基于PLC的三层楼电梯控制系统设计

1、基于PLC的三层楼电梯控制系统设计摘要近些年来，随着科技的进步和经济的发展，电梯作为一种运输设备已经广泛应用于人们的日常生活中，它不仅为人们生活提供了方便，还节约了时间和体力。然而，老式电梯存在着诸多问题，如控制线路的复杂和体积偏大、经常发生故障等，很难确保电梯的安全和稳定。因此，关于电梯系统的设计问题的解决已成为建筑业的一个重要问题。而 PCL系统的出现有效地解决了这一问题。它的功能很强大，能够使电梯控制线路简单易懂又容易操作，又可以和电脑等设备连接。因此，PLC 在电梯控制系统中的运用已成为不可扭转的局势。电梯是人们日常生活中十分必要的交通工具，特别是在一些高层建筑中是不可或缺。随着科技的

2、发展， 现代电梯已采用了 PLC 控制系统，本文论述了 PLC 在电梯控制中的作用，并分析了控制的基本结构、思路和过程。认为 PLC 因其方便灵活、可靠性高等优点，将会在电梯控制系统中有着广泛的发展前景。第一章 电梯的简介1.1 电梯的发展现状(l电梯控制技术方面智能化、网络化、个性化、人性化;采用高位数CPU，增强电梯信号的处理和速度;电梯群控系统中应用模糊逻辑和专家控制，以提高效率和精度;不断增加和扩展电梯的各种选择功能，目前可供选用的电梯功能己达6070多种之多，这构成了电梯轿厢造型、色调的多样化、艺术化，并于建筑物和谐的融为一体。(2电梯拖动技术方面电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电

3、梯由于能耗大、维修量大等缺点，逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场舍得到愈来愈广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展，已由以前的变级调速(AC一VP发展成为调压调速 (AC一VV及调频调压调速(AC一VVVF，使得电梯的速度、加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。(3曳引机技术方面机械加工水平的提高，促使有齿轮曳引机由传统的蜗轮蜗杆传动逐渐向行星式齿轮传动和高精度硬齿面圆柱齿轮传动发展，有利于缩小曳引机体积及提高承载能力和传动效率，而且可使其向高速化发展。(4电梯装演方面电梯轿厢装演采用新颖的装演材料，如铝钢复合材料、涂塑钢板、各

4、种类型不锈钢板、石材、木材和钢化玻璃等，辅以特殊的表面处理工艺、油漆工艺、喷塑工艺及镶拼贴装工艺等。轿厢的造型和照明设计、操纵箱设计和轿厢层楼显示设计等逐渐向人性化、艺术化发展。(5电梯安全设计和安装监督方面作为楼宇内唯一的运输设备，电梯是不可替代的，电梯的寿命、安全性和稳定性就成为人们越来越关注的问题。为此，著名的奥的斯电梯公司提出了独有的“电梯全过程绿色化”解决方案。“电梯全过程绿色化”是电梯从设计、制造、安装、维保及更新改造各个环节充分考虑到环保和节能因素。从研发阶段开始，就注重选择绿色环保材料，设计更低能耗的动力系统以及最节省空间的布局，确保部件测试和系统集成等每一步都有严密的考量和认

5、证;在安装环节中，采用更节省资源的无脚手架安装方法，在节省大量原材料的同时，更保证了电梯安装的安全、质量，并加快了交货期。(6电梯教学模型方面目前从事教具和教学专用设备的生产厂家很多，物理电梯教学模型以3一4层的PLC控制柜模型为主。有些电梯模型上设置了低压电器、变频器、机械等常见的多项故障实验供学生动手实训。但是这些教学模型普遍缺少计算机控制、软件监控、系统通讯、实训项目拓展等功能。而且这些物理电梯教学模型造价都很昂贵，一般在50000一80000元之间，性价比低。物理电梯模型的发展已经跟不上教学和职业技能培训要求，开发新型电梯模型的前景广阔。1.2 电梯的主要组成部分现代电梯主要由曳引机、

