应用电子专业毕业设计

1、平顶山工业职业技术学院毕业论文设计论文课题：多层电梯的设计学生姓名：指导老师： 专业：应用电子技术院校：平顶山工业职业技术学院前言本论文主要是在郑杨老师的指导下，经过本人大量搜索资料和悉心的整理独自研究完成的，除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本论文主要讲述了电梯的多层控制技术，包含了五部分：第一部分，电梯的概述，主要包含电梯的分类，基本构造等；第二部分，电梯的机械控制，主要研究的是电梯的曳引系统、轿厢和对中装置、导向系统、厅轿门和开关门系统等；第三部分，电梯的电气控制，主要研究的是plc控制；第四部分，电梯的安装与调试及安全设计与维护；第

2、五部分，毕业论文设计的心得体会与总结。为了便于理解，本论文图文并茂加以分析说明，具有很强的操作实践性。随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。本论文在已有的通变频器的基础上，采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。由于本人才疏学浅，论文

3、中难免有错漏之处，恳请各位读者给予批评指正。第一部分 电梯概述第一章 电梯的发展1.1电梯的起源与发展电梯在汉语词典中的解释为：建筑物中用电作动力的升降机,代替步行上下的楼梯。说到电梯的起源要从公元前2600年埃及人在建造金字塔时使用了最原始的提升系统说起，但这一类起重机的能源均为人力。到了1203年，法国的二修道院安装了一台起重机，所不同者只是该机器是利用驴作为动力，载荷由绕在一个大滚筒上的绳子进行起吊。此种方法一直沿用到近代直到瓦特发明了蒸汽机，约在1800年，煤矿主才能利用起重机把矿井中的煤输送上来。数百年来人们制造过各种类型的升降梯，它们都具有一个共同的缺陷：只要起吊绳突然断裂，升降梯

4、便急速地坠落到底层。1854年奥的斯设计了一种制动器：在升降梯的平台顶部安装一个货车用的弹簧及一个制动杆与升降梯井道两侧的导轨相连结，起吊绳与货车弹簧连结，这样仅是起重平台的重量就足以拉开弹簧，避免与制动杆接触。如果绳子断裂，货车弹簧会将拉力减弱，两端立该与制动杆咬合，即可将平台牢固地原地固定免继续下坠。“安全的升降梯”发明成功了！一时间，奥的斯成了众人注目的中心。第一台升降机并非奥的斯所发明，但他却是第一台“安全”升降梯的发明者。“安全”这一概念不仅开创了升降梯工业，而且也为那些想建造更高层建筑物以增加更多可利用空间的设计们打开了通途。然而真正能够称为电梯（用电能驱动升降梯）的产品应该是在2

5、0世纪初才出现。1.2国外电梯的情况国外电梯行业发展迅猛，不仅在节能上做了很大的功夫，现在在智能化，远程化，集成化，可视化也已有了先进的技术！例如：（1）集垂直运输与水平运输的复合运输系统。该系统采用直线电机驱动，在一个井道内设置多台轿厢。轿厢在计算机导航系统控制下，可以在轨道网络内交换各自运行路线。该系统节省了井道占用的空间，解决了超高层建筑电梯钢丝绳和电缆重量太大的问题，尤其适合于具有同一底楼的多塔形高层建筑群中前往空中大厅的穿梭直驶电梯。（2）交流永磁同步无齿轮曳引机驱动的无机房电梯无机房电梯由于曳引机和控制柜置于井道中，省去了独立机房，节约了建筑成本，增加了大楼的有效面积，提高了大楼建

6、筑美学的设计自由度。而交流永磁同步无齿轮曳引机的特点是：（A）结构简单紧凑，体积小，重量轻，形状可灵活多样；（B）配以变频控制可以实现更大限度的节能；（C）没有齿轮，于是没有齿轮振动和噪声，齿轮效率，齿轮磨损及油润滑问题，减少了维护工作，降低了油污染；（D）由于失电时旋转的电机处于发电制动状态，增加了曳引系统的安全可靠性。（3）彩色大屏幕液晶楼层显示器。这类显示器可以以高分辨率的彩色平面或三维图像显示电梯的楼层信息（如位置、运行方向），还可以显示实时的载荷、故障状态等。通过控制中心的设置还可以显示日期、时间、问候语、楼层指南、广告等，甚至还可以与远程计算机和寻呼系统联接发布天气预报、新闻等。有

