9层电梯的PLC控制设计

毕业设计（论文）设计（论文）题目： 9 层电梯的 PLC 控制设计 学 院 名 称：专 业：学 生 姓 名：指 导 教 师：2013 年 5 月 17 号 中文摘要I摘 要随着经济的快速发展，人们生活水平的提高，城市变得更加现代化，高层建筑也日益增多，电梯已经广泛应用于高层建筑中，成为人们生活中的重要代步工具。因此人们也越来越关注电梯在性能方面的表现，所以必须努力提高电梯系统在运行时所表现出的良好性能，让电梯在运行过程中能在节能的基础之上表现出更加出色的性能，并且让乘客体验到更加舒适与安全。老式电梯的控制系统主要采用继电器作为核心控制元件设计的，因为该控制系统易出现故障，维护不便，运行寿命短等问题，所以它已经逐步被淘汰。本文研究并设计一种以 PLC 为核心控制器的电梯自动控制系统。系统选用了日本三菱公司生产的 FX2N-128 型 PLC 作为核心控制部分，整个系统通过PLC、逻辑控制电路来实现对电梯的开关门；升降；加、减速；平层；起动、制动的控制。其结构简单、运行效率高、平层精度高、易于理解与掌握。由于系统是利用软件来控制整个电梯的运行，所以使得电梯故障检查与维修变得更加方便。另外文章中介绍了 PLC 的特点、发展、结构与工作原理、编程指令等；以及整个系统的程序与梯形图的编写。关键词：电梯、三菱公司、PLC、控制电路、梯形图英文摘要IIAbstractWith the rapid economic development, peoples living standards improve, the city becomes more modern, high-rise buildings are also increasing, The elevator has been widely used in high-rise building, become an indispensable means of transport. Now people are increasingly concerned about the elevator performance is good or bad, so it must strive to improve the performance of the elevator system, to ensure the safe and reliable operation of the elevator only energy efficient. The traditional elevator control system used by most of the relay logic control circuit, the control system prone to failure, maintenance inconvenience, short operating life, it has gradually been eliminated. This paper studies and designs an PLC as the core controller of the elevator control system. The system chooses the FX2N-128 type PLC produced by Mitsubishi Co in Japan as the core control part of the system. The whole system by PLC, the logic control circuit to switch the door of elevator; lifting; plus, deceleration; level; control the starting, braking. Its simple structure, high efficiency, high leveling accuracy, easy to understand and grasp. Because the system is the use of software to control the operation of the elevator, so the elevator fault check and repair becomes more convenient. The article introduces the characteristics of PLC, the development, structure and working principle, programming instruction; and the preparation procedures and the ladder diagram of the whole