PLC三层楼电梯系统设计与调试

1、黄冈职业技术学院毕业设计论文plc三层楼电梯系统设计与调试摘要：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等优点，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，逐步形成了具有多种优点和微型，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p

2、lc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，很好的实现了对的控制。 本文主要讨论研究利用欧姆龙cpm1a plc对电梯的升降进行控制，形成电梯控制系统。 关键词：plc 电梯控制 欧姆龙 升降 abstract： plc (programmable controller) takes one industrial control microcomputer, it is convenient by its programming, simplicity of operator its merits and so on high co

3、ntrollability, obtained the widespread application particularly in the industrial production process. it applies the large scale integrated circuit, the miniature machine technology and the mechanics of communication development achievement, formed gradually had many kinds of merits and miniature, m

4、edium, large-scale, the ultra-large type and so on each kind of specification's serial products, applied to monitors between computer's many control domain from the black-white control system. along with society's unceasing development, the building is getting higher and higher, but the

5、elevator became the high-level building to the equipment. the elevator from the handle switch operation elevator, the push-button control elevator develops to present's group control elevator, has made the indelible contribution for the high-level transportation. plc mainly manifests in the elev

6、ator cuing control's application in its logical switch control function. because plc has the logic operation, counting and fixed time as well as data feeds output function. in the elevator rises and falls in the process, each logical switch control and the plc very good union, very good have rea

7、lized to the fluctuation the control. this article main discussion studies uses simens in the s7-200 plc to carry on the control to elevator's fluctuation, forms the lift control system. key words: programmable logic controller lift control ohm of dragon fluctuation目    录引 言4一 概 述

8、5（一）plc的简介5（二） plc的特点5（三）plc的功能6（四）发展趋势7二 plc控制电梯的设计8（一）设计要求8（二）电梯工作示意图9（三）i/o分配表10（四）梯形图10（五）指令表12（六）电梯运行注释14结 论15致 谢16参考文献17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

9、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

10、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

11、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

12、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。一 概 述（一）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

13、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

14、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。”（二） plc的特点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

15、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。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。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

16、，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。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。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

17、，使系统迅速恢复运行。（三）plc的功能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。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。3计数控制具有断电保持功能。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

18、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。5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。6通信和联网7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。（四）发展趋势目前，pl

19、c产品已成为控制领域中最常见、最重要的控制装置之一，它代表了当前电子程控技术的发展潮流，其应用已渗透到国民经济的各个领域，正发挥着日益明显的作用，因而在世界各国受到越来越高度的重视。plc发展的一个方向是向着大型化、复杂化、高功能化、多层化分布式工厂全自动网络方向发展，向上可以与上位机通信，向下可以直接控制数控系统和机器人等执行机构。另一个方向是朝着小型化、超小型化方向发展。微处理起的出现，标志着电子技术、特别是集成电路技术的飞跃，给plc的发展带来了深刻的影响，为plc想小型化、超小型化提供了条件。plc的小型、超小型化产品，适合小型分散、低要求的市场，以适应单机控制和机电一体化的要求。以日

20、本松下的fp1小型机为例，该品有c16c72多种规格，已系列化，虽然是小型机，但性能性格比高。其硬件培植齐全，除主机外，可加扩展模块对i/o口进行扩展，i/o点数可以扩展到几百个，机内设有高速计数器，输入频率可高达10khz，输出端能输出频率可调的脉冲信号，有8个中断源可进行中断控制，设有rs-232c接口，可以和微机进行通信，并可通过编程软件在微机上用梯形图或指令语句进行编程。二 plc控制电梯的设计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

21、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。（一）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，由行程开关sq3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，由形成开关s

22、q1停止。（3）电梯停于1f时，按2f按钮呼叫，电梯上升到2f停止，由形成开关sq2停止。（4）电梯停于3f时，按2f按钮呼叫，电梯下降到2f停止，由sq2停止。（5）电梯停于1f，2f和3f均有按钮呼叫，电梯先上升到2f，由sq2控制暂停2s，然后上升到3f停止，由sq3停止。（6）电梯停于3f，2f和1f均有按钮呼叫，电梯先下降到2f，由sq2控制暂停2s，然后下降到1f停止，由sq1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；（二）电梯工作示意图电梯桥外按钮plc控制系统示意图（三）i/o分配表板号端子号地址号信

23、号 名 称0输入1000003层呼叫按钮 sb32000012层呼叫按钮 sb23000021层呼叫按钮 sb14000033层行程开关 sq35000042层行程开关 sq26000051层行程开关 sq17001012层下行按钮 sb48001022层上行按钮 sb51输出101000电梯下降201001电梯上升3011003层指示灯 hl34011012层指示灯 hl25011021层指示灯 hl1电梯控制系统的i/o接线图（四）梯形图三层楼电梯梯形图（五）指令表ld 0.07out 10.07ld 0.00or 11.00andnot 10.06and 10.07out tr0and

24、0.03out 10.03ld tr0andnot 0.03out 11.00ld 0.01or 11.01andnot 10.06and 10.07out tr0and 0.04out 10.04ld tr0andnot 0.04out 11.01ld 0.02or 11.02andnot 10.06and 10.07out tr0and 0.05out 10.05ld tr0andnot 0.05out 11.03ld 11.03and 0.04ld 11.04andnot tim000orldout 11.04ld 11.04tim 000 #0020ld 0.04andnot tim0

