电梯的PLC控制系统毕业设计.doc

1、摘 要 随着科学技术的发展 ， 近年来我国的电梯生产技术得到了迅速发展 ， 一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统 (早期安装的电梯多位继电器控制系统 )、 PLC 控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系 统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修

2、人员难以掌握其维修技术等缺陷。而 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，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。 关键词 ： 控制系统 电梯 PLC 1 想要 CAD 图纸请加 QQ1095414112 目录 摘 要 .错误 !未定义书签。 目录 . 1 前言 .错误 !未定义书签。 一、概述 . 3 1.1 PLC 的分类 . 3 1.2 电梯的结构 . 4 二、系统总体方案设计 . 7 2.1 电梯的主电路设计 . 7 2 1 1 主电路 . 7 2.1.2 PLC 控制程

3、序的编制方法 . 8 2.1.3 程序设 计思路 . 8 2.1.4 电梯对控制信号的响应要求 . 9 2.1.5 PLC 电梯控制系统的组成 . 9 2.1.6 可编程序逻辑 控制器（ PLC） . 10 2.1.7 输入、输出部分 . 10 3.1 电气组件 . 11 3.1.1 输入设备的确定 . 12 3.1.2 输出设备的确定 . 13 3.1.3PLC 的机型和 I/O 点的点数选择 . 16 4.1 系统软部分的设计 . 18 4.1.1 开关门环节 . 19 4.1.2 电梯起动、换速电路 . 20 4.1.3 电梯的选向电路 . 22 2 4.1.4 楼层感应电路 . 25

4、4.1.5 电梯的平层控制 . 27 4.1.6 外呼叫的登记与消除环节 . 28 4.1.7 轿厢内指令 . 31 5.1 梯形图的汇总及总结 . 32 三 、 安全设置 . 33 四 、 设计小结 . 34 五 、 参考文献 . 35 六 、 致谢 .错误 !未定义书签。 附录 : . 36 前 言 随着现代社会的迅速发展 ,微电子技术和计算机技术也随之迅速发展 .当前数字电器系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。其中，有着代表性的是日趋进步和完善的 PLC 设计技术。 PLC(即可编程控制器 )在工业控制领域内得到十分广泛的应用。 PLC 是一种基于数字计算机技术、专

5、为在工业环境下应用而设计的电子控制装置，它采用可编程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入 /输出，完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能，来控制各种类型的 机电一体化设备和生产过程。 PLC 的设计和开发，已经有多种类型和款式。传统的 PLC 各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析出来，传统 PLC 是无法完成的。然而基于 PC 通信的 PLC，既可以完成测量数据的传递，又可借助 PC，做测量数据的处理。所以这种类型的 PLC 无论在功能和世界应用上，都具有传统 PLC 无法比拟的3 特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。 一

6、、概述 1.1 PLC 的分类 PLC 通常可按 输 入 /输 出 点数 多少及 结 构特征 两 种方法 分类 。 按 输 入 /输 出 点数 多少 PLC 可分 为 微型、小型、中型及大型机。微型 PLC 输 入 /输 出点数 小于 128 点 ，以上 两 种机型通常 为 低 档 PLC；中型 PLC 输 入 /输 出 点数为 128 512点 ；大型 PLC 输 入 /输 出 点数在 512 点 以上。 按 结 构特征 PLC 可人整体式、模 块 式、整体模 块 混合式三 种类 型。整体 PLC 一般都是小型或微型机，集中 CPU、 输 入 /输 出 单 元、 电 源、通信接口等部件都集成

7、到一 个 机 壳内 。模 块 式 PLC 是将 CPU、 输 入 /输 出 单 元、 电 源、通信接口等分 别制 成模 块， 在 应 用中可以按照需要 进 行模 块组装 ，大、中型 PLC 一般都是模 块 式 结 构，整体模 块 混合式 PLC将 CPU、 电 源模 块 、通信模 块 及一定 数 量的 输 入 /输 出 单 元集成到一 个 机 壳内 ， 当其 中的输 入 /输 出模 块 不 够 使用 时 再 进 行模 块扩 展。 4 1.2 电梯的结构 曳引式 电 梯是垂直交通 运输 工具中使用最普遍的一种 电 梯， 现将 其基本 结 构介 绍 如下。 1 曳引系 统 曳引系 统由 曳引机、曳

