三层电梯控制系统毕业设计

1、 目 录 1.摘要.2 1.绪论.3 1.课程设计目的.5 2.课程设计题目和要求.5 2.1 设计题目 .5 2.2 控制要求 .5 3.可编程控制器的特点.5 4.设计内容.7 4.1 plc 的构成 .7 4.2 电梯模型 plc 控制系统设计.8 4.3 i/o 地址分配 .9 4.4 i/o 接线图 .10 4.5 电梯的控制系统设计 .11 4.5.1 电梯控制系统实现的功能 .12 4.5.2 电梯操作方式 .13 4.5.3 控制系统流程图 .15 4.6 控制系统梯形图 .16 参考书目.17 摘 要 可编程控制器是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制和通信技术 发展起

2、来的一种新型工业自动控制装置，经过 30 多年的发展在工业生产中获得 的了极其广泛的应用。目前，可编程控制成为工业自动化领域中极为重要、应 用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱(可编程控制器、机器人、计算 机辅助设计和制造)的首位。其应用的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化 程度高低的标志。 可编程控制器的定义 早期的可编程控制器主要是用来替可变横控制器（programmable controller）缩写为 pc。为了与个人计算机的 pc（personal computer）相区 别。有时在 pc 中人为的加上 l 而写成 plc. 自 1969 年第一台可编程控制器面试以来，经历了

3、 30 多年的发展可编程控制 器已成为一种最重要，最普及、应用场合最多的工业控制器，可以说只有可编 程控制器才是真正的工业控制计算机初期可编程控制器只是用于逻辑控制器用 于代替继电器控制盘，但现在可编程控制器已进入过程控制、位置控制等场合 的所有控制领域现在可编程控制器继续保留了原来逻辑控制器的所有优点，同 时它吸收和发展了其他控制器（过程仪表、计算机、集散系统、分散系统等） 的优点。在许多场合只需可编程控制器即可构成包括逻辑控制、过程控制、数 据采集及控制和图形工作站的经济合算、体积小巧，设计调试方便的综合控制 关键词：plc 、电梯控制 、程序设计 、梯形图 绪 论 0.1 选题背景 随着

4、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，广泛的应用于高层住宅，大型公共建筑，工厂仓库等场 所，节省了人力和时间，提高了工作效率。 电梯作为现代化的产物，早在上个世纪就进入了我们的生活之中。大 规模的经济建设尤其是蓬勃发展的房地产业给国内电梯行业开拓了更为广 阔的市场。随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。由 此，一个更为庞大的电梯市场已经在国内轰然形成。我国以前主要都是依 靠国外的进口技术，本国的电梯厂商主要都是依靠为进口电梯作销售代理 或者售后维修进行经营。但是随着技术的革新

5、和与国外的交流，当今经济 建设需求的各类电梯，几乎全部都可以在中国生产。电梯生产作为一门国 家的新兴产业，它这种能有减少人口膨胀对环境所造成的巨大压力的特性， 注定了其在中国具有一片光明的前景。 国内电梯的生产能力、产品质量和制造成本有很强的国际竞争力。关 税的降低使国外电梯产品的进口量有可能增长，但同时也给国产电梯以及 零部件的出口提供了机会；我国电梯市场是很大的市场，也是很挑剔的市 场。随着我国城市化、城镇化和村镇化建设步伐的加快，尤其是西部大开 发战略的实施，住宅建设势头不减，住宅电梯的需求量继续看好；电梯是 一种售后服务工作量特别大的机电产品，其使用可靠性不但取决于产品的 制造与安装，

