毕业设计（论文）五层五站电梯PLC控制.doc

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1、毕业设计（论文）题目: 五层五站电梯PLC控制 专业: 应用电子技术 班级: 04222 学号: 46 姓名: 指导老师: 成都电子机械高等专科学校二七年六月摘 要电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具，在现代社会，电梯与人们的生活息息相关，因此对它的研究和探索显得尤为必要，现代电梯不仅从功能上完善，也从其设计的样式上进行突破和创新。在本次设计中用软件编程的方式来实现电梯的设计和控制，电气控制系统主要采用了可编程控制器PLC技术。PLC不仅可代替继电器系统，使硬件软化，提高系统工作的可靠性以及系统的灵活性，它还具有运算、计数、调节、通信、联网等功能，可以说它是控制装置的一个飞跃。

2、该设计的基本思想就是把设计划分为模块，通过模块功能的实现来实现对整个功能的控制。这样不仅提高了程序的可读性也提高了它的可调试性。在设计中重要讨论了电梯的以下3个特性1安全性2完备性3可调试性这个三个特性贯穿整个设计流程，是整个设计的准则。通过对设计程序的设计，对电梯的功能进行了必要的补充和完善，为今后电梯设计和改造打下基础。关键词：可编程控制器PLC 安全性 完备性 可调试性 AbstractThe elevator is one kind of vertical transport means which develops along with high-rise construction

3、constructing, in the modern society, the elevator and peoples life is closely linked, therefore appears to its research especially essential, not only the modern elevator consummates from the function, also carries on the breakthrough from in its design style. Exchanged the two speed elevator electr

4、icity control system mainly to use the programmable controller PLC technology.The PLC technology is many electrons which realizes with the microprocessor is the relay, the timer and the counter assembly, uses trapezoidal scheme programming which the electricity operator is familiar with, direct-view

5、ing easy to understand. In interrogated importantly discusses the elevator following 3 characteristic: 1 security 2 completeness 3 to be possible to debug this three characteristic penetration entire design flow, was the entire design criterion.The design in may debug the aspect to manifest manifest

6、s importantly in divides to the elevator design into the sub-module, through to the module design and the debugging, reduced the design difficulty, enhanced the procedure readability and may debugKey Words: Programmable controller PLC completeness to be possible to debug目 录摘 要IAbstractII第一章电梯控制概况11.

7、1引言11.2电梯的发展前沿11.3 PLC的设计优势2第二章 电梯基础知识32.1电梯的基本结构和功能32.2电梯的操作控制按钮简要分布5第三章 电梯的设计53.1电梯的控制需要实现的功能53.2电梯设计的模块划分63.3电梯的平层、停层思想63.4电梯的速度控制曲线73.5 PLC的选型及I/O分布7第四章 梯形图设计114.1电梯的开门环节114.2电梯的关门环节134.3层楼信号的产生与清除环节144.4内选信号的登记消除和显示环节154.5外呼信号的登记消除和显示环节164.6电梯定向环节的设计184.7停层信号的产生与消除环节的设计204.8停车制动环节的设计224.9自动运行时启

8、动加速和稳定运行环节24设计体会26谢 辞28参考文献30附 录31第一章 电梯控制概况1.1引言 随着我国经济建设的迅猛发展，电梯工业也随之日新月异的发展起来，电梯不仅是生产环节中的主要设备，更是人们生活中的必须设备。电梯的种类多种多样，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拖动电梯、VVVF变频调压调速电梯。按控制方式来分有信号控制电梯、集选控制电梯、下集选控制电梯等。其中，交流双速电梯是常用的一种电梯，它具有简单、经济等特点，舒适感也好。作为工业自动化的重要支柱之一的可编程控制器（PLC）以其高可靠性和操作简便等特点引到了当今工业控制的潮流。

