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1、前言近期我国的经济发展越来越快，人民的生活水平迅速提高，住房工作条件越来越好。电梯作为建筑内重要的垂直交通工具，与我们的生活有着越来越紧密的关系。传统的电梯采用接触器来实现电动机状态的改变，此外控制系统由继电器接触器控制逻辑组成，因此存在元件多、功能弱、故障频繁、可靠性差及工作寿命短等诸多缺点。为了提高电梯系统的性能，保证其运行的可靠安全，电梯控制系统越来越多的采用PLC控制。PLC控制较继电器控制有着许多的优点，同时，鉴于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已渐渐过渡到了交流变频调速，满足乘客的舒适感，保证平稳的精度，降低能耗，节省运行开支，节约能源。本次设计的研究题目是“基于PLC的
2、六层电梯控制系统”，主要是利用PLC及其软件来实现电梯信号的控制，其控制系统的核心为PLC。课题开发的主要任务和内容是：（1）电梯运行指定位置后具有手动或自动开/关门的功能。（2）利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。（3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。（4）电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。电机正传，电梯上升；电梯反转，电梯下降。（5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。（6）每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的层面指令按（7）电梯启动、运行、到站实现速度的调节。（8）行车
3、时，厅门和轿厢都不能开门。开门之后不能行车，有门连锁保护。平层时可自动开门、手动开门，夹人时自动开门。达到的要求是：通过深入的研究和编程实践，全面认真的完成上述内容。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。本次课题的核心问题有两个：一是运行效率和安全性的要求；二是利用PLC实现电梯信号的控制。对于第一个的问题，我采用的是三菱公司的FX2N型可编程控制器。第二个问题，根据这次设计所需要达到的要求以及PLC顺序执行程序的特点来编写PLC程序。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。第一章绪论1.1电梯的概述1.1.1电梯的发展史据有关资料表明，早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统。1203年，在法国海岸
4、边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机，结束了用人力运送重物的历史。1765年瓦特发明蒸汽机后，1858年美国研制出以蒸汽为动力，通过带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯。1878年英国的阿姆斯特朗发明了水压梯，淘汰了蒸汽梯。后又出现了液压泵和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所采用。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。电梯发展兴盛的根本原因在于采用了电力作为动力来源。18世纪末发明了电机，随着电机技术的发展，19世纪初开始使用交流异步单速和双速电动机作动力的交流电梯，尤其是交流双速电动机的出现，改善了电梯的工作性能。在20世纪初，美国奥的斯电梯公司首先使用直流电动机作为动
5、力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯，从而为后来的高速度、高行程电梯的发展奠定了基础。20世纪30年代，美国奥的斯电梯公司为纽约市的102层摩天大楼制造和安装了74台速度为6.0m/s的电梯。从此电梯一直日新月异地发展着。随着电子工业的发展，PLC和电子计算机成功地应用到电梯的电气控制系统中，电梯产品的质量和运行效果显著提高。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。1.1.2电梯的运行工作情况电梯主要由轿厢、配重、曳引机、控制柜箱、导轨等主要部件组成。电梯在运行的过程中有起点站也有终点站。起点站设在一楼，终点站设在最高楼。各站的厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。电梯的运
6、行工作情况和汽车有共同之处，只是电梯的自动化程度比较高，一般电梯的乘用人员只需通过操纵箱上的按钮向电气控制系统下达一个指令信号，电梯就能自动关门、定向、起动、在预定的层站平层停靠开门。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。乘客电梯的运行工作情况类似公共汽车，在起点站和终点站之间往返运行，在运行方向前方的停靠站上有顺向的指令信号时，电梯到站能自动平层停靠开门接乘客。而载货电梯的运行工作情况则类似卡车，执行任务为一次性的，乘用人员控制电梯上下运行时一般一次只能下达一个指令任务，当一个指令任务完成后才能再下达另一个指令任务。在执行任务的过程中，从一个层站出发到另一个层站时，若中间层站出现顺向指令信号，一般都不能自动
7、停靠，所以载货电梯的自动化程度比乘客电梯低。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。本设计主要研究单台六层电梯的PLC控制方法，分述其电气设计和软件设计过程。1.1.3电梯控制系统的组成电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。1）电力拖动部分电梯主拖动类型有直流电动机拖动、交流电动机拖动、直流发电机电动机组供电（GM）拖动、晶闸管供电（SCRM）的直流拖动和交流双速电动机拖动、交流调压调速（AVCC）拖动、交流变频调速（VVVF）等。为得到较好的舒适感，要求曳引电动机在选定的调速方式下，电动机的输出转矩总能达到负载转矩的要求。考虑到电压的波动、导轨不够平直造成的运动阻力增大等因素，电动机转矩还应有一定
8、的裕度。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。2）电气控制部分电气控制系统由控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳引电动机等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。电气控制系统通过电路控制电力拖动系统工作程序，完成各种电气动作功能，保证电梯安全运行。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。电梯一般是由电动机来拖动的，其运行过程大多包括启动、正（反）转、停止等，这整个过程是由电气控制系统来完成。电梯电气控制系统与电力拖动系统比较，变化范围比较大。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。PLC以其体积小、功能强、故障率低、寿命长、噪声低、维护保养简便、修改逻辑灵活、程序容易编
