五層電梯的PLC控制系統(tǒng)設計Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式XXXX大學XX學院畢業(yè)論文開題報告論文題目：五層電梯的PLC控制系統(tǒng)設計專業(yè)：電氣自動化技術指導教師：學生姓名：2008年5月15日整理為word格式整理為word格式整理為word格式1.本課題研究的背景及目的

背景：生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進步。150年來，電梯的材質由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新——手柄開關操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制、人機對話等等，多臺電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運輸能力的優(yōu)勢；變速式自動人行道扶梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時間；不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。老式電梯使用大量的繼電器和接觸器進行控制，使其結構復雜、體積龐大、成本高昂、易于出故障、保養(yǎng)及維修困難等。用PLC取代繼電器和接觸器系統(tǒng)實現(xiàn)電梯自動控制，不僅由于用軟件編程取代了硬接線，在改變機械動作時只需要改變程序而無需重新配線，而且由于用PLC內部的“軟繼電器”取代了電氣控制柜的安裝尺寸，充分體現(xiàn)出設計、施工周期短，通用性強，可靠性高優(yōu)點。

據(jù)統(tǒng)計，我國在用電梯34.6多萬臺，每年還以約5萬～6萬臺的速度增長。電梯服務中國已有100多年歷史，而我國在用電梯數(shù)量的快速增長卻發(fā)生在改革開放以后，目前我國電梯技術水平已與世界同步。目的:熟悉PLC編程，掌握PLC梯形語言，掌握PLC編程的方法。培養(yǎng)實際操作、獨立思考、工作的能力，學以致用。2.本課題主要研究內容和預期目標本課題主要研究內容：本文主要內容是研究電梯的PLC控制系統(tǒng)設計。其中涉及到了電梯控制系統(tǒng)中最常見的問題，包括電梯的外呼梯、內呼梯、開關門、制動、制動減速、啟動、啟動延時、關門保護、超重報警等主要內容。預期目標：通過本次簡單的電梯（5層）控制系統(tǒng)設計，掌握PLC編程的方法，能夠舉一反三，通過現(xiàn)象看本質，本次的設計內容能為高層電梯的控制系統(tǒng)設計提供參考。3.本課題主要參考文獻[1]廖常初，可編程程序控制器及應用技術（第四版），重慶大學出版社，2006[2]劉克勤，可編程程序控制器PLC，重慶交通大學印刷，2007[3]葉安麗，電梯控制技術（第二版），機械工業(yè)出版社，2007整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.本課題具體進度安排1.5月4日—5月72.5月8日—3.5月11日—5月4.5月21日—55.5月28日—6月6日提交三稿(定稿),答辯準備。5.指導教師意見指導教師：年月日整理為word格式整理為word格式整理為word格式五層電梯的PLC控制系統(tǒng)設計專業(yè)電氣化鐵道技術姓名劉曉晗指導教師趙永君2012年4月6日整理為word格式整理為word格式整理為word格式畢業(yè)設計(論文)評語郁郁語畢業(yè)設計(論文)評語郁郁語指導教師評語：指導教師：年月日是否能參加畢業(yè)設計（論文）答辯：指導教師：年月日整理為word格式整理為word格式整理為word格式目錄摘要………………………11.概述……………………12.PLC的特點……………23.PLC的應用領域………34.PLC的選擇……………45.電梯的PLC控制系統(tǒng)工作原理………46.轎廂內控制面板示意圖………………87.電梯控制工作示意圖…………………98.電梯控制接線原理圖………………109.輸入輸出分配表……………………11整理為word格式整理為word格式整理為word格式10.梯形圖程序…………1311.指令表程序…………1812.結束語………………2213.參考文獻……………22五層電梯的PLC控制系統(tǒng)設計摘要：隨著科學技術的發(fā)展，近年來，我國的電梯生產技術得到了迅速發(fā)展．一些電梯廠也在不斷改進設計、修改工藝。更新?lián)Q代生產更新型的電梯，電梯主要分為機械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩大部份，隨著自動控制理論與微電子技術的發(fā)展，電梯的拖動方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化，交流調速是當前電梯拖動的主要發(fā)展方向。本文主要詳細講述了PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應用。關鍵詞：PLC電梯控制系統(tǒng)電梯系統(tǒng)設計Abstract:Withthedevelopmentofscienceandtechnologyinrecentyears,China'selevatorproductiontechnologyforfastdevelopment.Someelevatormanufacturersalsocontinuetoimprovethedesign,modificationprocess.Replacementofproductionupdatetheelevators,escalatorsandmechanicalsystemscanbedividedintotwopartscontrolsystem,withautomaticcontroltheoryandthedevelopmentofmicroelectronicstechnology,elevatorthedragwayandmeansofcontrolaregreatchangeshavetakenplace,exchangeSpeedisthemaindragelevatorthecurrentdirectionofdevelopment.ThisarticledetailedaccountofthePLCintheelevatorcontrolsystemapplications.

