1、基于 PLC 的三层电梯控制系统设计目 录摘 要 .1第 1 章 电梯概述 .31.1 引言 .31.2 电梯的发展简史 .31.3 电梯的基本结构 .31.4 电梯的分类. 5第 2 章 可编程控制器简介. 62.1 PLC 的结构及各部分的作用 .62.2 PLC 的工作原理 . 72.3 PLC 的编程语言 . 82.4 PLC 基本指令 .82.5 梯形图设计规则. 11第 3 章 三层电梯 PLC 控制系统设计 .123.1 电梯的控制要求. 123.2 三层电梯主电路 .123.3 输入输出点数分配 .123.4 PLC 外围接线图 .133.5 功能指令表概述 .143.6 程序
2、分析. 153.7 三层电梯梯形图程序 .19结 束 语 .29参考文献 .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-接触器进行控制，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地解决上述问题。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）在电梯控制中的应用，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、处理随机信号逻辑关系的基础上
3、，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，能够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：电梯、PLC、梯形图AbstractElevator, the necessary transportation tool for tall buildings, is used for transferring passengers and commodities vertically. Most traditional elevator control system ad
4、opts relay- contacting machine as its central director. But this system has so many disadvantages such as too many contacting points, high fault rate, heavy repairing work and so on. So if it was replaced by the control system equipped with PLC, the problems will be solved much more easily.This essa
5、y explains the application of PLC (Mitsubushi PLC) on elevator，by discussing the construction of elevator control system. It also illustrates the general design project, the design process and construction of the PLC control system for three-story buildings, listing the specific main circuit, trapez
6、ia control chart of elevator and repertoires. It also shows the construction of frame chart of the system and process flow chart. Thus the programming method of PLC is brought forward on the basis of analyzing and dealing with the logic relationship of random signs. It also designed a complicated el
7、evator control system. If the project can be accepted, it can solve the problems which can be brought by relay, such as too many contacting points, high fault rate, low reliability, long installation and debugging time, heavy repairing work, complex connection and so on. 第 1 章 电梯概述 1.1 引言 随着城市建设的不断发
8、展，城市迅速的崛起，高层建筑的不断增多，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。它是采用电力拖动方式，将载有乘客或货物的轿厢，运行于垂直方向的两根刚性导轨之间，运送乘客和货物的固定式提升设备。所以，电梯是为高层建筑运输服务的设备，它具有运送速度快、安全可靠、操作简便的优点。但传统的电梯控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，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地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适。 目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现
9、电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。PLC 可靠性高，程序设计方便灵活。 1.2 电梯的发展简史 据国外有关资料介绍，公元前 2800 年在古代埃及，为了建筑当时的金字塔，曾使用过由人力驱动的升降机械。公元 1765 年瓦特发明了蒸气机之后，1858 年美国研制以蒸气为动力，并通过皮带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯，1878 年英国的阿姆斯特发明了水压梯，并随着水压梯的发展淘汰了蒸气梯，后来又出现了采用液压泵的控制阀以及直接柱塞式和侧柱塞式结构的液压梯，这种液压梯至今仍为人们
10、所采用。18 世纪末发明了电机，特别是交流双速电动机的出现，显著改善了电梯的工作性能。在 20 世纪初，美国 OTIS 电梯公司首先使用直流电动机作为动力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯。从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异的发展着。目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。 1.3 电梯是机电合一的大型复杂产品,机械部分相当于人的躯体,电器部分相当于人的神经.机与电的高度合一,使电梯成了现代科学技术的综和产品.对于电梯的结构而言,传统的方法是分为机械部分和电气部分,但以功能系统来描述,则更能反映电梯的特点.下面简单介绍电梯机械部分的结构,而我们的主要目的是怎样来控
