基于PLC的七层楼电梯控制系统设计 本科毕业论文

1 摘摘 要要 在现今的社会和经济活动中 电梯已成为城市物质文明的一种标志性设备 目前载人电梯制造使用的都是由微机控制的智能化 自动化设备 乘坐时不需要 配备专人来操作控制 普通乘客只要按提示乘坐和操作电梯即可 PLC 是一种专 门为在工业环境下应用的而设计的数字运算操作的电子装置 应用于电梯控制系 统中 对于以上提出的要求 完全可以实现 早期的电梯继电器控制方式存在故 障率较高 可靠性差 接线复杂 一旦接线完成不易更改等缺点 所以需要开发 一种安全 高效的控制方式 电梯采用了 PLC 控制 用软件实现对电梯运行的自 动控制 可靠性大大提高 控制系统结构简单 外部线路清晰明了 方便增加或 改变控制功能 可以进行故障自检与报警显示 提高运行的安全性 便于出现故 障后运行人员及时的检修 本设计考虑到载客电梯的实际操作功能 所设计的控 制系统针对七层电梯 代替传统的继电控制系统 由变频器实现对电梯的拖动调 速 使 PLC 与调速拖动装置相结合 够成由 PLC 作为主要控制器的集选控制系统 实现电梯的各种控制功能 提高了电梯运行的可靠性 降低了故障率 关键词 PLC 电梯 变频器 设计 常州工学院毕业设计论文 II Abstract In today s social and economic activities the elevator has become a symbol of urban material equipment Currently used in passenger elevators are manufactured by the intelligent computer control automation equipment travel is not required to operate with hand control as long as ordinary passengers and operate according to prompt the elevator to ride PLC is designed for applications in industrial environments designed for digital computing operation of electronic devices used in elevator control system the request for the above can achieve The early existence of the elevator control relay high failure rate reliability wiring complex difficult to change once the connection to complete the disadvantages so it is necessary to develop a safe and efficient control Lift using PLC control with software for automatic control of lift operation reliabllity has greatly improved the control system is simple external line is well known and it s easy to add or change the control function the fault self test and alarm display to improve the running security and it s easy of operation after the failure of maintenance personnel in a timely manner the designed control system for the elevator used to seven floors building Instead of the traditional relay control system the inverter speed control to achieve drag the elevator so that PLC and