电梯PLC控制设计

1、图书分类号：密 级：毕业设计(论文)电梯PLC控制设计学生姓名学院名称信电工程学院专业名称电子信息工程技术指导教师年月日 38 / 44文档可自由编辑打印徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校

2、学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要本文介绍一种电梯PLC控制系统。电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用

3、。而控制电梯运行的PLC系统也要求越来越高，要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。该系统主要由PLC、逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为一体的控制系统。本机控制单元采用以三菱公司的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的升降；加、减速；平层；起动、制动控制。其结构简单、运行效率高、平层精度高、易于理解与掌握。关键词 PLC控制系统； 电梯； 逻辑控制电路； 变频器AbstractThis text introduces the control system of a kind of e

4、levator PLC.The elevator is perpendicular directional of the conveyance equipments be indispensable in the high building of transportation equipments.It depends electric power, dragging along to move a car that can carry person or thing and lead a track in the building of the well way up do perpendi

5、cularity to ascend and descend sport, there is prominent function in the people's life.And the control elevator circulate of the PLC system also has more and more high request, request to attain the movement purpose of "steady, quasi-, quick" of elevator movement.That system mainly fro

6、m PLC, logic control the electric circuit constitute.Include an exchanges difference to tread electric motor among them, after the electric appliances, get in touch with a machine, route of travel switch and press button, give out light the indicator constitute and transducer for the control system

7、of integral whole.The this machine control unit adoption carries on whole process a control to the machine by the programmable controller PLC of Mitsubishi company.The whole system passes PLC, logic control the electric circuit is to the rise and fall of elevator;Add, decelerate;Even layer;Start, ma

8、ke to move a control.Its structure is simple and circulate an efficiency, even layer accuracy, be easy to comprehension and control.Keywords ： The PLC controls system elevator The logic controls electric circuit transducer目 录1 绪论12总体方案设定22.1 总体方案的确定22.2 电梯PLC控制系统的构建32.2.1重量平衡系统32.2.2电力拖动系统32.2.3电器控制

9、系统32.2.4安全保护系统32.3 可行性论证32.3.1电梯理想运行曲线42.4 设计的整体布局及其选型43 可编程序控制器的结构与工作原理63.1 PLC的体系结构63.2 可编程序控制器的基本结构63.2.1 CPU模块73.2.2 I/O模块73.2.3 编程器73.3 开关量I/O模块73.3.1 输入模块83.3.2 输出模块93.4 可编程序控制器的工作原理93.4.1 可编程序控制器的工作原理103.4.2 扫描周期113.5PLC的选型123.5.1 输入输出（I/O）点数的估算123.5.2 存储器容量的估算123.6 FX2N可编程序控制器简介123.7 PLC控制程序

10、设计133.7.1 PLC控制系统的设计基本原则133.7.2 PLC编程步骤133.7.3 PLC提供的编程语言134 电梯的电气控制系统154.1 概述154.2 电梯电气控制系统中的主要电器部件154.2.1操纵箱154.2.2指层灯箱164.2.3召唤按钮（或触钮）箱164.2.4轿顶检修箱164.2.5换速平层装置（也称井道信息装置）164.2.6 限位开关装置164.2.7极限开关装置164.2.8选层器174.2.9控制柜174.2.10开门机电阻器箱174.3 电梯自动控制系统中的各主要控制环节及结构原理174.3.1 各类电梯安全可靠运行的充分与必要条件174.3.2 电梯自

11、动开关门的控制环节184.3.3 电梯的方向控制环节194.3.4 发生制动减速信号的控制环节234.3.5 主驱动控制环节254.3.6 电梯的安全保护环节254.4 电梯的内外召唤指令的登记与消除284.4.1 召唤指令信号登记记忆线路的原理说明284.4.2 轿内信号的登记、记忆与消除304.4.3 层外召唤信号的登记记忆与消除304.5 电梯的信号指示系统314.5.1 数码显示的层楼指示灯324.5.2 运行方向灯、轿内指令及厅外召唤信号灯324.5.3 超载信号指示灯及音响33结论35致谢36参考文献37附录38附录1程序381 绪论随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在

