電梯系統(tǒng)PLC自動控制設計

1、畢業(yè)設計姓 名：專 業(yè)：電氣自動化 班 級： 電氣0901 設計課題：電梯系統(tǒng)PLC自動控制設計指導教師： 電子信息工程系印制二一一年九月摘 要隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到了迅速發(fā)展，電梯也已成為人類現(xiàn)代生活中廣泛使用的運輸工具。隨著人們對電梯運行的安全性、舒適性等要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，其拖動技術已經(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?？删幊炭刂破鳎≒LC）因為穩(wěn)定可靠、結構簡單、成本低廉、簡單易學、功能強大和使用方便已經(jīng)成為應用最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。電梯控制要求接入設備使用簡便，

2、對應系統(tǒng)組態(tài)的編程簡單，具有人性化的人機界面，配備應用程序庫，加快編程和調(diào)試速度。通過PLC對程序設計，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯的電梯運行的舒適感。本文爭對以上優(yōu)點，對電梯運行進行了改進，使其達到了比較理想的控制效果。關鍵詞 PLC 電梯 控制系統(tǒng) PLC-based four-story elevator control system designAbstractAs Chinas rapid economic development, micro-electronics technology, computer technology and automation technolo

3、gy have developed rapidly, elevators have become widely used in modern life, means of transport. As people of the elevator safety, comfort and other required improvements, elevators has been rapid development of its drag technology has developed to a FM voltage speed, its logic control is to replace

4、 the original relay by PLC control.Programmable Logic Controller (PLC) because of stable and reliable, simple structure, low cost, easy to learn, powerful and easy to use has become the most widely used general-purpose industrial control devices, contemporary, one of the main pillars of industrial a

5、utomation. Elevator control requires access device easy to use, the corresponding system configuration programming simple, with user-friendly man-machine interface, with the application database, to speed up programming and debugging speed. Through the PLC to the program design to improve the elevat

6、or level of control, and improved elevator elevator running comfort. This contention of the above advantages, the elevator operation has been improved so that it reached a relatively satisfactory control effectKey words PLC elevator control system引 言1968年美國通用汽車公司（GM），為了適應汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、

7、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。 1969年，美國數(shù)字設備公司根據(jù)美國通用汽車公司的要求，研制出第一臺可編程控制器PDD-14，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應用成果。70年代后期，隨著微電子技術和計算機的迅猛發(fā)展，使PLC從開關量的邏輯控制擴展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制領域，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡稱PC（programmable controller）。但由于PC容易與個人計算機（programmable computer）相混淆，故人們?nèi)粤晳T地用PLC作為可編程控制器的縮寫。國

8、際電工委員會（IEC）于1987年頒布了可編程控制器標準草案第三稿。在草案中對可編程控制器定義如下：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計”。 可編程控制器，簡稱PLC。它在集成電路、計算機技術的基礎上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設備。具有1.可靠性高、抗干擾能力強2.設計、安裝容易，維護工作量少3.功能強、通用性好

9、4.開發(fā)周期短，成功率高5.體積小，重量輕，功耗低等特點。已經(jīng)廣泛應用于自動化控制的各個領域，并已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。與繼電接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間比繼電接觸器控制系統(tǒng)?。粌r格上能與繼電接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn)場變更程序；便于使用、維護、維修；能直接推動電磁閥、接觸器與之相當?shù)膱?zhí)行機構；能向中央執(zhí)行機構、中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。因此，進行電梯的PLC控制系統(tǒng)的設計，可以推動電梯行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動化控制領域的應用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究的價值。隨著城市建設的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分

10、。目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、微型計算機控制和PLC控制三種。從控制方式和性能上來說，這三種方法并沒有太大的區(qū)別，國內(nèi)外廠家大多選擇第三種方式，其原因在于如果生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設計和制造微機控制裝置成本較高;傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)其主要缺點是觸點多，故障率高，可靠性差，維修工作量大等；而PLC實際上是一種專用計算機，它采用巡回掃描的方式分時處理各項任務，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運行，否則電梯不會工作；又由于PLC中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等，實際上是PLC系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，既無線圈又無觸點，使用次數(shù)不受限制，屬無觸點運行，可靠性高，程序設計方便靈活，研制周

