基于PLC4层电梯设计

1、可编程控制器原理及应用可编程控制器原理及应用 PLCPLC 及电气控制及电气控制 课程设计课程设计 题目题目：基于基于 PLCPLC 控制四层电梯自动控制设计控制四层电梯自动控制设计 姓名姓名：张丞瑀：张丞瑀 同组人：谷远见同组人：谷远见 学号学号： 专业、年级专业、年级：09020902 测控技术与仪器测控技术与仪器 指导教师指导教师：杨忠君：杨忠君 20122012 年年 1111 月月 摘摘 要要 虽着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。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。实际上电梯是根据外部呼叫 信号以及自身控制规律

2、等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单 纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目 前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行 状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成;第二种控 制方式用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法 并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微 机控制装置成本较高；而 PLC 可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可靠等

3、特点， 所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。 关键词：关键词：电梯； 控制系统； PLC 控制 目目 录录 摘摘 要要.1 一、四层电梯自动控制系统设计任务书一、四层电梯自动控制系统设计任务书.3 1控制要求.3 2设计任务.4 二、四层电梯控制系统组成二、四层电梯控制系统组成.4 1、电梯硬件系统.5 2、电梯控制系统.5 3、电梯 PLC 控制系统框图.5 三、四层电梯三、四层电梯 PLC 自动控制系统设计过程自动控制系统设计过程.7 1、控制程序工艺流程图设计.7 2、输入/输出分析.7 3、I/O 分配.7 4、绘制电器控制原理图.8 5、控制程序设计.9 6、控制系统程

4、序调试.14 四、总结四、总结.14 一、四层电梯自动控制系统设计任务书一、四层电梯自动控制系统设计任务书 1控制要求控制要求 1) 采用 PLC 构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正 转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮 SB11 和指示灯 H11，二层有上升呼叫按钮 SB21 和指示灯 H21 以及下降呼叫按钮 SB22 和指示灯 H22，三层有上升呼叫按钮 SB31 和指示灯 H31 以 及下降呼叫按钮 SB32 和指示灯 H32，四层有下降呼叫按钮 SB41 和指示灯 H41。一至四层有到位 行程开关 ST1ST4。电梯内有一至四层呼叫按钮 S

5、B1SB4 和指示灯 H1H4；电梯开门和关门 按钮 SB5 和 SB6，电梯开门和关门分别通过电磁铁 YA1 和 YA2 控制，关门到位由行程开关 ST5 检测。此外还有电梯载重超限检测压力继电器 KP 以及故障报警电铃 HA。控制信号说明如表 11-4 所示。 表 11-4 四层电梯控制信号说明 输 入输 出 文字 符号 说 明文字 符号 说 明 SB1 电梯内一层按钮 H1 电梯内一层按钮指示灯 SB2 电梯内二层按钮 H2 电梯内二层按钮指示灯 SB3 电梯内三层按钮 H3 电梯内三层按钮指示灯 SB4 电梯内四层按钮 H4 电梯内四层按钮指示灯 SB11 一层上升呼叫按钮 H11 一

6、层上升呼叫按钮指示灯 SB21 二层上升呼叫按钮 H21 二层上升呼叫按钮指示灯 SB22 二层下降呼叫按钮 H22 二层下降呼叫按钮指示灯 SB31 三层上升呼叫按钮 H31 三层上升呼叫按钮指示灯 SB32 三层下降呼叫按钮 H32 三层下降呼叫按钮指示灯 SB41 四层下降呼叫按钮 H41 四层下降呼叫按钮指示灯 SB5 电梯开门按钮 KM1 电动机正转接触器 SB6 电梯关门按钮 KM2 电动机反转接触器 SB7 检修开关 YA1 电梯开门电磁铁 ST1 电梯一层到位限位开关 YA2 电梯关门电磁铁 ST2 电梯二层到位限位开关 HA 电梯故障报警电铃 ST3 电梯三层到位限位开关 S

