PLC在电梯自动控制系统中的应用设计（全套含CAD图纸）
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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985IPLC在电梯自动控制系统中的应用摘要随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。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，以PLC为核心控制器的电梯自动控制系统，正在取代以往的复杂的继电器接触器控制。本设计系统的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生产的FX2N80MR型PLC，因为在核心部分采用的是软件程序控制，从而保证电梯正常运这个要求的情况下，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人为因素，能取得良好的经济效益和社会效益。关键词电梯，PLC，控制系统下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985IIPLCAPPLICATIONINAUTOMATICCONTROLSYSTEMOFELEVATORABSTRACTWITHTHECONTINUOUSDEVELOPMENTOFURBANCONSTRUCTION,THEHIGHRISEBUILDINGINCREASESUNCEASINGLYTOOELEVATORASAVERTICALTRANSPORTOPERATIONINTHEHIGHRISEBUILDING,ITWASCLOSELYRELATEDTOTHEPEOPLESDAILYLIFETHETRADITIONALELEVATORSYSTEMUSESLOGICOFTHERELAYTOCONTROLCIRCUIT,THISKINGOFCONTROLSEASILYTOBECRASH,MAINTAINSINCONVENIENTLY,THEMOVEMENTLIFEISSHORT,ANDTHATOCCUPYINGALARGEAREAOFSPACE,ITBEINGELIMINATEDGRADUALLYFORRAISINGTHECREDIBILITYOFTHEAUTOMATICCONTROLSYSTEMANDTHEWORKEFFICIENCYOFTHEEQUIPMENTS,DESIGNASETOFTAKEPLCASTHECORECONTROLLEROFTHEELEVATORAUTOCONTROLSYSTEM,USINGTOREPLACEFORMERMORECOMPLICATEDOFAFTERELECTRICAPPLIANCESTHECONTACTMACHINECONTROLTHEDESIGNOFTHECOREOFTHESYSTEMCONTROLSECTIONUSESTHEJAPANESEMITSUBISHICOMPANYSFX2N80MRTYPEPLC,BECAUSETHECOREOFTHESOFTWAREUSEDINPROCESSCONTROL,THUSENSURINGTHENORMALOPERATIONOFTHELIFTREQUIREDINTHECIRCUMSTANCES,GREATLYIMPROVETHEELEVATORTROUBLESHOOTINGANDMAINTENANCEOFTHECONVENIENCEANDEASYPECULIARITY,BUTALSOOVERCOMETHEMANUALBROUGHTHUMANFACTORS,CANACHIEVEGOODECONOMICANDSOCIALBENEFITSKEYWORDSELEVATOR,PLC,CONTROLSYSTEM下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985III目录前言1第1章电梯概述211电梯的发展和由来212电梯的组成313电梯的分类414我国电梯的现状及发展前景7第2章可编程控制器（PLC）的概述921PLC的产生和发展922PLC的基本结构1123PLC控制系统和其他控制方式的比较11231PLC控制系统与继电器控制系统比较11232PLC控制系统与计算机控制系统比较13第3章电梯电气控制的选择和设计1531交流双速电梯的主电路153电梯的主要电气设备1633电梯控制系统原理框图设计1834电梯控制系统硬件结构框图1935电梯PLC及网络控制示意图19第4章电梯PLC控制程序说明2141PLC的选择2142输入/输出电路的设计22421PLC的电源控制电路22422输入设备22423输出设备2243电梯梯形图设计及程序说明24431电梯的开门环节24432电梯的关门环节25433开关门保护及故障显示电路26下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985IV434楼层信号的产生和清除环节28435内选信号的登记、清除和显示环节29436外呼信号的登记、清除和显示环节30437电梯的定向环节32438停层信号的产生和消除环节34439停车制动环节354310自动运行时启动加速和稳定运行环节36结论37谢辞38参考文献39外文资料翻译40下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851前言电梯是一种大型机电产品，作为现代化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和科学性，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，它必须用性强，因此电梯控制系统利用PLC控制是一个最佳的选择。具有相应的大型开发系统；可编程控制器可靠性强，功能完善，设计周期短通本课题主要是对PLC的结构、特点、性能以及与现场控制对象的连线进行具体的研究，并通过PLC实现电梯的自动控制。本课题，通过以五层电梯为模型，详细分析电梯控制，来深入的了解PLC，并更好的使用它，以及熟悉掌握电梯的运行控制。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709852下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709853下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709854下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709855第1章电梯概述11电梯的发展和由来电梯进入人们的生活已经150年了。1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明。