11、期短，因此，它比繼電器控制和微機控制有著更明顯的優(yōu)越性，運行壽命更長，工作更安全可靠，自動化水平更高。第一章 1.1電梯的定義與簡介一種以電動機為動力的垂直升降機，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運貨物。也有臺階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運行，俗稱自動電梯。 服務于規(guī)定樓層的固定式升降設備。它具有一個轎廂，運行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15的剛性導軌之間。轎廂尺寸與結構形式便于乘客出入或裝卸貨物。 習慣上不論其驅(qū)動方式如何，將電梯作為建筑物內(nèi)垂直交通運輸工具的總稱。近幾年來，隨著國際社會對環(huán)保認識的關注，各大電梯公司現(xiàn)在在其電梯表面基本都采用了粉末涂料噴涂，這是一種新型環(huán)保無溶劑的涂料，并且

12、各種性能皆優(yōu)于油漆。1.2 電梯的國內(nèi)外發(fā)展狀況在經(jīng)濟不斷發(fā)展，科學技術日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟發(fā)展同樣的速度成長起來。作為建筑的中樞神經(jīng)，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內(nèi)的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€不可缺少的組成部分。一個國家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟增長速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國家產(chǎn)業(yè)結構等綜合因素的影響。在全球經(jīng)濟持續(xù)低迷的情況下，我國國民經(jīng)濟仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經(jīng)成為全球最大的電梯市場。上世紀80年代以來，隨著經(jīng)濟建設的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量

13、越來越大?？傏厔菔巧仙模孔钥谶M入了“第三次浪潮”，2004年總產(chǎn)量超過了8萬臺，而且目前還沒有減速的跡象。從1949年建國以來全國共生產(chǎn)安裝了6l萬多臺電梯。盡管如此，我國的電梯遠未達到飽和的程度。全世界平均1000人有l(wèi)臺電梯，我國如果要達到這個水準，還需要增加70萬臺。到那時候，全國在用電梯將達到130萬臺，每年僅報廢更新就需要6萬臺。到2005年，中國電梯的年產(chǎn)量達到135萬臺，與1980年相比，25年增長了59倍，產(chǎn)量每年平均增長178。2005年安裝驗收電梯臺，截至05年底，我國的在用電梯總數(shù)已達臺。如此龐大的市場需求為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺! 我國電梯行業(yè)已經(jīng)具備了

14、很強的生產(chǎn)能力。興旺的電梯市場吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國奧的斯、瑞士迅達、芬蘭通力、德國蒂森、同本三菱、日立、東芝、富士達等13家大型外商投資公司在國內(nèi)的市場份額達到了74”。先進技術和先進管理的引進對國內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強大的推動作用。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海華立、昌華、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批優(yōu)秀的電梯品牌看清了自己的定位與出路。目前國內(nèi)市場需要的電梯產(chǎn)品，我國電梯行業(yè)幾乎全部可以生產(chǎn)，不但大量替代了進口，而且有一定的出口。國產(chǎn)電梯的技術水平和產(chǎn)品質(zhì)量正在穩(wěn)步提高。自1985年我國參加了國際標準化組織ISOTCl78以來，先后等同或等效采用了一批

15、國際標準和先進國家的標準。標準的高起點使我國電梯行業(yè)在技術上居于有利地位。許多新技術和新產(chǎn)品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術、遠程監(jiān)控技術等，國際上也是剛剛出現(xiàn)，我國就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。國產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢贏得了越來越多的國內(nèi)外客戶，為逐步進入國際市場創(chuàng)造了有利條件。中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量己達l萬臺左右，約占亞洲市場的1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻。當今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標志之一。在一些發(fā)達的工業(yè)國家，電梯的使用相當普遍。世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國奧的斯公司、瑞

16、士訊達公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場的51。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。目前，國外除了以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成走電梯家族中新的組成部分。1.3電梯的種類 根據(jù)建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而設置不同類型的電梯。目前電梯的基本分類方法大致如下：1、按用途分類乘客電梯：為運送乘客設計的電梯，要求有完善的安全設施以及一定的轎內(nèi)裝飾。載貨電梯：主要為運送貨物而設計，通常有人伴隨的電梯。醫(yī)用電梯：為運送病床、擔架、醫(yī)用車而設計的電梯，轎廂具有長而窄的特點。雜物電梯：供圖書館

