PLC電梯控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)論文 題 目 PLC電梯控制系統(tǒng) 班 級 電氣自動化技術(shù)1班 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 前 言隨著現(xiàn)代社會的迅速發(fā)展,微電子技術(shù)和計算機技術(shù)也隨之迅速發(fā)展.當(dāng)前數(shù)字電器系統(tǒng)的設(shè)計正朝著速度快、容量大、體積小、重量輕的方向發(fā)展。其中，有著代表性的是日趨進(jìn)步和完善的PLC設(shè)計技術(shù)。PLC(即可編程控制器)在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到十分廣泛的應(yīng)用。PLC是一種基于數(shù)字計算機技術(shù)、專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的電子控制裝置，它采用可編程序的存儲器，用來存儲用戶指令，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出，完成一系列邏輯、順序、定時、記數(shù)、運算等確定的功能，來控制各種類型的機電一體化設(shè)

2、備和生產(chǎn)過程。PLC的設(shè)計和開發(fā)，已經(jīng)有多種類型和款式。傳統(tǒng)的PLC各有特點，它們適合在現(xiàn)場做手工測量，要完成遠(yuǎn)程測量并要對測量數(shù)據(jù)做進(jìn)一步分析出來，傳統(tǒng)PLC是無法完成的。然而基于PC通信的PLC，既可以完成測量數(shù)據(jù)的傳遞，又可借助PC，做測量數(shù)據(jù)的處理。所以這種類型的PLC無論在功能和世界應(yīng)用上，都具有傳統(tǒng)PLC無法比擬的特點，這使得它的開發(fā)和應(yīng)用具有良好的前景。目 錄前言 2第一章 電梯的簡介 4電梯的起源與發(fā)展 4電梯的分類 5電梯的工作原理 6第二章 PLC的簡介 7PLC的定義 8PLC的基本結(jié)構(gòu)和組成 8PLC的工作原理 11PLC的特點 12PLC系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 12第三章 P

3、LC電梯控制系統(tǒng) 13PLC電梯控制的基本概念 13電梯控制系統(tǒng)特性 13PLC控制電梯的優(yōu)點 14PLC電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 14電梯控制主程序流程圖和樓層顯示程序圖 15第四章 PLC電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計方案 17PLC控制系統(tǒng)基本方案17PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計方向 18第五章 PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 23硬件接線圖 23控制邏輯流程圖 25I/O點的分配 26硬件系統(tǒng)調(diào)試 27軟件系統(tǒng)調(diào)試 27程序梯形圖 27程序說明 33總結(jié) 37參考文獻(xiàn) 38第一章 電梯的簡介一、 電梯的起源與發(fā)展 1、 電梯的起源現(xiàn)代社會中，電梯已經(jīng)成為不可短少的運輸設(shè)備。電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種

4、垂直運輸工具。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯；高層住宅需要有住宅梯；百貨大樓和賓館需要有客梯，自動扶梯等。在現(xiàn)代社會，電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運輸工具。電梯在漢語詞典中的解釋為：建筑物中用電作動力的升降機，代替步行上下的樓梯。說到電梯的起源要從公元2600年埃及人在建造金字塔時使用了最原始的提升系統(tǒng)說起，但這一類起重機的能源均為人力。到了1203年，法國的二修道院安裝了一臺起重機，有所不同的是該機器是利用驢作為動力，載荷由繞在一個大滾筒上的繩子進(jìn)行起吊。此種方法一直沿用到近代直到瓦特發(fā)明了蒸汽機，約在1800年，煤礦主才能利用起重機把礦井中的煤輸送上來。數(shù)百年來人們制造過各

5、種類型的升降機，它們都具有一個共同的缺陷：只要起吊繩突然斷裂，升降機便急速地墜落到底層。1854年奧迪斯設(shè)計了一種制動器：在升降機的平臺頂部安裝一個貨車用的彈簧及一個制動桿與升降梯井道兩側(cè)的導(dǎo)軌相連接，起吊繩與貨車彈簧連接，這樣僅是起重平臺的重量就足以拉開彈簧，避免與制動桿接觸。如果繩子斷裂，貨車彈簧會將拉力減弱，兩端立刻與制動桿咬合，即可將平臺牢固地原地固定，免了繼續(xù)下墜。這樣，第一臺“安全”升降梯就產(chǎn)生了，然而真正能夠稱為電梯的產(chǎn)品應(yīng)該是在20世紀(jì)初才出現(xiàn)。2、電梯技術(shù)的發(fā)展（1）電梯的速度要求越來越快，告訴，超高速電梯的數(shù)量越來越多。（2）電梯的拖動技術(shù)有了圈套的發(fā)展，直流電梯由于能耗大

