毕业设计（论文）-PLC在电梯控制系统中的应用.doc

i plc 在电梯控制系统中的应用 摘 要 随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。 电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输 做出了不可磨灭的贡献。 plc（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操 作简单尤其是它的高可靠性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应 用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优 点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系 统到监控计算机之间的许多控制领域。 plc 在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于 plc 具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中，各种 逻辑开关控制与 plc 很好的结合，很好的实现了对升降的控制。 本文主要讨论研究利用日本 omron 公司的 c 系列 p 型机对电梯的升降进行控 制，形成电梯控制系统。 关键词：plc，工业控制，电梯升降控制，omron ii the application of plc in the control system of elevator abstract as the city continues to develop, more and more high buildings are built, so elevators become the necessary equipment of high-level buildings.elevators develop from the manipulation of the lift, elevator button control to the group control now,and they makean indelible contribution for the high-level transport. plc(programmable logic controller),as a micro-computer for industry control, with its programming convenient, easy to operate particularly for its high-reliability advantages have a wide range of applications during the process of industrial production.it applies its large-scale integrated circuits, and microcomputer technology and communications technology development results,gradually forming a diverse strengths and micro, medium, large, very large, and so on a variety of products,and it relay applied in many areas from the computer control system to monitor the control. plc in the movements control of elevators mainly embodied in its logic switch control. as plc has functions of logic operation, counting and timing and data input and output,so in the process of elevator movements,all logic control and plc combine well, at the same time the control of lifting is achieved. this article focuses on the study of the movements control of elevator using japans omron c series p type plc and the formation of th e control system of elevator. key words:plc,industry control,5-floor elevator, omron 目 录 前 言.1 第 1 章 绪论.2 iii 1.11.1 课题任务的提出2 1.2 国内外同类设计的概况综述3 第 2 章 plc 概述4 2.1 plc 的产生和发展.4 2.2 plc 的基本结构.5 2.2.1 中央处理器（cpu）.5 2.2.2 存储器.6 2.2.3 输入部件.6 2.2.4 输出部件.6 2.2.5 电源.7 2.2.6 编程器.7 第 3 章 交流双速电梯的基本工作原理.8 3.1 交流双速电梯的主电路8 3.2 电梯的主要电气设备9 第 4 章 可编程序控制器的设计.13 4.1 