17、、辦公樓、飯店運送圖書、文件、食品等設計的電梯。觀光電梯：轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。車輛電梯：用作裝運車輛的電梯。船舶電梯：船舶上使用的電梯。建筑施工電梯：建筑施工與維修用的電梯。其它類型的電梯，除上述常用電梯外，還有些特殊用途的電梯，如冷庫電梯、防爆電梯、礦井電梯、電站電梯、消防員用電梯等。2、按驅(qū)動方式分類交流電梯：用交流感應電動機作為驅(qū)動力的電梯。根據(jù)拖動方式又可分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速等。直流電梯：用直流電動機作為驅(qū)動力的電梯。這類電梯的額定速度一般在2.00m/s以上。液壓電梯：一般利用電動泵驅(qū)動液體流動，由柱塞使轎廂升降的電梯。齒輪齒條電梯：將導

18、軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動機帶動齒輪旋轉(zhuǎn)使轎廂升降的電梯。螺桿式電梯：將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有推力軸承的大螺母安裝于油缸頂，然后通過電機經(jīng)減速機（或皮帶）帶動螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯。直線電機驅(qū)動的電梯：其動力源是直線電機。電梯問世初期，曾用蒸汽機、內(nèi)燃機作為動力直接驅(qū)動電梯，現(xiàn)已基本絕跡。3、按速度分類電梯無嚴格的速度分類，我國習慣上按下述方法分類。低速梯：常指低于1.00m/s速度的電梯。中速梯：常指速度在1.002.00m/s的電梯。高速梯：常指速度大于2.00m/s的電梯。超高速梯：速度超過5.00m/s的電梯。隨著電梯技術的不斷

19、發(fā)展，電梯速度越來越高，區(qū)別高、中、低速電梯的速度限值也在相應地提高。4、按電梯有無司機分類有司機電梯：電梯的運行方式由專職司機操縱來完成。無司機電梯：乘客進入電梯轎廂，按下操縱盤上所需要去的層樓按鈕，電梯自動運行到達目的層樓，這類電梯一般具有集選功能。有/無司機電梯：這類電梯可變換控制電路，平時由乘客操縱，如遇客流量大或必要時改由司機操縱。5、按操縱控制方式分類手柄開關操縱：電梯司機在轎廂內(nèi)控制操縱盤手柄開關，實現(xiàn)電梯的起動、上升、下降、平層、停止的運行狀態(tài)。按鈕控制電梯：是一種簡單的自動控制電梯，具有自動平層功能，常見有轎外按鈕控制、轎內(nèi)按鈕控制兩種控制方式。信號控制電梯：這是一種自動控制

20、程度較高的有司機電梯。除具有自動平層，自動開門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動停層，順向截停和自動換向等功能。集選控制電梯：是一種在信號控制基礎上發(fā)展起來的全自動控制的電梯，與信號控制的主要區(qū)別在于能實現(xiàn)無司機操縱。并聯(lián)控制電梯：23臺電梯的控制線路并聯(lián)起來進行邏輯控制，共用層站外召喚按鈕，電梯本身都具有集選功能。 群控電梯：是用微機控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺集中并列的電梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。6、其它分類方式按機房位置分類，則有機房在井道頂部的（上機房）電梯、機房在井道底部旁側的（下機房）電梯，以及有機房在井道內(nèi)部的（無機房）電梯。按轎廂尺寸分類，則經(jīng)常使用“小型

21、”、“超大型”等抽象詞匯表示。此外，還有雙層轎廂電梯等。7、特殊電梯斜行電梯，轎廂在傾斜的井道中沿著傾斜的導軌運行，是集觀光和運輸于一體的輸送設備。特別是由于土地緊張而將住宅移至山區(qū)后，斜行電梯發(fā)展迅速。立體停車場用電梯，根據(jù)不同的停車場可選配不同類型的電梯。建筑施工電梯，是一種采用齒輪齒條嚙合方式（包括銷齒傳動與鏈傳動，或采用鋼絲繩提升），使吊籠作垂直或傾斜運動的機械，用以輸送人員或物料，主要應用于建筑施工與維修。它還可以作為倉庫、碼頭、船塢、高塔、高煙囪的長期使用的垂直運輸機械。 1.4電梯的主要參數(shù)及性能指標1.性能指標：（1）安全性電梯時運送乘客的，即使載貨電梯通常也有人相伴隨，因此對

