基于PLC电梯控制系统设计毕业设计.doc

学士学位论文基于PLC电梯控制系统设计BASED ON PLC ELEVATOR CONTROL SYSTEM DESIGN卢传龙佳木斯大学2013年6月 国内图书分类号： 学校代码：10213国际图书分类号： 密级：公开 工学学士学位论文基于PLC电梯控制系统设计学生：卢传龙导 师：陈永波申请学位：工学学士学科：机械设计制造及其自动化所 在 单 位：机械工程学院答 辩 日 期：2013年6月授予学位单位：佳木斯大学Classified Index: U.D.C: Dissertation for the Doctoral Degree in EngineeringBASED ON PLC ELEVATOR CONTROL SYSTEM DESIGNBachelor：Lu ChuanlongSupervisor：Chen YongboAcademic Degree Applied for：Bachelor of EngineeringSpeciality：Mechanical Manufacturing-Design and automation professionalAffiliation：School of Mechanical EngineeringDate of Defence：June, 2013Degree-Conferring-Institution：Jiamusi University摘 要随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。传统的电梯控制系统采用的是继电器逻辑控制电路，这种控制易出故障，维护不便，运行寿命短，占地空间大，正逐步被淘汰。为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计了一套以PLC为核心控制器的电梯自动控制系统，用来取代以往的较复杂的继电器接触器控制。系统的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生产的FX2N-128MR-001型PLC，因为在核心控制部分采用的是软件程序控制，从而在保证电梯正常运行这个要求的情况下，大大的提高了电梯故障检查与维修的方便性和容易性，同时还克服了手动操作所带来的一些人为干扰因素，取得了良好的预期效果。关键字：PLC;电梯控制;梯形图AbstractWith the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life. The quality of the lift performance of the impact on people's lives becoming more and more obvious, it must strive to improve the performance of elevator systems, and ensure the operation of the lift is safe, reliable and energy efficient. The traditional elevator control system uses logic of the relay to control circuit, this kind of controls easily to be crash, maintains inconveniently, the movement life is short, and that occupying a large area of space, it being eliminated gradually. For raising the credibility of the automatic control system and the work efficiency of the equipments, design a set of take PLC as the core controller of the elevator auto control system, using to replace former more complicated of after electric appliances-the contact machine control. The core part(control part) of the system used a Japanese Mitsubishi company to produce of the FX2N 128MR-001 type PLC is the software procedure control in the core because of what to control the part adoption, thus Be promising the elevator circulates normally under the circumstance ofwith this request, raised elevator to break down check and the convenience and easy for maintain consumedly, still overcame to move an operation some artificial interference factors bring in the meantime, obtain the good results.Keywords：PLC;elevator controlling system design;ladder diagram目 录摘 要IABSTRACTII第1章绪论11.1设计的研究背景及意义11.2电梯的国内外发展状况21.3常用的控制系统及特点31.3.1继电器控制系统31.3.2微机控制系统41.3.3可编程控制器系统41.4 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景51.5 电梯的功能要求71.6设计的研究内容8第2章控制对象介绍92.1电梯简介绍92.2 电梯的主要组成部分102.3 电梯的安全保护装置102.4电梯的安全运行有以下一些主要控制要求11第3章硬件设计153.1 可编程控制器（PLC）的选型153.2 交流双速电梯的主电路153.3 门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路173.4 PLC的选型及输入输出端口的安排18第4章 软件设计234.1 软件设计流程234.2开关门环节244.3信号的产生与消除环节254.3.1层楼信号产生与消除环节254.3.2停层信号的登记与消除环节274.3.3外呼信号的登记与消除环节284.4电梯的定向环节314.5起动、稳速运行、制动加速环节354.5.1自动运行时起动、加速和稳定运行环节354.5.2停车制动环节35结 论41参考文献43附 录45致 谢65第1章 绪论1.1设计的研究背景及意义随着科学技术日新月异地发展，人们物质文化生活水平的逐步提高，高层建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼如雨后春笋。