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1、攀枝花学院本科毕业设计（论文）PLC应用设计PLC在电梯中的应用学生姓名： 刘 宏 学生学号： 200310828016 院（ 系）： 电气信息工程学院 年级专业： 2003级自动化 指导教师： 王利华 讲师 二七年六月摘 要随着我国经济建设的迅猛发展，人们物质生活水平的迅速提高，建筑塔吊行业也随之日新月异的发展起来，塔吊不仅是建筑行业中的重要设备，更是其他工业建设与生产生活的重要设备。在施工建设当中，安全是第一位的，而安全的重中之重就是人身安全。在工程施工的过程中，操作人员总是不可避免的到塔吊的驾驶舱中操作塔吊。如果要真正的提高安全性，那么其中一个办法就是非现场操作，即时异地操作。作为工业自
2、动化的重要支柱之一的可编程控制器以其高可靠性和操作简便等特点引到了当今工业控制的潮流。PLC是一种新型的通用自动控制装置，它将传统的继电器接触器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，专门为工业控制而设计。本设计是用可编程控制器可控制变频器，进而实现塔吊自动控制。另外，对驾驶员实现异地控制，操作人员对现场情况的把握用现场监视器完成。采用了比较常用的交流双速电梯。关键词 可编程控制器；交流双速电机；监视系统 ABSTRACTKey words programming logical controller；pairs of speed electric elevator目 录摘 要IABSTRAC
3、TII1 引言1 1.1 课题背景1 1.2 课题的要求与内容1 1.3 课题的意义22 电梯简介3 2.1 电梯的分类3 2.1.1 按电梯的用途分类3 2.1.2 按驱动系统分类3 2.2 电梯的型号4 2.3 电梯控制技术63 可编程控制器概述及工作原理7 3.1 PLC基础知识7 3.1.1 PLC的发展历程7 3.1.2 PLC的构成7 3.2 PLC控制系统的设计基本原则9 3.3 PLC软件系统及常用编程语言9 3.3.1设计一个PLC控制系统需要的步骤10 3.4 PLC的工作原理10 3.4.1 建立I/O映像区10 3.4.2 循环扫描的工作方式104 电梯PLC控制系统设
4、计13 4.1 电梯控制系统的组成13 4.2 电梯拖动方式14 4.3 电梯的电气线路14 4.3.1交流双速电梯电机主电路14 4.3.2电气控制线路15 4.4 七层电梯的工作过程16 4.5 PLC的选型与I/O定义17 4.5.1 PLC的选型17 4.5.2 PLC的I/O定义17 4.6 PLC的外部电路连接19 4.7 电梯的PLC控制程序设计20 4.7.1 电梯的启动平层电路的控制22 4.7.2 电梯的换速平层电路的控制23 4.7.3 电梯的选向电路控制25 4.7.4 电梯楼层感应电路的控制28 4 .7.5 轿内指令及厅召唤电路的控制30 4.7.6 电梯的开关门控
5、制35 4.7.7 电梯的报警控制355 检验电梯的安全性和可靠性37 5.1 电梯的安全性37 5.1.1 检验电梯的接地保护37 5.1.2 乘坐电梯时要注意避免以下风险37 5.2 电梯的可靠性38结论39参考文献40附录:电梯各部分控制程序语句表41致 谢541 引言1.1 课题背景随着时代的发展，社会经济环境的整体提升，作为中国支柱产业之一的房地产业进入了跨越式发展的新阶段。在这个进程当中，作为建筑物附属设备的电梯也有不可估量的发展空间。在高层建筑不断兴起的今天,电梯已成为人类不可缺少的运输工具。目前,我国住宅楼电梯大部分是采用继电器控制的,由于控制线路复杂、体积大、故障率高而且难于