22、電梯的第一要求就是安全。電梯的安全與設計、制造、安裝調(diào)試及檢修各環(huán)節(jié)都有密切聯(lián)系，任何一個環(huán)節(jié)出了問題，都可能造成不安全的隱患，以致造成事故。（2）可靠性電梯的可靠性很重要，如果一部電梯工作起來經(jīng)常出故障，就會影響人們正常的生產(chǎn)與生活，給人們造成很大的不便，不可靠也是事故的隱患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先應提高構成電梯的各個零部件的可靠性，只有每個零部件都是可靠的，整個電梯才能使可靠的。（3）停站的準確性停站準確性又稱平層準確度，平層精度。GB/T10058-1997電梯技術條件對轎廂的平層準確度規(guī)定如下：電梯類型額定速度（m/s）平層準確度（m/s）交流雙速電梯0.25或0.5

23、150.75或1.030交直流快速電梯1.52.015交直流高速電梯2.05電梯轎廂的平層準確度與電梯的額定速度，電梯的負載情況有密切關系。負載重，則慣性大，提速高慣性也大。因此檢查平層準確度時，分別以空載，滿載，上下運行，到達同一層站停測量平衡誤差，取其最大值做平層站的平層準確度。（4）振動、噪聲及電磁干擾現(xiàn)代電梯是為乘客創(chuàng)造舒適的生活和工作環(huán)境。因側要求電梯運行平穩(wěn)，安靜，無電磁干擾。（5）舒適感和快速感電梯作為一種交通工具，對于快速性的要求是必不可少的，快速可以節(jié)省時間，這對于快節(jié)奏的現(xiàn)代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和減速度的過分增大的不合理變化又會造成乘客的不適感。因此在電梯設計

24、時就要兼顧快速性和舒適感這兩個互相矛盾的因素。（6）節(jié)能現(xiàn)代電梯應該合理的選擇拖動方式，以達到節(jié)能的目的2.主要參數(shù)：1）額定載重量（kg）：制造和設計規(guī)定的電梯載重量。2）轎廂尺寸（mm）：寬深高。3）轎廂形式：有單或雙面開門及其它特殊要求等，以及對轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對電風扇、電話的要求等。4）轎門形式：有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙拆門、封閉式雙拆中分門等。5）開門寬度（mm）：轎廂門和廳門完全開啟的凈寬度。6）開門方向：人在廳外面對廳門，門向左方向的為左開門，門向右方向開啟的為右開門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門，也稱為中分門。7）曳引方式：常用的有半繞1：1吊

25、索法，轎廂的運行速度等于鋼絲的運行速度。半繞2：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲運行速度的一半。全繞1：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲的運行速度。8）額定速度（m/s）：制造和設計所規(guī)定的電梯運行速度。9）電氣控制系統(tǒng)：包括控制方式、拖動系統(tǒng)的形式等。如交流電機拖動或直流電機拖動，轎內(nèi)按鈕控制或集選控制等。 10）停層站數(shù)（站）：凡在建筑物內(nèi)各層樓用于出入轎廂的地點均稱為站。11）提升高度（mm）：由底層端站樓面至層頂端站樓面之間的垂直距離。12）頂層高度（mm）:由頂層端站樓面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構件之的垂直距離。電梯的運行速度越快，頂層高度一般越高。13）底坑深度（mm）：由層

26、底端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的運行速度越快，底坑一般越深。14）井道深度（mm）：由井道底面至機房樓房或隔音層樓房板下最突出構件之間的垂直距離。15）井道尺寸（mm）：寬深。1.5電梯的結構及組成部件電梯是機電一體化產(chǎn)品。其機械部分好比是人的軀體，電氣部分相當于人的神經(jīng)，控制部分相當于人的大腦。各部分通過控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動、鋼絲繩拽引式結構，其機械部分由拽引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導向系統(tǒng)以及機械安全保護裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動系統(tǒng)，運行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護等系統(tǒng)組成。電梯的基本結

