PLC電梯課程設(shè)計(jì)基于 PLC 控制的五層電梯系統(tǒng)

1、學(xué)號(hào) 0908470511成績(jī)課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)名稱 plc編程與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 基于plc控制的五層電梯系統(tǒng) 設(shè)計(jì)時(shí)間 2012年11月26日12月7日 學(xué) 院 交通與機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)電一體化 班 級(jí) 機(jī)電09-1班 姓 名 指導(dǎo)教師 2012 年 12 月 7 日摘要在現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，電梯已經(jīng)成為城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備。隨著高層建筑飛速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也隨之進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期,電梯控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由plc代替原來的繼電器控制，其許

2、多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容為用歐姆龍cpm2a型可編程控制器（plc）控制一個(gè)五層電梯。在介紹電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入分析了電梯的工作原理，闡述了plc的優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了電梯的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，研究并提出了基于plc電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案。關(guān)鍵詞 電梯；變頻調(diào)速；plc(可編程控制器)；歐姆龍abstractin the modern social and economic activities, computer technology, automatic control technology and power electronic technol

3、ogy has been rapid development, the lift has become a symbol of urban material. especially in the high-rise building, the elevator is not a lack of vertical transportation equipment. with the rapid development of high-rise buildings of today, the lift industry also has entered a new period of develo

4、pment, elevator control technology has been developed to the fm speed regulator, the logic control by the plc to replace the original relay control, many of its functions traditional relay control system can not be achieved. the content of the design for the use of cpm2ah omron plc control a five-la

5、yer elevator.in introducing the basic structure of the lift on the basis of the depth analysis of the working principle of the elevator, on the merits and characteristics of plc, the focus of an analysis of the lift hardware design and software design, research and plc based control system designed

6、to lift the achievement of the program. keywords elevator ;vvvf inverter;plc;omronplc編程與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)說明書plc編程與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)時(shí)間2012年11月26日12月7日 設(shè)計(jì)題目基于plc控制的五層電梯系統(tǒng) 設(shè)計(jì)條件見附頁設(shè)計(jì)任務(wù)完成給定設(shè)計(jì)條件下的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容有：1、繪制電氣原理圖和接線圖；2、plc選型、系統(tǒng)配置、i/o分配表；3、繪制程序流程圖，編寫plc程序；4、機(jī)械系統(tǒng)規(guī)劃；5、編寫設(shè)計(jì)說明書，字?jǐn)?shù)不少于3000字。設(shè)計(jì)要求1設(shè)計(jì)電路原理圖一張（a2），程序流程圖一張（a2）。2設(shè)計(jì)

7、說明書一份。3要求圖面整潔，說明書書寫工整、規(guī)范。進(jìn)度計(jì)劃時(shí)間（周星期）設(shè)計(jì)內(nèi)容11布置設(shè)計(jì)任務(wù)，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，1213硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1415軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2122繪制電路圖和程序框圖2324編寫設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯25答辯成績(jī)?cè)u(píng)定辦法（評(píng)定考核項(xiàng)目、考核標(biāo)準(zhǔn)、所占比重）按平時(shí)出勤（10%）、方案設(shè)計(jì)+圖紙（30%）、說明書（30%）、答辯（30%）給定設(shè)計(jì)成績(jī)。成績(jī)分五檔：優(yōu)、良、中、及格、不及格。參考資料（1）可編程控制器原理及應(yīng)用，宮淑貞，人民郵電出版社，北京：2004（2）機(jī)床電氣自動(dòng)控制，劉金琪 編著，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，哈爾濱：1999（3）電氣傳動(dòng)技術(shù)原理與應(yīng)用，婁國(guó)煥 等 編著，

8、中國(guó)電力出版社，北京：2007（4）電氣控制電路圖，鄭鳳翼 楊洪升 等，人民郵電出版社，北京：2008指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日目錄第一章 概述11.1可編程控制器綜述11.1.1 plc的產(chǎn)生與發(fā)展11.1.2 plc的特點(diǎn)11.1.3 plc的基本組成21.2.1 電梯的定義與結(jié)構(gòu)21.2.2變頻調(diào)壓調(diào)速電梯簡(jiǎn)介4第2章 電梯控制的原理與實(shí)現(xiàn)52.1電梯控制系統(tǒng)構(gòu)成52.2電梯的工作原理及功能要求62.2.1變壓變頻調(diào)速基本原理62.2.2輸入輸出回路6第3章 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)73.1控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)73.1.1設(shè)計(jì)步驟73.1.2控制要求分析83.1.3系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)93.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