12、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。实际上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。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。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二种方式，

13、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；而PLC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。电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求。2总体方案设定载PLC系统设计时，首先应确定控制方案，

14、下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系

15、统。2.1 总体方案的确定目前，电梯行业在我国迅速的发展，在一定程度上占有很大的市场。而在今天选择控制电梯运动的设备已经从传统的继电器接触器转变成可编程序控制器（PLC）。可编程序控制器（PLC）与其他计算机控制相比较：个人计算机有很强的数据处理功能和图形显示功能，有丰富的软件支持，但是它们是为办公室自动化和家庭设计的，对环境要求很高，抗干扰能力不强，一般不适合在工业现场使用。单片机只是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控制，还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大，要求设计者具有很强的计算机领域的理论知识和实践经验。工业控

16、制计算机（简称工控机）也是为工业控制设计的，目前比较流行的是PC总线工控机，它与个人计算机兼容。工控机采用总线式结构，各厂家产品的兼容性强。工控机一般是在通用微机的基础上发展起来的，有实时操作系统的支持，因此在要求快速、实时性强、功能复杂的领域占有优势。工控机的价格较高，将它有与开关量控制以取代继电器系统有些大材小用。工控机的外部I/O接线一般都用多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如可编程序控制器的接线端子那样方便可靠。以上各种计算机用语控制的程序一般都是用汇编语言编写的，不像可编程续控制器的梯形图语言那样易于被工厂的电气人员掌握。可编程序控制器是专为工厂现场应用环境设计的，

17、结构上采取整体密封或插件组合型，对印刷电路板、电源、机架、插座的制造和安装，均采用了严密的措施。可编程序控制器由于具有前述的各种优点，在工业控制领域具有不可比拟的竞争力。当然在电梯的控制领域也具有重要的地位，把可编程序控制器用于电梯运动的核心部分是很合理的选择，而且可编程序控制器现在在市场上也是一种成熟的产品。总之，经上述比较可得，我确定选用PLC控制电梯的运行。2.2 电梯PLC控制系统的构建2.2.1重量平衡系统该系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成，对重将平衡轿厢自重和部分的额定载重；重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯设计影响的装置。2.2

18、.2电力拖动系统该系统由曳引机、供电系统、速度反馈装置、调速装置和变频器等组成。对电梯实行速度控制。曳引电动机是电梯的动力源，根据电梯的配置可用交流电动机或直流电动机；供电系统是为电动机提供电源的装置；速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号，一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，与电动机相连；调速装置对曳引电动机实行调速控制；变频器可以通过改变频率的大小来控制其运行速度的快慢。2.2.3电器控制系统该系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成，它起着操纵和控制电梯运行的作用。操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急；位置显示装置是

19、指轿内和层站的指层灯；层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站；控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件（或板）组成，是电梯实行电气控制的集中组件；选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。它可由机械式、继电器式或电子式组成。2.2.4安全保护系统电梯上设有机械和电气的各类保护系统，以保证电梯安全使用。机械方面的有限速器和安全钳，起超速保护作用；缓冲器，起冲顶和撞底保护作用；切断总电源的极限保护。2.3 可行性论证可编程序控制器是由继电器逻辑控制而来的，所以它在开关量处理、顺序控制方面具有一定的优势，发展初期主要侧重于开关量顺序控制。随着计算机技术的发展，可编程序控