输入/输出电路的设计13 4.1.1 门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路.13 4.1.2 plc 输入/输出电路13 4.24.2 梯形图的设计13 4.2.1 开关门环节.14 4.2.2 层信号的产生与清除环节.15 4.2.3 信号的登记与消除环节.16 4.2.4 呼梯信号的登记与消除环节.16 4.2.5 电梯的定向环节.17 4.2.6 自动运行时起动加速和稳定运行环节.18 4.2.7 停车制动环节.18 结 论.20 参考文献.21 iv 致 谢.23 附 录.24 v 1 前 言 随着变频技术和 plc 控制技术的发展，自动化应用也越来越多，由于一些行 业的的要求或是由于工作场地的特殊情况，电气控制部分一般都很简单，多数采 用人工手动控制或采用继电器控制方式。这些升降机械存在一些明显的问题，如 启动停止和运行不平稳，升降运动过程动作不可靠，自动化程度不高，故障率较 高，设备能耗高，无法应急运行，存在安全隐患等等。基于这些问题使得这些升 降机械很难在生产生活中发挥高效率的作用，同时也使得国内生产的这些升降机 械无法与进口的自动化生产线配套使用，也无法根据实际的生产需要转换和调整 升降机械的动作方式和工作顺序。 电梯作为现代智能建筑内的代步工具，越来越显示出它的重要作用。为了适 应电梯的迅速发展，由plc控制代替传统继电器控制已成为发展定局。plc是集计 算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。它的编程软件 采用易学易懂的梯形图语言，控制灵活方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，本 次设计对传统电梯控制方式加以更新，运用高性价比的现代plc控制方式，力求 以人性化、智能化方向推存出新，设计出一款高效、安全、价廉，能个性化组合 且能在商业办公楼、行政大楼、中小型宾馆和居民公寓中发挥显著作用的普及型 电梯控制系统。实际上电梯是根据外部呼叫信号和自身控制规律运行的，而呼叫 是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控 制都不能满足控制要求。因此，本系统采用经验设计法为主的设计方法，取得了 良好的效果。 第1章 绪论 2 1.11.1 课题任务的提出 针对控制要求,选用mov指令cmp指令为主,即先把轿厢所在楼层号传送到一个 通道中，再把呼梯楼层号传送到另一个通道中，然后将这两个通道的内容进行比 较。若呼梯楼号大于轿厢所在楼号则电梯上行；若呼梯楼号小于轿厢所在楼号则 电梯下行；若两楼号的内容相等则电梯停在该楼层，对于电梯的这种控制方式是 本例程序设计的主线。为了实现电梯顺向优先执行的功能，即当电梯在上行过程 中有多个呼梯信号发出时，先接送轿厢所在楼层以上的乘客，直到轿厢以上楼层 无呼梯信号或轿厢已到达建筑物顶层时，电梯才会往下行驶；当电梯在下行过程 中有多个呼梯信号发出时，先接送轿厢所在楼层以下的乘客，直到轿厢以下楼层 无呼梯信号或轿厢已到达建筑物底层时，电梯才会往上行驶；本例各楼层的指示 灯一经点亮，就将本楼层号码实时传送到同一个通道中， 但由于plc是至上而下 扫描程序的，而且通道内的数据随着程序读取的进度在不断的改变，因此在所有 点亮的指示灯中，只有最靠近程序末尾的指示灯传送的楼层号，才能最后保持在 通道内并传送到输出，直到电梯到达该楼层熄灭指示灯后，通道内的数据才可能 在输出时发生改变，这样就确保了plc在读取呼梯信号时，始终按照程序段的排 列顺序来读取。另外由于电梯是用来运载乘客的，因此，它的运行的可靠性要求 很高，用一个启动按钮和一个停止按钮来控制电梯的起停。在按下启动按钮时， 系统立即上电，电梯处于待命状态。而电梯在运行过程中按下停止按钮时，电梯 不会马上停下来，因程序中设置了等待、延时环节，当轿厢内的最后一位乘客走 出轿厢后，程序中的等待部分动作将所有呼梯按钮锁定（此时按下任何呼梯按钮 都为无效），并使轿厢下降到一楼，经自动开门和延时关门之后启动十秒定时部 分（若在这十秒内有人按下轿厢内的开门按钮电梯仍会开门），延时时间到即动 作。将系统电源切断，此时电梯才被真正关断。针对各项内容编写出相应的程序 后，将各个环节编写的程序合理的联系在一起，即得到一个满足控制要求的系统 程序。 1.2 国内外同类设计的概况综述 3 目前，我国国产电梯大部分为继电器及plc控制方式，继电器控制系统性能 不稳定、故障率高，大大降低了电梯的舒适性、可靠性和安全性，经常造成停梯， 给乘用人员的生活和工作带来了很多不便，因而传统的电梯控制系统的更新势在 必行；plc（可编程控制器）在电梯控制中得到了广泛的应用。本次设计尝试用 plc实现电梯控制，可进行多层次的逻辑设计，也可进行仿真验证、时序分析等 以保证设计的正确。 随着经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅 速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。电梯是 现代高层建筑的垂直交通工具，其设计要求稳定性、安全性极高。随着人们生活 水平的不断提高,对电梯的要求的也相应提高，电梯得到了快速发展，我国国产电 梯多为继电器和plc控制方式，本次设计的软件控制部分由plc来实现，研究、 分析电梯的逻辑关系，进而实现控制。通过合理的选择和设计，提高了电梯的控 制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。 