电梯控制系统的PLC设计

电梯控制系统的PLC设计目录TOC\o"1-3"\h\u222101绪论 绪论进入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。可编变频调速(PLC)是不断发展于顺序逻辑控制中，依据其需要，其致力于工业环境技术实现，平台构建此产出数字运算操作的电子装置。各种显著优势使其在当今社会历史舞台了电梯的继电器控制另一种方式。电梯运行逻辑控制系统实现，再就是由可编程序控制器(PLC)和电子计算机组成的，高速公路蓬勃发展进步。若电梯采用PLC控制，那么其将具有高可靠性，维修起来方便，能够快速完成开发，同时也足够灵活，各种复杂的控制任务可以被以高效率完成，这使其发展方向得到确定与采用，由于功能不可替代性，传统继电器控制系统无法被继续采用。可编程序控制器一分为二为微电子技术以及继电器传统的技术来源于操控，可以说是一种全新的操纵工具，它的底层是顺序和微电子操控装置，最重要的是微处理器，数字都在它的掌控下，专业致力于其的计算机。它的过人之处被百分之百使用，一系列工业领域的各项要求都被它满足，与此同时相关工作人员的专业技能、使用习惯也被覆盖在了机器信息当中，受到关照，然而微机通常会拿来用的电脑编程语言，它所表现的方式也会被处理掉，一套基于继电器梯形图的特色计算机语言和模块化的软件结构就这样形成，具有独特性，这样一来所设计的用户程序或系统从直观上来看清晰通俗易懂，测试或寻找错误这件事也相应的变简单。1.1研究背景近年来，随着人们生活水平的提高，住宅和商业建筑越来越多。随着电子技术的飞速发展，网络通信技术也在飞速发展。智能城市和智能设备是城市建设的核心，因此电梯是下楼和运输货物的必要工具。作为现代电梯的发展趋势，智能电梯的技术发展水平和智能化水平反映了社会的进步和文明。随着“2025年前中国制造”进程的加快，智能化已成为电梯行业的热门发展方向。然而，在发展电梯行业的过程中，必须考虑安全生产等因素。这也是对智能电梯发展的新考验。与以前的电梯技术相比，电梯具有更多的功能和更大的安全性。1.2研究意义传统的电梯根据缆绳的作用原理将重量与机房结合起来。牵引绳由导向轮和牵引轮包裹，安装在发电机和电梯系统上。拖拉机发动机的功能是降低拖拉机的速度。旋转后，绳索的摩擦力用于控制吊篮的提升运动。然而，由于干扰、事故以及电梯无法在指定楼层打开的事实，这个过程非常简单。面对这一现象，软件PLC的出现打破了吸纳如今的这个局面，为我们的生活和设计实验提供了极大的帮助，使得我们人民的生活安全有所保障，避免了许多意外的发生。1.3国内外研究现状现代中国社会，经济快速高速匝道发展，科技的创新，楼层建筑的高度早上比一天高。如果，电梯出演重要的不同角色，不可或缺。作为一种交通载客应用工具，像其他工具一样，生活过之前离不开它。一个国家的电梯数量较多与需求量，由经济发展超快、城市化程度、人口密度等因素所决定和影响。全球及经济持续低迷，我国城镇化速度发展快，较为客观地说电梯制造行业结束了了繁荣，目前中国现在成为全球最大的电梯整体市场，需求增加尽管在增加。上升趋势是能持续转跌，第三次席卷还在到来。2004年的电梯实际产量接近十万台，而那时候也因为减少的迹象。建国以来61万多部电梯按钮问世。你也其实，也并未达到饱和一定程度。全世界每1000人就存在1台坐电梯，那就到国内想仅为这个较高水平，那么更多70万台电梯间就需要被造完并使用。这样的话，全国范围内使用中会电梯运行就有130万台，一年一次报废更新就有6万台。截止2005年，年年会有13．5万电梯被给出来在国内，与八零年相差甚远，25年间明显的59倍，年增长17．8％。零五年有124465台电梯被安装方式使用，到年底，最新数据显示采用的货梯有651794台。可见电梯整个市场有多庞然大物，促进了行业的继续发展。在这个行业里，高年生产量还在有了，的的很多大型知名企业纷份进入国内市场走向，德国蒂森、日本三菱、东芝、富士达、美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力等大外企公司管理层达到了74％的国内市占，先进关键技术推动了行业的趋势获得进步。