PLC电梯控制系统设计

前言进入21世纪后社会的进步越来越快，国民经济水平也在不断的提升。这造成高层建筑的不断增多，使得电梯已不可避免地与人们的日常生活联系起来。电梯是用于高层建筑物中的上下楼工具，被广泛的应用到高层的建筑中，而伴随着城市建设步伐的加快，高层建筑也越来越多中。电梯被广泛的安装在高楼大厦中，成为人们在高楼中穿梭的工具，人们对电梯性能的追求也是越来越高。正是由于人们对电梯高性能的不断追求，进而促使了这个行业技术的不断成熟。目前，世全球的各个从事电梯行业的公司仍在致力于开发新的电梯产品，同时对于旧的电梯的维修也在同时进行，这也加剧了电梯行业的竞争。使用微机作为信号控制单元控制电梯、使用可编程控制器控制电梯是目前电梯控制主要两种方式。这两种控制电梯的方式都被广泛的运用，也都有各自的优点和缺点但是相对来说PLC较为简洁易懂。

1可编程控制器简介1.1PLC定义及构成上世纪20年代出现了将接触器、继电器以及其他电器元件按一定逻辑关系连接的继电器控制系统,它的优点是结构简单，价格相对便宜，易于使用者掌握。继电器控制在一定范围之内能满足一些控制要求，在工业生产中占有鳌头地位。但它同时也存在缺点，即设备体积较大、运作速度慢、可靠性不高、功能少且固定、不易于实现集成度较高的控制。尤其是因为它是依靠硬件进行逻辑连线的原理，接线较为复杂，当改变生产工艺的时候，之前的接线就要全部更换，缺乏通用性和灵活性。60年代末，正逢美国汽车飞速发展，制造业这行竞争到了白热化，随着各种汽车型号的不断出新，为满足不同的需求，加工的生产线也得发生变化，整个继电器控制系统就得重新配置，这花费了大量的人力与物力。改革迫在眉睫，寻找一种比继电器更可靠，兼具它的优点，摒弃它的缺点的工业控制器被放上了议程。1969年，美国制造出了世界上第一台PLC，并且成功的应用于生产中。可编程控制器的历史由此开始，所以可以说可编程控制器是生产力发展的必然产物。PLC是人们为了能够更加简单的使用机器而开发出来的具有运算能力的电子程序系统。它可以看作是一台程序单一的电脑，能够完成逻辑，计时，运算等一些相对较为简单的功能。它通常被运用到各个工业领域，用来控制机器做出简单的程序化的运动。1.2可编程控制器的特点1.2.1可靠性高PLC作为现代技术有着较高的安全性，能对运行过程中的一些干扰性的因素做出应对，从而达到防干扰的目的。这极大的减少了工业过程中的危险问题，从而导致故障问题也就随之而降低。此外PLC在运行的过程中也会对自身进行检测，问题出现时会发出警报。在用户写入程序的时候PLC也会对程序进行检测，如果写入错误不会运行。这样的方式能够保证机器的安全。具有极高的可靠性。1.2.2易于维修PLC通过接口与机器相互连接，运行过程中如果出现故障，可以通过排查机器和PLC的方式逐步检测出问题所在，只需要替换所损坏的零部件就能解决问题。这极大的减少了维修的简易程度和花费的资金。1.2.3编程简单，易学易用PLC大多运用到工业行业中，并且深受人们的青睐。PLC语言相较于其他计算机语言较为简单，易于掌握。PLC的设计人为了方便用户的使用，使得大多数PLC的编程语言都是形象直观的，这样工作人员只要稍加了解就可以稍微掌握其编程语言。1.2.4容易与机器结合PLC的体积很小，安装时所占用的空间也就很小。因此它是机械电子的理想控制装置。1.3PLC的基本组成各种可编程控制器的结构，但它的组合物的一般原理是基本相同的，都是基于微处理器核心结构，其功能是不仅实现基于角色的硬件，而且还依赖于支持软件，事实上，可编程控制器是一种新型工业控制计算机PLC的主要硬件结构1.中央处理单元：即CPU，它是PLC的核心部分。2.存储器：即ROM和RAM。3.I/O模块：是连击PLC和工业机器的部件。通信接口：是连接软件部分的部件1.4可编程控制器的应用PLC发展的初期因为它价格比继电器控制系统要高，这在某种程度上限制了它的广泛应用。但在这几年，PLC的应用面开始慢慢扩大，一方面是由于微处理器芯片和有关元件的价格大幅度地下降，因此PLC的成本也随之降低，另一方面则是因为PLC的性能相对开始时增强较为明显，类似于计算机，也能解决复杂的计算问题。现在，PLC在国内外已经被广泛地应用在制造业中的各类各业。

