PLC实训电梯控制方向

1、电气与电子信息工程学院电气与电子信息工程学院 电气控制与电气控制与 PLCPLC 实训实训 设计报告设计报告 名名 称：称： 电梯控制方向电梯控制方向 专业名称：专业名称： 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 班班 级：级： 学学号：号： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 高海高海洲洲、胡学芝、胡学芝 设计时间：设计时间： 2014 年 4 月 28 日5 月 11 日 设计地点：设计地点： K3-218K3-218 PLCPLC 实验室实验室 电气控制与 PLC 实训成绩评定表 姓 名 学号 专业班级 题目： 电梯控制方向电梯控制方向 答辩记录： 1. 电梯是怎么确定运行方向的？ 答：

2、首个信号定向原则。接收并登记电梯在楼层以外的所有指令信号、呼梯信号，给 予登记并输出登记信号。根据最早登记的信号，自动判断电梯是上行还是下行。例 如，电梯在二楼，指令为一楼则向下行；指令为四楼则向上行。例如，电梯在二楼， 三楼乘客要向下，则按 AX3，此时电梯的运行应该是向上到三楼接乘客，所以电梯应 向上。 2.当有多个信号作用于电梯时，电梯怎样运行？ 答：电梯接收到多个信号时，采用首个信号定向原则，同向信号先执行原则，一个方向 的任务执行要换向时，依据最远站换向原则，即一个方向任务全部执行完后再换向。 电梯具有同向截车功能。 成绩评定及依据： 1.考勤情况（10%）： 2.设计调试情况（30

3、%）： 3.设计答辩（20%）： 4.设计报告（完成情况、报告规范性等情况 40%）： 最终评定成绩（以分数和优、良、中、及格、不及格评定）： 指导教师签字： 设计任务书设计任务书 2013201320142014 学年第学年第 2 2 学期学期 学生姓名：学生姓名： 黄华正黄华正 专业班级：专业班级：13 级电气工程及其自动化专升本级电气工程及其自动化专升本 班班 指导指导 教师：教师： 胡学芝、高海洲胡学芝、高海洲 工作部门：工作部门： 电气与电子信息工程学院电气与电子信息工程学院 一、设计题目一、设计题目 课题课题 1 ：.电动机的综合控制方向 课题课题 2 ：竟猜抢答系统的设计方向 课

4、题课题 3 ：交通灯控制方向 课题课题 4 ：电梯控制方向 课题课题 5 ：喷泉或彩灯控制方向 二、设计内容二、设计内容（含技术指标） 1、用 PLC 实现四台以上电动机综合控制，要求模拟实际的工况，包括电机的顺序控制、 电机的连锁和互锁控制，电机间的逻辑联系应具有一定的复杂程度，画出主电路和接线图， 接好线，编程并进行调试。 2、用 PLC 实验装置设计竟猜抢答系统，要求不少于 5 组，有必要的组号显示、记时显示 和模拟记分系统，有优先抢答功能，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。 3、用 PLC 实现各种路口的交通信号灯控制，要求与实际交通灯工作情况基本相符，具有 必要显示和通过外

5、部设备进行设定功能，画出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。 4、用 PLC 实现电梯控制，要求与实际基本相符，电梯层数不少于 4 层，画出主电路和接 线图，接好线，编程并进行调试。 5、用 PLC 实现喷泉控制，要求花样不少于 6 种，能自动循环、单循环、和手动控制，画 出主电路和接线图，接好线，编程并进行调试。 6、同组同学要求不能完全重复，必须有自己的亮点，对思路新颖的、和用到更多功能指令 的有加分。 7、所有小组均应在开题的过程中，由指导老师对与题目相关的具体的设计控制要求进行审 核。 三、设计进度安排三、设计进度安排 序 号内 容学时安排（天） 1选题、讲解设计要求、查资料； 1

6、 2方案论证、说题及硬件选型和设计2 3软件设计2 4程序及系统调试3 5绘制图纸、撰写和打印设计报告1 6设计答辩1 合 计10 设计指导答辩地点：K3PLC 实验室 四、基本要求四、基本要求 设计报告：不少于 5000 字，幅面，统一复印封面。 封面、设计任务书 目录 1）方案选择，方案论证（综述、任务详解及设计思路，PLC 选型等） 2）系统硬件设计（系统功能及原理、系统组成框图、器件选择、电路原理图、 I/O 分配及接线） 3）系统软件设计（各软件模块的功能，梯形图及说明） 4）系统调试（调试步骤、方法及调试过程中的问题及如何解决等） 5）结果分析及展望（最后的结果成功点和不足之处、总

