常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作者： 学号： 部： 电气工程系 业： 电气自动化技术 0：基于PLC的五层货运电梯控制系统设计指导者:评阅者:毕业设计(论文)中文摘要木论文通过讨论货运电梯控制系统的组成，阐述可编程控制器(PLC)在货运 电梯控制中的应用，采用三菱FX系列的PLC,提出了五层货运电梯的PLC控制系 统总体设计方案、设计过程、组成，列出了具体的主耍硬件电路、货运电梯的控 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，提出了 PLC的编程方法，设计了一套完整的货运电梯控制 系统方案采用本方案实现货运电梯控制，能够解决继电器一一货运电梯的接触 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 缺点使货运电梯运行更加安全、方便、舒适关键词：PLC货运电梯 程序设计目录1引言 12货运电梯控制系统的组成及控制要求 32.1货运电梯的构造 32.2 电气控制 42.3 控制要求 43货运电梯控制系统设计 54货运电梯硬件设计 64.1 PLC的特点 64.2 PLC的选型 64.3 内存的估计 74.4 响应时间的分析 74.5输入输出模块的选择 74.6货运电梯的输入输岀设计 84.7 I/O分配表 95货运电梯系统设计 115.1 电梯初始化 115.2指层控制 125.3开关门控制 145.4轿内指令控制 165.5厅外呼叫控制 175.6电梯的选层上、下行控制 176货运电梯PLC的调试与安装 196.1模拟调试 196.2安装调试 19621单指令运行调试 196.2.2复杂运行调试 20结论 21致谢 21参考文献 221引言自1889年美国奥梯斯升降机公司推岀世界第一部以电动机为动力的升降机以来， 货运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。
货运电梯进入人们的生活已经160年一个半世 纪的风风雨雨，翻天覆地是历史的变迁，永恒的是货运电梯提升人类生产质量的承诺 货运电梯作为高层建筑物的重耍交通工具与人们的工作和生活FI益紧密联系PLC作为 新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在货运电梯控制中得到广泛应用，从 而使货运电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前货 运电梯控制和技术改造的热点Z-o如今货运电梯已成为人们生产的必备帮手；而且作 为载物工具，人们在货运电梯运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动 态性能方而对它提出了更高的耍求由于早期的货运电梯继电器控制方式存在故障率较 高、可靠性差、接线复杂、一旦接收完成不易更改等缺点，所以需耍开发一种安全、高 效的控制方式可编程控制器（PLC）既保留了继电器控制系统的简单易懂、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在货运电梯控制领域得到了广泛而深入的应用电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工 具已与人们的口常生活密不可分实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等 运行的，而呼叫是随机的，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 或逻辑控制是不能满足控制耍求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。
冃前 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，完成电梯信号的釆 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 器來完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微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, 其原因在丁•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，抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广 泛采用可编程控制器来实现随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC （即可编程控制器）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，用來存储用户指令，通过数字或模拟 的输入/输岀，完成一系列逻辑、顺序、定吋、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作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进 性，在货运电梯控制中得到广泛应用，从而使货运电梯由传统的继电器控制方式发展为 计算机控制的一个重耍方向，它是一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统。
PLC具有 性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点因此在工业控制方而得到了广泛应用自80年代后期PLC引入我国货运电梯行业以來，由PLC组成的货运电梯控制系统 被许多货运电梯制造厂家普遍采用并形成了一系列的定型产品在传统继电器系统的 改造工程中，PLC系统一直是主流控制系统，故选择了此题冃为毕业设计论题2货运电梯控制系统的组成及控制要求2.1货运电梯的构造货运电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢及配重、拖动电机及减速传动机械、 井道及井道设备、召唤系统及安全设置构成侨厢是载人或载货的部位，配重是为了改 变货运电梯电机夫在的特性以提高货运电梯安全性而设计的下图是货运电梯拖动系统 的示意图，由图2-1中可见货运电梯的轿厢及配重分系在钢丝绳两端，钢丝绳跨挂在曳 引轮上，曳引轮经减速机构由电机拖动，形成轿厢的上下移动1 2 3d图2-1货运电梯拖动系统示意图1-电动机；2-减速机构；3-曳引轮；4-钢丝绳；5-轿厢；6-配重井道指建筑物中用于安装货运电梯并提供货运电梯运行的通道，轿厢及配重都是在 井道中运行的井道在各楼层设有门厅及呼梯设备门厅有门厅门，厅门顶部装有层楼 指示灯，用于指示货运电梯的运行方向及货运电梯所在的位置。