7、T4 电梯四层到位限位开关 ST5 电梯关门到位限位开关 SP 电梯载重超限检测 FR 电动机过载保护热继电器 2) 楼层呼叫按钮及电梯内按钮按下，电梯未达到相应楼层或未得到相应的响应时，相应指示 灯一直接通指示。 3) 电梯运行时，电梯开门与关门按钮不起作用，电梯到达停在各楼层时，电梯开门与关门动 作可由电梯开门与关门按钮控制，也可延时控制，但检测到电梯超重时，电梯门不能关闭，并由报 警电铃发出报警信号。 4) 电梯最大运行区间为三层距离，若一次运行时间超过 30s，则电动机停转，并由 HA 报警。 5) 检修开关 SB7 接通时，电梯下行停在一层位置，进行检修，其他所有动作均不相应。 6)

8、 电梯拖动电动机控制电路有各种常规电气保护，如短路保护、过载保护、正反转互锁等。 7) 相关参数： 拖动电动机 M：5.5kW，AC380V，11.6A，1440r/min。 指示灯 H：0.25W，DC24V。 电铃 HA：8W，AC220V。 电磁铁 YA：100mA，AC220V。 2设计任务设计任务 1) 根据控制要求进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及 PLC 硬件配置电 路。 2) 分析电梯所有可能运行的方式，并依此编制电梯运行 PLC 控制程序，有条件可以利用电梯 模型或模拟开关板调试程序，模拟运行。 3) 编写设计说明书，内容包括： 设计过程和有关说明。 基于

9、PLC 的电梯电气控制系统电路图。 PLC 控制程序（梯形图和指令表） 。 电器元器件的选择和有关计算。 电气设备明细表。 参考资料、参考书及参考手册。 其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课 程设计的认识和建议等。 二、四层电梯控制系统组成二、四层电梯控制系统组成 1、电梯硬件系统、电梯硬件系统 电梯硬件系统主要由曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电 气控制系统、安全保护系统组成。 (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

10、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。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

11、，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。由限速器，安全钳，缓冲器，端站保 护装置组成。 2、电梯控制系统、电梯控制系统 电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。 (1) 电力拖动 电力拖动部分由拽引电机、抱闸和相应的开关电路以及开门机组成。 (2) 电气控制 电气控制部分又称控制电路，它是电梯控制系统的核心。它包含两部分:拖动控制电路和信号 控制电路。拖动控制电路因电梯的拖动

12、方式不同而各异。可以是接触器线圈及其相关的控制电路， 也可以是电力电子器件的门极控制电路，对于有速度闭环控制的系统，还必须考虑含有电源、电压、 速度检测电路和调节电路。信号控制电路与拖动的方式关系不大，主要与程序能够实现的功能有直 接的关系。因此，不同的拖动方式的电梯可以采用同一信号控制电路。 (3) PLC 系统部分 完成所设定的控制任务所需要的 PLC 规模主要取决于控制系统对输入，输出点的需求量和控制 过程的难易程度。 I/0 点的估算:输入信号有:内呼信号 4 个，外呼信号 6 个，开关门信号 2 个，轿厢平层限位信 号 4 个，检修信号 1 个，超限检测信号 1 个，过载保护信号 1

13、 个，关门限位 1 个，共计 20 个。 输出信号有:内呼信号指示 4 个，外呼信号指示 6 个，轿厢上下行 2 个，门电机开关 2 个，报 警电铃 1 个，共计 15 个。综上所述，根据具体情况，选择 FX2N-48MR001 型 PLC。 3、电梯、电梯 PLC 控制系统框图控制系统框图 系统控制核心为 PLC 主机，通过 PLC 输入接口送人 PLC，由存储器的 PLC 软件运算处理，然后 经输出接口分别向指层器及呼叫指示灯等发出显示信号，向主拖动系统发出控制信号。具体的电梯 控制信号原理图如图 2-1 所示。 运行方式选择运行控制信号安全保护信号 输入接口 PLC 输入接口 内指令信号