20、制器增加了数值运算、PID闭环调节功能，并开始与个人计算机或小型计算机联网，它本身也可以构成网络系统。可编程序控制器的应用领域，在发达的工业国家，可编程序控制器已经广泛地应用在所有的工业部门，随着可编程序控制器的性能价格比的不断提高，过去许多使用专用计算机的场合也可以使用可编程序控制器。比如用在开关量的控制，这是可编程序控制器最基本最广泛的应用，它的输入和输出信号都是只有通、断状态的开关量信号，这种控制与继电器控制最为接近，可以用价格较低，仅有开关量控制的功能的可编程序控制器作为继电器控制系统的替代物。开关量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动线生产线，如机床控制、冲压、铸造机械、运输带、

21、包装机械的控制，同样也可以用于电梯的控制。通过上述的简述，我希望在控制系统中能够达到如下要求：2.3.1电梯理想运行曲线根据大量的研究和实验表明，人可接受的最大加速度为am1.5m/s2，加速度变化率m3m/s3,电梯的理想运行曲线按加速度可划分为三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲线实现较为困难，而三角形曲线最大加速度和在启动及制动段的转折点处的加速度变化率均大于梯形曲线，即 m跳变到-m或由-m跳变到 m的加速度变化率，故很少采用，因梯形曲线容易实现并且有良好加速度变化率频繁指标，故被广泛采用。变频器构成的电梯系统，当变频器接收到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

22、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，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，变频器的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0.3s,在电梯的平层过程中变频器通过调整平层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410cm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。（其速度曲线如下所示）抛物线直线综合速度曲线抛物线

23、直线综合速度曲线的加速时间的起始阶段（ta/n）和最末段（ta/n）均为抛物线形速度曲线，而中间段（n-2）ta/n为直线形的速度曲线；n为起动时间系数。2.4 设计的整体布局及其选型通过上述的分析可知，我所选择的电梯载重量为1000kg,速度为1m/s,七层七站。PLC的型号为FX2N-128MR，通过其继电器电路图来设计出梯形图，通过PLC的选型连接其PLC接线图。电动机选用交流三相异步电动机，它具有结构简单、维护和操作简便、价格便宜、坚固耐用、工作可靠等优点；其缺点是调速性差、概率因数低。变频器选用安川变频器（616G5），它作为通用变频器适合任何应用场合,在低速下能够实现平稳启动（1%

24、额定转速），并且极其精确地运行。它的自动调整功能可使世界各地生产的电动机达到高性能运行。具有如下优点：低速大转矩和全频域平稳加、减速；驱动普通电机能达到最佳的控制效果；操作简单灵活；具有扩展功能，既可单机使用也可联网使用；设计平均无故障时间：250 000小时。把50Hz的工频交流电经过处理后输出频率可调的交流电的电气装置叫变频器。它由整流电路、滤波电路、再生制动电路、逆变电路和控制电路组成。3 可编程序控制器的结构与工作原理3.1 PLC的体系结构PLC实质上是一种被专用于工业控制的计算机，其硬件结构和微机是基本一致的。如下图所示：编程器中央处理单元（CPU）输入电路输出电路系统程序存储区用

25、户程序存储区电源PLC硬件的基本结构3.2 可编程序控制器的基本结构可编程序控制器简称为PLC（Programmable Logic Controller）主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。（如下图所示）可编程序控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU（中央处理单元）、存储器（RAM和EPROM）、输入/输出模块（简称I/O模块）、编程器和电源五大部分组成。3.2.1 CPU模块CPU模块又叫中央处理单元或控制器，它主要由微机处理器（CPU）和存储器组成。CPU的作用类似于人类的大脑和心脏。它采用扫描方式工作

26、，每一次扫描要完成以下工作：1） 输入处理：将现场的开关量输入信号和数据分别读入输入映像寄存器和数据寄存器。2） 程序执行：逐条读入和解释用户程序，产生相应的控制信号去控制有关的电路，完成数据的存取、传送和处理工作，并根据运算结果更新各有关寄存器的内容。3） 输出处理：将输出映像寄存器的内容送给输出模块，去控制外部负载。3.2.2 I/O模块I/O模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字开关、限位开关、接收开关、关电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变