7、的显示器又增加了触摸查询功能。该装置缓解了陌生乘客在轿厢内面对面对视时的尴尬、无趣的局面，降低了乘客乘梯时心理等待焦虑感。（4）电梯远程监控系统。该系统是将控制柜中的信号处理计算机获得的电梯运行和故障信息通过公共电话网络或专用网络（都需要使用调制解调器）传输到远程的能够提供可视界面的专业电梯服务中心的计算机，以便那里的服务人员掌握电梯运行情况，特别是故障情况。该系统一般具有显示故障、分析故障、故障统计与预测等功能，还有的可实现远程调试与操作，便于维修人员迅速进行维修应答和采取维修措施。这样缩短了故障处理时间，简化了人工故障检查的劳动，保证了大楼电梯安全高效地运行。1.3国内电梯的情况 中国电梯

8、行业从市场规模上已经有了很大提高，一些自主品牌也逐步提升了自己的产品质量和技术含量，我国政府提出的节约型社会正好让电梯行业中拥有节能电梯技术的企业有机会发展，另外，国外用户比以前更多地青睐中国产品也为中国电梯的崛起提供了机会。目前我国节能电梯技术在某些方面已经达到了国际领先水平，但是节能电梯的普及率还很低，可节电30%以上的无齿轮电梯普及率不及10%，可以能源再生的造能电梯普及率不及2%。因此专家预计，节能电梯市场会在“十一五”期间进入快速增长期。节能电梯从2001年开始进入我国办公楼、住宅楼、酒店等场所，经过5年的发展，全国的无齿轮电梯市场从几千台增长到近6万台。目前我国已超过日本成为世界最

9、大的新装电梯市场。由于房地产业、城市公共建设等产业发展迅速，预计未来10年，我国的电梯市场仍将保持每年20%的递增速度，年平均销售额至少500亿美元。房地产市场快速发展，对电梯的需求继续扩大。专家估计未来50年我国新增住房面积将达到200亿平方米。目前国家规定20米以上高楼就应安装电梯，因此未来电梯最大的市场就是住宅市场。此外，机场、商场、地铁等大型公共设施建设对自动扶梯、观光电梯等电梯的需求量也十分可观。西部地区的小城镇建设速度加快。东部地区城市化经过20年的发展，有些发达地区城市化水平已达到80%，基本饱和，甚至出现了逆城市化的趋势。而近年来西部地区国民生产总值的增长速度，已经与电梯需求高

10、速发展所需的GDP水平相吻合。电梯更新进入高峰期。虽然国家对电梯寿命目前没有提出强制标准，但是按国外电梯使用寿命的惯例，一般日本系列电梯设计寿命为15年，欧美电梯设计寿命为25年。根据我国电梯选购的实际情况，采用日本系列产品或技术的比例大约有60%以上，国内在1990年前安装的日系电梯已经全部到了更新期。而且1990年以前的电梯生产技术相对比较落后，电梯的耗电水平是现在节能电梯的三到四倍。按电梯使用寿命及15年前电梯安装数量看，预计2007年将有 15000至20000台电梯需要更新。电梯节能潜力巨大，电梯和空调被认为大型建筑两大耗能大户。据了解，目前我国星级酒店每平方米平均年耗电量为150千

11、瓦时，一座3万5万平方米的星级酒店，其年总能耗大约相当于3000至4000吨标准煤，其中将近一半用于电梯供电。电梯行业协会统计，2005年在我国所有使用的电梯中如果有80%采用节能电梯，全年可以节约耗电122亿千瓦时。如果2015年全部采用节能电梯，将节电800亿千瓦时，几乎等于三峡大坝一年的发电量。1.4 电梯技术发展趋势（1）环保：绿色理念是电梯发展总趋势。有专家预言“谁最先推出绿色产品并抢占市场，谁就掌握市场竞争主动权”。发展趋势主要有：不断改进产品的设计，生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳，钢皮带等无润滑油污染

12、曳引方式。电梯装璜将采用无（少）环境污染材料。电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术。安装电梯将无需安装手脚架。电梯零件在生产和使用过程中对环境没有影响（如刹车皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。（2）蓝牙技术在电梯上应用。安装过电梯的人都知道放线、对线是费时、费力、极容易错的工作。如果控制屏与召唤系统通过蓝牙技术连接起来实现无线召唤将会是电梯控制的另一场革命同时为我们带来巨大好处。A安装期将减少30以上，其直接好处是降低安装成本，客户也因从订梯到使用电梯周期费用减少和提高现金周转率。B在电梯上使用蓝牙技术一定会使电梯控制系统大量使用最新最快微机，这将会进一步提高电梯整机可靠性，故障

