基于PLC的电梯控制系统设计

本科毕业设计（论文）目 录1 绪言 .22 控制系统方案设计 .22.1 PLC 控制系 统与其他控制方式的比较 .22.1.1 PLC 控制系 统与继电器控制系统的比较 .22.1.2 PLC 控制系 统与计算机控制系统比较 .32.2 电梯控制系统方案设计 .42.3 电梯控制系统原理框图设计 .52.4 电梯控制系统硬件结构框图 .53 电气控制部分 .63.1 交流双速电梯的主电路 .63.2 电梯的主要电气设备 .73.2.1 曳引电动机 .73.2.2 自动门机 .73.2.3 层楼指示 .73.2.4 呼梯盒 .73.2.5 操纵箱 .73.2.6 平层及开门装置 .73.2.7 停层装置 .83.2.8 开关装置 .84 PLC 控制部分 .94.1 PLC 的选择 .94.2 输入/输出电路的设计 .104.2.1 PLC 的 电源控制电路 .104.2.2 输入设备 .114.2.3 输出设备 .114.3 梯形图设计 .114.3.1 开门环节 .114.3.2 电梯的关门环节 .134.3.3 开关门保护及故障显示电路 .144.3.4 层楼信号的产生与清除环节 .144.3.5 内选信号的登记、消除和显示环节 .154.3.6 外呼信号的登记、消除和显示环节 .15本科毕业设计（论文）4.3.7 电梯的定向环节 .164.3.8 停层信号的产生和消除环节 .174.3.9 停车制动环节 .184.3.10 自动运行时启动加速和稳定运行环节 .195 结论 .20谢辞 .21参考文献 .22本科毕业设计（论文）1 绪言电梯是一种大型机电产品,作为一种现代的运输工具已广泛的进驻到人们的生活中。当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一,它必须具有高度的安全性与科学性,因此它的控制系统就受到了广泛的关注。早期的国产电梯控制系统中,电梯信号的逻辑控制一般是由继电器电路来实现的。继电器控制系统故障率高,降低了电梯的运行可靠性与安全性。传统的继电器控制方式已经被计算机控制方式所代替,其控制方式有:单片机控制、单 板机控制、单微机控制、多微机控制以及可 编程序控制器( PLC) 控制等多种方式。其中单片机控制具有成本低,通用性强等优点,但它不适于较复杂的控制算法和故障诊断等要求;微机控制的配件使系统设计 和调试更加复杂,它必须具有相应的大型开发系统,这无疑会增加电梯的成本,因此对于一个小型的电梯控制系统利用PLC 进行控制将是一个最佳的选择。2 控制系统方案设计2.1 PLC 控制系统与其他控制方式的比较2.1.1 PLC 控制系统与继电器控制系统的比较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。电梯继电器控制系统的优点：所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术 工人所掌握；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；大部分电器均为常用控制电器，更换 方便，价格较便宜；多年来我国一直生产这类电梯，技 术成熟，己形成系列化产品，技术资料图纸齐 全，熟悉、掌握的人员较 多。但是，电梯继电器控制系统存在很多的问题：系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较 高；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；电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高；系统结构庞大，能耗 较高，机械 动作噪音大；由于 线路复杂，易出 现故障，本科毕业设计（论文）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忧，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。