1、 学士学位论文 I 毕业设计论文 六层电梯的 PLC 控制系统设计 学士学位论文 II 摘 要 本文介绍一种电梯 PLC 控制系统。电梯是 垂直方向的运输设备，是高层建筑中不可缺少的交通运输设备 ,在人们生活中起着举足轻重的作用。 它靠电力拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑物的井道内导轨上做垂直升降运动， 要求达到电梯运行的 “稳、准、快 ”的运行。本系统主要由 PLC、变频器、交流异步电动机、继电器、行程开关、按钮和发光指示器组成， 采用以西门子公司的可编程控制器 S7-200 对电梯模型进行全过程控制。 如今电梯已 成为人们进出高层建筑不可或缺的工具，而采用 PLC与变频器组成的变频调速电
2、梯具有很好的控制效果， 整个系统通过 PLC、变频器对电梯的升降、加减速、平层、起动制动进行控制 ,其结构简单、运行效率高、平层准确。 关键词 :PLC控制系统；电梯模型；旋转编码器；变频器 学士学位论文 III Abstract This text introduces the control system of a kind of elevator PLC.The elevator is perpendicular directional of the conveyance equipments be indispensable in the high building of transp
3、ortation equipments,there is prominent function in the peoples life.It depends electric power, dragging along to move a car that can carry persons or things and lead a track in the building of the well way up do perpendicularity to ascend and descend sport, Request to attain the movement purpose of
4、“steady, quasi-, quick“ of elevator movement.This system is mainly composed of PLC, frequency converter ,asynchronous motor,relays,trip switch,button,and a light indicator, It controls the whole process on the elevator by the programmable controller S7-200 of SIEMENS company. Now the elevator has be
5、come indispensable tool by which people go in and out the high-rise building， VVVF elevator composed by PLC and the transducer have good control effect,The entire system controls the elevator lift, acceleration and deceleration, leveling, start braking through the PLC and inverter. The system has si
6、mple structure, high efficiency, accurate leveling. Key Words:The PLC controls system ;Elevator model;Rotary encoder;Electric circuit transducer 学士学位论文 IV 目 录 1 绪论 . 1 1.1 电梯的概述 . 1 1.1.1 电梯的分类 . 1 1.1.2 电梯的组成 . 2 1.1.3 电梯的工作原理 . 2 1.2 PLC 控制电梯的优势 . 3 1.3 电梯的发展趋势 . 4 2 总体设计方案 . 5 2.1 THBCDT-2 型多层电梯实
7、验模型 . 5 2.1.1 概述 . 5 2.1.2 技术性能 . 6 2.1.3 操作、使用说明 . 6 2.2 控制要求 . 7 2.3 电梯模型控制系统构成 . 7 3 硬件系统的组成 . 9 3.1 可编程控制器简介 . 9 3.1.1 PLC 的结构及各部分的作用 . 9 3.1.2 PLC 的工作原理 . 11 3.1.3 PLC 的程序编制 . 11 3.1.4 PLC 的输出方式 . 13 3.2 PLC 型号选择 . 14 3.3 变频器的概述 . 15 3.3.1 变频器的选择 . 15 3.3.2 变频器的控制方式 . 17 3.3.3 变频器调速原理 . 17 3.4
8、旋转编码器的测速原理 . 18 3.5 系统安全设计 . 19 3.6 硬件外部接线图 . 21 4 软件设计 . 23 4.1 流程图 . 23 4.2 输入 /输出（ I/O）分配表 . 24 4.3 电梯的运行流程 . 25 4.4 电梯的控制要求 . 25 4.5 控制程序设计 . 26 4.5.1 开门、关门控制程序 . 26 4.5.2 呼梯信号的锁定与清除程序 . 30 4.5.3 平层判断控制程序 . 32 4.5.4 电梯上下行指示 . 33 学士学位论文 V 4.5.5 自动复位控制程序 . 35 4.5.6 调试过程中遇到的问题与解决方 案 . 36 结 论 . 37 致
9、 谢 . 38 参考文献 . 39 附录 . 40 附录 A 英文原文 . 40 附录 B 汉语翻译 . 错误 !未定义书签。 附录 C 程序清单 . 49 学士学位论文 1 1 绪论 1.1 电梯的概述 1.1.1 电梯的分类 电梯主要就是利用轿厢在固定轨道中把乘客或者物品竖直的运 送到一定位置的固定设备。通常来说无论它的驱动方式怎么样，我们都能把电梯作为建筑物内部垂直运输交通工具的总称。通过对建筑物的各类需要的考虑，从而设计出不同种类的电梯。目前电梯基本分类方法大致如下。 1.按用途分类 乘客电梯 ，载货电梯，客货电梯，病床电梯，住宅电梯，杂物电梯，汽车电梯，特种电梯，观光电梯。 2. 按