27、送器提供的连续变化的模拟量输入信号。可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器，可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。CPU模块的工作电压一般是5V，而可编程序控制器的输入/输出信号电压一般较高，如直流24V和交流220V。从外部引入的尖蜂电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使可编程序控制器不能正常工作，所以CPU模块不能直接与外部输入/输出装置相连。I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与噪声隔离的作用。3.2.3 编程器编程器除了用来输入和编辑程序外，还可以用来监视可编程序控制器运行时梯形图中各种编程元件的工作状

28、态。编程器可以永久地连续在可编程序控制器上，将它取下来后可编程序控制器也可以运行。一般只在程序输入、调试阶段和检修时使用，一台编程器可供多台可编程序控制器公用。3.3 开关量I/O模块开关量模块的输入输出信号仅有接通和断开两种状态。电压等级有直流5V，12V，24V，48V和交流110V，220V等。输入输出电压的允许范围很宽，如某交流220V输入模块的允许低电压为070V，高电压为70256V，频率为4763HZ。各I/O点的通/断状态用发光二极管或其它元件显示在面板上，外部I/O接线一般接在模块的接线端子上，某些模块使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部连线的情况下，可以迅速地更换模

29、。开关量I/O模块可能4，8，16，32，64点。3.3.1 输入模块 2.3.1 a 直流输入电路输入电路中设有RC滤波电路，以防止由于输入点抖动或外部干扰脉冲引起的错误的输入信号。滤波电路延迟时间的典型值为1020ms（信号上升沿）和2050ms（信号下降沿），输入电流约为10mA，上图2.3.1a是某直流输入模块的内部电路和外部接线图。本节的输入电路和输出电路都只画出了一路，COM是各路的公共点。图中的输入触点直接接在公共点和输入端（400是梯形图中输入继电器的编号）之间，不需要外接电源。有的可编程序控制器还可以为接近开关、光电开关之类的传感器提供24V电源。（如图2.3.1b）2.3.

30、1b当图2.3.1b中的外接触点接通时，光电耦合器中的发光二极管发光，光敏三极管导通，信号经内部电路传送给CPU模块。图2.3.1 c是交流输入电路。光电耦合器中有两个反并联的发光二极管，显示用的两个发光二极管也是反并联的，因此这个电路可以接收外部的交流输入电压。图2.3.1c 交流输入电路3.3.2 输出模块输出模块的功率放大元件有大功率晶体管和磁效应管（驱动直流负载）、双向可控硅（驱动内交流负载）和小型继电器，后者可以驱动交流负载或直流负载。输出电流的典型值为0.52A，负载电源由外部现场提供。输出电流的额定值与负载的性质有关，但是只能驱动100VA/22V的电感性负载和100W的白炽灯。

31、额定负载电流还与温度有关，温度升高时额定负载电流减小，有的可编程序控制器提供了有关曲线。输出模块内可能设置有熔断器，并在模块面板上用发光二极管显示熔断器的状态。某些新式的模块用非破坏性的电子保护电路代替熔断器。3.4 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器是从继电器控制系统发展而来的，它的梯形图程序与继电器系统电路图相似，梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称，如输入、输出继电器等。这种计算机程序实现的“软继电器”，与继电器系统中的物理结构在功能上某些相似之处。 原理图3.4.1 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态。在运

32、行状态，可编程控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到STOP工作状态。除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程序控制器还要完成，内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段（见图2.4.1）。可编程序控制器的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高，从外部输入-输出关系来看，处理过程似乎是同时完成的。在内部处理联合阶段。可编程序控制器检查CPU模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内

33、部工作。图2.4.1在通信服务阶段，可编程序控制器与别的带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。当可编程序控制器处于停止（STOP）状态时，只执行以上的操作。可编程序控制器处于（RUN）状态时，还要完成另外3个阶段的操作（见右图），图中仅画出了与用户程序执行过程有关的3个阶段。3.4.2 扫描周期可编程序控制器在RUN工作状态时，执行一次上图所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为1100ms。指令执行所需的时间与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大的关系。当用户程序较长时，指令执行时间在扫描周期中占相当大的比例。不过严格地来说扫描周期还