6、而且更大程度上取决于完善的维修与保养。为了更好地适应 市场要求，电梯企业目前应该注意进一步遵守市场行为规范，努力培育自 主开发能力，组建完善的维修保养和售后服务网络，不断提高国产电梯和 民族品牌的市场竞争力。 0.2 方案的比较和论证 影响电梯质量好坏的关键是它的控制系统。传统的电梯自动控制一是 由继电器接触器进行控制，其缺点是触点多，接线复杂，故障率高， 可靠性差，维护工作量大，二是有微机控制，其缺点是系统抗干扰能力弱， 而采用 plc 组成的控制系统很好的解决了上述问题，它工作可靠性高，灵 活性好，通用性高，编程简单，使用方便，而且它的抗干扰能力远远强于 传统电梯的，它使电梯的运行更加安全

7、，方便。已成为目前电梯系统中使 用最多的控制方式。 1 课程设计题目和要求 （1）通过对工程实例的模拟，熟练的掌握 plc 的编程和程序调试方法。 （2）进一步熟悉 plc 的 i/o 连接。 （3）熟悉三层楼电梯采用轿厢内外按钮的编程方法。 2.课程设计题目和要求 2.1 设计题目 三层电梯控制系统 2.2 控制要求 电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操作，其操纵内 容为电梯运行方向。电梯轿厢内设有楼层内选按钮 s1s3，用以选择需停靠 的楼层。l1 为一层指示，l2 为二层指示，l3 为三层指示，sq1sq3 为到位 行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下

8、降呼叫，任何 反方向的呼叫均无效。 具有数据处理、调节和数据通信功能。 3. 可编程控制器的特点 3.1 可编程控制器的特点 1.可靠性高，抗干扰能力强 现代 plc 采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作 由无触点的半导体电路来完成，其可靠程度是使用机械触点的继 电器所无法比较的。为了保证 plc 能在恶劣的工业环境下可靠工 作，在其设计好制造过程中采取了一系列硬件和软件主面的抗干 扰措施。 硬件主面采取的主要措施有： 1、隔离-plc 的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来 传递信号，这种光电隔措施使外部电路与 plc 内部之间完全避免 了电的联系，有效 的抑制了外部的干扰源对

9、plc 的影响，还可 防止外部强电窜入内部 cpu。 2、滤波-在 plc 电路电源和输入、输出（i/o）电路中设置 多种滤波电 路，可有效抑制高频干扰信号。 3、在 plc 内部对 cpu 供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措 施，防止干扰信号通过供电电源进入 plc 内部，另外各个输入、 输出（i/o）接口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的互相干 扰。 4、内部设置连锁、环境检测和诊断等电路，一旦发生故障， 立即报警。 5、 外部采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构，一适应恶 劣的工作环境。 在软件方面采取的主要措施有：在软件方面采取的主要措施有： 1、设置故障检测与诊断程序，每次扫描都对系统

10、状态、用户 程序、工作环境和故障进行检测和诊断，发现错误后，立即自动 做出相应的处理，以适应恶劣的工作环境。 2、对用户程序及动态数据进行电池后备，以保障停电后有相 关状态及信息人不会因此而丢失。 采用以上抗干扰措施后，一般 plc 的抗干扰强度可达峰值 1000v，脉宽 10us，其平均无故障时间可高达 3050 万小时以 上。 2、编程简单易学 plc 采用与继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语 言，它既有继电器电路清晰直观的特点，又充分考虑到电气工人 和技术人员的读图习惯，对于使用者来说，几乎不需要专门的计 算机知识，因此，易学易懂，程序改变也容易修改。 3、功能完善，适应性强 目

11、前 plc 产品已经标准化，系列化和模块化，不仅具有逻辑 运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有 a/d、d/a 转换、 算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。它能根 据实际需要，方便灵活的组装成大小各异，功能不一的控制系统： 即可控制一台单机、一条生产线、也可以控制一个机群，多条生 产线，既可以现场控制，也可以远程控制。 针对不同的工业现场信号，如交流和直流、开关量或模拟量、 电流或电压、脉冲或电位、强电或弱电等，plc 都有相应的 i/o 接口模 块与工业现场控制器件和设备直接连接，用户可以根据需要 方便进行配置，组装使用，紧凑的控制系统。 4、使用简单，调试维修方便 plc