7、结及改进等） 附录-参考文献 五、设计考核办法与成绩评定五、设计考核办法与成绩评定 根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，成绩按得分 0100 分，可分为优、良、中、 及格、不及格五等。 评定项目 基本内涵分值 设计考勤 考勤、自行设计、按进度完成任务等情况10 设计调试 软硬件调试过程及完成情况30 设计答辩回答问题等情况20 设计报告完成情况、报告规范性、创新性、雷同率等情况40 90100 分：优；8089 分：良；7079 分：中；6069 分，及格；60 分以下：不及 格 六、参考资料六、参考资料 1李仁主编，电气控制，北京：机械工业出版社，2000 2陈立定等主编，电气控制与可编程控

8、制器，广州：华南理工大学出版社，2001 3王仁祥主编，常用低压电器原理及其控制技术，北京：机械工业出版社，2002 4郑萍主编，现代电气控制技术，重庆：重庆大学出版社，2001 5 佟为明等编，低压电器继电器及其控制系统，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000 6 王海，李洪奎，刘晓。基于 PLC 的多轴控制研究J。机械工程学报,2008, 6(4): 470- 472. 7 杨东, 黄永红, 张新华, 吉敬华. 用 PLC 基本指令实现自动运动定位控制的 研究J. 微计 算机信息, 2010, 26(2-1): 62-64。 8 秦琴，王忠庆.。利用 PLC 的高速计数功能实现轴的精确定位

9、控制.。电气技术。2009(3)。 9 陈婵娟, 薛恺. 基于 PLC 的步进电动机单双轴运动控制的实现. 机械设计与制造. 2009(3)。 10 杨涛, 王启江等。 基于 PLC 绕线机控制系统设计J。组合机床与自动化加工技术， 2005(8)：58-59。 目目 录录 绪论 .1 一方案设计 .1 1.1 电梯实物模型 .1 1.2 电梯输入信号及其意义 .2 1.3 电梯输出信号及其意义 .2 1.4 模拟电梯运行原则 .3 二系统硬件设计 .4 2.1 动力电路的设计 .4 2.2 系统框图的设计 .5 2.3 可编程控制器机型的选择 .7 2.4 I/O 地址分配.8 2.5 系统

10、硬件接线 .9 三系统软件设计 .10 3.1 楼层信号的产生与消除环节 .10 3.2 内呼信号的登记与消除环节 .11 3.3 外呼信号的登记与消除环节 .11 3.4 电梯定向环节 .12 3.5 停车触发与复位环节 .13 3.6 起动运行与停车环节 .14 3.7 自动开关门环节 .14 3.8 梯形图的汇总 .15 四、系统调试 .15 五、结果分析及展望 .15 绪论 电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还 要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上， 在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对

11、机械零部件和电器元件都 采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修 保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。在国外，已“法规”实行电梯制造、 安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承担 安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此， 可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算， 其结论是：乘电梯比走楼梯安全 5 倍。掘资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约 为 80 亿人次，而乘电梯的人数每年却有 540 亿人次之多。目前，由可编程序控制器(PL

12、C) 和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用 PLC 控制的电梯可靠 性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成 更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。 总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空 间。PLC 是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着 PLC 应用技术的不断发展，将使 得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械 与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此， 它已经成为电梯运行中的关键技术。 一方案设计 1.1

13、电梯实物模型 电梯的实物模型如图 1 所示。其中包含的硬件说明如下： （1）输入控制类： S1、S2、S3：1、2、3 层上升呼叫 S4、S5、S6：4、3、2 层下降呼叫 SIN0：底层信号 SIN4：顶层信号 SIN1SIN4：一至四层信号 L1L4：一至四层内呼信号 （2）输出控制类： R1、R2、R3：1、2、3 层上升呼叫指示 R4、R5、R6：4、3、2 层下降呼叫指示 L1L4：一至四层选层指示 KM1：电梯电机正转（电梯上升） KM2：电梯电机反转（电梯下降） KMZ：电梯电机制动 图 1 电梯模型 1.2 电梯输入信号及其意义 （1）位置信号 位置信号由安装于电梯停靠位置的