6、、維修量大等缺點。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到越來越廣泛的應(yīng)用。交流拖動電梯更是得到迅速發(fā)展。（3）電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器-接觸器控制發(fā)展為可編程序控制（PLC）和計算機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。（4）電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用計算機控制技術(shù)，不斷滿足用戶的使用功能要求。如停車操作、消防員專用等。（5）智能群控制管理得到廣泛的運用。（6）機械傳動方面，由于國際上機械加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動形

7、式多樣化。二、 電梯的分類1.按用途分類（1） 乘客電梯：為運送乘客而設(shè)計的電梯。主用與賓館，飯店，辦公樓，大型商店等客流量大的場合。這類電梯為了提高運送效率，其運行速度比較快，自動化程度比較高。轎廂的尺寸和結(jié)構(gòu)形式多為寬度大于深度，使乘客能暢通地進(jìn)出。而且安全設(shè)施齊全，裝潢美觀。（2）載貨電梯：為運送貨物而設(shè)計的并通常有人伴隨的電梯。主要用于兩層樓以上的車間和各類倉庫等場合。這類電梯裝潢不太講究自動化程度和速度一般比較低。而載重量和轎廂尺寸的變化范圍則比較大。（3）住宅電梯：為提供住宅樓使用設(shè)計的電梯，一般采用下集選控制方式允許殘疾人的輪椅，童車及家具等乘坐。（4）雜物電梯：供圖書館，辦公樓

8、，飯店等運送圖書，文件，食品等物品。但不允許人員進(jìn)入電梯。此種電梯結(jié)構(gòu)簡單，操縱按鈕在廳門外側(cè)，無乘人必備的安全裝置。（5）船用電梯：固定安裝在船舶上為乘客和船員或其他人員使用的電梯。船用電梯速度應(yīng)小于或等于1M/S。能在船舶搖晃中工作。（6）汽車用電梯：用于垂直運輸各種車輛。這種電梯的轎廂面積比較大結(jié)構(gòu)牢固，梯速不大于1M/S。有時無轎廂頂，其特點是大轎廂，大載重量。常用與立體停車場及汽車庫等場所。（7）觀光電梯：觀光電梯是一種供乘客觀光用的，轎廂透明的電梯。一般安裝在高大建筑物的外壁供乘客觀光建筑物的周圍外景。（8）病床電梯：病床電梯是為醫(yī)院運送病床而設(shè)計的電梯。其特點是轎廂窄而寬，常要求

9、前后貫通開門。（9）消防梯：火警情況下能適應(yīng)消防員專用的電梯，非火警情況下可作為一般客梯或貨梯使用。消防梯轎廂的有效面積應(yīng)不小于1.4 M2。額定載重量不得低于630kg。庭門口寬度不得少于0.8M，并要求以額定速度從最低一個停站直駛運行到最高一個停站（中間不停層）的運行速度時間不得超過60s。（10）建筑施工電梯：建筑施工電梯指建筑施工與維修用的電梯。（11）扶梯：這類電梯裝于商業(yè)大廈，火車站，飛機場。供運送顧客或乘客上下樓用。（12）自動人行道（自動步梯）：用于檔次要求很高的國際機場，火車站。（13）特速電梯：除上述常用幾種電梯外，還有為特殊環(huán)境，特殊條件，特殊要求而設(shè)計的電梯。如防爆電梯

10、，防腐電梯等。2.按驅(qū)動系統(tǒng)分類交流電梯，牽引電動機是交流異步電動機的有以下四類：（1）交流單速電梯：牽引電機為交流單速異步電動機，梯速V0.4M/S。例如用于雜物梯等。（2）交流雙速電梯：牽引電機為電梯專用的變極對數(shù)的交流異步電動機，梯速V1M/S，提升高度h50M。（3） 交流調(diào)速電梯：牽引電梯為電梯專用的單速或多速交流異步電機，而電動機的驅(qū)動控制系統(tǒng)在電梯的起動加速-穩(wěn)速-制動減速（或僅是制動減速）的過程中采用調(diào)壓調(diào)速或渦流制動器調(diào)速或變頻變壓調(diào)速的方式，梯速V2M/S，提升高度h50M。（4）交流高速電梯：牽引電機為電梯專用的低轉(zhuǎn)速的交流異步電動機。其驅(qū)動控制系統(tǒng)為變頻變壓加矢量的VV