25、00out 11.05ld 1.01or 11.06andnot 0.05out 11.06ld 1.02or 11.07andnot 0.03out 11.07ld 11.06andnot 0.05ld 11.02andnot 11.05orldld 11.03andnot 0.05andnot 0.04orldand 10.07andnot 11.01andnot tim001out 10.00ld 11.07andnot 0.03ld 11.00andnot 11.05orldld 11.03andnot 0.03andnot 0.04orldand 10.07andnot 10.00a

26、ndnot tim002out 10.01ld 0.03out 12.00ld 0.05out 12.01ld 12.00or 12.01out 10.06ldnot 0.03andnot 0.04andnot 0.05tim 001 #0100ldnot 0.03andnot 0.04andnot 0.05tim 002 #0100end(01)（六）电梯运行注释按下开关sa，00007闭合，01007被驱动，01007敞开触点闭合，电梯通电。1电梯在1f时，2f无呼叫、3f有呼叫：按下sb3，00000闭合后断开，01100被驱动(1f或2f去3f信号有显示)并自锁，01100常开触点闭合

27、，01001被驱动电梯上升，tim001、tim002开始记时，01001常闭触点断开，01000无法驱动电梯无法下降。经过2f时触碰行程开关sq2，00004常闭触点断开，tim002复位重新记时。到达3f触碰行程开关sq3，00003常开触点闭合、常闭触点断开，01100断电，电梯停止上升，01003被驱动，3f灯亮。2电梯在1f时，2f有呼叫、3f无呼叫：按下sb200001闭合后断开，01101被驱动（1f或3f去2f信号有显示）并自锁， 01103被驱动并自锁，01103常开触点闭合，由于是在1f，00005（行程开关sq1）常闭触点断开，01001被驱动电梯上升，到达2f，0000

28、4常闭触点断开，电梯停止上升，00004常开触点闭合，01004被驱动2f灯亮。3电梯在1f时，2f、3f都有呼叫：按下sb2、sb3，01100、01101被驱动并自锁，01100、01101常开触点闭合，01103被驱动，01103常开触点闭合，由于在1楼00005常闭触点断开，01101被驱动电梯上升，到达2f时，00004常开触点闭合、常闭触点断开，01004被驱动2f灯亮。tim001、tim002复位停止记时，00004常开触点闭合，01104被驱动并自锁，tim000被驱动开始记时电梯停止运动，2s后tim000常闭触点断开，01105断电，01001被驱动电梯上升，tim001

29、、tim002开始记时，01004断电，2f灯灭。到达3f，00003常开触点闭合、常闭触点断开，01100断电，电梯停止运动，01003被驱动3f灯亮。4电梯在3f时，2f无呼叫、1f有呼叫：按下sb1，00002闭合后断开，01102被驱动(3f或2f去1f信号有显示)并自锁，01102常开触点闭合，01000被驱动电梯下降，tim001、tim002开始记时，01000常闭触点断开，01001无法驱动电梯无法上升。经过2f时触碰行程开关sq2，00004常闭触点断开，tim001复位重新记时。到达1f触碰行程开关sq1，00005常开触点闭合、常闭触点断开，01102断电，电梯停止下降，

30、01005被驱动，1f灯亮。5电梯在3f时，2f有呼叫、1f无呼叫：按下sb2，00001闭合后断开，01101被驱动（1f或3f去2f信号有显示）并自锁， 01103被驱动并自锁，01103常开触点闭合，由于是在3f，00003（行程开关sq3）常闭触点断开，01000被驱动电梯下降，到达2f，00004常闭触点断开，电梯停止下降，00004常开触点闭合，01004被驱动2f灯亮。6电梯在3f时，2f、1f都有呼叫：按下sb2、sb1，01101、01102被驱动并自锁，01101、01102常开触点闭合，01103被驱动，01103常开触点闭合，由于在3楼00003常闭触点断开，01100

31、被驱动电梯下降，到达2f时，00004常开触点闭合、常闭触点断开，01004被驱动2f灯亮。tim001、tim002复位停止记时，00004常开触点闭合，01104被驱动并自锁，tim000被驱动开始记时电梯停止运动，2s后tim000常闭触点断开，01105断电，01000被驱动电梯下降，tim001、tim002开始记时，01004断电，2f灯灭。到达1f，00005常开触点闭合、常闭触点断开，01102断电，电梯停止运动，01005被驱动1f灯亮。7电梯在2f时，按下下行按钮00101，01106被驱动并自锁，01106常开触点闭合，01000被驱动，电梯下降，到达1f时碰到行程开关0

32、0005，00005常闭触点断开，电梯停止下降。8电梯在2f时，按下上行按钮00102，01107被驱动并自锁，01107常开触点闭合，01001被驱动，电梯上升，到达3f时碰到行程开关00003，00003常闭触点断开，电梯停止上升。当电梯停在某一楼层时，则前往该楼层的信号不显示，因为电梯到达该楼层是碰到该楼层的行程开关，是信号电路断电。结 论毕业设计是学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的电梯控制系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