system.Keywords: Elevator；Mitsubishi Co； PLC；Control Circuit ；Ladder Diagram宁波工程学院毕业设计（论文）III目 录1 绪 论 .11.1 传统电梯控制系统的优缺点 .21.1.1 继电器控制系统的优点 .21.1.2 继电器控制系统的缺点 .21.2 可编程控制器控制技术 .21.2.1 可编程控制器的基本概念 .21.2.2 可编程控制器的结构及工作原理 .31.2.3 可编程控制器（PLC）的特点 .51.2.4 可编程控制器的应用与发展前景 .61.3 PLC 控制电梯的优点 .61.4 课题的提出与意义 .61.5 课题主要研究的内容 .72 PLC 的程序设计语言及编程要求 .82.1 PLC 的选型 .82.2 三菱 FX 系列 PLC 内部继电器的编号和功能 .82.3 FX2N 系列 PLC 的基本逻辑指令 .102.3.1 输入、输出指令（LD、LDI、OUT） .102.3.2 触点的串联（AND/ANI）、并联(OR/ORI)指令 .102.3.3 电路块串联（ANB）、并联(ORB)指令 .102.3.4 置位（SET）复位（RST）指令 .112.3.5 微分脉冲输出（PLS/PLF）指令 .112.3.6 程序结束指令（END） .112.4 梯形图的设计规则 .112.4.1 元件编号并分配 I/O 口 .112.4.2 梯形图的结构规则 .113 电梯的概述 .133.1 电梯的定义 .133.2 电梯设备 .133.2.1 电梯的分类 .133.2.2 电梯的组成 .13宁波工程学院毕业设计（论文）IV3.2.3 电梯的工作原理 .134 系统软件的设计与程序的编写 .154.1 电梯的主要电气设备 .154.2 电梯的各种主要控制电路 .154.2.1 主电路牵引电动机的选择 .154.2.2 开关门电机的选择 .164.2.3 熔断器的选择 .164.2.4 电梯主电路电气原理图 .174.3 电梯控制系统的工作流程 .194.4 电梯控制系统功能要求 .204.4.1 电梯内外部功能 .204.4.2 电梯的控制要求 .214.5 输入输出点设计以及中间继电器选择 .214.6 系统梯形图的设计 .235 结论 .31参考文献 .32致谢 .33附录 系统梯形图、主电路图 .35宁波工程学院毕业设计（论文）11 绪 论自 19 世纪 50 年代美国人 OTIS 发明出真正的电梯以来，电梯控制技术就越来越表现出它的重要性。随着经济的快速发展，人们生活水平的提高，城市变得更加现代化，高层建筑也日益增多，电梯已经广泛应用于高层建筑中，成为人们生活中重要的交通代步工具。因此人们也越来越关注电梯在性能方面的表现，所以我们必须努力提高电梯系统在运行时所表现出的良好性能，让电梯在运行过程中能在节能的基础之上表现出更加出色的性能，并且让乘客体验到更加舒适与安全。老式电梯的牵引电动机采用接触器来实现对电动机工作状态的改变，其中通过在回路中串联电抗、阻来实现对电动机的调速，这让乘客体验不到电梯该有的舒适感；另外，由于传统电梯的控制系统主要是采用继电器逻辑控制电路，这会导致控制系统易出现故障，维护不便，运行寿命短等问题。而可编程控制器简称 PLC（ Programmable Logic Controller） ，它是根据现在的顺序逻辑控制方面的需要而出现并且发展起来的，它是专门为现代化工业环境应用而被设计出来的数字运算操作的电子设备。由于其具有非常多优点，从而有了电梯的传统控制方式逐渐被 PLC 控制方式代替的结果。同时，随着电机交流变频调速技术的发展，电梯的牵引方式也已经由原来的直流调速逐步发展到以交流变频调速的阶段，这样不仅能够让乘客体验到更加好的舒适感和停层精度，并且还能减少功耗、节约能源、降低运行费用。因此，PLC 与变频调速相结合的控制系统已成为现代电梯的发展方向。本课题是关于“9 层电梯的 PLC 控制系统设计” ，我选用了三菱 FX2N 系列PLC，并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，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 为控制系统的电梯模型，使电梯能够在更精确、更可靠、更快速的控制平台中运行，让乘客拥有更加深刻的体验。宁波工程学院毕业设计（论文）21.1 传统电梯控制系统的优缺点1.1.1 继电器控制系统的优点（1） 所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于学习、掌握。（2） 系统的维护及故障检修较简单，不需要特殊的仪器与工具。（3） 大部分配备的电气均为普通控制电器，更换容易，价格实惠。（4） 多年来我国一直应用这类电梯，技术比较成熟，并且基本上已经形成了系列化的产品，技术资料、图纸都较齐全，有较多的人员已经熟悉掌握。