毕业设计（论文）基于plc五层电梯的控制程序设计

1、宜宾职业技术学院毕业设计题目：基于PLC五层电梯的控制程序设计系 部_现代制造工程系_专 业 名 称_数 控 技 术_班 级_ _姓 名_ _学 号 指 导 教 师_ _ 2012年 10 月18 日宜宾职业技术学院毕业设计选题报告姓名性别男 学号系部现代制造系专业数控技术论文题目基于PLC五层电梯的控制程序设计课题来源教学课题类别设计选做本课题的原因及条件分析：PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。通过学习，我相信在学校完善的机电数控设备及优秀指导老师的帮助下我能很好的完成此次的课题。内

2、容和要求一、内容 1、电梯方案制定与选择 2、电梯硬件系统的设计 3、电梯控制系统软件的设计 4、总结二、要求1、在PLC电梯系统设计过程中严格遵守安全操作规程及学院的有关规章制度，设计系统符合要求；按时独立完成毕业设计的各项工作 2、毕业设计做到：立题要正确，设计有创新，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确，字数不少于5000字。指导教师意见（签章） 年 月 日系部毕业论文领导小组意见：（签章） 年 月 日宜宾职业技术学院毕业设计成绩评定表（一）学生学号学生姓名题目基于PLC五层电梯的控制程序设计指导教师评语指导教师评定成绩总分总分30%指导教师签字 年 月 日评阅教师评语评阅教师评

3、定成绩总分总分30%评阅教师签字 年 月 日宜宾职业技术学院毕业设计成绩评定表（二）学生学号学生姓名题 目基于PLC五层电梯的控制程序设计答辩小组成员姓名职称评价内容具 体 要 求分值评分报告内容思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论严谨；论文结果有应用价值。40答 辩回答问题有理论根据，基本概念清楚。主要问题回答准确、有深度。30创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10综合素质能合理运用挂图、幻灯、投影或计算机多媒体等辅助手段，用普通话答辩。10报告时间符合要求。10总分40% 总分答辩小组评语：答辩小组组长签字： 年 月 日 指导教师评定成绩评

4、阅教师评定成绩答辩成绩毕业论文综合成绩百分制五级制毕业论文答辩委员会审定意见主任签字年 月 日学院意见年 月 日宜宾职业技术学院毕业设计答辩记录表学生姓名学生学号题 目基于PLC五层电梯的控制程序设计答辩小组成员姓 名职称工作单位备注答辩中提出的主要问题及学生回答问题的简要情况：答辩小组代表签字： 年 月 日基于PLC五层电梯的控制程序设计指导教师： 班级： 学号： 姓名：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。

5、 为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计了一套以PLC和变频器为核心控制器的电梯自动控制系统，用来取代以往的较复杂的继电器接触器控制。系统的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生产的FX2N-80MR型PLC，因为在核心控制部分采用的是软件程序控制，从而在保证电梯正常运行这个要求的情况下，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一些人为干扰因素，取得了良好的经济效益和社会效益。以变频器来控制电梯在升降启停过程中的速度，大大满足了人们的舒适感。关键词：电梯；程序设计；PLC；变频器1绪 论设计背景1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司为满足

6、市场需求，适应汽车生产工艺不断更新的需要，将汽车的生产方式由大批量、少品种转变为小批量、度品种。为此要解决因汽车不断改型而重新设计汽车装配线上各种继电器的控制线路问题，要寻求一种比继电器更可靠、响应速度更快，功能更强大的通用工业控制器。于是可编程控制器应运而生，1969年，美国数字设备公司研制出世界上第一台可编程控制器，从此，PLC开始活跃于控制领域。而且其影响也越来越大，应用也越来越广。可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输

7、入和输出，控制各种类型机械的生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。PLC是集自动控制技术，计算机技术个通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，以跃居工业自动化散打支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位。可编程控制器，简称PLC。它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。具有（1）、可靠性高、抗干扰能力强；（2）、设计、安装容易，维护工作量少；（3）、功能强、通用性好；（4）、开发周期短、成功率高；（5）、体积小、重量轻、能耗低等特点。设计选择本次设计从以下几个方面对PLC电梯控制系统进行研究和论证：1

