三层别墅电梯的控制系统设计

三层别墅电梯的控制系统设计设计题目：三层别墅电梯的控制系统设计I摘要随着社会经济的快速发展，现代化已经逐渐提高，电梯也伴随着高层建筑的增加而增加，电梯在人们的日常生活中越来越重要。因为传统电梯可靠性差、成本高、故障率高，楼层的增加对的电梯安装也有很多不便，所以一种新型的控制系统的设计非常必要。本论文讨论电梯控制系统的组成部分，研究可编程控制器（PLC）在电梯控制中的应用，采用西门子PLC编程的程序控制方式，提出了三层电梯的PLC控制系统设计方案、过程、组成，列出了具体的主要硬件电路、电梯的控制梯形图。对软件流程进行画图，明确程序进行的步骤。最后通过合理的选择和设计对电梯进行改善，使电梯达到理想的控制效果。关键词：电梯，可编程控制器，信号控制

目录摘要 I1.1电梯的用途和种类 11.2课题来源 12电梯的总体结构 12.1电梯的结构组成和各部分的功能 13.1三层电梯控制系统组成 13.1.1信号控制系统 13.2三层电梯工作流程 13.3总电路设计 13.4三层电梯PLC控制系统设计 13.4.1I/O分配表 13.4.2控制系统PLC选型 13.4.3PLC外部接线图 14PLC程序编制 14.1程序及程序段解释 1总结 1致谢 1参考文献 1

1绪论1.1电梯的用途和种类电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状轿厢，用于多层建筑乘人和载货，服务于规定楼层的固定式升降设备。根据电梯的用途、驱动方式的不同可以做如下分类。按照用途不同可分为：乘客电梯：用于乘客上下楼层的客运电梯，多用于高档宾馆、酒店、写字楼和住宅。载货电梯：用于货物上下楼层的电梯，有较强的载重能力，多用于工厂和商场的货运场所。医用电梯：用于运送病床、医用车和担架，轿厢内部具有较大的空间，多用于各式医疗建筑和老龄人公寓。观光电梯：轿厢四周都是特殊玻璃，能让游客清楚的参观外界风景，多用于高档宾馆、酒店、写字楼和住宅的观光用途。车辆电梯：用于乘载车辆的电梯，有很大的空间而且载重能力很强。1.2课题来源现如今，因为社会经济水平得到了大幅度改善，促使更多高楼大厦的相继建立，并给电梯市场注入了全新的发展动力，不过，也正是因为电梯是非常方便且实用的，从而让老百姓也愈发注重对其舒适度、安全性以及美感的考量。在现代社会，电梯的配备必须要在安全性上得到相应保障，这是最基础的要求。为了预防发生相应意外，设计者在对其进行相应设计的过程中，要尤为关注对多种保护措施的使用，其电器元件以及机械零部件等都要保险以及安全上达到极高的系数标准。PLC作为自动化产业的可靠控制器，也广泛使用于电梯的控制中，不断使用在各种工业控制和民用设施中，这将对我国科技的发展起到非常重要的影响。而伴随着我国工业自动化技术的不断发展壮大，PLC也势必会不断使用在国内工业领域中的各个方面。