他站在装满货物的升降梯平台上，命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空中奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。“一切安全，先生们。”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。谁也不会想到，这就是人类历史上第一部安全升降梯。人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统，这套系统的基本原理至今仍无变化即一个平衡物下降的同时，负载平台上升。早期的升降工具基本以人力为动力。1203年，在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机，这才结束了用人力运送重物的历史。英国科学家瓦特发明蒸汽机后，起重机装置开始采用蒸汽为动力。紧随其后，威廉汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯，液压的介质是水。在这些升降梯的基础上，一代又一代富有创新精神的工程师们在不断改进升降梯的技术。然而，一个关键的安全问题始终没有得到解决，那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时，负载平台就一定会发生坠毁事故。奥的斯先生的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史。从那以后，搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戏”了，升降梯在世界范围内得到广泛应用。1889年12月，美国奥的斯电梯公司制造出了名副其实的电梯，它采用直流电动机为动力，通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索，悬挂并升降轿厢。1892年，美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置，取代传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式，为操纵方式现代化开了先河。生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709856面更是步步出新手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。12电梯的组成1曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。2导向系统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。3轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。4门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。5重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098576电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。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。7电气控制系统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。8安全保护系统保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成13电梯的分类1按用途分类乘客电梯，为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。载货电梯，主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。医用电梯，为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。杂物电梯，供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。观光电梯，轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。车辆电梯，用作装运车辆的电梯。船舶电梯，船舶上使用的电梯。建筑施工电梯，建筑施工与维修用的电梯。其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。2按驱动方式分类下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709858交流电梯，用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在200M/S以上。液压电梯，一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。齿轮齿条电梯，将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。螺杆式电梯，将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。直线电机驱动的电梯，其动力源是直线电机。电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。3按速度分类电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。低速梯，常指低于100M/S速度的电梯。中速梯，常指速度在100200M/S的电梯。高速梯，常指速度大于200M/S的电梯。超高速梯，速度超过500M/S的电梯。随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。4按电梯有无司机分类有司机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。无司机电梯，乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。有/无司机电梯，这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。5按操纵控制方式分类手柄开关操纵，电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709859按钮控制电梯是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。信号控制电梯，这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。集选控制电梯，是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。