四層電梯教學(xué)模型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、四層電梯教學(xué)模型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計    一、前 言    隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，樓群建筑不斷增多，電梯在當(dāng)今社會的生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為樓群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，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，大部分電梯控制系統(tǒng)都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)

2、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、可靠性高等特點，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器（PLC）來實現(xiàn)。    在電梯控制系統(tǒng)中，采用PLC構(gòu)成的系統(tǒng)，具有可靠性高，故障率低，維修方便等優(yōu)點。本系統(tǒng)設(shè)計就是采用三菱PLC（FX-1s）作為電梯教學(xué)模型的控制裝置。二、四層電梯模型 

3、   1、電梯    電梯是大型機電一體化產(chǎn)品，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大而分散，封閉使用，一旦投入運行，從外部難以全面了解電梯的結(jié)構(gòu)及其工作原理；由于技術(shù)復(fù)雜，專業(yè)性強，結(jié)構(gòu)封閉，在教學(xué)和培訓(xùn)過程中，學(xué)生不能全面了解電梯的結(jié)構(gòu)，因此，研制能夠真實反映電梯結(jié)構(gòu)和使用功能的電梯模型及控制系統(tǒng)十分必要。    目前，用于教學(xué)的電梯模型大體有以下兩種：一種是電梯結(jié)構(gòu)模型，即靜態(tài)模型，用以描述電梯的各個組成部分；另一種是使用過程的模擬，即動態(tài)模型，采用發(fā)光二極管等模擬顯示元件描述電梯的啟動、加速、穩(wěn)速運行、減速制動、平層停靠等過程；上述

4、兩種模型雖然能夠較清晰的表示電梯系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和使用過程，但與實際的控制系統(tǒng)相距甚遠(yuǎn)，不能真實地描述電梯的使用功能。    2、四層電梯模型    結(jié)合教學(xué)的需要，我們研發(fā)設(shè)計了四層電梯模型，該電梯模型基本上反映了電梯的結(jié)構(gòu)和使用功能，效果直觀，可操作性好；選用功能較強的PLC作為控制單元，符合我國當(dāng)前中低速電梯控制系統(tǒng)的實際情況。同時，該模型為電梯技術(shù)教學(xué)提供了較理想的實驗平臺，使用者可以直觀地驗證其程序編輯的正確性，便于理解電梯控制的邏輯關(guān)系。其中機械部分由林樹蔭老師指導(dǎo)設(shè)計，電氣部分由本人設(shè)計完成。  

5、60;          該電梯模型由機械和電氣兩大系統(tǒng)組成。機械系統(tǒng)由曳引系統(tǒng)、轎廂和對重裝置、導(dǎo)向系統(tǒng)、廳轎門和開關(guān)門系統(tǒng)等組成；電氣控制系統(tǒng)主要由PLC、單相電機、繼電器、行程開關(guān)等十多個電器元件組成。    ·系統(tǒng)控制：    （1）開始時，電梯處于任意一層。    （2）當(dāng)有呼梯信號到來時，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，到時達(dá)該樓層時，轎廂停止運行，轎廂門自動打開，延時3秒后自動關(guān)門。  

6、;  （3）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）的呼梯信號均不響應(yīng)；如果某反向呼梯信號前方再無共它呼梯信號，則電梯響應(yīng)該呼梯信號。    （4）電梯具有最遠(yuǎn)反向呼梯響應(yīng)功能。    ·技術(shù)參數(shù)：    （1）曳引電機：單相 15W  10N/min    （2）曳引方式：雙向1:1吊索法    （3）門電機：單相  5W   10N/min 

7、60;  （4）額定速度：0.05米/秒三、可編程序控制器（PLC）    1、PLC    可編程序控制器為（Programmable Logic Controller，簡稱PLC），是在繼電順序控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用自動控制裝置。    國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：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(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸

8、出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。    PLC具有可靠性高、適應(yīng)面廣、抗干擾能力強、編程方便、對環(huán)境要求低、與其他裝置配置連接方便等特點。在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中占有極其重要的地位。    2、PLC程序設(shè)計步驟    （1）根據(jù)設(shè)計要求，分析系統(tǒng)的控制；    （2）分配PLC的輸入點和輸出點；    （3）畫出硬件接線圖；  