22电梯的总体结构2.1电梯的结构组成和各部分的功能目前电梯的结构组成主要有曳引系统：由电动机、曳引轮、减速箱、联轴器和电磁制动器组成的曳引机提供运行动力，通过钢丝绳与曳引轮之间的摩擦驱动电梯的升降。为了分开轿厢与对重的距离就是用了导向轮，如要增加曳引力可以用复绕。导向系统：导轨、导轨架、导靴组成了导向系统，它使轿厢与对重沿着导轨做升降运动。门系统：由轿门、层门和连动机构等组成，控制的是电梯门的开关。轿厢：由轿厢体和轿厢架组成，轿厢大小与载重大小有关。重量平衡系统：对重用于平衡轿厢的自重与载重，通过钢丝绳来平衡轿厢的上升下降。电力拖动系统：由供电系统、速度反馈调速装置、曳引电机等组成。曳引电机可分为交流、直流电机。供电系统为电机的运行提供电源。速度反馈调速装置中的反馈装置通过脉冲把电梯运行速度的信号反馈给调速装置，由调速装置来调节电梯速度的快慢。电气控制系统：控制柜中用来控制电梯按照要求运行。电梯的内呼外呼属于电梯的操作装置。为了轿厢能够准确平层，安装了平层装置。楼层和电梯的上下方向就由位置显示装置来显示。安全回路系统：保障使用电梯的安全性，通过限速器防止电梯的超速，用缓冲器来缓解因惯性向上或向下产生的冲击力，另外还有随时可以停下或者卡住电梯的保护装置，防止意外的发生，一些在电梯运行当中都能起保护作用的装置。33三层电梯控制系统设计3.1三层电梯控制系统组成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）。可编程序控制器是专为工厂现场应用环境设计的，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。当然可编程序控制器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的程序设计方便灵活，梯形图语言易于被工厂的电气人员掌握，性价比高。3.1.1信号控制系统比起别的一些电梯控制系统，PLC控制系统的构成实际上也没有太大区别，主要就是按照相应信号来对系统进行拖动控制。有关该系统的结构情况可见下图3-1当中所体现出来的。具体涵盖了门机控制以及轿厢操纵、还有就是厅外呼梯等这些。系统会利用PLC输入端把各类相关信号都传递到PLC主机里面去，之后借助于CPU来进行保存，并利用相应的输出口去传递指示信号，以实现电梯跟门机的运行效果。轿厢操纵盘轿厢操纵盘厅外呼梯输入接口PC主机CPU存储器输出接口调整器拖动控制井道装置安全装置指层器门机控制图3.1电梯PLC控制系统的基本结构图43.2三层电梯工作流程别墅电梯最初处于第1层待命，各层显示器都被初始化，电梯处于以下状态：各层呼叫灯都不亮。电梯内显示器和各楼层外显示器显示都为“1”。电梯轿门和各楼层层门都关闭。按下某层外呼按钮（1～3层）后，该层呼叫灯亮，电梯响应该层呼叫，上行或下行直至该层。各楼层外显示随电梯移动而改变，运行中电梯门始终关闭，到指定层时门开。在电梯运行过程中，支持其他楼层的呼叫。在到达指定楼层后，电梯门会自动打开，经过一段时间自动关闭，在过程中，支持手动开门或关门。之后电梯会继续待命，直到新命令产生。各楼层显示值为该层所在位置，且上行与下行指示灯均灭。3.3总电路设计主电路图设计要求：（1）拖动电机工作原理：起动电机串如电抗LQ、经一段时间后 KM1接触器接通，电动机转入固有特性运转。减速时KMK断开、KMM接通，慢速绕组串电抗LM和电阻RM运行，延时一段时间后，KM2接通，短接RM，电动机串入电抗LM运行，在延时一段时间后，KM3接通，电动机在慢速固有特性上运行，直到KMS或KMX断开，电动机停止运转。（2）门电机原理分析：当电梯平层时，开门触点KMK闭合，电机正转，轿门打开；当定时继电器到时，KMG闭合，电机反转，轿门关闭；当有人在门中间出现时，光感触点闭合，电梯强迫正转，轿门打开；当轿门碰到开、关极限开关时，KMK或KMG断开，并反向制动。图3.2三层电梯总电路图53.4三层电梯PLC控制系统设计3.4.1I/O分配表输入输出点的估算：首先列出被控制对象输入输出的设备名称，并根据所需要的输入输出点数进行统计，根据统计的数据，增加10%～20%的可扩展余量后就得到了输入输出点数的估计数据。以此为依据可以算出I/O总点数约为100点。开关量输入、输出模块的选择：根据PLC输入、输出量点数与性质，可确定I/O模块型号与数量，高密度模块如32、64点，平均每点价较低，但受到工作电压、工作电流和环境温度的限制，同时应注意同时接通的点数不应超过总数的60%。表3.1I/O分配表输入信号输出信号名称功能编号名称功能编号SB1一层外呼上X1HL1一层内呼指示Y20SB2二层外呼上X2HL2二层内呼指示Y21SB3二层外呼下X3HL3三层内呼指示Y22SB5三层外呼下X5HL5一层外呼上指示Y24SB7一层内呼X7HL6二层外呼上指示Y25SB8二层内呼X10HL7二层外呼下指示Y266SB9三层内呼X11HL9三层外呼下指示Y16SB11开门X13HL11报警指示Y30SB12关门X14LED搂层显示Y0至Y6SB13报警X15门锁Y14至Y15SQ1一楼限位X16KM1正转开门Y10SQ2二楼限位X17KM2反转关门Y11SQ3三楼限位X20FEV轿厢上升Y12FWD轿厢下降Y13