13、率大大降低，控制精度也进一步提高，带来的结果是电梯更加舒适，平层更加准确。C很好地解决了电梯控制与外围设备的兼容和联系。特别是可以把电梯和扶梯归纳到大楼管理系统或智能化管理小区系统中。第二章 电梯结构简介2.1电梯的工作原理曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状

14、态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全2.2电梯的分类及规格型号2.2.1电梯的分类电梯可以按用途、驱动方式、提升速度、曳引电动机、操纵方式、有无蜗轮减速器或机房位置等进行分类，如下所示。1、按用途分类1) 乘客电梯：为运送乘客而设计的电梯，有完善的安全装置，一般装饰豪华。2) 载货电梯：通常有人伴随，主要是为运送

15、货物而设计的电梯。3) 客货（两用）电梯：以运送乘客为主但也可运送货物的电梯。4) 住宅电梯：为供住宅楼使用而设计的电梯。5) 杂物电梯：只运送杂物不允许人员进入的电梯。6) 船用电梯：供船舶上安装使用的电梯。7) 汽车用电梯：垂直运输汽车的电梯。8) 观光电梯：供乘客观光的轿厢壁透明的电梯。9) 病床电梯：为医院运送病床而设计的电梯。10) 其他电梯：包括冷库电梯、建筑电梯、矿井电梯等。2、按拖动方式分类1) 交流电梯：交流电动机拖运的电梯。2) 直流电梯：直流电动机拖动的电梯。3) 液压电梯：靠液压传动的电梯。4) 齿轮齿条式电梯：靠齿轮齿条传动的电梯。3、按电梯速度分类1) 低速电梯：速

16、度为1m/s及以下的电梯。2) 快速电梯：速度大于1m/s而小于2m/s的电梯。3) 高速电梯：速度在2-3m/s的电梯。4) 超高速电梯：速度超过3m/s的电梯。4、按控制方式分类1) 手柄开关控制电梯：由司机用手柄操纵电梯的起动、运行和平层进行控制的电梯。2) 按钮控制电梯：一种具有简单自动控制方式的电梯，具有自动平层功能。3) 信号控制电梯：一种自动控制程度较高的有司机电梯。4) 集选控制电梯：有/无司机操纵的电梯。5) 并联控制电梯：2或3台电梯的厅外如唤信号并联共用，电梯具有集选功能。6) 梯群控制电梯：多台电梯集中排列，共用厅外召唤按钮，按规定程序和客流量的客流量的变化由电脑集中调

17、度和控制电梯。5、按有无减速装置分类1) 无齿轮电梯：曳引机由曳引轮和制动轮组成，由电动机直接连接，用于高速电梯。2) 有齿轮电梯：曳引机由曳引轮、减速箱和制动轮组成，通过齿轮减速箱与电动机连接，用于低速和快速电梯。6、按操作方式分类1) 无司机电梯：电梯的各种工作状态，由乘客进入电梯轿厢，按照所需要去的楼层，在操纵箱上操纵楼层按钮。2) 有司机电梯：电梯的各种工作状态，有专职电梯司机操纵。3) 有/无司机两用电梯：电梯具有可变换控制电路，其控制线路基本上按照无司机操纵设计。同时亦考虑有司机操纵工作状态的线路设计。7、按驱动方式分类1) 液压式电梯。2) 曳引式电梯。3) 螺旋式电梯。4) 爬

18、轮式电梯。8、按有无机房分类1) 有机房电梯。2) 无机房电梯。2.2.2电梯的规格与主要参数介绍图1所示给出了电梯的结构和主要部件的名称。 1、 电梯的主要参数电梯的主要参数由来确定电梯的服务对象、运送能力、工作性能及对井道、机房等土建设计的要求，包括以下几个方面：1） 额定载重量：制造和设计所规定的电梯的额定载重量。2） 轿厢尺寸：宽深高3） 轿厢尺寸：有单面或双面开门及其他特殊要求等，包括对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电风扇、电话的要求等。4） 轿门形式：栅栏门、封闭式中分门、封闭式双折门、封闭式双折中分门等。5） 开门宽度：轿厢门和层门完全开启时的饿净宽度。开门方向：人在轿厢