第2章 plc概述 2.1 plc的产生和发展 在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位， 应用广泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺 4 点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。 1968 年美国通用汽车公司（g.m）为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺 不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它 能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。 于是就设想将计算机功能强大、灵活、通用性好等优点与电器控制系统简单易懂、 价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，而且这种装置采用面向控制 过程、面向问题的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使 用。 1969 年美国数字设备公司（dec）根据美国通用汽车公司的这种要求，研制 成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取 得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。 早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来 取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器（programmable logic controller ） 。随着微电子技术和计算机技术的发展，20 世纪 70 年代中期微处 理器技术应用到 plc 中，使 plc 不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数 据传送和数据处理等功能。 20 世纪 80 年代以后，随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速 发展，16 位和 32 位微处理器应用于 plc 中，使 plc 得到迅速发展。plc 不仅控 制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更 加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使 plc 真正成 为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实 的多功能控制器。 自从第一台 plc 出现以后，日本、德国、法国等也相继开始研制 plc，并得 到了迅速的发展。目前，世界上有 200 多家 plc 厂商，400 多品种的 plc 产品， 按地域可分成美国、欧洲、和日本等三个流派产品，各流派 plc 产品都各具特色， 如日本主要发展中小型 plc，其小型 plc 性能先进，结构紧凑，价格便宜，在世 界市场上占用重要地位。著名的 plc 生产厂家主要有美国的 a-b（allen- bradly）公司、ge（general electric）公司，日本的三菱电机（mitsubishi electric）公司、欧姆龙（omron）公司，德国的 aeg 公司、西门子（siemens） 公司，法国的 te（telemecanique）公司等。 我国的 plc 研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。在 20 5 世纪 70 年代末和 80 年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的 plc。此后，在传统设备改造和新设备设计中，plc 的应用逐年增多，并取得显著 的经济效益，plc 在我国的应用越来越广泛，对提高我国工业自动化水平起到了 巨大的作用。目前，我国不少科研单位和工厂在研制和生产 plc，如辽宁无线电 二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦门 a-b 公司等。 从近年的统计数据看，在世界范围内 plc 产品的产量、销量、用量高居工业控制 装置榜首，而且市场需求量一直以每年 15%的比率上升。plc 已成为工业自动化 控制领域中占主导地位的通用工业控制装置。 2.2 plc 的基本结构 2.2.1 中央处理器（cpu） 中央处理器（cpu）又称中央处理单元，是 plc 的核心和“大脑” ，整个 plc 在 cpu 的统一指挥和协调下有序地工作。cpu 的功能是按照一定的规律和要求读 入被控对象及相关各量的工作状态，然后按照用户编制的程序的要求读入被控对 象及相关各量的工作状态，然后按照用户编制的程序的要求进行相应的处理，最 后把形成的控制信号送至输出部件以控制受控对象。plc 的控制作用就是通过 cpu 执行用户程序来实现的。 plc 中的 cpu 的内部结构与一般微型计算机的 cpu 大致相同。plc 的功能越 强、档次越高、其 cpu 的运算速度也越快，指令功能越强。 2.2.2 存储器 plc 内部的存储器（简称内存）用来存储系统管理程序和用户程序。内存有 两种： 1）随即存储器 ram，可进行读写操作。