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1、PLC电梯课程设计报告班级：姓名：学号：指导老师：中南大学机电工程学院目录引言.第一章电梯概述.1.1 电梯发展简史.1.2 电梯构成及运行方式.1.3 电梯控制系统.1.4 PLC与电梯的结合.第二章方案设计.2.1 整体方案设计.2.2 理想的电梯功能.2.3 实际的电梯功能.第三章 硬件设计.3.1 理想的电梯模型.3.2 实际的电梯模型.第四章 软件设计.4.1 PLC控制系统.4.2 电梯选向流程图.4.3 PLC I/O口分配.4.4 基本功能梯形图分析.第五章 设计心得.附录：三菱FX2N PLC 电梯控制系统梯形图.引言随着人口的增加，科学技术日新月异地发展，人们物质文化生活水
2、平的逐步提高，建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼鳞次栉比。伴随建筑业的发展，为建筑内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种工作和生活中的必需设备，完全可以预想到，随着社会的发展，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将和汽车一样，成为重要的运输设备之一。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；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，其原因在于PLC可靠性高，程序设计
3、方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定等特点。本文主要介绍可编程控制器（PLC）在电梯电气控制系统中的应用，通过对系统硬件设计方法和程序设计思路的介绍，给出了4层电梯逻辑控制部分的方法。主要涉及4层电梯的PLC 控制系统的总体设计方案、组成及模块化程序设计。第一章电梯概述1.1 电梯发展简史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。从此以后，电
4、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。1.2 电梯构成及运行方式一部电梯主要由轿厢、配重、曳引机、控制柜箱、导轨等主要部件组成。电梯在做垂直运行的过程中，有起点站也有终点站。对于三层以上建筑物内的电梯，起点站和终点站之间还设有停靠站。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。一般电梯在起点站和终点站上各设置一个按钮，中间层站的召唤箱上各设置两个按
5、钮。而电梯的轿厢内都设置有（杂物电梯除外）操纵箱，操纵箱上设置有手柄开关或与层站对应的按钮，供司机或乘用人员控制电梯上下运行。召唤箱上的按钮称外召唤按钮，操纵箱上的按钮称指令按钮。电梯的自动化程度比较高，一般电梯的司机或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。对于自动化程度高的电梯，司机或乘用人员一次还可下达一个以上的指令信号，电梯便能依次起动和停靠，依次完成全部指令任务。1.3 电梯控制系统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. 电梯的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
6、GM（即发电机电动机组供电）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。因直流电梯的拖动电动机有电刷和换相器，维护量较大，可靠性低，现已被交流调速电梯所取代。为了得到较好的舒适感，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的裕度。2. 电梯的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
7、序，完成各种电气动作功能，保证电梯安全运行。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。具体地说电梯的控制主要是指对电动机的起动、停止、运行方向、层楼指示、层站召唤、轿厢内指令等进行处理。其操纵是实行各个控制环节的方式和手段。电梯电气控制系统与电力拖动系统比较，变化范围比较大。当一台电梯的类别、额定载重量和额定运行速度确定后，电力拖动系统各零部件就基本确定了，而电气控制系统则有比较大的选择范围，必须根据电梯安装使用地点、乘载对象进行认真选择，才能最大限度地发挥电梯的使用效益。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。随着
8、科学技术的发展和技术引进工作的进一步开展，电气控制系统发展换代迅速。继电器控制系统的电梯故障率高，大大降低了电梯的运行可靠性和安全性，所以基本上已经被淘汰。而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、程序容易编制，易联成控制网络等诸多优点得到了广泛的应用。1.4 PLC与电梯的结合自80年代后期PLC引入我国电梯行业以来，由PLC组成的电梯控制系统被许多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。 电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行是乘客的舒适感有着重要影响，而
9、逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。为了改善电梯的舒适感和运行的可靠性，现在都改为用PLC来控制电梯的运行，这样大大提高了电梯的性能。 PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术与自动化技术而开发的新一代工业控制器。它具有可靠性高、适应工业现场的高温、冲击和振动等恶劣环境的特点，已成为解决自动控制问题的最有效工具，是当前先进工业自动化的二大支柱之一。PLC用于电梯控制的优点：(1) 在电梯控制中采用了PLC，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。(
10、4) PLC可进行故障自动检测与报警显示，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。第二章 方案设计2.1 整体方案设计电梯PLC的控制系主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图2.1所示，输入到PLC的控制信号有:运行方式选择、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、开关门及限位信号等。图2.1 电梯信号控制系统2.2理想的电梯功能电梯三种工作方式乘客模式、消防模式、司机模式。1乘客模式是指由乘客自己操纵电梯，这种电梯具有集选控制功能。具有以下特点：（1）电
11、梯开门关门，上/下客时间均由定时器定时；（2）只要电梯门关闭后自动定向。2消防模式是指大楼发生火灾时，电梯运行控制的一种特殊工作方式。具有以下特点：（1）正在运行的电梯控制系统一旦收到消防信号，不会响应任何信号，只会返回底层并开门；（2）电梯返回底楼并在底楼开门后，电梯处于消防工作状态，此时不响应外部召唤信号，只响应消防员的内部指令信号以及开关门信号。3司机模式是指由专职司机操纵电梯运行。具有以下特点：（1）电梯上行下行启动由司机决定；（2）电梯开门、关门时间由司机控制；（3）电梯是否直驶（不再响应外召唤）由司机决定。 其它功能：吹风机通风；到站讯号指示（钟鸣）；开门保持时间调节功能，自动开关
12、门；故障自动检测、存储，显示功能；同层呼叫重开门装置；应急照明装备；火警紧急返回/消防操作功能；防捣乱功能；指定楼层不停靠功能；满载直驶；2.3实际的电梯功能由于下文所说的硬件设备的原因（包括传感器的缺失，I/O点数的限制等），我们组所设计的电梯只包含了原先设想的功能中的一部分：1. 两种模式：乘客模式和消防模式；2. 基本的外部召唤，内部指令，电梯的上下运行功能；3. 开门保持时间调节，自动开关门功能（该功能不是一个简单的开关门功能。它可以保证第一次自动开门时手动的关门按钮没有用；第一次自动开门后以及门完全闭合前的无限开关门；门完全闭合后开门按钮无效等。）4. 吹风机通风（有人的时候自动通风
13、，没人的时候自动关掉）；5. 自动照明功能（有人的时候自动照明，没人的时候自动关灯）；6. 火警紧急返回/消防操作功能。第三章 硬件设计3.1理想的电梯模型1.电梯模型的主体结构与控制柜图33-1 为五层电梯的简化模型和控制柜示意图。电梯主体包括升降电机、轿厢、滑轮、钢丝绳、行程开关等。升降电机为交流可逆22电动（）机，轿厢套11在钢丝绳上，电机带动钢丝绳正转或反转时，轿厢对应上升或下降。每层楼均安装行程开关，利用机械碰撞，给出各楼层的楼层信号。图3-1 五层电梯的简化模型和控制柜示意图电梯控制柜是电梯电气控制系统完成各种主要任务，实现各种性能的中心。主要包括FX2N-80MR PLC、继电器/接触器、显示部分、开关电源