11、VF系統(tǒng)。其梯速V2M/S，一般提升高度h120M。直流電梯，牽引電動機是電梯專用直流電動機有以下兩類：（1）直流快速電梯：牽引電動機給減速箱后驅(qū)動電梯，梯速V2.0M/S。現(xiàn)在由直流發(fā)電機供電給直流電動機的一個直流快速電梯已被淘汰，今后若有直流快速電梯的話。將由晶閘管供電的直流快速電梯。一般提升高度h50M。（2）直流高速電梯：牽引電動機為電梯專用的低轉(zhuǎn)速直流電動機。電動機獲得供電的方式是支流發(fā)電機組供電的，或是晶閘管供電的兩種形式，其梯速V>2.0M/S，一般的提升高度h120m。液壓電梯，電梯的升降是依靠液壓傳動的有以下兩類：（1）柱塞直頂式：液壓缸柱塞直接支撐在轎廂底部。通過柱塞

12、的升降而使轎廂升降的液壓提。梯速V1M/S，一般提升高度h20M。（2）柱塞側(cè)頂式：（俗稱”背包式”）油缸柱塞設(shè)置于轎廂兩側(cè)，通過柱塞升降使轎廂升降的液壓梯，梯速V0.63。一般提升高度h15M。三、 電梯的工作原理當(dāng)曳引機組的曳引輪旋轉(zhuǎn)時，依靠嵌在曳引輪槽中的鋼絲繩與曳引槽之間的摩擦力，驅(qū)動鋼絲繩來升降轎廂，曳引鋼絲繩一端掛著轎廂，另一端懸掛對重，產(chǎn)生拉力分別為S1和S2。當(dāng)S1和S2的差值等于或小于繩槽之間摩擦力時，電梯正常運行，繩槽之間無打滑現(xiàn)象。具體圖形如圖1所示：圖1 電梯的工作原理第二章 PLC的簡介一、 PLC的定義可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專業(yè)在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)

13、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，技術(shù)與算術(shù)操作等方面向用戶的指令，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?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計?？傊删幊炭刂破魇且慌_計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而而設(shè)計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實際應(yīng)用時，其硬件需根據(jù)實際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計編制。二、 PLC的基本結(jié)構(gòu)和組成1、PLC的結(jié)構(gòu)圖如下所示：圖2 PLC的結(jié)構(gòu)圖（1）

14、中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控程序的控制下工作，承擔(dān)著將外部輸入信號的狀態(tài)寫入輸入映像寄存器區(qū)域，然后將接過送到輸出映像寄存器區(qū)域。（2）存儲器由只讀存儲器ROM和隨機存儲器RAM兩大部分組成，存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序的存儲器ROM，存放應(yīng)用軟件或中間運行數(shù)據(jù)的存儲器稱為用戶程序存儲器RAM。（3）基本I/O接口電路A.PLC內(nèi)部輸入電路作用是將PLC外部電路提供的、符合PLC輸入電路要求的電壓信號，通過光耦電路送到PLC內(nèi)部電路。BPLC輸出電路用來將CPU運算的結(jié)果換成一定形式的功率輸出，驅(qū)動被控負(fù)載。（4）接口電路：PLC接口電路分為I/O擴展接口電路和外設(shè)

15、通信接口電路兩大類。A.I/O擴展接口電路用于連接I/O擴展單元，可以用來擴充開關(guān)量I/O點數(shù)和增加模擬量的I/O端子。I/O擴展接口電路采用并行接口和串行接口兩種電路形式。B外設(shè)通信接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能組成PLC的控制網(wǎng)絡(luò)。（5）電源：PLC內(nèi)部配有一個專用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉(zhuǎn)化為PLC內(nèi)部電路需要的工作電源（5V直流）。2.PLC控制系統(tǒng)的組成PLC控制系統(tǒng)像一般的計算機控制系統(tǒng)一樣，也是由硬件和軟件兩個部分組成的，硬件是指PLC本身及其外圍設(shè)備，軟件是指管理PLC的系統(tǒng)軟件，PLC的應(yīng)用程序，編程語言和編程支持工具軟件。圖3 PL