1.1.2 继电器控制系统的缺点（1） 该控制系统触点太多，导致接线线路过于复杂，另外这些触点经常磨损烧坏，导致线路接触不良，从而使系统出现故障的概率变高。（2） 利用普通的控制电器及硬件接线方法难以实现一些较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易实现，因而技术水平难以得到提高。（3） 电磁机构及触点动作速度较慢，机械和电磁的惯性大，从而导致系统控制的精确度较低。（4） 系统设备体积太过庞大，能耗高，运行噪音大。（5） 由于系统线路复杂，容易发生故障，使保养维修得工作量变大，检测故障的方法太复杂，导致费用增加。电梯传统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。1.2 可编程控制器控制技术1.2.1 可编程控制器的基本概念可编程控制器简称 PC（ Programmable Controller） ，它经历了可编程序矩阵控制器 PMC、可编程序顺序控制器 PSC、可编程序逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）和可编程序控制器 PC 这四个时期。PLC 是由于现代化工业的需求而被人们设计并发展起来的一种数字运算操作的电子设备。它内部的存储器可以用来执行逻辑运算、顺序运算、计时和计宁波工程学院毕业设计（论文）3数等操作的指令，并且还能通过数字式或模拟式的输入和输出，从而达到控制各机械的运行。PLC 和它的外部设备都应按照“便于和工业控制系统形成一个整体，便于其功能的扩展”的原则而设计。1.2.2 可编程控制器的结构及工作原理1、PLC 的结构PLC 的内部结构如图 1-1 所示：图 1-1 PLC 的内部结构（一）中央处理单元 CPUCPU 作为 PLC 的核心部分，它由运算器与控制器组成，它在系统程序的控制下，完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分工作等任务。（二）存储器存储器是 PLC 存放系统程序、用户程序及运算数据的单元。它可分为只读存储器（ROM ）和随机读写存储器（RAM）两大类，其中只读存储器是用来存放永久保存的系统程序，而随机读写存储器的特点是写入与擦除都很容易，一般用来存放用户程序及系统运行中产生的临时数据。（三）输入输出接口（I/O 接口）I/O 接口是 PLC 和外部设备连接的接口。其中输入接口用作接收和采集输入信号，输出接口用作与各种被控对象中的执行元件连接。（五）电源宁波工程学院毕业设计（论文）4用来将外部供电电源转变成供 PLC 内部的 CPU、存储器和 I/O 接口等电路工作所需要的直流电源。（六）编程器编程器是 PLC 最重要的外围设备，是 PLC 不可缺少的部分。编程器的作用是输入和编辑用户程序、调试程序和监控程序的执行过程。2、PLC 工作原理PLC 的工作方式如下：图 1-2 PLC 的扫描过程PLC 的 CPU 有两种工作状态：运行和停止。其中运行状态指的是正在执行应用程序，此时 PLC 的工作方式是循环扫描方式，它的扫描过程如上图所示的各个阶段：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。PLC 扫描一次的时间称作扫描周期。扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。宁波工程学院毕业设计（论文）51.2.3 可编程控制器（PLC）的特点PLC 是一种用于工业自动化控制的专用微型计算机。 PLC 与普通微机一样，以通用或专用 CPU 作为字处理器，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器，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。1、可靠性，抗干扰一个电气设备如果可靠性不足的话，不算一个好的设备。PLC 的外部电路和同等规模的继电器控制系统相比，电气接线及开关接点都减少了非常多，所以这也会让系统故障率减低。此外，PLC 具有自动检测故障的功能，当电梯出现故障时可及时发出报警信息，这大大提高了使用的安全性与可靠性。2、易学易操作性（1）操作方便在 PLC 中操作无非就是输入与修改程序两种。多数的 PLC 利用专门的编程器来进行输入与更改的操作。而一般编程器都有显示屏，这让工作人员跟家的方便操作。另外，当我们需要更改程序时，只需要将更改的地方的编号、借口输入即可自动搜索出，然后再进行更改。（2）编程方便，易学在 PLC 编程中，有不止一种的语言可以使用，而且都比较容易，直观易学。对于专业人员，一般选用梯形图来编程，应该它更加接近实际，更加易学易懂。