6、导轨、对重装置、安全装置(如限速器、安全钳和缓冲器等、信号操纵系统、轿厢与厅门等组成第二章：电梯控制系统自动化方案设计2.1电梯主要系统的功能分析 电梯是楼宇智能控制、工艺过程控制的典型实例，亦是机电一体化结合的典型产品。机械系统相当于人的躯干，而电气系统则相当于人的神经，机电紧密结合以实现电梯高效、快捷、安全地运1.电梯的机械系统电梯的机械系统，由机房、井道、轿厢和门系统四大部分组成(1机房内装有曳引机(电梯的动力源、限速器、极限开关、控制柜与信号柜、选层器、电源接线板及排风照明设备等。这里是电梯的心脏，又是电梯的指挥中心。 (2井道指建筑物中用于安装电梯并提供电梯运行的通道，内有导轨、对重

7、装置、缓冲器、导轨支架、随行电缆和分线盒、平衡钢丝绳或平衡链、极限开关、端站限位开关等。 (3轿厢是乘人、运货的设备，主要构件是轿顶轮、轿厢架、轿厢底、轿厢门、自动门机构、自动安全触板、平层感应器、护脚板、导靴、对重、电话、绳头板。 (4门系统包括厅门、召唤按钮箱、层楼显示装置、轿门、门机及门锁联动装置。 2.电梯的电气控制系统 电梯的主要控制技术包括PLC控制技术和微机控制技术配合交流变频变压(VVvF控制技术，实现电梯安全、可靠、平稳地运行。PLC控制技术成本较低，通用性好、功能强大、开发周期短、扩展性强、维护方便、网络通信功能强大，逐渐成为现代楼宇中、小型电梯控制系统的主流。微机控制技术

8、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。微机控制是电梯控制技术的发展方向。但是微机控制也存在不足之处，抗干扰能力较差、系统设计较复杂、一般维修人员难以掌握其维修技术、成本较高，而且业不适用于电气专业类教学。电梯PLC控制系统由逻辑部分和变频器控制的调速部分组成如图2一2所示。电梯中的曳引电动机的运行直接由变频器控制，变频器的输入控制信号由PLC提供。逻辑部分由PLC控制，PLC接收呼叫信号、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

9、，向变频器发出运行方向、启动、加速、减速和制动停梯等信号。调速部分由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制，利用光电编码器测量曳引机的转速，构成闭环矢量控制系统。3.电梯的安全保护系统(1光幕(安全触板保护:关门过程中安全触板或光幕动作时，应立即停止关门，执行开门指令，门开到位后再重新关门，门全部关闭后，门锁信号为0N，轿厢才可以运行;如安全触板或光幕动作不消除则不执行关门输出指令;检修状态下光幕无效。(2限位保护:当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动强迫停车。(3缓冲器制停保护:在井道的顶部和底部分别装有极限开关，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上的撞块就触

10、动此开关，切断曳引机电源，曳引机制动器动作使电梯减速制停。如果轿厢仍未停止，则会碰到缓冲器，使轿厢以小于重力加速度的平均减速度从运动状态变为静止状态，实现软着陆。轿厢上行超越端站时装在对重侧的缓冲器具有同样的性能。(4超载保护:电梯超载时不执行关门和运行指令，并输出超载报警提示，超载排除后自动恢复正常。(5安全钳保护:安全钳装置是在是限速器的操纵下，使电梯轿厢紧急制动在导轨上的一种安全装置。它是电梯保护系统中提供最后的保护装置之一，是电梯结构中重要的安全保护装置，当其他所有电气、机械安全装置失效导致电梯发生超速坠落的情况，限速器带动安全钳会使轿厢可靠制停保护乘客及设备的安全。以上保护措施即给乘

