情境6：电梯控制系统

情境6：电梯控制系统杜俊贤烟台汽车工程职业学院【项目名称】：电梯控制系统

【教学目标】：能力目标：（1）能够进行PLC数码显示的硬件设计连接图和软件编程方法。（2）掌握PLC随机控制系统的设计方法。（3）能对交通灯控制系统进行外部接线。（4）能对电梯控制系统中触摸屏进行设计和参数设置。烟台汽车工程职业学院电梯控制系统教学设计（5）培养学生分析问题和解决问题的能力（6）培养学生团队协作能力、表达能力（7）培养学生查阅资料和自学能力，提高他们的可持续发展的能力。知识目标：

（1）掌握PLC数码显示的硬件设计和软件编程。（2）掌握PLC随机控制系统的设计方法。（3）掌握电梯控制系统中触摸屏的设计方案和参数设置。烟台汽车工程职业学院【教学重点】：1、PLC数码显示的硬件设计连接图和软件编程方法。2、电梯控制系统中触摸屏的设计方案和参数设置。

【教学难点】：PLC数码显示的硬件设计连接图和软件编程方法。烟台汽车工程职业学院PLC实训台、数据线、导线、电脑上课课件、活页、程序、评价表【教学素材】：项目导入1通过演示实验引出项目【教学过程实施】：告知、资讯2☆电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展，对其静态和动态特性提出了更高的要求。☆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，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PLC取代微机实现信号集选控制。现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。知识链接

1、电梯的基本构造：(1)、电梯的分类

低速梯:额定速度低于1m/s；按速度分类中速梯:额定速度在1.0m/s~2.0m/s之间；高速梯:额定速度在2.0m/s~5.0m/s之间；超高速梯:额定速度高于5.0m/s。交流电梯（交流单速、交流双速、交流调速、变频调速）直流电梯按驱动分为液压电梯齿轮齿条电梯螺杆式电梯直线电机驱动的电梯曳引驱动

：曳引驱动是采用曳引轮作为驱动部件。钢丝绳悬挂在曳引轮上，一端悬挂轿厢，一端悬挂对重装置，由钢丝绳和曳引轮之间的摩擦力产生驱动力驱动轿厢作上下运动。曳引机的位置可以在上也可在下，以上居多。钢丝绳倍率I=1，2，4。常见的几种绕绳方式见下图：图6-2曳引驱动绕绳方式电梯曳引机种类很多，传统的有齿轮曳引机由电动机、制动器、减速箱及底座等组成。减速箱通常采用蜗轮蜗杆传动，它具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、运动噪音小等优点。在电梯上大多采用交流异步电机，有交流双速（常用于货梯）、交流调速、变频调速三种。

轿厢是运送乘客或货物的承载部件，也是唯一为乘客所看到的电梯部件，如图6-1。轿厢一般有轿架、轿顶、轿壁、轿底、操纵壁、门横梁等主要部件组成。主要作用有控制超载；对集选控制电梯，配合电气部件完成满载直行的功能；对于高速电梯，称重装置的信号作为曳引电动机的预负载控制用。对重作用主要是平衡轿厢自重和部分载荷的重量，减少电机功率的消耗。电梯的门分为轿门（随轿厢上下运动）和厅门（安装在层站入口处）两种。厅门是指每一楼层的电梯门，厅门平时应是关闭的。而且从外面不能打开。当电梯轿厢到达一层楼时，由轿厢门上的拔叉插入厅门上的两个渡轮之间，带动厅门与轿厢一起开、关。在厅门的门框旁，装有两个按钮，用来发出呼唤电梯信号，一个是上呼唤按钮，一个是下呼唤按钮。(2)、电梯的电气控制系统

这里我们主要介绍交流单速电梯。交流单速电梯的电气控制系统主回路非常简单，如图6-4。图中M1，M2为曳引电机和门电机，交流接触器KM1~KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用。图6-4控制主回路原理图12LED结构及原理：数码管是常用的显示器件，一般由8段组成，其中7段用来显示数字或字母，另有1段用来在需要时显示小数点。2、七段数码管图6-5七段数码管外形和原理为了节省数码管占用的输出点，一般采用“动态扫描方式”或通过使用译码芯片的方式。通过使用译码芯片的方式，如CD4513，它具有锁存、译码、驱动的功能，用来驱动共阴极LED七段数码管。本项目中采用的就是这种方式。图6-6译码芯片数字显示电路初步训练-随机控制3通过本次练习，掌握电动门手动、点动和停止三种模式控制的设计方法。【项目要求】【项目内容】某仓库电动门可以用钥匙选择三种控制方式，分别是手动、自动和停止。在手动位置时可以用按钮控制电动门的开和关。在自动位置时，用遥控器发出超声波编码，超声波开关接收到正确编码后，电动门开启；用光电开关检测车辆的进出，在检测到车辆通过时（光电开关信号输出由1变0），大门关闭。在停止位置不能对大门进行控制。项目一：电动门控制【控制方案分析】1、手动控制方式

钥匙开关SA的状态可用两个输入端口来表示如I0.6和I0.7，分别表示处于手动和自动两种状态，当钥匙开关处于手动位置时，I0.6置1，此时按下开门按钮，电动门开启，当电动门电动门完全打开（碰到开门限位开关），电动门停止。当按下关门按钮时，电动门关闭，当电动门完全闭合（碰到关门限位开关），电动门停止。2、自动控制方式