34、包括自诊断、通信等。如图2.4.2所示。第(N-1)个扫描周期输出刷新第(N+1)个扫描周期输入采样第N个扫描周期输入采样输出刷新用户程序执行图2.4.2 PLC的扫描运行方式(1)输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入所有的数据和状态它们存入I/O映象区的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入数据和状态发生变化I/O映象区的相应单元的数据和状态也不会改变。所以输入如果是脉冲信号，它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的CPU总是由上而下，从左到右的顺序依次

35、的扫描梯形图。并对控制线路进行逻辑运算，并以此刷新该逻辑线圈或输出线圈在系统RAM存储区中对应位的状态。或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。例如：算术运算、数据处理、数据传达等。(3)输出刷新阶段在输出刷新阶段，CPU按照I/O映象区内对应的数据和状态刷新所有的数据锁存电路，再经输出电路驱动响应的外设。这时才是PLC真正的输出。3.5PLC的选型为了能够更好的选型，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设

36、计相应的控制系统。3.5.1 输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。3.5.2 存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的1015倍，加上模拟

37、I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。3.6 FX2N可编程序控制器简介FX2N 是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器。它的基本指令执行时间高达0.08s每条指令，远远超过了很多大型可编程序控制器。用户存储器容量可扩展到16K步，最大可扩展到每256个I/O点，有5种模拟量输入/输出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、4种位置控制模块、多种RS-232C/RS-242/RS-485串行通信模块或功能扩展板，以及模拟定时器功能扩展板，使用特殊功能模块和功能扩展板，可以实现模拟量控制、位置控制和联网通信等功能。3.7 PLC控制程

38、序设计3.7.1 PLC控制系统的设计基本原则1) 最大限度的满足被控对象的控制要求。2) 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。3) 保证控制系统安全可靠。4) 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量时应适当留有余量。3.7.2 PLC编程步骤具体编制一个PLC控制程序的基本步骤如下(其流程图见2.7)。 3.7.3 PLC提供的编程语言1) 标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言，它有以下特点；A.它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。B.梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以

39、是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。C.梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU内部使用。D.PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当条件使用。2) 语句表语言，类似于汇编语言。3)逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能，左边画输入、右边画输出。将PLC的I/O位分配给输入输出设备确定系统必须完成的各项任务及其顺序编制PLC程序（梯形图或指令代码）检查

40、程序有无错误运行程序有无错误通过PC机、GPC或FIT输入程序至PLC修改程序NOYESYES调整程序 程序投入使用NO 图2.7 PLC编程步骤4 电梯的电气控制系统4.1 概述电气控制系统是电梯的两大系统之一。电气控制系统由控制柜、操纵箱、指层灯箱、召唤箱、限位装置、换速平层装置、轿顶检修箱等十几个部件，以及曳引电动机、制动器线圈、开关门电动机及开关门调速开关、极限开关等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。载重量和额定运行速度确定后，机械系统各零部件就基本确定了，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

41、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。随着科学和、技术的发展和技术引进工作的进一步开展，电气控制系统发展换代迅速。在国产电梯中，在中间逻辑控制方面，已淘汰继电器控制，采用PLC和微机控制。在拖动方面，除速度V0.63m/s的底速电梯仍有部分产品采用交流双电动机变极调速外，对于速度V1.0m/s的各类电梯，均采用交流调压调速和交流调频调速拖动系统。新电气控制系统和拖动系统的出现，不但改善了电梯的性能，而且提高了电梯的运行可靠性能，使我国的电梯工业提高到一个新的水平，基本实现乘用安全、可靠、舒适的愿望。4.2 电梯电气控制系统中的主要电器部件为了便于制造、安装、调试

