毕业设计（论文）三层电梯的PLC控制设计

1、xxxx 毕 业 设 计（论 文）设计(论文)题目：三层电梯的plc控制设计姓 名 学 号 系 部 专 业 年 级 指导教师 2010 年 4月 摘要电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的工作和日常生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，电梯也得到快速发展，其拖动技术已经发展到了调频、调压、调速，其逻辑控制也由plc代替原来的继电器控制，plc具有灵活通用、高可靠性、易于编程、使用方便等特点，因此，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业得到普遍应用。本文首先对电梯系统及可变程序控制器（plc）、变频器作为比较全面的总结及介绍。由plc来实现电梯信号控制、变频器实现变频调速完成了变频

2、器和可编程继电器的选择。然后是系统硬件开发、完成了变频器的参数设置及plc的选型、io点数分配以及旋转编码器与plc的连接。最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。 关键词：电梯；可编程控制器（plc）；继电器；变频器调速abstractthe elevator as modern high-rise building .the vertical transport and the peoples work ，is closely related to daily life ,as people improve their requirements ,the lift has also been

3、raid development of technology has been developed and drag it to the frequency ,voltage regulator ,governor ,the logic control by the plc to replace the original relay control .plc have high reliability ,ease of programming ,ease of use and so on .thus in recent years in industrial automation ,mecha

4、nical and electrical integration ,the transformation of traditional industries has been widely used and so on .in this paper ,first to the elevator systematic and the programmable controller(plc) , the frequency changer has made the quite comprehensive summary and the introduction .realizes the elev

5、ator signal control by plc ,the frequency changer realizes the frequency conversion velocity modulation ,has completed the frequency changer and the programmable relays chose .is the system hardware development ,has completed frequency changers parameter establishment and the plc shaping ,the io poi

6、nts assignment as well as the revolving encoder and the plc connection .finally after transforming the elevator system carries on the simulation debugging .key word : elevator ;programmable logic controller(plc) ;relay ;speed converter目录第一章 绪论51.1 前言51.2 电梯的基本知识51.2.1 电梯的出现51.2.2 电梯的工作原理51.3 电梯的分类6第

7、二章 电梯设备82.1 电梯的机械系统的结构框图如下所示82.2 电梯的组成82.3 电梯参数的计算112.3.1曳引系统112.3.2电动机容量计算122.3.3曳引绳的安全系数校验13第三章 变频器的选择及其参数设计143.1电梯变频器调速控制的特点143.2变频器及其参数计算143.2.1 变频器选型143.2.2 micromaster 440 通用型变频器1433 变频器容量计算1534 变频起制动电阻的计算16第四章 plc的选择及其硬件开发174.1 plc及其在电梯控制中的应用特点174.2 plc控制电梯的优点184.3可编程序控制器（plc）的选型184.4 plc控制系统

8、硬件开发194.5 井道中的传感器及检测开关的设置214.6 厅外召唤、方向指示及层楼显示器的设计22第五章 软件设计245.1 系统结构流程图245.2 i/o点数的分配及机型的选择255.3 电梯的开关门控制275.4 电梯到层指示控制285.5 轿厢外去某层指示控制295.6 轿厢内去某层指示控制305.7 电梯的方向选择315.8 轿厢楼层位置的确定与显示315.9 电梯的启动及变速控制33结束语35致谢36参考文献37第一章 绪论1.1 前言 随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。电梯性能的好坏对人们日常生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电

9、梯系统的性能，保证电梯的运行及高效节能又安全可靠。电梯控制系统主要有三种控制方式即继电器控制、plc控制和微机控制。其中继电器控制具有故障率高、可靠性差、接线复杂、通用性差等缺点。微机控制具有控制系统体积小、节能、可靠性高、尤其是对群控、通信等复杂电梯的控制功能更具优越性，但系统抗干扰能力差。可编程控制器（plc）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。plc控制系统运行可靠、编程简单、维修方便、抗干扰性强，再加上电机交流变频技术的发展，电梯的拖动方式已由原来的直流调速逐渐过渡到交流变频，不仅能满足乘客的舒适感和保证平层的精度，可以降低能耗，节

