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1、49江西机电职业技术学院毕业论文江 西 机电职业技术学院毕 业 论 文 （设 计）三层楼电梯（下行）PLC控制系统设计与调试指导教师： 蔡滨 姓 名： 郑健 学 号： 33号 系 别： 电气工程系 专 业： 机电设备维修与管理 班 级： 09大专电设班 2011年 09 月 30 日49 _ 三层楼电梯PLC控制系统设计与调试摘 要在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。随着高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期,电梯控制技术已经发展到了调频调压调速，
2、其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。本设计针对我国电梯业的现状，将可编程序控制器(PLC)应用于五层电梯进行逻辑控制，通过合理的选择和设计，不但提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性，同时延长了使用寿命，缩短了电梯的开发周期，并提高了电梯的控制水平，改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。本文所设计的电梯与传统的电梯相比，在运行上具有良好的舒适感，在生活中可以节约电能，取得了良好的经济效益和社会效益，达到了理想的目的。该电梯控制系统具有指层、厅召唤、选层选向、具有集选控制的特点。在介绍电梯基本结构的基础上，深入分析了电梯的工作原理
3、，阐述了PLC的优点及特点，重点分析了电梯的硬件设计和软件设计，研究并提出了基于PLC电梯控制系统设计的实现方案。关键词 电梯 变频器 PLC控制 变频调速 目 录中文摘要 1目 录 2前 言 3第一章 总体设计方案61.1 总体方案的确定. 61.2 电梯PLC控制系统的构建 71.3 可行性论证 141.4 设计的整体布局及其选型 15第二章 可编程序控制器的结构与工作原理. 162.1 PLC的体系结构 162.2 可编程序控制器的基本结构 162.3 开关量I/O模块 182.4 可编程序控制器的工作原理 192.5 PLC的选型 202.6 PLC控制程序设计 21第三章 电梯硬件及
4、软件系统设计. 23 3.1电气控制系统 233.2电梯PLC控制系统设计 293.3 硬件系统要求及设计 413.4 软件系统设计. 41结 论 45参考文献 46附录一 47附录二 48致 谢. 50.前 言 随着我国社会经济的快速发展，全国各地高层建筑不断涌现，作为高楼的垂直交通工具电梯，其需求量日益增长。各种类型规格繁多的电梯以在高楼内投入运行。电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的倾角小于15度的钢性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。它适用于装置在两层以上的建筑 内，是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具为了确保电梯正常运行、安
5、全使用，必须要了解电梯、管理电梯、维护好电梯。电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求。1.1现有控制方式的利弊目前目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(“早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制
6、方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。1.2我国电梯的发展状况我国我国电梯事业起步较晚，但发展较快。在控制技术方面，从手柄控制发展为按钮信号控制。集选控制及多台电梯机群管理控制；从继电器接触器的信号或集选控制到计算机（电脑）控制；从调压调速到调频速度控制系统。微电脑（或称微机）在
7、电梯控制系统中得到广泛的应用，从而代替了传统的数量众多的继电器、接触器控制系统，微电脑电梯的特点：运行可靠、故障率低、耗能少；控制屏（柜）体积小，从而机房面积可相应减小；设备投资费减少；维修方便。调频调压的交流调速高速电梯也有了发展。在材料和装饰方面，特别在电梯的机械部件、控制器、轿厢及其属件上将使用轻质材料，使其在提高性能的同时，更便于操作，并能减少安装费用和节约机房空间。 为了适应电梯运行的性能，再简化驱动控制系统的前提下，提高电梯运行的性能，推出交流感应电动机和低转速直流电动机，以便适应于电梯的四象限运行工作状态的需要，因此，提高了电梯的平稳性，使乘坐电梯的舒适感更好。在电梯速度方面，目
8、前除了常见货梯、客梯外，还开发了双 层轿厢和观光电梯。电梯轿厢的装饰日趋豪华 1.3可编程控制器（PLC）优点可编可编程控制器是采用微机技术的通用工业自动化装置，近几年来，在国内已得到迅速的推广普及。PLC正改变着工厂自动化控制的面貌，对传统产业的技术改造，发展新型工业具有重大的实际意义。PLC从诞生到今，有30年的历史，早期的可编程控制器主要用来代替继电器实现逻辑控制。可以说只有可编程控制器才是真正的工业控制计算机，它是专门为工业环境设计的控制装置，和其他的自动化控制设备相比，具有以下优点： （1）高可靠性，所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离
9、；各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms;各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰；采用性能优良的开关电源；对采用的器件进行严格的筛选；良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大；大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统，使可靠性更进一步； （2）丰富的I/O模块，PLC针对不同的现场信号，如：交流；开关量与模拟量；电压或电流；脉冲或电位等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备直接连接，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话接口
10、模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块。 （3）采用模块化结构，PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 （4）编程简单易学，PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 （5）安装简单，维修方便。PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块
11、化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。第一章 总体设计方案载PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动
12、作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。1.1 总体方案的确定目前，电梯行业在我国迅速的发展，在一定程度上占有很大的市场。而在今天选择控制电梯运动的设备已经从传统的继电器接触器转变成可编程序控制器（PLC）。可编程序控制器（PLC）与其他计算机控制相比较：个人计算机有很强的数据处理功能和图形显示功能，有丰富的软件支持，但是它们是为办公室自动化和家庭设计的，对环境要求很高，抗干扰能力不强，一般不适合在工业现场使用。单片机只是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控制，还
13、要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大，要求设计者具有很强的计算机领域的理论知识和实践经验。工业控制计算机（简称工控机）也是为工业控制设计的，目前比较流行的是PC总线工控机，它与个人计算机兼容。工控机采用总线式结构，各厂家产品的兼容性强。工控机一般是在通用微机的基础上发展起来的，有实时操作系统的支持，因此在要求快速、实时性强、功能复杂的领域占有优势。工控机的价格较高，将它有与开关量控制以取代继电器系统有些大材小用。工控机的外部I/O接线一般都用多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如可编程序控制器的接线端子那样方便可靠。以上各种计算机用语控制的程序一般都是用汇编语言编写的，不像可编程续控制器的梯形图语言那样易于被工厂的电气人员掌握。可编程序控制器是专为工厂现场应用环境设计的，结构上采取整体密封或插件组合型，对印刷电路板、电源、机架、插座的制造和安装，均采用了严密的措施。可编程序控制器由于具有前述的各种优点，在工业控制领域具有不可比拟的竞争力。当然在电梯的控制领域也具有重要的地位，把可编程序控制器用于电梯运动的核心部分是很合理的选择，而且可