16、C控制系統(tǒng)的組成PLC控制系統(tǒng)的軟件主要是系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件，編程語言及編程支持工具軟件幾個部分組成。PLC系統(tǒng)軟件是PLC工作所必須的軟件。在系統(tǒng)軟件的支持西，PLC對用戶程序進(jìn)行逐條的解釋，并加以執(zhí)行，直到用戶程序結(jié)束，然后返回到程序的起始又開始新的一輪掃描。PLC的這種工作方式就稱之為循環(huán)掃描。圖4 PLC內(nèi)部工作示意圖值得注意的是在繼電器控制系統(tǒng)中，一個繼電器的線圈被接通或斷開，繼電器的所用觸點（常開觸點和常閉觸點）都會立即動作。但在PLC中，由于采用的是循環(huán)掃描的工作方式，所用只有掃描到”線圈”的觸點時，才會動作，沒有掃描到時，觸點就不會動。并且PLC掃描一次用戶程序的時間即掃描周期

17、與擁護(hù)程序的長短和掃描速度有關(guān)，一般為1ms至幾十毫秒。公共操作是在每次掃描程序前又一次自檢，若發(fā)現(xiàn)故障，除了報警顯示燈亮之外，還判斷故障性質(zhì)。一般性故障，只報警不停機，等待處理；對于嚴(yán)重故障，則停止運行用戶程序，此時PLC切斷一切輸出。數(shù)據(jù)I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出操作有的稱為I/O狀態(tài)刷新。它包括兩種操作：一是采樣輸入信號（即刷新輸入狀態(tài)的內(nèi)容）；二是送出處理結(jié)果（即按輸出狀態(tài)表的內(nèi)容刷新輸出電路）。PLC數(shù)據(jù)I/O示意圖如下：圖5 PLC數(shù)據(jù)I/O示意圖三、 PLC的工作原理PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的

18、程序，按指令步序號或地址號作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存儲器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨機關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀

19、態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式輸出，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作。四、PLC的特點PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質(zhì)上屬于計算機控制方式。PLC與普通計算機一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為處理器，實現(xiàn)通道的運算和數(shù)據(jù)的存儲，另外還有位處理器，進(jìn)行點（位）的運算與控制。PLC控制一般具有可靠性高，易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點。五、PLC系統(tǒng)的發(fā)展趨勢PLC當(dāng)初是針對工業(yè)順序控制發(fā)展而研制的。經(jīng)過30幾年的迅速發(fā)展，PLC已不僅能進(jìn)行開關(guān)量控制，而且還能進(jìn)行模擬量控制，

20、位置控制。特別是PLC的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得PLC如虎添翼，由單機控制向多機控制，由集中控制向多層次分布式控制系統(tǒng)發(fā)展?，F(xiàn)在PLC的足跡已遍布了國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，形成了滿足各種需要的PLC應(yīng)用系統(tǒng)。電梯結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀(jì)將會有較大速度發(fā)展。今后PLC控制系統(tǒng)將朝著兩個方向發(fā)展：一是向小型化，微型化系統(tǒng)方向發(fā)展。作為控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，PLC將朝著體積更小，速度更快，功能更強，價格更低的方向發(fā)展。二是向大型化，網(wǎng)絡(luò)化，多功能的方向發(fā)

21、展。第三章 PLC電梯控制系統(tǒng)一、 PLC電梯控制的基本概念電梯控制系統(tǒng)可分為電力拖動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩個主要部分。電力拖動系統(tǒng)主要包括電梯垂直方向主拖動電路和轎箱開關(guān)電路。二者均為采用易于控制的直流電機作為拖動動力源。主要拖動電路采用PWM調(diào)試方式，達(dá)到了無級調(diào)速的目的。而開關(guān)門電路上電機僅需一種速度進(jìn)行運動。電氣控制系統(tǒng)則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈、LED七段數(shù)碼管和控制部分的核心器件等組成。PLC集信號采集、信號輸出及邏輯控制于一體，與電梯電力拖動系統(tǒng)一起實現(xiàn)了電梯控制的所有功能。電梯控制系統(tǒng)原理框圖主要由轎箱內(nèi)指令電路、門廳呼叫電路、主拖動電機電路、開關(guān)門電路、檔層

