毕业设计（论文）PLC电梯控制系统设计

1、目录摘要1前言2.3第一章节 绪言31.1本课题设计的意义和目的31.1.1本课题设计的意义31.1.2利用plc设计电梯系统的目的31.2 电梯的发展4第二章 可编程plc的概述52.1可编程控制器（plc）的简介52.1.1可编程控制器的定义52.1.2可编程控制器plc的特点：52.1.3 plc的基本结构62.1.4 plc的工作原理72.2plc其它控制系统的比较8(1)继电器-接触器控制系统10(2)微机控制系统10(3)plc控制系统10第三章 vvvf变频电梯的控制系统113.1变频调速电梯系统及其驱动技术113.2变频调速电梯系统的控制技术123.3控制系统的主流程13第四章

2、 plc控制单台电梯的方案144.1电梯控制系统的运行方式及组成144.1.1电梯运行工作情况144.1.2电梯控制系统的组成154.1.3电梯的结构164.2plc控制单台电梯i/o点分析184.2.1plc i/o地址分配184.2.2 plc控制程序的编制方法214.3电梯控制程序21致谢28参考文献29摘要随着科学技术不断地发展，人们物质文化生活水平的不断的提高，大批的高楼大厦拔地而起，伴随建筑业的发展，为建筑提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节的重要设备，更是人们一种工作和生活中的必需设备。而plc（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它的发

3、展特点是更加适应于现代工业控制的需要，它以其可靠性高、适应性强、编程方便、操作简单、能耗低等优点，广泛应用于继电器控制系统到监控计算机之间的众多控制领域。本课题主要对plc的结构、特点、性能以及与现场控制对象的连线进行具体的研究，并通过plc实现电梯的自动控制。市建设的不断发展，城市迅速的崛起，高层建筑的不断增多，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。它是采用电力拖动方式，将载有乘客或货物的轿厢，运行于垂直方向的两根刚性导轨之间，运送乘客和货物的固定式提升设备。所以，电梯是为高层建筑运输服务的设备，它具有运送速度快、安全可靠、操作简便的优点。但传统的电梯控制系统主要采

4、用继电器接触器进行控制，其缺点是触点多，帮障率高、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。关键词：电梯 plc 控制 编程 前言电梯控制系统主要由调速部分和逻辑控制部分构成。调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要作用，目前，大多选用高性能的变频器，利用旋转编码器测量曳引电机转速，构成闭环矢量控制系统。通过对变频器参数的合理设置，不仅使电梯在运行超速和缺相等方面具备了保护功能，而且使电梯的起动、低速运行和停止更加平稳舒适。变频器自身的起动、停止和电机给定速度选择则都有逻辑控制部分完成，因此，逻辑控制部分是电梯安全可靠运行

5、的关键。v80 系列 plc 以其可靠性高、运算速度快、产品成本低和电梯专用客制化服务等优点，已在多家电梯厂家中的电梯生产及改造中获得了应用。本文以一台五层五站的电梯控制系统为例，阐述了三菱 fx2n系列 plc 在电梯控制系统的设计思想和实现方案。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。plc在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于plc且有逻辑运算，计数和定时以及数据输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与plc很好的结合，很好的实现了控制。通过本课题的介绍，让我们能更多了解plc和更好的使用它。第一章节 绪言1

6、.1本课题设计的意义和目的1.1.1本课题设计的意义plc（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可控性优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了且有多种优点和微型、中型、大型、超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。plc在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于plc且有逻辑运

7、算，计数和定时以及数据输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与plc很好的结合，很好的实现了控制。通过本课题的介绍，让我们能更多了解plc和更好的使用它。1.1.2利用plc设计电梯系统的目的本课题主要对plc的结构、特点、性能以及与现场控制对象的连线进行具体的研究，并通过plc实现电梯的自动控制。市建设的不断发展，城市迅速的崛起，高层建筑的不断增多，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。它是采用电力拖动方式，将载有乘客或货物的轿厢，运行于垂直方向的两根刚性导轨之间，运送乘客和货物的固定式提升设备。所以，电梯是为高层建筑运输服务的设备，它具有运送速度快、安全可

8、靠、操作简便的优点。但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，帮障率高、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。1.2 电梯的发展作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了从逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用，因此，plc的应用也就成为了一个热点问题。在pl

