14六层电梯PLC控制系统设计【任务书+毕业论文+cad图纸】【全套资料】
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湘潭大学兴湘学院 目录 第 1 章 绪论 . 1 第 2 章 配重要求设计与控制要求 . 3 . 3 . 3 第 3 章 硬件设计 . 5 型选择与 I/. 5 . 5 第 4 章 程序设计 . 9 . 9 . 10 . 10 . 11 梯控制程序 . 13 . 13 . 19 总结 . 20 参考文献 . 21 附录 1 程序清单 . 22 附录 2 外文资料 . 30 湘潭大学兴湘学院 1 第 1 章 绪论 在现代化城市的高速发展中 ,一幢幢高楼拔地而起。电梯是楼房里上下运送乘客或货物的垂直运输设备。我国电梯行业的发展历程，从改革开放到今天，电梯行业在不知不觉中走过了一个从无到有，从有到多，从多到精的发展历程。随着住宅市场的巨大变化，中国已经成为全球容量最大、增长最快的电梯市场。目前，我国电梯保有量已超过 100万台，且保持每年 20%的递增速度，市场前景乐观。这些电梯服务于写字间、公寓、商场等各种场所。 自 1889 美国的奥的斯 升降机 公司推出了世界第一部以直流电动机为动力诞生名副其实的电梯，从而彻底改写了人类使用升降工具的历史。上世纪 90年代，随的升降机着世界经济快速发展及经济全球化 , 发达的工业化国家纷纷研制出高速及超高速电梯，电梯不仅是代步的工具 ,也是人类文明的标志 ,其技术的发展正体现了社会的进步与文明。随着电梯技术的发展 ,绿色化、低能耗、智能化、网络化、蓝牙技术的电梯成为一段时间内的发展趋势。 1 绿色化 从减少环境污染的角度讲， “ 绿色 ” 新概念将成为 21 世纪 的主流色调，一个全球性的绿色市场为企业的世纪谁先推出绿色产 品，抢发展提供了广阔的空间，占绿色营销市场，谁就能掌握竞争的主动权。 绿色理念是电梯发展总趋势。发展趋势主要有如下：不断改进产品的设计、生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳、钢皮带等无润滑油污染曳引方式。电梯装璜将采用无（少）环境污染材料、电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术，安装电梯将无需安装脚手架，电梯零件在生产和使用过程中对环境没有影响（如刹车皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。 2降低能耗 减少电梯能耗的措施是多方 面的。主要包括：选择减小电梯机械系统的惯性和磨擦阻力 ;合理运用对重和平衡重。驱动系统使用永磁同步无齿轮曳引机从永磁同步电机工作原理可知其励磁是由永磁铁来实现的 ,不需要定子额外提供励磁电流因而电机的功率因数 ,可以达到很高（理论上可以达到 1）。同时永磁同步电机的转子无电流通过，不存在转子耗损问题，一般比异步电机降低 45% 60%耗损。由于没有效率低，高能耗蜗轮蜗杆传动副，能耗进一步降低。在停站较少的群梯布置中，一个主机驱动两个轿厢分别上下运行是一种节能的方案。而减少湘潭大学兴湘学院 2 能耗的另一途径是电梯运行过程的能耗控制。利用电 梯空载上行、满载下行时电机处以发电状态的特性，将再生能量反馈给电网，这种节能措施在高速梯上效果显著。还有一种节能方案将在软件控制中得以实现。如建立实时控制的交通模式，尽量以较少的运行次数来运载较多的乘客，使电梯的停站次数减至最少。电梯召唤与轿厢指令合一的楼层入口乘客登记方案是电梯控制方式的一项革命性技术，使原来层站上乘客未知的目的层变得一目了然，从而使控制系统的派梯效率达到最高。减少运行过程能耗的另一措施是将电梯运行中的加减速度模式设置成变参数，即电梯控制系统中运行的速度、加速度以及加速度变化率曲线既随运行 距离变化，也随轿厢负载变化通过仿真软件模拟，确定出不同楼层之间的最佳运行曲线。利用电梯机房在楼顶的优势，充分利用太阳能作为电梯的补充能源也将是新的研究课题。 3 智能化 随着计算机技术，通讯技术与控制技术的发展使大厦的智能化成为现实，而电梯是智能建筑中的重要交通工具，其技术发展及智能化程度也倍受世人关注。智能化的电梯首先要与智能大厦中所有自动化系统联网，如与楼宇控制系统、消防系统、保安监控系统等交互联系，使电梯成为高效优质、安全舒适的服务工具。 串行通讯以其布线简单，传输信息量大等优点，在电梯控制系统中应用日 益增多。由于去掉了微机接口板上大量输入和输出电路，减少了井道、机房中的布线数量，可靠性大大提高。随着大楼智能化的提高，现场总线技术现已开始应用于电梯控制系统与大楼的 从电梯运行的控制智能化角度讲，要求电梯有优质的服务质量 ,控制程序中应采用先进的调度规则，使群控管理有最佳的派梯模式。