼层信号的显示模块。当电梯位于某一楼层时，该楼层的触点产生该楼层的信号，以控制指层灯的状态，而离开该楼层并到达另一楼层时，该楼层的信号应被新的楼层信号所取代，相应的指示灯状态也发生变化。每一层的楼层辅助继电器是由其上层或下层的楼层触点关断的（一楼的楼层辅助继电器由二楼的楼层触点关断，五楼的楼层辅助继电器由四楼的楼层触点关断）。X20X21M10M10X21M11X20X22M11X22M12X21X23M12X23M13X22X24M13X24M14X23M14M10Y12M11Y13M12Y14M13Y15M14Y16图4.4 楼层信号显示环节梯形图楼层信号显示环节梯形图如图4.4所示，X20X24是每个楼层的楼层信号触点，M10M14是每个楼层的楼层信号辅助继电器，Y12Y16是楼层信号的显示输出触点。电梯在一楼时，一楼楼层信号触点X20闭合，相应的楼层信号辅助继电器M10得电并自锁，楼层信号的显示输出Y12导通，显示此时的楼层为一楼；当电梯运行到二楼时，电梯箱体接触到二楼楼层信号触点X21，使得X21的常闭触点断开，于是M10失电，同时楼层显示状态由一楼变为二楼（因为此时X21闭合，使得二楼的楼层信号辅助继电器M11得电并自锁 ）。二楼到四楼的楼层信号显示与消除原理是一样的，现已二楼为例说明。当电梯运行到二楼时X21闭合，M11得电并自锁，楼层信号的显示输出Y13导通，显示当前楼层为二楼。而该显示信号的消除分为两种情况，一种是电梯上行时由三楼的楼层信号触点X22消除，电梯到达三楼时X22的常闭触点断开，使得M11失电断开，楼层信号由二楼变为三楼。另一种是电梯下行时由一楼的楼层信号触点X20消除，电梯到达一楼时X20的常闭触点断开，使得M11失电断开，楼层信号由二楼变为一楼。指令表如表4.4所示。表4.4 楼层信号显示环节的指令表一层楼层显示：OUT M11ANI X22OUT Y12LD X20三楼楼层显示：ANI X24LD M11OR M10LD X22OUT M13OUT Y13ANI X21OR M12五楼楼层显示：LD M12OUT M10ANI X21LD X24OUT Y14二层楼层显示：ANI X23OR M14LD M13LD X21OUT M12ANI X23OUT Y15OR M11四楼楼层显示：OUT M14LD M14ANI X20LD X23显示输出：OUT Y16ANI X22OR M13LD M10本设计中采用七段LED显示器来显示楼层的位置，该显示器有共阳极和共阴极两种。共阴极LED显示块的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。同样，共阳极LED显示块的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压。当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。本设计只要显示一楼到五楼，而且采用共阴极LED显示器，与之对应的7段LED字型码如下表4.5所示。表4.5七段LED字型码楼层A段B段C段D段E段F段G段字型码一楼011000006H二楼10110115BH三楼11110014FH四楼011001166H五楼10110116DH在本设计中没有使用PLC输出字型码，字型码是靠外部电路提供，PLC只是将外部电路与LED显示器连接起来，从而使字型码输入到LED显示器中显示出来。4.5 电梯箱内选择停层与显示当乘客进入电梯后，首先选择要去的楼层，乘客通过对轿厢内操作盘上的15层选层按钮进行操作，选层信号被登记后，选层按钮下的指示灯亮，表示选层信号已应被接收并保持，当电梯运行到所选的楼层后，箱内的停层信号即被消除，相应的指示灯也应熄灭电梯箱内选择停层与显示环节梯形图如图4.5所示，其中X30X34是一楼到五楼的停层信号选择按钮，Y20Y24是指示灯输出。当按下其中某一停层按钮时，相对应的停层信号辅助继电器M20M24接通并自锁，同时与停层按钮对应的指示灯亮，表示该停层要求已被电梯接收并保持。比如，任一楼层的乘客想去四楼（除已在四楼外），这里并不考虑电梯的运行方向，不会有四楼上行或四楼下行的说法，因为乘客进入电梯前知道电梯的运行方向（将在电梯定向环节中提及），当按下停层按钮X33时，停层信号辅助继电器M23得电并自锁，四楼停层信号被接受并保持，同时四楼停层信号输出Y23得电，指示灯亮。与外呼信号的消除环节不同，电梯箱内停层信号的消除只由楼层信号辅助继电器的常闭触点构成，而外呼信号的消除环节是由楼层信号辅助继电器的常闭触点与电梯运行方向辅助继电器的常闭触点并联构成的，这里不需要考虑电梯的运行方向问题，因为乘客在进入电梯前，电梯的运行方向是定的（由外呼信号产生），所以电梯到达箱内乘客所选楼层时（无论是上行还是下行），电梯都将停留在该层，停层信号同时被消除，对应的指示灯熄灭。