电梯控制系统设计--毕业论文.doc

毕 业 设 计题目：电梯控制系统设计 学院毕业设计（论文）摘 要随着经济的发展，现代城市中的高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。而电梯性能的好坏，除了电机等硬件以外，电梯控制系统是其核心因素。PLC（Programmable logic controller可编程逻辑控制器）因其简单易用、可靠性高、维修养护方便和抗干扰能力强等优点，在电梯控制领域应用极为广泛。本文以三菱FX2N系列PLC为例，以五层电梯为设计对象，分别从电梯控制系统的构成及工作原理，系统PLC配置方案，PLC软件设计，PLC软件的调试仿真和电梯硬件选取等方面，详细的阐述了PLC在电梯控制系统中的应用，形成了以PLC为控制系统的完整的电梯模型，使电梯在更精确、更可靠、更快速的控制平台上运行。关键词：电梯控制，PLC，模型电梯AbstractWith the development of economy, an increasing number of high-rise building in modern cities, elevator become an indispensable means of transport of daily life.The core of elevators function is control system besides hardware. PLC（Programmable logic controller）have wide use for its many advantages,such as convenience, high reliability and antijamming. This article taking Japanese Mitsubishi FX2N series PLC for example, fifth floor elevator as the design, details the plcs application in the elevator control system, through the reference and working mechanism of elevator control system, configuration program of PLC, software designing of PLC, emulation software of PLC and hardware choosing the elevator. This paper work out a complete model of the elevator controlled by PLC.This PLC control system can make elevator running in a accurate, credible and fast way.Keyword: elevator control,PLC, model of elevator.目录第1章 绪论1第2章 电梯概述1第一节 电梯组成结构1第二节 电梯工作原理2第3章 可编程逻辑控制器（PLC）概述3第一节 可编程控制器的概念3第二节 PLC的基本结构4第三节 PLC的工作原理4第四节 PLC的特点5第4章 系统硬件的选择与设计7第一节 可编程控制器（PLC）的选择7第二节 牵引电机的选择8第三节 开关门电机的选择11第四节 PLC外部接线及主电路设计12第5章 电梯控制分析13第一节 电梯控制系统的工作流程13第二节 电梯控制系统的功能要求14第三节 系统的输入输出设计及软元件选取15第6章 系统梯形图的设计17第一节 外呼信号记忆和显示17第二节 平层信号处理19第四节 呼梯信号处理21第五节 开门与关门控制23第六节 定向控制25第七节 电梯的运行控制27第八节 抱闸、超重控制29总结30参考文献31致谢32附录33第1章 绪论随着社会的发展，高层建筑越来越多，建筑物的规模也越来越大。