19、外面对轿厢门向左方开启的为左开门，门向右方开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称中分门。6） 曳引方式：常用的有半绕11吊索法，轿厢的原形速度等于钢丝绳的饿运行速度；半绕21吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳运行速度的一半；全绕11吊索法，轿厢的运行速度大呢关于钢丝绳的运行速度。7） 额定速度（m/s）：制造和设计对规定的电梯运行速度。8） 电气控制系统：包括控制方式、拖动系统的形式等，如交流电动机拖动或 支流电动机拖动、轿内按钮控制或几选控制等。10）停层站数：凡在建筑物内个楼层用语出入轿厢的地点均称为站。11）提升高度：由底层端站楼面至顶层端站楼面之间的垂直距离。12）顶层

20、高度：由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直距离。电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。13）底坑深度：由底层端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越快，底坑一般越高。14）井道高度：由井道底面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直距离。15）井道尺寸：宽深2、我国有关标准对电梯主要参数和规格尺寸的规定为了加强对电梯产品的管理，提高电梯产品的使用效果，我国于1974年颁布了一批电梯产品的标准，1986年又颁布了国家标准GB 70251986，并取代原来的标准。自从GB 70251986颁布后，对当时国内已批量生产的乘客电梯、载货电梯、病床电梯、杂物电梯等类别

21、的电梯及其井道、机房的形式、基本参数与尺寸做了规定。1997年我国又颁布了新的推荐性标准GB/T 70251997。电梯的主要参数是电梯制造厂设计和制造电梯的依据。拥护选用电梯时，必须根据电梯的安装使用地点、载运对象等、按标准的规定，正确选择电梯的类别和有关参数与尺寸，并根据这些参数与规格尺寸，设计和建造安装电梯的建筑物，否则会影响电梯的使用效果。第二部分 电梯的机械控制系统对于电梯系统的结构而言,传统的方法是分为机械部分和电气部分。机械部分相当于人的躯体,电器部分相当于人的神经。电梯系统就是机电合一的大型复杂产品,机与电的高度合一,使电梯成了现代科学技术的综合产品。但我们常常以功能系统来描述

22、电梯系统的主要内容其实是不完整的。下面我们就简单的先从电梯系统的机械系统的结构来介绍,进而论述我们的主要目的-也就是我们怎样来控制它。第一章 拽引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行，主要由曳引钢丝绳导向轮,反绳轮组成。第二章 导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度,使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动，主要由导轨,导靴和导轨架组成。第三章 轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件,是电梯的工作部分，由轿厢架和轿厢体及有关构件和装置组成。第四章 门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门、层门、开门机、门锁装置组成。第五章 重量平衡系统系统的主要功能是

23、相对平衡轿厢重量,在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内,保证电梯的曳引传动正常，主要由对重和重量补偿装置组成 。第六章 电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力,实行电梯速度控制，由曳引电动机、供电系统、速度反馈装置、电动机调速装置等组成。第七章 电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制， 电气控制系统主要由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成。第八章 安全保护系统8.1 防超越行程的保护为防止电梯由于控制方面的故障，轿厢超越顶层或底层端站继续运行，必须设置保护装置以防止发生严重的后果和结构损坏。防止越程的保护装置一般是由设在井道内上下端站

24、附近的强迫换速开关、限位开关和极限开关组成。防止越程的保护装置只能防止在运行中控制故障造成的越程，若是由于曳引绳打滑、制动器失效或制动力不足造成轿厢越程，该保护装置无能为力。8.2 防电梯超速和断绳的保护电梯由于控制失灵、曳引力不足、制动器失灵或制动力不足以及超载拖动绳断裂等原因都会造成轿厢超速和坠落，因此，必须有可靠的保护措施。防超速和断绳的保护装置是安全钳限速器系统，它是一种使轿厢（或对重）停止向下运动的机械装置，凡是由钢丝绳或链条悬挂的电梯轿厢均应设置安全钳。当底坑下有人能进入的空间时，对重也可设安全钳。安全钳一般都安装在轿架的底梁上，成对地同时作用在导轨上。8.3 防人员剪切和坠落的保

25、护在电梯事故中人员被运动的轿厢剪切或坠入井道的事故所占的比例较大，而且这些事故后果都十分严重，所以防止人员剪切和坠落的保护十分重要，防人员坠落和剪切的保护主要由门、门锁和门的电气安全触点联合承担。8.4 缓冲装置电梯由于控制失灵、曳引力不足或制动失灵等发生轿厢或对重蹲底时，缓冲器将吸收轿厢或对重的动能，提供最后的保护，以保证人员和电梯结构的安全。8.5 报警和救援装置报警或救援装置应能将情况及时通知管理人员并通过救援装置将人员安全救出轿厢。电梯必须安装应急照明和报警装置，并由应急电源供电。电梯困人的救援以往主要采用自救的方法，即轿厢内的操纵人员从上部安全窗爬上轿顶将层门打开，再采用自救的方法不