22、顯示電路、按鈕記憶燈電樓層檢測與平層檢測傳感器及PLC電路等組成的。電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器檢測電路、發(fā)光二極管記憶燈電路、PWM控制直流電機無線調(diào)速電路、轎箱開關(guān)電路、樓層顯示電路及一些其他輔助電路等。二、電梯控制系統(tǒng)特性在電梯運行曲線中的啟動段是關(guān)系到電梯運行舒適感指標(biāo)的主要環(huán)節(jié)，而舒適感又與加速度直接相關(guān)，根據(jù)控制理論，要使某個量按預(yù)定規(guī)律變化必須對其進(jìn)行直接控制，對于電梯控制系統(tǒng)來說，要使加速度按理想曲線變化就必須采用加速度反饋，根據(jù)電動機的力矩方程式:MMZ=M=J（dn/dt），可見加速度的變化率反映了系統(tǒng)動態(tài)轉(zhuǎn)距的變化，控制加速度就控制系統(tǒng)的動態(tài)轉(zhuǎn)距

23、M=MMZ。故在此段采用加速度的時間控制原則，當(dāng)啟動上升段速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的90%時，將系統(tǒng)由加速度控制切換到速度控制，因為在穩(wěn)速段，速度為恒值控制波動較小，加速度變化不大，且采用速度閉環(huán)控制可以使穩(wěn)態(tài)速度保持一定的精度，為制動段的精確平層創(chuàng)造條件。在系統(tǒng)的速度上升段和穩(wěn)速段雖都采用PI調(diào)節(jié)器控制，但兩段的PI參數(shù)是不同的，以提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。在系統(tǒng)的制動段，即要對減速度進(jìn)行必要的控制，以保證舒適感，又要嚴(yán)格地按電梯運行的速度和距離的關(guān)系來控制，以保證平層的精度。在系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降至120r/min之前，為了使兩者得到兼顧，采取以加速度對時間控制為主，同時根據(jù)在每一制動距離上實際轉(zhuǎn)速與理論轉(zhuǎn)速

24、的偏差來修正加速度給定曲線的方法。例如在距離平層點的某一距離L處，速度應(yīng)降為Vm/s，而實際轉(zhuǎn)速高為Vm/s，則說明所加的制動轉(zhuǎn)距不夠，因此計算出此處的給定減速度值-ag后，使其再加上一個負(fù)偏差，即使此處的減速度給定值修正為-（ag+）使給定減速度與實際速度負(fù)偏差加大，從而加大了制動轉(zhuǎn)距，使速度很快降到標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速降到120r/min以后，此時轎廂距平層只有十幾厘米，電梯的運行速度很低，為防止未到平層區(qū)就停車的現(xiàn)象出現(xiàn)，以使電梯能較快地進(jìn)入平層區(qū)，在此段采用比例調(diào)節(jié)，并采用時間優(yōu)化控制，以保證電梯準(zhǔn)確及時地進(jìn)入平層區(qū)，以達(dá)到準(zhǔn)確可靠平層。三、PLC控制電梯的優(yōu)點1.在電梯控制中采用了

25、PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。2.去掉了選層器大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，尾部線路簡化。3.PLC可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。4.PLC可進(jìn)行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。5.用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。更改控制方案時不需改動硬件接線。四、 PLC電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能1.一臺電機控制上升和下降。2.各層設(shè)上/下呼叫開關(guān)，其中最頂層與起始層只設(shè)一只。3.電梯到位后具有手動和自動開門功能。4.電梯內(nèi)外設(shè)有方向指示燈及電梯當(dāng)前層信號指示燈。5.電梯內(nèi)設(shè)有樓層指令鍵，開關(guān)門按鍵，警鈴風(fēng)扇及照明按鍵。6.待客自動開

26、門，當(dāng)電梯在某層停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動開門迎客。7.自動關(guān)門與提早關(guān)門：在一般情況下，電梯停站510秒應(yīng)能自動關(guān)門；在延時時間內(nèi)，若按下關(guān)門按鈕，門將不經(jīng)延時提前實現(xiàn)關(guān)門動作。8.按鈕開門：在開關(guān)過程或門關(guān)閉后，電梯啟動前，按下操作盤上開關(guān)按鈕，門將打開。9.內(nèi)指令記憶：當(dāng)轎箱內(nèi)操作盤上有多個選層指令時，電梯應(yīng)能按順序自動?？寇囬T，并能至調(diào)定時間，自動確定運行方向。10.自動定向：當(dāng)轎箱內(nèi)操作盤上選層指令相對與電梯位置具有不同方向時，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動確定運行方向。11.呼梯記憶與順向截停：電梯在運行中應(yīng)能記憶層外呼梯信號，對符合運行方向的召喚應(yīng)能自動逐一?？繎?yīng)答。