（3）维修方便由于 PLC 具有自我诊断的功能、履历情报存储和监视显示功能，如果系统出现故障，PLC 内部的自我诊断的功能能快速的找到故障地方，并且反馈给工作人员，这让维修起来更加方便效率。3、灵活性（1）编程灵活PLC 的常用编程语言有梯形图、指令表等，这么多样化的编程方式让编程更加容易。（2）扩展灵活PLC 的一个非常重要的特点是他的可扩展性。它只需要根据需求的差异，即可进行容量、功能、应用以及控制范围的扩展。（3）操作灵活操作简单易学，用起来更加灵活。宁波工程学院毕业设计（论文）64、体积小、重量轻、能耗低超小型的 PLC，采用的是单元箱体式结构，所以体积很小，并且功耗很低，易于安装在机械内部控制运动物体。1.2.4 可编程控制器的应用与发展前景（1） 、应用目前，PLC 在国内外已经被广泛的应用于各种工业领域，如冶炼加工、制造业、交通等等，它具体的使用大致包括开关量、模拟量、运动、数据处理以及通信等等方面。（2） 、发展前景PLC 技术随着计算机和微电子的发展而迅速发展，由最初的 1 位机直到现在的 32 位高性能微处理器，而且实现了多通道处理，在此基础之上 PLC 在未来还将会有更大的发展。随着社会的发展，计算机网络也会变得更加成熟，PLC 在通信网络方面等更加多的地方占据重要地位。1.3 PLC 控制电梯的优点（1）利用软件程序实现对电梯运行的自动化控制，可靠性大大提升。（2）控制系统结构简单，外部设备接线优化。（3）由于 PLC 具有良好的扩展性，故可在实现基本控制系统功能的基础之上满足更多客户的其他控制要求。（4） PLC 的自我诊断的功能，提高了电梯运行安全性，并且让维护更加方便。（5）当人们有其他控制方案时，只需利用编程软件改变程序，这样即可满足控制方案的要求。PLC 控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期短等优点，从而得到了人们的认可，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。1.4 课题的提出与意义PLC 以其优越的性能，在很多领域中得到了广泛的应用。在电梯业也是如此 老式的电梯绝大部分是由继电器控制，但是由于这种控制系统复杂，而且宁波工程学院毕业设计（论文）7运行不稳定，维护也繁琐等原因，已经慢慢被淘汰。所以必须要有新的控制方案的产生，这就有了现在的利用 PLC 作为控制核心的电梯控制系统，它相比老式控制系统，拥有很多的优势，如可靠性、高效、安全等，如今已经被人们所接受，成为大家生活中必不可少的代步工具，这对社会的发展有着重要意义。1.5 课题主要研究的内容本课题主要实现 9 层电梯的 PLC 控制设计，主要内容有：1）九层电梯主要功能分析。 2）实现电梯上升、下降主要功能。3）电梯开关门控制 4）实现电梯安全控制。 5）指示灯状态显示控制。其中具体的内容包括：对电梯系统及可编程控制器（PLC）作比较全面的总结和介绍。电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分，确定系统的总体结构，由 PLC 来实现电梯信号控制，由双速电机实现调速，并完成电机和可编程控制器（PLC ）的选择。然后是系统硬件开发，完成了 PLC 的选型、I/O 点数分配与 PLC 的连接。通过分析电梯系统的软件设计方法，设计出了软件流程图，提出模块化编程思想，介绍系统的软件开发，最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。宁波工程学院毕业设计（论文）82 PLC 的程序设计语言及编程要求2.1 PLC 的选型考虑到本次设计的电梯系统是 9 层电梯，且开关量比较多，模拟量较少；综合考虑体积、价格等方面后，本课题我选择日本三菱公司生产的 FX2N 系统PLC。FX2N 系统 PLC 具有以下几方面的优点：1、FX2N 的配置灵活，除主机单元外，还可扩展 I/O，A/D ，D/A 等模块。2、FX2N 的指令功能广泛，有 107 条指令，并且执行速度快。3、FX2N 可以结合辅助继电器 M、状态继电器 S、定时器 T、寄存器 D、计数器 C，来达到控制要求。4、FX2N 的编程可以利用编程器编程，也可以在 PC 机利用专用编程软件包 MELSOFT 系列的 GX Works2 来进行，编程语言可选梯形图或指令表。综合考虑输入输出要求，估计需要 PLC 输入输出点 107 个左右。因此，采用三菱 FX2N-128MR-001 型 PLC 完成本次设计。2.2 三菱 FX 系列 PLC 内部继电器的编号和功能三菱 FX 系列产品，它内部的编程元件，也就是支持该机型编程语言的软元件包括继电器、计时器、计数器等。一般地，X 代表输入继电器，Y 代表输出继电器，M 代表辅助继电器，T 代表定时器，C 代表计数器，S 代表状态继电器，D 代表数据寄存器等。FX 系列 PLC 梯形图中的编程元件的名称由字母和数字组成，它们分别表示元件的类型和元件号。