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1、基于PLC五层电梯的控制程序设计指导教师：胡蓉班级：数控1103学号：201011405姓名：郭绍金摘要随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多。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。传统的电梯控制系统采用的是继电器逻辑控制电 路，这种控制易出故障，维护不便，运行寿命短，占地空间大，正逐步被淘汰。为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计了一套以PLC和变频器为 核心控制器的电梯自动控制系统，用来取代以往的较复杂的继电器一接触器控制。系统 的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生产的FX2N-80MR型PLC,因为在核心控制 部分采用的是软件程序控制，从而
2、在保证电梯正常运行这个要求的情况下，大大的提高 T电梯故障检查与维修的方便性和容易性，同时还克服了手动操作所带来的一些人为干 扰因素，取得了良好的经济效益和社会效益。以变频器来控制电梯在升降启停过程中的 速度，大大满足了人们的舒适感。关键词：电梯；程序设计；PLC；变频器1.1设计背景1968年，美国最大的汽车制造商一通用汽车公司为满足市场需求，适应汽车生产 工艺不断更新的需要，将汽车的生产方式由大批量、少品种转变为小批量、度品种。为 此要解决因汽车不断改型而重新设计汽车装配线上各种继电器的控制线路问题，要寻求 一种比继电器更可靠、响应速度更快，功能更强大的通用工业控制器。于是可编程控制 器应
3、运而生，1969年，美国数字设备公司研制出世界上第一台可编程控制器，从此， PLC开始活跃于控制领域。而且其影响也越来越大，应用也越来越广。可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计 的工业控制器，它采用了可以编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控 制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各 种类型机械的生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一 个整体，易于扩展其功能的原则而设计。PLC是集自动控制技术，计算机技术个通讯技术于一体的一种新型工业控制装置， 以跃居工业自动化散打支柱（PLC、RO
4、BOT、CAD/CAM）的首位。可编程控制器，简 称PLC。它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。具有（1）、可靠性高、抗干扰能力强；（2）、设计、安装容易，维护工作量少；（3）、功能强、 通用性好；（4）、开发周期短、成功率高；（5）、体积小、重量轻、能耗低等特点。1.2设计选择本次设计从以下几个方面对PLC电梯控制系统进行研究和论证：1）电梯类型的选择：主要研究五层电梯的上下行控制，开、关控制、内外呼叫控制。2）电梯硬件系统的设计：本次设计的电梯要求运行迅速准确度高，在电梯的各层检测 系统中需要用在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接 近
5、传感器，运用感应器的开关信号输入给PLC来实现PLC对电梯的控制。在硬件系统 的设计过程中主要考虑了电梯的经济实用、稳定的需要。3）电梯控制系统软件的设计：本次设计选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图， 梯形图的编程能直观明了的设计出机械手控制的要求，梯形图的编写运用 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，此软件支持全部三菱FX系列的PLC,并且具有强大 的诊断功能，能更快的查找出故障的原因，从而大大缩短了维修时间。1.3设计的目的和意义随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速 发展，电梯已成为人类现代生活广泛使用的人员运输工具。随着人们对电梯运行安全性
6、、 高效性、舒适性等要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调 压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。可编程控制器（PLC）因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大 和使用方便已经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的 主要支柱之一。电梯控制要求介入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人 性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。通过PLC对程序设计，提 高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感。因此PLC在电梯控制系统中的应 用非常广泛，非常有实际价值。1.4电梯的概述1.4.1电梯的发展据国外有关资料介
7、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年瓦特发明了蒸汽机后，1858年美国研制出以 蒸汽为动力，并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。并随着水压梯的发展，淘汰了蒸汽梯。后来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。但是，电梯得以兴盛发展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，并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，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
8、初，美国奥的斯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年代美国纽约市 的102层摩天大楼建成，美国奥的斯电梯公司为这座大楼制造和安装了 74台速度为 6.0m/s的电梯。从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异地发展着。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。随着电子工业的发展，可 编程序控制器（PLC）和电子计算机成功地应用到电梯的电气控制系统中去后，电梯产 品的质量和运行效果显著提高。1.4.2电梯的分类电梯是用电力拖动的轿厢运行于铅垂的或倾斜不大于15°的两列刚
9、性导轨之 间运送乘客或货物的固定设备。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直 交通运输工具的总称。根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不 同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下。1按用途分类乘客电梯：为运送乘客而设计的电梯，应用范围广泛。载货电梯：可以有人随乘，主要为运送货物而设计的电梯，应用在工厂厂房和仓 库中。客货电梯：以运送乘客为主，但也可以运送货物的电梯。病床电梯：为运送病床（包括病人）及医疗设备而设计的电梯，应用在医院和医 疗中心中。住宅电梯：为便于运送乘客和家具、沙发、担架等而设计的，供住宅楼使用的电 梯。杂物电梯：轿厢空间受限制，不允许人员进入，
10、主要用于运送少量食品、图书和 文件等。汽车电梯：用作运送车辆而设计的电梯，应用在立体停车设备中。特种电梯：应用在一些有特殊要求场合的电梯，包括防爆电梯、防腐电梯、船用 电梯等。观光电梯：井道和轿厢壁至少有一侧透明，乘客可观看轿厢外景物的电梯，主要 运送乘客。2按驱动方式分类1）交流电梯，用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流 单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。2）直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s 以上。3）液压电梯，一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。4）齿轮齿条电梯，将导轨加工成齿条，轿厢装上与
11、齿条啮合的齿轮，电动机带动齿 轮旋转使轿厢升降的电梯。5）螺杆式电梯，将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母 安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢 上升或下降的电梯。6）直线电机驱动的电梯，其动力源是直线电机。电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃 机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。3按速度分类1）低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。2）中速梯，常指速度在1.002.00m/s的电梯。3）高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。4）超高速，速度超过5.00m/s的电梯。随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越 高，区别高、中、低速电
12、梯的速度限值也在相应地提高。4按电梯有无司机分类1）有司机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。2）无司机电梯，乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自 动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。3）有/无司机电梯，这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或 必要时改由司机操纵。5按操纵控制方式分类1）手柄开关操纵，电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上 升、下降、平层、停止的运行状态。2）按钮控制电梯：是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外 按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。3）信号控制电梯，这是一种自动控制程度较高的有司
13、机电梯。除具有自动平层，自 动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向 等功能。4）集选控制电梯，是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号 控制的主要区别在于能实现无司机操纵。5）并联控制电梯，23台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤 按钮，电梯本身都具有集选功能。6）群控电梯，是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控 制、梯群智能控制等形式。1.4.3电梯的组成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机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。2）导向系统：导向系统的主要功能
14、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。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。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。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。系统主要由对重和重量补偿装置组成。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。7）电气控
15、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。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。由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。1.4.4 PLC控制电梯的优点1）线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。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）多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已经形成系列化产品，技术资料图纸齐 全，熟悉、掌握的人员较多。4）系统触点少、接线线路简单，不会经常出现故障。5）系统结构小，能耗低，输出开关量音量小。1.4.5 PLC硬件的组成PLC的硬件主要由中央处理器（CPC）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源、等部分组成。2系统控制方案的确定2.1总体设计方案及控制要求2.1.1总体设计方案电梯系统的设计包括：电梯的初始化设置、电梯的升降、电梯的开关门、电梯的楼 层选择与应答、电梯的楼层指示等。电梯的初始化设置分为两种情况：一种是电梯在本层有内外请求时，本层有反应， 动作完成后返回初始态；另一种时电梯在本层有内外请求，本层无反应，返回初始态。电梯的升降系统
