三層樓簡易電梯PLC的控制設(shè)計

1、目 錄 摘要2 導(dǎo)入語2 一、電梯概述2 （一）電梯的起源2 (二)電梯的結(jié)構(gòu)3 二、可編程控制器的介紹 4 （一）可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)4 （二）可編程控制器的工作原理5 三、三層樓電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計5 （一）電梯控制要求5 （二）程序設(shè)計6 （三）電梯PLC I/O配線表6 （四）電梯PLC控制梯形圖7 (五)電梯PLC控制指令表10 四、電梯的調(diào)試運行11 五、結(jié)束語12 參考文獻13三層樓簡易電梯PLC控制的設(shè)計班級：0000000 學(xué)生：000指導(dǎo)老師：000摘 要：本文闡述了可編程控制器PLC在電梯系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了3層樓電梯的PLC控制系統(tǒng)的總體方案、設(shè)計過程、組成，列出

2、了具體的I/O指令表、電梯的梯形圖及指令表。在分析處理隨機信號邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，進行了PLC的編程方法，設(shè)計了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案。電梯的電氣系統(tǒng)由拖動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。目前電梯設(shè)計實用可編程控制器（PLC）,功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強，控制箱占地面積小，使電梯運行更加安全、方便、舒適。當(dāng)乘員進入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動關(guān)閉后，控制系統(tǒng)進行下列運作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)。判定轎廂運行方向，轎廂運行。將轎廂停在選定的樓上；同時，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動開關(guān)門。另外在轎廂外均要有信號燈顯示電梯運行方向及層數(shù)。關(guān)鍵

3、詞：PLC；邏輯控制；電梯（導(dǎo)入語）隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑增多，電梯成為高層建筑運輸?shù)谋貍湓O(shè)備。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。目前國內(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，運行穩(wěn)定可靠等特點，所以現(xiàn)在電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器實現(xiàn)。一、電梯概述（一）電梯的起源 真正能夠稱為電梯（用電能驅(qū)動升降梯）的產(chǎn)品應(yīng)該是在

4、20世紀(jì)初才出現(xiàn)的。 國際上無機房電梯已經(jīng)經(jīng)過了四代，第一代無機房電梯誕生與意大利。主要原理是電梯主機跨井道底置，即只有一個輪子在井道里；第二代無機房電梯也是井道底置式，但是將主機全部搬進了井道；第三代無機房電梯為上置式，主機主要放置的形式為放在導(dǎo)軌上；而第三代至第四代無機房電梯的過渡產(chǎn)品為主機擱置于導(dǎo)軌頂部。 前兩代無機房電梯目前在歐洲已經(jīng)淘汰，淘汰的原因是安全隱患嚴(yán)重，所以在1997年開始幾乎沒有歐洲公司再使用該類無機房電梯了。而第三代無機房電梯屬于改變前兩代無機房電梯的新產(chǎn)品，所以一時受到青睞。但是主機放在轎廂頂部的安全問題及噪音十分不受歡迎，所以在歐洲也沒有得到發(fā)展。在第三代無機房電梯

5、受到發(fā)展的只有通力的電梯。 但是通力的產(chǎn)品雖然比前兩代有了技術(shù)方面的突破，特別是主機的突破應(yīng)該說對無機房技術(shù)的普遍應(yīng)用提供了十分好的契機；不過共振共鳴問題沒有徹底解決是一個重要的技術(shù)設(shè)計缺陷。同時該種技術(shù)限制了速度及提升高度的提高。 第三代至第四代過渡產(chǎn)品主要是OTIS，而OTIS與第三代的無機房電梯另外一個區(qū)別在于使用的主機是軸式馬達，雖然軸式馬達可以節(jié)省頂層空間，但是由于他的結(jié)構(gòu)不同，所以最終頂層高度還不能最??；另外軸式馬達的另外一個缺點是他并非能夠真正做到節(jié)能，且潛在的主機壽命可能會短（由于他的直徑小，需要高轉(zhuǎn)速提供，會造成馬達過熱或主軸咬死等問題）。 由此而推出的第四代無機房電梯，從根