27、構如圖1-1所示。圖1-1 1控制柜(屏)2一拽引機3拽引鋼絲繩4限速器5限速器鋼繩6限速器張緊裝置7轎廂8安全鉗9轎廂門安全觸板10導軌11對重12廳門13緩沖器圖2-1 電梯的基本結構一、拽引系統(tǒng)電梯拽系統(tǒng)的功能是輸出動力和傳遞動力，驅(qū)動電梯運行。主要由拽引機，拽引鋼絲繩，導向輪和反繩輪組成。拽引機為電梯的運行提供動力，由電動機，拽引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動器組成。拽引鋼絲的兩端分別連轎廂和對重，依靠鋼絲繩和拽引輪之間的摩擦來驅(qū)動轎廂升降。導向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復繞型還可以增加拽引力。二、導向系統(tǒng)導向系統(tǒng)由導軌，導靴和導軌架組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度

28、，使得轎廂和對重只能沿著導軌做升降運動。三、門系統(tǒng)門系統(tǒng)有轎廂門，層門，開門，連動機構等組成。轎廂門設在轎廂入口，由門扇，門導軌架，等組成，層門設在層站入口處。開門機設在轎廂上，是轎廂和層門的動力源。四、轎廂轎廂是運送乘客或者貨物的電梯組件。它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機構，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風裝置，轎廂裝飾件和轎廂內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數(shù)決定五、重量平衡系統(tǒng)重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分額定載重。重量補償裝置是補償高層電梯中

29、轎廂與對重側拽引鋼絲繩長度變化對電梯的平衡設計影響的裝置。六、電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)由拽引電機，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，調(diào)速裝置等組成，它的作用是對電梯進行速度控制。拽引電機是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機或者直流電機。供電系統(tǒng)是為電機提供電源的裝置。速度反饋系統(tǒng)是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號。一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器與電機相連。調(diào)速裝置對拽引電機進行速度控制。七、電氣控制系統(tǒng)電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)電梯的運行邏輯功能要求，控制電梯的運行，設置在機房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內(nèi)的按鈕箱和廳門的召喚箱

30、按鈕來操縱電梯的運行的。平層裝置是發(fā)出平層控制信號，使電梯轎廂準確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的?？空緯r，欲使轎廂地坎與廳門地坎達到同一平面的操作。位置顯示裝置是用來顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門的指示燈，廳門指示燈還用尖頭指示電梯的運行方向。 八、安全保護系統(tǒng)安全保護系統(tǒng)包括機械的和電氣的各種保護系統(tǒng)，可保護電梯安全的使用。機械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護作用，緩沖器起沖頂和撞底保護作用，還有切斷總電源的極限保護裝置。電氣方面的安全保護在電梯的各個運行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。第一章 可編程控制器1.1、可編程控制器的介紹1.1.1 定義PLC可編程序控制器：PLC英文全稱

31、Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。1.1.2 PLC的構成從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、 I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。1.

32、1.3 CPU的構成CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細分

33、析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。1.1.4 I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模

34、塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。開關量是指只有開和關（或1和0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下：開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CP

35、U所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。1.1.5 電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）1.1.6 底板或機架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。1.1.7 PLC系統(tǒng)的其它設備1、編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的

36、工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。2、人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及。3、輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機1.1.8 PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出網(wǎng)絡就是控制器的觀點說法。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與

37、PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信，還未實現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標準，PLC各廠家均有采用。對于一個自動化工程(特別是中大規(guī)?？刂葡到y(tǒng))來講，選擇網(wǎng)絡非常重要的。首先，網(wǎng)絡必須是開放的，以方便不同設備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展；其次，針對不同網(wǎng)絡層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡標準的協(xié)議、機制的前提下進行；再次綜合考慮系統(tǒng)成本、設備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡標準。1.2

38、 可編程控制器的選用1.2.1、PLC控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)計算根據(jù)電梯控制的特點，輸入信號應該包括以下幾個部分：（1） 轎廂內(nèi)及各層門廳外呼按鈕主要是轎廂內(nèi)的樓層選擇數(shù)字鍵14，各層門廳外呼按鈕，除一層只設置上升按鈕，四層只設置下降按鈕外，其他層均設置上升和下降兩個按鈕。一共需要10個輸入。（2） 位置信號位置信號由安裝于各樓層的電梯?？课恢玫?個傳感器產(chǎn)生。平時為常開，當電梯運行到平層時關閉。另外還有一組開光門限位。所以位置信號一共需要6個輸入。（3）（4） 電梯門控制信號大部分電梯都具有開門啊、關門按鈕，以方便手動開關門。一共需要2個輸入。（5） 模擬電梯到位按鈕 由于條件有限，所以本文海