Keywords:PLCelevatorcontrolsystemelevatorsystemdesign1.概述目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電路控制系統(tǒng)(“早期安裝的電梯多為繼電器控制系統(tǒng))、PLC控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點，目前已逐漸被淘汰。微機控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設計復雜，一般維修人員難以掌握其維修技術等缺陷。而PLC控制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強,設計和調試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術改造。整理為word格式整理為word格式整理為word格式正是由于PLC有著如此多的優(yōu)點，PLC已成為系統(tǒng)自動化、信息化、遠程化及智能化的重要支柱。因而，學習PLC不僅是自動化系統(tǒng)集成的設計、使用與維修人員的迫切要求。可編程序控制器是微型計算機技術與繼電器常規(guī)控制技術結合的產物，是在順序控制的基礎上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機.2.PLC的特點2.1可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng)和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。

2.2配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

整理為word格式整理為word格式整理為word格式2.3易學易用，深受工程技術人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。

2.4系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。

2.5體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。3.PLC的應用領域目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。

3.1開關量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。

3.2模擬量控制在工業(yè)生產過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

整理為word格式整理為word格式整理為word格式3.3運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

3.4過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

3.5數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

3.6通信及聯(lián)網PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推系出各自的網絡統(tǒng)。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。4.PLC的選擇FX2N是FX系列中功能最強、速度最高的微型可編程序控制器。它的基本指令執(zhí)行時間達0.08us每條指令，遠遠超過了很多大型可編程序控制器。用戶存儲器容量可擴展到16K步，最大可擴展到256個I/O點，有5種模擬量輸入/輸出模塊、高速計算器模塊、脈沖輸出模塊、4種位置控制模塊、多種RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴展板，以及模擬定時器功能擴展板，使用特殊功能模塊和功能擴展板，可以實現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網通信等功能。本文使用FX整理為word格式整理為word格式整理為word格式2N-80MR。