10、约能源，减小运行费用。因此，plc控制技术加变频器调速已成为现代电梯行列的一个热点。1.2 电梯的基本知识1.2.1 电梯的出现1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明-历史上第一部安全升降梯。从那以后，升降梯在世界范围内得到了广泛的应用。以奥的斯的名字命名的电梯公司也开始了她辉煌的旅程。150年以来，它已经发展成为世界领先的电梯公司。 自从我国改革开放政策以来，全国各地高层建筑不断的涌现，作为高楼的垂直交通工具电梯，其需求量日益增长。各种类型、规格繁多的电梯已在高楼内投入运行。为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、熟悉电梯、管

11、理电梯、维护好电梯。1.2.2 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

12、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 电梯的分类 根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下。 1按用途分类乘客电梯，为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。载货电梯，主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。医用电梯，为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。杂物电梯，供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。观光电梯，轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。车辆电梯，用

13、作装运车辆的电梯。船舶电梯，船舶上使用的电梯。建筑施工电梯，建筑施工与维修用的电梯。其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。 2、按驱动方式分类交流电梯，用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。液压电梯，一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。齿轮齿条电梯，将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。螺杆式电梯，将直顶式电梯

14、的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。直线电机驱动的电梯，其动力源是直线电机。电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。 3.按速度分类电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。中速梯，常指速度在1.002.00m/s的电梯。高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。超高速梯，速度超过5.00m/s的电梯。随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。 4、按电梯有无司机分类有司

15、机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。无司机电梯，乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。有/无司机电梯，这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。 5、按操纵控制方式分类手柄开关操纵，电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。按钮控制电梯：是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。信号控制电梯，这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停

16、层，顺向截停和自动换向等功能。集选控制电梯，是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。并联控制电梯，23台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。群控电梯，是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。 第二章 电梯设备2.1 电梯的机械系统的结构框图如下所示：2.2 电梯的组成1.曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。2 曳引钢丝绳的绕式 （1） 全绕式 每根钢丝绳在曳引轮上绕过二次，需要两个对

17、应的绳槽。 （2） 半绕式 每根钢丝绳在曳引轮上只绕一次，只需一个对应绳槽。半绕式电梯，曳引钢丝绳在曳引轮上最大包角为 180 ，一般不小于 150 。 曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重，为增加电梯的安全系数，曳引钢丝绳一般由4-5根电梯专用钢丝绳组成，并按规定的连接方式与轿厢和对重相连接。3. 导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。4. 轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。5. 门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，

18、门锁装置组成。6. 开关门系统关门过程：全速启动运行，然后进行第一级减速，在进行第二级减速，至门全闭时，速度减为零。开门过程：低速启动运行后加速至全速运行，然后在减速运行，至门全开时速度减为零。 7. 重量平衡系统 系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量 差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。 8.电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。 9.电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位

19、置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。 10. 安全保护系统 电梯的机械系统安全保护系统有平衡链、安全窗、限速器、安全钳、缓冲器以及终端越位保护装置和超载保护装置。限速装置有限速器、钢丝绳、涨紧装置三部分组成。（1）限速器与涨紧装置之间用钢丝绳连接起来，当轿厢上下运行时，轿厢通过限速器钢丝带动限速器绳轮往复运转。而涨紧装置中的绳轮和绳轮下方的铊框重量保证了钢绳与限速器间有足够的摩擦力。当轿厢的运行速度达到额定运行速度的115%-140%时，限速器通过拉杆、弹簧等传动机构卡住限速器钢绳，使上下不能随轿厢一起移动，但轿厢仍向下移动。（2）限速器钢绳把安全钳的绳头拉手提起来。被踢起来的绳

20、头拉手一方面通过安全钳的传动机构，拉条把安全钳的楔块提起来，把轿厢夹持在导轨上；另一方面压住位于较架上梁的安全钳开关，切断电梯的交、直控制电源，使曳引电动机和制动器线圈断电，制动器抱住制动轮，电动机立即停止运转。（3）安全钳装置是在限速器操纵下，把轿厢夹持在导轨上的一种安全装置。安全钳安装在轿厢上，由制停机构和操纵机构组成。安全钳一旦工作，需用吊起装置将轿厢向上吊起才能复位。为防止电梯因电气系统失灵，轿厢在到达顶层或底层后仍继续行驶，设置了电梯终端超载保护装置。其由强减速开关，终端限位开关和极限开关组成。（4）强迫减速开关是电梯失控有可能造成冲顶或蹲坑的第一道防线，由上强迫减速开关和下强迫减速