26、但十分危险而且几乎不可能，因此现在电梯从设计上就确定了救援必须从外部进行。救援装置包括曳引机的紧急手动操作装置和层门的人工开锁装置。8.6 停止开关和检修运行装置1. 停止开关一般称急停开关，按要求在轿顶、底坑和滑轮间必须装设停止开关。2. 检修运行是便于检修和维护而设置的运行状态，由安装轿顶或其它地方的检修运行装置进行控制。8.7 消防功能发生火灾时井道往往是烟气和火焰蔓延的通道，而且一般层门在70以上时也不能正常工作。为了乘客的安全，在火灾发生时必须使所有电梯停止应答召唤信号，直接返回撤离层站，即具有火灾自动返基站功能。消防员在用电梯或有消防员操作功能的电梯（一般称消防电梯），除具备火灾自

27、动返基站功能外，还要供消防员灭火和抢救人员使用。消防电梯的布置应能在火灾时避免暴露于高温的火焰下，还能避免消防水流入井道。一般电梯层站宜与楼梯平台相邻并包含楼梯平台，层站外有防火门将层站隔离，层站内还有防火门将楼梯平台隔离，这样在电梯不能使用时，消防员还可利用楼梯通道返回。8.8 防机械伤害的保护电梯很多运动部分在人接近时可能会发生撞击、挤压、绞碾等危险，在工作场地由于地面的高低差也可能会产生摔跌等危险，所以必须采取保护。人在操作、维护中可以接近的旋转部件，尤其是传动轴上突出的锁销和螺钉；钢带、链条、皮带；齿轮、链轮；电动机的外伸轴；甩球式限速器等必须有安全网罩或栅栏，以防无意中触及。曳引轮、

28、盘车手轮、飞轮等光滑圆形部件可不加防护，但应部分或全部涂成黄色以示提醒。第三部分 电梯的电气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或手柄开关箱、层站召唤按钮、较顶和机房中的检修或应急；位置显示装置是指较内和层站的指示灯；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、继电器或电子式组成。第一章 电梯的功能简介1.1 电梯内部部件功能简介（1）

29、在电梯内部，有五个楼层按钮、开门和关门按钮以及楼层显示器、上升和下降显示器。当乘客进入电梯后，电梯内有能让乘客按下的代表其要去的楼层按钮，称为内呼叫按钮。其电梯内部还配有指示灯，用来显示电梯现在所处的状态，即电梯是上升还是下降以及电梯处在楼层的第几层，这样可以使电梯里的乘客清楚地知道自己所处的位置，离自己要到的楼层还有多远，电梯是上升还是下降等。（2)当电梯停下时，具有开门、关门的功能，即电梯门可以自动打开，经过一定的延时后，又可自动关闭,而且，在电梯内部也应有控制电梯开门、关门的按钮，使乘客可以在电梯停下时随时地控制电梯的开门与关门。1.2 电梯的外部部件功能简介（1）在电梯的外部共分五层，

30、每层都应该有呼叫按钮、呼叫指示灯、上升和下降指示灯，以及楼层显示器。呼叫按钮是乘客用来发出呼叫的工具，呼叫指示灯在完成相应的呼叫请求之前应一直保持为亮，它和上升指示灯、下降指示灯、楼层显示器一样，都是用来显示电梯所处的状态的。（2）在五层楼电梯中，一层只有上呼叫按钮，五层只有下呼叫按钮，其余三层都同时具有上呼叫和下呼叫按钮。而上升、下降指示灯以及楼层显示器应相同。第二章 PLC机型的选择在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，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

31、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统。2.1 PLC系统设计时的估算1）输入输出（I/O）点的估算 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

32、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，对输入输出点进行圆整。2）存储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。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储容量的估算来代替。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I/O点数的100倍，以此数为内存的总数字（16位为一个字），另外再按此数的25%

33、考虑余量。2.2 控制功能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 （1）运算功能 简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些

34、应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。（2）控制功能控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速记数器、带速度补偿的摸拟单元、ASC码转换单元等。（3）通信功能大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连

35、接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。PLC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式：PC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作

36、为DCS的子网；专用PLC网络（各厂商的专用PLC通信网络）。为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点，现场总线，工业以太网）通信处理器。 （4）编程功能离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据

