[毕业设计精品]关于七层建筑电梯控制系统PLC的设计.doc

毕业设计（论文）题目：关于七层建筑电梯控制系统PLC的设计姓 名 学 院 机械工程学院 专 业 机电一体化 指导教师 职 称 副 教 授 2011 年 06 月 10 日毕业设计（论文）开题报告表 2011年 6月 1日姓名学院机械工程学院专业机电一体化班级082题目七层建筑电梯PLC控制系统设计指导教师一、 与本课题有关的国内外研究情况、课题研究的主要内容、目的和意义：电梯是一种垂直的运输设备，现已广泛应用于建筑设备和工矿企业，是物质文明的标志之一。因此电梯与人们的工作和生活息息相关。随着社会的发展，电梯用户对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。应用可编程控制器(PLC)取代继电器控制逻辑实现闭环控制，可进一步提高电梯的性能和可靠性，并降低现场调试要求，是电梯控制技术的一大进步。1、 PLC的选择；2、 总体方案的确定；3、 各模块电路的设计；4、 软件的设计；5、 各模块的调试；6、 撰写设计说明书等；通过本次设计培养学生综合运用基础知识，理论联系实际，解决工程实际问题的独立工作能力；强化学生工程实践能力和意识；提高学生的综合素质和创新能力；使学生受到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练，培养学生正确的设计思想和工程经济观点，理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度；引导学生了解社会，树立工作责任感和敬业精神及团队合作精神。二、进度及预期结果：起止日期主要内容预期结果第1-2周分析研究课题，查阅文献，收集相关资料，并填写开题报告表。整体了解设计要求并完成开题报告第3-5周选择合理的PLC完成工具的合理选择第6-8周各模块电路的设计充分了解各模块电路第9-10周软件的设计完成软件的设计第11-13周各模块的调试完成各模块的调试工作第14-15周编写毕业设计说明书，总结并整理整个设计过程。修改设计第16周毕业答辩。完成答辩完成课题的现有条件图书馆以及网上相关方面的资料，指导教师的指导。审查意见指导教师： 年 月 日学院意见主管领导： 年 月 日毕业设计（论文）任务书 题目关于七层建筑电梯控制系统PLC的设计学生姓名学院名称机械工程学院专业班级机电082课题类型设计课题意义目的大使学生综合运用所学的基础理论，专业知识和基本技能，进行工程设计忽然科学研究等工程师的基本训练，进一步培养学生的科学态度，独立分析和解决问题的能力以及创新的精神。本设计在电梯控制系统控制过程进行分析以后，拟订了一个设计流程，对其中涉及到的开关门等系统进行了设计分析任务与进度要求第1-2周 分析研究课题，查阅文献，收集相关资料，并填写开题报告表第3-5周 选择合理的PLC第6-8周 各模块电路的设计第9-10周 软件的设计第11-13周 各模块的调试第14-15周 编写毕业设计说明书，总结并整理整个设计过程第16周 毕业答辩主要参考文献 1 王卫星,孙耀杰,傅立思主编. 可编程控制器原理及应用.中国水利水电出版社.20022 吴中俊,黄永红主编.可编程控制器原理及应用. 机械工业出版社. 2003第2版3 陈金华等主编.可编程序控制器（PC）应用技术.北京 电子工业出版社，19954 廖常初主编.PLC编程及应用.北京：机械工业出版社.20025 皮壮行 宫振鸣 李雪花等主编. 可编程控制器的系统设计与应用举例.北京：机械工业出版社.19926 张琦,张广明,诸小鹏主编.现代电梯构造与使用.北京：清华大学出版社.20047 何乔治.电梯控制技术.北京：机械工业出版社.20038 汪晓平等主编 PLC可编程序控制器系统开发实例导航.北京：人民邮电出版社.20049 王兆义等主编.小型可编程序控制器实用技术.北京：机械工业出版社.1996 10 张凤珊等主编.电气控制及可编程序控制器.北京：中国轻工业出版社.1999 11 郑晓芳.PLC控制交流双速电梯.