6、维护,使电梯难以达到安全、稳定、可靠的基本要求,事故时有发生。鉴于继电器控制存在着上述的种种弊端，将PLC应用于电梯控制,收到了良好效果。可编程控制器应用于电梯控制，用软件编程替代原有继电器硬件布线控制，使控制系统具有了极大的柔性和通用性。同时，由于PLC功能齐全、应用灵活，能够满足电梯控制的要求而且具有抗干扰性能强、操作方便、维护简单等特点，使得系统可靠性大大提高。目前在电梯中所应用的交流双速或可控硅调压调速控制方式里逻辑部件均由继电器、选层器完成。但随着时间的推移其触头就会磨损、插接口会严重氧化造成接触不良，缺少设备维护时甚至会出现困人、冲顶、乱层、蹾底等现象，所有这些都不利于电梯的维修和
7、安全运行。但现有的电梯系统其机械部分性能良好，所以用变频器和PLC改造原有的控制系统即可以满足客户对电梯的服务质量的要求又可以节约资金避免不必要的重复投资。作为高层住宅和写字楼里的垂直运输工具，中国城市的电梯需求量正以每年超过20的速度快速增长。当前，中国的电梯需求量已达100万台。据悉，中国目前每万人拥有电梯4台，是世界平均水平的13，全国经常使用的电梯大约53万台，还要拥有100万台电梯才能满足生活需求。专家预计，电梯总量达到150万台后，每年更新还有7万台左右的需求，中国作为世界最大的电梯市场将维持相当长的时期。受中国市场巨大潜力的吸引，世界知名电梯品牌已纷纷涉足中国市场。奥的斯、三菱和
8、日立三大国际品牌已占据中国半数以上的市场份额。1.2 课题的要求与内容电梯是用电力拖动，将具有乘客或载货的轿厢，运行于铅垂的两列刚性导轨之间，运送乘客或货物的固定设备。电梯的种类很多。但在控制方式上大多采用继电器接触器控制。由继电器接触器组成的自动控制系统，是通过电器间固定接线来实现顺序控制的，往往是针对具体的被控对象，设计出专用的电器控制线路周期长、造价高，维修不便。如果用可编程控制器(programming logical controller)来代替上述的继电器接触器控制系统，将会为电梯控制系统提高到一个新的高度。PLC具有可靠性高的特点，作为工业控制，可靠性最为重要，PLC的输入、输出
9、即I/O部分，采用光电隔离的措施，具有很强的抗干扰能力。同时，PLC的编程简单，操作方便，改变程序灵活，这样会为技术指标的改善，系统的更新，提供方便之门。全自动控制的电梯应具备下述功能：设有司机操纵、无司机操纵及检修三种工作状态。无司机操纵延时自动关门或按按钮自动关门，到站自动平层开门。按内、外召唤指令信号自动定向。自动起动加速、制动减速及自动停车。在减速时慢速运行。电梯能自动进行开、关门控制。具有消防运行控制。具有超载不开动电梯及防夹人功能。具有电梯的一切安全保护功能。本课题内容是用PLC设计一个七层乘客电梯的电气控制部分。首先介绍了电梯的简介和可编程控制器概述及工作原理，再阐述了七层电梯的
10、基本结构，最主要部分是设计电梯的PLC控制系统，最后是检验此系统设计的安全性与可靠性。主要任务是用可编程控制器指令和相关的编程软件编写能够实现控制该七层乘客电梯的程序，并合理地利用PLC的硬件资源和软件资源，提高电梯的安全可靠性和操作的灵活性，减少PLC的输入输出端口，充分利用各种指令的简化控制程序，做到控制程序应尽量简单，便于理解，并有一定的规律性以便能适合于不同控制楼层的要求，对于外部控制电路尽可能可靠简单，控制性能好。 1.3 课题的意义本课题的研究意义在于我们可以更全面地掌握可编程控制器在电梯中的应用技术，深刻理解可编程控制器的指令应用。近半个世纪,随着大型和巨型楼宇的兴建,电梯得到了