37、新收到的程序运行。这种方式成本高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。（5）诊断功能 PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行是外诊断。PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。（6）处理速度PLC采用循环扫描的工作方式。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则PLC将扫描不到信号，造成信号数据的丢失。 处理速度与用户程序的长度、CPU

38、处理速度、软件质量等有关。目前，PLC接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.20.4Ls，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。2.3 PLC类型的选择PLC按结构分为整体型和模块型两类；按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。 整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可

39、较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。1）输入输出模块的选择输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一，例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求，对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本，还要考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架

40、等。2) 电源的选择PLC的供电电源，除了引进设备时应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二级管或熔丝管隔离。3) 存储器的选择由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器。需要复杂控制功能时，应选择容量更大

41、，档次更高的存储器。4) 冗余功能的选择（1）控制单元的冗余 重要的过程单元：CPU（包括存储器）应冗余。 在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。 （2） I/O接口单元的冗余控制回路的多点I/O卡可冗余配置。重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。根据需要对重要的I/O信号，可选用2重化或3重化的I/O接口单元。2.4 经济性的考虑选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性，可操作性，投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出比较满意的产品。 输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数

42、增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有比较合理的性能价格比。综上所述本次设计应选用小型机FP1-C32系列。第三章 I/O地址分配在五层电梯的PLC控制系统中一共有二十二个输入，十七个输出，其中输入触点用X0-X9,X10-X17表示，输出触点用Y0-YA,Y10-Y15表示，如表4-1所示：说明对应PLC地址说明对应PLC地址一层电梯呼叫开关X0一层电梯门开控制电机输出端Y0二层电梯呼叫开关X1二层电梯呼叫指示灯Y3三层电梯呼叫开关X3三层电梯呼叫指示灯Y6

43、四层电梯呼叫开关X10四层电梯呼叫指示灯Y10五层电梯呼叫开关X14五层电梯呼叫指示灯Y13一层门开限位开关X2一层门开控制电机输出端Y1一层门关限位开关X4一层门关控制电机输出端Y2二层门开限位开关X6二层门开控制电机输出端Y4二层门关限位开关X7二层门关控制电机输出端Y5三层门开限位开关XA三层门开控制电机输出端Y7三层门关限位开关XB三层门关控制电机输出端Y8四层门开限位开关X11四层电门开控制电机输出端Y11四层门关限位开关X12四层门关控制电机输出端Y12五层门开限位开关X15五层门开控制电机输出端Y14五层门关限位开关X16五层门关控制电机输出端Y15一层到位限位开关X5下降电机控

44、制输出端Y9二层到位限位开关X8上升电机控制输出端YA三层到位限位开关X9四层到位限位开关X13五层到位限位开关X17红外线开关门控保护电路XF电梯轿箱超重保护开关XE第三章 电梯plc控制梯形图 表4-1 I/O地址分配3.1 电梯控制流程图根据电梯的工作原理与功能要求以及输I/O点的地址分配表，绘制电梯的程序流程图和设计电梯的程序梯形图，电梯控制程序流程图5所示。梯形图程序由七个主要部分构成：楼层信号控制、轿内指令信号控制、厅外召唤信号控制、自动选向控制、启动换速控制、平层控制、开关门控制。图5 电梯控制程序流程图3.2 电梯控制系统主要环节3.2.1 楼层信号控制环节根据控制的要求，楼层

45、信号控制梯形图如图6所示。图6 楼层信号控制梯形图由上文可知，PLC输出端口Y0到Y4分别对应接通五层到一层的楼层显示信号。楼层显示是连续变化的，电梯运行到是下一层楼层感应器动作之前的任何位置，应一直显示上一层的楼层数。例如，电梯最初处于一层，X15为ON，Y4为ON，由I/O接线图可知，指示灯1ZD亮，显示1，即轿厢处于一层；当电梯离开1层向上运行时，由于1G为OFF使得X15为OFF，但Y4通过自锁维持ON状态，所以，1ZD一直亮；当达到2层2G处时，由于X14为ON，使得Y3为ON，此时2ZD亮，Y3长闭触点使Y4为OFF，即此时指示灯2亮，同时指示灯1熄灭。在其他各层时情况与此相同。3

46、.2.2 轿内指令信号控制环节轿内指令信号控制环节梯形图如图7所示。图7 轿厢内信号控制环节该环节可以实现轿厢内指令的登记与消除。中间继电器M112-M116中的一个或几个为ON时，表示相应楼层的轿内指令被登记，反之，当其中的一个或几个为OFF时，表示相应的指令信号被消除。本梯形图对M112-M116均采用SET/RST指令编程。从图中可知，各层的轿内指令登记和消除方式都是一样的。现在假设电梯在一层，处于停止状态，Y17（SC）为OFF，Y20(XC)为OFF；乘客按下2AN、4AN，则X21为ON，X17为ON，从而使M115为ON，M113为ON，即2、4两层的轿内指令被登记。当电梯向上运