21、开关组成。分别安装在井道的顶部和底部，对应的撞板分别安装在轿厢的顶部和轿厢底部。当电梯失控，轿厢已到顶部或底部时仍不减速停车，位于轿厢顶部或底部的撞板降压下相应的强迫减速开关，相应触点动作，迫使电梯停止行驶。（5）终端限位开关：由上终端限位开关和下终端限位开关组成，分别安装在井道的底部和底部，是电梯失控的第二道防线。当强迫减速开关未能使电梯减速行驶，轿厢越出底部或底部限定位置后，上限位开关或下限位开关动作，迫使电梯停止运行。终端限位开关动作而迫使电梯停驶后，电梯仍能应答层楼呼梯信号，但只能向相反方向继续运行。（6）终端限位开关是防止电梯冲顶或蹲坑的第三道防线，也是最后一道防线。它由极限开关上碰

22、轮和下碰轮及铁壳开关、传动钢丝绳组成。钢丝线的一端绕在装于机房的特制壳开关闸柄动轮上，另一端与上下碰轮架相连。当电梯失控后，经过强迫减速开关，终端限位开关，仍未使轿厢停驶时，轿厢上的撞板与终端限位开关的撞轮接触，牵动与钢丝绳相连的钢丝绳，是只有手动复位的极限开关动作，切断主电路电源，迫使轿厢停止运动，防止轿厢停止或蹲坑。（7）缓冲器：电梯虽然采取了限速装置、安全钳、终端超载保护等措施来防止电梯轿厢冲顶或蹲坑，但仍有可能出现冲顶或蹲坑的情况（轿厢冲顶时对重蹲坑、对重冲顶轿厢蹲坑）。解决方法：在井道坑内设置缓冲器作为最后一道防线。在轿下方设置两个缓冲器，在对重下方设置一个缓冲器，在对重上方设置一个

23、缓冲器。（8）平衡链：为避免当电梯的提升高度比较大时，轿厢端和对重端由于钢丝线的重量发生变化，影响电梯运行的舒适度和稳定性，在电梯轿厢下面和对重装置之间设补偿绳和补偿链。（9）超载开关：客梯的轿底有一套电气检测装置，用以检测电梯的载荷情况，把载荷情况转变为电信号，松电气控制系统，可实现电梯的载荷保护，限制电梯的运行。当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。（10）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。（11）厅门开关：每个厅门都装有门锁开关，仅当厅门关上才充许电梯启动；在运行过程中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。（12）关门安全

24、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。 2.3 电梯参数的计算2.3.1曳引系统由曳引机，导向轮，曳引钢丝绳，曳引轮，锥套等部件组成。曳引机是包括电动机在内的用以驱动和停止电梯的装置。有无齿轮曳引机和有齿轮曳引机两，种前者用以速度大于2m/s的高速电梯上，其曳引电动机具为有良好的调速性能的直流电动机，后者广泛的应用于速度在2m/s 以下，一般采用涡轮副做减速传动装置。本课题电梯的曳引机采用otis 17ct型，主要参数为：曳引轮d1=540mm, 导向轮 d2= 530mm, 钢丝绳直径d

25、=13mm, 提升高度：h=75.8mm 主要技术参数：额定载重：q=1000kg， 额定速度： v=1.5m/s， d1/d=540/13=41.540 符合国际要求。上图中d1 为曳引轮，d2 为导向轮，包角计算过程如下：o1o2 = 1552mmtan1=540/1455=0.371 则1=cos2=(270-265)/1552=0.00322 则2=a= -1-2=-=有关参数：轿厢质量：p=1100kg 钢丝绳质量： q1=0.58kg/m;平衡链单根质量：q2=1.36kg/m； 随行电缆质量：q3=0.46kg/m； 曳引轮包角：a=； 绳槽数量：m=5根；绳槽型式与尺寸：带切口

26、的半圆槽；槽的角度 =；下部切口角：=；曳引比为r=1:1钢丝绳的安全计算：kp=1.08 查表得：=，nequiv(t)=6.7,=, nequiv(t)=10.0当=时，按线性插值法算得：nequiv(t)=6.7*（96-100）/(95-100)+10.0*(96-95)/(100-95)=5.36+2=7.36nequiv(p)= kpx1=1.08式中nequiv(t)为曳引机等效数量，nequiv(p)为导向轮等效数量。则滑轮等效数量为：equiv= nequiv(p)+ nequiv(t)=7.36+1.08=8.44则许用安全系数：sf1=16.55查阅相关的设计手册得到：1