9、113.2.1確定i/o點(diǎn)數(shù)113.2.2 plc機(jī)型的選擇123.2.3變頻器型號(hào)的選擇123.2.4電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇143.2.5樓層位置顯示功能143.3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)153.3.1輸入輸出點(diǎn)分配153.3.2開關(guān)門控制163.3.3關(guān)門控制193.3.4電梯的內(nèi)指令、外召喚信號(hào)的登記、消除回路203.3.5電梯起動(dòng)和運(yùn)行方向選擇電路分析223.3.6樓層位置指示243.3.7接近目標(biāo)層減速變換263.3.8電梯速度變換27第四章 結(jié)論28第一章 概述1.1可編程控制器綜述1.1.1 plc的產(chǎn)生與發(fā)展 可編程控制器（plc）是以自動(dòng)控制技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工

10、業(yè)控制裝置，目前已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。1987年，國(guó)際電工委員會(huì)（iec）在可編程控制器國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中對(duì)可編程控制器的定義是：可編程控制器是一種書記運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破骺刹捎每删幊绦虻拇鎯?chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程。 plc是生產(chǎn)力發(fā)展的必然產(chǎn)物。首先提出plc概念的是美國(guó)最大的汽車制造廠家通用汽車公司（gm）。1968年，該公司提出用以后總新型控制裝置替代繼電器控制，這種控制裝置要把計(jì)算機(jī)的通用、靈活、功能完備等優(yōu)點(diǎn)與繼電器控制的簡(jiǎn)單、易懂

11、、操作方便、價(jià)格便宜等特點(diǎn)結(jié)合起來，而且要使那些不很熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。根據(jù)這種設(shè)想，1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制出了世界上第一臺(tái)plc。 我國(guó)從20世紀(jì)70年代中期開始研制plc。1977年，我國(guó)采用美國(guó)motorola公司的一位機(jī)集成芯片，研制成功了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)有實(shí)用價(jià)值的plc。伺候，在不斷引進(jìn)國(guó)外plc生產(chǎn)線的同時(shí)，積極開發(fā)國(guó)產(chǎn)plc。許多企業(yè)在plc的應(yīng)用方面進(jìn)行了積極的探索，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)和良好的效益?？梢灶A(yù)見，plc技術(shù)的推廣應(yīng)用會(huì)使我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化水平產(chǎn)生一個(gè)革命性的飛躍。 1.1.2 plc的特點(diǎn) plc的性能表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面： 1.靈活性和通用性強(qiáng)；

12、 2.抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高； 3.編程語言簡(jiǎn)單易學(xué)； 4.plc與外部設(shè)備的連接簡(jiǎn)單、使用方便； 5.plc的功能強(qiáng)、功能的擴(kuò)展能力強(qiáng)； 6.plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試周期短； 7.plc體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 1.1.3 plc的基本組成 plc基本組成包括中央處理器（cpu）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口（縮寫為i/o，包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴(kuò)展接口等）、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成，見圖1-1。plc內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實(shí)際控制對(duì)象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成plc控制系統(tǒng)。 圖1-1 plc的基本組成 1.

13、2 電梯綜述 1.2.1 電梯的定義與結(jié)構(gòu) db11-418電梯日常維護(hù)保養(yǎng)規(guī)則中規(guī)定：電梯是動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，利用沿剛醒導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的箱體或者沿固定線路運(yùn)行的梯級(jí)（踏步），進(jìn)行升降或者平行送人、貨物的機(jī)電設(shè)備，包括載人（貨）電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道等。 電梯整體結(jié)構(gòu)如圖1-2。簡(jiǎn)單介紹電梯機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)。 1.曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動(dòng)力，使電梯運(yùn)行。曳引系統(tǒng)主要由曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪、反繩輪組成。 2.導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。 3.轎廂 轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工

14、作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。 4.門系統(tǒng) 門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、門鎖裝置組成。 5.重量平衡系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要功能是相對(duì)平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對(duì)重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動(dòng)正常。系統(tǒng)主要由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。 6.電力拖動(dòng)系統(tǒng) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功能是提供動(dòng)力，實(shí)行電梯速度控制。電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電動(dòng)機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置等組成。 7.電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏(柜)、平層裝置、選層器等組成。 8.安全

15、保護(hù)系統(tǒng) 保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。由限速器,安全鉗、緩沖器、端站保護(hù)裝置組成。圖1-2電梯結(jié)構(gòu)1.2.2變頻調(diào)壓調(diào)速電梯簡(jiǎn)介1.特點(diǎn) 交流變壓變頻調(diào)速電梯也稱為vvvf電梯，vvvf是改變電壓、改變頻率，英文variable voltage and variable frequency的縮寫。vvvf電梯速度調(diào)節(jié)平滑，能獲得十分良好的乘坐舒適感；能明顯地降低電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流。與其它類型交流調(diào)速系統(tǒng)相比，性能最好，運(yùn)行效率最高，可以節(jié)能30%50%。2.調(diào)速原理從電機(jī)學(xué)可知交流雙速電梯的轉(zhuǎn)速公式：式中，n電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，s轉(zhuǎn)差率，f電源頻率，p磁極對(duì)數(shù)。 由公式可知,轉(zhuǎn)速