9、PLC是一种新型的通用自动控制装置，它将传统的继电器接触器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，专门为工业控制而设计，特别是目前在现场总线和工业控制网络方面的发展为自动化领域开辟了崭新的空间。 在今后的实际生活中对电梯的探索和研究将会变得越来越重要，随着智能化建筑的发展，电梯智能群控系统能与大楼的所有自动化服务设备结合成整体的智能系统。电梯产业的网络化和信息化也是它的一个发展趋势，所有的这些都需要我们不断的努力，最终实现这样的控制，为我国建筑事业添上光辉的一笔。1.2电梯的发展前沿 超高速电梯21世纪将会发展多用途、全功能的塔式建筑，超高速电梯继续成为研究方向。除采用曳引式电梯外，直线电机驱

10、动也有较大的研究空间。未来超高速电梯的舒适感将会明显提高。 电梯智能群控系统电梯智能群控系统将基于强大的计算机硬件资源，将适应电梯交通的不确定性、控制目标多样化、非线性表现等动态特性。随着智能化简直的发展，电梯智能群控系统能与大楼的所有自动化服务设备结合成整体的智能系统。 蓝牙技术在电梯中的应用蓝牙（bluetooth）技术是一种全球开放的、短距离无限通讯技术规范，它可通过短距离无限通讯，把电梯的各种电子设备连接起来，无需纵向交错的电缆线，实现无线组网。 绿色电梯要求电梯节能、减少油污染、电磁兼容性强、噪音低、寿命长、采用绿色装潢材料、与建筑物协调等，甚至友人设想在电梯顶楼的机房利用太阳能作为

11、电梯驱动补充能源。 电梯产业将网络化、信息化电梯控制系统将与网络技术结合，用网络把各地的电梯监管起来进行维护；通过电梯网站进行网上交易，包括电梯配置、招投标等，也可以在网上申请对电梯的定期检验。1.3 PLC的设计优势 空制器是计算机技术与继电器逻辑控制技术相结合的一种新型控制器，它是以微处理器为核心，用于数字控制的专用计算机。可编程控制器之所以越来越受到控制界人士的重视，是由于它具有令通用计算机望尘莫及的特点：（1）应用灵活，安装简便。（2）编程简化.（3）可靠性高。（4）抗电磁干扰性能好，环境适应性强。（5）功能完善。 （6）易于实现网络化。 由于PLC不仅可代替继电器系统，使硬件软化，提

12、高系统工作的可靠性以及系统的灵活性，它还具有运算、计数、调节、通信、联网等功能，可以说它是控制装置的一个飞跃。PLC也可以在一个大型的集散控制系统中，作为前置控制装置，在上级计算机的统一调度下工作。如果按应用类型来划分，PLC的应用可以分为以下五种：（1）用于开关量逻辑控制。（2）用于闭环逻辑控制。（3）用于机械加工的数字控制。（4）用于机器人控制。（5）用于组成多极控制系统。 由于电梯控制的复杂性，如果采用常规继电器控制，电梯控制屏的可靠性较差。采用PLC控制后，由于PLC是采用程序控制，因此可靠性大大提高了。 第二章 电梯基础知识2.1电梯的基本结构和功能电梯是机、电合一的大型复杂产品，其

13、基本结构主要有以下几个部分：n 曳引系统n 导向系统n 轿厢n 门系统n 质量平衡系统n 安全保护系统下面简要说明以下各部分的功能1曳引系统功能：输出与传递动力，使电梯运行。组成：主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、电磁制动器等组成。 曳引机它是电梯的动力源，由电动机、曳引轮等组成。以电动机与曳引轮之间有无减速箱又可以分为无齿曳引机和无齿曳引机。两者的区别为： 比较项目分类特点使用场合无齿曳引机由电动机直接驱动曳引轮，一般以直流电动机为动力，由于没有减速箱作为中间环节，所以它的传动效率高，传动平稳，但是也有其体积大、造价高的缺点一般用于2米/秒以上的高速电梯有齿曳引机有减速箱作为中间环节，减速箱

14、具有降低电动机输出转速，提高输出力矩的作用。其特点是启动平稳一般用于不大于2米/秒的低速电梯 曳引钢丝绳连接轿厢和对重，靠与曳引轮之间的摩擦来传递动力，驱动轿厢升降。 导向轮因为电梯的轿厢尺寸一般都比较大，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曳引直径，所以要求设置导向轮，使轿厢和对重相对运行时不互相碰撞。轿厢曳引抡导向轮对重控制电缆 2导向系统功能：限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。组成：由导轨、导靴和导轨架组成。3轿厢功能：用以运输乘客的电梯组件，是电梯的工作部分组成：由轿厢和轿厢体组成 轿厢体轿厢体是轿厢的工作容体，具有栽重质量和服务对象相