6、本上解決了前三代無機房電梯的缺陷，首先是安全隱患得到解決，其次是共振共鳴問題的解決，第三是速度上只要主機生產(chǎn)企業(yè)能夠供應(yīng)，提升高度及速度不存在技術(shù)問題。所以第四代無機房電梯是目前世界上最先進的無機房電梯。（二）電梯的結(jié)構(gòu)電梯也叫升降機。是垂直方向的運輸設(shè)備，是高層建筑中不可缺少的交通運輸設(shè)備。它靠電力，拖動一個可以載人或物的轎廂，在建筑的井道內(nèi)導(dǎo)軌上做垂直升降運動。電梯一般由五部分組成:井道和機房傳動部分、升降部分的安全裝置、控制部分。井道和機房部分：是電梯正常運行要求的房屋建筑部分。傳動部分：傳動部分即曳引機，主要由電機和鋼索組成。升降設(shè)備部分：升降設(shè)備一般包括轎廂、對重、平衡鏈、導(dǎo)軌、門廳

7、。安全裝置：安全裝置一般包括降速裝置和電氣安全設(shè)備。控制部分：控制部分通常是指電氣控制設(shè)備和必要的線控制柜、勵磁柜和選層器等。曳引機：俗稱減速器。它安裝在機房內(nèi)，一般在建筑物頂層之上，是電梯的曳引裝置，它的純輪通過鋼絲繩牽引轎廂及對重。曳引機是由蝸輪減速箱、繩輪、電機、靠背輪、抱閘、底座等組成。高速元齒輪直流電梯曳引機，由電梯直接帶動繩輪，無減速箱裝置，其余部件同。門廳：每一層電梯門口裝的門，門上帶有機棋鎖及電氣接點。客梯多為自動開關(guān)門，開關(guān)門由轎廂門上的開門刀帶動廳門上的橡皮勒轆來完成的，而轎廂門是由轎廂上的開關(guān)門裝置驅(qū)動的。井道：井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個在納電梯轎廂和對重的有限空間。

8、為了出人，在每個層站開有入口。圍壁：圍壁的作用是將電梯與外界分隔開，當(dāng)導(dǎo)軌架直接安裝在圍壁上時，它還應(yīng)承受費切力。圍壁的結(jié)構(gòu)分為封閉式和空格式。頂板：井道的頂部是機房，它是維修人員工作的地方。因此頂板必須是封閉型的，將井道與機房完全隔離。頂板還具有阻止機房即傳向井道的作用。對于快、高速電梯，為了取得良好的隔聲效果，常在井道頂部設(shè)隔音層，此時的井道頂成了雙層結(jié)構(gòu)。底坑：井道的底坑深入地面，用于安裝緩沖器、限速器、鋼絲繩漲緊裝置等。由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水設(shè)施。機房：機房用來安裝曳引機、電控屏、限速器等。機房可以設(shè)置在井道頂部，也可設(shè)置在井由自部。當(dāng)機房設(shè)于井道底部時，即為曳引機下

9、置式曳引方式。這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建筑物承重大，對井道尺寸要求大，只有在機房無法頂置時才使用。對于絕大多數(shù)電梯，橢均設(shè)于井道頂部。機房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好的通風(fēng)條件。二、可編程控制器的介紹（一）可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 可編程序控制器簡稱為PLC（Programmable Logic Controller）主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。可編程序控制器實際上是一種工業(yè)控制計算機，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異?？删幊绦蚩刂破髦饕蒀PU（中央處理單元）、存儲器（RAM和EPROM）、輸入/輸出模塊（簡稱I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。(