8、)电梯类型的选择：主要研究五层电梯的上下行控制，开、关控制、内外呼叫控制。2)电梯硬件系统的设计：本次设计的电梯要求运行迅速准确度高，在电梯的各层检测系统中需要用在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器，运用感应器的开关信号输入给PLC来实现PLC对电梯的控制。在硬件系统的设计过程中主要考虑了电梯的经济实用、稳定的需要。3)电梯控制系统软件的设计：本次设计选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯形图的编程能直观明了的设计出机械手控制的要求，梯形图的编写运用SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，此软件支持全部三菱FX系列的PLC，并且具有强大的诊断功能，能

9、更快的查找出故障的原因，从而大大缩短了维修时间。设计的目的和意义随着我国经济的高速发展，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，电梯已成为人类现代生活广泛使用的人员运输工具。随着人们对电梯运行安全性、高效性、舒适性等要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。可编程控制器（PLC）因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。电梯控制要求介入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加

10、快编程和调试速度。通过PLC对程序设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感。因此PLC在电梯控制系统中的应用非常广泛，非常有实际价值。1.4.1电梯的发展据国外有关资料介绍，公元前2800年在古代埃及，为了建筑当时的金字塔，曾使用过由人力驱动的升降机械。公元1765年瓦特发明了蒸汽机后，1858年美国研制出以蒸汽为动力，并通过带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯。1878年英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。并随着水压梯的发展，淘汰了蒸汽梯。后来又出现了液压泵和控制阀以及直接柱塞式和侧柱塞式结构的液压梯。这种液压梯至今仍为人们所采用。但是，电梯得以兴盛发展的根本原因在于采用了电力作为动力来源。

11、18世纪末发明了电机，并随着电机技术的发展，19世纪初开始使用交流异步单速和双速电动机作动力的交流电梯，特别是交流双速电动机的出现，显著改善了电梯的工作性能。在20世纪初，美国奥的斯电梯公司首先使用直流电动机作为动力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯，从而为后来的高速度、高行程电梯的发展奠定了基础。20世纪30年代美国纽约市的102层摩天大楼建成，美国奥的斯电梯公司为这座大楼制造和安装了74台速度为6.0m/s的电梯。从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异地发展着。目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。随着电子工业的发展，可编程序控制器（PLC）和电子计算机成功地应

12、用到电梯的电气控制系统中去后，电梯产品的质量和运行效果显著提高。1.4.2电梯的分类电梯是用电力拖动的轿厢运行于铅垂的或倾斜不大于15#176;的两列刚性导轨之间运送乘客或货物的固定设备。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。根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下。1按用途分类乘客电梯 ：为运送乘客而设计的电梯，应用范围广泛。载货电梯 ：可以有人随乘，主要为运送货物而设计的电梯，应用在工厂厂房和仓库中。 客货电梯 ：以运送乘客为主，但也可以运送货物的电梯。 病床电梯 ：为运送病床（包括病人）及医疗设备而

13、设计的电梯，应用在医院和医疗中心中。 住宅电梯 ：为便于运送乘客和家具、沙发、担架等而设计的，供住宅楼使用的电梯。 杂物电梯 ：轿厢空间受限制，不允许人员进入，主要用于运送少量食品、图书和文件等。 汽车电梯 ：用作运送车辆而设计的电梯，应用在立体停车设备中。 特种电梯 ：应用在一些有特殊要求场合的电梯，包括防爆电梯、防腐电梯、船用电梯等。 观光电梯 ：井道和轿厢壁至少有一侧透明，乘客可观看轿厢外景物的电梯，主要运送乘客。2按驱动方式分类 1）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。 2)直流电梯，用直流电动机作为驱动

14、力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。 3)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。4)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。 5) 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。 6) 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 1) 低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。 2) 中速梯，常指速度在

15、1.002.00m/s的电梯。 3) 高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。 4）超高速，速度超过5.00m/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 1）有司机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。 2）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。 3）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 1）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、