9、c诞生之前，工业控制设备的主流品种是以继电器、接触器为主体的控制装置。继电器、接触器是一些电磁开关，后来随着工业自动化程度的不断提高，使用继电器电路构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来，在20世纪6070年代，社会的进步要求制造出小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品以满足市场需要，不断的提出改善生产机械功能的要求。加上当时电子技术已经有了一定的发展，于是人们开始寻求一种以存储逻辑代替接线逻辑的新型工业控制设备，这就是我们现在所说的plc。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，内部电路采用了严格的抗干扰技术，具有很高的可靠性，从plc的机外电路来说，使用plc构成

10、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以减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低，此外，plc带有故障电路的自我检测功能，出现故障时可及时发出报警信息，这样，整个系统具有极高的可靠性也就不足为怪了。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。在许多交通设备中，电梯是自动化程度最高的先进设备的一种。以前的电梯主要采用单片机控制，其性能等各方面都不太完善，现在电梯控制系统多采用plc，从电梯的性能、器件的灵活性及安全保障方面等都有了很大的提高。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及

11、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。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，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；第二种控制方式用可编程控制器（plc）取代微机实现信号集选控制。第二章 可编程plc的概述2.1可编程控制器（plc）的简介2.1.1可编程控制器的定义可编程控制器的定义可编程控制器简称pc（英文全称：programmable controller），它经历了可编程序矩阵

12、控制器pmc、可编程序顺序控制器psc、可编程序逻辑控制器plc（英文全称：programmable logic controller）和可编程序控制器pc几个不同时期。为与个人计算机（pc）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。1987年国际电工委员会（international electrical committee）颁布的plc标准草案中对plc做了如下定义： “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

13、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。” 2.1.2可编程控制器plc的特点：一、可靠性高，抗干扰能力强（1） 工作原理方面，采用循环扫描、集中输入与集中输出的特殊工作方式。（2） 硬件设计方面，采用模块式结构并在i/o通道增加隔离、滤波、屏蔽、与联锁等一系 列先进的抗干扰措施；增加输出联锁、环境控制和故障诊断与处理等电路；采用双cpu构成冗余系统或由三cpu构成表决式系统；采用性能优良的开关电源。（3） 在软件设计方面，系统程序中设置实时监控、自诊断、信息保护与恢复等程序与硬件电路相配合，实现各种故障的诊断、处理、报警

14、显示等功能。（4） 在制造工艺方面，采用超大规模集成电路芯片、扁平封装电路和表面安装技术，对电子器件进行严格的筛选和老化处理。二、编程简单，易于掌握 三、组成灵活，使用方便 四、功能强，通用性好 五、开发周期短，成功率高 六、体积小，重量轻，功耗低 七、安装简单，维修方便 八、在成本上可与继电器控制柜竞争2.1.3 plc的基本结构 plc实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图2-1所示：图2-1 plc硬件结构图1.中央处理单元(cpu) 中央处理单元(cpu)是plc的控制中枢。它按照plc系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源

15、、存储器、i/o以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当plc投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入i/o映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入i/o映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将i/o映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高plc的可靠性，近年来对大型plc还采用双cpu构成冗余系统，或采用三cpu的表决式系统。这样，即使某个cpu出现故障，整个系统仍能正常运行。 2、存储器 (1)存放系统

16、软件的存储器称为系统程序存储器。 (2)存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。3、电源 plc的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此plc的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将plc直接连接到交流电网上去 2.1.4 plc的工作原理扫描技术 当plc投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，plc的cpu以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (1) 输入采样阶段 在输入采样阶

17、段plc以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入i/o映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，i/o映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (2) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，plc总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷

18、新该逻辑线圈在系统ram存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在i/o映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在i/o映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在i/o映象区或系 统ram存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。(3) 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，plc就进入输出刷新阶段。在此期间，cpu按照i/o映象区

19、内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是plc的真正输出。2.2plc其它控制系统的比较图2-2 plc扫描过程可编程序控制器与继电器、微机在电梯控制中的应用比较中央处理单元(cpu)是plc的控制中枢。它按照plc系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、i/o以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当plc投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入i/o映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入i/o映象区或数据寄存

20、器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将i/o映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高plc的可靠性，近年来对大型plc还采用双cpu构成冗余系统，或采用三cpu的表决式系统。这样，即使某个cpu出现故障，整个系统仍能正常运行。 (1)存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。plc的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此plc的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将pl