27、3钢丝绳的最小破坏力tk=77700n(otis 专用钢丝绳)，其安全系数为：sf2 =tkm/(p+q+mq1h)g=77700*5/(1100+1000+5*0.58*75.8)*9.8=17.49sf因此符合要求。曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和配重，为增加电梯的安全系数，曳引钢丝绳一般用45根电梯专用钢丝绳，其中每根钢丝绳的安全系数都在12级以上。并按规定的连接方式与轿厢和对重相连接。2.3.2电动机容量计算 根据提供的的参数，我们可以初选曳引电动机的容量。按静功率计算见公式n=qi(i-k)/102hi式中：n-电动机功率，kw； q-电梯额定载重量，kg； v-电梯额定速度，m/s；

28、 k平-电梯平衡系数，取0.40.5； h-电梯机械传动总效率； i-钢丝绳（曳引绳）绕绳倍率。 按125%额定载重量计算，举例取数据；q为1250kg，k平取0.5，h取0.7， i取1，那么计算结果 n=12501(1-0.5)/(1020.71)=8.754(kw) 2.3.3曳引绳的安全系数校验 经查表，假定选用钢丝绳的最小破断载荷为83700n，我们可以计算上述案例的安全系数。5根曳引绳所承受的负荷为(1400+1000)9.8=23520(n)。那么一根曳引绳所承受的负荷为4704n。则安全系数为17.79。根据gb7588-1995规范中9.2.2要求，对于3根或3根以上的钢丝绳

29、的曳引驱动电梯，安全系数应不小于12。 第三章 变频器的选择及其参数设计3.1电梯变频器调速控制的特点随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变速调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频技术是当今节电，改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动平稳性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最具有发展前途的调速方式。（1）变频调速电梯使用的是异步电动机，比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小、结构简单、维护方便、可靠性高、价格低等优点。（2）变频调速电源使用了先进的spwm技术svp

30、wmj技术，明显改善了电梯运行质量和性能：调速范围宽、控制精度高、动态性能好，舒适、安静、快捷，已逐渐取代支流电机调速。（3）变频调速电梯使用先进的spwm和svpwm技术，明显改善了电动机供电电源的质量，减少谐波，提高了效率和功率因数，节能明显。3.2变频器及其参数计算3.2.1 变频器选型系统的要求是能驱动普通三相异步电动机精确地完成电梯平层，快速，慢速和加速运行，而且在电梯换速时，乘客没有不舒服的感觉。依照以上的要求我们选用mm440智能变频器。这种变频器视为电梯的灵活调速，控制高精度平层等要求而专门设计的，可配通用普通三相异步电动机。与其他变频器相比340变频器具有智能化软件接口，菜单

31、提示输入电梯曲线关键参数，调试跟方便快捷，并且能实现单双层功能，具有自动化优化减速曲线的功能，爬行时间短，平层距离短。3.2.2 micromaster 440 通用型变频器micromaster 440 是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。本系列有多种型号，额定功率范围从120w 到200kw（恒定转矩（ct）控制方式），或者可达250kw（可变转矩（vt）本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（igbt）作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声。全面而完善的保护功能为变

32、频器和电动机提供了良好的保护。主要特性： 易于安装，参数设置和调试 易于调试 牢固的emc 设计可由it（中性点不接地）电源供电对控制信号的响应是快速和可重复的 参数设置的范围很广，确保它可对广泛的应用对象进行配置电缆连接简便 具有多个继电器输出 具有多个模拟量输出（0 - 20ma） 6 个带隔离的数字输入，并可切换为npn/pnp 接线 2 个模拟输入： ain1：0 - 10 v，0 - 20ma 和-10 至 +10 v ain2：0 - 10 v，0 - 20ma 2 个模拟输入可以作为第7 和第8 个数字输入 bico（二进制互联连接）技术 模块化设计，配置非常灵活 脉宽调制的频率