speed drag devices combined to form by the PLC as the main controller of the set of selected control system a variety of elevator control is coming true the security of elevator operation is improved and reduce the fault of elevator KeyKey wordword PLC elevator inverter devise 常州工学院毕业设计论文 III 目目 录录 摘 要 I Abstract II 目 录 III 第一章 绪 论 1 1 1 选题背景 1 1 2 本课题的需要内容 1 1 3 设计需实现的功能 2 第二章 电梯硬件设备的选用与设计 3 2 1 设计方案 3 2 2 硬件电气电路设计 3 2 3 1 门机设计及设备选用 3 2 3 2 拖动系统设计及设备选用 6 第三章 电梯控制系统设计 9 3 1 PLC 的 I O 点数 9 3 1 1 现场输入信号 9 3 1 2 现场输出信号 9 3 2 变频器连接部分 10 3 2 1 变频器的优点 10 3 2 2 变频器与 PLC 的连接 10 3 3 三菱 PLC 介绍及选型 12 3 4 I O 分配表和中间继电器分配表 12 第四章 PLC 程序设计 15 4 1 梯形图软件及程序 15 4 1 1 软件介绍 15 4 2 2 软件的使用 15 4 3 程序设计流程图 17 4 4 程序部分 19 4 4 1 楼层信号控制梯形图 19 4 4 2 轿内指令控制梯形图 21 4 4 3 厅外召唤控制梯形图 23 4 4 4 自动选向控制梯形图 26 4 4 5 启动 换速控制梯形图 31 4 4 6 换速信号的产生梯形图 33 4 4 7 开关门控制梯形图 35 4 4 8 平层控制梯形图 37 第五章 程序仿真 39 结论 44 参考文献 45 致谢 47 附录 A 程序清单 48 附录 B PLC 接线图 56 常州工学院毕业设计论文 1 第一章第一章 绪绪 论论 1 1 选题背景 自 1854 年 在纽约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他发明的安全电梯开始 到如今 世界各大知名的电梯研 发制造商各展才华 继续大力的研发电梯新产品 并对保养和维修电梯系统的 技术不断进行完善 智能远程监控 控制柜低噪音且耐用 调频门控 主机节 能 一款款集合了电子 机械 光学等科学领域最新科研成果的新型电梯竞 相问世 使得冷峻的建筑 由此多了份人性化的温暖 使得人们的生活更加便 利 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 在现今的社会和经济活动中 电梯已成为城市物质文明的一种标志性设备 在高层的建筑中 电梯是不可或缺的垂直运输设备 每幢高楼都可以看成是一 座垂直的都市 楼层越来越高 对电梯的安全 服务 工作效率 要求更高更 严 目前载人电梯制造使用的都是由微机控制的智能化 自动化设备 乘坐时 不需要配备专人来操作控制 普通乘客只要按提示乘坐和操作电梯即可 对于本科自动化专业的学生 就更需要掌握这门专业技术 本课题设计的 要求是模拟真实的现场电梯控制系统 即此设计可用于实际工程 本课题设计 的内容将涵盖自动化专业的 电力电子技术 传感器原理及应用 电气控 制与可编程控制器技术 电机与电力拖动基础 控制电机 等课程所学的 各知识点 将理论知识与实际工程紧密联系起来 1 2 本课题的需要内容 本课题设计的电梯控制系统 以 PLC 为主要控制器 对电梯的运行进行相关 控制 完成设计使电梯满足正常工作需求的任务 任务包括设计电梯拖动电路 常州工学院毕业设计论文 2 含轿厢位置的监测 轿厢门机电路 变频器连接电路 以及 PLC 的控制程 序 对 PLC 的 I O 接口进行分配 使得电梯每个开关按钮都有相对应的且唯一 的 PLC 输入接口 并通过控制信号的输出端使得变频器让相应的动作执行机构 执行设定动作 PLC 与变频器连接 PLC 输出的信号通过变频器作用于电梯相 应的硬件系统 例如 曳引机与门机的控制 就需要将曳引机与门机接变频器 然后再通过变频器接 PLC 相应的 I O 口 1 3 