21、c直接连接到交流电网上去 当plc投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，plc的cpu以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 plc以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入i/o映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，i/o映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 在用户程序执行阶段，plc总是按由上而下的

22、顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统ram存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在i/o映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在i/o映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在i/o映象区或系 统ram存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下

23、面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。当扫描用户程序结束后，plc就进入输出刷新阶段。在此期间，cpu按照i/o映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是plc的真正输出。在可编程序控制器与继电器、微机在电梯控制中的应用比较在电梯的电气系统中，逻辑判断起着主要的作用，其控制系统必须起动各种控制信号和执行元件（如接触器、继电器、发光指示器、电动机以及电子元件、电力电子器件等），要达到这些控制目的，其方法有：(1)继电器-接触器控制系统这种控制系统是早期电梯多采用的一种控制系统。优点：与其它控制系统比

24、较，其简单、易于理解和掌握、价格便宜。缺点：动合触点易磨损，且电接触不良：体积大：控制系统耗能大、动作噪声大：维修保养工作量大、费用高。因此这种控制系统仅用于速度不高、性能要求也不高的电梯中。(2)微机控制系统电梯的微机控制系实质上是使控制算法不再由硬件逻辑完成，而是通过程序存贮器中的程序来完成的控制系统。因此对于有不同功能要求的电梯控制系统，只要改变程序存贮器中的程序指令即可，而无需变更或增减硬件系统的元件或布线。因此，十分方便于使用和管理，并提高系统的可靠性，减小控制系统体积，降低了能耗及其维修保养费用。虽然微机控制的电梯，与继电器控制的电梯比较，它具有较大的优越性。但是，对一般的电梯而言

25、，应用微机控制也有其局限性和不足之处。其缺点是：微型计算机是按数字运算的需要而设计的，功能比较齐全，结构比较复杂；而一般的电梯控制只需要进行简单的逻辑运算，运算方式多为“与”、“或”、“非”几种，运算位数只需用1位，即“1”与“0”。因此，使用微机就有“大材小用”之嫌。此外，微机的接口电路没有标准件，而且一般不控制强电。但在电梯控制中，往往要求能直接控制110v或220v的用电设备，如用户专门配备接口电路既不方便又不可靠。综上所述，造成用微机控制的成本、运行和维修费均较高，因此，如在一般的电梯上使用微机控制在经济上不合算。(3)plc控制系统plc充分利用了微型计算机的原理和技术，保留计算机控

26、制的优点，而克服了它的缺点。它具有强大的生命力，各工业部分纷纷用它来改造旧有的电梯控制电路，取得了明显的效果。总之，plc是采用微机技术制造的通用怎么控制设备，它能控制开关量、模拟量、具有可靠性高、抗干扰能力强、并具有完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术、运算等功能，可以取代继电器为主的各种控制设备。它不仅有用于控制机械设备、流水线和各种设备的运行过程，将plc用于控制电梯各种操作和处理相关信息也时可行的。第三章 vvvf变频电梯的控制系统3.1变频调速电梯系统及其驱动技术采用plc控制的变频调速电梯系统原理图如图3-1所示。图3-1 plc控制的变频调速电梯系统原理框图在电梯系统中要处理的信

27、号十分多而且复杂，在设计时必须仔细考虑对信号快速准确的处理问题。采用许多的先进驱动和控制技术就很有必要，其中包括矢量变换控制技术、高速cpu技术、dsp技术和采用新型大功率器件igbt的高性能变频调速器。图1中plc主要处理一些监控信号，主要有楼层计数信号，呼梯、选层信号，定向信号，换速信号，主控制信号等。此外还有开、关门控制，楼层显示，呼梯、选层显示，单、双控制，安全条件自动检测，自动平层、消防等各种控制信号。将变频器用于电梯时，常称为vvvf电梯。一般变频器有交交、交直交两种类型。对于交直交变频器，可以按直流环节电压、电流的特点（由滤波的电容量和电感量决定）划分为电压型和电流型变频器。电梯