输入、输出继电器的原件号用八进制数表示，八进制应遵循“逢 8 进 1”的运算规则。表 2-1 是 FX2N 系列 PLC 的输入/输出继电器元件号。下图为输入输出点表：表 2-1 FX2N 系列 PLC 的输入/输出继电器元件号型号FX2N-16MFX2N-32MFX2N-48MFX2N-64MFX2N-80MFX2N-128M 扩展时输入X0X78 点X0X1716 点X0X2724 点X0X3732 点X0X4740 点X0X7764 点X0X267184 点输出Y0Y78 点Y0Y1716 点Y0Y2724 点Y0Y3732 点Y0Y4740 点Y0Y7764 点Y0Y2677宁波工程学院毕业设计（论文）9184 点1、输入继电器（X）输入继电器是 PLC 接收外部开关信号的端口。输入端可以外接常开触点或常闭触点，也可以接多个触点组成的串并联电路。2、输出继电器（Y）输出继电器是 PLC 向外部负载发送信号的端口。输出继电器的常开、常闭触点，在程序中可以无限使用，但是其线圈只能使用一次。3、辅助继电器（M）PLC 内部有很多的辅助继电器可供编程使用，辅助继电器的作用与中间继电器相似，可作为中间状态存储及信号变换。它的常开/常闭触点使用次数不受限制。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，应通过输出继电器进行驱动，另外其地址应按十进制编号。4、定时器（T）PLC 中的定时器（ T）相当于继电器电路中的时间继电器，可在程序中用于延时控制。FX2N 系列定时器元件编号及定时范围如下：表 2-1 定时器地址编号普通型定时器 积算型定时器100ms 型 10ms 型 1ms 型积算型 100ms 积算型0.13276.7s 0.01327.67s 0.00132.767s 0.13276.7sT0T199 点 T200T245 点 T246T249 点 T250T2555、计数器（C）计数器（C ）在程序中用作计数控制。FX2N 系列内部计数器分类地址分配如下：表 2-3 内部计数器分类地址分配16 位增计数型计数器 32 位增/减双向计数器普通用途 停电保持型 普通用途 停电保持型C0C99 点 C100C199 点 C200C219 点 C220C234 点2.3 FX2N 系列 PLC 的基本逻辑指令基本逻辑指令是 PLC 中最基本的编程语言。FX2N 系列 PLC 的编程语言主要有梯形图及指令表。指令表由指令集合而成，且和梯形图有严格的对应关系。宁波工程学院毕业设计（论文）10梯形图是用图形符号及图形符号间的相互关系来达到控制要求的图形程序，而指令表则是图形符号及他们之间关联的语句表述。2.3.1 输入、输出指令（LD、LDI 、OUT）LD：逻辑运算开始的常开触点，可以用于 X、Y、M 、S、C 和 T。LDI：逻辑运算开始的常闭触点，可以用于 X、Y、M 、S、C 和 T。OUT：线圈驱动指令，可以用于 Y、M、S、C 和 T。LD 和 LDI 指令对应的触点一般都与左母线相连，与 ANB、ORB 指令配合使用于分支起点处。OUT 指令是对输出继电器 Y、辅助继电器 M，状态继电器 S、定时器 T、计数器 C 的线圈进行驱动的指令，但是不能用于输入继电器中，可以多次并联使用。2.3.2 触点的串联（AND/ANI） 、并联(OR/ORI)指令AND：常开触点串联连接。ANI：常闭触点串联连接。OR：常开触点并联连接。ORI：常闭触点并联连接。串、并联指令可以用于 X、Y、M、S、C 和 T。单个触点电路串联连接时，使用 AND 或 ANI 指令，串联触点的数量不受限制。单个触点电路并联连接时，使用 OR 或 ORI 指令，并联触点的左端接到该指令所在的电路块的起始点（LD 点）上，右端与前一条指令对应的触点的右端相连。OR 和 ORI 指令总是将单个触点并联到它前面已经连接好的电路的前端。2.3.3 电路块串联（ANB） 、并联(ORB)指令ORB：用于串联电路块的并联连接。ANB：用于并联电路块的串联连接。含有两个以上触点串联的电路称为“串联连接块” ，当串联电路块并联连接时，支路的起点开始时要用 LD 或 LDI 指令，终点则要用 ORB 指令。将分支电路与前面的电路串联连接时使用 ANB 指令，各分支支路的起点，用 LD 或 LDI 指令。宁波工程学院毕业设计（论文）112.3.4 置位（SET）复位（RST）指令SET：置位指令，线圈接通保持指令。RST：复位指令，线圈接通清除指令。SET 指令用于 Y、M 和 S，RST 指令可以用于复位 Y、M 、S、T、C ，或将字元件 D、V 和 Z 清零。2.3.5 微分脉冲输出（PLS/PLF）指令PLS：上升沿微分输出。PLF：下降沿微分输出。PLS 和 PLF 指令用于 Y、M。2.3.6 程序结束指令（END）END：进入输入输出处理以及返回到程序 0 步。