關于電梯的PLC控制

1、機電一體化技術專業(yè)關于電梯的PLC控制綜合課程設計姓 名： 班 級： 指導教師： 日 期: 秦皇島職業(yè)技術學院·機電工程系引言電梯是樓宇現(xiàn)代文明的標志，已成為高層建筑中不可缺少的垂直交通工具。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，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。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：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

2、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，倍受人們重視等優(yōu)點，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)繼電器電梯控制系統(tǒng)的技術改造。關鍵字：PLC控制；交流調速；電梯拖動目 錄引 言第一章電梯的簡介.第一節(jié)電梯的組成第二節(jié)電梯工作原理第二章可編程控制器第一節(jié) PLC的定義第二節(jié) PLC的工作原理 第三節(jié) PLC的編程語言 第三章系統(tǒng)硬件設計第一節(jié) PLC控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)分配第二節(jié) I/O接線圖第三節(jié) 設計流程圖第四章結論參考文獻第一章 電梯簡介1.1電梯的

3、組成 電梯主要由曳引系統(tǒng)、轎廂、重量平衡系統(tǒng)、導軌、門系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)、電力拖動和電氣控制系統(tǒng)等部件組成。曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，拖動電梯運行。曳引系統(tǒng)主要由曳引電動機、減速機、曳引輪和電磁抱閘組成。曳引電動機也稱主電機，通常采用交流電動機，目前大多采用變頻器對其進行速度和轉矩控制。轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂在井道中沿著導軌作升降運動。井道側壁對應各樓層的相應位置裝有減速、平層的遮磁板，以便發(fā)送減速、停車信號。在井道中還設有各層的樓層編碼開關的磁塊，用做樓層指示信號。轎廂內門的操作盤上設有選層按鈕及相應的指示燈，還有開/關門按鈕等各種顯示電梯運行狀態(tài)的

4、指示燈。門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機、門鎖裝置組成。轎廂門的上方裝有開門機，開門機由一臺小電動機驅動來實現(xiàn)開/關門動作。在井道對應各樓層候梯廳一側開有廳門，廳門平時是關閉的，只有當轎廂停穩(wěn)在該層時，廳門被轎門的聯(lián)動機構帶動一起打開或關閉。在各層廳門的一側面裝有呼梯按鈕和樓層顯示裝置，呼梯按鈕通常有上行呼梯、下行呼梯各一個（最底層只有上行呼梯按鈕、最高層只有下行呼梯按鈕）。按鈕內（有時在按鈕旁）裝有呼梯相應指示燈，該燈亮表示呼梯信號被控制系統(tǒng)登記。樓層顯示裝置有時也設在廳門上方。電氣控制系統(tǒng)由PLC、變頻器、交流電動機、輸入/輸出電器部件和控制屏等組成，主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。本課

5、題側重電梯的PLC控制系統(tǒng)的設計，未能實現(xiàn)主電動機的升降速度的調節(jié)以及安全保護體統(tǒng)的實現(xiàn)。1.2電梯工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂與對重（又稱配重），纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。固定在轎廂上的導靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導軌往復升降運動，防止轎廂在運行中產生偏斜或擺動。常閉式制動器在電動機工作時間松閘，使電梯運轉，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止狀態(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少發(fā)動機功率。補償

6、裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準確?？?。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的于東方向和所在樓層位置。第二章 可編程控制器2.1 PLC的定義PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。（5）體積小，重量輕，能耗低。以超小型PLC為例

7、，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。2.2 PLC的工作原理當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。（1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)

8、據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據不會發(fā)生變化，而

9、其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。（3）輸出刷新階段當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。2.3 PLC的編程語言編程語言是PLC的重要組成部分，PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應用戶編程的需要。利用編程語言，按照

10、不同的控制要求編寫不同的控制程序，這相當于設計和改變幾點起的硬件接線線路，這就是所謂的4“可編程序”。程序由編程器送到PLC內部的存儲器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。PLC共有5種標準編程語言，其中有三種圖形語言，即梯形圖、功能塊圖，和順序功能圖，兩種文本語言，即結構化文本和指令表。其中梯形圖是最早使用的一種PLC語言，也是現(xiàn)在最常用的編程語言。它是從繼電氣控制系統(tǒng)原理圖的基礎上演變而來的，它繼承了繼電氣控制系統(tǒng)中的基本工作原理和電器邏輯關系的表達方法，梯形圖預計電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別，所以在邏輯控制系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。它的最大特點就