15、适应的空间，由轿底、轿壁和轿顶组成4门系统功能：封住层站入口和轿厢入口组成：由轿厢门、层门、门锁装置和自动门拖动装置等组成5质量平衡系统功能：相对平衡轿厢质量，在电梯工作中使轿厢与对重见的质量保持在一个限定只内，保证电梯的曳引传动正常组成：由对重和质量补偿装置组成6安全保护系统功能：保证电梯安全使用，防止一切危及人身事故发生组成：分为机械安全保护系统和机械联锁安全保护系统两大类。2.2电梯的操作控制按钮简要分布5层4层3层2层1层32154内操作 在控制图中分布了电梯的外呼操作和内选操作，外呼操作分别有1楼上呼，24楼上下呼以及5楼下呼，内操作包括15楼内选、开关门以及报警操作。第三章 电梯的

16、设计3.1电梯的控制需要实现的功能电梯的设计要实现的功能如下： 在每一层电梯的门厅都要装一个上行和下行的呼唤按钮，分别或同时按动上行、下行按钮，该信号能被记忆，对应的信号灯亮 当电梯上行时，如遇到某层有上行的呼唤信号时，则在该层停止，同时消除该层的上行信号，对应的信号灯灭，门自动打开，而在上行过程中，下层的呼唤信号不起作用，下行信号仍被记忆，下行同理 在轿厢内按下关门按钮，门自动关闭，门到位后才能升降 电梯在升降过程中经过无呼唤信号的楼层时，不停止也不开门 在上升的过程中，如果上行和下行都有呼唤信号，应优先服务于上行的呼唤信号，在上层无呼唤信号而下层有呼唤信号时，则服务于下行呼唤信号，电梯在下

17、降过程中的情况同理 电梯在停止时，可以用按钮直接控制开门、关门、开门定时时间到后若无人关门，电梯将自动关门，电梯停在某一层时，在门厅按下该层的呼唤按钮也能开门电梯 开门时不能上升和下降 电梯在升降过程中不能开门 在轿厢内设置有选层按钮和对应的信号灯，在上行时优先服务于上行的选层按钮；在下行时，优先服务于下行按钮信号；当电梯停在某一层时，该层的选层信号应被清除。3.2电梯设计的模块划分根据以上对电梯的基本情况的认识，在本次设计中，我将电梯的设计划分为以下几个模块，通过对各个子模块功能的实现来实现对整个设计的要求。 电梯的开门环节 电梯的关门环节 层楼信号的产生与清除环节 内选信号的产生、消除与显

18、示环节 呼唤信号的产生、消除与显示环节 电梯的定向环节 停层信号的产生和消除环节 停车制动环节 自动运行时启动加速和稳定运行环节3.3电梯的平层、停层思想电梯在运行过程中，当满足某层的停层要求时，电梯就会在该层停车，停车的控制过程是，电梯在快要到达呼梯楼层时，将首先碰到减速接近开关（X33或X32），此时电梯将会减速运行，运行一小段时间后再接触到该层的平层开关（X34），理论上，电梯在接通该平层开时就会立刻停止下来，但在实际控制中，电梯会在该处平层，但是平层时间是很短的，造成的波动也很微小，否则就会给人以不舒服的感觉甚至造成危险，因此电梯的停层控制显得尤为重要。 上减速限位开关X36轿厢轿厢下

19、减速接近开关X33平层开关X34下减速限位开关X35 平层开关X34 上减速接近开关X32 3.4电梯的速度控制曲线 V t 启动 快速 减速 慢速 停车 3.5 PLC的选型及I/O分布u PLC选型通过对设计I/O点数的计算，在本次设计输入点数为29，输出点数为25，所以选择的PLC系列为：FX2N32MRu I/0分配如下：输入继电器编程元件序号编程元件用途1X2自动运行状态2X3检修开关3X4开门按钮4X5关门按钮5X6上行启动按钮6X7下行启动按钮7X10电梯位于基站时饿钥匙开关8X11开门到位9X12关门到位10X151楼内选按钮11X162楼内选按钮12X173楼内选按钮13X2