并联控制电梯，23台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。群控电梯，是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。6其它分类方式按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯。按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。此外，还有双层轿厢电梯等。7特殊电梯斜行电梯，轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行，是集观光和运输于一体的输送设备。特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后，斜行电梯发展迅速。立体停车场用电梯，根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。建筑施工电梯，是一种采用齿轮齿条啮合方式（包括销齿传动与链传动，或采用钢丝绳提升），使吊笼作垂直或倾斜运动的机械，用以输送人员或物料，主要应用于建筑施工与维修。它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械。14我国电梯的现状及发展前景我国电梯年产量1986年达到10000台，1993年突破20000台，从1996年起连续4年稳定在3万台以上，1999年则达到325万台。应该说，随着下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098510我国经济的增长，电梯市场一直保持着旺盛的需求。其次表现在企业的规模效益逐步展现。上海三菱、广州电梯企业集团、天津OTIS、中国迅达等四家企业产量均超过2000台，西子电子集团公司和苏州迅达也在1000台以上，广州OTIS、上海崇友东芝、沈阳东芝、通力、华升富士达的年产量也已达到5001000台。在整机厂不断上规模的同时，一些专业化的配套件生产企业逐步形成，如上海南洋电机、宁波欣达、宁波申菱、苏州西尔康、首钢塞维拉、张家港润发导轨等，为电梯产品产量和质量的提高都做出了贡献。再次是产品结构趋于合理,质量明显提高。在结构上，随着中国住宅产业的不断发展，住宅电梯、公用扶梯脱颖而出，观光梯、货梯、送用梯等也逐渐贴近市场。与4年前相比，全行业有32家企业通过了ISO9000系列质量认证；VVVF变频调压调速技术已基本普及，梯速达4MS的高速电梯、自主开发的微机控制系统、全露天自动扶梯、电梯远程监控系统等相继通过国家组织的技术鉴定。有一大批新型电梯配件产品申请了国家专利，我国电梯行业已经有能力提供一流水准和一流质量的电梯产品。国产电梯、自动扶梯不但较好地满足了国内经济建设的需求，而且有了批量的出口，初步显示了他们在国际市场上的竞争力。虽然目前我国电梯业取得了长足的进步，但产品结构、企业结构的矛盾依然存在，表现在超高速电梯、超大高度的自动扶梯行业还不能生产，我们每年还须进口5000台电梯。而国内企业生产能力相对过剩、中小电梯企业过多、市场竞争不规范，过多采用降价政策，影响了行业的正当竞争。特别需要指出的是，电梯安装维修保养的力量还较薄弱，企业自己承担安装和维修保养的比例比较低，影响了电梯的使用寿命并给行业的发展带来负面影响。此外，技术开发力量有待加强，即使是几家大的合资企业，产品开发依然是以引进为主。随着我国经济平稳持续的发展，尤其是住宅产业作为国民经济新增长点的提出，为电梯业的发展提供了良好的机遇。今后几年，我国将年建住宅35亿平方米，公建项目12亿平方米。随着城市向大型化、高层化的发展，我国每年将需要电梯在40000台以上，5年后将达到50000台，如此大的市场需求，将是电梯业再创辉煌的最好契机。洛阳理工学院毕业设计（论文）11第2章可编程控制器（PLC）的概述21PLC的产生和发展20世纪60年代，计算机技术已经开始应用于工业控制了，但由于其价格高、输入/输出电路不匹配、编程困难大以及难于适应恶劣工业环境等原因，未能在工业控制领域获得广泛应用。1969年美国数字设备公司（DEC）研制出了第一台可编程控制器PDP14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功并取得了满意的效果，可编程控制器自此诞生。可编程控制器（PLC）是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理为核心，把自动化技术、计算机技术和通讯技术融为一体的新型工业自动控制装置，在近40年来它得到了迅猛的发展，至今已成为工业生产自动化三大技术支柱（机器人技术、CAD/CAM技术和PLC技术）之一，被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动化控制中。PLC的应用在工业界产生了巨大的影响。自第一台PLC诞生以来，PLC共经过了五个发展时期1从1969年到20世纪70年代初期。主要特点CPU由中、小规模数字集成电路组成；存储器为磁芯存储器；控制功能比较简单，能完成定时、计数及逻辑控制。220世纪70年代初期到末期。主要特点CPU采用微处理存储器采用半导体存储器，这样不仅使整机体积减小，而且数据处理能力获得很大提高；增加了数据运算、传送、比较等功能；实现了对模拟量的控制；软件上开发出自诊断程序，使PLC得可靠性进一步提高；初步形成系列，结构上开始模块式和整体式的区分，整机功能从专用向通用过度。320世纪70年代末期到80年代中期。主要特点大规模集成电路的发展极大的推动了PLC的发展，CPU开始采用8位和16位微处理器，是数据处理能力和速度大大提高；PLC开始具有一定的通信能力，为实现PLC分散控制、集中管理奠定了基础；软件上开发了面向过程的梯形图语言，为洛阳理工学院毕业设计（论文）12PLC的普及提供了必要条件。在这一时期，发达的工业化国家在多种工业控制领域开始使用PLC。420世纪80年代中期到90年代末期。主要特点超大规模集成电路促使PLC完全计算计化，CPU开始采用32位微处理器处理速度得到很大提高，高速计数、中断PID运动控制等功能引入了可编程控制器；由于互联网能力增强，即可和上位计算机联网，也可以下挂智能控制器或远程I/O，从而组成集散控制系统（DCS）已无困难；梯形图语言和语句表语言完全成熟，并且已基本上实现标准化，SFC（顺序功能图）语言逐步普及；专用的编程器已被个人计算机和相应编程软件所代替，人机界面装置日趋完善，已能进行对整个工厂的监控、管理，并发展了冗余技术，大大加强了可靠性。5进入21世纪后PLC仍保持旺盛的发展势头。目前PLC主要两个方向扩展一是综合化控制系统，将工厂生产过程控制与信息管理系统密切结合起来，甚至向上为MES制造执行系统MANUFACTURINGEXECUTIONSYSTEM，简称MES）是美国AMR公司ADVANCEDMANUFACTURINGRESEARCH，INC在90年代初提出的，旨在加强MRP计划的执行功能，把MRP计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设置了必要的接口，与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。