比如，一楼的乘客选择去三楼，进入电梯后按下了三楼停层按钮X32，停层信号辅助继电器M22得电并自锁，三楼的指示灯亮。当电梯运行到三楼时，楼层信号辅助继电器M11的常闭触点断开，使得停层信号辅助继电器M22失电，三楼的停层指示灯就熄灭。另外，X10是消防停层按钮。在消防情况下，按下X10按钮，一楼的停层辅助继电器得电，一楼的指示灯亮，而其他楼层的停层按钮都将熄灭。因为消防状态下，要使电梯尽快的运行到底层，而其他停层信号都不予考虑，这样做是为了保护乘客的安全，防止电梯在下降过程中由乘客进入。X10的常闭触点串联在每个停层信号的支路中（一楼除外），只要按下X10，它的常闭触点就断开，所有楼层的停层信号都被清除，指令见表4.6。X30M10M20X10M20X31X10M11M21M21X32X10M12M22M22X33X10M13M23M23X34X10M14M24M24M20Y20M21Y21M22Y22M23Y23M24Y24图4.5 电梯箱内选择停层与显示环节梯形图表4.6 箱内选择停层与显示模块的指令表箱内一层选择：OUT M21ANI M13LD M21LD X30箱内三层选择：OUT M23OUT Y21OR X10LD X32箱内五层选择：LD M22OR M20OR M22LD X34OUT Y22ANI M10ANI X10OR M24LD M23OUT M20ANI M12ANI X10OUT Y23箱内二层选择：OUT M22ANI M14LD M24LD X31箱内四层选择：OUT M24OUT Y24OR M21LD X33输出显示：ANI X10OR M23LD M20ANI M11ANI X10OUT Y204.6 电梯的定向环节在自动运行状态下，电梯首先应确定运行方向，也即定向。电梯的定向只有两种情况，即上行和下行。电梯处于待命状态，接到内选或外呼信号时，首先应将电梯所处的位置与内选和外呼信号进行比较，确定是上行还是下行,原则如下：召唤或指令要到的层楼 轿厢目前所在层楼 电梯上行召唤或指令要到的层楼 轿厢目前所在层楼 电梯下行召唤或指令要到的层楼 轿厢目前所在层楼 无法定向一旦电梯定向后，内选或外呼信号对电梯运行方向的要求没有满足的情况下，定向信号不能消除。消防状态下运行方向直接由上行和下行启动按钮确定，不需要定向，故电梯的定向环节梯形图如图4.6、4.7所示。图中M8及M9分别为定向上行和定向下行辅助继电器，它们线圈的得电条件是由内选信号、外呼信号以及电梯所处的位置信号组成，前文所说的“比较”是通过电梯位置信号对内选信号和呼梯信号的“屏蔽”实现的。(1)电梯定向（上行）环节在本设计中定向上行采用高层决定电梯运行方向的原则，即只要有高层呼梯信号或内选信号，电梯就先满足高层的需要，电梯运行方向定为上行。电梯定向（上行）环节的梯形图如图4.6所示，其中M1M7是外呼信号辅助继电器，M21M24箱内停层信号辅助继电器，M11M14是楼层信号辅助继电器，M8及M9分别为定向上行和定向下行辅助继电器。其中，五楼的外呼信号和箱内停层信号的优先级最高，从五楼到二楼优先级逐渐下降。只要有五楼的呼梯信号，电梯就已定向为上行，无论其他楼层的呼梯信号时什么样的。当电梯运行到五楼时，五楼的楼层信号辅助继电器M14常闭触点断开，使得M08失电，无法定向为上行。M1M11M14M09M08M12M13M2M21M3M4M22M5M6M23M7M24M08Y26图4.6 电梯定向（上行）环节的梯形图假如电梯现处于一楼，而某时刻只有三楼有呼梯信号M3或M4，因为在外呼按钮按下时M3或M4得电并自锁，使得 M3或M4的常开触点一直是闭合的，所以定向上行辅助继电器M8不需要自锁，M8得电后使得电梯拖动电机的正转输出Y26得电。当电梯从一楼运行到二楼时，M11常闭断开，但这并不影响电梯的定向，这就是前面所说的高层决定电梯运行方向的原则。而当电梯运行到三楼时，楼层信号辅助继电器M12的常闭触点断开，M3或M4也将失电断开（在外呼信号消除环节中论述），使得M08失电，电梯这一阶段的定向结束。若又有其他呼梯信号，那电梯又将重新定向。电梯箱内停层信号确定电梯运行方向的原理与外呼信号相同。另外，这里M09的常闭触点是用来起互锁作用的，保证电梯不会既定为上行又定为下行。指令见表4.7表4.7定向（上行）环节的指令表LD M1 ；厅内二层上行辅助OR M23 ；箱内四层辅助OR M2 ；厅内二层下行辅助ANI M13OR M21 ；箱内二层辅助OR M7 ；厅内五层下行辅助ANI M11OR M24 ；箱内五层辅助OR M3 ；厅内三层上行辅助ANI M14OR M4 ；厅内三层下行辅助ANI M9OR M22 ；箱内三层辅助OUT M8ANI M12LD M8 ；