电气时代.2002，5起止日期2011.3-2011.6备注院长 教研室主任 指导教师 专科毕业设计（论文）评阅表（论文类）题目关于七层建筑电梯控制系统PLC的设计学生姓名学生班级机电082指导教师姓名评审项目指标满分评分选题能体现本专业培养目标，使学生得到较全面训练。题目大小、难度适中，学生工作量饱满，经努力能完成。10题目与生产、科研等实际问题结合紧密。10课题调研、文献检索能独立查阅文献以及从事其他形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案；有分析整理各类信息，从中获取新知识的能力。15论文撰写结构严谨，理论、观点、概念表达准确、清晰。10文字通顺，用语正确，基本无错别字和病句，图表清楚，书写格式符合规范。10外文应用能正确引用外文文献，翻译准确，文字流畅。5论文水平论文论点正确，论点与论据协调一致，论据充分支持论点，论证过程有说服力。15有必要的数据、资料支持，数据、资料翔实可靠，得出的结论有可验性。15论文有独到见解或有一定实用价值。10合计100意见及建议：评阅人签名： 年 月 日毕业设计（论文）成绩考核表学生姓名学院名称机械工程学院专业班级机电082题目关于七层建筑电梯控制系统PLC的设计1毕业设计（论文）指导教师评语及成绩：成绩： 指导教师签字： 年 月 日2毕业设计（论文）答辩委员会评语及成绩：成绩：答辩主席（或组长）签字： 年 月 日3毕业设计（论文）总成绩：a.指导教师给定成绩b.评阅教师给定成绩c.毕业答辩成绩总成绩(a×0.5+b×0.2+c×0.3)摘 要本文介绍了交流双速电梯在七层建筑中的工作过程,PLC控制系统的硬件及软件，着重分析了电梯的自动平层、开关门、平层、层楼显示等梯形图的研究。电梯采用了PLC控制,用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化。另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。本文在使用少部分接触器的基础上，采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。关键词：交流双速电梯；可编程控制器；可靠性；梯形图目 录第一章 绪论11.1电梯研究的意义11.2电梯控制系统的分类11.3电梯的基本原理结构21.4电梯控制系统方案的选择31.5 PLC控制电梯的优点61.6控制系统设计方案的确定61.6.1系统设计的原理61.6.2 所要实现的功能介绍71.6.3交流双速电梯的工作原理7第二章 电梯的机械系统92.1 一般电梯大部分部件简要说明92.2 电梯进道里的主要部件92.3 轿厢上的主要部件102.4 电梯层门口的主要部件11第三章 控制系统的硬件设计133.1 电梯的拖动系统的设计与分析133.2 I/O点数的确定及PLC的选择133.3输入信号的确定153.4输出信号的确定16第四章 控制系统软件设计184.1 程序设计的要求184.2编程思想194.3功能实现流程194.4 PLC内部中间继电器的说明204.5系统各模块的设计说明204.5.1楼层感应模块204.5.2 轿内指令234.5.3门厅召唤梯形图模块244.5.4 电梯的选向电路254.5.5 电梯的换速274.5.6 电梯的平层控制电路294.5.7电梯的开关门控制电路304.5.8电梯的楼层显示及上、下运行显示31第五章 控制系统的模拟调试335.1 前期技术准备335.2 实验室调试步骤及方法335.3 调试应注意的事项345.4电梯的调试过程345.4.1模拟静态调试345.4.2模拟动态调试34结束语36参考文献37致 谢38附录A：控制系统主电路图39附录B：主程序的流程图40第一章 绪论1.1电梯研究的意义随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已进入一个崭新的时代，其应用越来越广。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。