现在的群控算法中已不是单一地依赖 “ 乘客等候时间最短 ” 为目标，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统的方法，将要综合考虑的因素（即专家知识）吸收到群控系统中去，在这些因素中既有影响乘客心理的因素，也有对即将要 发生的情况作评价决策，是专家系统和电梯当前运行状态组合在一起的多元目标控制。利用遗传算法对客流交通模式及派梯规则进行优化、自学习，实现电梯调度规则的进化，以适应环境的变化。 “ 以人为本 ” 设计的电梯控制系统，将会使电梯的服务质量越来越好。 湘潭大学兴湘学院 3 第 2 章 配重要求设计与控制要求 重要求设计 电梯的动力系统来自电动机，一般选择 11 15电动机。曳引机的作用有 3 个：调速；驱动曳引钢丝绳；在电梯停车时实施制动。为了增大载重能力，钢丝绳的一端是轿厢，另一端加装了配重装置。配重的质量随电梯载重的大小 变化而变化，计算公式如下： 配重的质量 =（载重量 /2+轿厢自重） 45% 式中的 45%是平衡系数，一般要求平衡系数在 45% 50%之间，这种驱动机构可使电梯的载重能力大为提高。如图 2 图 2梯驱动机构示意图 电梯载重 13人（ 1000，在实际设计中轿厢的质量，由上面的公 式可确定配重的质量。 制要求 电梯运行方向由呼梯信号决定，顺向优先执行。行车途中如遇到外呼信号，顺向截车，反向不截车。 内呼和外呼信号均具有记忆标志，执行后解除；到曾时自动开门，延时关门；湘潭大学兴湘学院 4 停层时可手动控制开门或关门；行车时不能手动开门，门开时电梯不允许运行；电梯有效运行时间应小于 14 秒，否则发出超时报警。 若没有内外呼梯信号，电梯自动返回第一层待命。开始运行时，若轿厢不再第一层，会自动返回第一层。电梯控制的工艺要求示意图如图 2示。 6 层平层 _ 5 层平层 _ 4 层平层 _ 3 层平层 _ 2 层平层 _ 1 层平层 _ 开门 运行开关 _ 6 内呼 5 内呼 4 内呼 3 内呼 2 内呼 1 内呼 6 层外呼 5 层外呼 4 层外呼 3 层外呼 2 层外呼 1 层外呼 关门 _报警开关 上行 下行 报警 图 2电梯控制的工艺要求 湘潭大学兴湘学院 5 第 3 章 硬件设计 型选择与 I/O 分配 设计一个 6 层电梯控制系统，需要输入点数 至少 28 点，输出点数 32 点，输入输出共 60 点。其 28 点输入点中，启动 /停止信号 1 个或 2 个，外呼信号 10 个，内呼信号 6 个，开门和关门信号 2 个，开门和关门到位信号 2 个，轿厢到位信号6 个。 32 点输出点中，电梯上行和下行输出至少 2 个，轿厢开门和关门输出 2 个，轿厢所在层号显示器驱动输出 16 个，电梯上行和下行显示输出 2 个。 可以选择 可以选择 本设计选择 型。根据 硬件组态方法，可以对 行组态。电源模块选择 流输入模块 24V 的地址分配为 流输入 /输出模块 16 24V 备用。根据硬件要求选择如图 3示的组态。 I 3 2 24V 16 24V D I / O 1 6 24V （备用） 图 3梯控制的硬件组态 立内存变量分配表 根据电梯控制的工艺要求和电梯控制的硬件组态，可以绘制出电梯控制系统的内存变量分配表， 如 电梯控制系统的内存变量分配 表 3 3 表 3块号 输入 变量 输出 变量 内存 变量 信号名称 有效状态 说明 行开关 1 层平层行程开关 1 有效 1 有效 开关 行程开关 湘潭大学兴湘学院 6 4V 2 层平层行程开关 3 层平层行程开关 4 层平层行程开关 5 层平层行程开关 6 层平层行程开关 电梯报警输入开关 - 1 层上行呼梯按钮 2 层上行呼梯按钮 3 层上行呼梯按钮 4 层上行呼梯按钮 5 层上行呼梯按钮 2 层下行呼梯按钮 3 层下行呼梯按钮 4 层下行呼梯按钮 5 层下行呼梯按钮 6 层下行呼梯按钮 轿厢内呼 1 层按钮 轿厢内呼 2 层按钮 轿厢内呼 3 层按钮 轿厢内呼 4 层按钮 轿厢内呼 5 层按钮 轿厢内呼 6 层按钮 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 - 上升沿有效 上升沿有效 上升沿有效 上升沿有效 上升沿有效 上升沿有效 上升沿有效 上升沿有效 上升 沿有效 上升沿有效 上升沿有效 上升沿有效 上升沿有效 上升沿有效 上升沿有效 上升沿有效 行程开关 行程开关 行程开关 行程开关 行程开关 行程开关 - 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 16 24V 厢开门按钮 轿厢关门按钮 开门到位行程开关 关门到位行程开关 电梯上行输出线圈 电梯下行输出线圈 电梯开门电磁阀 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 