16、下降、平层、停止的运行状态。 2）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。 3)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。 4)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。 5)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。 6)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

17、智能控制等形式。1.4.3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。

18、系统主要由对重和重量补偿装置组成。6)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。 PLC控制电梯的优点1)线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。2)系统的保养、维修及故障检查

19、无需较高的技术和特殊的工具、仪器。3)多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已经形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。4)系统触点少、接线线路简单，不会经常出现故障。5)系统结构小，能耗低，输出开关量音量小。1.4.5 PLC硬件的组成PLC的硬件主要由中央处理器（CPC）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源、等部分组成。2系统控制方案的确定2.1总体设计方案及控制要求电梯系统的设计包括：电梯的初始化设置、电梯的升降、电梯的开关门、电梯的楼层选择与应答、电梯的楼层指示等。电梯的初始化设置分为两种情况：一种是电梯在本层有内外请求时，本层有反应，动作完成后返回初始

20、态；另一种时电梯在本层有内外请求，本层无反应，返回初始态。电梯的升降系统应满足：当外部有内部请求，有楼层上升或者下降请求时，电梯升或者降。电梯在上升过程中，如果有下降请求，电梯无应答继续上升，在上升过程中如果中间楼层有请求，电梯到达有请求的中间楼层延时2S开门，如果没有到时间，可以手动开门，此时开门蜂鸣器发出声音并开门，电梯关门后继续上升。电梯下降过程与电梯上升过程相似。电梯的楼层选择与应答选择遵循：当电梯有楼层上升或者下降请求时，电梯应答，并执行上升或者下降，当电梯在上升过程中，如果有比当前楼层低的楼层请求时，电梯无反应；当电梯有比当前楼层高的中间楼层请求时，电梯相应请求，在请求的楼层停泊，

21、关门后继续执行上升到指示的比当前层高的楼层。电梯在上升或者下降的过程中，每层应有楼层到达指示灯，当电梯到达某一楼层时，电梯楼层指示灯亮，电梯离开时该楼层指示灯暗。图2-1是五层电梯控制的系统框图 图2-1五层电梯控制的系统框图要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过5秒钟后电梯门自动关上。如果遇到有人在门中间的情况，电梯会因为机械安全触板开关的作用而自动开门，也可以手动控制开门和关门。54321图2-2轿厢内控制屏示意图轿厢内控制屏示意图如图2-2所示。其中包括上行、下行显示及LED层楼位置的显示。另外还有1楼5楼的指令按钮及登记显示按钮。此外，还有手动开门和关门按钮，以满足乘客的需求。方案

22、一：采用西门子SIMATICS7-200系列。S7-200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7-200成为各种控制应用的理想解决方案。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。方案二：采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，三菱设计合理，结构紧凑，体积小，重量轻，具有很强的抗干扰能力及优良的性能价格比。PLC

23、常用的编程语言有几种：梯形图语言、助记符语言、逻辑功能图和某些高级语言；FX2N系列的PLC系统最大I/O点数为128点，配置扩展单元可达256点。FX2N系列机执行基本指令速度为0.48us/步，用户程序存储器的容量可扩展至8k步。它有与F1兼容的20条基本指令和2条步进指令，此外还有功能强大的95种功能指令。它有6个和普通入口兼容的高速计数器输入点，最高计数频率为10KHz。综上所述：了解到FX2N系列的PLC结构紧凑，体积小，重量轻，具有很强的抗干扰能力及优良的性能价格比，还有强大的95种功能指令，所以选择使用三菱FX2N系列来控制电梯。3 控制系统硬件设计3.1.1可编程控制器的定义可

24、编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。3.1.2可编程控制器的特点PLC作为一种新型的工业控制器具有以下一些特点： 1）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采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。PLC带有硬件故障自我检测功能，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

25、障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 2）易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是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PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、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。 3）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大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，

26、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。 4）体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。纵观以上特点使得我们能够更好地去了解、学习、掌握编程器，同时展现了在工业生产生活上的方便和优化性，这次选用PLC作为电梯控制系统的核心是必然可靠的。3.1.3 PLC的选型随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从美国、日本、德国等国引进的PLC产品及国内厂家自行开发