47、行到达第2层的楼层感应器2G处时，由楼层信号控制环节可知Y3为ON，于是M115为OFF，即2层的轿内指令被清除，表明该指令已被执行完毕。而M113由于其复位端的条件不具备，所以4层轿内指令仍然保留，只有当电梯到达第4层时，该信号才被解除。3.2.3 厅外召唤信号控制环节厅外召唤信号控制环节的梯形图如图8所示。图8 厅外召唤信号控制环节梯形图厅外召唤信号控制环节实现厅外召唤指令的登记及消除，编程形式与轿内指令环节基本相似。设电梯在1层，2、4层厅外乘客欲乘梯上行，故分别按下2ASZ、4ASZ，同时2层还有乘客欲下行，按下2AXZ。于是X23为ON，X4为ON，输出继电器Y6为ON，Y10为ON

48、，分别使呼梯信号灯2SZD、4SZD、2XZD亮。系统接到指示信号后操作电梯向上运行，故M130为ON。当电梯到达2层停靠时，Y3为ON，故Y6为OFF，2SZD灯熄灭。由于4层上召唤信号Y10仍然处于等级状态，故上行控制信号M130此时并不释放（具体在选向环节中分析）。因此，电梯虽然目前在2层，但这层下行召唤信号Y11仍然不能清除，灯2XZD仍然亮。只有当电梯执行完全部上行任务返回到2层时，M131为ON，Y3为OFF，下行召唤信号Y11才被清除。这就实现了只清除与电梯运行方向一致的召唤信号这一控制要求。3.2.4 自动选项控制环节所谓选向，就是电梯根据乘客下达的轿内指令，自动选择合理的运行

49、方向。自动选向控制环节的梯形图如图9所示。图9 自动选项控制环节梯形图图中的内部继电器M130、M131分别称为上下方向控制中间继电器，它们直接决定着方向输出继电器Y17/Y20的ON或OFF状态，从而控制继电器SC/XC，即决定着电梯的运行方向。下面分析其选向原理：设电梯位于1层，轿内乘客欲前往3层和5层，按下3AN、5AN，X21为ON，X16为ON，由轿内指令环节知M114为ON，M112为ON。又因为电梯位于1层，由楼层信号控制环节知，Y4为ON，图9中，其动触点打开，于是已闭合的M114和M112只能使上行控制继电器M130为ON，而不会使M131回路接通，即电梯自动选择了上行方向。

50、接着电梯向上运行到第3层停下来，Y2为ON，轿内指令M114为OFF，但M112仍然登记。这时M130保持ON状态，即仍然维持着上行方向。只有电梯达到5层以后，Y0为ON，才使M130为OFF，这时电梯便执行完全部上行命令。3.2.5 启动换速控制环节电梯启动时快速绕组接通，通过串入和切除电抗器改善启动舒适感。电梯运行到达目的层站的换速点时，应将高速绕组断开，同时接通低速绕组，使电梯慢速运行。换速点就是楼层感应干簧管所安置的位置。启动控制梯形图如图10所示图10 启动控制梯形图换速控制环节梯形图如图11所示。图11 换速控制梯形图在图10、图11中，当电梯选择了运行方向后，M130(M131)

51、为ON，Y17（Y20）为ON，乘客操纵使轿、厅门关闭。若各层们军官好，则X10为ON，于是运行中间继电器M143为ON，有下述过程：M143为ONY21为ON（KC接通快速绕组）T0开始计时(T0为ON)Y23为ON（KJC动作，切除启动电抗器的XQ）显然，在T0延时的过程中，电动机是串入XQ进行降压启动的。当电梯运行到有轿内指令的那一层换速点时，换速中间继电器M143为ON，发出换速信号，如图12所示。例如，有3层轿内指令登记，Y2为ON，只有当电梯运行到3层时，M134为ON，发出换速命令，于是有下述换速过程：M143为ONM143为OFFY21为OFF（快速绕组回路断开）；Y22为ON

