PLC控制升降電梯的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、plc控制升降電梯的設(shè)計(jì) 【摘要】：電梯在工作生產(chǎn)、建筑、商貿(mào)、樓宇自動化等各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，電梯的自動控制技術(shù)及plc在其中應(yīng)用也就成為一個(gè)熱點(diǎn)問題。電梯的種類多種多樣，按拖動系統(tǒng)來分有交流單速/雙速拖動電梯交流調(diào)壓調(diào)速電梯、直流發(fā)電機(jī)等。按控制方式來分有信號控制電梯、集選控制電梯、下集控制電梯。交流雙速電梯是常用一種電梯，它具有簡單、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，舒適感也較好，集選控制電梯可以實(shí)現(xiàn)司機(jī)操作，也可以實(shí)現(xiàn)無司機(jī)操作，是一種高度自動控制的電梯。因此，本設(shè)計(jì)以交流雙速電梯為例，介紹plc在電梯自動化控制中應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】：電梯 可編程序控制器 交流雙速 自動控制引 言隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的

2、不斷發(fā)展,人民物質(zhì)需求得到迅速發(fā)展和提高,各地的高層建筑林立,大批住宅樓群不斷新建,作為高樓和住宅的垂直交通工具電梯,在其需求量日益增長的同時(shí),必須確保電梯投入；必須了解電梯,熟悉電梯。隨著自動控制理論，微電子技術(shù)以及電力電子器件的發(fā)展，電梯的拖動方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化。利用交流調(diào)速驅(qū)動成為當(dāng)前電梯拖動的主要發(fā)展方向；可編程控制器（plc）作為電氣控制領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，經(jīng)過30多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了完整的工業(yè)產(chǎn)品系列，從功能及技術(shù)指標(biāo)等各個(gè)方面，都達(dá)到了成熟的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的軟硬件水平。plc正在快速地改變著電氣控制技術(shù)的面貌，正在成為電氣控制領(lǐng)域的plc技術(shù)，讓其更好地為各行各業(yè)服

3、務(wù)。正是在這種前提下，我認(rèn)為多層住宅樓電梯的plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)是個(gè)很值得學(xué)習(xí)、研究和掌握的設(shè)計(jì)課題，所以我選擇了這個(gè)課題，為此我用了將近1個(gè)月的時(shí)間搜集了大量關(guān)于本次設(shè)計(jì)的相關(guān)書籍。由于學(xué)識有限，本設(shè)計(jì)中難免有不妥和錯誤之處，懇請各位老師給予指正。目 錄第一章 電梯的總體方案選擇.4一 電梯的拖動系統(tǒng).4二 設(shè)計(jì)電梯的plc選擇 .4第二章 電梯的構(gòu)造及電梯的工作原理5一 電梯的構(gòu)造.5二 電梯的工作原理.6第三章 電梯的控制要求. 9一 電梯的安全運(yùn)行的一些要求.9第四章 電梯的plc選型.10一 fx2n系列plc的特點(diǎn).10第五章 電梯的程序設(shè)計(jì).11一 電梯的電器元件.11二

4、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì).13三 電梯形圖的匯總及總結(jié).14第六章 電梯的調(diào)試.20一 應(yīng)用程序的模擬調(diào)試.20結(jié)束語.21致謝.23參考文獻(xiàn).24第一章 電梯的總體方案選擇一 電梯的拖動系統(tǒng)拖動系統(tǒng)通常利用電能驅(qū)動電梯機(jī)械裝置運(yùn)動，其主要功能是為電梯提供動力、對電梯運(yùn)動操縱過程進(jìn)行控制。電梯拖動系統(tǒng)主要由曳引電動機(jī)、供電裝置、速度檢測裝置和調(diào)速裝置等幾部分構(gòu)成。電梯的調(diào)速控制主要是對電動機(jī)的調(diào)速控制。電梯運(yùn)行性能的好壞，在很大程度上取決于其拖動系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。電梯的種類多種多樣，按拖動系統(tǒng)來分有直流電梯、交流雙速電梯、交流變頻調(diào)速電梯、交流調(diào)壓調(diào)速電梯以及永磁同步無齒拖動的電梯。二 設(shè)計(jì)電梯的plc選擇