PLC 是一种用于工 业自动化控制的专用计算机， 实质上属于计算机控制方式。PLC 与普通微机一 样 ，以通用或 专用 CPU 作为 字处理器，实现通道(字)的运算和数据存储，另外还有位 处理器(布尔处理器)，进行点(位)运算与控制。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。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。 为便于比较 PLC 控制系统与继电器控制系 统优缺点现列表如下， 详见表 2-1。表 2-1 PLC 控制系统与继电器控制系统比较项目 继电器控制系统 PLC 控制系统控制功能实现有许多继电器，采用接线的方式来完成控制功能各种控制功能通过编制的程序来实现对控制要求变更适应性适应 性差，需要重新设计，改 变继电器和接线 适应性强，只需针对程序进行修改控制速度 低，靠机械动作实现 极快，靠微处理器进行处理特殊功能 一般没有 有安装，施工 连线多，施工繁 安装容易，施工方便可靠性 差，触点多，故障多 高，因元器件采取了筛选和抗老化等可靠性措施寿命 短 长可扩展性 困难 容易维护 工作量大，故障不易查找 有自诊能力，维护工作量小从表 2-1 可以看出，PLC 控制系 统具有继电器控制系 统无法比拟的优点，因此传统的继电器控制系统将逐渐被 PLC 控制系统所取代是大势所趋。2.1.2 PLC 控制系统与计算机控制系统比较计算机控制系统在工业控制领域中，其主机一般采用能够在恶劣工业环境下可靠运行的工控机。工控机有通用微机应用发展而来，在硬件结构方面总线标本科毕业设计（论文）准化程度高，品种兼容性强， 软件资源丰富，能提供实时操作系统的支持，故对要求快速，实时性强，模型复杂的工业对象的控制占有优势。但是，它的使用和维护要求工作人员应具有一定的专业知识，技术水平较高，且工控机在整机水平上尚不能适应恶劣工作环境。可编程控制器对此进行了改进，变通用为专用，有利于降低成本，缩小体积，提高可靠性等特性，更适应过程控制的要求。PLC 控制系统与计算机系统比较见表 2-2。表 2-2 PLC 控制系统与通用计算机系统的比较比较项目 通用计算机系统 PLC 控制系统工作目的 科学计算 工业自动控制工作环境 对工作环境要求高 对工作环境要求低，可在 恶劣的工业现场工作工作方式 中断处理方式 循环扫描方式系统软件 需配备功能较强的系统软件 一般只需简单的监控程序采用的特殊措施掉电保护等一般性措施 采用多种抗干扰措施，自诊断，断电保护，可在 线维修编程语言 汇编语言，高级语言，如 BASIC，C等梯形图，助记符语言， SFC 标 准化语言对操作人员的要求需 专门培训，并具有一定的计算机基础一般的技术人员，稍加培 训即可操作使用对内存的要求 容量大 容量小价格 价格高 价格低其他 若用于控制，一般需自行设计 机种多，模块种类多，易于集成系统从表 2-2 可见，在控制功能方面，PLC 与通用计算机相比，工作更稳定可靠，而且编程简单，使用方便，应用设计和调试周期可大大 缩短，加之又能在 恶劣的工业环境下和强电一起工作，容易实现机电一体化。2.2 电梯控制系统方案设计本设计通过多种方案的比较和参照，可看出 PLC 控制具有显著的优点：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；可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能；可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性和可靠性，并便于检修；用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。综上所述，本设计采用 PLC 控制。