20、04楼内选按钮14X215楼内选按钮15X221楼上行按钮16X232楼上行按钮17X242楼下行按钮18X253楼上行按钮19X263楼下行按钮20X274楼上行按钮21X304楼下行按钮22X315楼下行按钮23X32上减速接近开关24X33下减速接近开关25X34平层开关26X36超载27X37防夹28X40上强迫行程开关29X41下强迫行程开关输出继电器编程元件序号编程元件用途1Y0电梯上行2Y1电梯下行3Y2高速运行4Y3低速运行5Y4启动加速6Y5制动减速7Y6制动减速8Y7制动减速9Y10开门动作10Y11关门动作11Y12上行指示12Y13下行指示13Y141层内选记忆指示14

21、Y15 2层内选记忆指示15Y16 3层内选记忆指示16Y17 4层内选记忆指示17Y20 5层内选记忆指示18Y211楼外呼记忆19Y222楼上呼记忆20Y232楼下呼记忆21Y243楼上呼记忆22Y253楼下呼记忆23Y264楼上呼记忆24Y274楼下呼记忆25Y305楼外呼记忆中间继电器编程元件序号辅助加点器含义1M100开门动作实现的中状态2M101关门动作实现的中状态3M102电梯运行过程的中间状态4M103电梯上行动作中间状态5M104电梯下行动作中间状态6M105停层信号产生的辅助继电器7M106减速制动时的辅助继电器8M1101楼辅助信号9M1112楼辅助信号10M1123楼辅

22、助信号11M1134楼辅助信号12M1145楼辅助信号13M1201楼内选辅助信号14M1212楼内选辅助信号15M1223楼内选辅助信号16M1234楼内选辅助信号17M1245楼内选辅助信号18M1301楼外呼信号记忆保持中间状态19M1312楼上呼信号记忆保持中间状态20M1322楼下呼信号记忆保持中间状态21M1333楼上呼信号记忆保持中间状态22M1343楼下呼信号记忆保持中间状态23M1354楼上呼信号记忆保持中间状态24M1364楼下呼信号记忆保持中间状态25M1375楼外呼信号记忆保持中间状态26M144上行指示中间继电器27M146下行指示中间继电器28M1501楼停层辅助继

23、电器29M1512楼停层辅助继电器30M1523楼停层辅助继电器31M1534楼停层辅助继电器32M1545楼停层辅助继电器33M20防夹和超重的中间状态34M21关门动作开始时定时器T5实现定时的中间状态35M22上减速接近开关状态保持36M23下减速接近开关状态保持37M21楼计数比较38M52楼计数比较39M83楼计数比较40M114楼计数比较41M145楼计数比较42M31楼停层信号显示中间继电器43M62楼停层信号显示中间继电器44M93楼停层信号显示中间继电器45M124楼停层信号显示中间继电器46M155楼停层信号显示中间继电器47M141上减速动作中间状态48M142下减速动作

24、中间状态49M143平层动作中间状态第四章 梯形图设计4.1电梯的开门环节电梯的开门存在以下几种情况 电梯投入运行前的开门电梯位于基站时，将开门电梯的钥匙置X10为电梯开的位置，此时PLC电源接通，程序开始运行，电梯自动开门，选层后电梯自动运行 电梯检修时开门检修状态下X3为ON，开关门均为手动状态，由开关门控制按钮X4、X5来实施开关门动作 电梯关门过程中的重新开门电梯在关门过程中，当需要重新开门时，可通过开门按钮X4实施重新开门 电梯自动运行停层时的开门电梯在停层时，至平层位置时，电梯开门 呼梯开门 电梯在运行过程中禁止开门 防夹和超载开门 自动开门开门环节的梯形图程序（M102）Y0X2