10、1) CPU模塊CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機處理器（CPU）和存儲器組成。CPU的作用類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作：1） 輸入處理：將現(xiàn)場的開關(guān)量輸入信號和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。2） 程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號去控制有關(guān)的電路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運算結(jié)果更新各有關(guān)寄存器的內(nèi)容。3） 輸出處理：將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負(fù)載。(2) I/O模塊I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩

11、類：一類是從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字開關(guān)、限位開關(guān)、接收開關(guān)、關(guān)電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號?？删幊绦蚩刂破魍ㄟ^輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而可編程序控制器的輸入/輸出信號電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以CPU模塊不能直接與外部輸入/輸出裝置相連。I/O模塊除了傳遞信號外

12、，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲隔離的作用。(3) 編程器編程器除了用來輸入和編輯程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。編程器可以永久地連續(xù)在可編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以運行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。（二）可編程序控制器的工作原理可編程序控制器是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出繼電器等。這種計算機程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理結(jié)構(gòu)在功能上某些相似之處。三、三層樓電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計（一）

13、電梯控制要求由于電梯的運行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機的，因此，系統(tǒng)控制采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控制實現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機的輸入信號，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時的控制電梯的運行。另外，轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送PLC的計數(shù)器來進行控制。同時，每層樓設(shè)置一個接近開關(guān)用于檢測系統(tǒng)的樓層信號。為便于觀察，對電梯的運行方向以及電梯所在的樓層進行顯示，采用LED和發(fā)光管顯示，而對樓層和轎廂的呼叫信號以指示燈顯示(開關(guān)上帶有指示燈)。為了提高電梯的運行效率和平層的精度，系統(tǒng)要求PLC能對轎廂的加、減速以及制動進行有效的控制。根

14、據(jù)轎廂的實際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實現(xiàn)。為了電梯的運行安全，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置可靠的故障保護和相應(yīng)的顯示。根據(jù)電梯所處的位置和運行方向，在編程中，采用了四個優(yōu)先級隊列，即上行優(yōu)先級隊列、上行次優(yōu)先級隊列、下行優(yōu)先級隊列、下行次優(yōu)先級隊列。其中，上行優(yōu)先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所處位置以上樓層所發(fā)出的向上運行的呼叫信號，該呼叫信號所對應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所構(gòu)成的陣列。上行次優(yōu)先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所處位置以下樓層所發(fā)出的向上運行的呼叫信號，該呼叫信號所對應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所構(gòu)成的隊列?？刂葡到y(tǒng)在電梯運行中實時排列的四個優(yōu)先級陳列，為實現(xiàn)隨機邏輯控制

15、提供了基礎(chǔ)。當(dāng)電梯以某一運行方向接近某樓層的減速位置時，判別該樓層是否有同向的呼叫信號(上行呼叫標(biāo)志寄存器、下行呼叫標(biāo)志寄存器、有呼叫請求時，相應(yīng)寄存器為l，否則為0)，如有，將相應(yīng)的寄存器的脈沖數(shù)與比較寄存器進行比較，如相同，則在該樓層減速停車：如果不相同，則將該寄存器數(shù)據(jù)送入比較寄存器，并將原比較寄存器數(shù)據(jù)保存，執(zhí)行該樓層的減速停車。該動作完畢后，將被保存的數(shù)據(jù)重新送入比較寄存器，以實現(xiàn)隨機邏輯控制。系統(tǒng)還利用行程判斷樓層，并轉(zhuǎn)化成BCD碼輸出，通過硬件接口電路以LED顯示。（二）程序設(shè)計所設(shè)計的電梯模型共三層，電梯每層的樓廳均設(shè)有按鈕召喚電梯；電梯內(nèi)部設(shè)有按鈕以便乘客選擇要到達的樓層，還