各种高层建筑也越来越离不开电梯这种垂直方向的交通工具。同时，快速的发展也对电梯的调速范围、调速精度、节能、高效率等各方面性能也提出了更高的要求。电梯是一个复杂的系统，它涉及到机械结构，机械传动，电气控制和土建等领域，同时也要考虑可靠性，舒适感，和美学等方面的问题。对于现代的电梯来说，它应该具有很高的安全性。当然，在实际中电梯已经采用了各种安全保护措施。例如限速器-安全钳保护装置，报警装置，救援装置等等，然而有了这些还不够。只有电梯各个方面都达到最优，才能够使电梯的质量得到最高保证。要达到最优，那么从电梯的设计，生产到出厂安装调试、保养，售后服务都应该达到高水准、高质量。据了解，在国外已经将电梯生产制造、安装和维修一体化的要求写在法律法规上。实行由生产企业认同的，经法律法规认证的专业安装维护的机对产品进行安装调试、定期维修和检查试验，这样做大大降低了电梯的事故发生率。国内早期的电梯控制系统采用的是继电器回路控制，继电器控制系统通过用继电器或时间继电器触点开关式逻辑电路实现对电梯运行控制，这个系统经历了一个较长的发展时期。随着微机在工业上的广泛应用，很快的微机控制技术就取代了继电器控制系统。现代控制技术有两种，微型计算机控制和可编程控制器（PLC）控制，两种控制方法并没有多大的区别，但微型计算机控制系统较PLC控制系统成本高一些。PLC控制系统可靠性高，抗干扰能力强，运行稳定，使用和维护方便、简单，具有灵活性。PLC控制己成为电梯控制的发展方向。第2章 电梯概述第一节 电梯组成结构电梯主要由曳引系统、轿厢、重量平衡系统、门系统、导向系统、安全保护系统、电力拖动系统和电气控制系统等部件构成，其结构图如图2-1所示。曳引系统的主要功能是输出与传递动力，拖动电梯运行。曳引系统主要由曳引电动机、反绳轮、减速机、曳引轮、电磁抱闸、曳引钢丝绳，导向轮组成。轿厢用来运送乘客或货物，是电梯工作的负载平台。重量平衡系统的作用是使对重与轿厢达到相对平衡，让它们两者的质量差维持在一个额限之内，以保证电梯曳引传动的平稳、正常。门系统由轿厢门、层门、开门机、门锁装置组成。开门机由一台小电动机驱动，来控制轿厢门的开/关，厅门由轿门的连动机构带动一起打开或关闭。在门开启到不同位置时，会压动行程开关并发出位置信号，用以控制开门机减速或停止。在门框上或门上装有电子的或机械的门探测器，当门探测器发现门区有障碍时，便会发出信号给控制系统，控制系统立即停止关门动作，并输出开门输出控制信号。导向系统的主要功能是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。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。安全保护系统是电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生的重要部分。它包括防人员剪切和坠落的保护、防超越行程的保护、基于安全钳限速器系统的防电梯超速和断绳的保护、缓冲装置、报警和救援装置、停止开关和检修运行装置、消防功能、防机械伤害的保护、电气安全保护等等。电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制的部分。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。第二节 电梯工作原理电梯的工作完成需要其各组件的配合来完成。电气控制系统相当于电梯的大脑，它能完成对电梯运动的控制，同时实现选层、平层、开门、照明等工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运行状态和位置。电梯的曳引绳缠绕在曳引轮和导向轮上，一端连在轿厢上，另一端连在对重上。曳引电动机转动，经过减速器变速，带动曳引轮转动，依靠曳引绳和曳引轮之间的摩擦力，完成轿厢和对重的上下运动。制动器为常闭式器件，当电动机运转时时松闸，使电梯运行。在失电情况下制动，可使轿厢停止升降，并在层站上保持静止状态。对重用来平衡轿厢载荷、以降低电动机功率。