25、 Y1（M100） X5 M102 M101 X11 M8002 X10 X4 X3 X4 M130 M110 M131 M111 M132 M134 M133 M112 M136 M135 M113 M137 M114 M20 T6 M100 X3 X36 X37 M100 （M20） （Y10）4.2电梯的关门环节电梯的关门存在以下几种情况 电梯停用后的关门此时电梯到达基站，乘客离开轿厢，电梯自动关门，关钥匙插入X10内，旋转到关梯位置，电梯的安全回路被切断，电梯被关闭。 自动关门电梯开门时开始计时，定时时间到后，电梯自动关闭 提前关门停站时间未到时，可以直接用关门按钮X5来实现提前关门

26、检修关门考虑检修状态下的关门，此时的关门动作为手动控制 电梯超重时严禁关门关门环节的梯形图4.3层楼信号的产生与清除环节当电梯位于某一层时,应产生位于该层的信号,以控制楼层显示器显示楼层所处的位置,离开该层时,该楼层的信号被新的楼层信号所取代.层楼信号的产生与清楚环节的梯形图 MOV K5 D200MOV K1 D200 X41 X40(M22) X32 X32 M22 X33 M23 X23 X34 X34 PLS M0 (M23) PLS M1 Y0 Y1 M1 M0 INC D200 DEC D200 CMP D200 K1 M2 CMP D200 K2 M5 CMP D200 K3 M

27、8 CMP D200 K4 M11 CMP D200 K5 M14 (M110) (M111) (M112) (M113) (M114) 对程序的说明:其中X40为上强迫开关,装在5楼,当电梯运行到5楼时,使D200为5， X41为下强迫开关,装在1楼,当电梯运行到1楼时,使D200为1。在中间的某些楼层中,电梯上行时,每撒谎能够一层,D200就加1;当电梯下行时,每下一层,D200就减1。此外电梯在1楼到5楼,分别使M110M114为ON。如果电梯楼层显示错误,只要电梯到达5楼或是1楼,马上就能显示正常。4.4内选信号的登记消除和显示环节乘客通过对轿厢内操作盘上1楼到5楼选层按钮的操作,可以

28、选择欲去的楼层,选层信号被登记后,选层按钮的指示灯亮,当电梯到达所选的楼层后,该停层信号应该被清除,相应的指示灯灭.(M120) X15 M110 M120 X16 M121 M111 M112 X17 M122 X20 M113 M123 X21 M124 M114 M120 M121 M122 M123 M124 (M121) (M122) (M123) (M124) (Y14) (Y15) (Y16) (Y17) (Y20) 内选信号的登记消除和显示环节的梯形图4.5外呼信号的登记消除和显示环节乘客在厅外呼叫电梯时,呼梯信号被接收和记忆,当电梯到达该楼层,且电梯运行方向与呼梯目的方向一致

29、时,呼梯要满足要求,呼梯信号被消除.外呼信号的登记消除和显示环节的梯形图 (M130) (M131) (M132) (M133) (M134) (M135) (M136) X22 M130 M110 M111 M131 M103 X23 M104 M132 M112 M103 M133 X25 M112 M104 X26 M134 M113 M135 M103 X27 M113 M136 M104 X30 M111 X24 (M137) (Y21) (Y22) (Y23) (Y24) (Y25) (Y26) (Y27) (Y30) X31 M137M114M130M131M132M133 M1

30、34M135M136M137对程序的说明:按下外呼按钮时,相对应的外呼辅助继电器接通,外呼按钮下的指示灯亮,表示呼梯要求已经被接收和记忆,电梯运行方向与电梯目的方向一致时,至呼梯楼层,电梯将停止并开门,呼梯要求满足,呼梯信号消除.电梯运行方向与目的方向相反时.如发生以下情况：4楼5楼3楼2楼 1楼电梯上行电梯从1楼上行,尽管2楼有呼梯信号,但是电梯却不会在2楼停止,呼梯要求没有被满足,呼梯信号不能被消除,若3楼以上无用梯要求,电梯将停在2楼,但呼梯信号不能立即清除,待乘客进入轿厢选层(去1楼)后,电梯定下向,则2楼的呼梯信号满足,呼梯信号清除.4.6电梯定向环节的设计在自动运行状态下,电梯首先