2电梯的起源与发展2.1电梯的起源与发展人们利用起重装置的历史可以追溯到古代埃及，古埃及人们建造金字塔时就利用了这个原理。13世纪初在法国的一个修道院安装了一个用驴子的作动力起重机，这结束了靠人力运送重物的历史。而在这之前人们使用升降工具的力量来源是人力。18世纪英国著名科学家瓦特改良了第一台具有使用价值的蒸汽机。而后人们开始探索如何把蒸汽机与升降系统相结合研究出新的升降装置。虽然后人研究出了以液压方式驱动的升降装置，并经过一代又一代人的改良和创新，但是始终存在着一个巨大的隐患，那就是支撑平台的缆绳如果去强度不够发生断裂，那么这个升降装置就会发生重大事故。十九世纪下半叶，在那一年的世界博览会上，美国发明家伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯完美的解决了这一重大问题。即使缆绳被砍断，升降平台仍然能够安稳的停留在半空中。这就是人类历史上的真正意义上的第一台‘电梯’。随后这项发明被大量运用到我们的生活当中，并形成了我们今天意义上的电梯。而随着当今社会经济的不断发展，电梯也在不断的推陈出新。随着节能的主机，低噪音控制柜耐用，环保复合钢等技术的出现。让建筑也更加的温暖，使得人民生活更加丰富多彩。2.2国内电梯发展情况伴随社会经济的快速健康发展和城镇化建设进程的不断进行深化，我国的电梯行业目前正处于一个飞速发展的时期。随之而带来的是电梯行业竞争的不断加剧，大型企业电梯公司企业兼并整合和资本运作日趋频繁。促使着国内优秀的电梯生产厂家越来越重视行业市场研究，尤其是在深入企业发展环境和客户需求的变化趋势研究。正是因为如此，国内优秀的电梯制造企业随之而迅速崛起，成为电梯行业中的领路者！由于存在着巨大的市场空间和利润，使得该行业获得国外资本的投入较早，世界领先的电梯知名企业已在中国建立了独资或合资企业来进入中国市场，这些外国品牌电梯进入到中国的市场当中，随之带来了更为先进的技术，更为科学的管理理念和更加合适经营模式，使得国内电梯行业飞速的发展，并赶上先进国家的脚步。从产业发展布局看，国内电梯行业已经形成了一定的聚集范围，电梯整机及零部件的制造生产基地主要聚集在我国的长三角、珠三角等地区，除了一些高端高精密电梯零部件外，其他的电梯零部件已基本上能够自主生产。社会快速发展和城市化进程继续推进着对电梯的需求，房地产行业对电梯的需求仍旧很高。2.3发展的趋势2.3.1绿色理念在目前的技术条件下新型的电梯要大大的改进设计方案，材料结构要采用新型的耗能少、无污染的材料。其结构也要更加的合理。电梯提升绳索牵引尼龙合成纤维，钢带和其它非油污牵引模式。电梯的装璜将采用无(少)会对环境造成污染的材料为主要材料。电梯电动机负载上升时和再生功率的下行链路完全恢复技术。安装电梯将不需要安装手脚架。电梯的零件在工厂的生产和使用地的使用管理过程中对环境问题没有直接影响并且使用过的材料是可以有效回收的。2.3.2装载新的技术。现在安装电梯所需要花费的人力和物力成本都比较高，而且在安装的过程中还有可能出现错误，这更加的加大了安装的成本。如果人们发明更新的技术这将减少更多的安装时间和安装费用。这将会为电梯行业带来一场革命。同时也对我们的生产和生活带来极大的便利。好处如下：（1）安装电梯的时间会减少很多，直接的降低了安装电梯所需要花费的人力，进而减少了电梯的成本。（2）在使用最新技术的同时也促进了与新技术相关的方面领域的发展，这同样也会使电梯的各个方面再次的得到提升。于此带来的时电梯的性能更加的平稳可靠。（3）电梯能够与周围的设施或设备相结合，是他们密切融合。特别是，升降机和自动扶梯可归纳为大厦管理系统或社区智能管理系统。