随着人们对电梯运行安全性、高效性、舒适性等要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是，进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器（PLC）最早是根据顺序逻辑控制的需求发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已由原来的直流调速逐渐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速技术已成为现代电梯行业的一个热点。本设计在已有通用变频器的基础上，采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达了到较为理想的控制效果。1.2电梯控制系统的分类 1继电器控制系统继电器已有上百年的历史，它是一种用弱电信号控制强电信号的电磁开关。在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和排除是非常困难的，可能会花费大量时间，严重地影响生产。如果工艺要求发生变化，控制柜内的元件和接线需要做相应的变动，这种改造的工期长、费用高，以至于有的用户宁愿扔掉旧的控制柜，另外制作一台新的控制柜。总之，继电器控制系统的动作缓慢，寿命短，可靠性差，体积大，耗电多，设计制造周期长，程序修改费时，不能实现与计算机对话，现在已经被逐渐淘汰。2计算机控制系统小型计算机用于开关控制系统显然存在着“大马拉小车”的情况，因为小型计算机的编程复杂，要求有较高水平的编程人员和操作人员；需要配套非标准的外部接口，对环境和现场条件的要求过高；功能过剩，机器资源未能充分利用；且造价高昂。但微机控制多台电梯运行是电梯控制技术的发展趋势。3PLC控制系统可编程序控制器（PLC）是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，它的功能强，可靠性极高，编程简单，使用方便，体积小巧，近年来在工业生产中得到了广泛的应用，被誉为当代工业自动化的主要支柱之一。它不仅能实现对开关量的逻辑控制，还具有数学运算、数据处理、运动控制、模拟量PID控制、通信联网等功能。在发达的工业化国家，可编程序控制器已经广泛地应用在所有的工业部门，其应用已扩展到楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域。用可编程序控制器结合变频器控制电梯的运行，能使电梯平稳运行并准确停靠。应用可编程控制器(PLC)取代继电器控制逻辑实现闭环控制，可进一步提高电梯的性能和可靠性，并降低现场调试要求，是电梯控制技术的一大进步。1.3电梯的基本原理结构 根据电梯工作的特点，电梯控制系统可分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要影响，调速部分选用可以选择高性能的变频器，利用旋转编码器测量曳引机电机转速，构成闭环矢量控制系统，内环由变频器本身构成电流闭环。通过对变频器参数的合理设置，对超速、缺相等进行了有效的保护。变频器的起动、停止、电机的给定速度选择等，由逻辑部分进行控制，具有起动、停止平稳，低速特性好。节电效果明显等突出优点，并可实现对电机转速加速。度变化率dt2的有效控制，表现在电梯运行上为运行平稳、舒适感好。但是变频调压调速系统，价格比较按贵。简单的交流调速系统，在速度为1.5m/s以下的中低速电梯中经常采用交流双速电梯。而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。逻辑控制部分选用高可靠性的PLC，利用软件逻辑进行逻辑控制。电梯的种类很多，电梯按拖动系统来分有交流单速/双速拖动电梯、交流调压调速电梯、直流发电机电动机可控硅励磁电梯、VVVF变频调压电梯等，按控制方式有信号控制电梯、集选控制电梯、下集选控制电梯等。由轿箱、开关门机构、曳引机构、控制系统等构成。曳引电机是由安装在机房的电动机通过减速箱、制动器等组成，使曳引钢丝绳通过曳引轮，一端连接轿厢，一端连接对重装置，轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮绳槽内产生摩擦力，这样电动机一转动就带动曳引轮转动，驱动钢丝绳，拖动轿厢和对重作相对运动。