16、n和電源頻率f1成正比,連續(xù)均勻地改變供電電源的頻率,就可平滑地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,但同時(shí)也改變了電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩而電梯為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,要求調(diào)速時(shí)保持最大轉(zhuǎn)矩不變。因此,改變頻率的同時(shí)必須改變電壓，保持磁通不變。這種調(diào)速實(shí)際是變壓變頻(vvvf)調(diào)速。vvvf電梯的核心是變頻器,可以說,交流異步電動(dòng)機(jī)電梯的調(diào)速性能取決于變頻器的性能第二章 電梯控制的原理與實(shí)現(xiàn)2.1電梯控制系統(tǒng)構(gòu)成 電梯控制系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速主回路、輸入輸出單元以及 plc 單元構(gòu)成，由如圖2-1所示，plc用來完成對(duì)電梯曳引電機(jī)及開關(guān)門機(jī)的起動(dòng)，加減速，停止，運(yùn)行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內(nèi)操作，安全保護(hù)等指令信號(hào)進(jìn)行管理和

17、控制功能。圖2-1電梯控制系統(tǒng)原理圖2.2電梯的工作原理及功能要求2.2.1變壓變頻調(diào)速基本原理由于變壓變頻調(diào)速（vvvf)在各種異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中效率最高、性能也最好，所以這種技術(shù)一問世，就得到了迅速推廣。目前變壓變頻調(diào)速是電梯中各種調(diào)速方式中應(yīng)用最為廣泛的調(diào)速方法。由異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：可知：當(dāng)轉(zhuǎn)差率s變化不大時(shí)，n基本上正比于f。所以，要改變交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，只需改變定子頻率f即可。但是，在改變轉(zhuǎn)速的同時(shí)，希望主磁通基本保持不變。若磁通太弱，則沒有充分利用鐵心，電動(dòng)機(jī)容許的輸出轉(zhuǎn)矩減小，電動(dòng)機(jī)的功率得不到充分利用而浪費(fèi)；若增大磁通，將引起磁通路過分飽和，鐵心發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過熱而損

18、壞電動(dòng)機(jī)。根據(jù)公式： 2-2可知：要想在改變f的時(shí)候磁通不變，只需同時(shí)改變，使。 所以異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速必須按照一定的顧慮同時(shí)改變其定子電壓和頻率，即必須通過變頻器獲得電壓和頻率均可調(diào)節(jié)的供電電源。2.2.2輸入輸出回路輸入輸出單元為 plc 的 i/o 接口部分，主要由廳外呼叫、轎箱內(nèi)選層、樓層及方向指示、開關(guān)門、井道內(nèi)的上下平層、上下強(qiáng)迫換速開關(guān)、門鎖、安全保護(hù)繼電器、檢修、消防、泊梯、稱重等單元構(gòu)成。1.輸入單元廳外呼叫單元，用來對(duì)各層站的廳外召喚信號(hào)進(jìn)行登記、記憶和消除；轎箱內(nèi)選層單元，負(fù)責(zé)對(duì)預(yù)選樓層指令的登記、消除和指示；開關(guān)門按鈕，輸入 plc 控制轎門的開閉（廳門也同時(shí)動(dòng)作）；

19、上下平層裝置，用來保證電梯轎箱在各層?？繒r(shí)準(zhǔn)確平層；上下限強(qiáng)迫換速開關(guān)，用于保護(hù)電梯的高速運(yùn)行安全，避免電梯出現(xiàn)沖頂或蹲底事故，當(dāng)電梯到達(dá)上下端站時(shí)，裝在轎廂邊的上下限強(qiáng)迫換速開關(guān)打板，信號(hào)輸入 plc，plc 發(fā)出換速信號(hào)強(qiáng)迫電梯減速運(yùn)行到平層位置；門鎖裝置（或轎門和廳門聯(lián)鎖保護(hù)裝置），轎門閉合和各廳門閉合上鎖是電梯正常起動(dòng)運(yùn)行的前提；安全回路，通常包括轎內(nèi)急停開關(guān)、轎頂內(nèi)急停開關(guān)、安全鉗開關(guān)、限速器斷繩開關(guān)、限速器超速開關(guān)、底坑急停開關(guān)、相序保護(hù)繼電器、上下限極限開關(guān)等；檢修、消防和泊梯，檢修、消防和泊梯為電梯的三種運(yùn)行方式，檢修運(yùn)行為電梯檢修時(shí)的慢速運(yùn)行方式，消防運(yùn)行有消防返回基站和消防