补偿装置的作用是补偿曳引绳运动中的张力和载荷变化，以使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。轿厢上固定有导靴，而导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨作往复升降运动，它可以防止轿厢在运行中偏斜或摆动。安全保护装置可以防止一些意外事故的发生，保障用户的人身安全。图2-1 电梯结构第3章 可编程逻辑控制器（PLC）概述第一节 可编程控制器的概念PLC是工业控制上用得比较广泛的一种数字运算操作的电子装置，它是专门为了在工业环境之下应用面设计的。它采用的是一种可以编程的存储器，可执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算操作等指令。内部可存储用户编写的控制程序。PLC接收外部数字或模拟输入信号，经过内部处理，输出控制各种类型的机械或某些生产过程。第二节 PLC的基本结构PLC主要由以下几部分组成：CPU（中央处理单元central process Unit），存储器，I/O口模块，功能模块，电源和通信模块。CPU是PLC的控制中枢，CPU的职责有：按照PLC系统程所赋予的功能接收并存储从编程器输入的用户程序；检查PLC的存储器、I/O口、电源模块的状态；翻译并执行用户程序；完成通信及外设部分的一些功能。PLC的存储器包括系统程序存储器和用户程序存储器。I/O模块。接收外部信号和输出控制信号的通道。电源对PLC来说比较重要，若没有一个良好、可靠的电源系统，那么PLC可能会不能正常工作。功能模块。定时、计数等功能部分。第三节 PLC的工作原理一 PLC的工作方式 图3-1 PLC的扫描过程PLC在工作中时，为了随时响应可能变化的输入信号，PLC需要反复不断地重复执行用户程序，直到PLC停机或切换到STOP状态。运行时，PLC除了执行用户程序外，在每次循环过程中，它还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段，如图3-1所示。PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。在工作状态下，执行一次上图那样的扫描过程所需的时间称为扫描周期。其一般的扫描周期值为1-100ms。二 扫描周期当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 1、输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次有序地读入所有输入状态和数据，并将它们保存到I/O映象区中的相应的单元内。输入采样完成后，进入到用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，如果输入状态和数据有了变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会变化。所以，当输入是脉冲信号时，那么该脉冲信号的宽度一定要大于一个扫描周期，这样才能保证在任何情况下，能够读到这个输入信号。 2、执行用户程序阶段 在执行用户程序阶段，PLC始终依照由上到下的原则依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描任意一条梯形图程序时，它都是先扫描梯形图左边的由各开关触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新各对应位的状态。即在用户程序运行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生改变，而其他输出点和软元件在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有一定的几率发生改变。