三层楼简易电梯PLC的控制设计

1、目 录 摘要2 导入语2 一、电梯概述2 （一）电梯的起源2 (二)电梯的结构3 二、可编程控制器的介绍 4 （一）可编程控制器的基本结构4 （二）可编程控制器的工作原理5 三、三层楼电梯PLC控制系统的设计5 （一）电梯控制要求5 （二）程序设计6 （三）电梯PLC I/O配线表6 （四）电梯PLC控制梯形图7 (五)电梯PLC控制指令表10 四、电梯的调试运行11 五、结束语12 参考文献13三层楼简易电梯PLC控制的设计班级：0000000 学生：000指导老师：000摘 要：本文阐述了可编程控制器PLC在电梯系统中的应用，介绍了3层楼电梯的PLC控制系统的总体方案、设计过程、组成，列出

2、了具体的I/O指令表、电梯的梯形图及指令表。在分析处理随机信号逻辑关系的基础上，进行了PLC的编程方法，设计了一套完整的电梯控制系统方案。电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。目前电梯设计实用可编程控制器（PLC）,功能变化灵活，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，控制箱占地面积小，使电梯运行更加安全、方便、舒适。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，轿厢运行。将轿厢停在选定的楼上；同时，根据楼层的呼叫，顺路停车，自动开关门。另外在轿厢外均要有信号灯显示电梯运行方向及层数。关键

3、词：PLC；逻辑控制；电梯（导入语）随着城市建设的发展，高层建筑增多，电梯成为高层建筑运输的必备设备。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。目前国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模小，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，运行稳定可靠等特点，所以现在电梯控制系统广泛采用可编程控制器实现。一、电梯概述（一）电梯的起源 真正能够称为电梯（用电能驱动升降梯）的产品应该是在

4、20世纪初才出现的。 国际上无机房电梯已经经过了四代，第一代无机房电梯诞生与意大利。主要原理是电梯主机跨井道底置，即只有一个轮子在井道里；第二代无机房电梯也是井道底置式，但是将主机全部搬进了井道；第三代无机房电梯为上置式，主机主要放置的形式为放在导轨上；而第三代至第四代无机房电梯的过渡产品为主机搁置于导轨顶部。 前两代无机房电梯目前在欧洲已经淘汰，淘汰的原因是安全隐患严重，所以在1997年开始几乎没有欧洲公司再使用该类无机房电梯了。而第三代无机房电梯属于改变前两代无机房电梯的新产品，所以一时受到青睐。但是主机放在轿厢顶部的安全问题及噪音十分不受欢迎，所以在欧洲也没有得到发展。在第三代无机房电梯

5、受到发展的只有通力的电梯。 但是通力的产品虽然比前两代有了技术方面的突破，特别是主机的突破应该说对无机房技术的普遍应用提供了十分好的契机；不过共振共鸣问题没有彻底解决是一个重要的技术设计缺陷。同时该种技术限制了速度及提升高度的提高。 第三代至第四代过渡产品主要是OTIS，而OTIS与第三代的无机房电梯另外一个区别在于使用的主机是轴式马达，虽然轴式马达可以节省顶层空间，但是由于他的结构不同，所以最终顶层高度还不能最小；另外轴式马达的另外一个缺点是他并非能够真正做到节能，且潜在的主机寿命可能会短（由于他的直径小，需要高转速提供，会造成马达过热或主轴咬死等问题）。 由此而推出的第四代无机房电梯，从根

6、本上解决了前三代无机房电梯的缺陷，首先是安全隐患得到解决，其次是共振共鸣问题的解决，第三是速度上只要主机生产企业能够供应，提升高度及速度不存在技术问题。所以第四代无机房电梯是目前世界上最先进的无机房电梯。（二）电梯的结构电梯也叫升降机。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。电梯一般由五部分组成:井道和机房传动部分、升降部分的安全装置、控制部分。井道和机房部分：是电梯正常运行要求的房屋建筑部分。传动部分：传动部分即曳引机，主要由电机和钢索组成。升降设备部分：升降设备一般包括轿厢、对重、平衡链、导轨、门厅