本科毕业设计（论文）2.3 电梯控制系统原理框图设计电梯控制系统原理框图如图 1 所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电 路、档 层显示电路、按钮记忆 灯电路、楼层检测与平层检测传感器及 PLC 电路等 组成的。图 1 电梯控制系统原理框图2.4 电梯控制系统硬件结构框图系统由曳引机构、开、关门机构、轿厢、控制系统等组成，如图 2 所示。曳引系统的主要功能是输出和传递动力，使电梯运行。 门 系统的功能是封住层站入口和轿厢人口。而轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的主要工作部分。图 2 电梯控制系统硬件结构框图本科毕业设计（论文）3 电气控制部分3.1 交流双速电梯的主电路下图图 3 为交流双速电梯的主电路图。图中， M1 为 YYYD 系列电梯专用型双速笼型异步电动机（4/16 极），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低速运行；KM5 为启动加速接触器；KM6、 KM7、KM8 为减速制动时的接触器；L1、L2 与 R1、R2 为串入电动机定子电路中的电感与 电阻，与 KM5-KM8 配合实现对电机的加、减速控制。当 KM1 或 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， KM3 断电释 放， KM4 通电吸合，电动机转为低速接法，串入阻抗制 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 的舒适度，至平 层位置时，接触器全部断电释放，机械抱 闸， 电梯停止运行。在检修状态时，电梯只能在低速接法下点动运行。图 3 交流双速电梯的主电路图本科毕业设计（论文）3.2 电梯的主要电气设备3.2.1 曳引电动机曳引电动机作为电梯的提升机构，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。3.2.2 自动门机用来完成电梯的开门与关门：电梯的门的有厅门（每层站一个）和轿门（中有一个）。只有当电梯停靠在某 层站时，此 层厅门才允 许开启（由门机拖动轿门， 轿门带动厅门完成）；也只有当厅门，轿门全部关闭后才允许启动运行。3.2.3 层楼指示层楼指示也叫层显，过去常有低压灯泡构成，安装在每层站厅门的上方和轿门内轿门的上方；现多由数码管或 LED 点阵结构组 成，与呼梯盒，运行方向指示做成一体结构。3.2.4 呼梯盒呼梯盒用以在每层站召唤电梯。常安装在厅门外，离地面 1 米左右的墙壁上。基站与顶站有一个按钮，中 间层站由上呼与下呼两个按钮组成。按钮带有呼梯记忆灯，灯亮时表示呼梯号已被接收并记忆；当电梯满足呼梯要求并停层开门时，呼梯记忆灯熄灭。基站的呼梯盒上，常带有钥匙开关，供电梯管理员开关电梯。3.2.5 操纵箱操纵箱安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作指令。操纵箱上设有与电梯经层站数相同的内选层按钮（带有标记），上下层启动按钮（带有上，下行指示灯，检 修时用），开关门按钮，急停按 钮， 电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动运行，还是检修状 态）以及风扇，照明等的控制开关。3.2.6 平层及开门装置该装置如图 4 所示，由磁铁板和上、下平 层感应器 1KR、2KR 组成。上行时，1KR 首先插入隔磁铁板， 发出减速信号，电梯开始减速，至 2KR 插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号，电机停 转，机械抱 闸；下行时 ，2KR 首先插入隔梯铁板，发出减速信号至 1KR 插入隔梯铁板时， 发出停车及开门信号。本科毕业设计（论文）图 4 电梯的平层、停 层装置示意图3.2.7 停层装置图 4 所示，在电梯的井道内每层站装有一只磁铁板，当轿厢运行到相应层站时，磁铁 板插入平层感应器内，以此检测电梯所处位置和平层信号。