28、一般采用电压型变频器。改变电动机定子的电源频率，就可实现对异步电动机的调速。但为了保持调速时电动机最大转矩不变，需要维持磁通恒定，应满足压频为常数，即变频时应协调地变压。目前，虽有电梯专用变频器，但其价格昂贵，因此可以采用通用型变频器，通过合理设计，可使其达到专用变频器的控制效果。为满足电梯控制上的要求，参数设置比专用型变频器要复杂得多。为减少启动冲击及增加调速的舒适感，其速度环的比例系数宜小些（3s），而积分时间常数宜大些（5s）。为了提高运行效率，快车频率应选为工频（50hz），而爬行频率要尽可能低些（4hz），以减少停车冲击，检修慢车频率可选10hz。为了保证平层精度及运行的可靠性，曳引

29、电机的转速采用闭环控制，其转速由旋转编码器检测。为使变频器工作在最佳状态，需使变频器对所驱动的电机进行自学习，其方法是：将曳机制动轮与电机轴脱离，使电机处于空载状态，然后启动电机，变频器便可自动识别并存储电机有关参数，使变频器能对该电机进行最佳控制。图3-2电梯硬件系统控制柜图3.2变频调速电梯系统的控制技术电梯系统的控制主要可分为拖动系统的调速控制与选层系统的逻辑控制。vvvf电梯拖动调速系统的实质就是采用交流异步电动机驱动及矢量变换控制技术。vvvf电梯调速系统的特点是：电梯启动采用降频软启动，电机启动电流很小，不超过额定电流。在电梯的制动段，电梯调速系统工作在发电制动状态，不需从供电网中

30、取得电能，从而降低了电能的消耗，避免了电机过热，调速系统的功率因数比较高（接近1）。调速控制是指对电梯从启动到平层整个过程中速度的变化规律进行控制，从而减轻人在乘坐电梯时由于启、制动过程中加、减速产生的不舒适感（上浮、下沉感），并保证平层停车准确可靠。与选层系统的逻辑控制相比，调速控制更为复杂，其控制性能的优劣在很大程度上决定着电梯的性能和质量。电梯的运行可分为启动、稳速、制动三个阶段。稳速运行时考虑到节能和对电网的干扰，系统采用开环控制，而启、制动运行时为使运行速度跟随给定理想速度运行，采用闭环控制。理想速度运行综合了舒适感（满足人体对加速度及加速度变化率要求）、运行效率及电机调速性能，按位

31、置原则存储于程序存储器中。调速控制系统由主回路和控制回路两部分组成，主回路包括曳引电动机（三相异步电动机）驱动及功能电路，速度反馈信号来自与电机转子同轴的脉冲发生器，其输出脉冲的频率对应电梯运行速度。速度的控制由系统通过改变触发脉冲的控制角（移相角）实现，经相应的移相角延时时间后，根据电梯实际速度与给定速度之差情况控制主回路工作状态。由于负载变化、电网波动、钢丝绳打滑、伸缩等因素，使减速过程可能不符合直接停靠的平层要求，为此，在离层楼100-200mm处设置1-2个平层校正器，当轿厢运行到此校正点时，将实际速度与该点由平层校正器发出的平层速度给定值进行比较，如无差，则按原减速曲线运行；若有差，

32、则用差值校正原速度给定曲线斜率，使之保证准确平层。3.3控制系统的主流程用plc构成的控制系统可以把主要精力用于软件编程,实现系统的控制功能.现在市上的各种plc都有比较强的软件功能,尤其是各类功能指令(或称应用指令),其功能更为丰富.三菱fx2系列用以替代继电器、接触器控制系统的基本逻辑指令有20条，但其功能指令就有100条之多，可以直接进行各种数据的算术运算、逻辑运算、传送比较、移位循环等，还有一些直接的外部i/o指令，编程的灵活性毫不比单片机逊色。图3-2给出了用plc实现的电梯控制系统的主流程。程序主流程很简洁，其作用主要是控制程序的执行，进入各功能子程序。在我们研制的plc电梯控制系

33、统中，“数据采集与显示”就是通过子程序调用来实现，“呼梯判断|”及上行下行处理都有相应的程序。图 3-3系统主程序流程图第四章 plc控制单台电梯的方案4.1电梯控制系统的运行方式及组成4.1.1电梯运行工作情况一部电梯主要由轿厢、对重、曳引机、控制柜/箱、导轨等主要部件组成 。电梯在做垂直运行我过程，有起点站了终点站。对于三层以上的建筑物内的电梯，起点站和终点站之间还设有停靠站。起点站高在一楼，终点站设在最高楼。 各站的厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮。一般电梯在起点站和终点站上各设置一个按钮，中间层站的召唤箱上各设置两个按钮。而电梯的轿厢内都设置有操纵箱，操纵箱上设