27、的产品已有几十个系列、上百种型号。PLC的品种繁多，其结构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC，对于提高PLC在控制系统中的应用起着重要作用。1）输入/输出的选择 PLC是一种工业控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时 应再增加10%20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有所不同。根据估算这次设计的I/O点数为输入24点，输出24点。 2

28、）CPU选择 PLC机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。为了完成设定的控制任务,主要根据电梯控制方式与输入/输出点数和占用内存的多少来确定PLC的机型。本系统为五层楼的电梯,采用集选控制方式。目前，国内众多的生产厂家生产了多种系列功能各异的PLC，通过对输入/输出点的选择、对编程软件及机型的认识，所需输入/输出点数估算是各为24个，本设计采用三菱公司的PLC，型号为FX2N-48MR型号的可编程控制器作为电梯的控制器，该PLC既能满足输入输出节点的需求，而且还留有一定的冗余量，为以后电梯系统的扩展提供方便，另外该PLC型号存储空间

29、足以满足设计需要，所以不用再选择扩展。3.1.4 I/O分配表及外部硬件接线图I/O分配表先考察电梯轿厢内的操作。操作面板上应有各层的选层指令按钮，5层共有5个。还有手动开门和关门按钮，2个。各楼层乘客召唤时，除底层和顶层只有一个召唤按钮，其它各层均设上下两个召唤按钮，5层共需8个输入按钮。5层电梯需5个行程开关来控制是否到了某一层，因此需5点输入。总共20个输入点，如表3-1所示。表3-1 输入信号地址各楼层乘客召唤时，按下的呼梯按钮需显示，所以有8个输出点。开门、关门输出各1个。楼层到达指示信号显示5个，电梯升、下指示输出各1个，共16个，如表3-2所示。表3-2输出信号地址分配表PLC

30、I/O硬件连接图根据上面I/O地址分配的分析和第四章关于中PLC选型的要求，本设计采用三菱公司的PLC，型号为FX2N-48MR，输入输出节点各为24个。该PLC既能满足输入输出节点的需求，而且还留有一定的冗余量，为以后电梯系统的扩展提供方便，具体的硬件连接图如图3-1所示。图3-1 五层电梯硬件连接图3.1.5 PLC的电源选择一般是根据负载类型来选择PLC的电源的，若PLC输出为晶体管输出型，则选择DC24V电源，若输出为继电器输出型，则选择AC220V（DC24V电源也可以，但输出需接中间继电器输出触点信号间接控制外部接触器或继电器），当驱动设备需要脉冲信号时只能选择晶体管输出型。一般来

31、说，晶体管输出型应用的场合比继电器应用的场合要多，价格好像比继电器输出的要贵，如果负载为常规负载，选择继电器输出型即可满足要求。综上所述：该电梯负载为常规负载，所以选择继电器输出型即可满足要求。选型1）电梯的种类多种多样，按拖动系统来分有交流单速/交流双速拖动电梯、交流调压调速电梯等等。在此次设计中，我将采用交流双速电机作为曳引电机，它的优点是简单，经济，更重要的是舒适感好。2)拽引电机型号：YDDL160L-6/8；额定功率：11KW ；额定电压：380V；额定电流：23A；功率因数：0.83。图3-2电梯拖动电机电路采用星-三角降压起动方法。起动时，电机定子绕组接成星形联结，起动后改接成三

32、角形联结，如图3-2所示。起动时，接触器KM3、KM5触点闭合，电机定子绕组接成星形联结，待转速升高到一定程度后，接触器KM5触点断开，接触器KM6触点闭合，定子绕组改成三角形联结，电机进入正常运行。3.2.2门电机的选择及原理：1)要满足功率要求，门电机选用一般三相异步电动机即可。如图3-3中所示电动机的正反转来实现门的开关，采用星角降压启动。2）门电机型号：Y100L-2；额定功率：3KW；额定电压：380V；额定电流：7A；功率因数：0.87。图3-3电梯门拖动电机1）曳引电机交流接触器：TYC4-25 熔断器：BLR1-63/3P；分断能力：50000A 热继电器：JR20-25 熔断