7、。安全装置：安全装置一般包括降速装置和电气安全设备。控制部分：控制部分通常是指电气控制设备和必要的线控制柜、励磁柜和选层器等。曳引机：俗称减速器。它安装在机房内，一般在建筑物顶层之上，是电梯的曳引装置，它的纯轮通过钢丝绳牵引轿厢及对重。曳引机是由蜗轮减速箱、绳轮、电机、靠背轮、抱闸、底座等组成。高速元齿轮直流电梯曳引机，由电梯直接带动绳轮，无减速箱装置，其余部件同。门厅：每一层电梯门口装的门，门上带有机棋锁及电气接点。客梯多为自动开关门，开关门由轿厢门上的开门刀带动厅门上的橡皮勒辘来完成的，而轿厢门是由轿厢上的开关门装置驱动的。井道：井道由围壁、顶板及底坑围成一个在纳电梯轿厢和对重的有限空间。

8、为了出人，在每个层站开有入口。围壁：围壁的作用是将电梯与外界分隔开，当导轨架直接安装在围壁上时，它还应承受费切力。围壁的结构分为封闭式和空格式。顶板：井道的顶部是机房，它是维修人员工作的地方。因此顶板必须是封闭型的，将井道与机房完全隔离。顶板还具有阻止机房即传向井道的作用。对于快、高速电梯，为了取得良好的隔声效果，常在井道顶部设隔音层，此时的井道顶成了双层结构。底坑：井道的底坑深入地面，用于安装缓冲器、限速器、钢丝绳涨紧装置等。由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水设施。机房：机房用来安装曳引机、电控屏、限速器等。机房可以设置在井道顶部，也可设置在井由自部。当机房设于井道底部时，即为曳引机下

9、置式曳引方式。这种方式结构复杂，建筑物承重大，对井道尺寸要求大，只有在机房无法顶置时才使用。对于绝大多数电梯，椭均设于井道顶部。机房必须有足够的面积，高度、承重能力及良好的通风条件。二、可编程控制器的介绍（一）可编程控制器的基本结构 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。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。(

10、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，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。(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

11、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

12、，还有电平转换与噪声隔离的作用。(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。（二）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。三、三层楼电梯PLC控制系统的设计（一）

13、电梯控制要求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

14、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、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

15、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。（二）程序设计所设计的电梯模型共三层，电梯每层的楼厅均设有按钮召唤电梯；电梯内部设有按钮以便乘客选择要到达的楼层，还

16、设有开关门按钮，方便乘客进出电梯。工作中的电梯控制系统的主要任务是对各种呼梯信号和当前电梯运行状态进行综合分析，再确定下一个工作状态。为实现电梯自动控制，要求控制系统具有自动定向，顺向截梯，反向保号，外呼指令记忆，停梯销号，自动开关门，自动报警，手动开关门等。具体设计思路为：当电梯停于一楼或二楼时，按PB3，则电梯上升到LS3停止;当电梯停于三楼或二楼时，按PB1，则电梯下降到LS1停止；当电梯停于一楼，按PB2，则电梯上升到LS2停止；当电梯停于三楼，按PB2，则电梯下降到LS2停止；当电梯停于一楼，而二、三楼均有人呼叫时，电梯上升到LS2时停5秒，然后继续上升到LS3停止；当电梯停于三楼，

17、而一楼、二楼均有人呼叫时，电梯下降到LS2时停5秒，然后继续下降到ls1停止；当电梯上升途中，任何反方向的下降信号无效，当电梯下降途中，任何反方向的上升呼叫无效；每层楼之间的到达时间均应在10秒之内，否则电梯停止。（三）、电梯PLC I/O配线表输入电器输入端子输出电器输出端子三层呼叫按钮PB40002电梯上升KM10501二层上呼叫按钮PB30003电梯下降KM20500二层下呼叫按钮PB20001三楼指示灯3F0504一层呼叫按钮PB10004二楼上指示灯2F上0505三层行程开关SQ30005二楼下指示灯2F下0507二层行程开关SQ20006一楼指示灯1F0506一层行程开关SQ100

18、07(四)、 电梯PLC控制梯形图（五）电梯PLC控制指令表LD0002DIFU1300OR0504LD0006AND NOT0005DIFU1301OUT0504LD0007LD0003DIFU1302OR0505LD0507AND NOT0006AND NOT0007OUT0505LD0506LD0001AND NOT1004OR0507OR LDAND NOT0001AND NOT0501OUT0507AND NOTTIM001LD0004OUT0500OR0506LD0505AND NOT0007AND NOT0005OUT0506LD0504LD0003AND NOT1004OR10