34、置有手柄开关或与层站对应的按钮，供乘用人员控制电梯上下运行。召唤箱上的按钮称外召唤按钮，操纵箱上的按钮称指令按钮。电梯的运行工作情况和汽车有共同之处，但是汽车的起动、加速、停靠等全靠等全靠司机控制操作，而且在运行过程中可能遇到的情况比较复杂，因此汽车司机必须经过来格的培训和考核。而电梯的自动化程度比较高，一般电梯的司机或乘用人员只需通过操纵箱上的按钮向电气控制下达一个指令信号，电梯就能自动关门、定向、起动、在预定的层站平层停靠开门。对于自动化程度高的电梯，司机或乘用人员一次还可下达一个以上的指令信号，电梯便能依次起动和停靠，依次完成全部指令任务。电梯控制程序软件设计的要求:(1) 系统应具备自

35、动响应层楼召唤信号(上召唤和下召唤)。(2) 具有轿厢层楼显示（二进制方式或十进制方式），能自动显示电梯运行方向(3) 具有电梯直驶功能和反向最远停站功能。(4) 电梯开门时间设为3秒，电梯关门时间也设定为3秒。(5) 具有消防应急处理功能。(6) 具有应急手动开门、关门按钮。4.1.2电梯控制系统的组成电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。一 、电梯的电力拖动部分电梯主拖动类型有直流电动机拖动、交流电动机拖动、直g-m（即发电机-电动机组供电）拖动、晶闸管供电（scr-m）的直流拖动和交流双速电动机拖动、交流调压调速（avcc）拖动、交流变频调速（vvvf）等。二、电梯的电气控制

36、部分电梯控制系统由控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳及曳引电动机等几十个分散安装在电梯井道内餐和各相关电梯部件中的电器元件构成。电气控制系统通过电路控制电力拖动系统工作程序，完成各种电气动作功能，保证电梯安全运行。电梯电气控制系统与电力拖动系统比较，变化范围比较大。当一台电梯的类别、额定载重量和额定运行速度确定后，电力拖动系统各零件就基本确定了，而电气控制系统则有比较大的选择范围，必须根据电梯安装使用地点、乘载对象进行认真选择才能最大限度地发挥电梯的使用效益。电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制、plc控制、微机控制，其中继电器控制

37、系统故障率高，微机控制系统抗干能力弱，而plc作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，成为目前电梯系统中使用最多的控制方式，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。本课题采用三菱fx2n对单台五层电梯进行逻辑控制。电梯控制系统硬件由轿厢操纵盘、厅门信号、plc、变频器、调速系统构成，控制系统结构图如图4-1图 4-1 控制系统结构图4.1.3电梯的结构图4-2为五层电梯的简化模型和控制柜示意图。电梯主体包括升降电机、轿厢、滑轮、钢丝绳、行程开关等。升降电机为交流可逆电动机，轿厢套在钢丝绳上，电机带动钢丝绳正转或反转时，轿厢对

38、应上升或下降。每层楼均安装行程开关，利用机械碰撞，给出各楼层的层信号。 电梯控控制柜是电梯电气控制系统完成各种主要任务，实现各种性能的中心。主要包括fx2nplc、继电器/接触器、显示部分、开关电源。led显示部分主要包括轿厢运行方向显示、楼层显示。图4-2 五层电梯的简化模型和控制柜示意图(1)电梯层门电梯层门是为了确保安全，而在各层楼的停靠站，通向井道的入口处。图4-3为电梯示意图。电梯层门旁装有消防按钮、上召唤按钮和下召唤按钮（最底层只有上召唤按钮、最高层只有下召唤按钮）并有召唤登记批示灯。层门上方装有led数码管，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。图4-3 电梯层门

39、(2)轿厢内控制屏轿厢内控制屏示意图如图4-4所示。其中包括上行、下行显示及led层楼位置的显示。此外，还有消防按钮，当发生火灾时，立即清除所有指令信号和召唤信号，电梯直达底楼后开门。其主要利用定时器控制开门、关门、和上下客时间图4-4 轿厢内控制屏(3)plc单台电梯控制系统的工作流程 图4-5为plc单台电梯控制系统工作流程图，从图中可知控制一台电梯正常工作，主要需如下信号：控制信号、层楼信号、指令信号、召唤信号和消防信号。这些信号分别来自轿厢控制面板、井道行程开关、层面控制按钮和层面火警开关；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；控制面板的指令信号和来自