伴随建筑业的发展，为建筑内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种工作和生活中的必需设备，完全可以预想到，随着社会的发展，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将和汽车一样，成为重要的垂直运输设备之一。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要而发展起来的，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己逐渐被PLC控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐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己成为现代电梯行业的一个热点。总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。1.2电梯的国内外发展状况在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的，目自口进入了“第三次浪潮”，2004年总产量超过了8万台，而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到2005年，中国电梯的年产量达到135万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长178。2005年安装验收电梯124465台，截至05年底，我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74”。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISOTCl78以来，先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有许多企业可以生产了。国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量己达l万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。1.3常用的控制系统及特点1.3.1继电器控制系统在工农业、交通运输业等部门中，使用着各种各样的生产机械，它们大都以电动机作为动力进行拖动。电动机是通过某种自动控制方式来进行控制的，最常见的是继电器控制方式。其作用是:实现对电力拖动系统的启动、调速、反转和制动等运行性能的控制；实现对拖动控制系统的保护，满足生产工艺的要求；实现生产过程自动化。在电梯的控制中，继电器控制系统有以下优点：（1）、所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路简单，电路图较直观形象，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人掌握。（2）、系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。（3）、大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。（4）、多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉掌握的人员较多。尽管继电器控制系统有以上很多优点，但电梯继电器控制系统仍存在许多问题，主要有：（1）、系统触点繁多，接线复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。（2）、普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。（3）、由于采用固定接线形式，通用性和灵活性较差，不易改变。（4）、系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。（5）、由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高，而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。1.3.2微机控制系统随着计算机技术的发展，微型计算机在工业控制系统中得到了广泛的应用。在电梯控制上采用微型计算机控制方式越来越受到人们的重视。微机的功能很多，在电梯的控制上主要作用是：取代全部或部分的继电器；取代传统选层方法，结合光电编码器实现了数字选层；实现复杂的调配管理。微机控制系统用于电梯的控制中，有许多优点，如下所示：（1）、采用无触点逻辑线路，以提高系统的可靠性，降低维修费用，提高产品质量。（2）、可改变控制程序，灵活性大；可适应各种不同的要求，实现控制自动化。（3）、可实现故障显示及记录，使维修简便，减少故障时间，提高运行效率。（4）、微机控制装置体积小，可减少控制装置占地面积。（5）、用微机实现群控管理，合理调配电梯运行效率，节约能源。采用微机控制系统，电梯附加功能的实现，主要依靠软件来实现，这就要求工作人员对程序的掌握很熟悉，而这恰恰是我国的薄弱之处。1.3.3可编程控制器系统在当今时代由于工业自动化程度的不断提高对自动化控制的要求也日趋增加，PLC则能在很大程度上很广的范围内实现自动化控制。由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。现在PLC作为用于工业生产过程控制的专用计算机，与商家、家用的微机不同，由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和工作运行的连续性，使其在设计上有许多特点。