27、12.自動換向：當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動換向，應(yīng)答相反方向的信號。13.自動關(guān)門待客：當(dāng)完成全部轎箱內(nèi)指令，又無層外呼梯信號時電梯應(yīng)自動關(guān)門在調(diào)定時間內(nèi)自動關(guān)門轎箱照明。14.自動返基站：當(dāng)電梯高于基站時，電梯在完成全部指令后，自動駛回基站停機待客。 五、電梯控制主程序流程圖和樓層顯示程序圖 圖6 電梯控制主程序流程圖和樓層顯示程序圖第四章 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方案一、PLC控制系統(tǒng)基本方案隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟和生活中有著廣泛的應(yīng)用。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。實際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的

28、，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩(wěn)定可靠等特點，所以現(xiàn)在的電梯控制

29、系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實現(xiàn)。本文將用四層樓作為背景進(jìn)行設(shè)計。1.轎廂樓層位置檢測方法主要方法有以下幾種：（1）用于簧管磁感應(yīng)器或其他位置開關(guān)：這種方法直觀、簡單，但由于每層需使用一個磁感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時，會占用PLC太多的輸入點。（2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)：這種方法需對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，但是它是無權(quán)代碼，進(jìn)行運算時需采用PLC指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。（3）利用旋轉(zhuǎn)編碼器：目前，PLC一般都有高速脈沖輸入端或?qū)Ｓ糜嫈?shù)單元，計數(shù)準(zhǔn)確，使用方便，因此在電梯PLC控制系統(tǒng)中，可用編碼器測取電梯運行過程中的準(zhǔn)確位置，編碼器可

30、直接與PLC高速脈沖輸入端相連，電源可利用PLC內(nèi)置的24V直流電源，硬件連接可謂簡單方便。由以上分析可見，用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂的位置優(yōu)于其他方法，故本設(shè)計采用此方法2.PLC的選型根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測方法，要求可編程控制器必須且有高數(shù)計數(shù)器。又因為電梯時雙向運行的，所以PLC還需具有可逆計數(shù)器。綜合考慮后，本設(shè)計選擇西門子公司生產(chǎn)的S7200系列機。S7200系列機具有以下優(yōu)點：1.體積極小2.先進(jìn)美觀的外部結(jié)構(gòu)3.提供多種子系列供用戶選用4.靈活多變的系統(tǒng)配置5.功能強、使用方便二、PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計方向1.電梯控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)組成電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系

31、統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖運控制系統(tǒng)兩部分組成。圖7為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC主機及擴展、機械系統(tǒng)、轎箱操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調(diào)速裝置與主拖動系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機，操縱盤、呼梯盤、井道及安全信號通過PLC輸入接口送入PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。電梯控制系統(tǒng)可分為電力拖動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩個主要部分。電力拖動系統(tǒng)主要包括電梯垂直方向主動拖動電路和轎廂開關(guān)電路。二者均采用易于控制的直流電動機作為拖動動力源。主拖動電路采用PWM調(diào)試方式，達(dá)到了無級調(diào)速的目的。而開關(guān)門電路上電機僅需一種速度進(jìn)行

32、運動。電氣控制系統(tǒng)則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈、LED七段數(shù)碼管和控制部分的核心器件等組成。PLC集信號采集、信號輸出及邏輯控制于一體，與電梯電力拖動系統(tǒng)一起實現(xiàn)了電梯控制的所有功能。十層電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應(yīng)形成一次工作循環(huán)，電梯工作過程又可細(xì)致分為自檢、正常工作、強制工作等三種工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過程。如下圖：圖7 電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 2.電梯控制系統(tǒng)原理框圖電梯控制系統(tǒng)原理框圖如下圖所示，主要由轎廂內(nèi)指令電路、門廳呼叫電路、主拖動電機電路、開關(guān)門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測與平層檢測傳感器及PLC電路

