1、安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 好 基于 PLC 的三层电梯控制系统的设计 摘要 电梯是高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物，传统的电梯控制系统主要采用继电器 -继电器进行控制，其缺点是触点多，故障率高，可靠性差，维修工作量大等，而采用 PLC 组成的控制系统可以很好的解决上述问题 本论文通过讨论电梯控制系统的组成，阐述可编程控制器 (PLC)在电梯控制中 的采用，采用三菱 PLC 编程的程序控制方式 ，提出了三层电梯的 PLC 控制系统总体设计方案，设计过程，组成，列出了具体的主要硬件电路，电梯的控制梯形图及指令表。并给出了系统组成框图和程序流程图，在分析，处理随机信号逻
2、辑关系的基础上，提出了 PLC的编程方法，设计了一套完整的电梯控制系统方案。采用本方案实现电梯控制，能搞解决继电器 -接触器触点多，故障率高，可靠性差，安装调试周期长，维修工作量大，接线复杂等缺点。使电梯运行更加安全，方便，舒适。 关键词： 安全 电梯 PLC 梯形图 系统组成框图 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 目 录 摘要 （中文） 基于 PLC 的三层电梯控制系统的设计 摘要（英文） PLC based three layer elevator control system design 第一章 电梯概述 1 1.1 引言 1 1.2 电梯的发展简史 8 1.3 电梯的基本结构 1
3、9 1.4 电梯的分类 16 第二章 可编程控制器简称 18 2.1 PLC 的结构及各部分的作用 20 2.1.1 PLC 的工作原理 20 2.1.2 PLC 的编程语言 22 2.2 PLC 基本指令 22 2.3 梯形图设计规则 23 第三章 三层电梯 PLC 控制系统设计 25 3.1 电梯的控制要 30 3.2 三层电梯主电路 32 3.3 输入输出点数电路 33 3.4 PLC 外围接线图 36 3.5 功能指令表概述 40 3.6 程序分析 40 3.7 三层电梯梯形图程序 42 3.8 三层电梯助记符语句程序 44 3.9 本系统的不足及改进 47 第四 章 PLC 电梯控制
4、系统调试 52 4.1 硬件调试 53 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 4.2 可编程控制器的调试 60 4.3 电梯模型的调试 66 结论 71 致谢 74 参考文献 75 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 第一章 电梯简述 1.1 引言 电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具，在国民经济和生活中有着广 泛的应用，随着城乡建设的不断发展，电梯 也会以更快的速度进入到我们的日常生活当中。在现代社会 ,电梯已像汽车、轮船一样 ,成为人类不可缺少的交通运输工具。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。在高层建筑中，电梯是不可或缺的重要设备，早期的电梯采用
5、继电器接触控制系统，但由于电梯控制系统的复杂性，使继电器接触控制系统的接线复杂，可能使用成百上千的各式各样的继电器，由很多导线用复杂的方式连接起来，这样如果某个继电器损坏或者触点接触不良，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障是非常困难的，因此继电器控制系统的可靠性较低。可编程控制器(PLC)具有编程软件易学易懂的梯形图语言、控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠、维修工作量小，维修方便等特点，现在的电梯控制多采用可编程控制器来实现。由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号以及自身控制规律等运行的，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，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
6、或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，系统采用集选控制方式。这种电梯具有高度自动控制功能 ,可进行有 /无司机驾驶 ,除了具有自动平层 ,自动开门 ,轿厢命令登记 ,厅外召唤登记、自动停层 ,顺向截停的功能外 ,还具有自动 掌握停站时间 ,自动应召服务 ,自动换向应答反向的厅外召唤等功能，能够将厅门外上下召唤信号、轿厢内的选层信号及各种专用信号加以综合分析判断后，自动决定轿厢运行的各种状态。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 1.2 电梯的发展简史 电梯 :elevator； lift； moving staircase。一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运
7、货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称扶梯。 1854 年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙格 雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明。他站在装满货物的升降梯平台上，命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空中 奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作 用。 “ 一切安全，先生们。 ” 站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。谁也不会想到，这就是人类历史上第一部安全升降梯。 1889 年 12 月，美国奥的斯电梯公司制造出了名副其实的电梯，它采用直流电动机为动
8、力，通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的 绳索，悬挂并升降轿厢。 1892 年，美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置，取代传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式，为操纵方式现代化开了先河。 中国最早的一部电梯出现在上海，是由美国奥的斯公司于 1901 年安装的。 1932 年由美国奥的斯公司安装在天津利顺德酒店的电梯至今还在安全运转着。 1951 年，党中央提出要在天安门安装一台由我国自行制造的电梯，天津从庆生电机厂荣接此任，四个月后不辱使命，顺利地完成了任务。十一届三中全会后，沐浴着改革开放的春风，我国电梯业进入了高速发展的时期。如今，在我国任何一个城市，电梯都在 被广泛应用着。电梯给人们的生活带来了便利，