8、引 钢丝绳、导 向 轮及 反 绳轮 等 组 成。 曳引机由 电动 机、 联轴器 、制 动 器、 减 速箱、机座、曳引 轮 等 组 成，它是 电 梯的 动力源。 曳引 钢丝绳 的 两 端分 别连 接 轿厢 和 对重 （或者 两 端固定在机房上），依靠 钢丝绳 与曳引 轮绳 槽 之间 的摩擦力 来驱动轿厢 升降。 导 向 轮 的作用是分 开轿厢 和 对重 的 间 距，采用复 绕 型 时还 可增加曳引能力。 导 向 轮安 装 在曳引机架上或承重梁上。 当钢丝绳 的 绕绳 比大于 1 时 ，在 轿厢顶 和 对重 架上 应 增 设反绳轮。 反 绳轮 的 个数 可以是 1个 、 2个 甚至 3 个 ， 这

9、 与曳引比有 关 。 2 导 向系 统 导 向系 统由导轨 、 导 靴和 导轨 架等 组 成。它的作用是限 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 。 导轨 固定在 导轨 架上， 导轨 架是承重 导轨的组 件，与井道壁 联 接。 导 靴 装 在 轿厢 和 对重 架上，与 导轨 配合， 强制轿厢 和 对重 的 运动服从 于 导轨的直 立方向。 3 门 系 统 门 系 统由轿厢门 、 层 门 、 开门 机、 联动 机构、 门锁 等 组 成。 轿厢门设 在 轿厢 入口，由 门 扇、 门导轨 架、 门 靴和 门刀 等 组 成。 层门设 在 层 站入口，由

10、门 扇、 门导轨 架、 门 靴、 门锁装 置及 应 急 开锁装 置 组 成。 开门 机 设 在 轿厢上 ，是 轿厢门和层门启闭 的 动 力源。 5 4 轿厢 轿厢 用以 运 送乘客或 货 物的 电 梯 组 件。它是由 轿厢 架和 轿厢体组 成。 轿厢 架是 轿厢体的承重构架，由 横 梁、立柱、底梁和斜拉杆等 组 成。 轿厢 体由 轿厢 底、 轿厢 壁、 轿厢顶及 照明、通 风装 置、 轿厢装饰件 和 轿内 操 纵按钮 板等 组 成。 轿厢 体空 间 的大小由 额 定载 重量或 额 定 载 客人 数决定。 5 重量平衡系 统 重量平衡系 统由对重 和重量 补偿装 置 组 成。 对重 由 对重 架

11、和 对重块组 成。 对重将 平衡 轿厢自 重和部分的 额 定 载 重。重量 补偿装 置是 补偿 高 层电 梯中 轿厢 与 对重侧 曳引 钢丝绳长 度 变 化 对电 梯平衡 设计 影 响 的 装 置。 6 电力 拖 动 系 统 电力 拖 动 系 统由 曳引 电 机、 供电系统、 速度回 馈装 置、 调速装 置等 组 成， 对电 梯 实行速度控制。 曳引 电 机是 电 梯的 动 力源，根据 电 梯配置可采用交流 电 机或直流 电 机。 供电系统 是 为电 机提 供电 源的 装 置。 速度回 馈装 置是 为调速 系 统 提 供电 梯 运 行速度信 号 。一般采用 测 速 发电 机或速度 脉冲发 生器

12、，与 电 机相 联 。 调速装 置 对 曳引 电 机 实 行 调速控 制。 7 电气 控制系 统 电气 控制系 统由 操 纵装 置、位置 显 示 装 置、控制屏、平 层装 置、 选层 器等 组 成 ,它的作用是 对电 梯的 运 行 实 行操 纵 和控制。 操 纵装 置包括 轿厢内 的按 钮操 作箱或手柄 开关 箱、 层 站召 唤 按 钮 、 轿顶 和机房中的检 修或 应 急操 纵箱 。控制屏安 装 在机房中，由各 类电气 控制 组 件 组 成，是 电 梯 实 行 电气控制的集中 组 件。 位置 显 示是指 轿内和层 站的指 层灯 。 层 站上一般能 显 示 电 梯 运 行方向 或轿厢 所在 的

13、层 站。 选层 器能起到指示和回 馈轿厢 位置、 决定运 行方向、 发 出加 减 速信 号 等作用。 6 8 安全保 护 系 统 安全保 护 系 统 包 括机械和 电气 的各 类 保 护 系 统 ，可保 护电 梯安全使用。 机械方面的有：限速器和安全 钳起 超速保 护 作用； 缓冲 器起 冲顶 和撞底保 护 作用；还 有 切断总电 源的极限保 护 等。 电气 方面的安全保 护 在 电 梯的各 个运 行 环节 都有。 1-减 速箱； 2-曳引 轮 ； 3-曳引机底座； 4-导 向 轮 ； 5-限速器； 6-机座； 7-导轨 支架； 8-曳引 钢丝绳 ； 9-开关 碰 铁 ； 10-紧 急 终 端