在程序结束处写上 END 指令，PLC 只执行第一步至 END 之间的程序，并立即输出处理。2.4 梯形图的设计规则2.4.1 元件编号并分配 I/O 口因为 PLC 是按编号来区分操作元件，这就要求我们在编写程序前，必须先确定所使用编程元件的编号。当我们选好 PLC 型号之后，其输入输出点（I/O)数就确定了，我们只要把每个控制对象的输入输出信号与之对应就可以编程。2.4.2 梯形图的结构规则1、继电器的线圈与触点的编号要一致，而元件的触点使用次数没有限制。2、梯形图的每一步都是从左边开始的，最右边接线圈，并且线圈右边不能再接触点。3、在线圈的前面必须要有其他的触点接进去，一条程序不能只有线圈。4、每个程序中，如果同一编号的线圈出现两次，称为双线圈输出，这种情况可能会导致程序出问题，在编程时应该尽量减少这种情况的出现。宁波工程学院毕业设计（论文）123 电梯的概述3.1 电梯的定义利用牵引电动机作为动力的升降机，它有两种形式：轿厢式（即垂直升降机）和台阶式（即自动电梯） 。电梯可提供人们上行到高层建筑而不费力，另外也可以用电梯来搬运货物，这样不仅省时省力，让人们的生活更加方便。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。3.2 电梯设备3.2.1 电梯的分类一般日常生活中常用的电梯类型主要有如下几种： （1）按速度：低速、高速、超高速电梯三种，速度分别 1m/s 、2-3m/s 、3-10m/s（2）按用途：乘客电梯、住宅电梯、观光电梯、载货电梯、客货两用电梯 、其他电梯（3）按拖动方式：交流电梯、直流电梯等3.2.2 电梯的组成（1）曳引系统：曳引系统的主要功能是输出动力，使电梯运行，一般由曳引机和曳引钢丝绳组成。（2）轿厢：轿厢是运送乘客与货物的载体，是电梯的工作部分。（3）门系统：门系统就相当于一扇门。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁设备组成。（3）电器设备及控制装置：有曳引机、选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅外指示器组成。（4）其它装置：对重装置、补偿装置等。3.2.3 电梯的工作原理电梯的工作原理简单来说就是曳引电动机作为驱动机构，提供电梯运行的宁波工程学院毕业设计（论文）13动力，钢丝绳挂在曳引电动机的绳轮上，另一端悬掉着对重装置。当曳引电机转动时，由钢丝绳和绳轮之间的摩擦力产生曳引力来带动轿厢上下运动。其中PLC 的作用是传达信号需求给电动机，并驱动电机运行，以达到动作要求。电梯的结构如图 3.1 所示：图 3-1 电梯的结构宁波工程学院毕业设计（论文）144 系统软件的设计与程序的编写4.1 电梯的主要电气设备1、牵引电动机 作为电梯的提升机构，为电梯运行提供动力。它主要是由驱动电动机、电磁制动器、减速器牵引轮三部分组成。2、自动门机 完成电梯的自动开关门。它分为厅门和轿门，当电梯停靠层站是，厅门开门，它是由轿门带动打开的。3、楼层指示灯 也称层显，由 LED 组成，它安装在各厅门和轿门的上方，显示电梯的运行方向和所处位置。4、呼梯盒 用来触发呼叫信号，它安装在厅门外的墙壁上，特别的在基站和底站只有一只按钮，而其他层楼则由上呼与下呼两个按钮组成。5、操纵箱 安装在轿箱内，设有各楼层的内选按钮，供乘客对电梯操作，以满足自己的动作需求。6、平层及开门装置 它由平层感应器和楼层感应器组成。当电梯上行时，上磁铁板首先触发楼层感应器从而发出减速停车信号，此时电梯开始减速，等到平层感应器触发时，发出开门和停车信号，电梯停车。反之亦然。7、选层器 用来检测电梯轿厢的运行状态、所处楼层，以及时并且准确的向控制系统发出需求信号。它的具体功能如下：（1）根据内选和外呼信号与轿厢的位置关系，确定运行方向；（2）当电梯将要到达目的楼层时，给曳引电动机发出减速信号，使其减速并停车。（3）当平层停车后，发出信号用以消去已应答的选层、呼梯信号，并显示轿厢当前位置。本文是 9 层电梯控制系统，故选择感应器来检测轿厢位置。4.2 电梯的各种主要控制电路4.2.1 主电路牵引电动机的选择由于电梯牵引电动机每次的工作运行时间都很多，但是次数多，它包括起动、恒速、制动、停止这四个工作状态，由于频繁的起动、制动工作这种特性，所以就要求所选的电机要有起动和过载能力、机械强度大、绝缘材料等级高等宁波工程学院毕业设计（论文）15特点。因此根据电梯以上这种特殊的运行状态，本次设计考虑选用异步电动机作为其主要牵引电动机，因为异步电动机具有结构简单、价格实惠、维护次数和费用较低以及运行方便等特点，但考虑到电梯到了制定层要减速运行时需要调速，所以所选电机应具有调速能力。考虑到以上的各种要求，本课题我选用交流双速异步电动机（即为电梯专用型双速笼型异步电动机） 。