52、（MC动作，使慢速绕组回路接通）T1开始定时（T1为ON）Y24为ON（1MJC动作，切除电阻R）T452开始定时（T452为ON）Y25为ON（2MJC动作，切除电抗器XJ）。除此之外还有两种情况会使电梯强迫换速。一是端站强迫换速，例如，如果电梯上行（M130为ON）到最高层还没有正常换速，会碰上限位开关SHK，则X30为ON，于是M143为OFF，电梯换速。第二种情况是电梯在运行中由于故障等原因失去方向控制信号，即M130为OFF，M131为OFF，但由于自多作用T0为ON，T1为ON时，也会因为M143为OFF而使电梯换速。另外，在图12中，为了避免换速继电器M143在一次换速后一直为O

53、N，故用Y17和Y20动作触点串联后作为M134的复位条件，电梯一旦停止，M134就复位，为电梯下次运行做好准备。图12 电梯控制系统换速信号产生3.2.6 平层控制环节电梯平层控制环节梯形图如图13所示图13 电梯平层控制环节梯形图其中，X5、X6、X7分别为下平层信号、门区信号和上平层信号。平层原理为：如果电梯换速后欲在某层停靠，则SPG离开隔磁板，使X6为OFF，M140为OFF，则Y20由Y21、M140、M143的动断触点和M142常开触点接通，电梯在接触器XC作用下反向运动，直至隔磁板重新进入SPG，使M140为ON。当电梯位于平层位置时，M140、M141和M142均为ON，Y1

54、7、Y20均变为OFF，即电动机脱离三相电源并施以抱闸制动。3.2.7 开关门控制环节电梯开关门流程图如图所示电梯在某平层位置平层后自动关门，乘客按下关门按钮应能对开关门进行手动操纵。相应的开关门控制梯形图如图14所示。图14 开关门控制梯形图M136是平层信号中间继电器，当电梯完全平层时，M136为ON，紧接着Y17为OFF，Y20为OFF其动断触点复位，于是Y15为ON。由PLC接线图4可知Y15为ON意味着27号线与01号线接通，因此，开门继电器KMJ得电，电梯自动开门。X31是开门按钮输入，用于当门关好后重新使其打开。X32是关门按钮输入，当乘客按下AGM时，X32为ON，Y16为ON

55、。第四章 五层电梯的PLC程序 1、 电梯运行流程图首先判断电梯停在几楼，如果停在一楼，再判断2、3、4楼是否有信号，如果没有信号，电梯停在一楼，如果有信号，电梯上升到相应的楼层，停止后判断电梯停在哪一楼，判断有无上行或下行信号，如果只有一种，上行或下行，则执行上行或下行；如果同时有上行和下行信号，则30秒后电梯回到一楼。当一层电梯呼叫开关X0动作时，电梯呼叫指示灯Y0接通，电梯门开控制电机输出端Y1接通，此时一层门开限位开关X3动作门打开，延时一段时间一层电梯门关控制电机输出端Y2接通，在红外线开关(传感器)XF的作用下完成门的关闭，电梯向二楼上升。程序如图4-1所示：图4-1：电梯在一层时

56、的开关门及向二层上升的程序当二层电梯呼叫开关X1动作时，电梯呼叫指示灯Y3接通，电梯门开控制电机输出端Y4接通，此时二层门开限位开关X6动作门打开，延时一段时间二层电梯门关控制电机输出端Y5接通，在红外线开关(传感器)XF的作用下完成门的关闭，电梯向三楼上升。程序如图4-2所示：图4-2：电梯在二层时的开关门及向三层上升的程序当三层电梯呼叫开关X2动作时，电梯呼叫指示灯Y6接通，电梯门开控制电机输出端Y7接通，此时三层门开限位开关XA动作门打开，延时一段时间三层电梯门关控制电机输出端Y8接通，在红外线开关(传感器)XF的作用下完成门的关闭，电梯向四楼上升。程序如图4-3所示：图4-3：电梯在三

57、层时的开关门及向四层上升的程序当四层电梯呼叫开关X10动作时，电梯呼叫指示灯Y10接通，电梯门开控制电机输出端Y11接通，此时四层门开限位开关X11动作门打开，延时一段时间四层电梯门关控制电机输出端Y12接通，在红外线开关(传感器)XF的作用下完成门的关闭，电梯向五楼上升。程序如图4-4所示：图4-4：电梯在四层时的开关门及向五层上升的程序当五层电梯呼叫开关X14动作时，电梯呼叫指示灯Y13接通，电梯门开控制电机输出端Y14接通，此时五层门开限位开关X15动作门打开，延时一段时间五层电梯门关控制电机输出端Y15接通，在红外线开关(传感器)XF的作用下完成门的关闭。当电梯接到每层的信号时就会使下降