33、高，因而电动机运行的噪音低 详细的变频器状态信息和全面的信息功能 有多种可选件供用户选用：用于与pc 通讯的通讯模块，基本操作面板（bop），高级操作面板（aop），用于进行现场总线通讯的profibus 通讯模块保护特性：过电压/欠电压保护变频器过热保护接地故障保护短路保护电动机过热保护ptc/kty 电动机保护3.3 变频器容量计算 变频器的功率可根据曳引机电机功率、电梯运行速度、电梯载重与配重进行计算。设电梯曳引电机功率为p1，电梯运行速度为v，电梯自重为w1，电梯载重w2，配重为w3,重力加速度为g。在最大载重下，电梯上升所需曳引功率为p2： p2=f1 v其中f1=( w1+ w2+

34、 w3)k+g :位摩擦力，可忽略不计。电机功率p1，变频器功率p应接近电机功率p1，相当于p2留有安全裕量可取p=1.5p2。 k=0.02, w1=2000kg, w2=1000kg, w3=2400kg, g=9.8m/s v=1.5m/s所以： p2=1089.8 1.51.75kw p=1.5p2=2.6kw由于采用变频调速，效率高。依照计算结果选1.5倍裕量，取变频器容量为3kw。3.4变频起制动电阻的计算 由于电梯为位能负载，电梯运行过程中产生再生能量，所以变频调速装置应具有制动功能。带有逆变功能的变频调速装置通过逆变器虽然能够将再生能量回馈电网，但成本太高，采用能耗制动方式通过

35、制动单元将再生能量消耗在制动电阻上，成本较低而且具有良好的使用效果，能耗制动电阻的大小应使制动电流的值不超过变频器的一半，即: =in/2；2 =2513/35.528.9；其中为额定情况下变频器的直流母线电压，取由于制动电阻的工作不是连续的长期工作，因此功率可以大大小于通电时消耗的功率。最后，选用的制动电阻为r=30欧，功率为p=3.5kw的电阻。第四章 plc的选择及其硬件开发4.1 plc及其在电梯控制中的应用特点 plc是一种用于工业自动化的专用计算机，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，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器），

36、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。1. 可靠性对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。（1）plc不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。（2）plc 采用了一系列可靠性设计的方法进行，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了mttr，使可靠性提高。（3）plc有较高的易于操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作错误。（4）plc是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简

37、化的编程语言，编程错误率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。（5）在plc的硬件方面，采用了一系列提高可靠性高的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护；对存储器内容的保护等。（6）plc的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波等；软件自诊断；简化编程语言等。2易操作性 plc的易操作性表现在下列几个方面：（1）操作方便 plc的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数plc采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的plc，编程器采用了crt屏幕显示，

38、因此，程序输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或crt上显示。（2）编程方便plc有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言，十分有助于编程人员的编程。（3）维修方便plc具有的自诊断功能对维修人员的维修技能的要求减低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。3灵活方便 plc的灵活性表现在以下几个方面：（1）编程的灵活性plc采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语言表

39、述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。（2）扩展的灵活性plc的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。（3）操作的灵活性操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。4.2 plc控制电梯的优点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。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，并提高电梯的运行效率。 更改控制方案是不需改

40、动硬件接线。4.3可编程序控制器（plc）的选型 根据以上选择的轿厢楼层位置检测方法，要求可编程控制器必须具有高速计数器。又因为电梯是双向运行的，所以plc还需具有可逆计数器。综合考虑后，本设计选择了日本三菱fx2系列plc系列。4.4 plc控制系统硬件开发 电梯plc的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动系统两部分组成。图1为电梯plc控制系统的基本结构图，主要硬件包括plc主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、指层器、门机、调速装置与主托动系统等。图4.1 电梯plc控制系统的基本结构图系统控制核心为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

41、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。 （1）信号控制系统 电梯信号控制基本由plc软件实现。输入到plc的控制信号有：运行方式选择（如自动、有/无司机、检修、消防运行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。图4.2 控制系统的信号控制（2）电梯控制系统实现的功能 电梯的控制系统实现如下的功能：一台电机控制上升和下降，各层设上/下呼叫开关（最顶层与起始层只设一只）。电梯到位后，具有手动或自动开门关门功能。电梯内设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯及层楼指令键，警铃风扇及照明按键。待

42、客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下轿外召唤按钮，应能自动开门迎客。自动关门待客。当完成全部轿厢内指令，又无轿外呼梯信号时，电梯应自动关门在调定的时间内自动关闭轿厢照明。自动关门与提早关门，在一般情况下，电梯停站4-6s应能自动关门；在延时时间内，若按下关门按钮，门将不延时提前实现关门动作。按钮开门。在开关过程中或关门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开门按钮，门将打开。内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向。自动定向，当轿厢内操纵盘上有多个选层指令相对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。自动换向