3.2.8 开关装置安全窗及其开关,安全钳及其开关，限速器及其开关，上，下限位开关，上下强迫停止开关，极限开关电梯的轿厢顶部开有安全窗，供紧急情况下疏散乘客，当安全窗打开时， 电梯不允许运行。安全钳是为 防止电梯曳引钢绳断裂及超速运行的机械装置，用以在是述情况下，将轿厢夹持在 导轨上。限速器是用以检测电梯运行速度的机械装置，当电 梯超速运行时，限速器动作，带动安全钳使 电梯停止运行。以上三种装置的动作 通过其相应天关来检测。当电梯运行至上，下极限位置时仍不停车，上，下限位开关动作，发出停车 信号，若不能停 车，将压 下上，下强迫停止开关，强制电梯停止运行；若还不能停车，将通过机械装置带动极限开关 SQ0 动作，切断 电梯曳引电动机的电源，以达到停车的目的，避免 电梯出 现冲顶与蹾底事故。为了便于对电梯的工作原理及 PLC 控制系统进行分析，现列出 5 层 5 站电本科毕业设计（论文）梯的电见下表：5 层 5 站电梯电气元件表元件符号 名称及作用 元件符号 名称及作用KM1 上行接触器 1SB1-4SB1 1 楼-4 楼上行外呼按 钮KM2 下行接触器 2SB2-5SB2 2 楼-5 楼下行外呼按 钮KM3 高速接触器 1HL-5HL 1 楼-5 楼指示灯KM4 低速接触器 6HL、7HL 上、下行指示灯KM5 启动加速接触器 HL6、HL7 操纵箱上、下行指示记忆灯KM6-KM8 制动减速接触器 HL8 1 楼外呼指示记忆灯KM9 开门接触器 HL9 2 楼上呼指示记忆灯KM10 关门接触器 HL10 2 楼下呼指示记忆灯SQ5 基站开关 HL11 3 楼上呼指示记忆灯SQ6 开门到位开关 HL12 3 楼下呼指示记忆灯SQ7 关门到位开关 HL13 4 楼上呼指示记忆灯SQ8 开门调速开关 HL14 4 楼下呼指示记忆灯SQ9-SQ10 关门调速开关 HL15 5 楼下呼指示记忆灯SQ11-SQ15 1 楼-5 楼厅门锁开关 SA1 状态运行选择钥匙开关SQ16 轿门关闭到位开关 SA2 基站开关梯钥匙开关SQ17 上限位开关 SQ1 安全窗开关SQ18 下限位开关 SQ2 安全钳开关SQ19 上行强迫停止开关 SQ3 限速器开关SQ20 下行强迫停止开关 SQ4 轿内急停开关SB1 开门按钮 1KR 上平层感应器SB2 关门按钮 2KR 下平层感应器SB3 上行启动按钮 3KR 开门感应器SB4 下行启动按钮 SQ 电源开关SB5-SB9 1 楼 -5 楼内选层 按钮4 PLC 控制部分4.1 PLC 的选择传统的控制方法是采用继电器接触器控制。这种控制系统较复杂，并且大量的硬件接线使系统可靠性降低，也间接地降低了设备的工作效率。采用可编程控制器较好地解决了这一问题，可编程控制器是一种将计算机技术、自动控制技本科毕业设计（论文）术和通信技术结合在一起的新型工业自动控制设备，不仅能实现对开关量信号的逻辑控制,还能实现与上位计算机等智能设备之间的通信。因此，将可编程控制器应用于电梯控制，完全能满足控制要求。且具有操作简单、运行可靠、工 艺参数修改方便、自动化程度高等优点。在本控制系统中，所需的开关量输入为32点，开关量输出为29点，考 虑到系统的可扩展性和维修的方便性，选择模块式PLC 。由于本系统的控制是顺序控制，选用日本三菱电工公司生产的FX2N-80MR的PLC 来控制整个系 统。之所以 选择这种PLC，主要考 虑FX系列PLC有以下特点：（1）可靠性高、抗干扰能力强 PLC 是为工业控制而设计的， 除了对器件的严格筛选外，在硬件和软件两个方面还采用可屏蔽、滤波、隔离、故障 诊断和自动恢复等措施，使可编程控制器具有很强的抗干扰能力，其平均无故障时间达到30000h以上。（2）编程直观、简单 考虑到大多数电气技术人员熟悉电气控制线路的特点，PLC没有采用微机控制中常用的汇编语言，而是采用了一种面向控制过程的梯形图语言。梯形图语言与继电 器原理图相类似，形象直观，易学易懂， 电气工程师和具有一定知识的电气技术人员都可在短时间内学会，计算机技术和传统的继电器控制技术间的隔阂在PLC上完全不存在。因此， 许多国家生产的PLC都把梯形图语言作为第一用户语言。