42、和维修，常把电气控制系统中几百至成千万个电器元件组装在操纵箱，控制柜等十几个部件内。但是有些电器元件组装到各电源部件中去后，反而会给制造、安装、调试、维修带来困难或不方便，这是，则将这部分电器元件分散装到各有关电梯部件中去。电气控制系统常用的主要电器部件如下：4.2.1操纵箱操纵箱一般位于轿箱内，是司机或乘用人员控制电梯上下运行的操纵控制中心。操纵箱装置的电器元件与电梯的控制方式、停层站数有关。操纵箱上装配的电器元件一般包括下列几种：发送轿内指令任务，命令电梯起动和停靠层站的元件，如轿内手柄控制电梯的手柄开关；轿内按钮控制、信号和集选控制电梯的轿内指令按钮；控制电梯工作状态的手指开关或钥匙开关

43、；控制开关；急停按钮；短接和应急按钮；点动开门按钮；轿内照明灯开关、电风扇开关；蜂鸣器；外召唤人员所在位置指示灯；厅外召唤人员要求前往方向信号灯；但是近年来已出现操纵箱和指层箱合为一体新型操纵指层箱。4.2.2指层灯箱是司机，轿内、外乘人员提供电梯运行方向和所在位置指示灯信号的装置。除杂物电梯外，一般电梯都在各停靠站的厅门上设置有指层灯箱。但是，当电梯的轿厢门为封闭门，而且轿门上没有开设监视窗时，在轿厢内的轿门上方也必须设置指示层灯箱。位于厅门上方的指示灯箱厅称厅外指层灯箱，位于轿门上方的指层灯箱在结构上是完全一样的。近年来出现把层灯箱合并到轿内操纵箱和厅外召唤箱中去的情况，而且采用数码显示。

44、4.2.3召唤按钮（或触钮）箱召唤按钮是设置在电梯停靠站厅门外侧，给厅外乘用人员提供召唤电梯的装置。根据处位的不同，召唤按钮箱分位于上端站，只装设一只下行召唤按钮，位于下端站只装设一只上行召唤按钮的单钮召唤箱。但是若下端站又作为基站时，召唤箱上还需加装一只厅外控制自动开关门的钥匙开关。位于中层站者，则是装设一只上行召唤按钮和一只下行召唤按钮的双召唤箱。4.2.4轿顶检修箱轿顶检修箱位于轿厢顶上，以便于检修人员安全、可靠、方便地检修。检修箱装设的电梯电器元件一般包括控制电梯慢上、慢下的按钮，点动开关门按钮，急停按钮，轿顶正常运行和检修运行检索转换开关，轿顶检修灯开关等。4.2.5换速平层装置（也

45、称井道信息装置）换速平层装置是一般低速或快速实现到预定停靠站时，提前一定距离把快速运行切换为平层前慢速运行，平层时自动停靠的控制装置。4.2.6 限位开关装置为了确保司机、乘用人员、电梯设备的安全，在电梯的上端站和下端站处，设置了限制电梯运行区域的装置，称为限位开关装置。4.2.7极限开关装置极限开关是一种在80年代中期以前，用于交流双速电梯，作为当限位开关装置失灵，或其它原因造成轿厢超越端站楼面100150mm距离时，切断电梯主电源的安全装置。极限开关包括位于机房，经改制的铁壳开关，固定于轿厢导轨的上下滚轮组，固定于轿厢架的打板（和极限位开关装置合用一个打板），以及联结铁壳开关和上下滚轮组的

46、钢丝绳构成。电梯运行过程中，由于某种原因造成电梯轿厢超越端站楼面，达到极限开关的作用点时，位于轿架的打板碰撞上或下滚轮组，上下滚轮组通过钢丝绳强行拉掉铁壳开关，切断电梯的总电源，强迫电梯立即停靠。由于这种装置的结构比较复杂，开关的故障率比较高，80年代中后期，国内不少厂家采用在井道两端站各安装一只限位开关，由限位开关打板碰压，由限位开关控制一只接触器，由接触器切断电梯总电源的办法所取代。4.2.8选层器选层器设置在机房或隔音层内，是模拟电梯运行状态，向电气控制系统发出相应电信号的装置。按与电气控制系统配套使用情况，选层器可分为两种。a. 用于货、医梯电气控制系统的选层器b.用于客梯电气控制系统