14、 外呼叫信号 开关门信号 门区或平层信号拖动系统 呼叫信号指示 运行方向指示 开关门控制 呼叫信号指示 2-1 电梯控制信号原理图 三、四层电梯三、四层电梯 PLC 自动控制系统设计过程自动控制系统设计过程 1、控制程序工艺流程图设计、控制程序工艺流程图设计 开始 一层二层三层四层 本层呼叫 本层呼叫 本层呼叫 开关门 Y 上呼叫 电梯上升 清除呼叫 Y N Y Y 开关门 上升状态下降状态停止状态 上呼叫 电梯上升 清除呼叫 电梯下降 清除呼叫 Y 下呼叫 Y N Y 下呼叫 电梯上升 清除呼叫 电梯下降 清除呼叫 Y 开关门 上升状态 下降状态停止状态 电梯上升 清除呼叫 电梯下降 清除呼

15、叫 Y 下呼叫 上呼叫 下呼叫 电梯上升 清除呼叫 Y Y NN 上呼叫 电梯下降 清除呼叫 Y 本层呼叫 开关门 Y 上呼叫 电梯上升 清除呼叫 Y N N 上呼叫 2、输入、输入/输出分析输出分析 输入:内呼按钮 4 个，外呼按钮 6 个，开关门按钮 2 个，轿厢平层限位开关 4 个，检修开关 1 个，超限检测开关 1 个，过载保护继电器 1 个，关门限位开关 1 个，共计 20 个。 输出:内呼指示灯 4 个，外呼指示灯 6 个，电动机接触器 2 个，门电机开关 2 个，报警电铃 1 个，共计 15 个。 3、I/O 分配分配 根据选择的 PLC 和输入/输出点分析，进行系统的 I/O

16、口分配，输入/输出口分配如表 3-1 所示。 图 3-1 工艺流程图 表 3-1 输入/输出口分配表 符号输 入符号输 出 SB1电梯内一层按钮 X000H1电梯内一层按钮指示灯Y000 SB2电梯内二层按钮 X001H2电梯内二层按钮指示灯Y001 SB3电梯内三层按钮 X002H3电梯内三层按钮指示灯Y002 SB4电梯内四层按钮 X003H4电梯内四层按钮指示灯Y003 SB11一层上升呼叫按钮 X004H11一层上升呼叫按钮指示灯Y004 SB21二层上升呼叫按钮 X005H21二层上升呼叫按钮指示灯Y005 SB22二层下降呼叫按钮X006H22二层下降呼叫按钮指示灯Y006 SB3

17、1三层上升呼叫按钮X007H31三层上升呼叫按钮指示灯Y007 SB32三层下降呼叫按钮X010H32三层下降呼叫按钮指示灯Y010 SB41四层下降呼叫按钮X011H41四层下降呼叫按钮指示灯Y011 SB5电梯开门按钮X012KM1电动机正转接触器Y012 SB6电梯关门按钮X013KM2电动机反转接触器Y013 SB7检修开关X014YA1电梯开门电磁铁Y014 ST1电梯一层到位限位开关X015YA2电梯关门电磁铁Y015 ST2电梯二层到位限位开关X016HA电梯故障报警电铃Y016 ST3电梯三层到位限位开关X017 ST4电梯四层到位限位开关X020 ST5电梯关门到位限位开关X

18、021 SP电梯载重超限检测X022 FR电动机过载保护热继电器X023 4、绘制电器控制原理图、绘制电器控制原理图 根据系统的输入/输出分析和所选择的 PLC，绘制电器控制原理图，如图 3-2 所示。 图 3-2 PLC 输入/输出接线图 P L C X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 X014 X015 X016 X017 X020 X021 X022 X023 COM0 Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007 Y010 Y011 Y012 Y013 Y014 Y01

19、5 Y016 COM SB1 SB2 SB3 SB4 SB11 SB21 SB22 SB31 SB32 SB41 SB5 SB6 SB7 ST1 ST2 ST3 ST4 ST5 SP FR H1 H2 H3 H4 H11 H21 H22 H31 H32 H41 KM1 KM2 YA1 YA2 HA 电梯内一层按钮 电梯内二层按钮 电梯内三层按钮 电梯内四层按钮 一层上升呼叫按钮 二层上升呼叫按钮 二层下降呼叫按钮 三层上升呼叫按钮 三层下降呼叫按钮 四层下降呼叫按钮 电梯开门按钮 电梯关门按钮 检修开关 电梯一层到位限位开关 电梯二层到位限位开关 电梯三层到位限位开关 电梯四层到位限位开关 电