此外， 还可采用指令表 进行编程控制。（3）适应性好 PLC 是通过程序实现控制的。当控制要求发生改变时，只要修改程序即可。由于PLC 产品已标准化、系列化、模块化。因此能灵活方便地进行系统配置，组成规模不同、功能不同的控制系 统。其适应能力非常强，既可控制一台机器， 一条生产线 ， 也可控制一个复杂的群控系统，既可以 现场控制，又可以远距离控制。（4）功能完善、接口功能强 PLC 具有数字量和模拟量的输入输出、 逻辑和算术运算、定时、计数、 顺序控制、通信、人机对话、自检、记录和显示等功能， 使设备控制水平大大提高；其接口功率驱动范围较大，不像普通的计算机输出信号需放大才能驱动负载， 极大地方便了用户。其常用的数字量输入输出接口， 就电源而言有110V、220V 交流和5V、 48V直流等多种。4.2 输入/输出电路的设计4.2.1 PLC 的电源控制电路PLC 采用 AC220V 供电，如下图 5 所示，电梯正常工作 时，锁梯开关 SA2 接通，PLC 电源接通，程序正常运行， 锁梯时， SA2 断开，PLC 断电， 电梯停止运行。本科毕业设计（论文）图 5 PLC 电源控制电路4.2.2 输入设备启动、停止选择开关 SQ1 限位开关 SQ2SQ 8 点动开关 SB1SB 18安全开关 SA1 门锁开关 SA2 自动 SA3 检修 SA4 上减速 SA5 下减速 SA6 4.2.3 输出设备控制上行、下行、高速、低速、启动加速、制动减速、开门、关 门电机的接触器 KM1KM 10工作方式指示灯 HL1HL 15, 楼梯层数字显示 HL16。将电梯运行过程中的各种输入信号，送入 PLC 的输入口构成其输入电路图。完成电梯运行的各种执行元件及指示电梯运行状态的各种指示灯，均要受到PLC 输出口的控制，构成其输出电路。其输入/输出电路如下图 6 所示。由上述输入/输出电路可知输入输出点分别为 32 点和 29 点，故可选择 FX2N-80MR 的PLC 构成其控制系 统。PLC输入、 输 出接线图如下 页图6所示。图6是PLC和外 围设备的外部接线图，应说明的是PLC 面板上标 有“COM”标记的端子即可作为公共端。4.3 梯形图设计梯形图的设计可以分成几个环节进行，然后再将这些环节组合在一起，形成完整的梯形图。4.3.1 开门环节电梯的开门存在以下几种情况（1）电梯投入运行前的开门此时电梯位于基站，将开关电梯钥匙手插入 SQ1（程序中 X010）内，旋转至开关电梯位置，此时 PLC 电源接通，程序开始运行，电梯自动开门，乘客或司机进入轿厢， 选层后电梯自动进 行。本科毕业设计（论文）(2)电梯检修时 开门检修状态下（X003 接通），开 门均为手动状态，由开关门按钮 SB1（X004），图 6 5 层 5 站电梯 PLC 控制 I/O 图SB2（X005）实施开门与关门。(3)电梯自动运行停 层时的开门电梯在停层时，至平层位置，M140 接通，电梯开门(4)电梯关门过 程中的重新开门在电梯关门的过程中，当需要重新开门时，可以通 过开门按钮 X004 实施重新开门。大多数电梯现采用光幕或机械安全触板进行检测，自动发送重新开门信号，以达到重新开门的目的。(5)呼梯开门电梯到达某层站后，若没有人继续使用电梯， 电梯将停靠在该层站待命；若有人在该层站呼梯，电梯将首先开门，以 满足用梯的要求。电梯在运行的过程中，当有外呼梯信号时，若 顺向运行，则电梯停层开门；若本科毕业设计（论文）逆向运行，则电梯不停层。(6)防夹或超载 开门当电梯在关门的过程中，如有东西夹在门上， 则电梯在关门的过程中关不上，会使 X037 接通；或电梯超载，轿箱底下的称重开关 X036 接通，使程序中的 M20接通，则电 梯重新开门。(7)电梯在运行中禁止开 门开门环节的梯形图如下图 7 所示：图 7 开门环节程序梯形图4.3.2 电梯的关门环节(1)电梯停用后的关 门此时电梯到达基站，司机或乘客离开轿厢， 电梯自动关门，司机将开、关梯钥匙插入 SA2，旋转到关梯位置，电梯诉安全回路被切断，PLC 停止运行，电梯被关闭。