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1、开 封 大 学毕业设计说明书题 目：七层载人电梯的PLC控制系统专 业： 电气自动化技术班 级：学 号： 姓 名： 指导教师：开封大学机电工程学院 二零零九年一月二十号摘 要PLC（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可靠性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。 随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现
2、在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。 PLC在电梯升降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。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对升降的控制。 本文介绍了电梯的发展以及PLC在电梯控制中的应用。具体的阐述了利用西门子公司的PLC技术对电梯进行速度的控制的。在不增加硬设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。关键词：PLC；电梯； 西门子;目录摘 要1关键词1目录2前言3一、概述51.1 PLC的分类51.2电梯的结构5二、系统总体方案设计92.1 电梯的主电路设计9211主电路92.1.2
3、 PLC控制程序的编制方法102.1.3程序设计思路102.1.4 电梯对控制信号的响应要求112.1.5 PLC电梯控制系统的组成112.1.6可编程序逻辑控制器（PLC）122.1.7输入、输出部分123.1电气组件133.1.1 输入设备的确定143.1.2输出设备的确定153.1.3PLC的机型和I/O点的点数选择174.1系统软部分的设计194.1.1 开关门环节204.1.2 电梯起动、换速电路214.1.3 电梯的选向电路234.1.4楼层感应电路264.1.5 电梯的平层控制284.1.6 外呼叫的登记与消除环节294.1.7轿厢内指令325.1梯形图的汇总及总结33三 、 安
4、全设置34四 、 设计小结35五、 设计心得35六 、致谢36七 、 参考文献37附录:39前言可编程控制器简称PLC，它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采用可以编制程序的内存，用在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作指令并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械生产或生产过程。它可靠性高，抗干扰能力强;配套齐全，功能完善，适应性强；系统设计周期短，维护方便改造容易等特点。电气控制技术在工业生产、科学研究以及其它各个领域的应用十分广泛，以经成为实现生产过程自动化的重要手段之一。尽管电器控制设备种类繁多、功能各异，但其控制理论、基
5、本线路、设计基础是类似的。电气控制与可编程控制器技术是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术的一种新兴技术，是实现工业生产、科学研究及其它领域自动化的法宝，电梯的实现，就是两种技术的结合与发展。电梯作为在高层建筑中运输人员或货物的提升工具，以方便、灵活、安全的特点广泛应用于各个工厂，商场，住宅等高层建筑物，是一种不可缺少的垂直运输设备。其运行特点是启动、停止、升降变化频率和承载变化大。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（PLC）取代微
6、机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活。本设计在用PLC控制变频调速实现电流、速度双死循环的基础上，在不增加硬设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。本设计的特点，首先是强调实践性，但又不失系统性。设计时在取材方面，对一般文献中反映较多的内容，仅作简要叙述以保持内容的连贯性，而将重点放在工程中的实际问题上，安排了完整的工程设计实例贯穿于本设计，本设计还注重内容的新颖性，按中国自动化学会电气自动化委员会最近在“战略发展建议”中担出的学科范
7、围，力求在某种程度上反映近年来国内外的最新发展，其中包括设计者本人的工程实践和研究结果。 本设计内容具有一定的广泛性，讨论了可靠性设计有关问题等。根据当前电梯的发展趋势，注重反映新的PLC技术，将其融合到电梯控制中。使本设计更加接近当今控制技术，力求具有实用性、先进性和系统性。在本次毕业设计中，存在了不少的困难。但在老师和同学们的帮助和支持下，特别是本次毕业设计指导教师吴春诚老师的热情辅导，及时更正了设计中出现的错误和不妥之处，深表感谢！一、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
8、/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128512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。1.2电梯的结构曳引式电梯
9、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。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
10、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
11、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，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
12、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。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
13、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；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-井道传感器；31-电源开关； 32-控制柜；33-曳引电机； 34-制动器图1电梯的基本结构剖视图二、系统总体方案设计2.1
14、电梯的主电路设计211主电路电梯的拖动系统有许多种，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与R1、R2为串入电动机定子电路中的电抗与电阻，与KM5KM8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KM6KM8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。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