5.電梯的PLC控制系統(tǒng)工作原理本文以交流雙速電機拖動為例，介紹PLC在五層五站電梯中的應用。5.1開關門環(huán)節(jié)電梯的開關門存在以下幾種情況：(1)電梯投入運行前的開門。此時電梯位于基站，將開關梯鑰匙插入SA2內，旋轉至開梯位置，則電梯應自動開門，人員進入轎廂，選層后電梯自動運行。(2)電梯檢修時的開關門。檢修狀態(tài)下，開關門均為手動狀態(tài)，由開關門按鈕SB1、SB2實施開門與關門。(3)電梯自動運行停層時的開門。電梯在平層位置停層時，M140接通，電梯應開始開門。(4)電梯關門過程中的重新開門。在電梯關門的過程中，采用光幕傳感器進行檢測,若有人或物夾在兩門的中間，自動發(fā)送重新開門信號，以達到重新開門的目的。(5)呼梯開門。電梯到達某層站后，如果沒有人繼續(xù)使用電梯，電梯將停靠在該層站待命，若有人在該層站呼梯，電梯將首先開門，以滿足用梯的要求。若其他層站有人呼梯，電梯將首先定向，并起動運行，到達呼梯層時再開門，此時的開門按停層開門處理。(6)電梯停用后的關門。此時電梯到達基站，人員離開轎廂，電梯自動關門，將開關梯鑰匙插入SA2,旋轉到關梯位置，電梯的安全回路被切斷，PLC停止運行，電梯被關閉。(7)電梯自動運行時的關門。停站時間繼電器T50延時結束后，電梯自動關門。停站時間未到，可通過關門按鈕實現(xiàn)提前關門。M102：自動運行時開門禁止；M100：開門輔助繼電器；Y10：開門輸出；M101：關門輔助繼電器；Y11：關門輸出整理為word格式整理為word格式整理為word格式;M200:光幕傳感器輔助繼電器;M220:Z重量探測器輔助繼電器。5.2層樓信號的產生與清除環(huán)節(jié)當電梯位于某一層時，指層感應器(1KR--5KR)產生該層的信號，以控制指層燈的狀態(tài)，離開該層時，該樓層信號應被新的樓層信號(上一層或是下一層)所取代。程序中當層的層樓輔助繼電器是用上層或是下層的層樓信號關斷的。M110---M114：1到5層記憶燈輔助；Y14---Y20：1到5層記憶燈控制輸出。5.3停層信號的登記與消除環(huán)節(jié)人員通過對轎廂內操縱盤上1---5層選層按鈕的操作，可以選擇欲去的樓層。選層信號被登記后，選層按鈕下的指示燈亮。當電梯到達所選的樓層后，停層信號即被消除，指示燈也應熄滅。程序中各內選層輔助繼電器支路中串入了層樓輔助繼電器的動斷觸點。M120---M124：內選1到5層輔助繼電器；Y23---Y27：內選1到5層記憶燈控制輸出。5.4外呼信號的登記與消除環(huán)節(jié)人員在廳門外呼梯時，呼梯信號應被接收和記憶。當電梯到達該樓層，且定向方向與目的地方向一致時(基層與頂層除外)，呼梯要求已滿足，呼梯信號應被消除。按下外呼按鈕時，相對應的外呼輔助繼電器接通，外呼鈕下的指示燈亮，表示呼梯要求已被電梯接收并記憶。而該信號的消除環(huán)節(jié)是由當層信號的動斷觸點與運行方向信號的動斷并聯(lián)構成。這樣安排是前邊提到過的電梯運行中只響應同時呼梯的原則決定的。即電梯運行方向與呼梯目的的地方向一致且到達呼梯樓層時，電梯將停止，呼梯要求已滿足，呼梯信號被消除。電梯運行方向與呼梯目的地方向相反時，如電梯從一樓向上運行(上行)而呼梯要求從二樓向下，若有去三樓以上的內選層要求及外呼梯要求，電梯到達二樓時(無二樓上行要求)不停梯，呼梯要求沒有滿足，呼梯信號不能消除；若三樓以上無用梯要求，電梯將停在二樓，但呼梯信號(二下)，不能立即消除，待人員進入轎廂，選層(去一樓)后，電梯定向下，則二下呼梯信號已滿足，呼梯信號被消除。整理為word格式整理為word格式整理為word格式M130:1層上行輔助；M131：2層上行輔助；M132：2層下行輔助；M133：3層上行輔助；M134：3層下行輔助；M135：4層上行輔助；M136：4層下行輔助；M137：5層上行輔助；Y30---Y37：1到5層外呼記憶燈控制輸出。5.5電梯的定向環(huán)節(jié)在自動運行狀態(tài)下，電梯首先應確定方向，也即定向。電梯的定向只有兩種情況，即上行和下行。電梯處于待命狀態(tài)，接收到內選和外呼信號時，應將電梯所處的位置與內選和外呼信號進行比較，確定是上行還是下行。一旦電梯定向后，內選與外呼對電梯進行順向運行的要求沒有滿足的情況下，定向信號不能消除。檢修狀態(tài)下運行方向直接由上行和下行起動按鈕確定，不需定向。