具体型号与参数如下表 4-1：表 4-1 交流双速异步电机参数电机型号 级数功率（kw）电压（V）转速（r/min）电流（A）防护等级绝缘等级8 7 730 19YD160L-8/4 4 11 380 1450 21 IP44 F级4.2.2 开关门电机的选择直流电机是能将直流电能转换成机械能或将机械能转换成直流电能的旋转电机。直流电机的优点：启动和调速性能好，调速范围广、平滑，过载能力强，受电磁干扰影响小等。鉴于直流电机的以上种种优点，本课题我选用直流电动机作为开关门电机。具体型号与参数如下表 4-2：表 4-2 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(N.M)YDJ-80 110 DC80 1.1 655% 300000011.4614.2.3 熔断器的选择电梯运行时，难免会出现电动机过载或者短路的情况，当出现这种情况的时候，必须要保证安全，以及避免电动机被烧毁，因此我们必须利用熔断器与电动机配合的方法来保证当电动机电流过高时能及时切断电源，从而保证安全的基础之上让电动机不被烧毁。具体的直流电机与交流电机的熔断器选择的型号与参数如下：宁波工程学院毕业设计（论文）16表 4-3 用于直流电机的熔断器型号 额定电压(V)熔断器额定电流(A)尺码 重量(kg)RL1-15 110 DC 2 DC 1451 0.015表 4-4 用于交流电机的熔断器型号额定电压(V)熔断器额定电流(A)尺码重量(kg)RT14-63 380 AC 32 AC 2258 0.0094.2.4 电梯主电路电气原理图如下图 4-1 是电梯的主电路电气接线图，它由牵引电机主电路和门电机主电路组成，具体的功能分析如下：图中 M1 是电梯专用型双速笼型异步电动机；KM1、KM2 分别为电动机正、反转接触器，可以实现电梯上、下行的控制；KM3、KM4 分别为电梯高、低速运行接触器，可实现电梯的高速与低速运行；KM5 为启动加速接触器；KM6、 KM7、 KM8 都是减速制动接触器，它们的依次接合用来控制制动系统的强度，使停车更加平稳，更加舒适； L1、L2 和 R1、R2 为接入电动机定子电路中的电抗与电阻，当 KM1、KM2 与 KM3 通电接合时，电梯将进行上行或者下行的运行启动，延时继电器延时后 KM5 通电吸合，则 R1、L1 断开，电梯将进行上行或者下行的稳速运行；当电梯接收到停层信号后，KM3 断开，KM4则通电接合，并且接入电阻、电抗制动，实现上升和下降的低速运行，然后KM6-KM8 的依次通电接合，可以使电梯更加平稳的制动，到平层位置时，接触全部断电释放，抱闸抱死，电梯停止运行。而门电机电路中，开关门电动机为直流电动机， 由 KM9 与 KM10 的切换，即可以实现直流电机的正反转，从而控制电梯的开关门。宁波工程学院毕业设计（论文）17图 4-1 电气主接线图4.3 电梯控制系统的工作流程控制系统的工作流程图如图 4-1 所示，该图展示了电梯运行时的初始状态、运行时状态以及运行完状态。宁波工程学院毕业设计（论文）18图 4-2 程序基本流程图根据上面的电梯控制系统流程图，我们可以直观的将程序编写分为以下 7大部分：开关门环节、楼层信号产生与清除环节、停层信号的登记与消除环节、外呼信号的登记与消除环节、定向环节、自动运行时启动加速和稳定运行环节、停车制动环节。宁波工程学院毕业设计（论文）194.4 电梯控制系统功能要求4.4.1 电梯内外部功能1、电梯内部功能电梯的内部有 9 个楼层按钮、开门和关门按钮以及楼层显示器、上升和下降显示器。电梯内部应该具有内呼按钮，供乘客操作来满足自己的呼梯要求。当电梯停下时，应该自动开门、关门，但是除此之外也必须配有开关门手动按钮供乘客在停层时随时开关门。电梯内部还应配有显示屏，用来显示电梯现在所在的状态。2、 电梯外部功能电梯的外部共有 9 层，各层都有呼梯按钮、呼叫指示灯、上升和下降指示灯及楼层显示器。呼梯按钮是供乘客发出呼叫的工具，呼叫指示灯在完成相应的呼叫请求之前应一直保持亮，它和上升指示灯，下降指示灯、楼层显示器的作用一样，都是用来显示电梯所处的状态的。特别注意的是：在 9 层楼中，第1 层只有上呼叫按钮，而第 9 层则只有下呼叫按钮，其余楼层都应该具有上呼与下呼按钮，而上升、下降指示灯以及楼层显示器，全部楼层都应该具备。4.4.2 电梯的控制要求1、电梯控制系统应该接收并对应的响应每一个呼叫指令。2、电梯运行应遵循不换向原则，所谓不换向是指优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫，直到这些命令全部响应完毕后才响应使电梯反向运行的呼叫。3、电梯应该在每层设置上、下平层感应器，但是特别注意其中 1 楼只有下平层感应器、9 楼则只有上平层感应器，当到达平层点并且该层有呼叫信号时，电梯应执行减速平层停车，否则应继续稳速通过该层。4、只要按下呼叫按钮，则响应的指示灯亮并一直保持，直到该呼叫指令完成才熄灭。