43、，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。呼梯记忆与顺向截梯。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。自动返基站。当电梯设有基站时，电梯在完成全部指令后，自动驶回基站，停机待客。（3）电梯操作方式单台电梯的操作方式有手柄操纵控制、按钮控制、信号控制和集选控制等。在乘客电梯中几乎全部采用集选控制方式。单轿厢下集选控制：登记所有轿厢和厅门下行召唤；轿厢上行时，只答应轿厢召唤，直至最高层；自动改变运行方向为下行，应答厅门下行召唤。单轿厢全集选：登记所有厅门和轿厢召唤；上行时顺应答轿厢和厅门上召唤，直至最高层自动方向应答下行召唤和轿厢召唤。

44、系统采用全集选操作方式。4.5 井道中的传感器及检测开关的设置根据控制要求，在每一区间设置了一个换速检测开关和一个平层检测开关，检测开关均选用感应干簧管。换速检测开关作用有是发出电梯减速的信号和层楼信号。平层检测开关作用是平层时发出平层信号。换速检测干簧管装于井道内侧，电梯轿箱外装有隔磁板，当到达换速位置时隔磁板插入干簧管中（如图4.3），使得干簧管内部触点由于失去磁力而闭和，电梯开始换速。而平层感应干簧管井道内只装隔磁板部分，干簧管部分安装在轿箱顶部（与换速开关装法相反）。上强迫换速开关shk、下强迫换速开关xhk和限位开关上限位开关sxk、下限位开关xxk分别装在井道中对应的最高层站（3层

45、）和最低层站（1层）的相应位置。如果电梯遇到强迫换速开关时，电梯由程序强迫换速，若碰到上限位开关sxk则电梯由程序切断上行继电器，若碰到下限位开关sxk则电梯由程序切断下行继电器。 图4.3 换速干簧管示意图4.6 厅外召唤、方向指示及层楼显示器的设计图4.4为厅外召唤操纵面板，其由电梯上下行指示灯、层楼显示器和召唤按钮组成。乘客需要上行时按下上行按钮，下行时按下下行按钮，指令就会登记到plc中，其相应的按钮指示灯就会点亮，实现信号登记，控制系统做出相应动作。图4.4厅外召唤操纵面板图4.5为轿内主令操纵面板，其由电梯上下行指示灯、层楼显示器、选层按钮和开关门按钮组成。当乘客进入轿内时，按下想

46、要去的楼层，指令登记到pcl中，其按钮灯就会点亮，待门关好后，电梯做出相应动作。开关门按钮主令按钮层楼显示方向指示图4.5轿内主令操纵面板 第五章 软件设计5.1 系统结构流程图5.2 i/o点数的分配及机型的选择表5.1 输入信号接点名称代号输入点编号厢内去一层按钮sb1x000厢内去二层按钮sb2x001厢内去三层按钮sb3x002厢外一层向上按钮sb4x003厢外二层向上按钮sb5x004厢外二层向下按钮sb7x005厢外三层向下按钮sb8x006手动开门按钮sb9x007手动关门按钮sb10x010开门到位行程开关st1x030关门到位行程开关st2x031电梯上行指示行程开关st3x

47、032电梯下行指示行程开关st4x033红外线检测开关st5x034门锁行程开关st6x035上行楼层感应sp2,sp3x011,x012下行楼层感应sp4,sp5x013，x014楼层感应器sq1-sq3x021-x023超载触点sq4x0242/3开门换速触点st7x0362/3关门换速触点st8x037 表5.2 输出信号接点输出信号名称代号输出点编号电梯开门接触器km1y000电梯关门接触器km2y001电梯上行接触器km3y002电梯下行接触器km4y003电梯快速接触器km5y004电梯加速接触器km6y005电梯慢速接触器km7y006一层指示灯继电器kl1y031二层指示灯继电