排在上面的语句输出，其执行结果会对排在下面，用到这些线圈或数据的梯形图有影响；依此类推，排在下面的梯形图，执行语句刷新的逻辑线圈的状态或数据，只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 3、输出刷新阶段 在这个阶段，CPU按照其内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，之后再由输出电路驱动对应的外设。这个阶段才是PLC的真正输出。第四节 PLC的特点 PLC有很多优点，可以具体概括为以下几点。1、可靠性高，抗干扰能力强 相比其他的控制类电子器件，可靠性可，抗干扰能力强是PLC的一个比较鲜明的特点。PLC用软元件代替了大量的中间继电器和时间继电器，只剩下少量和输入和输出有关的硬件，接线的数量相比传统的继电器控制系统来说大大减少了，因此触点接触不良所造成的故障也大为减少。 2、硬件配套齐全，功能完善，适用性强 PLC经过半个世纪的发展，各种型号、规模的系列产品都已经成形，并且已经标准化、系列化、模块化，有很多的配置供用选择，用户能够根据自己设计所需的功能要求，规模灵活地选择配置。PLC的装配和接线也很简单，它的输入输出端子分别有序地排列在机盒两边，外部电部的接线端子接到PLC相应的端子就行了。PLC能够直接驱动一些功率、电压不是很高的器件，具有很好的速负载能力，这明显增强的PLC在很多工业场合的适用性。3、易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC采用简单明了的的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，能够让工程技术人员很快的熟练并应用，缩短了系统设计周期，现场调试也很方便，并且改控制方案时也不需要拆动硬件。 4、 控制系统的设计，安装，调试，维修的工作量小PLC程序设计基本上采用是有规律的顺序控制设计法，设计方法比较容易掌握。当设计一些比较复杂的控制系统时，其设计周期也比继电器控制系统回路设计短。 PLC用软件来代替逻辑继电器控制系统中大量的时间继电器，中间继电器，计数器等器件，控制柜中的安装接线工作大为减少，工作效率大大提高。因PLC控制程序可在实验室内模拟调试，所以减少了现场调试工作。因PLC的故障率低，且具有很好的监视功能，模块化等，所以维修的工作量也小了很多。5、 体积小，重量轻，功耗低，维护简单PLC是基于微电子技术设计出来专门用于工业场所的产品，所以它具有体积小，重量轻，功耗低的特点。第4章 系统硬件的选择与设计第一节 可编程控制器（PLC）的选择一 PLC选择原则1、PLC的结构形式。PLC的硬件结构有整体式和模块式两种，整体式的PLC一般用于系统工艺过程中较为固定的小型的控制系统中，而模块式的PLC则一般用在较复杂的系统和和环境差、维修量大的场所。PLC的控制系统可分为分布式和集中式两种。集中式一般装在控制室，所以不需要设置驱动远程I/O硬件，优点是系统反应较快、成本低。多台联网的分布式一般用在装置范围广的大型的系统上，设置了远程I/O口。分布式系统可实现多台设备分别独立控制，又相互联系，它一般安装在工业现场。1、 CPU的能力和响应速度。CPU的运算功能、通信功能、诊断功能、编程功能、控制功能和处理速度等特性都反应着它的能力问题。PLC所控制对象的复杂程度、功能要求、系统响应时间这些应用需求对CPU在处理能力和响应速度上有不同的要求。在选择PLC时，其CPU性能应与任务要求相适应。2、 PLC的容量。PLC的I/O口点的数量应该合理选用，应满足控制要求所需的I/O口数量，在这个前提下，选用的I/O点力争最少，但得留有10到15的备用量。PLC的存储容量必须满足设计使用要求。3、 电源模块的合理选择。根据PLC的CPU、I/O口等模块所需的电压、功率来选择合适的电源模块。二 PLC的硬件选择考虑到这次设计的电梯系统共有五层，而且开关量居多，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，体积也小，综合考虑后，选择了日本三菱公司生产的 FX2N系列的PLC。FX2N系列PLC优点有以下几点：1、FX2N系列在体积方面、速度方面、性能方面都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。