5、plc的種類很多，其中有三菱的、西門子的、歐姆龍的等系列的plc。在本設(shè)計(jì)中我選擇三菱fx系列plc。fx系列plc的特點(diǎn)先進(jìn)美觀的外部結(jié)構(gòu)三菱公司fx系列plc吸收了整體式和模塊式可編程序控制器的優(yōu)點(diǎn)，它的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的高度和寬度相同。它們的相互連接不用基板，其體積小。提供多種系列機(jī)型供用戶選用fx0s的功能簡單實(shí)用，價(jià)格便宜，可用于小型開關(guān)量控制系統(tǒng)；fx0n可用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)；fx2n的功能最強(qiáng)，可用于要求很高的系統(tǒng)。靈活多變的系統(tǒng)配置fx系列plc的系統(tǒng)配置靈活，用戶除了可以選用不同型號的fx系列plc外，還可以選用各種擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，組成不同i/o點(diǎn)和

6、不同功能的控制系統(tǒng)。第二章 電梯的構(gòu)造及電梯的工作原理一 電梯的構(gòu)造電梯是一種特殊的起重運(yùn)輸設(shè)備，由轎廂及配重、拖動電動機(jī)及減速傳動機(jī)械、井道及井道設(shè)備、召喚系統(tǒng)及安全裝置構(gòu)成。轎廂是載人或裝貨的部位，配重是為了改變電梯電動機(jī)負(fù)載的特性以提高電梯安全性而設(shè)置的。圖21是電梯拖動系統(tǒng)示意圖，圖中可見電梯的轎廂幾配重分系在鋼絲繩的兩端，鋼絲繩跨掛在曳引輪上，曳引輪經(jīng)減速機(jī)構(gòu)由電動機(jī)拖動，使得轎廂上下運(yùn)動。圖2-1 電梯拖動系統(tǒng)示意圖轎廂設(shè)有自動門機(jī)用來完成電梯的開門及關(guān)門任務(wù)。電梯門分廳門及轎門，當(dāng)電梯在某層停層時(shí)，此層的廳門在轎門的帶動下開啟及關(guān)閉。電梯的操縱盤安裝在轎廂內(nèi)，設(shè)有與電梯層站數(shù)相同

7、的內(nèi)選層按扭（帶內(nèi)選記憶指示燈），上下行啟動按扭（帶上下行記憶指示燈），開關(guān)門按扭，報(bào)警按扭，電梯運(yùn)行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)（選擇電梯是自動或檢修運(yùn)行）以及風(fēng)扇、照明、樓層指示燈等。電梯安全是電梯最重要的技術(shù)指示。電梯的安全設(shè)備有：安全窗及其開關(guān)、安全鉗及其開關(guān)、限速器及其開關(guān)、限速開關(guān)等。安全窗位于轎廂頂部，供應(yīng)急情況下疏散乘客。安全鉗是為了防止電梯曳引鋼繩斷裂及超速運(yùn)行的機(jī)械裝置，用以在上述情況下將轎廂夾持在軌道上。限速器是檢測電梯運(yùn)行速度的裝置，當(dāng)電梯超速運(yùn)行時(shí)，限速器動作，帶動安全鉗使電梯運(yùn)行。極限開關(guān)、強(qiáng)迫換速開關(guān)是電梯位置安全裝置，當(dāng)電梯運(yùn)行至上下極限位置時(shí)仍不停車，上下限開關(guān)動作，發(fā)出

8、停車信號；若仍不能停車，將壓下強(qiáng)迫停車開關(guān)，強(qiáng)制電梯停止運(yùn)行；若還不能停車，將通過機(jī)械裝置帶動極限開關(guān)切斷曳引電動機(jī)電源，以達(dá)到停車的目的，避免電梯出現(xiàn)沖頂或蹲底事故。二 電梯的工作原理交流雙速電梯的主電路圖2-2 交流雙速電梯的主電路圖2-2是交流雙速電梯的主電路圖。圖中，m1為電梯專用型雙速攏型異步電動機(jī)；km1，km2為電動機(jī)、正反接觸器，用以實(shí)現(xiàn)電梯、上下行控制；km3，km4為電梯高低、速運(yùn)行接觸器，用以實(shí)現(xiàn)電梯的高速或低速運(yùn)行；km5為起動加速接觸器；km6，km7，km8為減速制動式的接觸器；l1，l2與r1，r2為串入電動機(jī)定子電路中電抗與電阻，與km5km8配合實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的