33、等組成的。 圖8 電梯控制系統(tǒng)原理框圖3.電梯控制系統(tǒng)的硬件組成 電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如下圖所示。包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器檢測電路、發(fā)光二極管記憶燈電路、PWM控制直流電機無線調(diào)速電路、轎廂開關(guān)電路、樓層顯示電路及一些其它輔助電路等。為建設(shè)PLC輸入輸出點數(shù)，采用編碼的方式將31個呼叫及指層按鈕編碼五位二進(jìn)制碼輸入PLC。圖9 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖4.減速平層控制電梯工作特點是頻繁起制動，為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速到速度為零時，準(zhǔn)確平層，不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或直接停止，要做到這一點關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號在接近樓層面是按距離精確地自動矯正速度給定曲線。本設(shè)計采用旋

34、轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置，只要電梯一運行，計數(shù)器就可以精確的確定起過距離，達(dá)到與減速點相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時即可發(fā)出減速命令。不論哪種方式產(chǎn)生減速命令，由于負(fù)載的變化、電網(wǎng)波動、鋼絲繩打滑等，都會使減速過程不符合平層技術(shù)要求，為此一般在離樓層100-200mm處需設(shè)置一個平層矯正器，以確保平層的長期準(zhǔn)確性。5.信號控制系統(tǒng)電梯信號控制基本由PLC軟件實現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如下圖所示，輸入到PLC的控制信號有：運行方式選擇、運行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。圖10 電梯信號控制系統(tǒng) 6拖動控制系統(tǒng) 電梯主要由直流和交流兩種拖動方式，PLC控制

35、的拖動系統(tǒng)主電路及調(diào)速裝置與繼電器控制系統(tǒng)相比無需做很多改動。拖動系統(tǒng)的工作狀態(tài)及部分反饋信號可直接送入PLC，由PLC向拖動系統(tǒng)發(fā)出速度切換、起動、運行、平層等控制信號。 7.電梯上行（1）電梯停在1F，2F呼叫時，則上行，碰到2F的行程開關(guān)后停止。（2）電梯停在1F或2F時，3F呼叫，則上行，碰到3F的行程開關(guān)后停止。（3）當(dāng)電梯停在1F或2F、3F時，4F呼叫，則上行到4F碰到行程開關(guān)后停止。（4）電梯停在1F，2F、3F同時呼叫時，則電梯上行到2F后停5s，繼續(xù)上行到3F后停止。（5）電梯停在1F，2F、3F同時呼叫時，電梯上行到2F停5s，繼續(xù)上行到3F停止。（6）電梯停在1F，3F

36、、4F同時呼叫時，電梯上行到3F停止5s，繼續(xù)上行到4F停止。（7）電梯停在1F，2F、3F、4F同時呼叫時，電梯上行到2F停5s，繼續(xù)上行到3F，停5s，繼續(xù)上行到4F停止。（8）電梯停在2F，3F、4F同時呼叫時，電梯上行到3F，停5s，繼續(xù)上行到4F停止。7.電梯下行（1）電梯停在4F或3F或2F，1F呼叫，電梯下行到1F停止。（2）電梯停在4F或3F，2F呼叫，電梯下行到2F停止。（3）電梯停在4F，3F呼叫，電梯下行到3F停止。（4）電梯停在4F，3F、2F同時呼叫時，電梯下行到3F，停5s,繼續(xù)下行到2F停止。（5）電梯停在4F，2F、1F同時呼叫時，電梯下行到2F，停5s，繼續(xù)下

37、行到1F停止。（6）電梯停在4F，3F、2F、1F同時呼叫時，電梯下行到3F，停5s，繼續(xù)下行到2F，停5s，繼續(xù)下行到1F停止。8.樓層顯示樓層顯示用8只發(fā)光二極管，即LED數(shù)碼管。如圖所示：圖11 LED數(shù)碼管第五章 PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 一、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)由轎廂、開關(guān)門機構(gòu)、曳引機構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成。如圖12：圖12 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖二、硬件接線圖圖13 PLC電梯控制的硬件接線圖三、控制邏輯流程圖圖14 控制邏輯流程圖流程圖各部分說明：1.電梯復(fù)位在系統(tǒng)上電以后和樓層顯示有誤的情況，都要把轎廂的位置恢復(fù)到第一層的狀態(tài)。2用戶輸入程序段用戶輸入包括門廳的按鈕和轎廂內(nèi)的按鈕，用戶輸入后，