16、設(shè)有開關(guān)門按鈕，方便乘客進出電梯。工作中的電梯控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是對各種呼梯信號和當(dāng)前電梯運行狀態(tài)進行綜合分析，再確定下一個工作狀態(tài)。為實現(xiàn)電梯自動控制，要求控制系統(tǒng)具有自動定向，順向截梯，反向保號，外呼指令記憶，停梯銷號，自動開關(guān)門，自動報警，手動開關(guān)門等。具體設(shè)計思路為：當(dāng)電梯停于一樓或二樓時，按PB3，則電梯上升到LS3停止;當(dāng)電梯停于三樓或二樓時，按PB1，則電梯下降到LS1停止；當(dāng)電梯停于一樓，按PB2，則電梯上升到LS2停止；當(dāng)電梯停于三樓，按PB2，則電梯下降到LS2停止；當(dāng)電梯停于一樓，而二、三樓均有人呼叫時，電梯上升到LS2時停5秒，然后繼續(xù)上升到LS3停止；當(dāng)電梯停于三樓，

17、而一樓、二樓均有人呼叫時，電梯下降到LS2時停5秒，然后繼續(xù)下降到ls1停止；當(dāng)電梯上升途中，任何反方向的下降信號無效，當(dāng)電梯下降途中，任何反方向的上升呼叫無效；每層樓之間的到達時間均應(yīng)在10秒之內(nèi)，否則電梯停止。（三）、電梯PLC I/O配線表輸入電器輸入端子輸出電器輸出端子三層呼叫按鈕PB40002電梯上升KM10501二層上呼叫按鈕PB30003電梯下降KM20500二層下呼叫按鈕PB20001三樓指示燈3F0504一層呼叫按鈕PB10004二樓上指示燈2F上0505三層行程開關(guān)SQ30005二樓下指示燈2F下0507二層行程開關(guān)SQ20006一樓指示燈1F0506一層行程開關(guān)SQ100

18、07(四)、 電梯PLC控制梯形圖（五）電梯PLC控制指令表LD0002DIFU1300OR0504LD0006AND NOT0005DIFU1301OUT0504LD0007LD0003DIFU1302OR0505LD0507AND NOT0006AND NOT0007OUT0505LD0506LD0001AND NOT1004OR0507OR LDAND NOT0001AND NOT0501OUT0507AND NOTTIM001LD0004OUT0500OR0506LD0505AND NOT0007AND NOT0005OUT0506LD0504LD0003AND NOT1004OR10

19、03OR LDAND NOT1300AND NOT0500AND NOT1302AND NOTTIM001OUT1003OUT0501LD1003LD0005AND1301AND NOT0006LD1004AND NOT0007AND NOTTIM000TIM001OR LD#0100OUT1004TIM000#0050LD0005END四、電梯的調(diào)試運行PLC電梯控制系統(tǒng)時強電與弱電的混合系統(tǒng)，因此在控制柜的元件布置和走線上應(yīng)有相應(yīng)的考慮。PLC主機應(yīng)盡量遠離發(fā)熱設(shè)備即變頻器，盡量將發(fā)熱設(shè)備安置在PLC的上方。動力線與PLC的輸入,輸出線分開，接觸器和PLC相隔一定的距離，以減少電磁干擾。并

20、聯(lián)阻容吸收裝置或放電二極管，以消除電磁噪聲。輸入信號檢查，仔細(xì)觀察電梯在運行過程中接受的各開關(guān)信號動作順序是否正常。輸出信號檢查，仔細(xì)觀察主板的各輸出點是否正確，工作是否正常，所控制的信號、接觸器是否正常；運行方向檢查，將電梯置于非端站，電動慢車運行，觀察運行方向是否與目的方向相符，如果不同任意調(diào)換電機側(cè)電源中的兩相。利用上行,下行開關(guān)，試驗電梯上,下電氣限位是否起作用，按上呼叫按鈕，電梯在檢測到門廳或轎箱的召喚信號后，便會上升到指定樓層。上升過程中，只執(zhí)行上行信號，向下信號無效，反之亦然！試驗超載開關(guān)。檢查其他機械部分安裝是否合適。快車之前在轎廂頂檢修運行時，對梯井內(nèi)各種部件進行檢查，主要有