40、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。从而作用于驱动电动机正转或反转，即电梯上行或下行。图4-5 plc单台电梯控制系统工作流程图4.2plc控制单台电梯i/o点分析plc电梯控制系统的控制核心是plc。哪些信号需要输入plc，plc需要输出哪些信号，以及采用何种编程方式都需要他细推敲。输入输出点的确定是设计整个控制系统的首要问题，决定系统的程序及硬件线路的方案。4.2.1plc 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,首先归纳本系统中所有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

41、电器,每个输出信号对应plc内部的输出继电器.(1)plc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；有司机时，应有司机直驶专用开关和上行、下行按钮，需3点输入，各层乘客召唤时，除底层和顶层只有一个召唤按按钮，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个点输入。其它输入有消防、有司机/无司机方式选择等开关或触点。可知共需23点开关量输入端口。 表4-1 输入地址分配表输入信号名称plc输入地址含义aysx000向上行驶按钮ayxx001向下行驶按钮jsjx002有/无司机选择开关iycx00

42、3一楼行程开关2ycx004二楼行程开关3ycx005三楼行程开关4ycx006四楼行程开关5ycx007五楼行程开关a1jx010一楼指令按钮a2jx011二楼指令按钮a3jx012三楼指令按钮a4jx013四楼指令按钮a5jx014五楼指令按钮ajx015指令专用开关（直驶）zxfx016置消防开关a1sx017一楼上召唤按钮a2sx020二楼上召唤按钮a2xx021二楼下召唤按钮a3sx022三楼上召唤按钮a3xx023三楼下召唤按钮a4sx024四楼上召唤按钮a4xx025四楼下召唤按钮a5xx026五楼下召唤按钮(2)plc输出信号确定控控制电梯的上行、下行（即电机正、反转）需求点输

43、出。上、下指示灯2点输出。开门、关门、门关闭、运行显示需4点输出。采用二进制显示方式，led七段显示器需3点输出；电梯轿厢内输出各层的指令号登记显示，共5点输出；各楼层乘客如唤时，除底层和顶层只有一个召唤登记显示，其它各层均设上下两个召唤登记显示，5层共需8个输出端口。表4-2 输出地址分配表输出信号名称plc输出地址含义kmy000开门显示gmy001关门显示mgby002门关闭显示dcsy003上行显示dcxy004下行显示sy005上行继电器xy006下行继电器yxy007运行显示ay010led七段显示器a段发光二极管gy011led七段显示器g段发光二极管dy012led七段显示器d

44、段发光二极管1djay013一楼指令信号登记显示2djay014二楼指令信号登记显示3djay015三楼指令信号登记显示4djay016四楼指令信号登记显示5djay017五楼指令信号登记显示1dasy020一楼上召唤信号登记显示2dasy021二楼上召唤信号登记显示2daxy022二楼下召唤信号登记显示3dasy023三楼上召唤信号登记显示3daxy024三楼下召唤信号登记显示4dasy025四楼上召唤信号登记显示4daxy026四楼下召唤信号登记显示5daxy027五楼下召唤信号登记显示内部继电器的确定表4-3内部继电器地址分配表plc内部继电器地址功能m0指令优于召唤m1停站信号m2本站

45、厅外开门m3消防时到底楼开过门且在任意层楼停过m4消防时到过底楼开过门或非消防时m5关门条件m6清一楼指令登记m7清二楼指令登记 m8清三楼指令登记m9清四楼指令登记m10清五楼指令登记m40清二楼上召唤登记m41清二楼下召唤登记m42清三楼上召唤登记m43轿厢到二楼m31轿厢到二楼m33轿厢到四楼m35中间继电器m44清三楼下召唤登记m45清四楼上召唤登记m46清四楼下召唤登记m47清五楼下召唤登记m13消防到过底楼开过门m14轿厢不在任何层楼面上m15轿厢位于某层楼面后，延1秒断开m6有司机直驶状态m17关门时间3秒m20开门时间3秒m18无司机上、下客时间（4秒）m19到站延时时间（1秒