设计需实现的功能 本课题设计的电梯控制系统 期望实现在任意一层厅外按按钮 若按向上 按钮 当电梯在同层时 厅门 连同轿厢门 直接打开 当电梯在其下面的楼 层时 电梯向上运行 到达此楼层时会停靠 当电梯从其上面的楼层运行下来 时 登记的目的层是其下面的层楼时 则不予停靠 待电梯到达目的层后再返 上来停靠 电梯收到多个呼叫信号时 以第一个呼叫信号确定运动方向 在途 经有同方向的呼叫信号时 停靠 常州工学院毕业设计论文 3 第二章第二章 电梯硬件设备的选用与设计电梯硬件设备的选用与设计 2 1 设计方案 设计由 PLC 输出的控制信输入变频器 再由变频器根据 PLC 输入的信号输 出相应的控制信号给曳引机 曳引机收到信号并执行相应的动作 正转 反 转或停止 曳引机也由传感器输出实时的运动信号至变频器 再由变频器转换 成 PLC 可识别的信号输出至 PLC 由 PLC 判断并控制电梯拖动系统的运动状态 PLC 控制门机的执行动作 并显示所在楼层 门机动作的执行反馈 轿厢内以 及厅外输入信号 事故信号 均为现场信号 输入至 PLC 经 PLC 判别后输出 控制指令 保证电梯内人与货物的安全 示意图如图 2 1 所示 PLC 变频器 曳引机门机显示现场信号 图 2 1 系统结构框图 2 2 硬件电气电路设计 2 3 1 门机设计及设备选用 在本设计中 门机选用 200W 的稀土永磁直流电动机 门机是提供开关 门的动力源 当按下开门按钮 SB1时 KM1接通 门机正转 轿厢门打开 在轿厢门完全打开后 安装在门上的永磁体 其所产生的磁场使得安装在电 梯上的磁感应器 SQ1产生信号 使得 KM1失电 门机则停止工作 此时电 梯轿厢门保持打开状态 电梯轿厢所在楼层可自由进出客 同理 按下关门 按钮 SB2 KM2接通 门机反转 轿厢门开始闭合 完全闭合时 磁感应器 SQ2产生信号 使得 KM2失电门机停转 此时轿厢可交由曳引机进行升降拖 常州工学院毕业设计论文 4 动 门机电气电路设计图如图 2 2 SQ2 SB2 SB1 门机 FR KM2 KM1 KM1 KM2 SQ1 KM2 FU2 FU1 QS KM2 K M 1 W V U M KM1 图 2 厅门正面及门内感应器结构位置设计如图 2 3 所示 图 2 2 门机控制电气图 常州工学院毕业设计论文 5 图 2 3 厅门正面及门内感应器结 构位置 感 应 器 SQ2 感应器 SQ1 厅外右门 永磁体 1234567 厅门上方区域数字显示灯为电梯此时处在的楼层位置显示 数字显示灯 旁的上下箭头显示为电梯此时的运行方向 箭头向上灯亮则表示电梯此时向 上运行 箭头向下灯亮表示电梯正向下运行 右边上下三角按钮为厅外召唤 按钮 向上为上召唤按钮 向下为下召唤按钮 门后所装的器与永磁体控制 轿厢门与厅门的开 合位置 永磁体装置 在左门安装在右边边缘 在右门 安装在左边边缘 感应器装置安装在井道壁上 永磁体和感应器处于同一水 平面上并且相互平行 轿厢内按钮界面设计如图 2 4 所示 常州工学院毕业设计论文 6 1 2 3 4 5 6 7 图 2 4 轿厢内按钮界 面图 1234567 轿厢左门 轿厢右门 在轿厢门上方区域的显示灯是和厅外楼层位置显示灯及电梯运行方向显 示是一样的 可以显示出电梯此时所处楼层与运行方向 在轿厢门的右边区 域 是轿箱内的指令输入按钮控制面板 上面两个带箭头的按钮 左边一个 为关门按钮 右边一个为开门按钮 两者下方的数字按钮为目的楼层按钮 乘客需要前往哪一层 只要按下相应的数字就可以了 2 3 2 拖动系统设计及设备选用 电梯拖动系统的作用是输出并传递动力 从而使电梯完成向上或向下的运 动 电梯拖动系统的主要组成部分有 曳引轮 导向轮 曳引绳 结构图如图 2 5 所示 图 2 2 门机控制电气图 常州工学院毕业设计论文 7 曳 引 轮 导 向 轮 曳引 机 轿厢 对重 图 2 5 拖动系统硬件结构图 在本设计中 电梯轿厢与对重各挂在曳引绳的两端 可电梯运行的动力提 供由与曳引轮同轴连接的曳引机提供 因而保障曳引机的可控性同时也直接保 障了电梯轿厢内乘客的安全 因此 安装相配套的安全控制装置与曳引机相互 配合工作就显得尤为必要 本设计中 电梯的动力提供装置包括曳引机 减速 器 制动器 编码器 1 曳引机 它安装在机房内 一般在建筑物顶层之上 是电梯的曳引装置 它的曳引 轮通过钢丝绳牵引轿厢及对重 电梯曳引电动机并不是通常提及的普通工业用 的交流感应电动机 