14、4 个传感器 SIN1SIN4 产生。平时为 OFF，当电梯 运行到该位置时 ON。 （2）内呼信号 内呼信号有 4 个，分别由 4 个内呼按钮（L1L4）产生。按某按钮，表示电梯内乘客 欲往相应楼层。 （3）外呼信号 外呼信号有 6 个，分别由 S1S6 个呼梯按钮产生。按呼梯按钮，表示电梯外乘客欲乘 电梯。例如，按 S2 则表示二楼乘客欲往上，按 S5 则表示三楼乘客欲往下。 1.3 电梯输出信号及其意义 （1）运行方向信号 运行方向信号有两个，由两个箭头指示灯组成，显示电梯运行方向。 （2）内呼登记信号 内呼登记信号有 4 个，分别由 L1L4 个指示灯组成，表示相应的指令信号已被接受

15、（登记） 。指令执行完后，信号消失（消号） 。例如，电梯在二楼，按“三”表示电梯内乘 客欲往三楼，则 L3 亮表示该要求已被接受。电梯向上运行到三楼停靠，此时 L3 灭。 （3）外呼登记信号 外呼登记信号有 6 个，分别由 R1R6 个指示灯组成，其意义与上述指令登记信号相类 似。 （4）楼层数显信号 该信号表示电梯目前所在的楼层位置。由七段数码显示构成，各段笔划的不同组合代 表不同的数字。 1.4 模拟电梯运行原则 （1）接收并登记电梯在楼层以外的所有指令信号、呼梯信号，给予登记并输出登记信 号。 （2）根据最早登记的信号，自动判断电梯是上行还是下行，这种逻辑判断称为电梯的 定向。电梯的定向

16、根据首先登记信号的性质可分为两种。一种是指令定向，指令定向是把 指令指出的目的地与当前电梯位置比较得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼， 指令为一楼则向下行；指令为四楼则向上行。第二种是呼梯定向，呼梯定向是根据呼梯信 号的来源位置与当前电梯位置比较，得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼， 三楼乘客要向下，则按 AX3，此时电梯的运行应该是向上到三楼接乘客，所以电梯应向上。 （3）电梯接收到多个信号时，采用首个信号定向，同向信号先执行，一个方向任务全 部执行完后再换向。例如，电梯在三楼，依次输入二楼指令信号、四楼指令信号、一楼指 令信号。如用信号排队方式，则电梯下行至二楼上行至四

17、楼下行至一楼。而用同向先 执行方式，则为电梯下行至二楼下行至一楼上行至四楼。显然，第二种方式往返路程 短，因而效率高。 （4）具有同向截车功能。例如，电梯在一楼，指令为四楼则上行，上行中三楼有呼梯 信号，如果该呼梯信号为呼梯向上（S3） ，则当电梯到达三楼时停站顺路载客；如果呼梯信 号为呼梯向下（K5） ，则不能停站，而是先到四楼后再返回到三楼停站。 （5）一个方向的任务执行完要换向时，依据最远站换向原则。例如，电梯在一楼根据 二楼指令向上，此时三楼、四楼分别有呼梯向下信号。电梯到达二楼停站，下客后继续向 上。如果到三楼停站换向，则四楼的要求不能兼顾，如果到四楼停站换向，则到三楼可顺 向截车。

18、 系统硬件设计 2.1 动力电路的设计 动力电路的设计包含电动机的选择以及熔断器、接触器、热继电器等继电控制器 的选取。其主电路如图 2 所示。 图 2 主电路的设计 1、三相异步电动机的选取 JO2-41-4：额定功率 5.5KW ，额定电流 11A ，额定转速 1440r/min ，功率因 0.88， 堵转电流 7.0A。 2、熔断器的选择 使用 220V 三相交流电源供电，则： IFU=IN(1.5-2.5)，取 IFU=22A 产品型号：3NA3814 2C ；适用于交流 50Hz，额定电压交流 380、500V，额定电流 35A 的配电线路中，作过载和短路保护。 3、热继电器的选择

19、电动机在启动瞬间和短时过载启动瞬间电流为（5-6）倍的 I（n） 。一般情况下热继电 器的整定值得选取电动机的额定电流的（0.95-1.05）倍的 I（n） 。使用时，热继电器的旋 钮应调到该额定值 ，否则起不到保护作用。 选择型号：TM30-100W，额定电流 16A100A，额定电压小于 690V 以下的电机。 4、交流接触器的选择 接触器是一种能频繁接通和断开远距离用电设备主电路及其他大电容用电贿赂的自动 控制电器，它分为直流和交流两类。控制对象主要是电动机、电炉、电焊机、电容器等。 交流接触器主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。 产品型号：CJX2 系列，额定电流 40A，额定电