11、是直觀、清晰。第三章 系統(tǒng)硬件設計3.1 PCL控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)分配PLC五層電梯控制系統(tǒng)的輸入、輸出點分配表如下所示：PLC輸入、輸出點分配表輸入點對應信號輸出點對應信號X1呼叫按鈕1Y0電梯上升（KM1）X2呼叫按鈕2Y1電梯下降（KM2）X3呼叫按鈕2Y2開門（KM3）X4呼叫按鈕3Y3關門（KM4）X5呼叫按鈕3Y4上行指示X6呼叫按鈕4Y5下行指示X7呼叫按鈕4Y6蜂鳴器X10呼叫按鈕5Y7-X11內呼按鈕去1樓Y101外呼指示X12內呼按鈕去2樓Y112外呼指示X13內呼按鈕去3樓Y122外呼指示X14內呼按鈕去4樓Y133外呼指示X15內呼按鈕去5樓Y143外呼指示X161樓

12、平層信號傳感器Y154外呼指示X172樓平層信號傳感器Y164外呼指示X203樓平層信號傳感器Y175外呼指示X214樓平層信號傳感器Y20內呼按鈕去1樓指示X225樓平層信號傳感器Y21內呼按鈕去2樓指示X23上下限位Y22內呼按鈕去3樓指示X24轎廂內開門按鈕Y23內呼按鈕去4樓指示X25轎廂內關門按鈕Y24內呼按鈕去5樓指示X26紅外線傳感器（左）Y25LED層顯示a段X27紅外線傳感器（右）Y26LED層顯示b段Y27LED層顯示c段Y30LED層顯示d段Y31LED層顯示e段Y32LED層顯示f段Y33LED層顯示g段M1011樓上升外呼按鈕用，用于記憶外呼按鈕呼梯信號，平層解除M1

13、11上升綜合信號M1022樓上升M112M1032樓下降M113M1043樓上升M114M1053樓下降M115下降綜合信號M1064樓上升M116M1074樓下降M117M1085樓下降M118M5011樓平層平層用，用于記憶平層信號，被其他平層信號解除M119上升記憶信號M5022樓平層M120下降記憶信號M5033樓平層M2261層有效開門信號M5044樓平層M2272層有效開門信號M5055樓平層M2283層有效開門信號M201內呼去1樓用于要去的樓層，平層時解除M2294層有效開門信號M202內呼去2樓M2305層有效開門信號M203內呼去3樓M240已正常開關門記憶信號M204內呼

14、去4樓M2411層手動開門M205內呼去5樓M2422層手動開門M2111樓上升開關門有效外呼M2433層手動開門M2122樓上升M2444層手動開門M2132樓下降M2455層手動開門M2143樓上升M246各層手動開門信號綜合M2153樓下降T0開門時間M2164樓上升T1關門時間M2174樓下降T2開門延時時間M2185樓下降M221內呼去1樓開關門有效內呼M222內呼去2樓M223內呼去3樓M224內呼去4樓M225內呼去5樓3.2 I/O接線圖輸出回路接線圖3.3設計流程圖系統(tǒng)總體設計流程如下圖所示：第四章 結論在本次畢業(yè)設計中，我通過查閱與課題有關的技術參考資料，了解與此有關的應用

15、技術，同時學習掌握三菱系列PLC的編程調試方法，在此基礎上設計并完成了用三菱PLC控制五層電梯系統(tǒng)的硬件和軟件，給出系統(tǒng)硬件的設計說明，以及軟件的設計構思，并編寫出相應的梯形圖。畢業(yè)設計是大學學習階段的一次非常難得的理論與實踐相結合的機會，通過這次獨立地設計出電梯PLC控制系統(tǒng)，我擺脫了單純的理論學習狀態(tài)。通過實際的軟、硬件設計與選擇，鍛煉了我綜合運用所學專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料以及專業(yè)文獻翻譯等其他方面的能力水平。通過與秦老師的溝通與交流，我了解到許多PLC的實際運用知識，硬件設備的選用方法等，讓我的綜合能力得到了提高。這一次的畢業(yè)設計使我得到了寶貴的實際設計經驗，使我能夠更好的把理論與實踐結合起來，再未來的工作中表現(xiàn)出更好的自主學習能力和靈活應變能力。順利如期的完成本次綜合設計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。但在此次畢業(yè)設計中，我還有一些未能完成遺憾。由于能力所限，我僅僅運用PLC實現(xiàn)了電梯最基本的運動控制功能，在實際運行中還存在一些不足，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我會更關注實際與理論的結合，爭取把理論很好的運用到實際中來。參考文獻1劉建華，三菱FX2N系列PLC應用技術，機械工業(yè)出版社， 2010。2韓曉新，三菱FX