（2）自动关门电梯开门时开始计时，时间到后， 电梯应自动关门。（3）提前关门停站时间未到时，可以用按钮 X005 实现提前关门。（4）检修关门考虑检修状态时的关门，检修关门不自锁。（5）电梯超重时禁止关门关门环节的梯形图如图 8 所示：本科毕业设计（论文）图 8 电梯关门环节程序梯形图 图 9 重复开关、关 门电路和故障 显示程序梯形图4.3.3 开关门保护及故障显示电路电梯在关门地过程中因各种原因不能关门到位，电梯会重新关门，开门时间到后，又会自动关门，关门不到位又要开门。如此开、关门反复动作，如现场没人及时处理， 门很容易被损坏，应此要求在出现这种情况 时，开、关 门动作出现 5次，电梯停止运行。其程序梯形图如图 9 所示。关 门时 ，M101 接通，如正常关 门到位时， X001 接通，程序中常闭触点是断开的，M22 不能接通，T6 不接通，不会重新开门。如经过一段时间 （3S）关门不能到位，X001 的常闭点是接通的 M22 得电，T6 的触点接通， 电梯重新开门，开门计时时间到，T5 接通，又要关门，关门又不到位，T6 又接通，如此循环，当连续关门达到 5 次时，C0 的触点接通，利用C0 的触点，使电梯停止运行。且故障显示 0、2 交替出 现。当电梯关门到位时，对C0 复位。当电梯的安全继电器 KA2 断开时也即 X000 为 OFF 时，电梯停止运行，且故障显示 0、1 交替出现。其控制程序梯形图如图 10 和图 11 所示。利用主控和主控复位控制了程序的运行。图 10、11 主控、安全 继电器断开时故障 显示程序梯形图4.3.4 层楼信号的产生与清除环节当电梯位于某一层时，应产生于该楼层的信号，以控制楼层显示器显示楼层所处的位置，离开该层时，该楼层信号应被新的楼层 信号所取代。其梯形 图如图12 所示。 D200 为电梯的楼 层数，通 过译码器用数码管显示出来。X040 是下强迫本科毕业设计（论文）楼层显示开关，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，每上一层时，D200 加 1；当电梯下行时，每下一层，D200 减1。另外电梯在 1 楼-5 楼时，分 别使 M110M114 置 ON。如果 电梯楼层显示有误，只要将电梯开到顶层或一层，马上就能显示正常。图 12 层楼信号的产生与清除环节 图 13 内选信号的登记、消除和显示环节程序梯形图 程序梯形图4.3.5 内选信号的登记、消除和显示环节乘客或司机通过轿厢内操纵盘上 1 楼-5 楼选层按钮的操作；可以选择欲去的楼层。选层 信号被登记后，选层按钮下的指示灯亮。当电梯到达所选的楼层后，停层信号应被消除，指示灯也 应熄灭。其程序梯形 图 如图 13 所示：4.3.6 外呼信号的登记、消除和显示环节乘客在厅门外呼梯时，呼梯信号应被接收和记忆。当电梯到达该楼层，且 电梯运行方向与呼梯目的地方一致时（基层和顶层除外），呼梯要求满足，呼梯信号应被消除。其程序梯形图如 图 14 所示：本科毕业设计（论文）图 14 外呼信号的登记、消除和显示环节程序梯形图图中，按下外呼按钮时，相对应的外呼辅助继电器按通，外呼按钮下的指示灯亮，表示呼梯要求已被电 梯接收并记忆。 电梯运行方向与呼梯目的地方向一致时，至呼梯楼层时，电梯将停止并开门，呼梯要求 满 足，呼梯信号被消除。 电梯运行方向与呼梯目的地方向相反时，如电梯从 1 楼向上运行，而呼梯要求从 2 楼向下，若有去 3 楼以上的内选层 要求及外呼梯要求， 电 梯到达 2 楼时不停梯，呼梯要求没有满足，呼梯信号不能消除；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消除，待乘客进入轿厢内， 选层（去 1 楼）后， 电梯定下向，则2 楼呼梯信号已满足，呼梯信号被满足。电梯停在该楼层时，按下外呼按钮（上行或下行），此时指示灯应该亮。4.3.7 电梯的定向环节在自动运行状态下，电梯应首先确定运行方向，也即定向。 电梯的定向只有两种情况即上行和下行。