1、摘要I本科毕业论文（20 届）基 于 PLC 的 电 梯 控 制 系 统 设 计所在学院 专业班级 自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要II摘要20 世纪 60 年代末，为了克服传统继电器的种种应用上的缺点，人们研制出了一种先进的可编程序控制器 PLC（Programmable logic Controller），由于PLC 具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC 在工业控制领域内得到广泛的应用愈加明显。PLC 是一种基于数字计算机技术，专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置，它采用可编程程序的存储器，用来
2、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 在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于 PLC 具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯控制过程中，各种逻辑开关控制与 PLC 很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。关键词：可编程控制器（PLC），电梯控制系统，梯形图AbstractIIIAbstractThe late 1960s, in order to overcome the shortcomings of the traditional relay all t
3、he applications, people developed an advanced programmable logic controller PLC (Programmable logic Controller) PLC has excellent technical performance, so it is an advent quickly get the application. With the rapid development of microelectronics and computer technology, the PLC has been widely use
4、d in industrial control field is even more obvious.PLC is a digital computer-based technology, designed for electronic control unit designed for applications in industrial environments, it is programmable program memory used to store user instructions, digital or analog input / output, complete a se
5、ries of logical , sequence, timing, counting, computing, etc. to determine the function to control the various types of electromechanical integration equipment and production process.PLC on the elevator control is mainly reflected in its logic switch control function. PLC logic operations, counting
6、and timing, and data input and output functions. The elevator control process, a variety of logic switch control and PLC a good combination, good control of the elevator.Keywords: Programmable logic Controller(PLC),Elevator, Ladder diagram目 录IV目 录摘要 .IAbstract .II目 录 .III第一章 绪论 .- 1 -1.1 电梯的设计要求 .-
7、3 -1.2 电梯的概述 .- 4 -1.2.1 电梯硬件的分析 .- 4 -1.2.2 可编程控制器 .- 7 -第二章 电梯控制系统的主电路设计 .- 12 -2.1 电梯控制的要求 .- 12 -2.1.1 电梯轿厢的控制要求 .- 12 -2.1.2 电梯门的控制要求 .- 12 -2.2 电梯模型结构 .- 12 -2.2.1 电梯层门 .- 12 -2.2.2 电梯轿厢内控制屏 .- 13 -2.3 主电路的设计 .- 14 -2.3.1 拖动电机电路的设计 .- 14 -2.3.2 门电机电路的设计 .- 17 -第三章 PLC 控制系统设计 .- 18 -3.1 信号控制系统
8、.- 18 -3.2 可编程控制器（PLC）的选择 .- 19 -3.2.1 可编程控制器控制系统的 I/O 点数估算 .- 19 -3.3 电梯控制系统原理框图 .- 19 -3.4 PLC I/O 地址分配 .- 22 -3.4.1 输入地址分配 .- 22 -3.4.2.输出地址分配- 23 -3.5 PLC I/O 接口硬接线图 .- 23 -目 录V第四章 电梯的运行 .- 25 -4.1 电梯的正常运行 .- 25 -4.1.1 电梯的运行状态 .- 25 -4.1.2 电梯的定向 .- 26 -4.1.3 电梯的上升与下降 .- 26 -4.1.4 电梯的开门环节 .- 26 -
9、4.2 楼层位置显示 .- 27 -第五章 系统软件设计 .- 28 -5.1 电梯控制要求 .- 28 -5.2 电梯的过程要求 .- 28 -5.2.1 电梯上行设计要求 .- 28 -5.2.2 电梯下行设计要求 .- 29 -5.2.3 电梯的其他设计要求 .- 30 -5.3 电梯程序 .- 30 -结 论 .- 31 -致 谢 .- 32 -参考文献 .- 33 -附 录 .- 34 -第一章 绪 论- 1 -第一章 绪论自 1889 年美国奥梯斯升降机有限公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来，电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了以直流电机拖动和交
10、流电机拖动两种不同形式的电梯。如今随着经济的发展、人口的增加电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具；但是作为载人工具，人们对电梯在运行过程中的的稳定性、高速性、准确性、安全性等一系列静态、动态等各个方面的性能提出了更高层次的要求。早期的电梯是由继电器控制系统控制其运行的。由于继电气控制方式存在故障率较高、稳定性差、接线复杂、一旦接收完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。由于可编程控制器（PLC）既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、稳定性好、控制程序可随工程改变、易于与计算机进行接口、维修方便等诸多高品质性能。这样，PLC 在电梯控制方面得到了广泛而深入的应用