5、当电梯停在某层时，按下电梯内部开门按钮，则电梯开门，按下电梯内部关门按钮，则电梯关门，但如果电梯行进中，那电梯门是不能打开的。6、当电梯运行到某层后，相应的指示灯亮，直到电梯运行到前方一层后楼层指示灯方能改变。宁波工程学院毕业设计（论文）204.5 输入输出点设计以及中间继电器选择通过对电梯控制系统的功能分析，加上 PLC 的选型的的确定，特列出电梯所用的电气元件表以及中间继电器表如下：表 4-5 输入点端口图输入设备 输入端口 输入设备 输入端口门锁开关 KA1 X000 1 楼内选层按钮 SB5 X014安全运行按钮 KA2 RUN 2 楼内选层按钮 SB6 X015自动运行按钮 SA1-1 X001 3 楼内选层按钮 SB7 X016检修 SA1-2 X002 4 楼内选层按钮 SB8 X017开门按钮 SB1 X003 5 楼内选层按钮 SB9 X020关门按钮 SB2 X004 6 楼内选层按钮 SB10 X021上行启动按钮 SB3 X005 7 楼内选层按钮 SB11 X022下行启动按钮 SB4 X006 8 楼内选层按钮 SB12 X023基站开关 SQ5 X007 9 楼内选层按钮 SB13 X024开门到位开关 SQ6 X010 1 楼上行外呼按钮 1SB1 X036关门到位开关 SQ7 X011 2 楼上行外呼按钮 2SB1 X037上行限位开关 SQ8 X012 2 楼下行外呼按钮 2SB2 X040下行限位开关 SQ9 X013 3 楼上行外呼按钮 3SB1 X041上平层感应器 10KR X056 3 楼下行外呼按钮 3SB2 X042下平层感应器 11KR X057 4 楼上行外呼按钮 4SB1 X043关门感应器 12KR X060 4 楼下行外呼按钮 4SB2 X0441 楼楼层感应器 1 KR X025 5 楼上行外呼按钮 5SB1 X0452 楼楼层感应器 2KR X026 5 楼下行外呼按钮 5SB2 X0463 楼楼层感应器 3KR X027 6 楼上行外呼按钮 6SB1 X0474 楼楼层感应器 4KR X030 6 楼下行外呼按钮 6SB2 X0505 楼楼层感应器 5KR X031 7 楼上行外呼按钮 7SB1 X0516 楼楼层感应器 6KR X032 7 楼下行外呼按钮 7SB2 X0527 楼楼层感应器 7KR X033 8 楼上行外呼按钮 8SB1 X0538 楼楼层感应器 8KR X034 8 楼下行外呼按钮 8SB2 X0549 楼楼层感应器 9KR X035 9 楼下行外呼按钮 9SB2 X055宁波工程学院毕业设计（论文）21表 4-6 输出点端口图输出设备 输出端口 输出设备 输出端口上行接触器 KM1 Y000 6 层内选记忆指示灯 HL6 Y034下行接触器 KM2 Y001 7 层内选记忆指示灯 HL7 Y035高速接触器 KM3 Y002 8 层内选记忆指示灯 HL8 Y036低速接触器 KM4 Y003 9 层内选记忆指示灯 H9L Y037启动加速接触器 KM5 Y004 1 层上呼记忆灯 HL12 Y040制动减速接触器 KM6 Y005 2 层上呼记忆灯 HL13 Y041制动减速接触器 KM7 Y006 2 层下呼记忆灯 HL14 Y042制动减速接触器 KM8 Y007 3 层上呼记忆灯 HL15 Y0431 层楼层指示灯 1HL Y014 3 层下呼记忆灯 HL16 Y0442 层楼层指示灯 2HL Y015 4 层上呼记忆灯 HL17 Y0453 层楼层指示灯 3HL Y016 4 层下呼记忆灯 HL18 Y0464 层楼层指示灯 4HL Y017 5 层上呼记忆灯 HL19 Y0475 层楼层指示灯 5HL Y020 5 层下呼记忆灯 HL20 Y0506 层楼层指示灯 6HL Y021 6 层上呼记忆灯 HL21 Y0517 层楼层指示灯 7HL Y022 6 层下呼记忆灯 HL22 Y0528 层楼层指示灯 8HL Y023 7 层上呼记忆灯 HL23 Y0539 层楼层指示灯 9HL Y024 7 层下呼记忆灯 HL24 Y054上行指示灯 10HL Y025 8 层上呼记忆灯 HL25 Y055下行指示灯 11HL Y026 8 层下呼记忆灯 HL26 Y0561 层内选记忆指示灯 HL1 Y027 9 层下呼记忆灯 HL27 Y0572 层内选记忆指示灯 HL2 Y030 开门接触器 KM9 Y0103 层内选记忆指示灯 HL3 Y031 关门接触器 KM10 Y0114 层内选记忆指示灯 HL4 Y0325 层内选记忆指示灯 HL5 Y033表 4-7 程序中间继电器表名称及作用 元件符号 名称及作用 元件符号开门辅助继电器 M100 1 层上行辅助继电器 M132关门辅助继电器 M101 2 层上行辅助继电器 M133自动运行时开门禁止 M102 2 层下行辅