电梯是典型的位能负载 根据电梯的工作性质 电梯曳引 电动机应具有如下特点 a 能频繁地启动和制动 b 启动电流较小 c 电动机运行噪声低 d 对电动机的散热要作周密的考虑 曳引机是由蜗轮减速箱 绳轮 电机 靠背轮 抱闸 底座等组成 本设 计采用有齿曳引机 设计电梯额定载重 1000Kg 轿厢自重 500Kg 对重 450Kg 轿 厢上升速度最大值为 1 75m s 由物理公式 P Fv mgv 可计算曳引机所需的最 小理论功率 式中 P 曳引机功率 常州工学院毕业设计论文 8 m 电梯载重与自重的总质量减去对重质量后的余量 g 重力加速度 v 电梯运行速度 P 1000 500 450 9 8 1 75W 18007 5W 因此选用额定功率为 20KW 的曳引机能完全满足运行及安全的要求 2 减速器 对于有齿轮曳引机 在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间安装减速器 箱 目的是将电动机轴输出的较高转速降低到曳引轮所需的较低转速 同时得到较 大的曳引转矩 以适应电梯运行的要求 3 制动器 制动器是电梯的一个重要的安全装置 对主转动轴起着制动作用 拖动系 统中除了安全钳以外 只有它能使正在工作的电梯轿厢停止运行 此外 它还 对轿厢与厅门地坎平层时对齐的准确度起着至关重要的作用 制动器松闸或合 闸 既要保证速度快 又要求平稳 而且能满足频繁启动 制动的工作要求 制动带要具有较高的耐磨性和耐热性 当电梯动力电源失电或控制电路电源失 电时 制动器能自动进行制动 电梯正常运行时 制动器在持续通电的情况下 应保持松开状态 断开制动器的释放电路后 电梯应无附加延迟地被有效制动 4 编码器 编码器的作用是将电梯的即时位移量转化成脉冲的装置 然后由系统的高 速计数器将其记录起来 与存储在特定地址中特定开关的脉冲量比较 来决定 电梯下一步该做什么 本设计采用 A B 相编码器 用于曳引机测速 此类编码 器中的高速计数器从 PLC 的一个高速输入端输入 A 相的计数脉冲信号 再从 PLC 的另一个高速输入端输入 B 相的计数脉冲信号 常州工学院毕业设计论文 9 第三章第三章 电梯控制系统设计电梯控制系统设计 控制系统的核心为 PLC 主机 外部信号通过输入接口送入 PLC 内部进行 逻辑运算与处理 在通过输出接口分别向楼层位置显示灯 召唤信号灯发出显 示信号 向主回路和门机电路发出控制信号 从而实现电梯运行状态的控制 由于 PLC 内部的逻辑运算和处理功能取代了继电器控制系统里的中间继电器和 时间继电器的逻辑运算功能 大大减少了系统中继电器的使用数量 提高了系 统可靠性 降低了故障率 减少了控制柜的体积 3 1 PLC 的 I O 点数 3 1 1 现场输入信号现场输入信号 1 轿内指令按钮 1AN 7AN 共 7 个 用于乘客输入各层轿内指令 2 厅外召唤按钮 1ASZ 6ASZ 2AXZ 7AXZ 共 12 个 用于厅外乘客 发出召唤信号 3 楼层感应干簧管 1G 7G 共 7 个 安装在井道中每层平层位置附近 在轿厢上安装有隔磁钢板 当电梯上行或下行 使隔磁钢板进入干簧管内时 干簧管中的触点动作发出控制信号 干簧管的作用有两方面 一是发出电梯减 速信号 二是发出楼层指示信号 4 平层感应干簧管有 SPC XPG MQG 共 3 个 安装在轿厢顶部 在 井道相应位置上装有隔磁钢板 当钢板同时位于 SPG XPG MQG 之间时 电梯正好处于平层位置 5 开门按钮 AKM 关门按钮 AGM 用于手动开 关门控制 6 强迫换速开关 SHK XHK 共两个 分别安装在井道中对应最高层 7 层 和最底层 1 层 的相应位置 正常的换速控制没有起作用 则碰撞这 两个开关使电梯强迫减速 常州工学院毕业设计论文 10 3 1 2 现场输出信号 1 接触器 SC XC KC MC KJC 1MJC 2MJC PG 共 8 个 2 楼层指示灯 1ZD 7ZD 共 7 个 3 自动开 关门信号 共 2 个 4 厅外召唤信号指示灯 1SZD 6SZD 2XZD 7XZD 共 12 个 5 轿箱内按钮显示灯 1XD 7XD 共 7 各 3 2 变频器连接部分 在 PLC 与电机的控制之间 使用变频器连接 3 2 1 变频器的优点 使用变频器有以下优点 1 可控制电机的启动电流 使启动 调速 停止更加平稳 并能有效使用 电机 延长电机使用寿命 2 降低电线的电压波动 保护各电气元件能正常工作 