39、設置了到位按鈕。電梯一共四層，所以設置了4個到位按鈕，一共需要4個輸入。綜上所述，共需要輸入點22個。輸出信號應該包括：（1） 內(nèi)呼指示信號內(nèi)呼指示信號有四個，分別用來表示14層樓層內(nèi)呼的指令被接受，并在內(nèi)呼指令完成后，信號消失。（2） 外呼指示信號外呼指示信號共有六個，分別用來表示14層樓層外呼的指令被接受，并在外呼指令完成后，信號消失。（3） 電梯轎廂上下行，電梯上下行指示信號，共四個。（4） 門電機開關指示，共需兩個輸出點。綜上所述，共需要輸出點16個。1.2.2 PLC的型號選擇綜合輸入、輸出點的計算以及要實現(xiàn)的電梯控制功能，實驗室現(xiàn)有的三菱FX2N型號的PLC完全能實現(xiàn)設計要求。因為

40、FX2N型號的PLC是一款面對大中型工業(yè)應用的PLC，輸入輸出點，內(nèi)存容量以及響應時間均符合條件。并且，三菱PLC具有穩(wěn)定性高，功能強大，環(huán)境適應性強，編程軟件簡單完善，價格適中等優(yōu)點。所以我采用了FX2N-48MR型號的可編程控制器。第二章 硬件接線2.1 外部接線圖系統(tǒng)的硬件連接圖即PLC和系統(tǒng)中各個硬件的連線。具體如圖1-1：圖2-1 主電路2.2 I/O分配圖如表2-1表2-1 I/O分配圖序號名 稱輸入點序號名 稱輸出點0外呼1上行X00電梯上行Y01外呼2下行X11電梯關門Y12外呼2上行X22電梯下行Y23外呼3下行X33電梯開門Y34外呼3上行X44內(nèi)呼1層指示Y45外呼4下行

41、X55內(nèi)呼2層指示Y561層到位X66內(nèi)呼3層指示Y672層到位X77內(nèi)呼4層指示Y783層到位X108外呼1層上升指示Y1094層到位X119外呼2層下降指示Y1110開門到位X1210外呼2層上升指示Y1211關門到位X1311外呼3層下降指示Y1312內(nèi)呼1層X1412外呼3層上升指示Y1413內(nèi)呼2層X1513外呼4層下降指示Y1514內(nèi)呼3層X1614內(nèi)呼開示Y1615內(nèi)呼4層X1715內(nèi)化關門指示Y1716內(nèi)呼開門X2017內(nèi)呼關門X2118電梯上升限位X2219電梯下降限位X2320手動復位X242.3 四層電梯模擬控制面板本文采用了THPLC-DT型四層電梯實驗教學模型，利用面

42、板上的按鈕來模擬實現(xiàn)四層電梯運行的狀態(tài)。它設置了電梯門，電梯內(nèi)按鈕指示，電梯內(nèi)按鈕信號，電梯外按鈕信號，電梯平層、限位信號，電梯門限信號，電梯外部呼叫指示燈，電梯行控，電梯內(nèi)部選擇指示燈，電梯門控已經(jīng)層數(shù)標志。圖2-2 四層電梯模擬控制面板第三章 系統(tǒng)軟件設計3.1 PLC梯形圖概述梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被設計人員掌握，特別適用于開關量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設計稱為編程。根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關系，求出與圖中各線圈對應的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中

43、邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進行的。解算的結果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸點的狀態(tài)來進行的。3.2 MELSOFT系列GX Developer編程軟件的操作方法本課題采用的編程軟件為MELSOFT系列GX Developer編程軟件，具體操作方法如下：1.打開MELSOFT系列GX Developer編程軟件，之后點擊，在下拉菜單欄點擊“創(chuàng)建新工程（N）”，再選擇，確定打開就可以繪制梯形圖，編寫本課題的程序。2. 在打開文件之后就可以繪制梯形圖，根據(jù)所編的程序的要求，在頁面上面的功能圖在繪制梯形圖中選擇需要的輸入元件