20、梯关门到位限位开关 电梯载重超限检测 电动机过载保护热继电器 电梯内一层按钮指示灯 电梯内二层按钮指示灯 电梯内三层按钮指示灯 电梯内四层按钮指示灯 一层上升呼叫按钮指示灯 二层上升呼叫按钮指示灯 二层下降呼叫按钮指示灯 三层上升呼叫按钮指示灯 三层下降呼叫按钮指示灯 四层下降呼叫按钮指示灯 电动机正转接触器 电动机反转接触器 电梯开门电磁铁 电梯关门电磁铁 电梯故障报警电铃 DC24V 5、控制程序设计、控制程序设计 Q1.2 Q0.1 1 S R 1 Q0.2 Q0.3 1 S M10.0 Q1.0 M1.0Q1.3Q0.6 R Q1.0 M9.1Q1.2M0.4 M9.1 Q1.2 M0

21、.4 M1.1 1 R M9.1 Q0.3 1 Q0.6 Q1.0 Q1.4 S Q0.3Q1.0 M0.1 Q0.1Q1.4I0.1 M0.2 M11.4 1 S 1 M11.4 R M11.4Q0.2 Q0.6Q1.0 I0.2 M0.2 Q0.3 Q0.3Q1.4 Q0.4 M0.4 M1.2 M0.1 M10.0 Q1.1 M1.1 Q1.1 Q1.4 Q1.4 M1.1 Q0.7 Q0.6 Q0.3 M0.2 M0.1 M1.2 M13.3 M13.2 M13.5 M13.3 M12.4 M13.1 M12.1 M10.0 Q0.4 M12.1 M12.3 Q0.4Q1.3 M12.

22、3 Q0.5 I1.2 Q0.3 Q0.2M0.1 Q0.5 M1.2 I1.3 I1.3 Q0.3 R 1 M11.3 1 S M11.3 Q0.7Q1.1 M1.1 Q0.1 Q0.2 Q1.3Q0.2M0.5 M0.1 M0.6 M0.4 Q0.5 M12.2M13.4 M0.5 M10.0M12.4 Q0.4Q1.3 M0.3 I0.4 M0.4 M12.3 Q0.1Q1.4 Q0.2 I0.5 M0.5 M12.2 I0.3 M0.3 M11.3Q0.3 M11.3I1.1Q0.3 M1.1 1 1 R M13.5M12.4M12.1M12.3 M10.0 1 R M0.1 S Q0

23、.1 M10.0 Q1.4Q1.1 M0.1 Q0.5 I1.3 I1.3 I1.3 12 M13.7 R Q0.1 1 M12.5 M21.3M23.1 M13.5 M23.1 Q1.4 M21.3 M13.2Q0.4 M13.2 M22.1. M22.1 M13.1 I1.4 Q0.1 M0.1 M0.2 M0.3 Q0.5 Q0.6 Q0.7 M0.4 M13.4 Q0.3 M0.6 Q0.6 M10.0 M11.4Q0.2 M0.6Q1.3 I0.6 Q1.0 M0.6 Q0.6Q1.3Q1.1 Q0.2 M0.3 M0.7 Q0.7 M10.0 M11.4Q0.2 M0.4 Q1.2

24、 I0.7 M0.7Q1.4 Q0.7 Q0.1 Q0.2 M0.1 M0.7 Q1.0 Q1.2 Q1.1 R Q0.7 1 M9.0M0.1 M1.0 S M9.0 1 M9.0 Q0.5 Q0.7 M0.6 Q0.2 1 Q1.1 M11.3Q0.3 Q1.3 I1.0 M1.0 R Q0.5 Q0.6I1.3 Q1.4 Q0.2 M12.3 M12.3 M3.1 N M0.3M0.1 Q0.5 M4.0 M4.2 M5.1 TONIN PT T101 M3.0 Q0.3Q0.2 +20 Q1.3 Q1.4M10.0 Q0.2T140 1 R Q0.4 Q0.3 Q0.2T133 M4.