3 大大降低启动时所需要的功率 4 降低能耗 减少电梯运行的电力费用 对电机的可逆运行 控制更加简便 主要改变变频器输出相序就可达到可 逆控制 无需外加可逆控制装置 降低维护成本和节省安装空间 5 减少机械传动部件 提高稳定性 3 2 2 变频器与 PLC 的连接 变频器与 PLC 的连接如图 3 1 所示 常州工学院毕业设计论文 11 外 电 源 曳引机 M U V W R S T P G 制动单元 M 接 P L C 输 出 端 注 变频器 I O 口对应 PLC 的 I O 口 PLC I O 口分配电气元件详情见 12 页的分 配表 1 门机正转 Y030 2 门机反转 Y031 3 曳引机正转 Y032 4 曳引机反转 Y033 5 曳引机高速 Y034 6 曳引机慢速 Y035 7 曳引机加速 Y036 8 第一慢加速 Y037 9 第二慢加速 Y040 10 编码器 Y026 变 频 器 接 PL C 输 入 端 11 曳引机反转减速 X012 12 曳引机正转减速 X013 13 门机正转 X014 14 门机反转 X015 图 3 1 PLC 与变频器连接 图 输 出 端 输 入 端 P L C 常州工学院毕业设计论文 12 3 3 三菱 PLC 介绍及选型 20 世纪 90 年代 三菱公司在 FX 系列 PLC 的基础上又推出了 FX2N系列 产品 该机型在运算速度 指令数量及通讯能力方面有了较大的进步 是一 种小型化 高速度 高性能 各方面都相当于 FX 系列中最高档次的超小型 的 PLC FX2N系列 PLC 由基本单元 扩展单元 扩展模块及特殊功能单元构成 由 PLC 的 I O 分配表可知晓 选用三菱 FX2N 80MR 的 PLC 此型号 PLC 有 40 个输入端与 40 个输出端 能满足本设计需求 实物图如图 3 2 3 4 I O 分配表和中间继电器分配表 表 3 1 PLC I O 分配表 输入输出 七层下召唤按钮 7AXZX000七层位置显示灯 7ZDY000 六层下召唤按钮 6AXZX001六层位置显示灯 6ZDY001 五层下召唤按钮 5AXZX002五层位置显示灯 5ZDY002 四层下召唤按钮 4AXZX003四层位置显示灯 4ZDY003 三层下召唤按钮 3AXZX004三层位置显示灯 3ZDY004 二层下召唤按钮 2AXZX005二层位置显示灯 2ZDY005 下平层感应干簧管 XPG 接变频器 11 口 X006一层位置显示灯 1ZDY006 图 3 2 三菱 PLC 实物 图 常州工学院毕业设计论文 13 上平层感应干簧管 SPG 接变频器 12 口 X007一层上召唤指示灯 1SZDY010 门区感应干簧管 MQG 接变频器 13 口 X010二层上召唤指示灯 2SZDY011 门连锁回路 接变频器 14 口 X011三层上召唤指示灯 3SZDY012 下强迫换速开关 XHK 接变频器 22 口 X012四层上召唤指示灯 4SZDY013 上强迫换速开关 SHK 接变频器 23 口 X013五层上召唤指示灯 5SZDY014 开门按钮 AKMX014六层上召唤指示灯 6SZDY015 关门按钮 AGMX015二层下召唤指示灯 2XZDY020 七层感应干簧管 7G 接变频器 15 口 X020三层下召唤指示灯 3XZDY021 六层感应干簧管 6G 接变频器 16 口 X021四层下召唤指示灯 4XZDY022 五层感应干簧管 5G 接变频器 17 口 X022五层下召唤指示灯 5XZDY023 四层感应干簧管 4G 接变频器 18 口 X023六层下召唤指示灯 6XZDY024 三层感应干簧管 3G 接变频器 19 口 X024七层下召唤指示灯 7XZDY025 二层感应干簧管 2G 接变频器 20 口 X025 编码器 PG 接变频器 10 口 Y026 一层感应干簧管 1G 接变频器 21 口 X026 自动开门输出信号 接变频器 1 口 Y030 七层轿内指令按钮 7ANX030 按钮关门输出信号 接变频器 2 口 Y031 六层轿内指令按钮 6ANX031 上行接触器 SC 接变频器 3 口 Y032 五层轿内指令按钮 5ANX032 下行接触器 XC 接变频器 4 口 Y033 四层轿内指令按钮 4ANX033 快速接触器 KC 接变频器 5 口 Y034 常州工学院毕业设计论文 14 三层轿内指令按钮 3ANX034 