11、制它.1.3.1.曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行.曳引系统主要由曳引钢丝绳,导向轮,反绳轮组成.1.3.2.导向系统导向系统的主要功能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.导向系统主要由导轨,导靴和导轨架组成.1.3.3.轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件,是电梯的工作部分.轿厢由轿厢架和轿厢体组成.1.3.4 门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口.门系统由轿厢门,层门,开门机,门锁装置组成.1.3.5 重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量,在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内,保证电梯的曳引传动正常.系统主要
12、由对重和重量补偿装置组成.1.3.6 电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力,实行电梯速度控制.电力拖动系统由曳引电动机,供电系统,速度反馈装置,电动机调速装置等组成.1.3.7 电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制.电气控制系统主要由操纵装置,位置显示装置,控制屏(柜), 平层装置,选层器等组成.1.3.8 安全保护系统保证电梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故发生.由限速器,安全钳,缓冲器,端站保护装置组成.1.4 电梯的分类:1.41 按用途分:(1)客梯 代号 K 为运行乘客而设计的电梯 ,有完善的安全装置.(2)货梯 代号 H 为运送货物而设计的电梯,通
13、常有人操作,有必备的安全装置.(3)客货梯 代号 L 主要用作运送乘客,但也可运送货物,它与客梯的区别在于轿厢内部装饰结构不同.(4)病床电梯 代号 B 为运送病床而设计的电梯,具有轿厢长而窄的特点.(5)住宅电梯 代号 Z 供住宅楼使用的电梯,一般采用下集选控制方式,轿厢内部装饰较简单.(6)杂物电梯 代号 W 供图书馆,办公楼,饭店运送图书,文件,食品等.不容许人员进入电梯,结构简单,无乘人必备的安全装置.(7)船舶电梯 代号 C 用于船舶上的电梯,能在船舶摇晃中正常工作.(8)观光电梯 代号 G 轿厢壁透明供乘客观光之用 .(9)还有一些专用电梯.( 略)1.42 按速度分:(1)低速电
14、梯 速度不大于 1 米/秒的电梯.(2)快速电梯 速度大于 1 米/秒,低于 2 米/秒的电梯.(3)高速电梯 速度在 2 米/秒以上的电梯.1.43 按拖动方式分:(1)交流电梯 曳引电动机是交流电机.当电机是单速时,称为交流单速电梯当电机是双速时,称为交流双速电梯当电机具有调压调速装置时,称为交流调速电梯.当电机具有调压调频调速装置时,称为变频调速电梯.(2)直流电梯 曳引电动机是直流电机分为直流有齿和直流无齿电梯.(3)液压电梯 靠液压传动的电梯,分为柱塞直顶式和柱塞侧置式.(4)齿轮齿条式电梯( 一般为工程电梯).14.4 按控制方式分:(1)手柄操纵控制电梯 由司机操纵轿厢内的手柄开
15、关,实行轿厢运行控制的电梯.(2)按钮控制电梯 具有简单的自动控制方式的电梯,具有自动平层功能.(3)信号控制电梯 自动控制程度较高的有司机电梯.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,顺向截停和自动换向等功能.(4)集选控制电梯 高度自动控制的电梯,可无司机驾驶,除信号控制电梯的功能外,还具有自动掌握停站时间,自动应召服务,自动换向应答反向厅外召唤等功能.(5)下集选控制电梯 只有在电梯下行时才能被截停的集选控制电梯.(6)并联控制电梯 几台电梯被联在一起控制.共用厅门外召唤信号的电梯.具有集选功能.(7)梯群程序控制电梯 多台集中排列,共用厅外召唤按钮,按规定程序集中
16、调度和控制的电梯.(8)梯群智能控制电梯 由电脑根据客流情况,自动选择最佳运行方式的集群控制电梯. 第 2 章 可编程控制器简介2.1 电梯 PLC 控制系统2.1.1 可编程控制器的结构及各部分的作用 PLC 内部主要由主机、输入 / 输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。 2.1.2 主机 主机部分包括中央处理器（ CPU ） 、系统程序存储器和 用户程序及数据存储器 CPU 是 PLC 的核心，一切逻辑运算及判断都是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。它就是我们常说的电脑芯片。 (1) 运行用户程序 。(2) 监控输入 /输出接口状态。 (3) 作出逻辑判断和进行
17、数据处理 内部存储器有两类：一类是系统程序存储器，另一类是用户程序及数据存储器 系统程序存储器： 主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理 的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。 用户程序及数据存储器： 主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果。 2.1.3 输入 / 输出 (I/O) 接口 输入接口 用于接收输入设备（如：按钮、行程开关、传感器等）的控制信号。 输出接口 用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备（如 : 接触器、电磁阀、指示灯等） 。 2.1.4 电源 电源 指为 CPU 、存储器、 I/O 接口等内部电子电路工作所 配备的直流开关稳压电源
18、2.1.5 编程器 编程器 是 PLC 很重要的外部设备，它主要由键盘、显示 器组成。编程器分简易型和智能型两类。小型 PLC 常用 简易编程器，大、中型 PLC 多用智能编程器。编程器的 作用是编制用户程序并送入 PLC 程序存储器。利用编程 器可检查、修改、调试用户程序和在线监视 PLC 工作状 况。现在许多 PLC 采用和计算机联接，并利用专用的工 具软件进行编程或监控。 2.1.5. 输入输出扩展接口 I/O 扩展接口 用于将扩充外部输入 / 输出端子数扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。 2.1.6 外部设备接口 此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。 2.2 可编程控制器的工作原理 PLC 采用 “ 顺序扫描、不断循环 ” 的工作方式， 这个过程可分为输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段 ，整个过程扫 描并执行一次所需的时间称为扫描周期。 2.2.1 输入采样阶段 PLC 在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入所有输入端的通/断状