11、客创造了一个安全的空间，又保证了乘梯的舒适度。2.2三层楼电梯具体的自动控制要求 第三章：电梯控制系统的硬件设计3.1 PLC简介PLC，即可编程控制器，它是以微处理机为基础组成的一种新型自动化控制设备。PLC 主要由四部分组成，分别是中央处理器、输入接口部件、输出接口部件和电源部件等。目前，PLC 因其自身具备的优点，一直受到了工业领域的青睐，在电梯行业也不例外。近些年来，集成电路和通信技术的提高使 PLC的性价比逐年上升，因此，在电梯使用PLC 控制系统，不仅投资小、见效快，而且可靠性很高。在一部电梯中，控制系统起着至关重要的作用，在传统的电梯控制系统中，存在着大量的缺点，如接线复杂、可靠

12、性差、故障率高、安全性低等，而 PLC 控制系统却不存在以上问题，它不仅灵活性高、编程简单、便于控制，而且能保证电梯运行的安全性。（1）设计思路在一部电梯中，它的控制要求是决定这个电梯能否正常工作的关键。所以，我们第一步就是要选择适合这个电梯的PLC。它是整个控制系统的中心要素，在保证系统的技术和质量方面有着不取代的作用。因此，必须要定位好 PLC的设计思路，首先要根据系统的具体要求分配 I O 接口，然后编制 PLC 的 I O 地址分配表，并绘制 I 0 端子接线图，最后编写电梯控制系统的软件。（2）电梯控制系统的软件开发在电梯控制系统的软件开发中，我们通常采用的是数据比较的方法来编制程序

13、，这种程序不但便于理解，而且容易操作。即使是面对层数很多的电梯，程序也不会增加很多。而开关门控制程序主要完成以下功能：如电梯的手动开门、手动关门、无司机状态下的本层开门、电梯运行到达目的层站时的自动开门等功能。在电梯的选层定向上，对电梯的运行方式要考虑周全，综合各方面因素确定电梯的运行方向。选层是在指令或有召唤信号的情况下，电梯应响应哪个信号，当电梯将要到达有轿内指令登记或与电梯运行方向相同的召唤信号的楼层时，要发出换速信号。如电梯内有司机时，由轿内指令以及电梯所在的方位来确运行方向；在电梯内无司机的情况下，根据电梯的所处位置来确定电梯的运行方向。PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算

14、机所不及的一些下列特点:（1）可靠性高，抗干扰能力强。（2）易操作性。（3）灵活性。3.2 PLC选型 （一）信号控制系统在电梯中，它的信号控制系统大部分都是由 PLC 软件进行处理的，PLC 已经取代了以往的机械选层器与继电器等设备。在一个信号控制系统中，所有的功能都是通过程序控制来实现的。对于电流不同的电梯，如直流电和交流电，除了部分的控制功能以及输人和输出信号有区别外，其他由 PLC 电梯信号控制的功能基本都相同，因而 PLC 控制系统具有很强的通用性。（二）拖动控制系统电梯里有两种不同类型的拖动方式，即直流和交流。PLC 控制的拖动控制系统不需要做太大的变动。拖动控制系统的工作情况及工

15、作过程中的反馈信号可直接送入 PLC，由 PLC 向拖动系统发出控制信号。目前，随着变频器的出现和运用广泛，很多建筑中多采用交流调速电梯，它包括半闭环控制和全闭环控制两种。在工作过程中，PLC 先给变频器发出的换速信号，然后由变频器控制主拖动电路，按照一定原则控制运行，达到调速目的。这样看整个调速系统安全可靠又简单实用、便于操作。四、电梯 PLC 控制的优点在对电梯的控制上，主要有继电器控制、微型计算机控制和 PLC 控制三种方式。相对于其他两种控制方式，PLC控制系统具有明显的优越性。它使用时间长、自动化水平高、工作中安全性能好。在这三种控制方式中，它是最可靠、实用和灵活的控制方式。除此以外，它的系统软件易于扩展，不管是几层的小型电梯还是几十层的大型电梯，都适合运用。早期的电梯自动控制系统中的逻辑控制部分由继电器一接触器控制电路实现，这种控制系统存在结构复杂、可靠性不高、通用性不强、扩展能力差等局限性。随着计算机技术、通信技术、PLC控制技术的发展，PLC控制电梯以成本较低、安全性高、通用性好、功能强大、开发周期短、扩展性强、维护方便、网络通信