门厅里还设有呼梯盒, 用于在每层站召唤货运电梯呼梯盒常安装在厅门外离地面Ini左右的墙壁上，基站与 顶站只有一个按钮，中间层站有上呼和下呼两个按钮，按钮下带有呼梯记忆灯基站的 呼梯盒上还设有钥匙开关，供司机开关货运电梯为了实现轿厢的正常运行及准确停车, 井道中往往耍安装许多定位装置及安全设备井道的底部和顶部还设有冲顶和蹲底的缓 冲设备轿厢中设有自动门机，用來完成货运电梯的开门及关门任务货运电梯门分厅门及 轿门，当货运电梯停靠某层吋，此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭货运电梯的操 纵厢也安装在轿厢内，供司机及乘客对货运电梯发布动作命令上面设有与货运电梯层 站数相同的内选按钮（带内选指示记忆灯），上下行启动按钮（带上下行指示记忆灯）, 开关门按钮，急停按钮，风扇、照明、层楼指示灯的控制开关，货运电梯运行状态选择 钥匙开关（选择货运电梯时自动运行、司机状态下运行，还是检修状态）等货运电梯的安全是货运电梯最重要的技术指标货运电梯的安全设备有：安全窗及 其开关、安全钳及其开关、限速器及其开关、限速开关等安全窗位丁•轿厢的顶部，供 应急情况下疏散乘客，当安全窗打开时，货运电梯不准运行安全钳是为了防止货运电 梯曳引钢丝绳断裂及超速运行的机械装置，用以在上述情况下将轿厢夹持在轨道上。
限 速器是检测货运电梯运行速度的装置，当货运电梯超速运行时，限速器动作，带动安全 钳使货运电梯停止运行极限开关、强迫换速开关是货运电梯位置安全装置，当货运电 梯运行至上下极限位置时仍不停车，上下限开关动作，发出停车信号，若仍不能停车, 将压下上下强迫停车开关，强制货运电梯停止运行，若还不能停车，将通过机械装置带 动极限开关切断曳引电机电源，以达到停车的H的，避免货运电梯出现冲顶与蹲底事故2. 2电气控制电气控制部分乂称控制电路，它是货运电梯控制系统的核心它包含两部分：拖动 控制电路和信号控制电路拖动控制电路因货运电梯的拖动方式不同而各异可以是接 触器线圈及其相关的控制电路，也可以是电力电子器件的门极控制电路，对丁•有速度闭 环控制的系统，还必须考虑含有电源、电压、速度检测电路和调节电路信号控制电路 与拖动的方式关系不大，主要与程序能够实现的功能有直接的关系因此，不同的拖动 方式的货运电梯可以采用同一信号控制电路2.3控制要求1.当货运电梯停于某层时，有一高层呼叫时，货运电梯上升到呼叫层停止2•当货运电梯停于某层时，有一低层呼叫时，货运电梯下降到呼叫层停止3•当货运电梯停丁•某层时，有多高层呼叫时，货运电梯先上升到较低的呼叫层， 停3秒后继上升到高的呼叫层，响应完毕后停止。
4. 当货运电梯停丁•某层吋，有多低层呼叫时，货运电梯先下降到较高的呼叫层， 停3秒后继续下降到低的呼叫层，响应完毕后停止5. 当货运电梯处于上升或下降过程中，任何反向的呼叫均无效3货运电梯控制系统设计由于货运电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制,而楼层 和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制即以顺序逻辑控制实现货 运电梯的基本控制耍求的基础上，根据随机的输入信号，以及货运电梯的相应状态适时 的控制货运电梯的运行另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC 的计数器来进行控制同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号为便 丁•观察，对货运电梯的运行方向以及货运电梯所在的楼层进行显示，采用LED和发光管 显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示（开关上带有指示灯）为了提高货运电 梯的运行效率和平层的精度，系统要求PLC能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控 制根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现为了货运电梯的运行安 全，系统应设置可靠的故障保护和相应的显示根据货运电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行 优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。
其中，上行优 先级队列为货运电梯向上运行时，在货运电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼 叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列上行次 优先级队列为货运电梯向上运行时，在货运电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的 呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列控制 系统在货运电梯运行中实时排列的四个优先级陈列，为实现随机逻辑控制提供了基础当货运电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼 叫信号（上行呼叫标志寄存器、下行呼叫标志寄存器、有呼叫请求时，相应寄存器为1, 否则为0）,如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，贝IJ在该 楼层减速停车：如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数 据保存，执行该楼层的减速停车该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器, 以实现随机逻辑控制4货运电梯硬件设计4.1 PLC的特点4.1.1可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采 用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。
例如 三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时一些使用冗余CPU的PLC 的平均无故障工作时间则更长从PLC的机外电路來说，使用PLC构成控制系统，和同 等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数白甚至数千分Z—，故 障也就大大降低此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及吋发出警报 信息在应用软件中，应用者还可以编入外閑器件的故障口诊断程序，使系统中除PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。