47、的选层器用于客梯电气选层器除具楼层指示器的功能外，还具有自动消除轿内指令登记信号，根据内外指令登记信号，自动定电梯的运行方向，到达预定停靠站时提前一定距离向控制系统发出减速信号和提前开门信号，有的还能发出到站平层停靠信号等。由于与客梯控制系统配套使用的选侧器具有比较完善的性能，不但可以简化电气控制系统，便于安装调试和维修，而且可以降低电梯故障率，提高电梯运行可靠性。4.2.9控制柜控制柜是电梯电气控制系统完成各种主要任务，实现各种性能的控制中心。控制柜由柜体和各种控制电器元件组成。控制柜中装配的电器元件，其数量和规格主要与电梯的停层站数、额定载荷、速度、控制方式、曳引电动机类别等参数有关，不同

48、参数的电梯，采用的控制柜不同。4.2.10开门机电阻器箱国产电梯产品从60年代末以来，多采用直流电动机作为实现自动开关门的拖动电动机。直流电动机具有良好的调速性能，便于控制和调节电梯的开关门速度，达到既有较高的开关门效率，又有较低的噪声水平。由于他励直流电动机的运行速度与电枢两端的电压成正比。因此只要控制和调节电枢两端的电压，就能控制和调节电梯的开关门速度。开门机电阻器箱内装置的器件，就是用来控制电枢两端电压的三只电阻器。为了便于调试，该电阻器箱一般装置在开关门电机旁。进入90年代后，除采用电阻和有触点开关对直流门电机进行调速外，还出现采用微机对直流门电机进行调速的，也有采用交流调频调压调速的

49、电梯门拖动控制系统。4.3 电梯自动控制系统中的各主要控制环节及结构原理4.3.1 各类电梯安全可靠运行的充分与必要条件电梯安全可靠运行的充分与必要条件有：(1)必须把电梯的轿厢门和各个层楼的电梯层门全部关闭好这是电梯安全运行的关键，是保障乘客和司机等人员的人身安全的最重要保证之一。(2)必须要有确定的电梯运行方向(上行或下行)这是电梯的最基本的任务，即把乘客(或货物)送上或送下到需要停层的层楼。(3)电梯系统的所有机械及电气机械安全保护系统有效而可靠这是确保电梯设备和乘客人身安全的基本保证。根据上述的电梯安全可靠运行的充分与必要条件，以及电梯的运行工艺过程，现就一般电梯的控制系统的各个主要控

50、制环节及其结构原理说明如下。 4.3.2 电梯自动开关门的控制环节从前面所述中可知，任何种类的电梯绝大多数均要有开关门的机构，该机构可以是人工手动的，也可以是电气机械自动的。但现今已很少见到手动开关门的电梯了，仅仅对小型杂物电梯和简易居民住宅电梯才使用手动开关门。现就两种驱动类型的自动开关门环节工作原理说明如下。(一)对自动开关门机构(或称之为“自动门系统)的要求及其速度调节方法1要求(1)自动门机构必须随电梯轿厢移动，即要求把自动门机构安装于轿厢顶上，除了能带动轿厢门启闭外，还应能通过机械方法使电梯轿厢在各个层楼门区安全范围内能方便地使各层的外层门也能随着轿厢门的启闭而同步启闭。(2)当轿厢