44、，完成對梯形圖的繪制。3.完成對梯形圖的繪制后，在確定PLC處于通訊狀態(tài)時，在軟件的菜單欄中點擊，并在下拉菜單中點擊“PLC寫入”，將程序編入三菱FX2N-48MR中。3.3系統(tǒng)工作過程分析1.初始化2.確認本層于目標層并檢測是否有廂內(nèi)或廂外呼叫，無則結束。3.若有呼叫分辨本層于目標層是否一致，是則開門。 圖1-3電梯運動流程圖4.確認電梯啟動方向。5.電梯啟動。6.電梯加速。7.電梯高速運行。8.樓層檢測。9.是否是目標層，不是則繼續(xù)高速運行。 10.到目標層，電梯減速。11.到層檢測。12.電梯制動。13.開門。14.延時后再關門。15.是否停止運動，不是則原地等待。16.確認運行結束則停

45、止運行。如圖3-1：電梯運動流程圖3.4 控制要求所設計的電梯模型共有四層。電梯的每一層面均有升降及轎廂所在樓層的指示燈顯示；14所對應的指示燈表示樓層號，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各種呼梯信號和當時的運行狀態(tài)進行綜合分析，再確定下一個工作狀態(tài)，為此它要求具有自動選向，順向截梯和反向保號，外呼記憶，自動開、關門，停梯信號，自動達層等功能。分析以上控制要求，將電梯控制要實現(xiàn)的功能羅列如下：1. 開始時，電梯處于任意一層。2. 當有外呼梯信號到來時，電梯響應該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門自動打開，延時3秒后自動關門。3. 當有外呼梯信號到來時

46、，電梯響應該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門自動打開，延時3秒后自動關門。4. 在電梯運行過程中，轎廂上升（或下降）途中，任何反向下降（或上升）的呼梯信號均不響應；如果某反向呼梯信號前方再無其他呼梯信號，則電梯響應該呼梯信號。5. 電梯應具有最遠反向呼梯功能。6. 電梯未平層或運行時，開門按鈕和關門按鈕軍不起作用。平層且電梯停止運行后，按開門按鈕可使電梯門打開，按關門按鈕可使電梯門關閉。3.5過程分析1、電梯上行設計要求1）當電梯停于1樓或2樓，3樓呼叫時，則上行，當3樓的行程開關控制停止，同時轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關閉。2）當電梯停于1樓，2樓呼叫，則上行，到2樓

47、的行程開關控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關閉。3）當電梯停于1樓，2樓、3樓同時呼叫，電梯上行到2樓，行程開關控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關閉，繼續(xù)上行到3樓行程開關控制停止。4）當電梯停于1樓，3樓、4樓同時呼叫時，電梯上行到3樓，行程開關控制停止，同時，轎廂門打開，3秒后，轎廂門與廳門關閉，繼續(xù)上行到4樓行程控制停止。5）當電梯停于1樓，2樓、4樓同時呼叫時，電梯上行到2樓，行程開關控制停止，同時，轎廂門打開，3秒后，轎廂門與廳門關閉，繼續(xù)上行到4樓行程控制停止。6）當電梯停于1樓，2樓、3樓、4樓同時呼叫，電梯上行到2樓，行程開關控制停止

48、，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關閉，繼續(xù)上行到3樓行程開關控制停止，同時，轎廂門打開，3秒后，轎廂門與廳門關閉，繼續(xù)上行到4樓行程控制停止。7）當電梯停于2樓，3樓和4樓同時呼叫，電梯上行到3樓，行程開關控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關閉。8) 當電梯停于1樓或2樓或3樓，4樓呼叫，電梯上行到4樓，行程開關控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關閉。2、電梯下行設計要求1）當電梯停于4樓，2樓呼叫時，則下行，到2樓的行程開關控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后轎廂門與廳門關閉。2) 當電梯停于4樓，3樓呼叫時，則下行，到3樓的行程開關