38、系統(tǒng)會自動選擇執(zhí)行程序。3.轎廂開關(guān)門程序段：控制轎廂的開關(guān)門4.設(shè)定上行、下行指示系統(tǒng)會根據(jù)外呼和內(nèi)選信號及門鎖信號綜合判斷電梯的運行方向。5.執(zhí)行上行程序此段程序包括控制電梯上行，檢測是否應(yīng)該減速或者停止電梯正轉(zhuǎn)并且執(zhí)行。6.執(zhí)行下行程序此段程序包括控制電梯下行，檢測是否應(yīng)該減速或者停止電梯正轉(zhuǎn)并且執(zhí)行。 四、 I/O點的分配根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約有15個輸入點，11個輸出點。如圖15：圖15 I/O點的分配五、硬件系統(tǒng)調(diào)試在硬件調(diào)試時，我們主要調(diào)試的內(nèi)容有：1. 在接線端子上。2. 在PLC擴展單元上。3. 在電源接線上。注:特別是在電源接線時，一定要注意哪些端子接24V，哪些接地

39、。 六、軟件系統(tǒng)調(diào)試在軟件調(diào)試時，主要是結(jié)合硬件設(shè)備觀察程序的過程是否與我們設(shè)計的原理一致。如果出現(xiàn)不正常運行和不運行時我們得回到程序編制，依次檢查與修改。 七、程序梯形圖圖16 PLC控制程序梯形圖注：M0.1 電梯在一層時停止指令M0.2 電梯在二層時停止指令M0.3 電梯在三層時停止指令M0.4 電梯在四層時停止指令M1.1 電梯在一層時向上運行指令M1.2 電梯在二層時向上運行指令M1.3 電梯在三層時向上運行指令八、程序說明把可編程控制器撥向RUN后，按其他按鈕無效，只有按SQ1才有效E1燈亮，表示電梯原始層在一層。電梯停留在一層：1.按SB6或SB7（SB2）或SB6，SB7（SB

40、2），電梯上升，按SQ1，才有效E燈亮，表示電梯原始層在一層。2.按SB8或SB9（SB3）或SB8，SB9（SB3）,電梯上升，按SQ3無反應(yīng)，應(yīng)先按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，再按SQ3，E3亮，電梯停止。3.按SB10（SB4），電梯上升，按SQ4無反應(yīng)，應(yīng)先按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，再按SQ4，E3，E4亮，電梯停止。4.按SB6，SB8或SB6，SB8，SB3或SB6，SB2，SB3，電梯上升，按下SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后下降，再按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。5.按SB6，SB8，SB2或SB6，S

41、B8，SB2，SB3或SB6，SB2，SB3，電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后下降，再按SQ2，E3亮，電梯停止。6.按SB6，SB9或SB6，SB9，SB3，電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降。按SQ3，E4滅，E3亮，電梯仍下降，按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。7.按SB6，SB9，SB2或SB6，SB9，SB2，SB3，電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止后2s后

42、上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯仍下降，按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。8.按SB7（SB2），SB8或SB7（SB2），SB8，SB9（SB3）或SB7（SB2），SB9（SB3），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止。9.按SB6，SB7（SB2），SB8或SB6（SB2），SB8,SB3電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2亮，電梯停止2s后下降，按SQ2，E3滅，E2亮。10.按SB6，SB7（SB2），SB6，SB9或SB6，SB7（SB2），

43、SB8，SB9，SB3電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升。按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降。按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。11.按SB6，SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯仍上升，再按SQ4，E3，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。12.按SB7（SB2），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2滅，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯仍上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止。13.按S

44、B6，SB8，SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，再按SQ3，E1滅，E2亮，電梯仍上升，在按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯仍下降，按SQ2，E2滅，E2亮，電梯停止。14.按SB6，SB8，SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯仍上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯仍下降，按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。15.按SB6，SB8，SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止

45、2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯仍上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，電梯提高至2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯停止。16.按SB6，SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯仍下降，按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。17.按SB7（SB2），SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2

46、s后上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止。18.按SB6，SB7（SB2），SB8，SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯仍上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，再按SQ3，E4滅，E3亮，電梯上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，再按SQ3，E4滅，E3亮，電梯停止2s后下降，再按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。19.按SB6，SB7（SB2），SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，再

47、按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯仍下降，再按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。20.按SB6，SB7（SB2），SB8，SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯停止2s后下降，再按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。21.按SB8，SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止。22.按SB8，SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止。23.按SB8，SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電