截止昨日，国产直梯虽然崛起，进口货被极大取代，其次经典国货也有了增加出口，国产乘电梯正渐渐地受到世界认可。1.3主要研究内容项目功能：可编程序控制器(PLC)被使用在六层电梯，它被用来逻辑控制主要实现功能：初始状态，电梯处在随便一层楼。（1）如果有电梯信号发送过来，电梯接收并对它作出反应，到对应的楼层停下来，开门，五秒后自动关上。（2）电梯运转这一过程中，它上楼或者下楼时，所有跟它运行方向相反的信号电梯都会无视，但是如果外部相反的信号之前，内外部没有其他的信号时，这时候电梯会接收这个信号，但是无视二层向下的外部信号。（3）电梯应该具备最远距离反向外部响应功能。例如：电梯在一楼时，二楼和三楼都按了向下的按钮，那么电梯就会先到三楼，再下来二楼。当电梯还没到楼层或运行中，它不会开门或者关门。停止运行后，才能开门或者关门。（4）门系统：门管理系统来用把层站界面和轿厢入口用门关上，三个方面包括轿厢门，层门，开门机，门锁装置[5]。（5）重量平衡系统：这个整个系统顾名思义，平衡轿厢仅重，电梯门使用的那时受到控制货梯与对重间的重量减少差，使其在适当区间，做到位曳引发动机匹配正常。一方面有对重和重量补偿装置[6]。（6）电力拖动系统该功能支持是直接提供需要动力，安排控制中电梯减慢。包括供电软件系统，速度反馈装置系统，曳引永磁同步电机，电机调速装置等。（7）电气控制系统操纵控制电梯连续运行。主要指有位置触摸屏显示器，控制屏(柜)，操纵装置，选层器，平层自动装置等。（8）安全保护系统电梯安全被保障，防止造成事故会发生。主要构成部分有：升降电梯超载限制装置系统、限位开关转换装置等。1.4电梯的工作原理客梯和对重被曳引绳两头整整，缠裹在曳变速鼓和导向轮上，蜗轮蜗杆变速完后曳引综合功率带着曳引持球时间起来，看不见的力量来来源于曳引绳与曳节顺的减少摩擦，时候就能做到电梯内部和对重的上升、下降，完成重组[6]。往复升降跑步运动既能依赖于固定在轿厢上的导靴，逆着建筑物井道墙体上的固定导轨，这就它能保证电梯上不下颌平面角或者乱摆。70kw运转，常闭块式制动器制停，这样轿厢就动起来，没电的可是刹车系统会让轿厢歇一会，紧接着在指定的楼层停下来，让人本身或进出。轿厢门就用来接送乘客货，对重被用来相平衡最大载重，电动机功率被减少。补偿自动装置并能使曳引绳运动中的力和重量很轻变化得不到报酬，当然曳引混合动力系统的调度器，电梯轿厢才能真正清晰地停在楼层。电梯运动的有效控制取决于电气元件，不仅安排了选和平层、照明、速度测试等附加功能。轿厢运行方向和所在楼层被指示呼叫运行系统一机在手数据表示出来。安全发生器保证了电梯安全。[7]电梯各层站都有层门、运行方向红色灯，轿厢位置的选择、层数和召唤显示功能都能得到实现高速，升降电梯向上按上按钮，向下按下。电梯到了时候，层数反方向也就是轿厢的运动方向指示，应当由投资依据判断去往方向以及确定正常后提前进入一部电梯，当心门扇的切换开关，时别在门口对接处逗留[8]。电梯里用能看到位置显示画面，操作表盘和各种按钮。在进入电梯故障后，选层数按钮。想让门强制关闭就按下关门按钮。层楼位置橙色灯显示顺利抵达目的9层使得门打开后就能走了。2可编程控制器简介2.1PLC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[9]。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。2.2可编程控制器的特点2.2.1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。2.2.2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。2.2.3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。