主要用来存储拥护程序，生成诸如用 户数据存储区、计时器、计数器、输入/输出继电器以及各种辅助继电器的用户 环境。存在 ram 中的的用户程序可随意进行更改。ram 通常是 cmos 型的，耗电极 微。通常锂电池后备，或用大电容后备，掉电时，存储的各种信息均不会丢失。 2）只读存储器 rom，prom，eprom，eeprom。这几类只读存储器用来固化系 统管理程序和用户程序。用户程序经调试正确无误后固定下来之后，即可固化， 这样，系统程序和用户程序就不致因偶尔操作失误而受到破坏。 2.2.3 输入部件 6 plc 的输入部件是用户通过输入装置送给 plc 的信号与 plc 的 cpu 之间的接 口。输入部件接收由输入装置（如开关、按钮、继电器触点、传感器等）发出的 信号，并把这些信号转换成 cpu 能接受和处理的数字信号。 plc 的输入部件可代替继电接触控制系统中的一些输入设备。用户的输入装 置可与 plc 输入部件中的输入端子相连接，plc 一般为用户的输入装置提供 24v 的直流电源，因此，plc 对用户输入装置的特性（如电路的输出方式、电流等） 有一定的要求。需要注意的是，输入给 plc 的开关量信号的有效状态，即按通 (on)或断开(off)状态的持续时间必须比 plc 的扫描周期（还要加上输入部件的 延迟时间）要长，否则，信号就不会被 plc 接收到。也就是说，对输入信号的通 断频率有一定的限制。 2.2.4 输出部件 plc 的输出部件是 cpu 与受控对象之间的接口，它把 cpu 生成的用于控制受 控对象的数字信号状环卫受控对象能够接受的信号，以驱动相应的装置（如继电 器线圈、指示灯等） 。plc 的输出部件可以代替继电接触控制系统中的一些输出设 备。 plc 输出部件中的输出电路通常有继电器输出、双向晶闸管输出和晶体管输 出三种型式，每种型式的输出单元都具有一定的性能和对其驱动对象的要求（电 压、电流、与 plc 的接线方式等） 。 2.2.5 电源 plc 的工作电源一般为单相交流电源，电源电压必须与额定电压相符（通常 为 110v 或 220v） ，也有直流 24v 供电的。plc 对电源的稳定要求不高，一般允许 电源电压额定值在15%的范围内波动。plc 都包括一个稳压电源，用于对 cpu 和 i/o 单元供电。有些 plc 的电源与 cpu 合为一体。有的 plc 特别是大中型 plc，备有专用电源模块。有些 plc 电源部分还提供有 dc24v 稳压输出，用于对 外部传感器供电。 2.2.6 编程器 编程器是 plc 不可缺少的重要外部设备，是人机对话的窗口。它主要用于用 户程序的输入和调试，并可以来监视 plc 的工作状态、显示错误信息等。 通常，一台 plc 可以配置几种不同档次的编程器。最简单的编程器是类似于 计算器的手持简易编程器，最高级的则可是配有与 plc 转换接口的微型计算机。 7 第第 3 3 章章 交流双速电梯的基本工作原理 3.1 交流双速电梯的主电路 图 3-1 是 xpm 交流双速电梯的主电路图。 图中，m1 为 ytd 系列电梯专用型双速笼型异步电动机；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 为起动加速接触器；km6、km7、km8 为减 速制动接触器，用以调整电梯制动时的加速度；l1、l2 与 r1、r2 为串入电动机 定子电路中的电抗与电阻，km5km8 配合实现对电机的加减速控制。当 km1 或 图 3-1 8 km2 与 km3 通电吸合时，电梯将进行上行或下行起动，延时后 km5 通电吸合，切 除 r1、l1，电梯将转为上行或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令后， km3 断电释放，km4 通电吸合，电动机转为低速接收，串入阻抗制动，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 车制动时的舒适感；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。 3.2 电梯的主要电气设备 一、曳引电动机 齿轮曳引机为电梯的提升机构，主要由驱动电机、电磁制动器（也称电磁抱 闸） 、减速器及曳引轮组成。 二、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(只有一个)。 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起动运行。检修状态时，可 以在不关门状态下运行。 三、层楼指示灯 层楼指示灯也叫层显，安装在每层站厅门的上方和轿厢内轿门的上方，用以 指示电梯的运行方向及电梯所处的位置。过去常由低压灯泡构成，现在多由数码 管组成，且与呼梯盒做成一体结构。 9 四、呼梯盒 呼梯盒也叫召唤按钮箱或外呼盒，用以在每层站召唤电梯。常安装在厅门外， 离地面一米左右的墙壁上。基站与顶站只有一只按钮，中间层站由上呼与下呼两 个按钮组成。按钮下带有呼梯记忆灯，灯亮时表示呼梯信号已被接收并记忆。满 足呼梯要求时，呼梯记忆灯将熄灭。基站的呼梯盒上，常带有钥匙开关，供司机 开关电梯。 五、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(带内选层指示灯)、上下行起动按钮(带上下行指 示记忆灯)、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 行运行、司机状态下运行，还是检修状态)以及风扇、照明、层楼指示灯的控制 开关。 六、平层及开门装置 该装置由上下平层感应器及开门感应器 kr6、kr8 组成。