即轿厢上升，对重下降，轿厢下降，对重上升。于是，轿厢就在井道中沿导轨上、下往复运行，电梯就能执行它竖直升降的任务。轿厢与对重能作相对运动是靠曳引绳和曳引轮间的摩擦力来实现的。这种力就称为曳引力。电梯曳引系统上的曳引力就是曳引绳与曳引轮间的摩擦力，也叫做驱动力，它是通过曳引绳使轿厢运行的力。要使电梯运行，曳引力T必须大于或等于曳引绳中较大载荷力P1与较小载荷力P2之差。即TP1-P2。曳引力是靠曳引绳与曳引轮绳槽的摩擦力产生的，因此必须保证曳引绳不在曳引轮绳槽中打滑，要增大曳引力的方法是： （1）选择合适形状的曳引轮绳槽； （2）增大曳引绳在曳引轮上的包角； （3）选择耐磨且摩擦系数大的材料制造曳引轮；（4）曳引绳不能过度润滑；（5）使平衡系数为0.40.5；电梯不超过额定载荷。另外，曳引驱动电梯还必须满足当对重压在缓冲器上而曳引按电梯上行方向旋转时，不可能提升轿厢的工作条件。电梯自产生以来，就一直在不断发展，但是对不同的电梯，不论采用何种控制方式，总是按轿厢内指令，层站召唤信号要求，向上或向下起动，起行，减速，制动，停站。电梯的控制主要是指对电梯原动机及开门机的起动，减速，停止，运行方向，指层显示，层站召唤，轿车内指令，安全保护等指令信号进行管理。操纵是实行每个控制环节的方式和手段。1.4电梯控制系统方案的选择电梯是高层建筑内部的重要设施之一，电梯的质量好坏在很大程度上是由拖动系统和控制系统两部分决定的。 电梯的拖动系统经历了从简单到复杂的过程。目前用于电梯的驱动系统主要有：单、双速交流电动机拖动系统；交流电动机定子调压、调速拖动系统；直流发电机电动机、晶闸管励磁拖动系统；晶闸管直接供电拖动系统；VVVF变频变压调速拖动系统。 直流电动机具有调速性能好，调速范围大的特点，因此很早就已应用于电梯，采用发电机电动机组形式驱动，它控制的电梯速度达4m/s，但是，机组结构体积大、耗电大、维护工作量较大，且造价高，因此常用于对速度，舒适感要求较高的建筑物中。晶闸管直接供电系统在工业上早有应用，但用于电梯却要解决舒适感（尤其是低速度段）问题，因此应用较晚，它几乎与微机同时应用。比起直流发电机电动机组形成的直流电梯，它有很多优点。如：机房占地节省35%，重量减轻40%，节能25%35%，世界上最高速的10m/s电梯就是采用这种系统，调速比达1：1200。电梯是一种机电结合很紧密的大型工业产品，近年来发展十分迅速。目前电梯主要有VVVF变频变压交流调速电梯和PLC控制的交流双速电梯。1984年，第一台用变频变压（VVVF）系统控制的电梯问世。它采用交流电动机驱动，却可以达到直流电动机的水平。目前速度已达6m/s。它的体积小、重量轻、效率高，节省能源，几乎包括了以往电梯的所有优点，已成为目前最新的电梯拖动系统。 交流单、双速交流电动机拖动系统虽然具有舒适感较差（尤其反映在减速上）的缺点，但具有结构紧凑、维护简单的特点，又采用开环控制方式，线路简单，价格较低，因此得到了广泛的使用。同时人们将涡流制动，能耗制动等方式用于交流电梯上，因此可得到满意的舒适感和平层准确度，因而更增加了它的普遍适应性。况且现在国内的电梯产品和正在运行的电梯大多采用继电器组成的控制系统，其缺点是触点多，故障率高，可靠性差和体积庞大等，采用PLC控制是解决上述问题的重要途径。本设计是设计的交流双速电梯，故采用的是双速交流电动机拖动系统。由于在PLC之前，所有的电梯都是用继电器控制的。传统的控制系统由继电接触控制逻辑组成。而继电器系统的可靠性差，复杂的继电器系统，其故障诊断与排除均非常困难，平均修复时间长，其控制功能被固定在线路之中，功能单一，不易修改，灵活性差，继电器控制是靠触点的机械动作来实现的，使用的继电器越多，反应速度越慢，还存在触点动作时的抖动问题。为了保证控制的安全可靠，设置了许多复杂的连锁电路。加之至今还没有一套通用的容易掌握的继电器电路设计方法。因此，设计复杂的继电器电路既困难又费时，设计出的电路也很难阅读和理解。工业控制机（简称工控机）也是为工业控制设计的。