21、：開門刀與各層門地坎間隙；各層廳門門鎖輪與轎廂地坎間隙；平層感應(yīng)器與各層平層橋板間隙；限位開關(guān)，極限開關(guān)與碰鐵之間位置關(guān)系；轎廂上、下坎兩側(cè)端點與井壁間隙；轎廂壁與對重框架之間隙；隨纜、限速器鋼絲繩等與井道各部位距離。對不符合項應(yīng)及時進行調(diào)整。并在檢驗條件下，進行電器安全回路檢驗達到快車試驗要求。電梯用檢修速度將轎廂停于中間樓層，轎廂不載人，按照調(diào)試程序，在機房控制屏處發(fā)出選層信號模擬開車。先單層，后多層，上下往返數(shù)次。如無問題可選上、下端站。上、下端站運行正常后，試車人員進入轎廂進行實際操作。試車中對電梯的信號系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)進行測試，調(diào)整使之正常，對電梯的啟動、加速、減速制動、平層

22、及強迫緩速開關(guān)，限位開關(guān)，極限開關(guān)，安全回路等裝置進行精確調(diào)整，使之達到動作準(zhǔn)確、安全、可靠。外呼按鈕，指示均正常。試驗人員要對限速切斷閥，電動單向閥試驗檢驗。各項規(guī)定測試合格，電梯各項性能符合要求，則液壓電梯快速試驗即結(jié)束。五、結(jié)束語畢業(yè)設(shè)計是?？茖W(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的設(shè)計出電梯PLC控制，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，通過實際設(shè)計相結(jié)合，鍛煉了我綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，通過PLC控制電梯，實現(xiàn)電梯的運行速度，反映時間和停層的準(zhǔn)確度達到一定的標(biāo)準(zhǔn)

23、，而對電梯的速度、運行狀態(tài)、安全、可靠、消防等進行合理的設(shè)計。綜合考慮電梯PLC控制系統(tǒng)，能夠達到“穩(wěn)、準(zhǔn)、快”的要求，這就要求我們的設(shè)計必須嚴(yán)密、可靠。通過這次畢業(yè)設(shè)計，提高了我的意志力和品質(zhì)力，提升了自己的忍耐力，懂得了怎樣緩解壓力，學(xué)會了獨立思考、邏輯思維、提出問題、分析問題、解決問題的方法。這是我們希望看到的，也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容繁多，過程繁瑣，但我的收獲卻更加豐富。通過與李振紅老師的溝通和交流，我了解到此系統(tǒng)的適用條件，此設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，以及各器件適用性。順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。無論

24、PLC控制電梯系統(tǒng)怎么復(fù)雜，我都采用了一些新的技術(shù)和設(shè)備。它們有著很多的優(yōu)越性，但也存在一定的不足，這些不足在一定程度上限制了我們的創(chuàng)造力。比如我的設(shè)計在怎么能夠更大限度的滿足乘客乘坐時的舒適感方面處理的不是很理想，這讓我感到很遺憾。發(fā)現(xiàn)問題，面對問題，才有可能解決問題。不足和遺憾不會給我打擊，只會更好的鞭策我前行，今后我更會關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的為社會做出應(yīng)有的貢獻。參考文獻1李秧耕，何喬治，何峰峰編著電梯基本原理及安裝維修全書.北京：機械工業(yè)出版社，20012張百令，袁克文主編電梯安裝維修工.北京：中國勞動社會保障出版社，20023顧戰(zhàn)松、陳鐵年編著.可編程控制器原理與應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社，19964廖常初主編.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).重慶：重慶大學(xué)出版社，20055曹承志主編.電機、拖動與控制.北京:機械工業(yè)出版社,20016唐介主編.電機拖動與控制基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,20027張勇主編.電機拖動與控制.北京:機械工業(yè)出版