63.4.2控制系统PLC选型PLC的机型选定主要是以输入/输出点数、占用内存量和控制方式确定的。本次设计的四层电梯,采用集选控制方式。所需输入/输出点数估算:采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮K1和指示灯H1，二层有上升呼叫按钮K2和指示灯H2以及下降呼叫按钮K4和指示灯H4，三层有上升呼叫按钮K3和指示灯H3以及下降呼叫按钮K5和指示灯H5。内存容量的估算：用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。根据上面所计算的输入/输出总点数为30个，模拟量I/O数为0个。PLC内存容量的计算公式:内存容量=开关量I/O总点数×10+模拟量I/O总点数×150+30%预留量。经过计算得知需要约1K字节的内存容量。综上所得数据，S7-200的CPU226芯片端口符合本次设计的要求。

73.4.3PLC外部接线图图3.3PLC外部接线图

84PLC程序编制4.1程序及程序段解释电梯需要启动才能进行模式选择，一启动默认无司机模式。如果需求切换到其他模式需要按下相对应的模式按钮，就可以切换到其他模式。如果电梯停用，电梯会安装控制要求下降到最底层期间不响应内外呼，当到达最底层后执行开关门操作，且只会相应轿厢内开关门按钮操作。其他模式下按下有司机模式的按钮，那么电梯就会变成有司机的状态。有司机模式下，电梯不响应每个楼层的外呼信号，轿厢内呼叫由司机控制。轿厢内没有人或者没有呼叫信号，那么电梯就会停止在楼层，等待呼叫信号。按下检修模式的按钮，电梯便进入检修工作状态。在这个工作状态下，检修人员操纵轿厢上的开关门按钮或内呼按钮，或者是操控电动控制电梯上下慢速运行，这样可以方便、安全地检修电梯SR：如果设置（S1）和复原（R）信号均为真实，则输出（OUT）为真实图3.4楼层显示9M0.0和M0.1就是内部M接触器，地址位0的，第0位和第1位。M0.2是西门子PLC中的寄存器地址。图3.5上下行指示条件10图3.6门电机关门及其复位11图3.7轿厢下行与下行指示灯

12总结为期近几个月的毕业设计终于要告一段落了，在这几个月里面，我通过图书馆及互联网查阅了许多相关资料，从这些资料中了解了电梯的由来、电梯的种类、电梯的发展历史、电梯工作原理等许许多多在平时很少接触到的关于电梯的知识，丰富了我的课外知识。由于本次设计涉及了可编程控制器，所以我从最基础的开始，慢慢的学习梯形图，经过一段时间的研究和努力，对其有所掌握，并且将所学的知识能够运用到设计上。与本次设计相关的元器件比较多，这迫使我不得不对每个元件去做了解，通过资料查询他们的基本信息、特点以及用法，最后对他们进行连接的使用以完成设计的目的。经过几个月的奋斗，本次设计终于达到所要求的目的。通过西门子PLC对电梯进行控制，利用变频器对电梯运行速度调节，最后让电梯安全舒适地运行。本次设计利用数字化电子控制技术，使电梯高效可靠运行。虽然对电梯的运行系统进行了最够的改善，但不足之处依然会有，噪音、抗电磁辐射方面或许并未得到很大的改善。这次的毕业设