慢速接触器 MC 接变频器 6 口 Y035 二层轿内指令按钮 2ANX035 快加速接触器 KJC 接变频器 7 口 Y036 一层轿内指令按钮 1ANX036 第一慢加速接触器 1MJC 接变频器 8 口 Y037 六层上召唤按钮 6ASZX040 第二慢加速接触器 2MJC 接变频器 9 口 Y040 五层上召唤按钮 5ASZX041 轿厢内七层按钮显示灯 7XD Y041 四层上召唤按钮 4ASZX042 轿厢内六层按钮显示灯 7XD Y042 三层上召唤按钮 3ASZX043 轿厢内五层按钮显示灯 7XD Y043 二层上召唤按钮 2ASZX044 轿厢内四层按钮显示灯 7XD Y044 一层上召唤按钮 1ASZX045 轿厢内三层按钮显示灯 7XD Y045 轿厢内二层按钮显示灯 7XD Y046 轿厢内一层按钮显示灯 7XD Y047 表 3 2 PLC 中间继电器分配表 M0上行辅助中间继电器M5换速信号中间继电器 M1下行辅助中间继电器M6上平层信号中间继电器 M2拖动上行中间继电器M7门区感应信号中间继电器 M3拖动下行中间继电器M8下平层信号中间继电器 M4启动信号中间继电器M9平层信号中间继电器 常州工学院毕业设计论文 15 第四章第四章 PLCPLC 程序设计程序设计 4 1 梯形图软件及程序 4 1 1 软件介绍 本设计编梯形图所使用的软件为 GX Developer 适用于三菱多款 PLC 的梯 形图编制 本软件功能强大 操作简便 并且通过加装 GX Simulator 能实现 模拟运行 便于检查程序是否能实现设计要求 不需要再连接 PLC 并输入程序 再在 PLC 上运行以检查程序是否正确 可以直接从软件上进行模拟 方便快捷 本设计编制梯形图所使用软件介绍界面如图 4 1 图 4 1 软件介绍界面图 4 2 2 软件的使用 打开软件 首先进入的是软件初始界面 此时梯形图编制区都是灰色的且 不可编制梯形图 在工具栏的工程选项中选择创建新工程 具体操作如图 4 2 常州工学院毕业设计论文 16 图 4 2 初始界面图 在选择创建新工程的时 软件会自动跳出一对话框 在对话框中 PLC 系 列选择 FXCPU PLC 类型选择 FX2N C 程序类型选择梯形图 按确定完成 显示界面如图 4 3 所示 创建新工程完成后 自动进入编程界面 此时可以开始进行梯形图的编制 图 4 3 创建新工程界面图 常州工学院毕业设计论文 17 各梯形图符号在上方的指令选择区 实际显示界面如图 4 4 所示 图 4 4 GX Developer 编程界面 4 3 程序设计流程图 常州工学院毕业设计论文 18 否 是是 否 否 否 是 否 是 是 是 是 否 是 否 否 程序开始 电梯是 否复位 系统状态确定程序段 是否在 开关门 是否处 于空闲 是否处 于上行 是否上 行召唤 是否下 行召唤 设定上行目标设定下行目标 是否处 于下行 轿厢开关门程序段 电梯复位程序段 是否初 始完成 电梯参数初始化 执行上行程序 执行下行程序 图 4 5 流程图 常州工学院毕业设计论文 19 4 4 程序部分 完成梯形图的设计时 可以使用软件自带的程序检查功能先对程序的格式进行 自检 如图 4 6 上图表示本设计的梯形图主程序无格式错误 然后可以启动模拟运行 查 看设计的梯形图运行时是否满足设计要求 有不足之处的地方可以进行修改 然后再进行模拟运行检查修改后的效果 4 4 1 楼层信号控制梯形图 图 4 6 程序检查图 常州工学院毕业设计论文 20 常州工学院毕业设计论文 21 梯形图解释 假设电梯轿厢目前正在第四层 即四层感应干簧管 X023 处于开启状态 使得四层位置显示灯 Y003 工作且自锁 即四层位置显示灯 持续亮 此时乘客可由电梯轿厢内和厅外位置显示灯知晓电梯此时所在楼层为 第四层 直至电梯启动五层干簧管 X022 或三层干簧管 X024 这里假设 电梯前往第五层 电梯到达第五层时五层干簧管 X022 启动 此时五层位置 显示灯 Y002 工作且自锁 同时使得四层位置显示灯 Y003 断开电源连接 厅外及电梯轿厢内的四层位置显示灯熄灭 4 4 2 轿内指令控制梯形图 常州工学院毕业设计论文 22 常州工学院毕业设计论文 23 梯形图解释 假设目前电梯轿厢在第四层 乘客在这一楼层乘坐电梯 目 标楼层为第一层 乘客进入轿厢内 按下 X036 一层轿内指令按钮 Y047 轿厢内一层按钮显示灯 工作 处于亮灯状态 