31、应该确定运行方向,即定向,电梯的定向只有两种情况,定上行和定下行.电梯定上行环节的梯形图( M103 ) SET M143 RST M143 ( M144 ) ( Y12 ) M114 M104 X3 M113 M112 M111 M121 X2 M131 X2 M132 M122 X2 M133 M134 X2 M123 X2 M135 X2 M136 M124 X2 M137 M103 T0 M103 M143 M144电梯定下行环节的梯形图( M103 ) SET M145 RST M145 ( M146 ) ( Y13 ) M110 M103 X3 M111 M112 M113 M12

32、3 X2 M135 X2 M136 M122 X2 M133 M134 X2 M121 X2 M131 X2 M132 M120 X2 M130 M104 T0 M104 M145M146对程序的说明:电梯在处于待命的状态下,接收到内选信号和外呼信号，应将电梯所处的位置和内选信号和外呼信号进行比较,确定是上行还是下行,一旦电梯定向后,内选信号和外呼信号,当电梯顺向运行时没有满足要求的情况下,定向信号不能清除,检修状态下运行方向直接由上行和下行按钮控制,不需要定向.M120是1楼内选辅助信号M121M124分别是2,3,4,5楼的内选辅助信号M130是1楼的外呼上行辅助信号M131,M132是2

33、楼的外呼上行和下行辅助信号M133,M134是3楼的外呼上行和下行辅助信号M135,M136是4楼的外呼上行和下行辅助信号M137是5楼的外呼下行辅助信号X3是检修选择开关X2是自动选择开关M111M114是2,3,4,5楼的辅助信号Y12是上行指示Y13是下行指示 图中M103和M104在电梯上行和下行过程中存在不能全程接通的情况,如上行至5楼时,一旦5楼继电器M114接通,M103就会立即断开,而此时电梯仍处于上行状态,至5楼平层位置时才能停止.为了解决这一问题,引入M143M146使上行和下行继电器接通时间延长至上行及下行的全过程. 若不使用M143M146,就可能发生以下的情况:4楼向

34、上的外呼信号(不存在其它外呼及内选层信号)使电梯上行,电梯至4楼位置,M113使M103断开,在电梯至4楼位置到电梯停层开门,乘客进入轿厢内选5楼信号之前的时间内,1,2,3楼的信号可以使电梯在未完成4楼向上运动之前定下行. 同样的道理,定下行的情况同上分析4.7停层信号的产生与消除环节的设计电梯在停车制动之前，应该首先确定停层信号，即确定要停靠的楼层，每一层产生一个停层辅助信号，1楼5楼的楼层辅助信号分别为M150M154。1楼停层条件是电梯下行到1楼，5楼的停层条件是电梯上行到5楼；中间层产生的条件是根据电梯的运行方向与外呼信号的位置以及轿厢内选层信号比较后得出。当外呼信号的方向教育运行方

35、向一致时，产生外呼所在楼层的停车要求；内选层信号产生欲去楼层的停车要求，满足停车要求，则立即产生停车信号。停层信号的产生与消除环节的梯形图SET M150 RST M150 SET M151 RST M151 SET M152 RST M152 SET M153 RST M153 SET M154 RST M154 M110 T0 M131 M132 M144 M146 M121 T0 M133 M134 M111 Y13 M146 M122 T0 M135 M136 T0 M113 M123 M146 M144 M112 M114 M144 T0 M114 （M105） M110 M150

36、（M105） M111 M151 M112 M152 M113 M153 M114 M154 M104 M103 对程序的说明：在程序中M103，M104常闭触点的作用是为了解决呼梯方向与电梯运行方向相反时的停车问题（如2楼向下的外呼信号，当电梯从1楼向上运行时，M151不会被触发，至2楼位置，靠M103、M104的常闭点使M105接通）。4.8停车制动环节的设计停层信号产生后，与上、下平层感应器配合，进行停车制动。停车制动之前，应该产生停车信号M105，然后由停车制动信号控制接触器实现停车制动。为了解决电梯进入平层区间后才出现停车信号致使电梯过急停车的问题，采用微分指令X32和X33变成短信号。停车制动环节的梯形图程序PLS M143 PLS M141 PLS M142 （M106） （M107） （T0 K23） X34 X32 X33 M141 M144 M105 X33 X32 M142 M146 M106M144M146M106