（1）、可靠性高，抗干扰能力强；（2）、编程方法简单、直观；（3）、体积小、耗能低、重量轻；（4）、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；（5）、控制程序可变，具有良好的柔性；（6）、维修工作量小、维护方便；（7）、接口模块功能强、品种多。1.4 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PLC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。(1)智能化。我们这罩所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排，说到底是一种程序控制，是一种周期性的系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点，不仅具有传统的人工智能的所有优点，而且还有传统的人工智能无法比拟的东西，具有动念和随机处理各种问题的能力，诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息，自动地制定每次最优的运动速度和停车政策；自动选择运动方面；双向语音交流；到达目的层的语音提示等，让乘客有更多的主动性，使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所在，并及时报警予以排除。(2)安全。运行安全是电梯的根本和关键。可以说，电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一种良好的视觉效果，让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时，电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐，彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时，电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾，不但让老人和孩子感到方便和舒适，而且更让其家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能，使电梯在保证运行效率最高的同时，使电梯能最大限度地得到休眠。(3)与环境的协调和平衡，包括以下几个方面：视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展：视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人，格调高雅，制作精良的电梯，乘客自然会有一种安全的感觉，有一种视觉上的舒适。用料低廉，款式陈旧，色彩沉闷，甚至破破烂烂的电梯，乘客视觉协调无从谈起，乘坐电梯的第一感觉就是不安全。国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的，甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。消除电磁辐射。如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小，而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)的正常运转。舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式，按人体生理适应要求，利用计算机优化设计而成的理想运行曲线，实现更稳定、更舒适的运行。对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内，心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯的周围种植花草；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目；在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁；在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等。1.5 电梯的功能要求 图1-1信号控制系统（1）电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。（2）利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。（3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。（4）电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。电机正传，电梯上升；电梯反转，电梯下降。（5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。（6）每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的层面指令按。（7）电梯启动、运行、到站实现速度调节。（8）行车时，门厅和轿厢都不能开门；开门之后不能停车，有门锁连锁保护平层时可自动开门、手动开门，夹人时自动开门。1.6设计的研究内容我国国产电梯多为继电器和PLC控制方式，继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷，PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。对比电梯的各种控制系统PLC更能适合当今现状的需求，本设计基于PLC实现八层载客电梯的控制系统设计。设计的主要内容如下：首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）作了比较全面的总结和介绍。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点，电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统的总体结构，由PLC来实现电梯信号控制，通过双速电机、PLC选型、I/O点数分配等完成系统硬件开发；同时，在分析电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图，提出了模块化编程思想，完成系统的软件开发。第2章 控制对象介绍2.1电梯简介绍电梯是一种特殊的起重运输设备，有轿厢及配重拖动电机及减速传动机械井道及井道设备召唤系统及安全装置构成。