它有实时操作系统的支持，在要求快速、实时性强、功能复杂的领域中占有优势，但其价格较高，将它用于开关量控制以取代继电器系统有些大材小用，其控制的程序一般是用汇编语言编写的，不易被工厂的电气人员掌握。 可编程序控制器是专门为工厂现场应用环境设计的数字运算操作的电子系统，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模板式的输入和输出来控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。结构上采取整体密封或插件组合型，对印刷板、电源、机架、插座的制造和安装，均采取了严密的措施，具有编程方法简单易学、可靠性高、抗干扰能力强，体积小、能耗低，维修工作量小、维修方便，系统的设计、安装、调试工作量小等优点，在工业控制领域具有不可比拟的竞争力。可编程序控制器的特点：（1）编程方法简单易学 梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。（2）功能强，性能价格比高一台小型可编程序控制器内有成百上千个内部继电器、几十到几百个定时器和计数器、几十个特殊用途继电器，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，它具有很高的性能价格比。一台可编程序控制器可以同时控制几台设备，也可以通过联网通信，实现分散控制，集中管理。（3）硬件配套齐全，用户使用方便，实用性强可编程序控制器产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。可编程序控制器有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速的适应工艺条件的变化。（4）无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。触点和接线一多，难免接触不良，因此容易出现故障。可编程序控制器用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，尽剩下与输入和输出有关的少量接线，一般为继电器控制系统接线的十分之一到百分之一，因触点接触不良造成的故障减少了很多。可编程序控制采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，如滤波、隔离、屏蔽、自诊断、自恢复等，使之具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，可编程序控制器已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。（5）系统的设计、安装、调试工作量少可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。可编程序控制器的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图所花的时间比设计继电器系统电路花的时间要少的多。可编程序控制器的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，输出信号的状态可以观察可编程序控制器上有关的发光二极管，调试好后将可编程序控制器安装在现场统调。调试过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，调试的时间比继电器系统少的多。（6）维修工作量少、维修方便可编程序控制器的故障率很低，并且有完善的自诊断和显示功能。可编程序控制器或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据可编程序控制器上的发光二极管或编程器提供的信息迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速的排除故障。