11、。随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，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。目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、微型计算机控制和 PLC 控制三种。从控制方式和性能上来说，这三种方法并没有太大的区别，国内外厂家大多选择第三种方式，其原因在于如果生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高; 传统的继电器控制系统其主要缺点是触点多，故障率高，可靠性差，维修工作量大等；而PLC 实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于 PLC 中的内部辅助继电器及保持继电器等
12、，实际上是 PLC 系统内存工作单元，既无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，可靠性高，程序设计方便灵活，研制周期短，因此它比继电器控制和微机控制有着更明显的优越性，运行寿命更长，工作更安全可靠，自动化水平更高。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC（即可编程控制器）在工业控制领域内得到十分广泛地应用。PLC 是一种基于数字计算机技术、专为在第一章 绪 论- 2 -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。电梯是随着高层建
13、筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要有货梯;高层住宅需要有住宅梯;百货大楼和宾馆需要有客梯,自动扶梯.。在现代社会,电梯已像汽车、火车、轮船一样,成为人们不可缺少的交通运输工具。据统计,美国每天乘电梯的人次多于乘载其它交通工具的人数。当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。电梯这种升降设备据说它起源于公元前 236 年的古希腊。当时有个叫阿基米德的人设计出-人力驱动的卷筒式卷扬机。1858 年以蒸汽机为动力的客梯在美国出现。1889 年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力,这才出现名副其实的电梯,并使电梯趋于实用化。1900 年还出现了第一台自动
14、扶梯。1949 年出现了群控电梯,首批 46 台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。1955 年出现了小型计算机控制电梯。1962 年美国出现了速度达 8 米/秒的超高速电梯。 1963 年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。1967 年可控硅应用于电梯，使电梯的拖动系统筒化，性能提高。1971 年集成电路被应用于电梯。第二年又出现了数控电梯。1976 年微处理机开始用于电梯，使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期。第一章 绪 论- 3 -1.1电梯的设计要求一、接收并登记电梯在楼层以外的所有指令信号，给予登记并输出登记信号。二、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
15、判断称为电梯的定向。电梯的定向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 SB3，此时电梯的运行应该是向上到三楼接该乘客，所以电梯应向上。三、电梯接收到多个信号时，采用首个信号定向，同向信号定向，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
16、，则电梯下行至二楼上行至四楼下行至一楼。而用同向先执行方式，则为电梯下行至二楼上行至四楼。显然，第二种方式往返路程短，因而效率高。四、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吃，如果该呼梯信号为呼梯向上，则当电梯到达三楼时停站顺路子载客；如果呼梯信号为呼梯向下，则不能停站，而是先到四楼后再返回到三楼停站。五、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、四楼分别在呼梯向下信号。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。第一章 绪 论- 4 -
17、1.2电梯的概述1.2.1电梯硬件的分析电梯的电气系统包括电力拖动系统和电气控制系统两大部分。电力拖动系统有各种交流的和直流调速系统。电气控制系统现在已逐渐采用可靠性更高、通用性更强的可编程控制器和微型计算机控制系统，但是，仍有大量正在使用的电梯采用继电器接触器控制系统。电梯的基本结构按照位置，可分为机房、井道、轿厢和厅门四大部分。一、机房部分机房设在顶层，在井道的上方，机房部分包括拽引机、控制屏和限速器等。(1)拽引机拽引机是电梯的驱动机构，它包括拽引电动机、电磁制动器减速器和拽引电动机为电梯专用 YTD 系列双速电动机。减速器采用蜗轮蜗杆减速。拽引轮是 V 型或轮挂着对重，当轿厢上升时同，
18、对重下降，反之当轿厢下降时对重上升，轿厢与对重要在井道中各自的导轨内滑动。(2)控制屏控制屏上装有电梯电气控制系统的大部分电器，包括熔断器、接触器，各种继电器、变压器、整流器及各种阻容元件等。(3)限速器限速器是电梯专用的一种安全保护装置，通常使用离心甩块夹绳式限速器。二、井道部分井道是电梯轿厢垂直运动的通道，在井道里安装有轿厢和对重的导轨缓冲器，以及各种控制和保护用的电器。极限开关，楼层感应器，平层隔磁板第一章 绪 论- 5 -等。三、轿厢部分电梯的轿厢部分包括轿厢体，安全钳，轿厢门的自动开关装置，平层和层楼信号装置，以及轿厢无人操纵屏和指示灯。(1)轿厢体轿厢是指电梯用来载动运乘客或货物的
19、装置,包括厢架、厢体、厢门。(2)自动开关装置开关门及电机开关门控制装置轿厢门由电动机拖动，能自动开关，开关门电动机采用交流电动机。(3)平层和楼层信号感应器装置，从电力拖动自动控制的角度来看，电梯是垂直运行按行程位置进行控制的电气设备，而向控制电路发出楼层和平层的位置信号的装置是永磁感应器。平层感应器一般用永磁感应器，它和换速感应器的结构相同，均由干簧管和永磁铁组成，干簧管是一个装有触点的真空管，其动触点 2 是用导磁的簧片制成，触点 1-2 之间相当于一组动断触点，2-3 之间相当于一组动合触点。由于干簧管装在永久磁铁旁边，在磁场的作用下簧片动作，其动断触点 1-2 断开，而动合触点 2-3 断开。用永久磁感应器作位置控制的主令电器，不但具有动作迅速可靠的优点，而且没有行程开关容易产生机械磨损的缺点。发出平层信号的平层感应器装在轿厢上，装在上面的是平层感应器，装在两者中间是开门感应器。三个感应器随轿厢上下运动，而平层隔磁板则固定在井道中，当轿厢到达停层位置时，平层隔磁板插入三个感应器中间，则轿厢的底版正好与楼面地板平齐。楼层信号感应器的原理与此相同，不同的是停层隔磁铁板装在轿厢顶上随轿厢运动，而楼层感应器则固定在井道中（每层一个）。(4)轿厢内操纵屏和指示灯