20、員專用兩種運(yùn)行狀態(tài)，泊梯狀態(tài)，消除內(nèi)選和外呼信號(hào)，自動(dòng)返回泊梯層、關(guān)門并斷電；稱重單元，用來檢測(cè)轎廂負(fù)荷，判斷電梯處于欠載、滿載或超載狀態(tài)，然后輸出數(shù)字信號(hào)給 plc，根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行起動(dòng)力矩補(bǔ)償，使電梯運(yùn)行平穩(wěn)。2.輸出單元樓層及方向指示單元，包括電梯上下行方向指示燈、層樓指示燈以及報(bào)站鐘等，目前的方向及層樓指示燈主要有七段碼顯示方式和點(diǎn)陣顯示方式，本系統(tǒng)為七段碼顯示方式；開關(guān)門單元，用于控制電梯的廳門和轎門的打開和關(guān)閉，在自動(dòng)定向完成或電梯平穩(wěn)停靠后，plc給出相關(guān)指令，完成開關(guān)門動(dòng)作。第三章 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)3.1.1設(shè)計(jì)步驟本次plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)步驟：

21、 分析控制要求； 確定i/o點(diǎn)數(shù)； 選擇plc機(jī)型； 選擇輸入、輸出設(shè)備，分配plc的i/o； 程序設(shè)計(jì)（包括梯形圖的繪制）； 調(diào)試。其步驟如圖3-1所示： 圖3-1 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟3.1.2控制要求分析此次設(shè)計(jì)所涉及的電梯模型共有五層，電梯的每一層面均有升降及轎廂所在樓層的指示燈顯示；1-5所對(duì)應(yīng)的指示燈表示樓層號(hào)，每層的樓廳均有輸入（分上行和下行）按鈕召喚電梯。工作中的電梯主要對(duì)各種呼梯信號(hào)和當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，再確定下一個(gè)工作狀態(tài)，為此它要求具有自動(dòng)選向、順向截梯、反向保號(hào)，外呼記憶，自動(dòng)開/關(guān)門狀態(tài)，停梯消號(hào)，自動(dòng)達(dá)層等功能。電梯工作情況分析如下：1.梯在某一層時(shí)

22、，有一高層呼叫上（下），電梯上升到該層響應(yīng)。2.梯在某一層時(shí)，有一低層呼叫上（下），電梯下降到該層響應(yīng)。3.梯在某一層時(shí)，有多個(gè)高層呼叫下，電梯先響應(yīng)較高層的呼叫，再響應(yīng)較低層的呼叫。4.梯在某一層時(shí)，有多個(gè)低層呼叫上，電梯先響應(yīng)較低層的呼叫，再響應(yīng)較高層的呼叫。5.梯在某一層時(shí)，有多個(gè)高層呼叫上，電梯先響應(yīng)較低層的呼叫，再響應(yīng)較高層的呼叫。6.梯在某一層時(shí)，有多個(gè)低層呼叫下，電梯先響應(yīng)較高層的呼叫，再響應(yīng)較低層的呼叫。7.梯在某一層時(shí)，有一（多）高層呼叫上，另一（多）較高層呼叫下，先按照規(guī)則5響應(yīng)高層，再按照規(guī)則3響應(yīng)較高層。8.梯在某一層時(shí)，有一（多）高層呼叫下，另一（多）較高層呼叫上，先

23、按照規(guī)則5響應(yīng)較高層，再按照規(guī)則6響應(yīng)高層。9.梯在某一層時(shí)，有一（多）低層呼叫上，另一（多）較低層呼叫下，先按照規(guī)則6響應(yīng)較低層，再按照規(guī)則5響應(yīng)低層。10.在某一層時(shí)，有一（多）低層呼叫下，另一（多）較低層呼叫上，先按照規(guī)則6響應(yīng)低層，再按照規(guī)則響應(yīng)較低層。11.當(dāng)電梯在某一層時(shí)，同時(shí)存在多個(gè)低層指令，先響應(yīng)較高層指令，再響應(yīng)較低層指令。12.當(dāng)電梯在某一層時(shí)，同時(shí)存在多個(gè)高層指令，先響應(yīng)低高層指令，再響應(yīng)較高層指令。3.1.3系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)根據(jù)電梯的工作原理與功能要求，來繪制電梯的主程序流程圖和設(shè)計(jì)電梯的程序梯形圖。電梯程序流程圖為圖3-2。梯形圖分成：初始化、指層控制、開關(guān)門控制、轎內(nèi)呼