电 梯处于待命状态下，接收到内选和外呼信号时， 应将电梯所外的位置与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，内选信号与外呼信号对电梯进行顺向运行要求没有满足的情况下，定向信号不能消除。检修状态 下运行方向直接由上行和下行启动按钮确定，不需定向。其程序梯形图如图 15 所示。本科毕业设计（论文）图 15 定上行环节程序梯形图图中 M121，M122，M123，M124 分别是 2、3、4、5 楼的内选辅助信号；M131，M132 是 2 楼的外呼上行和下行的 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；M146 是下行互锁；X003 是检修选择开关；X002 是自动选择开关；M111，M112 ，M113，M114 分别是 2、3、4、5 的楼辅助信号；Y012是上行指示灯；图中 M103 及 M104 在电梯上行及下行的全过程中，存在不能全程接通的情况，如上行至 5 楼时，一旦 5 楼层继电器 M114 接通时，M103 则立即断开，而此时电梯仍处于上行状态，至 5 楼平层位置时才能停止。为解决这一问题，引入M134-M136，可能会发生下述情况：4 楼向上的外呼信号（不存在其他外呼及内呼信号）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 楼之前的时间内，1、 2、3 楼外呼信号可能使电梯在未完成 4 楼向上的运动之前定下行方向。根据同样的道理，定下行环节的程序梯形图如图 16 所示。图中 M120 是 1楼的内选辅助；M130 是 1 楼的上向外呼；M144 是上行互锁；Y013 是下行指示。4.3.8 停层信号的产生和消除环节电梯在停车制动之前，应首先确定其停层信号，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 楼的停层辅助分别是 M150-M154。1 楼停层的条件是电梯下行到 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和轿厢内选层信号比较后得出。其程序梯形图如图 17 所示。本科毕业设计（论文）图 16 定下行环节程序梯形图图 17 停层的产生和消除环节程序梯形图外呼信号方向与运行方向一致时，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， 满足停车要求时，停 车 信号应被取消。 电梯运行过程中，所处的楼层若呼梯方向与电梯运行方向相反时的停车问题。4.3.9 停车制动环节停层信号产生后，与上、下平层感应器配合， 进行停 车制动。停车制动之前，应先产生停车制动信号 M105，然后由停车制动信号控制接触器实现停车制动。为解决电梯进入平层区间后才出现的停车信号致使电梯过急停车的问题，采用微分指令 X032 及 X033 变成短信号。其程序梯形图如图 18 所示。电梯上行时，先接通上行减速信号 X032，则 M106 接通，使Y005、Y006、Y007 依次接通，电梯开始减速，当达到上平层信号 X033 接通时，电梯制动，同时使 M140 接通，电梯自动开门，稍后， T0 触点接通消除停层信号M105。电梯下行时，先接通下行减速信号 X033，电 梯开始减速，当接通 X032 时，电梯停止。本科毕业设计（论文）图 18 停车制动环节程序梯形图 图 19 电梯的启动、加速和制 动环节程序梯形图4.3.10 自动运行时启动加速和稳定运行环节电梯启动的条件是运行方向已确定，门已关好， 。其程序梯形图如图 19 所示。上行时，定上行信号 M144 接通，当门关好后 X001 接通， 则 Y000、Y002 置ON，电 梯高速上行，通 过 去 1S 延时，Y004 接通加速上行。下行时，定下行信号M146 接通，门关好后 X001 接通， 则 Y001、Y002 接通，电梯高速下行通过 1S 延时，电梯加梯下行。如果停车信号 M107 接通时，上行 时，碰到上平层 X033，则 Y0 为 OFF，电梯制动。