和ERPERP是针对物资资源管理（物流）、人力资源管理（人流）、财务资源管理（财流）、信息资源管理（信息流）集成一体化的企业管理软件。系统准备了技术基础，这种发展趋势将使得举步维艰的ERP系统具有坚实的技术基础，从而带来工业控制的一场变革，实现真正意义上的电子信息化工厂；二是微型可编程控制器体积如手掌大小，功能可覆盖单体设备及整个车间的控制，并具备联网功能，这种微型化的PLC使得控制系统将触角延伸到工厂的各个角落。随着世界经济一体化进程的加快，在技术发展的同时，发达国家更加注重了对可编程控制器的知识产权的保护，国际大型可编程控制器制造商纷纷加入了可编程控制器的国际化标准组织，并利用许多技术标准建立了符合他们经济利益的技术保护壁垒。洛阳理工学院毕业设计（论文）1322PLC的基本结构PLC的生产厂家很多，产品的结构也各不相同，但其基本构成是一样的，都采用了计算机结构，如图21所示，都以微处理器为核心通过硬件和软件的共同作用来实现其功能。PLC主要有六部分组成，CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口电路、电源、外设接口、输入/输出（I/O）扩展接口。编程器中央处理单元（CPU）PU输入电路输出电路系统程序存储区用户程序存储区电源图21PLC结构示意图23PLC控制系统和其他控制方式的比较231PLC控制系统与继电器控制系统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，可靠性越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程控制器（PLC）最早是根据顺序逻辑控制的要求而发展起来的，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，电梯的继电器控制已逐步被PLC控制所替代。同时。由于点击交流变频洛阳理工学院毕业设计（论文）14调速技术的发展，电梯的拖动方式由原来的直流调速过渡到交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速技术已成为现代电梯行业的一个热点。电梯及电气控制系统的优点所控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解掌握，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，价格便宜；多年来我国一直生产这种电梯，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。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，且出点容易烧坏磨损，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已增加，技术水平难以提高；电磁机构及触电动作速度表较快，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以调高；系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪声大；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。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作为处理器，实现运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器），进行点（位）运算与控制。PLC控制具有可靠性高，易操作，维修、编程简单灵活性强等特点。为了比较PLC控制系统与继电器控制系统优缺点现列表如下，详如表21表21PLC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，施工方便洛阳理工学院毕业设计（论文）15可靠性差，触点多，故障多高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21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逐渐被PLC控制系统所取代是大势所趋。232PLC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准化程度高，品种兼容性强，软件资源丰富，能够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如表22表22PLC控制系统与通用计算机控制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，可在恶劣的工作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断电保护等一般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B语言，C语言梯形图，助记符语言，SFC标准语言对操作人员的要求需专门培训，并且具有一定一般的技术人员，稍加培洛阳理工学院毕业设计（论文）16的计算机基础训即可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22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，加之有能在恶劣的工作环境下和强电一起工作，容易实现机电一体化。第3章电梯电气控制的选择和设计31交流双速电梯的主电路如图31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为减速制动时洛阳理工学院毕业设计（论文）17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KM5KM8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，传入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且KM6KM8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31交流双速电梯的主电路图3电梯的主要电气设备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。2自动门机用来完成电梯的开门与关门电梯的门有厅门（每层站一个）和轿门（轿厢中一个）。只有当电梯停靠在某层站时，此层厅门才允许开启（有门机拖动轿门，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送行。