第3章电梯控制系统简介3.1电梯的主要结构1—控制柜(屏)2一拽引机3—拽引钢丝绳4—限速器5—限速器钢绳6—限速器张紧装置7—轿厢8—安全钳9—轿厢门安全触板10—导轨11—对重12—厅门13—缓冲器图3-1电梯的基本结构3.2\o"返回页首"电梯硬件（1）牵引系统（2）轿厢（3）门系统（4）重量平衡系统（5）电力拖动系统（6）电气控制系统（7）安全保护系统3.3电梯控制系统的组成3.3.1电力拖动电力驱动的部分是由拽引电机、开关电路、抱闸和门电机组成。由于咱这个设计的情况只是一个简单模型，电梯的速度很低，甚至都低于1.5米每秒，所以呢只要能实现电机的正反转就是可以的，可行的，很棒的，其他的可以不去考虑它。当这个电梯发动的时候为了可以准确地停在某一层，定子回路呢就需接入电抗器对它减速，然后呢再抱闸制动让它停下来。所以呢在制动的过程中使用了三档延时切换控制。3.3.2电气控制电气控制的那一块又被叫做控制电路，就是对电梯进行控制的系统。电气控制主要包含两个部分，首先第一个是信号控制电路，然后第二个是拖动控制电路。拖动控制电路因为电梯所采用的拖动方式的不同所以这个东西也有所区别，可以使用接触器线圈相关的控制电路，一样的咱们也可以使用电子元器件的门极电路。对于一些对速度有闭环控制要求的系统，同时必须考虑含有可以对电压、速度进行检测和调节的电路。信号控制电路和需要程序实现的功能相关联，和拖动控制电路几乎没什么关系。因此，这两个用了不同拖动控制的电梯也是可以使用同一种信号控制电路。前面有提过，这次做的只是一个理论模型，因此这一部分只是简单地概括，在接下来的设计过程中也只作粗略的参考，应用层面不作具体考虑。3.3.3PLC的选用在设计电梯上下行的系统程序的时候我们要尽可能的选择合适的PLC。我们需要的PLC需要满足价格低廉，性能良好，控制指令功能强大以及体积小占地不大等条件。结合本次的电梯控制的设计。依据上述的条件本系统选用西门子S7-200的CPU226型号的PLC这款PLC有24个输入和16个输出，在学习的过程中也使用过，价格低廉，编程简单，系统稳定能够很方便的用程序控制各类元器件。3.4控制要求1.当电梯内部／外部有呼叫电梯的信号时，电梯会立即响应该信号，并运到到该楼层，随即停下。然后打开电梯门，3秒后关闭。2.电梯在运行的过程中不会响应反方向的呼叫信号。3.电梯有最远反向轿厢外呼叫功能。4.电梯在没有停止在某一层，不会响应开门的信号，同理电梯闭门后才能运行。

第4章电梯控制系统的硬件设计4.1电梯总体设计方案图4-1为电梯PLC控制系统的基本结构图。图4-1电梯PLC控制系统的基本结构图电梯信号控制由PLC实现，如图4-2所示。图4-2PLC信号控制系统框图4.2主电路图图4-3主电路图4.3PLC接线图图4-4PLC的I/O接线原理图图4-5中转控制电路图4.4IO分配表输入输出地址名称地址名称I0.0 内呼1楼按钮Q0.0 内呼1楼指示灯I0.1 内呼2楼按钮Q0.1 内呼2楼指示灯I0.2 内呼3楼按钮Q0.2 内呼3楼指示灯I0.3 内呼4楼按钮Q0.3内呼4楼指示灯I0.4 外呼1楼向上按钮Q0.4外呼1楼向上指示灯I0.5 外呼2楼向上按钮Q0.5外呼2楼向上指示灯I0.6 外呼2楼向下按钮Q0.6外呼2楼向下指示灯I0.7 外呼3楼向上按钮Q0.7外呼3楼向上指示灯I1.0 外呼3楼向下按钮Q1.0 外呼3楼向下指示灯I1.1 外呼4楼向下按钮Q1.1 外呼4楼向下指示灯I1.2 手动开门按钮Q1.2电梯上行I1.3 手动关门按钮Q1.3电梯下行I1.4 1楼平层信号Q1.4 电梯开门I1.5 2楼平层信号Q1.5 电梯关门I1.6 3楼平层信号I1.7 4楼平层信号I2.0 电梯开门限位信号I2.1 电梯关门限位信号I2.2上升限位信号I2.3下降限位信号表4-1IO分配表第5章控制系统的程序设计第6章MCGS仿真设计6.1仿真界面的设计6.2定义参量6.3编写脚本6.4连接PLC6.4.1硬件接线6.4.2参数设置6.5仿真调试轿厢运行到3楼，平层自动开门轿厢下行至2楼，未平层，不开门

结束语在这次的设计中电梯采用PLC来控制，故障率和维修难度较以往的控制方式有了大幅度地降低，安全性和可靠性也有了显著地提高。除此以外，PLC程序设计方便灵活，结构简单，使非专业人士也能迅速上手。它的抗干扰能力强，在恶劣环境下也能稳定地运行，可以实现各种复杂的控制，添加或更改控制功能时不需要更改硬件接线。以上种种优点使得可编程控制器P逻辑LC倍受青睐，具有广泛的应用前景。毕业设计是一次对各学科知识融会贯通能力的考察，从多方面、多角度考察我们的知识掌握程度，从总体方案的策划来检验我们学生整体布局的能力。我在这一过程中收获了许多，也明白了自己的不足。对我而言，这次毕业设计不仅仅是一次学习、锻炼的机会，更是一个提高自身能力的