当钥匙开关处于自动位置时，I0.7置1，此时用遥控器发出超声波编码，超声波开关接收到正确编码后，超声波开关闭合，电动门打开，当电动门电动门完全打开（碰到开门限位开关），电动门停止。当车辆进入大门，光电开关闭合，当车辆通过大门后，光电开关断开，此时（光电开关状态由1变0），电动门关闭，当电动门完全闭合（碰到关门限位开关），电动门停止。【控制方案设计】1、I/O地址分配2、硬件接线图6-7电动门控制线路图3、梯形图程序

学生根据梯形图，分组讨论，读懂程序。然后打开Step7-MicroWINV4.0，打开程序块部分，编写梯形图。4、演示操作1）按图6-7所示连接控制电路，注意线路连接及接触器等工作在额定电压，检查无误后接通220伏电源。2）打开计算机中的编程软件，将程序下载给PLC。3）使用编程软件的运行和停止按钮或者是拨动PLC的运行开关运行或停止程序。4）在运行状态下，打开程序状态监控，观察结果，反复调试，直至满足控制要求。这部分以学生操作为主，按上述步骤进行操作，观察演示结果是否正确，教师要巡视指导。【项目内容】

车库可放置50个车位，用PLC对进出车辆计数，并显示车库里汽车数量。当计数为50时，车位已满，警示灯亮。初步训练二3项目二：车辆入库控制【项目要求】通过本次练习，进一步掌握数据处理指令的使用和PLC数码显示的硬件设计和软件编程方法。要对车辆进行计数，需要在车库入口安装两个光电开关分别为门外光电开关A和门内光电开关B，判断车辆进出方向。如果光电开关A先动作，计数加1，同时锁定计数；当光电开关B再发生动作时，减计数失效；当车辆完全进入后，自锁解开。当车辆离开车库时，光电开关B先动作，计数减1，其动作原理与车辆入库相似。车辆计数显示采用变量VW0存储计数制，因为存储的是二进制，不能用十进制的数码管显示，这里采用I_BCD指令将二进制数转换成BCD数，如将VW0转换成的BCD数存在VW4中，VW4的低8位VB5存放的即为十位数和个位数。将VB5传送给输出继电器QB0，经译码电路将车辆计数显示出来。【控制方案分析】【控制方案设计】

1、I/O地址分配

I/O分配由同学们自己填写，教师再给出正确答案。表6-2I/O地址分配2、硬件接线图6-9车辆入库控制线路图3、梯形图程序

学生根据课本给出的梯形图，分组讨论，读懂程序。然后打开Step7-MicroWINV4.0，打开程序块部分，编写梯形图。1）按图6-9所示连接控制电路，注意线路连接及电阻选择保证数码管工作在额定电压，检查无误后接通220伏电源。2）打开计算机中的编程软件，将程序下载给PLC。3）使用编程软件的运行和停止按钮或者是拨动PLC的运行开关运行或停止程序。4）在运行状态下，打开程序状态监控，观察结果，反复调试，直至满足控制要求。4、演示操作这部分以学生操作为主，按上述步骤进行操作，观察演示结果是否正确，教师要巡视指导。1、电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵。2、电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1～S4，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示、L4为四层指示，3、SQ1～SQ4为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在一层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到三层），按三层下降呼叫按钮无效；反之，若电梯停在四层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从四层运行到三层），按三层上升呼叫按钮无效。项目：电梯控制系统的设计通过学生在初步训练中所掌握的知识，以小组的形式，独立完成电梯控制系统的训练，教师负责指导、检查和评价。强化训练4【项目内容】【任务分析】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和指示灯，二层、三层有上升呼叫按钮和指示灯以及下降呼叫按钮和指示灯，四层有下降呼叫按钮和指示灯，每个楼层均由楼层限位开关检测控制；电梯开门和关门按钮，关门限位由行程开关检测。1、开始时，电梯处于任意一层；2、当有外呼电梯信号到来时，电梯响应该呼电梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时2S后自动关门；3、当有内呼电梯信号到来时，电梯响应该呼电梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时2S后自动关门；4、在电梯运行过程中，响应的呼叫信号为：电梯在上升（下降）过程中，相应处于电梯所处位置以上（下）的所有內选和外选上升（下降）呼叫；其他呼叫均不响应，记录该呼叫，等待条件符合时响应；【任务分析】5、电梯开门关门条件：电梯运行到某一楼层停止后自动开门，电梯门压下开门门限开关后开始启动关门计时，当计时时间到或者有关门按钮按下时，电梯开始关门，在电梯关门过程中如果开门按钮按下，停止关门，转换为开门；只有在满足楼层限位开关被压下切电梯停止的前提下，电梯门才进行开关动作；不响应二层向下外呼电梯信号。同时，如果电梯到达三层，如果四层没有任何呼电梯信号，则电梯可以响应三层向下外呼电梯信号。6、电梯应具有最远反向外电梯响应功能。例如：电梯在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯先去四楼响应四层向下外呼电梯信号。7、电梯未到达平层或运行时，开门按