20、压 220V。 2.2 系统框图的设计 1、电梯开关门流程 图的设计 电梯开关门的 选择与电梯楼层停 车的信号紧密相关， 根据楼层停车的信 号就可以得到开关 门的信号。因此，电 梯开关门的流程图 其实就是电梯停车 的流程图。电梯停车 的流程图如图 3 所 示。 图 3 电梯停车和开关门的流程图 2、电梯上下行流程图的设计 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。电梯处于待命状态下，接收到内选和外呼信号时，应将电梯所处的位置与 内选信号和外呼信号进行比较，确定是上行还是下行，一旦电梯定向后，内选信号和外呼 信号对电梯的顺向运行要求没有满足的情况

21、下，定向信号不能消除。电梯上行行的流程图 如图 4 所示。 图 4 电梯定上下行的流程图 2.3 可编程控制器机型的选择 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。本系统为四层楼的电梯,采用集选控制方式。所需输入/输出点数与内 存容量估算如下: 1、输入/输出点的估算： 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 K1 和指示灯 H1，二层有上升呼叫 按钮 K2 和指示灯 H2 以及下降呼叫按钮 K4 和指示灯 H4，三层有上升呼叫按钮 K3 和指

22、示灯 H3 以及下降呼叫按钮 K5 和指示灯 H5，四层有下降呼叫按钮 K6 和指示灯 H6。一至四层有 到位行程开关 SQ1SQ4。电梯内有一至四层呼叫按钮 K10K7 和指示灯 H10H7；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 KM3 和 KM4 控制，关门到位由 行程开关 ST1 检测，开门到位由行程开关 ST2 检测。轿厢上行和下行由接触器 KM1 和 KM2 控制，并有上行记忆和下行记忆两路指示灯。 输入点共有 14 个，输出点共有 16 个,总共 30 个。 2、I/O 点数的估算： 用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序

23、编写水平等因 素有关。因此,在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。 本系统有开关量 I/O 总点数有 30 个，模拟量 I/O 数为 0 个。利用估算 PLC 内存总容量的计 算公式: 所需总内存字数=开关量 I/O 总点数(1015)+模拟量 I/O 总点数(150250)再按 30%左右预留余量。估算本系统需要约 1K 字节的内存容量。 综合 I/O 点数以及内存容量， 三菱的 FX0N-40MR 输入/输出点数为 2416，足以满足 要求。 2.4 I/O 地址分配 本次设计的 I/O 地址分配如表 1 所示。 输 入输 出 X21一楼位置开关 SIN1Y0

24、开门 X22二楼位置开关 SIN2Y15关门 X23三楼位置开关 SIN3Y7上行驱动 KM1 X24四楼位置开关 SIN4Y10下行驱动 KM2 X11内呼 1 楼按钮 L1Y11一楼内呼显示 L1 X12内呼 2 楼按钮 L2Y12二楼内呼显示 L2 X13内呼 3 楼按钮 L3Y13三楼内呼显示 L3 X14内呼 4 楼按钮 L4Y14四楼内呼显示 L4 S1一楼上行外呼 S1Y1一楼上行呼梯登记 S2二楼上行外呼 S2Y2二楼上行呼梯登记 S3三楼上行外呼 S3Y3三楼上行呼梯登记 S4四楼下行外呼 S4Y4四楼下行呼梯登记 S5三楼下行外呼 S5Y5三楼下行呼梯登记 S6二楼下行外呼

25、 S6Y6二楼下行呼梯登记 Y16开关门制动 Y17蜂鸣器提醒 表 1 I/O 地址分配表 2.5 系统硬件接线 本设计的 PLC 外部接线图如图 5-2 所示.FX0N-40MR 的传感器电源 24V(DC)可以输出 600mA 电流，通过核算在本设计中 PLC 容量完全满足要求，FX0N-40MR 的输出继电器触点容 量为 2A，电压范围为 530V（DC）或 5250V（AC） 。其硬件接线如图 5 所示。 图 5 系统硬件接线 三、系统软件设计 3.1 楼层信号的产生与消除环节 开门 关门 开关门制动 蜂鸣器提醒 3.2 内呼信号的登记与消除环节 3.3 外呼信号的登记与消除环节 3.4 电梯定向环节 3.5 停车触发与复位环节 3.6 起动运行与停车环节 3.7 自动开关门环节 3.8 梯形图的汇总 将楼层信