（7）体积小、能耗低对于复杂的控制系统，使用可编程序控制器后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，而可编程序控制器的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小的原来的1/21/10。可编程序控制器的配线比继电器控制系统的配线少的多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以节约大量的费用。电梯的运行是一个复杂的过程，为了实现安全、方便、舒适、高效和自动化运行，除了需要良好的拖动系统以外，还必须要有一套完善，可靠的控制系统。随着科学技术的发展，各种危险计算机控制系统，从而大大简化了控制线路，提高了运行可靠性和自动化程度。控制系统主要是对大量的输入输出开关量进行逻辑运算和处理。现在国内的电梯产品和正在运行的电梯大多采用继电器组成的控制系统，其缺点是触点多，故障率高，可靠性差和体积庞大等。微机控制和PLC控制是解决上述问题的两个重要途径。PLC控制更以研制周期短和可靠性高等优越性受到了电梯生产厂家的青睐。近年来，国内有些电梯生产厂家利用可编程序控制器的优点，采用PLC来控制电梯，取得了良好的效果。从电梯的拖动情况看，交流双速电梯其控制部分采用PLC，拖动部分采用交流接触器，电机定子绕组串接阻抗用接触器进行切换的方法进行加、减速控制，端站安全保护采用机械式强迫换速开关、限位开关及极限开关等方式。此种设计尽管能满足运转需要，但在使用中可能出现接触器触点粘连、弹簧失效、触头不能复位、电器元件误动作、开关机械损坏等故障时仍会发生“冲顶或蹲底”事故。防止发生此类故障，除了提高施工质量和元器件质量外，我们可利用PLC中未充分利用的定时器和继电器，借助PLC的故障诊断功能，用程序实现端站保护，弥补上述不足，从而提高电梯的安全可靠性。为了跟上时代的步伐，本课题也采用PLC来控制电梯。1.5 PLC控制电梯的优点（1）在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。（2）去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。（3）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。（4）PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 （5）用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。 （6）更改控制方案时不需改动硬件接线。1.6控制系统设计方案的确定1.6.1系统设计的原理电梯是由提升曳引系统、引导系统、安全装置和电气系统等组成。电气系统又由控制系统、指示呼叫系统和电气安全装置等组成。故电梯设计时应对以下几个组成部分进行考虑。 （1）控制系统 电气控制系统是电梯的指挥系统，它控制轿厢按指令方向和电梯进行速度沿导轨往复升降运行。电气控制系统包括：控制柜、操作盘、选层器、平层器、自动门机构、测速装置等，随自动化程度越高，而电梯的控制系统越复杂。 （2）指挥呼叫系统 显示轿厢运行方向及所在位置，需要使用电梯时的呼叫装置。 （3）电气安全装置 电气安全装置与机械安全装置共同构成了电梯的安全保护系统，电气安全装置 包括： 超速电气保护装置； 供电系统断相、错相保护装置； 超越上、下极限工作位置时的保护装置； 层门锁与轿门电气连锁装置； 操纵盘紧急开关； 超载开关； 自动门防夹开关。1.6.2 所要实现的功能介绍（1） 司机操作：由司机关门启动电梯运行，由轿内指令按钮选向，厅外召唤只能顺向截梯，自动平层。（2）集选控制：集选控制是将轿厢内指令与厅外召唤等各种信号集中进行综合分析处理高度自动控制功能。它对轿内指令、厅外召唤登记，停站延时自动关门启动运行，同向逐一应答，自动平层自动开关门、顺向截梯、自动换向反向应答、能自动应召唤服务。（3）下行集选：只在下行时具有集选功能，因此厅外只设下行召唤按钮，上行不能截梯。（4）上行集梯：其功能类似于下行集选。（5）故障重开门：因故障使电梯不能关闭时，使门重新再打开再试关门。