3楼层指示洛阳理工学院毕业设计（论文）18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。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。基站和顶站有一个按钮，中间层站由上呼和下呼两个按钮组成。按钮带有呼梯记忆灯，灯亮时表示呼梯号已被接受并记忆；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，常常有钥匙开关，供电梯管理员开关电梯。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层站数相同的内选层按钮，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，照明等控制开关。6平层及开门装置该装置由上下平层感应器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。7停层指示在电梯的井道内每层站安装有一只磁铁板，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。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，安全钳是为了防止电梯曳引钢绳断裂及超速运行的机械装置，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。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站电梯电气元件表如表31洛阳理工学院毕业设计（论文）19表315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1SB14SB114楼上行外呼按钮KM2下行接触器2SB25SB225楼下行外呼开关KM3高速接触器1HL5HL15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、下行指示灯KM6KM8制动减速接触器HL81楼外呼指示记忆灯KM9开门接触器HL92楼上呼指示记忆灯KM10关门接触器HL102楼下呼指示记忆灯SQ5基站开关HL113楼上呼指示记忆灯SQ6开门到位开关HL123楼下呼指示记忆灯SQ7关门到位开关HL134楼上呼指示记忆灯SQ8开门调速开关HL144楼下呼指示记忆灯SQ9SQ10关门调速开关HL155楼下呼指示记忆灯SQ11SQ1515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SB1关门按钮2KR下平层感应器SB1上行启动按钮3KR开门感应器SB1下行启动按钮SQ电源开关SB1SB115楼内选层按钮33电梯控制系统原理框图设计电梯控制系统原理框图如图32所示，主要由轿厢内指令电路，门厅呼叫电洛阳理工学院毕业设计（论文）20路，主拖动电机电路，开关门电路，楼层显示电路，按钮记忆灯电路，楼层检测电路与平层检测传感器及PLC电路等组成。拖动平层平层感应器减速减速点信号起动定向平层轿内指令、厅内召唤楼层信号位置信号指层图32电梯控制系统原理框图34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33所示。门系统的功能是封住层站入口和轿厢入口，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。洛阳理工学院毕业设计（论文）21PLC变频器曳引机门机显示电源PG现场信号图33电梯控制系统硬件结构框图35电梯PLC及网络控制示意图电梯PLC及网络控制示意图设计如图34所示洛阳理工学院毕业设计（论文）22图34电梯PLC及网络控制示意图洛阳理工学院毕业设计（论文）23第4章电梯PLC控制程序说明41PLC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的解决了这一问题，可编程控制器是一种将计算机技术、自动化控制技术和通信技术结合在一起的新型自动化控制设备。因此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，所需的开关总量输入为32点，开关输出为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，选用日本三菱公司生产的FX2N80MR的PLC来控制整个系统。之所以选择这种PLC，主要考虑FX些列PLC有以下优点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，是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过程的梯形语言，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系统之间的隔阂在PLC上完全不存在。因此，许多国家生产的的PLC都把梯形图语言作为第一语言。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。当控制要求发生变化时，只是修改程序即可。由于PLC产品已标准化、系列化、模块化。因此能灵活方便的进行系统配置，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。洛阳理工学院毕业设计（论文）24201SA2NL4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、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大，不像普通的计算机信号需放大才能驱动负载，极大的方便了用户。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。42输入/输出电路的设计421PLC的电源控制电路PLC采用AC220V供电，如图41所示，电梯正常工作时，锁梯开关SA2接通，PLC电源通电，程序正常运行，锁梯时，SQ2断开，PLC断电，电梯停止运行。图41PLC电源控制电路422输入设备启动，停止选择开关SQ1限位开关SQ2SQ3点动开关SB1SB15安全开关SA1检修SA4门锁开关SA2自动SA3上减速SA5下减速SA6423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KM1KM10。工作方式指示灯HL1HL15，楼梯层数字显示HL16。洛阳理工学院毕业设计（论文）25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输出口控制，构成其输出电路。其输入/输出电路如图42所示，由上述输入/输出电路可知输入输出点分别是32点和29点，故可选择FX2N80MR的PLC构成其控制系统。PLC输入输出接线图如图42所示。