上行时，kr6 首先插 入隔磁铁板，发出减速信号，电梯开始减速，至 kr8 插入隔磁铁板时发出开门及 停车信号，电机停转，机械抱闸。下行时，kr8 首先插入隔磁铁板，发出减速信 号，至 kr6 插入隔磁铁板时，发出开门及停车信号(继电接触器控制的交流双速 电梯平层及开门装置常采用三只感应器)。 七、停层装置 如图 3-2 在电梯的井道内每层站装有一只感应器，当轿厢运动到相应层站时， 其上隔层铁板插入对应的感应器内，以此检测电梯所处的位置。 10 图 3-2 电梯井道控制图 八、安全窗及其开关、安全钳及其开关、限速器及其开关、限位开关、强迫换速 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 在上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 11 动作通过其相应开关来检测。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；若仍不能停车，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 梯曳引电机的电源，以达到停车的目的，避免电梯出现冲顶与蹲底事故。 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 xpm 五层五站 电梯的电气元件如表 3-1 所示。 表 3-1 xpm 五层五站电梯电气元件表 元件符号名称及作用元件符号名称及作用 km1 上行接触器1hl5hl15 层层楼指示灯 km2 下行接触器6hl7hl 上行、下行指示灯 km4 低速接触器hl6、hl7操纵箱上下行指示记忆灯 km5 起动加速接触器 hl8 1 楼外呼记忆灯 km6km8制动减速接触器 hl9 2 楼上呼记忆灯 km9 开门接触器 hl10 2 楼下呼记忆灯 km10 关门接触器 hl11 3 楼上呼记忆灯 sq5 基站开关 hl12 3 楼下呼记忆灯 sq6 开门到位开关 hl13 4 楼上呼记忆灯 sq7 关门到位开关 hl14 4 楼下呼记忆灯 sq8 开门调速开关 hl15 5 楼下呼记忆灯 sq9、sq10关门调速开关 sa1 运行状态选择钥匙开关 sq11-sq15 15 楼厅门锁开关 sa2 基站开关梯钥匙开关 sq16 轿门关闭到位开关 sq1 安全窗开关 sq17 上限位开关 sq2 安全钳开关 sq18 下限位开关 sq3 限速器开关 sq19 上行强迫停止开关 sq4 轿内急停开关 sq20 下行强迫停止开关 1kr 一楼感应器 sb1 开门按钮 2kr 二楼感应器 sb2 关门按钮 3kr 三楼感应器 sb3 上行起动按钮 4kr 四楼感应器 sb4 下行起动按钮 5kr 五楼感应器 12 sb5-sb9 15 楼轿内选层钮 6kr 上平层感应器 1sb1-4sb1 14 楼上行外呼钮 7kr 开门感应器 2sb2-5sb2 25 楼下行外呼钮 8kr 下平层感应器 sq0 极限开关 sq 电源开关 说明：根据电梯的特殊要求，km1 与 km2、km9 与 km10 需选用带机械互锁的接 触器。 第第 4 4 章章 可编程序控制器的设计可编程序控制器的设计 4.14.1 输入输入/ /输出电路的设计输出电路的设计 4.1.1 门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路 门电动机为他励直流电动机，可由 km9、km10 控制其正反转。km9 接通时， 电阻 r2 与电动机电枢并联，电流由电枢左端流向右端，电动机将反转，实现关 门，并由 sq9、sq10 与 r3 一起实现关门调速。 在电梯上、下行运行时，抱闸应打开，其线圈应通电。电梯停止运行时，抱 闸应抱死，其线圈应断电。故可用 km1、km2 控制抱闸线圈 yb 的通电与断电。 将所有厅门、轿门开关串联在一起，控制门锁继电器 ka1，实现全部门关闭 正常后电梯才能运行的控制。 将安全窗开关、安全钳开关、限速器开关、轿内急停开关、上下强迫停止开 关、基站开关以及热继电器触点 fr1、fr2 串联在一起，构成安全回路，控制安 全运行继电器 ka2，只有当该 ka2 吸合时，才允许 plc 处于运行状态。这样既可 以节省 plc 的输出口，又可以实现在多种紧急情况下的立即停车。 13 如附图二所示为电梯的门机、抱闸、门锁及安全运行 4.1.2 plc 输入/输出电路 将电梯运行过程中的各种主令信号，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。 从上述输入/输出电路可知输入、输出点分别为 32 点和 30 点，故可选择 f1- 60mr 基本单元和 f1-20e 扩展单元，构成其控制系统。 4.24.2 梯形图的设计 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。 图 4-1 开门环节梯形图 4.2.1 开关门环节 电梯的开关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，将开关电梯钥匙插入 sa2 内，旋转至开电梯位置，则电 梯应自动开门，乘客或司机进入轿厢，选层后电梯自动运行。 2、电梯检修时的开关门 14 检修状态下，开关门均为手动状态，由开关门按钮 sb1、sb2 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，电梯应开始开门。 