9、加、減速的控制。當(dāng)km1或km2與km3通電吸合時(shí)，電梯將進(jìn)行上行或下行啟動，延時(shí)后km5通電吸合，切除r1、l1，電梯將轉(zhuǎn)上行或下行的穩(wěn)速運(yùn)行；當(dāng)電梯接收到停層指令后，km3斷電釋放，km4通電吸合，電動機(jī)轉(zhuǎn)為低速接法，串入阻抗制動，實(shí)現(xiàn)上升或下降的低速運(yùn)行，且km6km8依次通電吸合，用來控制制動過程的強(qiáng)度，提高停車制動的舒適感；至平層位置時(shí)，接觸器全部斷電釋放，機(jī)械抱閘，電梯停止運(yùn)行。在檢修狀態(tài)時(shí)，電梯只能在低速接法下點(diǎn)動運(yùn)行。電梯的主要電器設(shè)備曳引電動機(jī)齒輪曳引系統(tǒng)作為電梯的提升機(jī)構(gòu)，主要由驅(qū)動電動機(jī)，電磁制動器（也稱電磁抱閘），減速器及曳引輪組成。自動門機(jī)用來完成電梯的開門與關(guān)門：電

10、梯的門有廳門（每層站有一個(gè)）和轎門（只有一個(gè)）。只有當(dāng)廳電梯?？吭谀硨诱緯r(shí)，此層的廳門才允許開啟；也只有當(dāng)廳門，轎門全部關(guān)閉后才允許啟動運(yùn)行。層樓指示層樓指示也叫層顯，過去常由低壓燈泡構(gòu)成，安裝在每層站廳門的上方和轎廂的內(nèi)轎門的上方；現(xiàn)多由數(shù)碼管或led點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)組成，與呼梯盒，運(yùn)行的方向指示做成一體的結(jié)構(gòu)。 呼梯盒呼梯盒也叫召喚按鈕箱或外呼盒，用以在每層站召喚電梯。常安裝在廳門外，離地面1米左右的墻壁上?；镜暮籼莺猩希Ｓ需€匙開關(guān)，供電梯管理員開關(guān)電梯。操縱箱操縱箱安裝在轎廂內(nèi)，供司機(jī)及乘客對電梯發(fā)布動作命令。平層及開門裝置該裝置如圖2-3所示，由磁鐵板和上、下平層感應(yīng)器1kr、2kr組成。

11、上行時(shí)1kr首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至2kr插入隔磁鐵板時(shí)，發(fā)出停車及開門信號，電機(jī)停轉(zhuǎn)，機(jī)械抱閘；下行時(shí)，2kr首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號至1kr插入隔磁鐵板時(shí)，發(fā)出停車及開門信號。停層裝置如圖2-3所示，在電梯的井道內(nèi)的每層站裝有一只磁鐵板，當(dāng)轎廂運(yùn)動到相應(yīng)的層站時(shí)，磁鐵板插入平層感應(yīng)器內(nèi)，以此檢測電梯所處的位置和產(chǎn)生平層信號。安全窗及其開關(guān)安全窗及其開關(guān)，限速器及其開關(guān)，上，下強(qiáng)迫停止開關(guān)，極限開關(guān)。圖2-3 電梯的平層、停層裝置示意圖第三章 電梯的控制要求一 電梯的安全運(yùn)行的一些要求電梯位置的確定與顯示轎廂中的乘客及門廳中等待乘坐電梯的人都需要知道電梯的位置，

12、因而轎廂及門廳都設(shè)有以樓層標(biāo)志的電梯位置顯示裝置。這還不夠，電梯的運(yùn)行還需要更加準(zhǔn)確的電梯位置信號，以滿足制動停車等控制的需要。轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門廳的召喚信號司機(jī)及乘客可按下轎廂內(nèi)操縱盤上的選層按扭選定電梯運(yùn)行的目的樓層，此為內(nèi)選信號。按扭按下后，該信號應(yīng)被記憶并使相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。在門廳等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號，此為外喚信號。該信號也需記憶并點(diǎn)亮門廳的上行或下行指示燈，這些保持信號在要求得到滿足時(shí)應(yīng)能自動消號。電梯自動運(yùn)行時(shí)的信號響應(yīng)電梯自動運(yùn)行時(shí)應(yīng)根據(jù)內(nèi)選及外喚信號，決定電梯的運(yùn)行方向及在哪些站點(diǎn)停站。一般情況下，電梯按先上后下的原則安排運(yùn)送乘客的次序，而且規(guī)定在運(yùn)行

13、方向確定之后，不響應(yīng)中途的反向呼喚要求，直到到達(dá)本方向的最遠(yuǎn)站點(diǎn)才開始返程。轎廂的啟動與運(yùn)行轎廂在運(yùn)行方向確定，轎廂門已關(guān)好時(shí)啟動運(yùn)行，運(yùn)行的初始階段是加速運(yùn)行階段，其后是穩(wěn)定運(yùn)行階段。轎廂的平層與停車轎廂運(yùn)行后需確定在哪一層站停車，平層及是指停車時(shí)，轎廂的底與門廳“地平面”應(yīng)相平齊。平層停車過程需在轎廂底面與停車樓面相平之前開始，先是減速，在是制動，以滿足平層的準(zhǔn)確性及乘客的舒適感。第四章 電梯plc的選型型 號輸 入點(diǎn) 數(shù)輸 出點(diǎn) 數(shù)擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)繼電器輸出雙向晶閘管輸出晶體管輸出fx2n16mr001 -fx2n16mt001882432fx2n32mr001fx2n32ms001fx