51、门和某层楼的层门闭合后，应由电气机械设备的机械钩子和电气接点予以表现和考核。(3)开关门动作平稳，不得有剧烈的抖动和异常响声，按国家标准规定，开关门系统在开关门过程中其运行噪声不得大于65dB(A级)。(4)关门时间一般为3-5s，而开门时间一般为25-4s。(5)自动门系统调整简单方便，便于维修。(6)门电机要具有一定的堵转能力。2速度调节方法 为了使电梯的轿厢门和某层层门在启闭过程中达到快、稳的要求，必须对自动门机系统进行速度调节，以满足对自动门机系统的要求，一般调速方法有：(1)用小型直流伺服电动机作自动门机的驱动时，常用“电阻的”串、并联调速方法(即“电枢分流法”)。 (2)用小型三相

52、交流力矩电动机作自动门机的驱动力时，常用施加涡流制动器的调速方法，例如瑞士迅达电梯公司的QKS910门机系统就是一个这样的系统。现多用小功率变频调速方法。(二)常用的自动开关门系统的电气控制线路原理图简介现今国内外仍有电梯厂家用小型直流伺服电动机作为自动门系统的驱动力。其电气控制线路原理图如下图所示。电气控制线路原理图其工作原理如下(以关门为例)：当关门继电器KA83吸合后，直流110V电源的“+”极(04号线)经熔断器FU9，首先供电给直流伺服电动机(MD)的励磁绕组MD0，同时经可调电阻RDl KA83的(1、2)常开触点， MD的电枢绕组KA83的(3、4)常开触点至电源“”极(01号线

53、)。另一方面，电源还经开门继电器KA82的(13、14)常闭触点和R83电阻进行“电枢分流”而使门电机MD向关门方向转动，电梯开始关门。当门关至门宽的三分之二时，SA831限位开关动作，使R83电阻被短接一部分，使流经R83电阻中的电流增大，则总电流增大，从而使RDl的限流电阻上的压降增大，也就是使MD电动机的电枢端电压下降，此时MD的转速随其端电压的降低而降低也就是关门速度自动减慢。当门继续关闭至尚有100-150mm的距离时，SA832限位开关动作，又短接了R83电阻的很大一部分，使分流增加，RDl上的电压降更大，电动机MD电枢端的电压更低，电机转速更低，关门速度更慢，直至轻轻地平稳地完全

54、关闭为止，此时关门限位开关动作，使KA83失电复位。至此关门过程结束。对于开门情况完全与上述的关门过程一样，这里不再叙述。当开关门继电器(KA82，KA93)失电复位后，则电机MD所具有的动能将全部消耗在R83和R82电阻上了，也即进入强烈能耗(因R83电阻由于SA832开关仍处于被接通状态，其阻值很小)制动状态，很快的使MD电动机停车，这样直流伺服电动机的开关门系统中就无需机械制动器(刹车)来迫使电机停转。4.3.3 电梯的方向控制环节任何类别的电梯，其运行的充分与必要条件之一“要有确定的电梯运行方向”，因此所有电梯的确定运行方向的控制环节简称“定向环节”，在所有电梯的整体控制系统中也与电梯

55、的自动开关门控制环节一样，是一个至关重要的控制环节。所谓电梯的方向控制环节，是根据电梯轿厢内乘客欲往层楼的位置信号或各层楼大厅乘客的召唤信号位置与电梯所处层楼的位置信号进行比较：凡是在电梯位置信号上方向的轿内或层楼厅外召唤信号，则电梯定上行方向；凡在其下方向的，则定下行方向。在方向控制环节中，一般集选电梯必须满足下列几点要求。(1)轿内指令信号优先于各层楼厅外召唤信号而定向，即当空轿厢电梯被某层厅外乘客召唤到达该层后，某层的乘客即可进入电梯轿厢内而揿按指令按钮令电梯定上行方向(或下行方向)；若该乘客虽进入轿厢内且电梯门未关闭而尚未揿按指令按钮前(即电梯尚未定出方向)，出现其他层楼的厅外召唤信号时，如此召唤信号指令电梯的运