25、2 T142 Q0.2 Q0.6Q0.1Q0.4 T101 M5.1 R 1 S 1 M21.1 Q0.3 M12.5M13.5 M12.3M23.4M12.5 Q0.2 M4.0 M21.1M23.4M0.1I1.5M22.4 Q1.3M12.1 Q0.4Q0.2 M0.3 M0.4 Q0.5 Q0.1 M12.4 Q0.6 Q1.0 Q0.7 M0.2 M22.4 M12.3 Q0.3M5.5 M0.2 M3.0 M4.0 M0.6 M3.0 R Q0.3 M13.5 Q0.4 1 S M13.5Q0.3Q1.3M13.2 1 M0.3 M0.1 M5.1 M1.0 M1.1 M0.7 T

26、102 M4.2 M13.2Q1.3 Q1.1 M0.4I1.6 Q1.2 M13.4 Q0.2Q0.1 M4.1 Q1.2 I1.6Q0.6 Q0.2T141 M4.3 Q0.3T143 M4.3 T135 S 1 Q0.4 1 Q0.1 R M5.5 M5.5 M4.1 Q0.1 M2.1 TONIN PT T121 R 1 TON T131 PT IN R 1 Q1.3 M2.3 Q1.3 T123 TONIN PT Q1.4 1 R Q1.3 TON 1 IN T132 R PT R Q1.4 1 N Q0.6 M0.2M0.1 Q0.5 Q0.5 M12.1 1 S M12.1M0.

27、1 Q0.5 M2.1 TONIN PT Q1.4 S M13.1 M13.1 1 M0.1 Q0.5 M3.1 N Q1.1 M0.3 Q0.7 M0.2 M3.3 M5.0 Q0.3T102 Q0.3 M3.3 T123 Q0.4Q1.3 M5.0 Q0.3M0.7 Q0.3M0.6 Q0.2 Q0.3 M5.5 M0.2 M3.3 M4.1 M4.3 +20 M10.0 M12.3 1 S M12.3M0.2 Q0.7 M2.3 M12.3M0.3 Q1.1 Q1.1 Q1.0 M0.3 M0.4 M1.0 M1.1 Q1.2 M0.1 +20 +20 +20 +20 Q1.1Q0.1Q

28、0.2Q0.3Q0.4 T124 TON M12.4 IN Q1.4 1 R M3.4 N Q1.2 M0.4 TON T134 S 1 M13.4 +20 M13.4 PT IN +20PT R 1 M17.4 Q0.6 N M17.1 Q0.7 1 S N M22.4 T140 TON Q1.3 M22.4 S 1 +20PT IN 1 TON T141 R Q1.4 M22.1 +20 IN PT R M22.1 Q1.4 M0.4 M2.5 N Q1.0 Q1.1 M0.3 M3.4 Q1.2 M0.4 T125 PT Q1.4 INTON S 1 M12.5 +20 1 R Q1.3

29、 N 1 M3.2 M0.3 Q1.0 R M12.5 Q1.2 Q0.7 M2.5 Q1.0 Q0.7 M0.2 Q0.6 M0.4 Q1.2 M0.1 Q0.5 M17.4 T133 S 1 M13.2 M13.2 PT Q1.4 1 R Q1.3 R +20 TONIN Q0.4 Q0.1 M3.5 N TONIN T135 Q1.1 1 M13.5 S M13.5 R PT Q1.4 1 R Q1.3 1 +20 1 M17.1 M0.1 M3.2 Q1.0 Q0.6 M0.2 M0.3 Q0.6 M3.5 Q0.6 Q1.1 M18.4 N Q1.0 S M23.4 M18.1 N Q1.1 S M23.1 1 T142 TON T143 TON +20 M23.4 M23.1 IN PT IN Q1.4 1 R 1 R M12.5 M12.1 PT +20 1 1 M13.1 R 1 R M12.3 1 R M12.4 R 1 M13.2 1 1 R M13.5 1 R M13.4 R M0.4 Q1.2 M18.4 M0.1