（6）故障检测：一套以编码器为参考的后备检测系统，能在第一时间发现电梯的故障，然后回到底层，并发出报警，通知维修人员。 1.6.3交流双速电梯的工作原理交流双速电梯是一种电梯，他具有简单，经济等特点，舒适感也特别好。因此本课题设计选用交流双速电梯。交流双速电梯的在启动的过程中，为了限制启动电流，改善乘客乘坐电梯的舒适感和防止对机件的冲击，一般在定子电路中串入电抗、电阻、或电阻与电抗的组合体，进行降压启动。随着速度的提高逐级将电阻或电感切除，使电梯逐步加速，最后进入稳速运行。启动的过程中采用过程中采用依次切除电阻或电抗。本系统可以分为硬件模块和软件模块。硬件模块主要包括电器控制系统、PLC控制系统的外部I/O地址的分配，电器控制系统各部件之间的关系如图1所示。软件模块包括楼层感应模块、轿内指令及门厅召唤模块、电梯的选向模块、电梯的换速模块、电梯的平层模块等。其输入输出点与PLC之间的关系如图1.1所示。第二章 电梯的机械系统电梯的机械系统主要由曳引系统、轿厢的对重装置、层门和轿门及开关门系统、机械安全系统等组成。主要完成电梯的快速上、下行及慢速上、下行，轿门和层门的开关及限速、报警等功能。下面对各组成部分进行逐个分析。不同规格型号，其部件组成情况也不相同，本课题选用拽引型电梯。起各组成部件由图2.1和2.2可见。2.1 一般电梯大部分部件简要说明曳引机6 曳引机是电梯主要驱动装置。它主要包括以下几个部件。（1） 驱动电动机。交流电梯使用专用的双速电机或三速电机。直流电机使用专用的直流电机。（2） 制动器。在电梯上通常采用双瓦块常闭式电磁式制动器。电梯停止电源短电情况下制动抱闸，保证电梯不致移动。（3） 减速箱。大多数电梯厂选用蜗轮杆减速箱，也有行星齿轮、斜齿轮减速箱等。无齿轮电梯不需要减速箱。（4） 曳引轮。拽引机上的绳轮称为拽引轮。两端借助拽引刚丝绳分别悬挂轿箱和对重，并依靠拽引钢丝绳与拽引绳槽间的静摩擦力实现电梯轿厢的升降。（5） 导向轮。因为电梯轿厢尺寸一般比较大，轿厢悬挂中心和对重悬挂中心间的距离往往大于设计上所允许的拽引直径。因此对一般电梯而言，通常要设置导向轮，保证两股向下的拽引钢丝绳之间的距离等于或接近于轿厢悬挂中心和对重悬挂中心间的距离。2.限速器。限速器是当轿厢运行速度达到限定值时，发出电信号并产生机械动作安全装置。（1）控制柜。控制柜是将各种电子元器件和电器元件安装的一个防护用的柜行结构内，按预定的程序控制轿厢的电控设备。（2）开关。开关包括电源开关、照明开关。（3）其他。包括选层器、极限开关、机械楼层指示器、发电机组等部件根据电梯的规格种类和需要设置。2.2 电梯进道里的主要部件（1）轿厢。轿厢是电梯的主要部件，是容纳乘客或货物的装置。（2）导轨。导轨是轿厢和对重在升降运行中起到向作用的组件。（3）对重装置。对重装置是在井道中，由拽引钢丝绳经拽引轮与轿厢连接，在运行过程中起平衡作用的装置。（4）缓冲器。但轿厢超过下极限位置时，缓冲器是用来吸收轿厢或对重装置所产生动能的制动的安全装置。缓冲器一般设置在井道底的坑上。液压缓冲器是油液为介质吸收动能的缓冲器；弹簧缓冲器是以弹簧形变来吸收动能的缓冲器。（5）限位开关。限位开关可以安装在轿厢上，也可以装在电梯井道站和下端站附近，当轿厢运行超过端站时，用于切断控制切断电源的安全装置。（6）接线盒。接线盒固定在井道壁上，包括井道中间接线盒和各层站接线盒。（7）控制电缆。控制电缆两端井道中间接线盒和轿内操作厢连接。（8）补偿链或补偿绳。补偿链或补偿绳用于补偿电梯在升、降过程中由于拽引钢丝绳在拽引轮两边产生重量的变化。（9）平层感应器或井道传感器。平层感应器或井道传感器是在平层区内，使轿使轿厢地坎与门厅地坎自动准确对准的装置。2.3 轿厢上的主要部件（1）操作厢。操作厢装在轿厢内靠近轿厢门附近，是用指令开关、按钮或手柄等操作轿厢运行的电器装置。（2）轿内指层灯。轿内指层灯设置于轿厢内，客梯一般装在轿门上方，货梯一般装在轿厢侧壁，用以显示电梯的运行位置和运行方向。（3）自动门机。自动门机装于轿厢顶的前部，是一小型的交流、直流或变频电动机为动力的自动开关轿门和门厅的装置。（4）安全触板。