等电梯轿厢到达一层 Y006 一层位置显示灯 亮 且撤销 Y047 轿厢内一层按钮显示灯 此时 Y047 厢内一层按钮显示灯 熄灭 本梯形图可使得乘客通过厅外和轿内的楼 层位置显示灯的亮 灭 清楚的知道此时电梯所在楼层为哪一层 4 4 3 厅外召唤控制梯形图 常州工学院毕业设计论文 24 常州工学院毕业设计论文 25 常州工学院毕业设计论文 26 梯形图解释 假设电梯在一层 有乘客在第四层厅外召唤电梯 目标楼层 为第一层 则乘客按下厅外的 X003 四层下召唤按钮 Y022 四层下召唤指 示灯 持续亮 电梯接到召唤 M2 为曳引机正转 此时电梯就开始上升 等 到电梯上升至发出召唤指令的第四层时 由 4 4 1 的楼层信号控制梯形图得知 此时输出 Y003 四层位置显示灯 信号 四层位置显示灯亮 同时撤销 Y022 下召唤指示灯 信号 四层下召唤指示灯熄灭 4 4 4 自动选向控制梯形图 常州工学院毕业设计论文 27 常州工学院毕业设计论文 28 常州工学院毕业设计论文 29 常州工学院毕业设计论文 30 梯形图解释 电梯在任意一层 在轿箱内按下任意指令 只要按下的目的 常州工学院毕业设计论文 31 地楼层在此时电梯楼层的上面 由于电梯的楼层信号是排序的 信号输出顺序 是不可跳变的 因此利用其楼层信号可使得 PLC 自动比较起始楼层与目的地楼 层的位置关系 使得电梯自动选择运行方向 例如假设电梯在第四层 乘客到达第一层 由 4 4 1 楼层信号控制梯形图和 3 7 2 轿内指令控制梯形图得知 此时 Y003 四层位置显示灯 亮 当按下 X036 一层轿内指令 后 Y047 轿厢内一层按钮显示灯 亮 在电梯上行的选 择中 Y047 轿厢内一层按钮显示灯 接通 但 Y003 使得程序是处于断开状 态的 PLC 无法发出上行指令 在电梯下行的选择中 Y047 轿厢内一层按钮 显示灯 接通后 就使得 M3 电梯反转向下运动 启动 所以电梯自动选择 下行 直至电梯到达一层 Y006 一层位置显示灯 亮 Y047 轿厢内一层按 钮显示灯 被断开 电梯停止上下运行 4 4 5 启动 换速控制梯形图 常州工学院毕业设计论文 32 梯形图解释 电梯启动时 快速绕组接通 通过串入和切除电抗器改善启 动舒适感 电梯运行到达目的层站点时 将高速绕组断开 同时接通低速绕组 使电 梯慢速运行 称为换速 换速点就是楼层感应干簧管所安装的位置 当电梯选择好方向 假设此时电梯准备向上运行 若各层门均关好 则 X011 门连锁回路 接通 M11 启动信号 启动 此时接通快速绕组 T1 开 始计时 当电梯运行到有轿内指令的那一层换速点时 M12 换速信号 启动 于是接通启动信号 快速绕组回路断开 慢速接触器接通 T3 计时 然后进入 慢加速过程 切除电抗器 常州工学院毕业设计论文 33 4 4 6 换速信号的产生梯形图 常州工学院毕业设计论文 34 常州工学院毕业设计论文 35 由 4 4 4 自动选向控制梯形图和 4 4 5 启动 换速控制梯形图可知 当电 梯选择好运行方向后 现假设电梯选择上行 则 M2 电动机正转拖动上行 启 动 使得 Y032 上行接触器 开始工作 若各层门均关好 则 X011 门连锁回 路 有输入信号 于是 M4 启动信号 有输出 使得 Y034 快速接触器 接通 T1 开始计时 计时结束 Y036 快加速接触器 被接通 当电梯运行到轿内指 令所输入的楼层换速点时 由 4 4 6 换速信号的产生梯形图可知 M5 换速信 号 发出换速命令 其换速过程如下所述 M5 换速信号 发出换速信号 使得 M4 启动信号 断开 M4 启动信号 的断开又使 Y034 快速接触器 断开 此时 Y035 慢速接触器 接通 电梯开 始减速 T2 开始计时 待计时结束 Y037 第一慢加速接触器 启动 切除电 阻 电梯再次减速然后 T3 开始计时 时间到后 Y040 第二慢加速接触器 启 动 电梯逐渐停止上下运行 4 4 7 开关门控制梯形图 常州工学院毕业设计论文 36 梯形图解释 当电梯完全平层时 M9 平层信号 输出通路 按下 常州工学院毕业设计论文 37 X014 开门按钮 Y030 自动开门信号输出 此时电梯轿厢门与厅门打开 在任何情况下 按下 X015 关门按钮 电梯必须执行关门动作 4 4 8 平层控制梯形图 常州工学院毕业设计论文 38 梯形图解释 如果电梯换速后要在某楼层停靠时 其上行超过了平层位置 则此时上平层感应干簧管离开隔磁板 