24、叫與標(biāo)記控制、廳外呼叫與標(biāo)記控制、電梯上下行選擇指示控制、電梯的運(yùn)行控制來編寫與調(diào)試。最后再組合輸入軟件cx-programmer中進(jìn)行調(diào)試。圖3-2電梯程序流程圖3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.2.1確定i/o點(diǎn)數(shù)根據(jù)電梯控制的特點(diǎn)，輸入信號(hào)應(yīng)該包括以下幾個(gè)部分：（1） 轎廂內(nèi)及各層門廳外呼按鈕轎廂內(nèi)的樓層選擇按鈕共有5個(gè)數(shù)字鍵15，各層門廳的外呼按鈕除第一層只有上升按鈕，第五層只有下降按鈕外，其余三層均設(shè)有上升、下降兩個(gè)按鈕，故一共需要13個(gè)輸入。（2） 位置信號(hào)平層傳感器安裝于各樓層的電梯?？课恢玫奈鍌€(gè)傳感器，此傳感器主要用于檢測(cè)平層用的，平時(shí)為常開，當(dāng)電梯運(yùn)行到平層時(shí)關(guān)閉。還有一個(gè)上下限位開關(guān)，

25、另外還有一組紅外線傳感器，此傳感器主要用于門機(jī)上保護(hù)人或物不被夾傷的裝置。故位置信號(hào)一共需要8個(gè)輸入。（3） 電梯門控制信號(hào)大部分電梯都具有開門按鈕以及關(guān)門按鈕，以方便手動(dòng)開門，故電梯門控制信號(hào)一共需要2個(gè)輸入。（4） 其他：有超載、上下極限、有司機(jī)/無司機(jī)方式選擇等開關(guān)或觸電，共9個(gè)。綜上所述，共需要輸入點(diǎn)32個(gè)。輸出信號(hào)應(yīng)該包括：（1） 內(nèi)呼指示信號(hào)內(nèi)呼指示信號(hào)有5個(gè)，分別表示15層的內(nèi)呼被接受，并在內(nèi)呼指令完成后，信號(hào)消失。（2） 外呼指示信號(hào)外乎信號(hào)共有8個(gè)，分別表示15層的外呼被接受，并在外呼指令完成后，信號(hào)消失。（3） 電梯上下行指示信號(hào)，共2個(gè)。（4） 電動(dòng)機(jī)m1正反轉(zhuǎn)，共需要輸

26、出點(diǎn)2個(gè)。（5） 開門蜂鳴器1個(gè)。（6） led層顯示段，共需要7段。（7） 其他6個(gè)。綜上所述，共需輸出點(diǎn)32個(gè)。3.2.2 plc機(jī)型的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)。可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。plc的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)plc應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用

27、外，一般plc的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220v電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電，如果plc本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源，為了防止外部高壓電源因誤操作而引入plc，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離室必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二級(jí)管或熔絲管隔離。通過上述分析，且又知道此五層電梯程序?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行時(shí)需使用23個(gè)輸入和27個(gè)輸出，又對(duì)plc機(jī)型的選擇做了詳細(xì)分析可得出對(duì)于電梯控制系統(tǒng)可以選用一些小型plc來實(shí)現(xiàn)，如歐姆龍cpm2ah系列的plc。根據(jù)本次課程設(shè)計(jì)的要求有32個(gè)輸入信號(hào)，32個(gè)輸出信號(hào)，再考慮現(xiàn)有設(shè)備，所以選用omro

28、n c系列的plc cpm2ah-60cdr-a。3.2.3變頻器型號(hào)的選擇變頻器選型的重要性及要求在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，電梯價(jià)格戰(zhàn)激烈，電梯廠家不斷地從電梯的配置下功夫，配件盡量買最低價(jià)的，以達(dá)到降低成本的目的，提高整部電梯的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，而其中最能省錢的部件就是變頻器。而變頻器性能不佳又對(duì)電梯的整體穩(wěn)定性影響相當(dāng)大，因?yàn)殡娞葚?fù)荷變化大，經(jīng)常急停，而機(jī)房或機(jī)器設(shè)備間的溫度一般又比較高，所以電梯變頻器相對(duì)于其它電梯零件是比較容易出故障的。此外在設(shè)計(jì)過程中，廠家為了節(jié)約成本往往忽略了變頻器和電動(dòng)機(jī)的一些具體參數(shù)，結(jié)果導(dǎo)致較高的故障率，影響了電梯的正常運(yùn)行，給用戶帶來不少的困擾和損失。對(duì)于電梯來說，變頻