49、控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后轎廂門與廳門關閉。3) 當電梯停于4樓，2樓、3樓同時呼叫時，則下行，到3樓的行程開關控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后轎廂門與廳門關閉，繼續(xù)下行到2樓行程開關控制停止。4）當電梯停于4樓，1樓、3樓同時呼叫時，則下行，到3樓的行程開關控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后轎廂門與廳門關閉，繼續(xù)下行到1樓行程開關控制停止。5）當電梯停于4樓，1樓、2樓同時呼叫時，則下行，到2樓的行程開關控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后轎廂門與廳門關閉，繼續(xù)下行到1樓行程開關控制停止。6）當電梯停于4樓，1樓、2樓、3樓同時呼叫時，則下行，到3樓的行程開關

50、控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后轎廂門與廳門關閉，繼續(xù)下行到2樓行程開關控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后轎廂門與廳門關閉，繼續(xù)下行到1樓行程開關控制停止。7）當電梯停于4樓或2樓或3樓，1樓呼叫時，則下行，到1樓的行程開關控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后轎廂門與廳門關閉。3、電梯呼叫、上行或下行均需信號指示。4、在電梯運行過程中，轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的呼叫信號均不響應；如果某反向呼梯信號前方再無其它呼梯信號，則電梯響應該呼梯信號。5、電梯具有最遠反向呼梯響應功能。 3.6 調(diào)試過程 3.6.1準備工作按照圖1-1將所有的設備連接起來，并接通電

51、源，觀察PLC的指示燈，PLC上的RUN和RDY指示燈正常亮起，則PLC正常工作，觀察電梯模型上，電源指示燈正常亮起，則電梯模型正常工作。打開GX Developer編程軟件，并打開已繪制的電梯PLC控制程序，單擊菜單欄中“在線”，然后單擊子菜單欄中的“PLC寫入（W）”，成功連接PLC。設定好步數(shù)，單擊“執(zhí)行”按鈕，即可將程序傳送到PLC中去。3.6.2調(diào)試程序因為條件有限，調(diào)試程序時用按鈕來表示輸入，用指示燈來模擬程序運行后的輸出。如圖1-3.。此處舉幾個具有代表性的調(diào)試例子。1 轎廂在一層時有二層內(nèi)呼首先按住一層平層按鈕，然后按下二層內(nèi)呼按鈕，此時二層內(nèi)呼指示燈亮起。松開一層平層按鈕，電

52、梯上行指示燈亮起，按下二層平層按鈕，則電梯開門指示燈亮起，二層內(nèi)呼指示燈熄滅。再按下開門限位按鈕，電梯開門指示燈熄滅，3秒之后電梯關門指示燈自動亮起。再按下關門限位按鈕，整個運動過程結束。2 電梯在一層時（此時電梯門關著），一層外呼上（四層內(nèi)呼），未到二層時，同時收到四層外呼下指令（一層內(nèi)呼），二層外呼下指令，三層外呼上指令（四層內(nèi)呼）。這是一個非常復雜的運動過程，包含了設計中要求的自動定向，順向截梯，反向記憶，自動開門等所有功能。首先按住一層平層按鈕，然后按下一層外呼按鈕，一層上指示燈亮起，此時電梯開門指示燈亮起，一層外呼指示燈熄滅，接著按下開門限位按鈕，電梯開門指示燈熄滅，過3秒后，電梯關門指示燈自動亮起，按下關門限位按鈕，電梯關門指示燈熄滅。電梯上行指示燈亮起來。按下四層內(nèi)呼按鈕，四層內(nèi)呼指示燈來亮起。然后連接按下四層外呼下，二層外呼下，三層外呼上按鈕，相應指示燈亮起。接著按下二層平層按鈕，電梯不做反應，按下三層平層按鈕，電梯做開關門運動，并繼續(xù)上行。按下四層平層按鈕，電梯再次做開關門運動，四層內(nèi)呼指示燈熄滅，上行指示燈熄滅。之后電梯自動下行，下行指示燈亮起，按下一層內(nèi)呼按鈕，一層內(nèi)呼指示燈亮起，按下三層平層，電梯沒有反應，按下二層平層，電梯做開關門，然后繼續(xù)下行，到一層平層按鈕按下，電梯最后做開關門運動，所有指示燈熄滅。整個運動過程結束。由以上調(diào)試結果證明這個電梯PLC控