10、驱动方式分类 交流电梯，直流电梯，液压电梯，齿轮齿条电梯，螺杆式电梯，直线电动机驱动的电梯。 3. 按速度分类 低速梯， 中速梯， 高速梯， 超高速梯。 4. 按电梯有无司机分类 有司机的电梯 ，无司机电梯，有 /无司机电梯。 5. 按操纵控制方式分类 手柄开关操纵，按钮控制电梯，信号控制电梯，集选控制电梯，并联控制电梯，群控电梯， 学士学位论文 2 1.1.2 电梯的组成 1.曳引系统 曳引系统主要的作用是使轿厢进行上下运行，为其提供动力。 2.导向系统 导向系统的主要的作用是为轿厢的运动指引方向，为轿厢的运行提供正确的线路。 3. 轿厢 轿厢主要是运载乘客和货物的箱式设备，是电梯的主题部分
11、。 4. 门系统 门系统的主要功能是作为轿厢的门使用，使轿厢内部封闭更加安全。 5. 重量平 衡系统 重量平衡系统的主要功能是对所承载的人或货物进行测量，防止超过固定值。 6. 电力拖动系统 电力拖动系统的功能主要是拖动整个轿厢系统，把电梯的速度控制在一定范围内。 7. 电气控制系统 电气控制系统的功能是对电梯的运行和各方面的步骤进行全面设计和控制。 8. 安全保护系统 安全保护系统保证电梯安全使用，可以防止一切危及人身安全的事故发生。 1.1.3 电梯的工作原理 电梯在工作时，电梯的曳引绳两边一头接轿厢的主体另一头接对重部分，把曳引轮和导向轮连接在一起，并缠绕起来，曳引电 机运行后通过变频器
12、变速以后再使曳引轮变速运行，然后通过曳引绳与曳引轮之前相互摩擦而产生出的牵引力做功来使轿厢和对重上升下降，以此可以把人或物品运送到指定位置。 把导靴放置在轿厢上沿着位于建筑墙体上的导轨重复的做上升下降运动，以防轿厢在运动的过程中发生偏斜或摆动的问题。在电动机运行时常闭块式制动器一旦出现松学士学位论文 3 闸，可使电梯运行，如果在失电时下制动的情况发生的话，可能会使轿厢停止上升下降运行，并且在指定目标楼层上保持轿厢停止的状态，让里面的人或货物逃出。轿厢的作用就是把乘客或者其他载货物运送到指定位置的一个箱体 ，对重主要是用来平衡轿厢的载荷、减少电动机的功率。补偿装置的作用是对曳引绳运动时张力和重量
13、的变化进行补偿，能够稳定曳引机的负载能力，也可以将轿厢安全的停止。电气控制系统实现了对电梯各方面的控制。指示呼叫系统可以把轿厢的运动方向和所在楼层的位置显示出来。安全装置的作用是使电梯在运行过程中得到安全的保障。 1.2 PLC 控制电梯的优势 自 1889 年美国奥梯斯升降机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，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种 不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具；而且作为载人工具，人们在运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能方面对它提出了更高的要求。 早期的自
14、动控制系统是依靠继电 -接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。 在当今时代，人类的高科技技术以飞速的方式发展，我们的微电子技术、计算机技术和自动控制技术也有了非常好的前景， 电梯现如今已经成为我们在生活中必不可少的一种运输工具。另外，现如今生活对电梯在运行的安全性、高效性、舒适性等要求不断的提高的同时，其各种技术也随之非常快速的提高，其中电梯的拖动技术已经逐步发展成了调频调压调速，电梯的逻辑控制能力现在已经由 PLC 逐步取代了过去的一些元件控制。
15、电梯控制要求介入的设备使用起来比较简单，对应用于系统组态的编程也要简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库后，加快了编程和调试的速度。通过 PLC 对于程序进行编辑，改善了电梯的控制能力，加强了电梯在运行中的安全性能。因此 PLC在电梯的控 制系统中的应用就非常广泛，并且非常具有实际价值 1。 学士学位论文 4 1.3 电梯的发展趋势 1969 年，出现了可编程逻辑控制器 PLC（ Programmable Logic Controller），其特点是：具备逻辑控制、定时、计数等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性和灵活性好。 可编程控制器（ PLC）既保留了继电器控制系
16、统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC 在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用。 随着微电子 技术和计算机技术的迅速发展， PLC（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 /输出口，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
17、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、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 1。 学士学位论文 5 2 总体设计方案 依据实验室中的六层电梯装置模型，设计一个六层交流调速电梯控制系统，按照电梯的一般控制原则编制相应的软件程序，绘制出相关图纸。利用实验室的现有设备进行系统的模拟实验。对毕业设计进行总结，并撰写毕业设计报告。 2.1 THBCDT-2 型多层电梯实验模型 2.1.1 概述 THBCDT-2 型群控多层电梯实训装置是依据国家数控及机电一体 化教学要求而开发的，适合机械制造及自
18、动化、机电一体化、自动化、电气工程等专业的相关课程开设实验课。可编程控制器可采用目前市面上比较流行的西门子 PLC。该装置涵盖了 PLC技术、变频调速技术、传感器应用技术、位置控制、复杂的开关量控制、时序逻辑控制有机结合成一体的教学仪器。适合用于大、中专院校、高职高专学校的学生 PLC 实验实训、毕业设计、课程设计、实习实验等。 1 组成与特点 (1)多层电梯层数为六层，楼层号标为 “-1、 1 5”，高度 188cm，实验装置结构和电气线路布线合理，做工精致，美观大方 。 (2)电梯模型的电气部分由永磁低速同步电动机、变频器、 PLC、欧姆龙旋转编码器、语音到站钟等组成 (3)机械部分有框架、导轨、轿厢、配重及电梯呼盒组成。 (4)本实验装置提供实现现代化电梯控制各种功能的检测信号、控制执行机构和显示器件。检测信号分为外呼信号、内选信号、平层信号、位置检测信号、轿厢门开闭位置信号、轿厢门防夹人保护信号、上、下极限位保护信号等。电梯轿厢可上下运行，轿厢门具有开关和限位等保护功能。显示实现每个楼层的当前轿厢所处位置楼层显示、运行方向显示、外呼 /内选信号的 回应显示。 (5)电梯的主拖动由变频器驱动同步电机实现，能够仿真实际电梯的运行速度。带