轿厢是载人或装货的部位，配重是为了改变电梯电机负载的特性以提高电梯的安全性而设置的。图2-1是电梯拖动系统示意图，图中可见电梯的轿厢及配重分系在钢丝绳的两端，钢丝绳跨挂在曳引轮上，曳引轮经减速器机构由电机拖动，形成轿厢的上下运动。图2-1 电梯拖动系统示意图1电动机；2减速机构；3曳引轮；4钢绳；5轿箱；6配重井道指建筑物中用于安装电梯并提供电梯运行的通道，轿厢及配重都是在井道中运行的。井道在各楼层设有门厅及呼梯设备。门厅有门厅门，厅门顶部装有层楼指示灯，用于指示电梯的运行方向及电梯所在的位置。门厅里还设有呼梯盒，用于在每层站召唤电梯。呼梯盒常安在厅门外离地面1米左右的墙壁上，基站与顶站只有一个按钮，中间层站有上呼与下呼两个按钮，按钮下带有呼梯记忆灯。基站的呼梯盒上还设有钥匙开关，供司机开关电梯。为了实现轿厢的正常运行及准确停车，井道中往往要安装许多定位装置及安全设备。井道的顶部和底部还设有冲顶及蹲底的缓冲设备。轿厢中设有自动门机，用来完成电梯的开门及关门任务。电梯门分厅门及轿门，当电梯停靠某层时，此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭。电梯的操纵箱也安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作命令。上面设有与电梯层站数相同的内选层按钮（带内选指示记忆灯），上下行启动按钮（带上下行指示记忆灯），开关按钮，急停按钮，层楼指示灯的控制开关，电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动运行司机状态下运行，还是检修状态）等。2.2 电梯的主要组成部分（1）曳引部分：通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。（2）轿厢和厅门：轿厢由轿架，轿底，轿壁和轿门组成；厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式和直分式等。（3）电器设备及控制装置：有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅外指示器组成。（4）其它装置：对重装置、补偿装置等。2.3 电梯的安全保护装置（1）电磁制动器：装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动。（2）强迫减速开关：分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。（3）限位开关：当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动,强迫停车。（4）行程极限保护开关： 当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。（5）急停按钮：装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。（6）厅门开关：每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动；在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。（7）关门安全开关：常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。（8）超载开关：当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。 （9）其它的开关：安全窗开关，钢带轮的断带开关等。2.4电梯的安全运行有以下一些主要控制要求1.电梯位置的确定与显示图2-2 电梯的平层、停层装置轿厢中的乘客及门厅中的等待电梯的人都需要知道电梯的位置，因而轿厢及门厅中都设有以楼层标志的电梯位置。电梯的运行还需要更加准确的电梯位置信号，以满足制动停车等控制的要求。传统电梯的位置信号一般由设在井道中的位置开关，如磁感应器提供，当轿厢上设置的隔磁板插入感应器时，发出位置信号，并启动楼层指示（见图2-2）。2.轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号司机及乘客可按下轿厢内操作盘上的选层按钮选定电梯运行的目的楼层，此为内选信号。按钮按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯电亮。在门厅等候的电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤信号，此为外唤信号。该信号也需要记忆并点亮门厅的上行或下行指示灯，这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。3.电梯自动运行时的信号响应电梯自动运行时应根据内选及外唤信号，决定电梯的运行方向及在哪些站点停站。一般情况下电梯按先上后下的原则安排运送乘客的次序，而且规定在运行方向确定之后，不响应中途的反向呼唤要求，直到到达本方向的最远信号站点才开始返程。4.轿厢的启动与运行轿厢在运动方向确定，轿厢门已关好时启动运行，运行的初始阶段是加速运行阶段，其后是稳定运行阶段。5.轿厢的平层与停车轿厢运行后需确定在哪一层站停车，平层即指停车时，轿厢的底与门厅“地平面”应相平齐，一般都有具体的平层误差规定，如平层时两平面相差不得超过5毫米。平层停车过程需在轿厢底面与停车楼面相平之前开始，先是减速，再是制动，以满足平层的准确性及乘客的舒适感。传统电梯的平层开始信号由平层感应器发出。如图2所示，上平层感应器KR11及下平层感应器KR12装在轿厢顶部，隔磁板安装在井道壁上。上行时，KR12首先插入隔磁板，发出减速信号，电梯开始减速，至KR12插入隔磁板时，发出开门及停车信号，电动机停车，抱闸抱死；下行时KR11首先插入隔磁板，发出减速信号，电梯开始减速，至KR11插入隔磁板时，发出开门及停车信号。6.安全保护电梯的安全保护很多，如前面提到的冲顶与蹲底，断钢丝绳，轿厢内人员的跌落逃生等保护，还有消防运行等多项。除了控制要求外，电梯常见的工程问题还涉及电梯的拖动设备及拖动控制方式。电梯的提升机构，齿轮曳引轮主要由驱动电动机电磁制动器（也称电磁抱闸）减速器及曳引轮组成。驱动电机可以是直流电动机也可以是交流电动机。为了满足电梯的运行过程中速度变化的要求，在应用变频前，电梯交流拖动多使用多绕组变速电机，变频器诞生以来，已有越来越多的电梯采用变频驱动。采用变速电机时，电机的正反向运转使用接触器换向，启动调速采取改变电机绕组及切换电机绕组中所串电阻实现。