9、也为我国现代化建设的加速发展提供了强大的保障。 值得哈尔滨市民感到光荣的是，我们还拥有着国内为数不多运行着的老式电梯，那种现在只能在老电影中出现的，像笼子一样的，手拉门的老电梯。让人们仿佛回到了那个神秘的年代，浮想联翩。而且这个有着 100 年历史的古老电梯也成了外地旅游观光者一定不应错过的景观，坐在上面随着古老的电梯扶摇直上，一种历史感和怀旧感一定会油然而生 。 1.3 电梯的基本结构 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、 曳引钢丝绳 、导向轮及反绳轮等组成。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 曳引机由电动机、联
10、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
11、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。 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。轿厢架是轿厢体安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 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
12、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、速度反馈装置、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。 速度反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，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
13、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，由各类电气控制元件组成，是电梯实行电气控制的集中组件。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 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层站。 选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。 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
14、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-紧急终端开关； 11-导靴； 12-轿架； 13-轿门； 14-安全钳； 15-导轨； 16-绳头组合； 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 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； 29-开门机； 30-井道
15、传感器； 31-电源开关； 32-控制柜； 33-曳引电机； 34-制动器 电梯的基本结构剖视图 1.4 电梯的分类 电梯的定义为：用电力拖动的轿厢运行于铅垂的或倾斜不大于 15 的两列刚性导轨之间运送乘客或货物的固定设备。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下。 1 按用途分类 1.1 乘客电梯 , 为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。 1.2 载货电梯 , 主要为运送货物而设计 , 通常 有人伴随
16、的电梯。 1.3 医用电梯 , 为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。 1.4 杂物电梯 , 供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。 1.5 观光电梯 , 轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。 1.6 车辆电梯 , 用作装运车辆的电梯。 1.7 船舶电梯 , 船舶上使用的电梯。 1.8 建筑施工电梯 , 建筑施工与维修用的电梯。 1.9 其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。 2 按驱动方式分类 2.1 交流电梯，用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双
17、速、交流调压调速、交流变压变频调速等。 2.2 直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在 2.00m/s 以上。 2.3 液压电梯 ,一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。 2.4 齿轮齿条电梯 , 将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。 2.5 螺杆式电梯 , 将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（ 或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。 2.6 直线电机驱动的电梯 ,其动力源是直线电机。 电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动
18、电梯，现已基本绝迹。 3 按速度分类 电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。 3.1 低速梯，常指低于 1.00m/s 速度的电梯。 3.2 中速梯，常指速度在 1.00 2.00m/s 的电梯。 3.3 高速梯，常指速度大于 2.00m/s 的电梯。 3.4 超高速，速度超过 5.00m/s 的电梯。 随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、 低速电梯的速度限值也在相应地提高。 4 按电梯有无司机分类 4.1 有司机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。 4.2 无司机电梯，乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。 4.3 有 /无司机电梯，这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。 5 按操纵控制方式分类