按钮 按钮 行程开关 行程开关 输出触点 输出触点 输出触点 湘潭大学兴湘学院 7 梯关门电磁阀 电梯上行显示 1 有效 1 有效 输出触点 输出触点 表 3 块 号 输 入 变 量 输出 变量 内存 变量 信号名称 有效状态 说明 16 24V 梯下行显示 电梯报警输出 电梯超时输出 轿厢所在层显示 1 有效 1 有效 1 有效 十进制数据 输出触点 输出触点 输出触 点 15 行标志 下行标志 开门标志 开门完成标志 上行 /下行停止标志 开门 /关门停止标志 无呼梯标志 运行超时标志 电梯上升允许标志 呼 1 层上行记忆 呼 2 层上行记忆 呼 3 层上行记忆 呼 4 层上行记忆 呼 5 层上行记忆 呼 6 层上行记忆 电梯下降允许标志 呼 1 层下行记忆 呼 2 层下行记忆 呼 3 层下行记忆 呼 4 层下行记忆 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 1 有效 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 寄存器 湘潭大学兴湘学院 8 0 2 4 5 层下行记忆 呼 6 层下行记忆 延时开门计时 开门等待计时 延时关门计时 - 运行计时 电梯平层的层号 上行最近层号 下行最近层号 上行终点层号 1 有效 1 有效 1 有效 时间 时间 - 时间 十进制数据 十进制数据 十进制数据 十进制数据 寄存器 寄存器 寄存器 计时器 计时器 - 计时器 数据 数据 数据 数据 湘潭大学兴湘学院 9 第 4 章 程序设计 本系统采用了 列 控制器，根据 程序结构，其程序可以由主程序组织块 能 能 功能 能 数据块 据处理和设备运行标志功能的用具有控制电梯的轿厢上行和下行功能的 用具有控制电梯的轿厢开门和关门功能的 用具有停止运行处理功能的 梯控制数据块 通用数据块。 据块的长度设为 5 个字长，其中， 电梯当前位置的数据，它反映了电梯所在的楼层号，是一个随着电梯运行而变化的量； 电梯上行最近位置的数据，它反映了电梯所在楼层上行的最近楼层号，是一个随着电梯上 行过程而不断增加的变量； 电梯下行最近位置的数据，它反映了电梯所在的楼层下行的最近楼层号，是一个随着电梯下行过程而不断减少的变量； 电梯上行终点位置的数据，它是一个在一段时间内呼梯的最高楼层号数据，可以认为，它是该段时间电梯的“顶层”楼号； 电梯下行终点位置的数据，它是一个在一段时间内呼梯的最低楼层号的数据，可以认为，它是该段时间电梯的“底层”楼号（ 备用），如图 4 +0.0 电梯所在层号 +2.0 电梯上行最近层号 +4.0 电梯下行最近层号 +6.0 当前上行终点 +8.0 当前下行终点 = 图 4梯控制数据块 潭大学兴湘学院 10 梯控制程序 其说明 电梯控制程序是一个初始化程序，其功能是对数据复位和禁止输出。其中 ,0送 位； 0送 0送 图 4 图 4梯控制初始化程序 1 （ 图 4梯控制初始化程序 2（ 0 果系统已经启动（ ） ,则循环调用 送数据）、 门控制）和 降控制）；当系统停止运行时 (),循环调用 止处理），如图 4 湘潭大学兴湘学院 11 图 4的“ 的功能是在系统运行的条件下，把电梯 (轿厢 )当前所在位置的数据传送给 原因是为了显示层号（ 1 6）。 图 4梯控制程序 3（ 图 4的“ 功能是设置上行楼层标志。如 1 层上行外呼信号， 电梯上行时轿厢内呼 1 层信号。当这些条件具备时，行呼 1 层）被置位；当上行到该层时标志位 复位，其他各层可照此分析。需注意，第 6层无上行外乎信号。 湘潭大学兴湘学院 12 图 4梯控制程序 4（ 图 4梯控制程序 5（ 图 4的“ 功能是设置下行楼层标志。如 2 层上行湘潭大学兴湘学院 13 外呼信号， 电梯上行时轿厢内呼 2 层信号。当这些条件具备时，行呼 2 层）被置位；当下行到该层时标志位 复位，其他各层可照此分析。需注意，第 1 层无下行外呼信号。 图 4功能是上行最近（最低）楼层的确认。该网络是把上行最近楼层号送到 ，如果没有上行楼层，则把数值 0 图 4 的“ 功能是习性最近（最高）楼层的确认。该网络是把下行最近楼层号送到 图 4功能是上行终点楼层的确认。该网络是把上行和下行最高楼层号送到 。 图 4的“ 功能是设置电梯上行标志 果电梯在 1 层且该不是上行终点时， 果 图 4的“ 功能是设置电梯 升降停止标志 关门停止标志 呼梯标志 图 4的“ 功能是设置电梯轿厢开关门标志 行到层信号由 行到层信号由 支输出。 梯控制程序 电梯轿厢的开门和关门控制， 自动控制启动位， 手动控制启动位，如图 4图 开门等待时间， 其中， 门自动控制标志， 门手动控制标志。从图 4的“ 以看出，电梯平层停止时，门手动控制有效。 