33、式刀开关：HH4-30/3-25 2）门电机交流接触器：TYC2-12-9 熔断器：BLR1-63/3P-14 热继电器：JR20-25-10 熔断式刀开关：HH3-15/2-10根据吊箱最大载重量可算出小巷所需要的功率，约11KW（参照公式，功率P=重力M重力加速度g速度V曳引比）因此选择YKKL160L-6/8型号的交流双速电机。然后根据此电机的额定电流选出接触器，熔断器和热继电器等数据，注意熔断器额定电流约为电机电流的1.82.1倍。门电机根据拖动要求选择额定功率为3KW的电机。3.3 变频器的选择 变频器的作用变频调速能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以

34、方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。变频应用可以大大地提高工艺的高效性(变速不依赖于机械部分)，同时可以比原来的定速运行电机更加节能。其主要作用有以下几个方面： 1) 控制电机的启动电流。当电机通过工频直接启动时，它将会产生7到8倍的电机额定电流。这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。而变频调速则可以在零速零电压启动(当然可以适当加转矩提升)。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可以按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能充分降低启动电流，提高绕组承受力，用户最直接的好处就是电机的维护成本将进一步降低、电机的寿命则相应增加。 2) 可控的加速功

35、能。变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行光滑地加速，而且其加速曲线也可以选择(直线加速、S形加速或者自动加速)。而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。另外，变频启动还能应用在类似灌装线上，以防止瓶子倒翻或损坏。 3) 可调的运行速度。运用变频调速能优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。4) 可调的转矩极限。通过变频调速后，能够设置相应的转矩极限来保护机械不致损坏，从而保证工艺过程的连续性和产品的可靠性。目前的变频技术使得不仅转矩极限可调，甚至转矩的控制精

36、度都能达到35左右。在工频状态下，电机只能通过检测电流值或热保护来进行控制，而无法像在变频控制一样设置精确的转矩值来动作。5) 可逆运行控制在变频器控制中，要实现可逆运行控制无须额外的可逆控制装置，只需要改变输出电压的相序即可，这样就能降低维护成本和节省安装空间。6) 减少机械传动部件由于目前矢量控制变频器加上同步电机就能实现高效的转矩输出, 从而节省齿轮箱等机械传动部件, 最终构成直接变频传动系统。从而就能降低成本和空间, 提高稳定性。3.3.2 变频器的选型随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速已应用到许多领域，由于变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。目前，有为

37、电梯控制而设计的专业变频器，其功能较强，使用灵活，但其价格相对较贵。因此，这次设计没有采用专用变频器，而是选用了通用变频器，通过合理的配置、设计和编程，同样可以达到专业变频器的控制效果。这是这次设计的特点之一。目前，市场流行的通用变频器的种类繁多，而电梯行业中使用的变频器的品牌也不少，其控制系统的结构也不尽相同，但其总的控制思想却是大同小异。 根据自己对变频器掌握的程度以及本设计的要求，选择了熟悉的学校所用的FR-S520SE变频器。电梯轿箱上有一个磁开关，每层都有平层信息，平层信息的位置与磁开关调整一致后，就是平层状态，一旦与磁开关发生位移，电脑认为轿箱已经脱离了平层位置,就需要做一个补偿，

38、告诉电机向上拉或向下放，补偿可以通过两种方式确定精度，一种是井道内部轿箱位置的旋转编码器，另一种是曳引机上的旋转编码器,编码器都是距离传感器，也有的是速度传感器，上面有栅格，每格应该在1毫米以下，不同精度的都不一样，通过数栅格的差异可以确定电梯上下位移，可以想象平层精度是非常高的。4 控制系统软件设计4.1 PLC五层电梯控制系统的工作流程图4-1为PLC单台电梯控制系统工作流程图，从图中可知控制一台电梯正常工作，主要需要如下信号：控制信号、层楼信号、指令信号、召唤信号。来自轿厢控制面板来自井道距离传感器来自轿厢控制面板来自层面控制按钮控制信号层楼信号指令信号召唤信号层楼定位指令登记召唤登记显