14、2n32mt00116162432fx2n48mr001fx2n48ms001fx2n48mt001 24244864fx2n64mr001fx2n64ms001fx2n64mt00132324864fx2n80mr001fx2n80mr001fx2n180mt00140404864fx2n128mr001 -fx2n128mt00164644864三菱公司近年來推出fx系列plc有fx0、fx2、fx0s、fx2c、fx1s、fx1n、fx2n、fx2nc等系列型號。本設(shè)計(jì)中我選擇fx2n型號的plc。一 fx2n系列plc的特點(diǎn)fx2n是fx系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程序控制器。其

15、基本單元如表4-1所示。用戶存儲器容量可擴(kuò)展到16kb。i/o點(diǎn)最大可擴(kuò)展到256點(diǎn)。它有27條基本指令，其基本指令的執(zhí)行速度超過了很多大型plc。有多種特殊功能模塊，如模擬量輸入/輸出模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、脈沖輸出模塊、位置控制模塊。fx2n有3000多種輔助繼電器、1000點(diǎn)狀態(tài)繼電器、200多點(diǎn)定時(shí)器、200點(diǎn)16位加計(jì)數(shù)器、35點(diǎn)32位加/減計(jì)數(shù)器、8000多點(diǎn)16位數(shù)據(jù)寄存器、128點(diǎn)跳步指針、15點(diǎn)中斷指針。這為應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)提供了豐富的資源。表4-1 fx2n系列plc基本單元第五章 電梯的程序設(shè)計(jì)一 電梯的電器元件為了便于對電梯的工作原理及plc控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，先列出電器元件和

16、輸入/輸出繼電器的地址與功能，分別見表5-1和表5-2所示。表5-1 5層5站電梯電器元件表元件符號名稱及作用元件符號名稱及作用km1上行接觸器1sb14sb11樓4樓上行外呼按鈕km2下行接觸器2sb25sb22樓5樓下行外呼按鈕km3高速接觸器1hl5hl1樓5樓指示燈km4低速接觸器6hl 、7hl上、下行指示燈km5啟動加速接觸器hl6 、hl7操縱箱上、下行指示燈km6km8制動減速接觸器hl81樓外呼記憶燈km9開門接觸器hl92樓上呼記憶燈km10關(guān)門接觸器hl102樓下呼記憶燈sq5基站開關(guān)hl113樓上呼記憶燈sq6開門到位開關(guān)hl123樓下呼記憶燈sq7關(guān)門到位開關(guān)hl13

17、4樓上呼記憶燈sq8開門調(diào)速開關(guān)hl144樓下呼記憶燈sq9 、sq10關(guān)門調(diào)速開關(guān)hl155樓下呼記憶燈sq11sq151樓5樓廳門鎖開關(guān)sa1運(yùn)行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)sq16轎門關(guān)閉到位開關(guān)sa2基站開關(guān)梯鑰匙開關(guān)sq17上限位開關(guān)sq1安全窗開關(guān)sq18下限位開關(guān)sq2安全鉗開關(guān)sq19上行強(qiáng)迫停止開關(guān)sq3限速器開關(guān)sq20下行強(qiáng)迫停止開關(guān)sq4轎內(nèi)急停開關(guān)sb1開門按鈕1kr上平層感應(yīng)器sb2關(guān)門按鈕2kr下平層感應(yīng)器sb3上行啟動按鈕3kr開門感應(yīng)器sb4下行啟動按鈕4kr1樓感應(yīng)器sb5sb91樓5樓內(nèi)選層按鈕5kr2樓感應(yīng)器6kr3樓感應(yīng)器7kr4樓感應(yīng)器8kr5樓感應(yīng)器sq電源開

18、關(guān)表5-2 5層電梯plc控制輸入/輸出繼電器的地址輸 入輸 出地址功能地址功能x0安全運(yùn)行y0上行x1門鎖y1下行x2自動y2高速x3檢修y3低速x4開門y4啟動加速x5關(guān)門y5制動減速x6上行啟動y6x7下行啟動y7x10基站y10開門x11開門到位y11關(guān)門x12關(guān)門到位y12上行指示x13上行限位y13下行指示x14下行限位y141層內(nèi)選記憶指示x151樓內(nèi)選y152層內(nèi)選記憶指示x162樓內(nèi)選y163層內(nèi)選記憶指示x173樓內(nèi)選y174層內(nèi)選記憶指示x204樓內(nèi)選y205層內(nèi)選記憶指示x215樓內(nèi)選y211樓外呼記憶x221樓上行y222樓上呼記憶x232樓上行y232樓下呼記憶x2