4、电梯关门过程中的重新开门 在电梯关门的过程中，若有人或物夹在两门的中间，需重新开门，现通过开 门按钮 sb1 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，如果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。若其他站层有人呼 梯，电梯将先定向，并起动运行，到达呼梯楼层时再开门，此时的开门按停层开 门处理。 开门环节的梯形图如图 4-1 所示。 6、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。 图 4-2 关门环节梯形图 7、电梯自动运行时的关门 停站时间继电器 t450 延时结束时，电梯应自动关门。停站时间未到时，可 通过关门按钮实现提前关门。考虑检修状态时的关门，则关门环节的梯形图如图 4-2 所示。 15 4.2.2 层信号的产生与清除环节 当电梯位于某一层时，应产生位于该楼层的信号，以控制指示灯的状态，离 开该层时，该楼层信号应被新的楼层信号（上层或下 层）所取代。其梯形图如图 4-3 所示。 图 4-3 层信号产生及清除梯形图 4.2.3 信号的登记与消除环节 乘客或司机通过对轿厢内操纵盘上 15 层选层按钮的操作，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。 4.2.4 呼梯信号的登记与消除环节 乘客或司机在厅门外呼梯时，呼梯信号应被接收和记忆。当电梯到达该楼层 时，且定向方向与目的方向一致时（基层和顶层除外） ，呼梯要求已满足，呼梯 16 信号应被消除。其梯形图如图 4-4 所示。 图 4-4 呼梯信号梯形图 图中，按下外呼信号按钮时，相对应的外呼辅助继电器接通，外呼按钮下的 指示灯亮，表示外呼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，呼梯要求已满足，呼梯信号被消除。电梯 运行方向与呼梯目的地方向相反时，如电梯从一楼向上运行（上行） ，而呼梯要 求从二楼向下，若有去三楼以上的内选层要求及外呼梯要求，电梯到达二楼时 （无二楼上行要求）不停梯，呼梯要求没有满足，呼梯信号不能消除；若三楼以 上无 图 4-5 定向环节梯形图 用梯要求，电梯将停在二楼，但呼梯信号（二楼向下） ，不能立即消除，待乘客 进入轿厢，选层（去一楼）后，电梯将下行，则二楼向下呼梯信号得以满足，呼 梯信号被消除。 4.2.5 电梯的定向环节 在自动运行状态下，电梯首先应确定运行方向，也即定向。电梯的定向只有 17 两种情况，即上行和下行。电梯在处于待命状态下，接收到内选和外呼信号时， 应将电梯所处的位置与内选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，内选与外呼对电梯进行顺向运行的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起动按钮确定，不需定向。其 梯形图如图 4-5 所示。 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，一旦五楼层楼继电器 m114 接通时，m103 则立即断开，而 此时电梯仍处于上行状态，至五楼平层位置时才能停止。为解决这一问题，引入 m143m146，使上行与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，可能会发生下述情况：四楼向下的外呼信号（不存在其它外呼及 内选层 图 4-6 停车制动环节梯形图 信号） ，使电梯上行，电梯至四楼位置，m113 使 m103 断开，在电梯至四楼位置到 电梯停层开门，乘客进入轿厢内选五层之间的时间内，一、二、三楼的外呼及内 选层信号可以使用电梯在未完成四楼向下的运动之前定下行方向。 4.2.6 自动运行时起动加速和稳定运行环节 电梯起动的条件是：运行方向确定，门已关好。 4.2.7 停车制动环节 18 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，应根 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。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，停车信号应被消除。电梯运行过程中，所处的楼 层若存在停车要求，则立即产生停车信号。 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，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停车信号致使电梯过急停车的问题，采用微分指令将 x510 及 x511 变成短信号。 将上述情况进行综合，并考虑电梯在检修状态下的运行情况，以及限位保护 等问题可以得到电梯起动加速、稳速运行、停车制动的梯形图如图 4-6 所示。 19 结 论 该控制系统适用于五层楼电梯的控制，但它的设计思想和系统的各项功能具 有典型性和良好的扩展性，只要重复类似程序指令和外部连接器件，就能轻松扩 展到更高楼层的电梯运行控制。本系统经过适当修改与扩展后，能适合于大型高 层建筑物中使用的双电梯运行控制，即由单个控制器实现一座上楼电梯和一座下 楼电梯的控制，让上下楼的乘客实现分流乘坐，上楼电梯采用上楼优先接送，下 楼电梯实现下楼优先接送的原则，这样就能更加有序，快速直观地满足乘客的乘 坐需求。此外，虚拟面板这一概念的提出，使plc程序调试的难度大大降低，用 户完全可以根据具体的程序要求和自己喜欢的风格来设计面板，而且调试起来方 便快捷，并将硬件电路的出错率降低到零。 