48、器kl2y032三层指示灯继电器kl3y033一层向上呼叫指示灯继电器ka1y011二层向上呼叫指示灯继电器ka2y012二层向下呼叫指示灯继电器ka4y013三层向下呼叫指示灯继电器ka5y014电梯上行指示继电器k1y015电梯下行指示继电器k2y016去一层指示灯继电器kb1y040去二层指示灯继电器kb2y041去三层指示灯继电器kb3y0422/3开门换速继电器km8y0072/3关门换速继电器km9y010数码管指示a-gkm10-km16y021-y0265.3 电梯的开关门控制基本控制要求：电梯运行至某呼叫层或者乘客需要去的某层后，电梯门打开，乘客进，出完毕后，电梯门自动关闭。

49、也可以手动开关电梯门。根据以上要求，设计三层电梯开关门的控制梯形图如图5-1所示。 图5-1 电梯门开、关plc控制图 程序设计说明如下：手动开，关门。图5-1中，x007为手动开门按钮输入点，x010为手动关门输入点。电梯运行到位后，按下按钮sb9，x007闭合，继而y000闭合并自锁，电梯开门；开门到位，开门到位行程开关st1动作，x030断开，y000断开，开门结束。需要手动关门时，按下关门按钮sb10，x010闭合，继而y001闭合并自锁，电梯关门；关门到位后限行程开关st2动作，x031断开，继而断开y001，关门结束。 自动开，关门。电梯运行到位后，相应的楼层感应器x021-x02

50、3闭合，t0开始记数，记到3秒后，t0动作，t0触点闭合，y000闭合。y000闭合动作，打开电梯门。y000闭合后，t1开始定时，4秒后，t1触点闭合，y001闭合，实现自动关门。关门到位后，关门到位行程开关动作，继电器x010断开，y001失电，关门结束。自动关门时有可能会夹住乘客，一般在门的外面设有红外线检测装置，见图5-1中的x034，当有人进入时，x034闭合，m0闭合并自锁，同时断开关门继电器y001通路并接通t2，t2开始记时，3秒后，t2动作，m0失电，接通y001通路实现自动关门。其中m1为运行中开门禁止，x024为超载触点，如电梯超载则电梯不关门。5.4 电梯到层指示控制基

51、本控制要求：用数字显示电梯所到的层数，要求电梯到达某层时显示出该数字。三层电梯到层指示控制电梯如图5-2 所示。图 5-2 电梯到层指示plc控制梯形图程序说明如下：在图5-2中，x021-x023为楼层感应器，y031-y033为层指示继电器。当电梯到达某层时，相应楼层的指示灯亮。例如：电梯到达三层，x023闭合，则y033闭合并自锁，三楼指示灯亮，表示已经到达三层。但当电梯离开三层的时候，x023断开，三层指示灯灭。5.5 轿厢外去某层指示控制基本控制要求:层呼叫指示控制,即当有乘客在轿厢外层按下呼叫按钮时,相应的指示灯亮,呼叫信号一直保持到电梯到达该层且相应的接近开关动作后才被撤消。三层

52、电梯呼叫指示plc控制梯形图如图5-3所示。 图 5-3 轿厢外去某层指示plc控制梯形图 程序设计说明如下：在图5-3中，x003-x004为外厢层向上呼叫按钮，x005-x006为外厢层向下呼叫按钮，y011-y012为层向上呼叫指示灯输出继电器，y013-y014为层向下呼叫指示灯输出继电器，x035为门锁输入继电器，y035为电梯上行指示灯继电器，y016为电梯下行指示灯继电器。向上呼叫指示控制：二层按外厢层向上呼叫按钮x004，此时y012闭合并自锁，二层向上呼叫指示灯亮，当运行至二层时，二层楼感应器x022动作断开，y012断开，二层向上呼叫指示灯灭。向下呼叫指示灯控制与向上呼叫指示相同。各层向上向下呼叫指示梯形图中，x035，y031，y032,y033，y015（或者y016）之间并联主要是为了确保呼叫成功。5.6 轿厢内去某层指示控制基本控制控制要求：轿厢内去某层指示控制，即当乘客需要去某层时，在轿厢内按下相应的按钮，该层指示灯亮，直到电梯到达该层，指示灯熄灭。三层电梯轿厢内去某层指示plc控制梯形图如图5-4所示。 图 5-4 轿厢内去某层指示plc控制梯形图去某层轿厢内指令控制：在图5-4中，按轿厢内去某层按钮sb1-sb3，x000-x002闭合，相应层的指示灯亮。例如按去二层厢内按钮sb2，x001闭合，去二层指示灯继电器