2、三菱FX2N系列指令功能非常丰富，编程简单。3、在程序容量方面，内置800步RAM可使用存储盒，最大可扩充至16K步，4、FX2N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 C的功能和数量满足了系统控制要求的需要。5、FX2N配置既固定又灵活，除主机单元外，还可扩展其他各种常用功能模块及其它特殊功能模块。经过分析，本五层电梯控制系统中共需28个输入量、32个输出量，继电器输出。因此选择三菱FX2N系列中的FX2N-64MR-001型PLC。其参数及图样请看表4-1和图4-1。表4-1 PLC参数PLC型号输入电源输出类型输入点数输出点数FX2N-64MR-001AC电源 DC24V继电器输出3232图4-1 FX2N-64MR-001外观图第二节 牵引电机的选择电梯是常见的位能型负载，根据其工作特点，它应该具有以下特点：1、 能频繁的启动和制动。电梯基本上都是在起动、恒速、制动、停止四个状态中循环，每小时起制动次数常超过100次，最高可达到每小时180240次，频繁的起动、制动工作就要求所选的电机要有起动和过载能力惯性机械强度大、绝缘材料等级高的特点。2、启动电流较小。在电梯用交流电动机的鼠笼式转子的设计与制造上，虽然仍采用低电阻系数材料制作导条，但是转子的短路环却用电阻高的材料制作，使转子绕组电阻变大。在这个情况下，一，降低了启动电流，使启动电流降为额定电流的2535倍左右，从而增加了每小时可行的启动次数；二，由于只是转子的短路端电阻变高，利于热量直接散发，综合效果能使电动机的平均温度下降。而且保证了足够的起动转矩，一般为额定转矩的25倍左右。不过，与普通交流电动机相比，其机械特性硬度和效率有所下降，转差率也提高到0102。机械特性变软，使调速范围增大，而且在堵转力矩下工作时，也不致烧毁电机。3、电动机运行噪声低。为了降低电动机运行噪声，采用滑动轴承。此外，适当加大定子铁芯的有效外径，并在定子铁芯冲片形状等方面均作合理处理，以减小磁通密度，从而降低电磁噪声。4、高速或低速运行时要有较大的堵转转矩和较小的堵转电流。低速制动时产生的制动转矩应使制动效果明显而制动电流又不能过大，以保证电动机的可靠运行。5、高速运行时电动机有较高的效率和功率因数。6、为了使电梯平稳、舒适，电机应具有良好的机械特性。综合以上几个方面决定选用交流双速异步电动机。交流双速异步电动机也就是一种可变速的三相异步电动机，通过改变电机内绕组的连接方法，使电机定子绕组的极对数改变，从而令电机的定子旋转磁极对数发生变发，于是异步电动机的运行速度也就变了。 (4-1) (4-2)式子4-1是同步转速表达式，式4-2是转子实际转速表达式，由以上两式可以看出，异步电机的同步转速和磁极对数成反比，当磁极对数增加一倍时，同步转速n1下降到原转速的一半，电动机的额定转速n2也将下降近似一半。所以改变磁极的对数可以达到改变电机转速的目的。单绕组双速电动机定子绕组引出六根出线端，可以结成2Y/、2Y/Y、2Y/2Y等。图3-3所示为2Y/联结的定子绕组接线方式。图4-2 异步电动机2Y/联结方式当定子绕组的U1、V1、W1三个接线端接三相交流电源，而将U2、V2、W2三个接线端悬空，三个定子绕组接成三角形联结，电机以四极低速运行。当定子绕组U2、V2、W2、三个接线端接三相交流电源，而U1、V1、W1三个接线端连在一起，则原来三相定子绕组的三角形联结变为双星形联结，电动机以二极高速运行。为保证电动机旋转方向不变，从一种联结变为另一种连接时，应改变电源的相序。根据设计电梯的基本参数（表4-2）与计算公式4-3，计算所需电机的功率。表4-2 电梯的基本参数额定载重（kg）额定速度（m/s）平衡系数Kp总传动效率1000kg1m/s0.450.8 （4-3）式中电动机功率(kW)；电梯平衡系数；电梯额定载重量(kg)；电梯额定速度(ms)；机械传动总效率。将表4-2中电梯的基本参数带入式4-3中计算，得出计算结果。