29、器只驅(qū)動(dòng)1 臺(tái)電動(dòng)機(jī)，故作為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器其容量應(yīng)滿足以下三個(gè)要求：(1) 負(fù)載輸出：變頻器容量 3-1式中， 負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出，kw； 電機(jī)效率（通常約為0.85）；k電流波形補(bǔ)償系數(shù)；cos 電機(jī)功率因素（通常約為0.75）。(2) 電動(dòng)機(jī)容量：變頻器容量 3-2式中，電動(dòng)機(jī)額定電壓，v；電機(jī)額定電流，a；(3) 電動(dòng)機(jī)電流： 變頻器額定電流 3-3根據(jù)變頻器額定輸出容量與電動(dòng)機(jī)額定容量的關(guān)系，在選用變頻器和電動(dòng)機(jī)時(shí)有兩種方法： 利用電動(dòng)機(jī)的參數(shù)選擇變頻器；利用變頻器的參數(shù)選擇電動(dòng)機(jī)。此外在確定電動(dòng)機(jī)的容量時(shí)還應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素： 所選電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)大于負(fù)載所需要的功率； 負(fù)載所需

30、要的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩相比，后者要有足夠的裕量；即使電源電壓降低了額定值的10%，電機(jī)也足以能夠輸出所需的轉(zhuǎn)矩；考慮到電機(jī)的壽命，應(yīng)在規(guī)定的溫升內(nèi)使用；能頻繁地起動(dòng)和制動(dòng)，因?yàn)殡娞菰谶\(yùn)行高峰期每小時(shí)起、制動(dòng)次數(shù)經(jīng)常超過100 次，最高可達(dá)180240 次，故其工作方式為斷續(xù)周期工作制。綜上所述，選擇安川l1000a系列vs一616g5型變頻器，這樣不僅可以降低功耗，提高運(yùn)行效率和可靠性，使用單位也可以獲得較滿意的性價(jià)比。 3.2.4電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的選擇是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，它包括電動(dòng)機(jī)的類型、容量、額定電壓及額定轉(zhuǎn)速等的選擇。電動(dòng)機(jī)選擇的依據(jù)，首先要按照生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電

31、力拖動(dòng)提出的具體要求和工作情況來確定應(yīng)該選擇何種類型的電動(dòng)機(jī)，然后根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的實(shí)際負(fù)載確定所需要的電動(dòng)機(jī)的容量，所以，選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)如下所述：電動(dòng)機(jī)種類選擇主要是從生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速性能的要求來考慮，選擇交流電動(dòng)機(jī)；電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式選擇：電梯要在垂直方向工作，可選擇直立式的；電動(dòng)機(jī)額定電壓選擇一般是由工廠或車間的供電條件據(jù)安定的，在電梯系統(tǒng)中，應(yīng)選擇標(biāo)準(zhǔn)的交流三相電壓。此次選擇yvp系列電梯專用變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)yvp225s-4作為電梯的電力拖動(dòng)電機(jī)。3.2.5樓層位置顯示功能1.顯示及外部控制版面如圖3-3所示圖3-3 轎廂內(nèi)控制屏示意圖2.led數(shù)碼管顯示規(guī)則如圖3-4所示數(shù)碼管顯示器

32、采用共陰極接法，七段顯示組合與數(shù)字對(duì)照表如表3-1所示（1表示接通，0表示斷開）。表3-1七段顯示組合與數(shù)字對(duì)照表顯示數(shù)字a段b段c段d段e段f段g段1011000021101101311110014011001151011011圖3-4 led數(shù)碼管顯示層樓示意3.3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1輸入輸出點(diǎn)分配本次設(shè)計(jì)的輸入/輸出點(diǎn)的地址分配如表3-2所示。表3-2 系統(tǒng)i/o表輸入輸出1開門行程開關(guān)sl10.01上行繼電器km110.002關(guān)門行程開關(guān)sl20.02下行繼電器km210.013紅外感應(yīng)器sa10.03低速繼電器km610.024紅外感應(yīng)器sa20.04快速繼電器km710.035一

33、層到位行程開關(guān)st10.05開門繼電器km310.046二層到位行程開關(guān)st20.06關(guān)門繼電器km410.057三層到位行程開關(guān)st30.07加電繼電器km510.068四層到位行程開關(guān)st40.08上行方向燈hl110.079五層到位行程開關(guān)st50.09下行方向燈hl211.0010超載保護(hù)器sl30.10蜂鳴器11.0111報(bào)警按鈕sb110.11一層呼叫指示燈h111.0212手動(dòng)開門按鈕sb121.00二層呼叫指示燈h211.0313手動(dòng)關(guān)門按鈕sb131.01三層呼叫指示燈h311.0414一層轎外呼叫按鈕sb11.02四層呼叫指示燈h411.0515二層轎外呼叫按鈕sb21.0