39、示显示显示自动定向运行控制（开/关门、上/下行、停站）运行显示电动机驱动控制置位置位清除清除图4-1 PLC单台电梯控制系统工作流程图这些信号分别来自轿厢控制面板、井道行程开关、层面控制铵钮和层面火警开关。来自井道行程开关的层楼信号进行层楼定位并参与自动定向，同时显示所在层楼位置。来自轿厢控制面板的指令信号和来自层面控制按钮的召唤信号分别进行指令登记和召唤登记，同时进行信号登记显示。这两种信号也参与自动定向，和层楼信号一同对电梯进行运行控制，包括开关门、上下行和停站。当来自层面的火警开关发出消防控制信号时，立即消除指令登记和召唤登记，直接控制电梯下行至底楼并开门。运行控制电梯的同时进行运行显示

40、和驱动电动机正转或反转，即电梯上行或下行。4.2 PLC五层电梯控制系统基本功能及梯形图分析当乘客在本层时有内部和外部信号请求时，电梯定时开关门，动作完成后，即返回初始态。当电梯在本层并且外部请求无动作时也会返回初始态。电梯的初始化设置梯形图见附录1：本设计考虑以下4种开门的条件，只要满足其中之一，那么电梯门就将自动或手动开启。1）电梯自动运行平层时的开门。电梯在运行到指定楼层时，电梯开始开门、关门。2）电梯关门过程中有请求重新开门。3）手动重新开门。有时电梯外乘客未进入电梯，而电梯却在关门过程中，这时箱内的人可以手动控制开门，让电梯外的乘客进入。4）呼梯开门。电梯到达某层站后，如果没有人继续

41、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。若其他层站有人呼梯，电梯将首先定向，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。开关门环节梯形图见附录2：4.2.3 楼层信号的显示当电梯在运行过程中，需要实时地显示出电梯箱体所在的位置或楼层，那样无论是电梯内的乘客还是楼厅外等待电梯的乘客都能及时了解到电梯的运行状态，所以本设计中加入了楼层信号的显示模块。当电梯位于某一楼层时，该楼层的触点产生该楼层的信号，以控制指层灯的状态，而离开该楼层并到达另一楼层时，该楼层的信号应被新的楼层信号所取代，相应的指示灯状态也发生变化。例如电梯第四层请求下指

42、示和电梯第四层到达显示见图4-2：图4-2电梯第四层请求下指示和电梯第四层到达显示本设计中采用七段LED显示器来显示楼层的位置，该显示器有共阳极和共阴极两种。共阴极LED显示块的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。同样，共阳极LED显示块的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压。当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。本设计只要显示一楼到五楼，而且采用共阴极LED显示器，与之对应的7段LED字型码如下表4-1所示。表4-1七段LED字型码在本设计中没有使用PLC输出字型码，字型

43、码是靠外部电路提供，PLC只是将外部电路与LED显示器连接起来，从而使字型码在LED显示器中显示出来。在自动运行状态下，电梯首先应确定运行方向，也即定向。电梯的定向只有两种情况，即上行和下行。电梯处于待命状态，接到内选或外呼信号时，首先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,原则如下：召唤或指令要到的层楼 轿厢目前所在层楼 电梯上行召唤或指令要到的层楼 轿厢目前所在层楼=电梯下行召唤或指令要到的层楼 轿厢目前所在层楼=无法定向一旦电梯定向后，内选或外呼信号对电梯运行方向的要求没有满足的情况下，定向信号不能消除。4.2.5电梯定向（上行）环节在本设计中定向上行采用高层决定电梯运行方向的原则，即当召唤或指令要到的层楼 轿厢目前所在层楼，电梯就上行。只要有高于轿厢目前所在层楼信号请求，电梯就已定向为上行，无论其他楼层的呼梯信号时什么样的。假设电梯在第一层，第五层有上呼请求，梯形图见附录3：4.2.6电梯定向（下行）环节在本设计中定向下行采用低层决定电梯运行方向的原则，即当召唤或指令要到的层楼 轿厢目前所在层楼，电梯就上行