12、 的接线极其方便，只需将产生的输入信号设备（按钮、开关 等）与 plc 的输入端子连接，将接受输出信号的被控设备（如接 触器、电磁阀等）与的输出端子连接，仅用螺丝刀即可完成全部 接线工作。 plc 的用户程序可在实验室模拟调试，输入信号用开关来模 拟。输出信号可以观察 plc 的发光二极管。调试后再将 plc 在现 场安装调试，调试工作量要比继电器控制系统少的多。plc 的故障 率很低，并且有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。一旦发生 故障，可以通过 plc 机上各种发光二极管的亮灭状态迅速查明原 因，排除故障。 5、体积小、重量轻、功耗低 4.设计内容 4.1 plc 的构成 根据物理结构

13、形式不同，plc 分为整体式和组合式（模块式）两种。整体式 plc 是将 cpu 板、i/o 板、显示面板、内存块、电源等组装在一个箱体内构成主机。 组合式 plc 是将 cpu 模块、i/o 模块、内存、电源模块分别作成相应的电路板 或模板，各模板可以插在带有总线的底版上。plc 是采用“顺序扫描，不断循 环”的方式进行工作的。 4.2 电梯模型 plc 控制系统设计 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

14、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。 根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行 优先级队列、上行次优先级队列

15、、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中， 上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运 行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成 的阵列。上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以下楼层所发 出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄 存器所构成的队列。控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级陈列，为实 现随机逻辑控制提供了基础。 当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼 叫信号(上行呼叫标志寄存器、下行呼叫标志寄存器、有呼叫请求时，相应寄存 器为 l，否则为 0)，如有，将相应

16、的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较， 如相同，则在该楼层减速停车：如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存 器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。该动作完毕后，将 被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。系统還利用行程判 断楼层，并转化成 bcd 码输出，通过硬件接口电路以 led 显示。 4.3 i/o 地址分配 i/o 分配表如表 3-3 所示 输入输出 输入继 电器 电路元 件 作用输出继电器电路元件作用 x000sb1 开门按钮 y01km1 开门继电器 x001sb2 关门按钮 y02km2 关门继电器 x002sq1 开门行程开关 y03km3 上行继电

17、器 x003sq2 关门行程开关 y04km4 下行继电器 x004sq3 向上运行转换开 关 y05km5 快速继电器 x005sq4 向下运行转换开 关 y06km6 加速继电器 x006sl1 红外传感器（左）y06 km7 慢行继电器 x007sl2 红外传感器（右）y07 hl1 上行方向灯 x010k 门锁输入信号 y08hl2 下行方向灯 x011sq5 一层接近开关 y09hl3 一层指示灯 x012sq6 二层接近开关 y10hl4 二层指示灯 x013sq7 三层接近开关 y11hl5 三层指示灯 x014sb3 一层箱指令按钮 y12hl6 一层箱指令 指示灯 x015s

18、b4 二层箱指令按钮 y13hl7 二层箱指令 指示灯 x016sb5 三层箱指令按钮 y14hl8 三层箱指令 指示灯 x017sb6 一楼向上呼叫按 钮 y15hl9 一层向上呼 叫灯 x020sb7 二楼向上呼叫按 钮 y16hl10 二层向上呼 叫灯 x021sb8 二楼向下呼叫按 钮 y17hl11 二层向下呼 叫灯 x022sb9 三楼向下呼叫按 钮 y18hl12 三层向下呼 叫灯 x023sq8 一楼下接近开关 x024sq9 二楼上接近开关 x025sq10 三楼上接近开关 x026sq11 二楼下接近开关 表 3-3 i/o 分配表 4.4 i/o 接线图 电梯控制系统 i

19、/o 接线图如图 3-4 所示 图 3-4 电梯的 plc 控制的输入/输出接线图 4.5 电梯的控制系统设计 4.5.1 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