46、）-形成停站脉冲用m21未定向m22未定向m30轿厢到一楼m32轿厢到三楼m33轿厢到四楼m34轿厢到五楼4.2.2 plc控制程序的编制方法plc梯形图的编制采用模块化设计。模块化程序结构清晰、便一调试。如定时器控制开/关门、外召唤、指令登记、上行、下行等。模块间不完全独立，它们之间存在着有机联系，且编程时要考虑各指令间的逻辑关系。4.3电梯控制程序一、召唤信号登记响应及清除功能位于层楼面的乘客欲前往任意一层楼，可通过按下电梯层门旁的上/下召唤按钮唤来召唤电梯。娄电梯到达乘所召唤的那一层楼面，立即清除该召唤信号。下图为一楼上召唤登记响应及清除功能梯形图。当在非消防状态下，即常闭x016得电。

47、x017为一楼上召唤按钮输入常开触点，若此时有人按下此开关，x017得电，同时线圈y020得电，常开y020自保，即一楼上召唤信号登记显示。若电梯此时就在一楼时，直接清除一楼上召唤登记显示。若电梯不在一楼，则下行到一楼后，一楼行程开关x003得电后，线圈m40得电，常闭m40变常开，线圈y020就失电，清除一楼上召唤登记显示。若在消防状态下，常开x016变常闭得电，直接清除一楼上召唤登记显示。图4-6 一楼召唤信号登记响应清除功能梯形图二、指令信号登记响应及清除功能图4-7为一楼指令登记及清除梯形图。从图中可知，要指令登记信号有效必须满足两个条件：（1）消防到过底楼开过门；（2）非消防时；当电

48、梯处于非消防状态时，线圈m4直接得电，满足指令登记信号有效的条件。当电梯处于消防状态时，常开x016变常闭。电梯到达一楼时，一楼行程开关x003得电，此时线圈m13得电，与开门信号相配合，电梯此时处于消防到底楼开过门的状态。常开m13变常闭，线圈m4得电，也满足使指令登记信号有效的条件。 图4-7 一楼指令信号登记响应及清除功能梯形图从上图可知，电梯开始接收指令登记信号。如果此时电梯不在一楼时，按下到一楼指令按钮，一楼指令按x010得电，线圈y013得电，线圈m6得电，常闭m6变常开，即清除了一楼指令登记。如果此时电梯就在一楼，按下一楼指令按钮的同时就清除一楼指令登记，因为电梯此时就在一楼。电

49、梯处于消防工作状态且没有到达底楼开过门常开mx016变常闭，线圈m6也得电，电梯也消除指令登记，只有当电梯到达底楼开过门后，线圈m13得电，常闭m13变常开，才不清除指令登记。需要说明的是当常开m3得电变常闭时，电梯也清除指令登记。m3是消防到达底楼开过门并在任何层楼面停过站且有停站信号，就清除所有指令登记。这样做是为了当电梯到达某层后，消防人员可以依火势大小决定是否继续上行，如果不及时清除所有指令登记，电梯会继续上行，这样就不是非常安全。三、电梯自动定向功能电梯的换向即改变电梯的运行方向，实际就是改变电动机的旋转方向。当电梯发出召唤信号或指令信号时，plc自动根据厢目前所在层楼位置，来判定是

50、上行还是下行：若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； 电梯无法定向图4-8为电梯自动定向功能（部分）梯形图。无司机工作状态下，当三楼有指令信号y015或上下召唤信号y023、y024发出是，plc首先判断轿厢当胶是否在三楼，如果就在三楼，则轿厢在三楼的常闭m12变常开，线圈y003、y004都不得电，电梯既不上行也不下行。如果电梯在一楼或二楼，则轿厢在三楼、四楼、五楼的常闭触点m32、m33、m34不得电，仍为常闭，且在非消防状态下，x016常闭得电，则线圈y003得电，电梯定向为上行。如果电梯在四楼或五楼，则轿厢在一楼、二楼、三楼的常闭触点m30、m31、m32不得电，仍为常闭，则线圈y004得电，电梯定向为下行。有司机工作状态下，x002变常闭，这时需由司机按下x000上行启动按钮，电梯才能上行。同样若司机按下x001下行启动按钮，电梯则下行；在消防工作状态下，常闭x016变常开，电梯停上上行；常开x016变常闭，线圈y004得电，电梯下行到底楼。当电梯消防时到达底楼且开过门后m13常闭变常