这种调试方法对于调试中大型plc程 序将有积极的指导意义。当然，这种基于计算机的仿真调试，并不能代替整个系 统的现场调试，硬件电路部分必须搭建实际线路，并联机进行系统调试才能发现 其好坏。 20 参考文献 1 廖常初.plc 基础及应用.第一版.北京:机械工业出版社,2003: 124-128 2 张万忠,刘明芹.电器与 plc 控制技术.第一版.北京:化学工业出版社, 2003:1-75 3 汪晓光,孙晓瑛.可编程控制器原理及应用.第二版.北京:机械工业出版社, 2004:168-170 4 陈立定.电气控制与可编程序控制器的原理及应用.第一版.北京:机械工业出 版社,2004:1-49 5 张进秋,陈永利,张中民.可编程控制器原理及应用实例.第一版.北京:机械工 业出版社,2004:318-339 6 吴晓君,扬向明.电气控制与可编程控制器应用.第一版.北京:中国建材工业 出版社,2004:64-75 7 吴亦锋.可编程序控制器原理与应用速成.第一版.福州:福建科学技术出版社, 2004:110-165 8 王立权,王宗义,王淑钧等.可编程控制器原理及应用.第一版.哈尔滨:哈尔滨 工程大学出版社,2004:206-207 9 李树雄.可编程序控制器原理及应用教程.第一版.北京:北京航空航天大学出 版社,2003:256-257 10殷洪义.可编程序控制器选择设计与维护.第一版.北京:机械工业出版社, 2004：1-22 11齐蓉.最新可编程控制器教程.第一版.西安:西北工业大学出版社,2000:1-99 12高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.第一版.北京:人民邮电出版社, 2004:145-155 13阎占文.plc 在铝锭铣床自动控制上的应用.电气时代,2004(11):80-81 14廖常初.以转换为中心的 plc 顺序控制.电气时代,2004(1):88-91 15刘东汉.用 plc 应注意的问题.电气时代,2004(10):80-81 21 22 致 谢 本文从拟定题目到定稿，历时数月。在本论文完成之际，首先要向我的导师 许元奎老师致以诚挚的谢意。在论文的写作过程中，许老师给了我许多帮助和关 怀。许老师治学严谨，待人平易近人，在许老师的悉心指导下，我学到了扎实的 专业知识。同时，对于许老师在工作繁忙之余能够抽空指导我完成论文，在此我 谨向许老师表示衷心的感谢和深深的敬意！ 同时，我要感谢在校期间给我授课的每一位老师，正是由于他们认真负责、 专业奉献的教学精神，让我学到了扎实的专业知识和丰富的哲理，并从他们身上 学到了如何求知治学、如何为人处事。我也要感谢我的母校，是她给我提供了良 好的学习环境和生活环境，让我的大学生活丰富多彩，为我的人生留下了一笔精 彩的财富。 另外，衷心感谢我的同窗，在我毕业论文写作中，与他们的探讨交流使我受 益颇多。同时，他们也给了我很多无私的帮助和支持，我在此深表谢意！ 衷心的感谢给予建议和帮助的各位老师和同学！ 附 录 23 控制程序图 1.开关门环节 ld y030 or y031 and x1 out m102 ld x7 and m71 ld x3 and x2 orb ld m140 ld x3 ld x500 and y434 orb ld x501 or x502 and y435 ld x503 and x504 or y436 ld x505 and x506 or y437 ld x507 and y530 2.层信号的产生与 清除环节感应器 ld x405 orb ld m100 ani x2 orb ani x4 ani x10 ani m101 ani m102 out m100 ld m100 out y430 end ld x4 and x2 ld t450 ld x4 ld m101 ani x2 orb ani x3 ani x11 ani m100 out m101 ld m101 out y431 end ld m111 out y435 ld m112 out y436 ld m113 out y437 ld m113 out y437 ld m114 out y503 end 24 or m110 ani x406 out m110 ld x406 or m111 ani x405 ani x407 out m111 ld x407 or m112 ani x406 ani x410 out m112 ld x410 out m112 ld x410 or m113 ani x407 ani x411 out m113 ld x411 or m114 ani x410 out m114 end ld m110 out y434 3停层信号的登记 与消除环节 ld x400 25 or m120 ani m110 out m120 ld x401 or m121 ani m111 out m121 ld x402 or m122 ani m112 out m122 ld x403 or m123 ani m113 out m123 ld x404 or m124 ani m114 out m124 ld m120 out y533 ld m121 out y534 ld m122 out y535 ld m123 out y536 ld m124 out y537 end 4外呼信号的登记 与消除 26 ld x500 or m135 or m130 ldi m113 ani m110 ori m104 out m130 anb ld x501 out m136 or m131 ld x