采用变频调速时，电机换向及变速都通过变频器控制端子实现。在这两种拖动方式中，电磁抱闸都是很重要的，它是电机制动的主要设备，抱闸要求有足够的制动力，抱闸一般在通电时打开，断电时闸死。电梯还有一些高层次的性能指标，如电机加减速曲线控制及高准确度的平层控制要求等，前者涉及电梯运行过程中的加速大小，关系到乘客的舒适感，后者涉及乘客数量变化对准确平层的影响。总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前，电梯使用继电接触器控制的时代，很难生产出质量优良的电梯，而现在，可编程控制的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。随着PLC应用技术的不断发展，它已经成为电梯运行中的关键技术。第3章 硬件设计3.1 可编程控制器（PLC）的选型考虑到本次设计的电梯系统有八层，且开关量居多，模拟量较少；对于开关量控制为主的系统而言，一般PLC的响应速度足以满足控制的要求，在小型PLC中整体式比模块式的价格便宜，体积也，综合考虑后，系统选择了日本三菱公司生产的FX2N系统。FX2N系统PLC具有以下几方面的优点：1）FX2N 配置灵活，除主机单元外，还可扩展I/O模块，A/D模块，D/A模块和其它特殊功能模块。2）FX2N指令功能丰富，有各种指令107条，且指令执行速度快。3）FX2N可用内部辅助继电器M，状态继电器S，定时器T，寄存器D，计数器的功能和数量满足了系统控制要求的需要。4）FX2N的编程可用编程器，也可以在PC机上使用三菱公司的专用编程软件包。3.2 交流双速电梯的主电路图3-1是交流双速电梯的主电路图。图中M1为电梯专用型双速笼型异步电动机；KM1、KM2为电动机正反转接触器，用以实现电梯上、下行控制；KM3、KM4为电梯高低速运行接触器，用以实现电梯的高速或者低速运行；KM5为启动加速接触器；KM6、KM7、KM8为减速制动接触器，用以调整电梯制动时的加速度；L1、L2与R1、R2为串入电动机定子电路中的电抗和电阻，当KM1或者KM2与KM3通电吸合时，电梯将进行上行或下行启动，延时后KM5通电吸合，切除R1、L1，电梯将转为上行或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令后，KM3断电释放，KM4通电吸合，电机转为低速接法，接入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且KM6-KM8依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高停车制动时的舒适感；至平层位置时，接触全部断电释放，抱闸抱死，电梯停止运行。图3-1 交流双速电梯主电路3.3 门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路图 3-2 为电梯的门机、抱闸、门锁及安全运行电路。门电动机为他励直流电动机，可由KM9、KM10控制其正反转。KM9接通时，电阻R2与电动机电枢并联，电流由电枢左端流向右端，电动机正转实现开门，压下SQ8时，R2部分被短接，实现开门调速。KM10接通时，电动机将反转，实现关门，并由SQ9、SQ10与R3一起实现关门调速。当电梯上下运行时，抱闸应打开，其线圈应通电。电梯停止运行时，抱闸应抱死，其线圈应断电。将所有厅、轿门开关串联在一起，控制门锁继电器KA1，实现全部门关闭后电梯才能运行的控制。将安全窗开关、安全钳开关、限速器开关、轿内急停开关、上下强迫停止开关、基站开关梯开关以及热继电器触点FR1、FR2 图 3-2电梯的门机、抱闸、门锁及安全运行电路3.4 PLC的选型及输入输出端口的安排为了便于对电梯的工作原理及PLC系统进行分析，现列出电梯所用电器元件表表1 I/O点分配输入信号输出信号名称代号编号名称代号编号门锁KA1X000电动机正转接触器KM1Y000自动运行按钮SA1-1X001电动机反转接触器KM2Y001检修开关SA1-2X002高速接触器KM3Y002开门按钮SB1X003低速接触器KM4Y003关门按钮SB2X004启动加速接触器KM5Y004上行启动按钮SB3X005制动加速接触器KM6Y005下行启动按钮SB4X006KM7Y006基站开关SQ5X007KM8Y007超重感应开关9KRX008超重接触器HAY008开门到位开关SQ6X010开门接触器KM10Y009关门到位开关SQ7X011关门接触器KM11Y010上行限位开关SQ19X012一楼楼层指示灯HL1Y011下行限位开关SQ20X013二楼楼层指示灯HL2Y012一楼内选指令登记SB5X014三楼楼层指示灯HL3Y013二楼内选指令登记SB6X015四楼楼层指示灯HL4Y014三楼内选指令登记SB7X016五楼楼层指示灯HL5Y015四楼内选指令登记SB8X017六楼楼层指示灯HL6Y016五楼内选指令登记SB9X018七楼楼层指示灯HL7Y017六楼内选指令登记SB10X019八楼楼层指示灯HL8Y018七楼内选指令登记SB11X020上行指示灯HL9Y019八楼内选指令登记SB12X021下行指示灯HL10Y020一层感应器1KRX022一楼内选记忆灯HL11Y021二层感应器2KRX023二楼内选记忆灯HL12Y022三层感应器3KRX024三楼内选记忆灯HL13Y023输入信号输出信号名称代号编号名称代号编号四层感应器4KRX025四楼内选记忆灯HL14Y024五层感应器5KRX026五楼内选记忆灯HL15Y025六层感应器6KRX027六楼内选记忆灯HL16Y026七层感应器7KRX028七楼内选记忆灯HL17Y027八层感应器8KRX029八楼内选记忆灯HL18Y028一层厅外上升呼梯按钮1SB1X030一层上呼指令登灯HL19Y029二层厅外上升呼梯按钮2SB1X031二层上呼指令登灯HL20Y030二层厅外下降呼梯按钮2SB2X032二层下呼指令登灯HL21Y031三层厅外上升呼梯按钮3SB1X033三层上呼指令登灯HL22Y032三层厅外下降呼叫按钮3SB2X034三层下呼指令登灯HL23Y033四层厅外上升呼叫按钮4SB1X035四层上呼指令登灯HL24Y034四层厅外下降呼叫按钮4SB2X036四层下呼指令登灯HL25Y035五层厅外上升呼叫按钮5SB1X037五层上呼指令登灯HL26Y036五层厅外下降呼叫按钮5SB2X038五层下呼指令登灯HL27Y037六层厅外上升呼叫按钮6SB1X039六层上呼指令登灯HL28Y038六层厅外下降呼叫按钮6SB2X040六层下呼指令登灯HL29Y039七层厅外上升呼叫按钮7SB1X041七层上呼指令登灯HL30Y040七层厅外下降呼叫按钮7SB2X042七层下呼指令登灯