使得 M6 接通 电梯此时开始慢慢向下 运行 直至隔磁板重新进入上平层感应干簧管 当轿厢到达平层位置时 Y032 上行接触器 和 Y033 下行接触器 处于无输出状态 此时曳引机脱 离三相电源 并施以抱闸制动 此时电梯可安全的开门上下客 常州工学院毕业设计论文 39 第五章第五章 程序仿真程序仿真 仿真用的软件是依附在 GX 上的组件 Simulator6 C 利用此仿真组件 可 以对程序是否符合设计要求进行验证 现在假设电梯停在 3 楼 有乘客在 2 楼准备去 4 楼为例 进行仿真调试 此时电梯在第三层 所以触发三层感应干簧管 X024 使得三层位置显 示灯 Y004 亮 乘客在第二层按下上召唤按钮 X044 使得二层上召唤指示灯 Y011 持续亮 电梯开始自动选向 选择拖动下行 即电梯准备向下运行 开始运行 门连锁回路锁住 发出启动信号 常州工学院毕业设计论文 40 电梯启动 开始进入启动 换速阶段 分为两档速度 下行接触器 Y033 被触发启动 然后电梯运行到二层 使得二层位置显示灯 Y005 亮 此时三层位置显 示灯 Y004 灭 常州工学院毕业设计论文 41 电梯进入二层 开始减速 电梯分两档速度进行制动减速 上平层感应干簧管 X007 门区感应干簧管 X010 下平层感应干簧管 X006 都被开启时 说明电梯此时位置处于设计的开门位置 常州工学院毕业设计论文 42 此时电梯开始自动开门 乘客可进入电梯 150 秒后 电梯自动关门 乘 常州工学院毕业设计论文 43 客也可手动关门 乘客进入电梯 按下四层轿内指令按钮 X033 时 轿厢内四层按钮显示 灯 Y044 亮 电梯开始自动选向 此时此时电梯选择向上运行 接下来电梯又按照本章开头的运行情形开始载客运行 至四层停靠 电梯 就停在四楼等待下一个召唤指令或轿内指令 常州工学院毕业设计论文 44 结论结论 本课题是以单控电梯控制系统为总目标而设计的 基本达到电梯实际 运行的要求 所以在电梯上并没有装备很多冗余的设备 可以说是构建了 一个完整的骨架 通过硬件设计和控制系统的设计能充分了解电梯的运行 方法 更能深入了解 PLC 在实际工程中的应用 随着城市的快速发展 高 层建筑迅速增多 电梯已成为人们在高层建筑内通行不可或缺的代步工具 而且作为载人工具 人们在电梯运行的平滑性 高速性 准确性 高效性 等一系列静 动态性能方面对它提出了更高的要求 早期的电梯继电器控 制方式存在故障率较高 可靠性差 接线复杂 一旦接线完成不易更改等 缺点 所以需要开发一种安全 高效的控制方式 PLC 既保留了继电器控制 系统的简单易懂 控制精度高 可靠性好控制程序可随意改变 易于与计 算机接口 维修方便等诸多高品质性能 工程实施相对简单 可将 PLC 与 计算机相串接 实行对电梯运动控制的实时监控 常州工学院毕业设计论文 45 参考文献参考文献 1 史国生 电气控制与可编程序控制器技术 化学工业出版社 2003 12 2 钟福金 吴晓梅 可编程序控制器 东南大学出版社 2003 2 3 彭登峰 PLC在电梯控制系统中的应用 南昌航空工业学院学报 2000 6 4 吴晓梅 Rockwell PLC 在十层电梯控制系统中的应用 电子技术应用 2005 7 5 陈家盛 电梯结构原理及安装维修 机械工业出版社 2002 6 刘剑 朱德文 梁质林 电梯电气设计 中国电力出版社 2006 7 叶安丽 电梯技术基础 中国电力出版社 2004 8 常路德 张晓明 常见电梯电路注解图集 人民邮电出版社 2004 4 9 万书栋等 电梯的 PLC 控制技术 黄河水利职业技术学院学报 2000 3 34 36 10 孙后环等 基于 PLC 脉冲选层的电梯控制系统 电气传动 2003 1 36 39 11 日本三菱公司 三菱微型可编程控制器 MELSEC F FX2N系列编程手册 1998 12 方强 李丽娜 孙宏昌等 PLC 可编程控制器技术开发与应用实践 电子工 业出版社 2009 13 王成福 PLC 控制系统设计与调试 人民邮电出版社 2010 14 张万忠 孙晋 可编程控制器入门与应用实例 三菱 FX2N 系列 中国电力出 版社 2005 15 汪晓平等 PLC 可编程控制器系统开发实例导航 人民邮电出版社 2004 16 岳庆来 电梯现代智能控制技术 机械工业出版社 2009 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