34、3五層呼叫指示燈h511.0616三層轎外呼叫按鈕sb31.04七段數(shù)碼管a段11.0717四層轎外呼叫按鈕sb41.05b段12.0018五層轎外呼叫按鈕sb51.06c段12.0119一層轎內(nèi)指令按鈕sb61.07d段12.0220二層轎內(nèi)指令按鈕sb71.08e段12.0321三層轎內(nèi)指令按鈕sb81.09f段12.0422四層轎內(nèi)指令按鈕sb91.10g段12.0523五層轎內(nèi)指令按鈕sb101.1124一層下行減速接近開關(guān)sa12.0025二層上行減速接近開關(guān)sa22.0126二層下行減速接近開關(guān)sa32.0227三樓上行減速接近開關(guān)sa42.0328三樓下行減速接近開關(guān)sa52.0

35、43.3.2開關(guān)門控制開關(guān)門控制程序是按照雙開門無司機(jī)控制來設(shè)計(jì)的。主要完成電梯的手動(dòng)開門、無司機(jī)狀態(tài)下的本層開門、電梯運(yùn)行到達(dá)目的層站時(shí)的自動(dòng)開門、手動(dòng)關(guān)門、無司機(jī)狀態(tài)下的自動(dòng)延時(shí)關(guān)門等功能。圖3-5為開關(guān)門控制的流程圖。圖3-5開關(guān)門控制流程圖(1)本層開門本層開門是指電梯在停車狀態(tài)條件下，當(dāng)轎廂所在樓層有上召喚且沒有定下方向，或有下召喚而沒有定上方向時(shí)，電梯自動(dòng)開門，電梯本層開門的條件也可簡(jiǎn)化為：在停車狀態(tài)下，當(dāng)轎廂所在層樓有廳外召喚時(shí)，電梯自動(dòng)開門。圖3-6本層開門(2)自動(dòng)開門當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，相應(yīng)的樓層到位行程開關(guān)閉合，即005或006或007或0.08或0.09觸點(diǎn)閉合，而轎門閉

36、合(開門繼電器1004為off)，開門保護(hù)繼電器2100為off，則時(shí)間繼電器tim000開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)3s后tim000觸點(diǎn)閉合，驅(qū)動(dòng)開門繼電器，轎門打開至到位后，開門行程開關(guān)動(dòng)作，即001動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，開門過程結(jié)束。圖3-7自動(dòng)開門(3)手動(dòng)開門如轎內(nèi)乘客在tim000延時(shí)時(shí)間內(nèi)按下開門按鈕，則轎門打開。圖3-8手動(dòng)開門（4）開門保護(hù)電梯在運(yùn)行過程中開門保護(hù)繼電器為on，不會(huì)實(shí)現(xiàn)開門動(dòng)作。圖3-9開門保護(hù)3.3.3關(guān)門控制關(guān)門的條件有以下幾種：停車狀態(tài)下按關(guān)門按鈕、無司機(jī)狀態(tài)下自動(dòng)關(guān)門。（1）自動(dòng)關(guān)門單開門行程開關(guān)0.01動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器tim001延時(shí)5s后，使tim001動(dòng)合觸

37、點(diǎn)閉合，驅(qū)動(dòng)關(guān)門繼電器10.05，關(guān)閉電梯門至到位后，關(guān)門行程開關(guān)0.02動(dòng)作，關(guān)門結(jié)束。圖3-10關(guān)門控制 (2)關(guān)門保護(hù)停止關(guān)門或不關(guān)門的條件：關(guān)門到位碰到關(guān)門限位開關(guān)、有開門信號(hào)、開門繼電器吸合、超載開關(guān)動(dòng)作。自動(dòng)關(guān)閉轎門時(shí)，有可能夾住乘客，當(dāng)有人進(jìn)出被夾住時(shí)，轎門上安裝 的紅外傳感器003或004閉合，關(guān)門保護(hù)繼電器2101閉合，關(guān)門繼電器1005復(fù)原，關(guān)門被禁止，同時(shí)開門繼電器工作，把門打開，直至限位位置(限位開關(guān)001)后，開門繼電器復(fù)原，重新執(zhí)行關(guān)門動(dòng)作。圖3-11關(guān)門保護(hù)如果電梯超載，觸點(diǎn)010為閉合，線圈005不會(huì)閉合，不能關(guān)門運(yùn)行。3.3.4電梯的內(nèi)指令、外召喚信號(hào)的登記、