考虑到电机的可靠运行，电机的功率留有裕量，因此选用西贝尔自动化科技公司生产的QAD 160L 8/4交流双速异步电机，QAD系列的变级多速三相异步电动机是取代YD系列的更新换代产品，是AQ系列电机的电气派生产品。该系列电机由于具有可随负载性能的要求而有级地变化转速，从而达到功率的合理匹配和简化变速系统的特点，堪称机械系统节约能耗的理想动力。具体参数见表4-3。表4-3 交流双速异步电机QAD参数型号QAD 160L 8/4额定转矩15.4NM极数8/4外形尺寸132mm额定功率0.55KW315KW防护等级IP55额定电压380V重量60Kg额定电流0.8A额定转速1140/750rpm第三节 开关门电机的选择电梯开门电动机通过中间的传动机构来实现电梯门的开/关，在门开启到不同的位置时，也会压动行程开关并发出位置信号，来控制开门机减速或停止。本次设计开关电机可选择直流电动机，直流电动机有如下优点：一、具有优良的调速特性，且调速平滑、方便、其调速范围也广；二、直流电动机过载能力强，能承受频繁的冲击负载。三、可实现频繁的无极快速起动、制动和反转。四、能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。综合以上特点，我们选择直流电动机为电梯的开门电动机。开门电动机功率的计算：假设电梯门的质量，开门速度，在开关门时最大加速度为，门对地的摩擦系数，电机总的传动效率。根据牛顿第二定律得： （4-4）将数据代入到3-4中，可计算得F=88.2N，再根据功率计算公式3-5 （4-5）可得P=55W。因为上述计算只是估算，所以实际需要电机的功率可能要大于估算结果，为了避免所选电机功率不够，从而造成电梯门打不开，烧毁电机，所选电机功率应比55W大。选择温州超航机电有限公司的一款电梯开门直流电机，其具体参数见表4-4。表4-4 电梯开门电机参数电机型号工作电压(V)额定功率(W)工作电流(A)标称转速(r/min)寿命(次)转矩(Nm)YDJ-80110 DC801.1655% 300000011.461第四节 PLC外部接线及主电路设计一 PLC的外部接线连接PLC外部端子。输入有电梯外呼上、下信号，内呼信号，楼平层信号，手动开、关门信号，及电梯门限位信号；输出楼层显示信号，内呼显示，外呼上、下显示，上、下行状态显示，及各继电器所控制的负载。接线图见附录I。二 主电路电气原理图电梯的曳引电动机的正转、反转由KM1和KM2控制，实现电梯的上、下行。KM3闭合，KM4断开，异步电动机定子绕组成接法，此时电机处于低速，KM4闭合，KM3断开时，其绕组成2Y形接法，此时电机处于高速。KM6与KM7实现直流电动机的正反转，即控制电梯的开、关门。电气原理图见附录I。第5章 电梯控制分析第一节 电梯控制系统的工作流程电梯在上电后首先进入初始化，之后电梯便进入工作循环。根据其工作流程画出流程图如图5-1所示。 图5-1 电梯工作流程根据电梯的整个工作流程，可将电梯逻辑控制系统分成以下几个模块：外呼信号和内呼信号的记忆和显示，平层信号的记忆及信号解除，开关门控制，上升及下降信号的处理，楼层信号及上行、下行信号的显示，启动控制，制动、抱闸控制。第二节 电梯控制系统的功能要求工作中的电梯主要对各种内、外呼信号和电梯当前的运行状态进行综合分析，确定它的下一个工作状态。电梯的工作状态要实现合理，快捷，它必须具有自动选向、顺向截梯、反向保号，外呼记忆，自动开/关门，停梯消号，自动达层等功能。分析以上功能要求，电梯控制所要具备功能的详细情况如下。基本要求。本系统设计为五层电梯控制，每层厅门处设置呼叫按钮，一楼只有向上呼叫按钮，五楼只有向下呼叫按钮，其余楼层处有两按钮，分别为向上呼叫和向下呼叫，当任一个按钮被按下时，系统记下此呼叫信号，并且呼号指示灯亮起，直至电梯完成此次呼叫。轿厢内操纵盘上设有1至5楼的楼层按钮，想去某楼可按下相应数字按钮。按下后会亮起相应指示灯，到达目标层后指示灯灭。在轿厢内及厅门外可显示轿厢当前所处楼层与其工作状态（上行中、下行中、停止）。轿厢内操纵盘上有手动开/关门按钮，在平层时，乘梯人可手动开、关门。