梯控制程序 其说明 图 4 从图 4的“ 以看出，电梯上升的条件有两个，一是电梯戴胜的楼层 (于电梯所在的楼层（ ;二是电梯已高于待升的楼层（ 没有上行呼梯，但是电梯所在的楼层（ 于电湘潭大学兴湘学院 14 梯上行终点的楼层（ ,换句话说就是电梯任务完成了 ，但是下行呼梯的层号大于电梯所在的楼层号。这两个条件具备其一电梯就会上行（ ）。 图 4梯控制程序 6（ 湘潭大学兴湘学院 15 图 4梯控制程序 7（ 湘潭大学兴湘学院 16 图 4梯控制程序 8（ 湘潭大学兴湘学院 17 图 4梯控制程序 9（ 湘潭大学兴湘学院 18 图 4梯控制程序 10（ 湘潭大学兴湘学院 19 图 4 功能是在满足上行条件和必要的连锁条件时控制上行的输出（ 同理可以分析出图 4的“ “ 功能是控制下行的输出。 梯控制程序 其说明 系统停止时，要自动地使电梯回到 1层，同时要使轿厢的门关到位，如图 4 图 4梯控制程序 11（ 湘潭大学兴湘学院 20 总结 电梯控制系统是一个复杂的系统，它包含了控制、诊断报警和安全保障等一系列功能。本设计中只考虑了控制功能中的一部分，这部分 也是不全面的。例如，在安全方面，仅考虑了报警问题，而没有考虑到限位和急停等问题。诊断报警功能和安全保障功能几乎没有考虑。 湘潭大学兴湘学院 21 参考文献 1 王永华 北京：北京航天航空大学出版社， 胡建 7北京：机械工业出版社， 郑凤翼 7列 8例 子工业出版社， 殷洪义 北京 :清华大学出版社， 常晓玲 制系统与可编程控制器 械工业出版社， 潭大学兴湘学院 22 附录 1 程序清单 语句表 1：图 4 （ 0,0,句表 2：图 4（ D 句表 3：图 4（ 1,D 2,D 3,潭大学兴湘学院 23 4,D 5,D 6,句表 4:图 4（ A D A D P S A A A D R D A R A R D A D R A 潭大学兴湘学院 24 R A R D D D D 句表 5：图 4（ A A P S D D A P S 潭大学兴湘学院 25 D A D A A R A R D D A R A R A D 句表 6：图 4（ A 6, A 4, 5, A 5, 4, A 6,潭大学兴湘学院 26 A 3, 1, N N 7,N N N N 0,D 1, 2,句表 7：图 4（ 6,D 2, S 潭大学兴湘学院 27 R 3,D 4,D 5,D 句表 8：图 4（ N A N N A 1 A 1 D A D 5#40S A D A 潭大学兴湘学院 28 A D A D A D A D A P D S 句表 9：图 4梯控制程序 9( R R D 5T#1S O O O O D 5T#2S O D 5T#1S N N S 潭大学兴湘学院 29 N N 句表 10：图 40( 1 1 1 = D A A A N N = 句表 11：图 41( 潭大学兴湘学院 30 附录 2 外文 资料 特点 文全称 中文全称为可编程逻辑控制器，定义是 :一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算 ,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模 拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程 。 1 可靠性高，抗干扰能力强 。 靠性是电气控制设备的关键性能。 用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的 0万小时。一些使用冗余 用 同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外， 出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 2 配套齐全，功能完善，适用性强 。 经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 用于各种数字控制领域。近年来 度控制、上 强及人机界面技术的发展，使用 3 易学易用，深受工程技术人员欢迎 。 面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 湘潭大学兴湘学院 31 4 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 。 大减少了控制设备 外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合 。 5 体积小，重量轻，能
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