安全触板是一种光电装置，它设置在层门与轿门之间，在层门、轿门关闭过程中，当乘客或障碍物触及时，安全触板是门立即停止关闭并返回开启。（5）轿门。轿门设置在轿厢入口的门（6）称重装置。称重装置是检测轿厢内负载变化状态，并发出相应的信号，如当电梯超载时电梯就会停止运行，这种装置适用于客梯和货梯等。（7）安全钳。安全钳是由限速器作用而引起动作，迫使轿厢或对重装置掣停在导轨上，同时切段控制电路（8）其他部件。其他不见包括轿顶安全窗、光电保护、超载装置、邻梯指示部件等。图 2.1电梯组成图 2.4 电梯层门口的主要部件（1）层门。层门设置在层站入口的封闭口。（2）层门门锁。层门门锁是设置在层内侧，门关闭后，将门锁锁紧，同时接通控制回路，使轿厢可以运行的机电联锁安全装置（3）楼层指示灯。楼层指示灯（限于某些电梯需要）是设置在层门上方或一侧，用以显示轿厢欲运行方向并装有到站音箱机构的装置。（4）呼梯盒。呼梯盒是设置在层站门口，当乘客按下需要的召唤按扭时，在轿厢内可显示或登记，令电梯运行停靠在召唤层站的装置。2.2电梯的基本机械结构图 图第三章 控制系统的硬件设计电梯控制系统的硬件设计包括电梯拖动系统及开关门控制电路和PLC控制系统。首先要设计的是该控制系统的主电路图即拖动系统和开关门电路，然后应当是PLC控制系统的设计，而PLC控制系统的设计是该课题设计的核心部分，那些信号要输入PLC，PLC要驱动哪些负载，以及采用何种编程方式，输入输出点数的确定是整个系统设计的首要问题，决定例如系统的线路及程序的设计方案，系统的硬件设计包括输入、输出信号的确定，PLC的选型和资源的分配等问题。下面依次对一下各方面进行说明。3.1 电梯的拖动系统的设计与分析电梯的拖动系统有许多种，性能好的有直流发电机电动机可控硅励磁拖动系统，变频调压调速系统，价格较为昂贵。简单的有交流调压调速系统、单/双速交流电机拖动系统，在速度1.5m/s以下的中低速电梯中经常采用后者，因为它结构简单，经济实用。现以双速交流电机拖动系统为例加以说明，电梯的主要两个动作上升和下降，可由电动机的正反转来实现。任意调换接入电动机的两根火线即可，此功能可由KM0和KM4（电动机正反转接触器）实现。双速电动机有两套绕组，正常运行时接通高速绕组，即KM5接通，在检修运行或停靠时接通低速绕组，即KM6接通。电梯启动和运行时是接通高速绕组的，但直接起动时会对电网造成冲击，为了降低起动电流，减小机件的冲击，同时也为了改善乘客乘坐的舒适感，一般在启动电路中串入限流电阻或电抗，如图，工作过程为：起动时KM0闭合，而后KM接通。限流电感L1串联在启动电路中，启动完成后（例如经过5s）,KM1接通，电机转入正常高速运行。电梯停靠时，由高速运行转入低速运行。即KM5断开，同时KM6接通，因为速度相差较大，这时会出现回馈制动，为减小制动电流，防止对机件的冲击，也加入限流电阻或电抗，这里采用了两级限流电阻（电抗）。工作过程为：KM0断开而KM6接通，但此时KM2和KM3并不接通，L2和R串入制动电路，经过一段时间后，KM2接通，切除限流电阻。再过一段时间KM3接通，切除限流电抗，电机正常低速运行，最后控制电路切断KM0或KM4，电动机停机。调整串联电阻或电抗的大小、级数，以及通过调整逐级切除电感或电抗的时间，就可以改变启、停的加减速度，满足对舒适感、启停限流及加减速度的要求。3.2 I/O点数的确定及PLC的选择由于楼层数量不同，所配电梯电梯的规模就有差别，I/O数量相差很大，这里以7层楼电梯为例。（1）输入设备的确定先考察电梯桥厢内的操作。操作厢上应有各层的选层按钮，7层共有7个。有司乘人员时，应有司机开关门按钮，上行、下行按钮，需4点输入。考虑到乘客的安全，电梯在门未关好的情况下禁止启动，对桥厢门及厅门的开关极限均应设极限开关，需3点输入，为防止关门夹住乘客，再设一个红外感应输入。共需13个开关量输入点。再考虑井道与桥厢的关系。井道内每层都应设置感应器，以便感知桥厢当前所在层。由于上行和下行时，桥厢进入该层的顺序不同，所以每层设上行、下行两个楼层感应器。为保证桥厢停靠时对层准确，在桥厢上设置了上平层感应器、下平层感应器和门枢感应器，用以感知停靠偏上还是偏下。当停层准确时，3个感应器均接通。共需13点输入。各门厅乘客召