19、42樓下行y243樓上呼記憶x253樓上行y253樓下呼記憶x263樓下行y264樓上呼記憶x274樓上行y274樓下呼記憶x304樓下行y305樓下呼記憶x315樓下行y31運(yùn)行位置數(shù)碼管指示x32上減速/下平層y32運(yùn)行位置數(shù)碼管指示x33下減速/上平層y33運(yùn)行位置數(shù)碼管指示x36超載y34運(yùn)行位置數(shù)碼管指示x37防夾y35運(yùn)行位置數(shù)碼管指示x40上強(qiáng)迫開關(guān)y36運(yùn)行位置數(shù)碼管指示x41下強(qiáng)迫開關(guān)y37運(yùn)行位置數(shù)碼管指示x421樓感應(yīng)器x432樓感應(yīng)器x443樓感應(yīng)器x454樓感應(yīng)器x465樓感應(yīng)器二 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)由于電梯的輸入/輸出觸點(diǎn)多，控制要求復(fù)雜，程序編制較為繁瑣，可先將其梯形圖

20、的設(shè)計(jì)分成幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行，然后再把這些環(huán)節(jié)組合在一起整體考慮它們的聯(lián)系，增加相互的聯(lián)鎖控制，即可形成完整的梯形圖。表5-3 程序中涉及的軟元件地址和功能m地址功能地址功能m100開門輔助m1201層內(nèi)選輔助m101關(guān)門輔助m1212層內(nèi)選輔助m102運(yùn)行中開門禁止m1223層內(nèi)選輔助m103定向上行m1234層內(nèi)選輔助m104定向下行m1245層內(nèi)選輔助m105停車m1301層上行輔助m106減速信號m1312層上行輔助m1101層轎廂運(yùn)行位置m1322層下行輔助m1112層轎廂運(yùn)行位置m1333層上行輔助m1123層轎廂運(yùn)行位置m1343層下行輔助m1134層轎廂運(yùn)行位置m1354層上行輔助m

21、1145層轎廂運(yùn)行位置m1364層下行輔助m140停層開門m1375層下行輔助m144上行輔助m146下行輔助三 梯形圖及總結(jié)圖5-14 5層5站電梯梯形圖第六章 電梯的調(diào)試一 應(yīng)用程序的模擬調(diào)試應(yīng)用程序的模擬調(diào)試可采用以下兩種方法：通過仿真真軟件進(jìn)行調(diào)制一些plc生產(chǎn)廠商提供了仿真軟件，例如：三菱公司的與sw3d5cgppwc仿真軟件。西門子的與step7編程軟件配套的s7plcsim仿真軟件，在本次設(shè)計(jì)中采用三菱，仿真軟件時(shí)按照系統(tǒng)功能的要求。通過將某些輸入元件強(qiáng)制為on或off，或改寫某些元件中數(shù)據(jù)來監(jiān)視系統(tǒng)功能是否正確實(shí)現(xiàn)。利用模擬試驗(yàn)板進(jìn)行調(diào)試。利用開關(guān)和按鈕模擬plc實(shí)際的數(shù)量輸入信號。通過plc輸出模塊的發(fā)光二極管觀察輸出信號是否滿足設(shè)計(jì)的要求，對于復(fù)雜的程序，可將程序分解成若干環(huán)節(jié)，分別進(jìn)行各環(huán)節(jié)的調(diào)試，最后再做整體調(diào)試。對于模擬量輸入信號，可以給變速器提供標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號，通過調(diào)節(jié)模塊上的電位器或程序中的系數(shù)，檢測模擬量輸入信號和轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量之間的關(guān)系是否滿足要求。對于模擬量輸出信號，可連接電壓/電流檢測儀表，檢測數(shù)字輸入信號和轉(zhuǎn)換后的模擬量之間的關(guān)系是否滿足.。在完成應(yīng)用程序模擬調(diào)試后，即可進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試?，F(xiàn)場調(diào)試時(shí)，先進(jìn)行空載調(diào)試，只有空載調(diào)試無誤時(shí)方可進(jìn)行負(fù)載調(diào)試。輸入電路空載調(diào)試：操作控制按鈕和開關(guān)，觀察相應(yīng)的plc輸入點(diǎn)發(fā)光二極管，以保證輸