2.2.4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。2.3PLC的基本组成2.3.1PLC的基本结构PLC有多种类型，但其结构大体相同，其内部结构主要分为六个部分。（1）CPUCPU又叫中央处理器，主要包括运算单元和控制器。它是PLC的指挥中心，其主要功能涵盖逻辑运算、算数运算和整机控制，使PLC能有条不紊地完成工作。（2）存储器我们通常所使用的计算机中的内存包括ROM和RAM，而PLC中的内存则与之相似的，也是由ROM和RAM组成。若要存储一个永久性的系统程序，这就要依靠ROM。ROM中的系统程序，不能被使用者改变或调用。RAM中的数据，用户可以按照所需要的控制要求而读、写入或改动。为了避免在断电的情况下，存储的程序及数据丢失，RAM需要用到锂电池来实现掉电保护。（3）输入/输出接口电路输入/输出单元又称为I/O模块，是PLC与外部装置之间的连接电路，同时也是中央处理器的一座桥梁。输入单元将现场接收到的输入信号传送到PLC中，然后把这些不同电平的信号（如：开关、按钮等）通过输入单元转变为由CPU收到和解析的模拟信号。输出装置将经由CPU驱动现场控制单元输出所需的工作信号，来带动负载工作。（4）电源单元相对于常规的电力系统，采用开关式的稳压电源通常用于PLC的内部供电。PLC也能提供24V的DC或220V的AC电源。（5）输入/输出扩展端口PLC可以增加I/O端口的输入/输出，也可以通过扩展端口与其他功能模块相结合，从而提高PLC的性能。（6）外部设备端口PLC可以通过外部装置端口与各种外部装置相连。有的PLC也可以通过此端口与其他PLC进行通信。2.3.2工作方式PLC的工作思路分为运行模式和停止模式两种。PLC的工作模式与PC是不同的，PC完成指令END时，程序运行结束。而PLC的程序并不是只被执行一次，它会一直被反复地执行，直至进入停止模式。2.3.3工作过程PLC的工作流程分为五个阶段：内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理。在内部处理方面，PLC首先对系统做出格式化，清除内部继电器，重新设置定时器，然后进行自我评断，以确保系统的稳定性。在通信服务方面，PLC主要负责与编程器通讯，编写和修改用户程序，并对编程器显示的内容进行更新。在输入处理方面，通过PLC的扫描读取方式清除输入图像寄存器，在执行和输出过程中，该输入图像寄存器的内容一直保持原样，直至下一次扫描循环被再次读出。在程序执行方面，PLC由程序内存中的命令内容，从输入数据寄存器和其它数据寄存器中读取各个软单元的开/关状态，并由0级开始执行序列操作，然后把结果写进数据寄存器。在输出处理方面，PLC将输出图像区的输出参数输入到输出锁存器中，然后由输出端的输出锁存器产生。2.4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[10]。自从世界上第一台PLC出现后，PLC技术得到了迅速的发展。目前，PLC已普遍应用于国内外轻工业、电网、工程机械、数控、交通管理、节能环保及科教等领域。我国是二十世纪80年代初引进、应用、开发PLC的，并逐步推广到了企业的各类生产装置和生产中。目前，中国已经具备制造中、小型PLC的能力。很多知名的国外厂家都在华投资，这将使我们的PLC技术在追赶国际先进水平的路上得到了迅速地发展。在今后，PLC将得到进一步的发展。从技术角度看，计算机技术将越来越多地应用到PLC的设计与制造中，从而使其运算速度、存储能力、智能化程度得到提高[11]。在产品的规模上，将会继续扩大到超小型和超大型。从产品的性能来看，将会使其种类更加丰富，规格更加完善。在市场上，由于世界范围内的竞争越来越激烈，世界范围内的多个产品都会被打破，而在全球，能够垄断全球市场的只有寥寥几个品牌，而且还会有一些国际通用的编程语言，这对于PLC技术的发展是十分有利的。随着计算机网络技术的不断发展，PLC将会成为一个具有广泛应用前景的自动化控制网络。

3电梯的起源与发展3.1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。3.2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。3.3发展的趋势3.3.1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。3.3.2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。

4电梯控制系统简介4.1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4.1电梯的基本结构4.2\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4.3电梯控制系统的组成4.3.1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。4.3.2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。4.3.3PLC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。4.4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。

5电梯控制系统的硬件设计5.1电梯总体设计方案图5.1为电梯PLC控制系统的基本结构图。图5.1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5.1所示。图5.1PLC信号控制系统框图5.2主电路图图5.2主电路图5.3PLC接线图图5.3PLC的I/O接线原理图图5.3中转控制电路图5.4IO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I1.85楼平层信号I1.96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5.4IO分配表

6控制系统的程序设计6.1PLC电梯控制主程序流程图图6.1主程序流程图6.2梯形图图6.2系统梯形图续图6.2系统梯形图续图6.2系统梯形图续图6.2系统梯形图续图6.2系统梯形图 续图6.2系统梯形图续图6.2系统梯形图7MCGS仿真设计7.1仿真界面的设