19、03OR LDAND NOT1300AND NOT0500AND NOT1302AND NOTTIM001OUT1003OUT0501LD1003LD0005AND1301AND NOT0006LD1004AND NOT0007AND NOTTIM000TIM001OR LD#0100OUT1004TIM000#0050LD0005END四、电梯的调试运行PLC电梯控制系统时强电与弱电的混合系统，因此在控制柜的元件布置和走线上应有相应的考虑。PLC主机应尽量远离发热设备即变频器，尽量将发热设备安置在PLC的上方。动力线与PLC的输入,输出线分开，接触器和PLC相隔一定的距离，以减少电磁干扰。并

20、联阻容吸收装置或放电二极管，以消除电磁噪声。输入信号检查，仔细观察电梯在运行过程中接受的各开关信号动作顺序是否正常。输出信号检查，仔细观察主板的各输出点是否正确，工作是否正常，所控制的信号、接触器是否正常；运行方向检查，将电梯置于非端站，电动慢车运行，观察运行方向是否与目的方向相符，如果不同任意调换电机侧电源中的两相。利用上行,下行开关，试验电梯上,下电气限位是否起作用，按上呼叫按钮，电梯在检测到门厅或轿箱的召唤信号后，便会上升到指定楼层。上升过程中，只执行上行信号，向下信号无效，反之亦然！试验超载开关。检查其他机械部分安装是否合适。快车之前在轿厢顶检修运行时，对梯井内各种部件进行检查，主要有

21、：开门刀与各层门地坎间隙；各层厅门门锁轮与轿厢地坎间隙；平层感应器与各层平层桥板间隙；限位开关，极限开关与碰铁之间位置关系；轿厢上、下坎两侧端点与井壁间隙；轿厢壁与对重框架之间隙；随缆、限速器钢丝绳等与井道各部位距离。对不符合项应及时进行调整。并在检验条件下，进行电器安全回路检验达到快车试验要求。电梯用检修速度将轿厢停于中间楼层，轿厢不载人，按照调试程序，在机房控制屏处发出选层信号模拟开车。先单层，后多层，上下往返数次。如无问题可选上、下端站。上、下端站运行正常后，试车人员进入轿厢进行实际操作。试车中对电梯的信号系统，控制系统，驱动系统进行测试，调整使之正常，对电梯的启动、加速、减速制动、平层

22、及强迫缓速开关，限位开关，极限开关，安全回路等装置进行精确调整，使之达到动作准确、安全、可靠。外呼按钮，指示均正常。试验人员要对限速切断阀，电动单向阀试验检验。各项规定测试合格，电梯各项性能符合要求，则液压电梯快速试验即结束。五、结束语毕业设计是专科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设计出电梯PLC控制，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，通过实际设计相结合，锻炼了我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，通过PLC控制电梯，实现电梯的运行速度，反映时间和停层的准确度达到一定的标准

23、，而对电梯的速度、运行状态、安全、可靠、消防等进行合理的设计。综合考虑电梯PLC控制系统，能够达到“稳、准、快”的要求，这就要求我们的设计必须严密、可靠。通过这次毕业设计，提高了我的意志力和品质力，提升了自己的忍耐力，懂得了怎样缓解压力，学会了独立思考、逻辑思维、提出问题、分析问题、解决问题的方法。这是我们希望看到的，也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐，但我的收获却更加丰富。通过与李振红老师的沟通和交流，我了解到此系统的适用条件，此设备的选用标准，以及各器件适用性。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。无论

24、PLC控制电梯系统怎么复杂，我都采用了一些新的技术和设备。它们有着很多的优越性，但也存在一定的不足，这些不足在一定程度上限制了我们的创造力。比如我的设计在怎么能够更大限度的满足乘客乘坐时的舒适感方面处理的不是很理想，这让我感到很遗憾。发现问题，面对问题，才有可能解决问题。不足和遗憾不会给我打击，只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为社会做出应有的贡献。参考文献1李秧耕，何乔治，何峰峰编著电梯基本原理及安装维修全书.北京：机械工业出版社，20012张百令，袁克文主编电梯安装维修工.北京：中国劳动社会保障出版社，20023顾战松、陈铁年编著.可编程控制器原理与应用.北京：国防工业出版社，19964廖常初主编.可编程序控制器应用技术.重庆：重庆大学出版社，20055曹承志主编.电机、拖动与控制.北京:机械工业出版社,20016唐介主编.电机拖动与控制基础.北京:高等教育出版社,20027张勇主编.电机拖动与控制.北京:机械工业出版