开始时，电楼处于任意一层且在待机状态，当本层有呼梯信号时，电梯门打开，15s后自动关闭，或乘梯人手动关门，关上门后，乘梯人选择目标层，系统根据目标层与当前位置确定方向，运转，达到目标层，停稳后，自动开门。电梯在运转过程中或未平层，电梯门始终处于关闭状态，手动开、关门无法打开电梯门。当超重时，蜂鸣器发出警报，且电梯不会关门、运行。当电梯处于1层时，若2楼，3楼，4楼同时都有向下呼梯信号，电梯首先响应4楼的向下呼梯信号，之后才响应3楼，2楼的呼梯信号，电梯应具有最远反向外呼梯功能。电梯正在向层运动，若此时电梯的前方层层（）有同向呼梯信号，电梯先响应层信号，具有同向截梯功能。在电梯上升（或下降）过程中，任何反方向下降（或上升）的呼梯信号全部不响应，但是如果在反向呼梯信号前方没有其它内、外呼梯信号时，那么电梯响应该外呼信号，同时，如果电梯达到四层，五层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应四层向下外呼梯信号。第三节 系统的输入输出设计及软元件选取系统所要处理的输入信号有轿厢内呼信号，厅外的外呼信号，开/关门限位信号，平层信号及超重信号；输出包括内呼、外呼和楼层的显示，还有控制各电机正反转，高/低速输出及制动、抱闸。输入输出点的分配如下表5-1。表5-1 输入/输出点分配X1一层内呼Y1一层内呼显示X2二层内呼Y2二层内呼显示X3三层内呼Y3三层内呼显示X4四层内呼Y4四层内呼显示X5五层内呼Y5五层内呼显示X6手动开门Y6上行显示X7手动关门Y7下行显示X10一楼外呼上Y10超重铃声X11二楼外呼上Y11七段码a显示X12二楼外呼下Y12七段码b显示X13三楼外呼上Y13七段码c显示X14三楼外呼下Y14七段码d显示X15四楼外呼上Y15七段码e显示X16四楼外呼下Y16七段码f显示X17五楼外呼下Y17七段码g显示X20一楼下平层Y20上行（电机正转）X21二楼上平层Y21下行（电机反转）X22二楼下平层Y22电机低速X23三楼上平层Y23电机高速X24三楼下平层Y24抱闸X25四楼上平层Y25开门输出X26四楼下平层Y26关门输出X27五楼上平层Y27电机制动X30超重Y30一楼外呼上显示X31开门到位Y31二楼外呼上显示X32关门到位Y32二楼外呼下显示X33零速返回信号Y33三楼外呼上显示Y34三楼外呼下显示Y35四楼外呼上显示Y36四楼外呼下显示Y37五楼外呼下显示内部继电器的分配如表5-2所示。表5-2 内部继电器说明M1一楼平层M21四楼外呼下M2二楼平层M22五楼外呼下M3三楼平层M23上行显示M4四楼平层M24下行显示M5五楼平层M25上升信号M6上升记忆信号M26下降信号M7下降记忆信号M27上行输出M8开门中间继电器M28下行输出M9关门中间继电器M29电机低速M10一楼内呼M30电机高速M11二楼内呼M31电机制动M12三楼内呼M32抱闸辅助信号1M13四楼内呼M33抱闸辅助信号2M14五楼内呼M34抱闸后延时开关M15一楼外呼上M35制动辅助1M16二楼外呼上M36制动辅助2M17二楼外呼下M37开门辅助1M18三楼外呼上M38开门辅助2M19三楼外呼下M46关门辅助1M20四楼外呼上M40开门综合信号M47关门辅助2M41M1051楼上升开关门有效外呼M42M1062楼上升M43M1072楼下降M44M1083楼上升M45开门辅助3M1093楼下降M100内呼去1楼开关门有效内呼M1104楼上升M101内呼去2楼M1114楼下降M102内呼去3楼M1125楼下降M103内呼去4楼M104内呼去5楼第6章 系统梯形图的设计根据电梯的工作流程，电梯逻辑控制系统主要可分成以下几个部分：厅门按钮呼梯信号记忆和显示，轿厢内呼按钮呼梯信号的记忆和显示，平层信号记忆及信号解除，开关门有效信号处理，开关门控制，定向处理，楼层显示，电梯启动，电梯的制动和抱闸。第一节 外呼信号记忆和显示当楼层有呼梯信号时，系统将之记忆并显示出来。当电梯响应外呼，到达该层并平层时，解除此外呼信号。其环节梯形图如图6-1所示。 图6-1 外呼信号的记忆，显示及解除第二节 平层信号处理 一 平层信号记忆及解除当电梯平层时，相应平层感应器传来感应信号，系统将之记忆保存，当电梯移动开后，信号解除。