38、消除回路轎內(nèi)指令和廳外召喚登汜的條件是按下要登記的按鈕，若此時(shí)電梯處在正常運(yùn)行狀態(tài)，而且電梯又不在登記的層樓，則該登記即為有效。轎內(nèi)指令登記消號(hào)的條件是當(dāng)電梯正常運(yùn)行至登記樓層時(shí)，指令登記即被消號(hào)。廳外召喚消號(hào)的條件是：當(dāng)電梯正常運(yùn)行至廳外召喚的樓層且電梯的運(yùn)行方向與召喚按鈕的方向一致時(shí)，廳外召喚即被消號(hào)。(1)內(nèi)指令信號(hào)處理內(nèi)指令信號(hào)的處理指信號(hào)的登記。信號(hào)的登記采用自鎖原理，不論電梯上行或下行，當(dāng)轎廂運(yùn)行至有內(nèi)指令的梯層時(shí)，均要換速停車，并消除登記信號(hào)，不需反射信號(hào)。將1至3層轎內(nèi)指令按鈕信號(hào)輸入到plc的1.07到1.11輸入端子，200-2004為1至4層樓層位置中間繼電器，11.02

39、到11.06為轎內(nèi)指令登記信號(hào)。如有人想到2層時(shí)，按下2層的內(nèi)指令按鈕1.08，若轎廂不在2層，則二層到位行程開關(guān)006常閉觸點(diǎn)為on，所以11.03閉合，信號(hào)被登記并被保持；當(dāng)轎廂到2層時(shí)，006常閉觸點(diǎn)為為off，信號(hào)不會(huì)被登記。當(dāng)電梯到達(dá)目標(biāo)層時(shí)，樓層中間繼電器(200-2004)的電，常閉觸點(diǎn)斷開，信號(hào)被消除。如圖5-7所示。圖3-12內(nèi)指令信號(hào)處理 (2)外召喚信號(hào)處理廳外召喚信號(hào)同樣需要進(jìn)行登記。工作過程與內(nèi)指令信號(hào)處理相同。3.3.5電梯起動(dòng)和運(yùn)行方向選擇電路分析電梯的定向是綜合考慮電梯的運(yùn)行方式、轎內(nèi)指令、廳外召喚及電梯所處樓層的位置的基礎(chǔ)上，確定電梯的運(yùn)行方向。選層是在有轎內(nèi)

40、指令或廳外召喚信號(hào)的情況下，電梯應(yīng)響應(yīng)哪個(gè)信號(hào)；電梯即將到達(dá)有轎內(nèi)指令登記或與電梯運(yùn)行方向相同的廳外召喚信號(hào)的樓層時(shí)，發(fā)出換速信號(hào)。在無司機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下，廳外召喚信號(hào)根據(jù)電梯的所處位置來參與電梯的定向。(1)電梯定向電梯停在某層時(shí)，該層到位行程開關(guān)閉合，如果乘客按下的樓層信號(hào)在該層，則電梯不予登記，如不在該層時(shí)，該層方向燈點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)電梯定向。假設(shè)電梯原來停在一樓，當(dāng)選擇按二層呼叫按鈕(103)，二層呼叫指示燈亮(11.03閉合)因?yàn)橐粚拥轿恍谐涕_關(guān)(005)也已閉合，所以上行方向燈(10.07)亮，定向完成。圖3-13電梯定向（2）電梯運(yùn)行及停車當(dāng)定向完成后，啟動(dòng)中間繼電器（20.10）工作

41、，上行繼電器（10.00）動(dòng)作，轎廂上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)二層時(shí)，碰到二層行程到位開關(guān)（0.06），二層中間繼電器（20.01）得電，前沿微分指令21.02為on，經(jīng)由一個(gè)掃描周期切斷起動(dòng)控制信號(hào)，電梯停止中間繼電器（20.10）工作，電梯停在二層。如果是按了三層呼叫按鈕，情況與之類似。圖3-14電梯運(yùn)行及停車(3)電梯多層呼叫運(yùn)行如果同時(shí)按了多層層呼叫按鈕，則電梯選向后開始運(yùn)行，當(dāng)電梯到底某層時(shí)，該層停止輔助繼電器和計(jì)時(shí)器(tim002)工作，轎廂停2s后上升方向燈繼續(xù)亮，轎廂繼續(xù)上升，到達(dá)下一層。例如電梯在一樓，如果同時(shí)按了三、四、五層呼叫按鈕，上行方向燈亮，電梯上升，當(dāng)電梯到達(dá)三層時(shí)，三層停止輔助繼電器(21.04)和計(jì)時(shí)器(tim002)工作，轎廂停2s后上升方向燈繼續(xù)亮，轎廂