14、 开关 ； 11-导 靴； 12-轿架 ； 13-轿门 ； 14-安全 钳 ； 15-导轨 ； 16-绳头组 合； 17-对重 ， 18-补偿链 ； 19-补偿链导轮 ； 20-张紧装 置； 21-缓冲 器； 22-底坑； 23-层门 ； 24-呼梯盒； 25-层楼 指示 灯 ； 26-随 行 电缆 ； 27-轿 壁； 28-轿内 操 纵箱 ； 7 图 1电 梯的基本 结 构 剖视图 29-开门 机； 30-井道 传 感器； 31-电 源 开关 ； 32-控制柜； 33-曳引 电 机； 34-制 动 器 二、系统总体方案设计 2.1 电梯的主电路设计 2 1 1 主电路 电梯的拖动系统有许多种

15、，性能好的有直流发电机 电动机可控硅励磁拖动系统、变频调压调速系统，价格较为昂贵。简单有交流调压调速系统，单 /双速交流电机拖动系统，在速度 1.5m/s 以下的中低速电梯中经常采用后者，因为它结构简单，经济实用。现以双速交流电机拖动系统电机。 交流双速电梯的主电路图。图中 M1为 YTD系列电梯专用双速笼型异步电动机（ 6/24极）； KM1、 KM2 为电机正节反转接触器，用以实现电梯上、下行控制； KM3、 KM4为电梯的高低速运行接触器，用以实现电梯的高速或低速运行； KM5 为起动加速接触器； KM6、 KM7、 KM8 为减速制动接触器，用以调整电梯制动时的加速度； L1、 L2

16、与R1、 R2 为串入电动机定子电路中的电抗与电阻，与 KM5 KM8 配合实现对电机的加减速控制。当 KM1 或 KM2 与 KM3 通电吸合时，电梯将进行上行或下行起动，延时后KM5 通电吸合，切除 R1、 L1，电梯将转为上行或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令全， KM3 断电释放， KM4 通电吸合，电机转为低带接法，串入阴抗制动，实现上升与下降的低速运行，且 KM6 KM8 依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高停车制动时的舒适感。至平层位置时，接触器全部断电释放，抱闸抱死，电梯停止运行。8 在检修状态时，电梯只能在低速接法下点动运行。 图 2 交流双速电梯主电路 2.1.2

17、 PLC 控制程序的编制方法 PLC 梯形图软件的设计采用模块化设计，模块化程序结构清晰，便于调试，分为开关门，内选，外召唤，层楼数指示，定向等模块。模块间不完全独立，它们之间存在着有机联系。且在编程时要注意的各条指令 间的逻辑关系。梯形图中的内部辅助继电器和定时器统一分配编号，除了列出 I/O 分配表外，还应列出内辅助功能分配表，充分利用PLC 提供的指令。 2.1.3 程序设计思路 所设计的电梯模型共有七层。电梯的每一层面均有升降及轿厢所在楼层的指示灯显9 示； 17 所对应的指示灯表示层楼号，每层的楼厅均有输入（分上行和下行）按钮召唤电梯。工作中的电梯主要对各种呼梯信号和当时的运行状态进

18、行综合分析，再确定下一个工作状态，为此它要求具有自动定向，顺向截梯、反向保号，外呼记忆，自动开 /关门，停梯消号，自动达层等功能。 2.1.4 电 梯对控制信号的响应要求 1. 在轿厢里按下关门按钮，门自动关闭并进行锁保护，门锁上后电梯自动启动。 2. 到达指定楼层自动停层，并自动开门。电梯延时自动关门，等候厅外召唤。 3. 响应顺电梯进行方向的厅外召唤。 4. 电梯到达底层或顶层时，自动停止并改换方向。 5. 接受轿厢内部和厅外召唤的每个呼叫按钮的呼叫命令，自动登记并记忆。完成任务后自动消除记忆。 6. 楼层门厅和轿厢内都有电梯运行情况的显示。 7. 电梯接受多个信号时，采用首个信号定向，优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫，一个方向任务全部执行完成后再换向。 8. 具有同向截车功能。 9. 一个方向的 任务要换向时，依据最远站换向原则。 10. 保护：各楼层间运行时间必须小于 20 秒，否则自动停车。 11. 电梯大修时，应全部关闭所有楼层电梯门以免行人误入，造成事故 2.1.5 PLC 电梯控制系统的组成 PLC 电梯控制系统的组成如图 3 所示。