其梯形图如下图所示图6-2。图6-2 平层信号记忆及解除二 楼层显示楼层显示可以很方便的让乘梯人了解当前电梯所处位置。本电梯设计为五层的电梯，七段数码管需要显示的数字有1，2，3，4，5。为显示各层楼，需要亮的LED灯分别是bc，abged，abgcd，bcfg，acdfg。楼层显示的梯形图如图6-3所示。 图6-3 楼层显示第4节 呼梯信号处理一 内呼信号处理当乘梯人进入电梯输入想去的楼层后，此内呼信号被记忆并保持。当电梯达到目标层后，此内呼信号解除。在信号保持期间，该信号通过LED灯显示出来。内呼当前楼层的信号不会被记忆。程序如下图6-4所示。图6-4 轿厢内呼按钮呼梯信号记忆和显示二 开关门有效信号增加中间继电器控制电梯的开关门。厅门开关门有效信号的梯形图如图6-5所示。轿厢内呼开关门有效信号如图6-6所示。图6-5 厅门开关门有效信号图6-6 轿厢内呼开关门有效信号由梯形图可以看出，当外呼、内呼信号被记忆后，开/关门有效信号也被保持。当电梯正常开/关门后，该有效信号被解除。三 开门信号当电梯停靠在某层时，本层外呼信号不会被接爱。故对此做补充。梯形图如图6-7所示。 图6-7 开门信号第5节 开门与关门控制一 开门控制电梯可开门有以下情况。当电梯到达目标层（外呼或内呼），平层停下，电梯门自动开门；轿厢内按下手动开关按钮，电梯开门；电梯在某层待机，本层有外呼，开门输出。根据以上情况，编写梯形图如图6-8所示。图6-8 开门控制在开门过程中，当开门到位，传感器会传来到位信号，开门信号M37便解除了。本设计采用了M37、M38两个中间继电器来控制开门，其作用是避免双线圈。二 关门控制当电梯开门结束后，保持开门状态15s。时间到后，电梯自动关门。也可在轿厢内按关门按钮进行手动关门。若进入轿厢内的人员过多，造成超载，蜂鸣器发出警报声，且电梯不会关门，直到警报解除。其梯形图如图6-9所示。图6-9 关门控制由上面梯形图可以看出，开/关门为联动控制。若在关门过程中，按下手动开门按钮，则开门机会立即停止关门，并正转开门。第六节 定向控制呼梯信号经过处理后与电梯的当前位置进行综合比较，将它们分为上升信号和下降信号，并结合电梯现阶段的运转方向，决定电梯下一个工作状态。其处理的梯形图如下图6-10与6-11所示。当上行信号和下行信号都为ON时，电梯会根据当前运行态依照惯性原刚确定方向。即若此时电梯在上行中，刚电梯响应上行信号；若此时电梯在下行中，则电梯会响应下行信号；若电梯停转，刚由信号被记忆的时间先后次序来决定它的下一个工作状态。电梯改变运转方向的条件是：当电梯前方没有呼梯信号，而后方有，则电梯改变运转方向。例如，电梯处于上行中，到达三层，些时四、五层均没有上、下呼梯信号，而二层有一向下呼梯信号，刚电梯改变运转方向，响应二楼向下呼梯信号。 图6-10 上行信号和上、下行记忆及显示 图6-11 下行信号第七节 电梯的运行控制当电梯门关上后，电梯开始启动。牵引电机首先进入到低速状态，1s后电机转入高速动行阶段。制动控制分为两种情况。一、当电梯在运行过程中，将到达同向的呼梯信号所在楼层，电梯制动。二、电梯在运行过程中，电梯前方楼层无同向呼梯信号，只有反向呼梯信号，则电梯到达最远反向呼梯信号处并制动。梯形图如6-12所示。图6-12 启动控制制动信号是由平层感应触点提供，上行过程中的制动由上平层感应触点所触发，轿厢在碰到上平层感应触点时，与电梯停靠的地方还有一段距离，此设计中设置了制动后1s抱闸。此处时间的设置，并没了确切的依据，实际中要根据实际情况设置，使其制动时间结束、抱闸开始时，电梯正好达到准确的位置。梯形图如图6-13所示。 图6-13 制动控制第八节 抱闸、超重控制当牵引电机启动时，抱闸上电，松开电动机；当电梯进入制动，延时1s后，抱闸复位。当超重时，电梯发出警报。如图6-14所示。图6-14 抱闸和超重控制以上是电梯控制系统各主要部分的梯形图设计，将各部分整合调整后，PLC电梯控制系统程序设计完成，完整梯形图程序见附录。总结这次毕业设计让我首先从电梯的各部分构件入手，从图书管、互联网上详细的了解了电梯的曳引系统