下行时，碰到下平层信号 X032，Y001 为 OFF，电梯制动。当需要检修时，接通检修开关 X003，通 过按 X006 或 X007，电梯直接上行或下行，门是否关好不影响 电梯运行，此 时 Y003 接通，即电梯只能低速运行。上述过程以分析电梯的各种逻辑关系为生，电路部分为了分析问题方便进行简化，如 电梯的锁梯、开关门电路、安全回路等都进行了简化。还有电梯的通信、监视 和消防等功能在实际电梯控制中都应该考虑。本科毕业设计（论文）5 结论可编程序控制器是新一代的控制工具， 因其核心是微处理器、 接口电路、电源电路等具有很强的抗干扰能力, 而梯形图的编程语言极易为工程技术人员所接受等特点, 被称为真正的工业控制计算机, 或“ 蓝领计算机” 。尤其是随着微电子技术、 计算机技术的发 展, 可编程序控制器的功能已远远超过替代继电器控制系统的初衷而广泛应用于开关量控制、模拟量控制等各种工业控制场合。电梯控制系统使用可编程控制器可使其硬件结构简捷,编程简单方便,可靠性进一步提高。本科毕业设计（论文）谢辞学期即末，分别亦近，在此毕业课题设计完成之际，向为毕业设计倾注了大量心血和提供无私帮助的指导老师表示深深的敬意和感谢！指导老师从毕业设计内容确定、资料收集、系统设计到后期的检查更正无不倾注了悉心的指导和尽心的帮助，指导老师她严谨 的治学态度使我受益匪浅，在此特表示诚挚地感谢！同时感谢机电院各级领导的亲切关怀。本次论文与设计的完成对我是一个巨大的激励，使我在今后的学习 和工作中充满信心，更 为 我今后的学习与工作提供了宝贵的经验。另外，还要感谢同组同学的热心帮助！本科毕业设计（论文）参考文献1何衍庆.可编程序控制器原理及应用技巧M. 北京：化学工 业出版社,19982张福恩. 交流调速电梯原理、设计及安装维修,北京- 机械工业出版社E3张汉杰. 现代电梯控制技术 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 E4江秀汉.可编程序控制器原理及应用M. 西安：西安电子科技大学出版社 ,19965范永胜,王岷.电气控制与 PLC 应用.北京：中国电力出版社,20056皮壮行.可编程序控制器的系统设计与应用实例M. 北京：机械工 业出版社， 20007刘佩武.电梯的使用与维修M. 北京：机械工业出版社，19948李惠升.电梯控制技术.北京：机械工业出版社，20039赵明.工厂电气控制设备 北京- 机械工业出版社E,200210张桂香,马全广.电器控制与应用.化学工业出版社,2004 11路林吉,王坚.可编程控制器原理及应用.清华大学出版社 ,200212陈伯时. 电力拖动自动控制系统M . 北京: 机械工业出版社,200013吴俐君. 电力拖动自动控制系统实验M . 徐州: 中国矿业大学出社,200214程子华，刘小明.PLC 原理与 编程实例分析。国防工 业出版社 ,200615段晨东,王俭,别学军著. PLC 级式编程技术在电梯上的应用.机电一体化. 上海科技文献出版社,2001 年第5 期16钟肇新,范建东. 可编程控制器原理及应用M 华南理工大学出版社, 200417王 伟,李金伴.可编程序控制器的使用和维护M 北京: 化学工业出版社,200518汪晓平.PLC可编程控制器系统开发实例导航M 北京:人民邮电出版社,200419李建兴. 可编程序控制器应用技术M . 北京:机械工业出版社,200420陈家盛.电梯结构原理及安装维修.北京：机械工业出版社，2000本科毕业设计（论文）毕业论文（设计）课题审核表注：本表经教务处复审后存院（系）备查。院（系）名称 专业名称 机械设计及其自动化指导教师姓名及职称 课题名称 基于 PLC 的电梯控制系统设计课题来源 生产实践立题理由和所具备的条件PLC 是众多程序设计软件中被广泛使用的编程软件，它具有抗干扰能力强，可靠性高，编程直观、简单、适 应性好、功能完善 . 接口功能强等功能，利用 PLC 作 为电梯的控制核心，能够提高电梯乘用的安全性和舒适性。学生具备相关的知识，通过该课题 的设计研究，将 综合运用所