9、制，易联成控制网络等诸多优点得到了广泛的应用。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。1.2电梯继电器控制的特点及存在的问题1.2.1电梯继电器控制的特点（1）所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合一般技术人员和技术工人。（2）系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。（3）大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。（4）多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，熟悉掌握的人员较多。1.2.2电梯继电器控制存在的问题（1）系统触点多，接线复杂，且触点易烧坏磨损，造成接触不良，故障率较高。（2）普通控制电器及硬件接线方法难以满足较复杂的控制功能（3）电磁机构及触点动
10、作缓慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。（4）系统结构庞大，能耗高，机械动作噪音大。（5）线路复杂，易出现故障，保养维修工作量大，费用高；且检查故障困难，费时费工。电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。1.3PLC及其电梯PLC控制的特点1.3.1PLC的特点PLC实质上属于计算机控制方式，与普通微机一样。以通用或专用 CPU作为字处理器，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器），进行点（位）运算与控制。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修。编程简单、灵活性强等特点。1、可靠性：对可维修的产品
11、，可靠性包括产品的有效性和可维修性。（1）PLC无需大量的活动元件和接线电子元件（2）PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计（3）PLC有较高的易操作性，编程简单，操作方便，维修容易（4）PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件，采用精简化的编程语言擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。（5）在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。（6）在PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。2、易操作性:PLC的易操作性表现在下列几个方面：（1）操作方便（2）编程方便（3）维修方便3、灵活性:PLC的灵活性表现在以下几个方面：（1）编程的灵
12、活性。（2）扩展的灵活性。（3）操作的灵活性。1.3.2PLC在电梯控制中的特点（1）采用PLC控制电梯，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。（2）去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。（3）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。（4）PLC可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。（5）用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。（6）更改控制方案时不需改动硬件接线。此外，PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期短等优点，倍受人们重视，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。贓熱俣阃歲匱阊邺
13、镓騷。1.4课题的提出以前的电梯控制都采用的是继电器控制，线路复杂，故障率高，系统庞大，能耗较高，噪声大，严重影响电梯运行的质量。而且对于电梯的更新需要大量的资金，对于单一的单位来说还是比较困难的。所以只能对电梯的控制方式加以改进。近年来，采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯，取得了良好效果。利用 PLC和变频器对旧电梯进行改造，不但可以增加电梯的舒适感、安全性、可靠性，还可以降低能耗，节约能源，减少运行费用。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。1.5课题的主要讨论内容这次课题所讨论的内容主要是利用PLC编程来控制电梯的运行。由于老式的电梯大部分控制可靠性欠佳，用户希望对电梯进行
14、改进以节约资金。因此找出一种合适的改进方法，提高电梯运行的可靠性和安全性，具有十分重要的意义。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。针对老式电梯采用继电器控制时所出现的功能弱、故障多、可靠性差及使用寿命短等缺点，采用具有功能强、故障少、可靠性高及使用寿命长等优点的PLC进行控制。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。论文的主要内容如下：首先对电梯做一个大体的介绍，了解电梯的发展历史、工作情况及控制系统组成；接着阐述PLC的特点，并将其与继电器进行比较；然后全面介绍可编程控制器FX2N；在了解了这些之后选择交流双速电机进行调速，画出主电路图；利用PLC编程实现电梯信号控制；对于硬件的开发，对PLC进行选型，完成I/O接口的分配
15、和连接，画出软件流程图和梯形图；最后进行调试以达到预期的效果。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。1.6电梯的功能要求1）电梯运行指定位置后具有手动或自动开/关门的功能。2）利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。4）电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。电机正传，电梯上升；电梯反转，电梯下降。5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。6）每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的层面指令按7）电梯启动、运行、到站实现速度的调节。8）行车时，厅门和轿厢都不能开门。开门之后不能行车，有门连锁保护。平层时可自动开门、手动开门，夹人时自动开门。第二章三菱FX2N可编程控制器介绍2.1可编程控制器的基础认识1.三菱FX2N的PLC主要特点：1)集成型高性能。CPU、电源、输入输出三为一体。2)高速运算基本指令：0.08s指令应用指令：1.52几百s指令3)安全、宽裕的存储器规格内置8000步RAM存贮器安装存储盒后，最大可以扩展到16000步。4)丰富的软元件范围辅助继电器：3072点，定时器：256点，计数：235点数据寄存器；8000点5)除了具有输入输出16256点的一般速途，还有模拟量控制、定位控制等特殊控制。