11、快速的发展。在电梯逻辑控制方面,由于PLC具有编程软件采用易学易懂的梯形图语言、控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠、易操作、维修方便等特点,使PLC已全面代替原来的继电器控制。控制系统主要由PLC、变频器及旋转编码器组成。PLC负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起、停等信号，同时变频器也将工作状态信号送给PLC，形成双向联络关系,它是系统的核心；变频器实现电机的调速；旋转编码器负责数值转换和计数。2 电梯简介2.1 电梯的分类2.1.1 按电梯的用途分类 乘客电梯：为运送乘客而设计的电梯。主用与宾馆，饭店，办公楼，大型商店等客流量大的场合。这类电梯为了提高运送效率，其运行速度比
12、较快，自动化程度比较高。轿厢的尺寸和结构形式多为宽度大于深度，使乘客能畅通地进出，而且安全设施齐全，装潢美观。 载货电梯：为运送货物而设计的并通常有人伴随的电梯。主要用于两层楼以上的车间和各类仓库等场合。这类电梯装潢不太讲究；自动化程度和速度一般比较低；而载重量和轿厢尺寸的变化范围则比较大。 住宅电梯：为提供住宅楼使用设计的电梯，一般采用下集选控制方式，允许残疾人的轮椅，童车及家具等乘坐。 杂物电梯：供图书馆，办公楼，饭店等运送图书，文件，食品等物品。但不允许人员进入电梯。此种电梯结构简单，操纵按钮在厅门外侧，无乘人必备的安全装置。 船用电梯：固定安装在船舶上为乘客和船员或其他人员使用的电梯。
13、船用电梯速度应小于或等于1m/s，能在船舶摇晃中工作。 汽车用电梯：用于垂直运输各种车辆。这种电梯的轿厢面积比较大结构牢固，梯速不大于1m/s。有时无轿厢顶，其特点是大轿厢，大载重量。常用与立体停车场及汽车库等场所。 观光电梯：观光电梯是一种供乘客观光用的，轿厢透明的电梯。一般安装在高大建筑物的外壁供乘客观光建筑物的周围外景。 病床电梯：病床电梯是为医院运送病床而设计的电梯。 消防梯：火警情况下能适应消防员专用的电梯，非火警情况下可作为一般客梯或货梯使用。消防梯轿厢的有效面积应不小于1.4 m2。额定载重量不得低于630kg。庭门口宽度不得少于0.8m，并要求以额定速度从最低一个停站直驶运行到
14、最高一个停站（中间不停层）的运行速度时间不得超过60s。 建筑施工电梯：建筑施工电梯指建筑施工与维修用的电梯。2.1.2按驱动系统分类 交流电梯，牵引电动机是交流异步电动机的有以下四类：1) 交流单速电梯：牵引电机为交流单速异步电动机，梯速v0.4m/s。例如用于杂物梯等。2) 交流双速电梯：牵引电机为电梯专用的变极对数的交流异步电动机，梯速v1m/s，提升高度h50m。3) 交流调速电梯：牵引电梯为电梯专用的单速或多速交流异步电机，而电动机的驱动控制系统在电梯的起动加速-稳速-制动减速（或仅是制动减速）的过程中采用调压调速或涡流制动器调速或变频变压调速的方式，梯速v2m/s，提升高度h50m。4) 交流高速电梯：牵引电机为电梯专用的低转速的交流异步电动机。其驱动控制系统为变频变压加矢量的VVVF系统。其梯速v2m/s，一般提升高度h120m。 直流电梯，牵引电动机是电梯专用直流电动机有以下两类：1) 直流快速电梯：牵引电动机给减速箱后驱动电梯，梯速v2m/s。现在由直流发电机供电给直流电动机的直流快速电梯已被淘汰，今后若有直流快速电梯的话，也将由晶闸管供电的直流快速电梯，一般提升高度h50m。2) 直流高速电梯：牵引电动机为电梯专用的低转速直流电动机。电动机获得供电的方式是直流发电机组供