9、60; （4）設(shè)計梯形圖程序；    （5）寫出指令程序表。    四、四層電梯模型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計    1、設(shè)計目的    （1）實現(xiàn)電梯運行的自動控制；    （2）制作、完善教學(xué)教具；    （3）加強教師教學(xué)教研水平；    （4）更好的為教學(xué)服務(wù)。    2、設(shè)計要求    （1）電梯上行設(shè)計要求：&#

10、160;   a、當(dāng)電梯停于1f或2f，3f呼叫時，則上行，到3f的行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉；    b、當(dāng)電梯停于1f，2f呼叫，則上行，到2f的行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉；    c、當(dāng)電梯停于1f，2f，3f同時呼叫，電梯上行到2f，行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉，繼續(xù)上行到3f行程開關(guān)控制停止；    d、當(dāng)電梯停于1f，3f，4f同時呼叫時，電梯上行到3f，行

11、程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉，繼續(xù)上行到4f行程開關(guān)控制停止；    e、當(dāng)電梯停于1f，2f，4f同時呼叫時，電梯上行到2f，行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉，繼續(xù)上行到4f行程開關(guān)控制停止；    f、當(dāng)電梯停于1f，2f，3f，4f同時呼叫時，電梯上行到2f，行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉，繼續(xù)上行到3f，行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉，繼續(xù)上行到4f行程開關(guān)控制停止； 

12、0;  g、電梯停于2f，3f和4f同時呼叫，電梯上行到3f，行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉，繼續(xù)上行到4f行程開關(guān)控制停止；    h、當(dāng)電梯停于1f或2f或3f時，4f呼叫，則上行到4f行程開關(guān)控制后停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉。    （2）電梯下行設(shè)計要求：    a、當(dāng)電梯停于4f或2f，3f呼叫時，則下行，到2f的行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉；    b、

13、當(dāng)電梯停于4f，3f呼叫，則下行，到3f的行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉；    c、當(dāng)電梯停于4f，2f，3f同時呼叫，電梯下行到3f，行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉，繼續(xù)下行到2f行程開關(guān)控制停止；    d、當(dāng)電梯停于4f，3f，1f同時呼叫時，電梯下行到3f，行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉，繼續(xù)下行到1f行程開關(guān)控制停止；    e、當(dāng)電梯停于4f，2f，1f同時呼叫時，電梯下行到2f，行程

14、開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉，繼續(xù)下行到1f行程開關(guān)控制停止；    f、當(dāng)電梯停于4f，3f，2f，1f同時呼叫時，電梯下行到3f，行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉，繼續(xù)下行到2f，行程開關(guān)控制停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉，繼續(xù)下行到1f行程開關(guān)控制停止；    g、當(dāng)電梯停于4f或3f或2f時，1f呼叫，則下行到1f后停止，同時，轎廂門與廳門打開，3秒后，轎廂門與廳門關(guān)閉。    （3）電梯呼叫、上行或下行均

15、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）的呼梯信號均不響應(yīng)；如果某反向呼梯信號前方再無共它呼梯信號，則電梯響應(yīng)該呼梯信號。    （5）電梯具有最遠(yuǎn)反向呼梯響應(yīng)功能。    3、I/O分配                 4、硬件接線圖     &

16、#160;      5、調(diào)試運行及教學(xué)    實驗證明，該系統(tǒng)能較直觀地描述電梯的結(jié)構(gòu)，將電梯的機械傳動與電氣控制有機地結(jié)合起來，較全面地演示電梯的使用功能；通過修改PLC控制程序，可在該模型上，實現(xiàn)多種電梯運行、控制方式，不僅可以作為實驗設(shè)備，也可為電梯的科研提供了一個模擬平臺。    經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試后，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，基本達(dá)到教學(xué)的要求，對于電工、機電一體化專業(yè)學(xué)生（如圖三）來說是一個非常不錯的學(xué)習(xí)平臺。使學(xué)生對PLC編程和電梯控制有較深的了解。                     6、下一步工作    實驗證明，該系統(tǒng)設(shè)計控制直觀，運行穩(wěn)定。但對于PLC、電梯來說都是一個系統(tǒng)的知識，為了更好的服務(wù)于教學(xué)，我將繼續(xù)完善該電梯模型的控制，如：電梯