梯形圖中M103及M104分別為定上行及定下行輔助繼電器，它們線圈的工作條件觸點塊由內外呼信號及電梯位置信號組成，前文中所說的“比較”是通過電梯位置信號對呼梯信號的“屏蔽”實現(xiàn)的，比如當電梯上行且位于2層時，M111的動斷觸點斷開，1層的內呼外喚都不再能影響上行狀態(tài)。梯形圖中，M103及M104在電梯上行及下行的全過程中，存在不能全程接通的情況，如上行至5樓時，一旦5樓層樓繼電器M114接通時，M103則立即斷開，而此時電梯仍處于上行狀態(tài)，至5樓平層位置時才能停止。為解決這一問題，引入M143---M146，使上行與下行繼電器接通時間延長至上行及下行的全過程。若不使用M143---M146，可能會發(fā)生下述情況：4樓向上的外呼信號(不存在其他外呼及內選層信號)，使電梯上行，電梯至4樓位置，M113使M103斷開，從電梯至4樓位置到電梯停層開門，人員進行轎廂內選5層之間的時間內，1、2、3樓的外呼及內選層信號可以使電梯在未完成4樓向上的運動之前定下行方向。M103：定上行；M144：上行；Y21：上行指示；M104：定下行；M146：下行；Y22：下行指示。5.6自動運行時啟動加速和穩(wěn)定運行環(huán)節(jié)電梯的啟動條件是：運行方向已確定，門已關好。其梯形圖只考慮接觸器的通電，而沒有考慮其斷電與互鎖等問題。5.7停車制動環(huán)節(jié)電梯在停車制動之前，應首先確定其停層信號，即確定要停靠的樓層，應根據(jù)電梯的運行方向與外呼信號的位置和轎內選層信號比較后得出。梯形圖中，各層的停車觸發(fā)信號在下行下呼，上行上呼及內選層信號存在時產生，這些都是符合前邊所談到的停車原則。當存在觸發(fā)信號電梯又運行到當層時產生停車信號。停車信號M105梯形圖支路中M103、M104動斷觸點的作用是為了解決呼梯方向與電梯電梯運行方向相反時的停車問題(如二樓向下的外呼信號，使電梯從一樓向上運行時，M151不會被觸發(fā)，至二樓位置，靠M103、M104的動斷觸點使M105接通)而設置的。而停車信號的消除是停車時間到，T50為停層時間定時器。整理為word格式整理為word格式整理為word格式M150---M154：1至5樓停車觸發(fā)或復位；M105：停車信號。停車制動之前，應先產生停車制動信號，然后由停車制動信號控制接觸器實現(xiàn)停車制動。M106：制動輔助繼電器。T50：停層時間(含制動時間)；M140：停層開門；Y0：上行；Y1：下行；Y2：高速；T51：啟動延時；Y3：低速；T52：啟動延時；T53：減速延時；Y5：慢速啟動；Y6：制動減速;Y7：制動。5.8應用舉例以下以某人甲乘坐電梯為例，做簡要解釋。甲在一樓按下上召喚按鈕，而此時電梯剛好正停在一樓沒人使用，則此時電梯接受召喚開門，甲進入轎廂內，按下轎廂內控制面板四樓內選按鈕，然后按下關門按鈕，則電梯向上行駛。若在向上行駛期間有人在二、三樓進行下召喚則電梯不會停車，只記憶此次召喚，待到電梯沒人使用或向下行駛時才響應此操作；若在向上行駛期間有人在二、三樓進行上召喚則電梯停車等待人員進入轎廂后繼續(xù)向上行駛，待到四樓停車、開門，甲走出轎廂。就完成了乘客甲的乘梯要求。整理為word格式整理為word格式整理為word格式HL6HL6SB10燈HL7HL16SB9HL5SB8HL4SB7HL3SB6HL2SB5HL1SB1SB212345stop轎廂內控制面板(圖1)整理為word格式整理為word格式整理為word格式SQ17SQ175SB2HL155SQ4SB1HL144SQ4SB2HL133SB1HL123SQ3SB2HL112SB1HL102SQ2SB2HL91SB1HL81SQSQ18電梯控制工作示意圖(圖2)整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式輸入代號輸出代號X041SA2安全運行Y000KM1上行X000KA1門鎖Y001KM2下行X001SA1-1自動Y002KM3高速X002SA1-2檢修Y003KM4低速X003SB1開門Y004KM5啟動加速X004SB2關門Y005KM6慢速啟動X005SB3上行啟動Y006KM7制動減速X006SB4下行啟動Y007KM8制動X007SQ5基站Y010KM9開門X010SQ6開門到位Y011KM10關門X011SQ7關門到位Y0141HL一層層樓指示X012SQ17上行限位Y0152HL二層層樓指示X013SQ18下行限位Y0163HL三層層樓指示X014SB5一樓內選Y0174HL