图42是PLC和外围设备的接线图（I/O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。图42电梯的I/O接线图洛阳理工学院毕业设计（论文）2643电梯梯形图设计及程序说明431电梯的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内，选层后电梯自动运行。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），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，已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；若有人在该层外呼梯，电梯将首先开门，以满足用梯的要求。电梯在运行过程中，当有外呼梯信号时，若顺向运行，则电梯停层开门；若逆向运行，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，轿厢底下的称重开关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图43所示洛阳理工学院毕业设计（论文）27图43开门环节程序梯形图432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，电梯的安全回路被切断，PLC停止运行，电梯被关闭。2自动关门洛阳理工学院毕业设计（论文）28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44所示图44电梯关门环节程序梯形图433开关门保护及故障显示电路电梯在关门地址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45所示。关门时，M101接通，如正常关门到位时，X001接通，程序中常闭触点式断开的，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的触电接通，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有接通，如此循环，当连续关门当连续关门达到五次时，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断开时即X000为OFF时，电梯停止运行，且故洛阳理工学院毕业设计（论文）29障显示0、1交替出现，其控制程序如图46和47所示。利用主控和主控复位控制了程序的运行。图45重复开关、关门电路和故障显示程序梯形图图46主控断开时故障显示程序梯形图洛阳理工学院毕业设计（论文）30图47安全继电器断开时故障显示程序梯形图434楼层信号的产生和清除环节当电梯位于某一层时，应产生该楼层的信号，以控制楼层显示器显示楼层所处的位置，离开该层时，该层信号应被新的楼层信号所取代。其梯形图如图48所示，D200为电梯的楼层数，通过译码器用数码管显示出来。X040是强迫楼层显示开关，装在一楼，当电梯运行到一楼时，使D200为1在中间某些楼层中，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。洛阳理工学院毕业设计（论文）31图48层楼信号的产生和清除环节程序梯形图435内选信号的登记、清除和显示环节乘客或司机通过轿厢内操纵盘上1楼到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。当电梯到达所选楼层后，停层信号应被清除，指示灯也应熄灭，其程序梯形图如图49所示洛阳理工学院毕业设计（论文）32图49内选信号的登记、清除和显示环节程序梯形图436外呼信号的登记、清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。当电梯达到该层，且电梯运行方向和呼梯目的地方向一致时（基层和顶层除外），呼梯要求满足后，呼梯信号应被清除，其梯形图如图410所示洛阳理工学院毕业设计（论文）33图410外呼信号的登记、清除和显示环节程序梯形图图中，按下外呼按钮时，行对应的外呼辅助继电器接通，外呼按钮下的指示灯亮，表示呼梯要求已被电梯接收并记忆。电梯运行方向与呼梯方向一致时，至呼梯楼层时，电梯将停止并开门，呼梯满足要求，呼梯信号被清除。电梯运行方向与呼梯目的地方向相反时，如电梯从1楼向上运送，而呼梯要求从2楼向下，若有去三楼以上的内选层要求及外呼要求，电梯到达2楼时不停梯，呼梯要求没有满足，信号不能消除；若3楼以上无电梯要求，电梯将在2楼，呼梯信号满足。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。洛阳理工学院毕业设计（论文）34437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或下行。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，定向信号不能清除。检修状态下运行方向直接由上行或下行启动按钮确定，不需定向，其梯形图如图411所示图411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楼的外呼洛阳理工学院毕业设计（论文）35上行和下行的辅助信号；M135，M136是4楼的外呼上行和下行的辅助信号；M137是5楼的外呼下行的辅助信号；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楼的辅助信号；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，如行至5楼时，一旦五楼层继电器M114接通时，M103则立即断开，因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M134M136，可能会发生下述情况4楼向上的外呼信号（不存在其它外呼及内呼信号）使电梯上行，电梯至4楼位置，M113使M103断开，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楼向上的运动之前向下运行。根据同样的道理，定下行环节的程序梯形图如图412所示，图中M120是1楼的内选辅助；M130是1楼的上行外呼；M144是上行互锁；Y013是下行指示。图412定下行环节程序梯形图438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，每一洛阳理工学院毕业设计（论文）36层产生一个停层辅助信号，1楼到5楼的停层辅助分别是M150M154。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的，其程序梯形图如图413所示图413停层的产生和消除环节程序梯形图439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
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