机电一体化毕业设计论文货运电梯PLC控制系统设计

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1、哈尔滨理工大学荣成学院专科生毕业设计题 目：货运电梯PLC控制系统设计 专业年级： 机电一体化08-2 学生姓名： 学 号： 指导教师： 哈尔滨理工大学荣成学院完成时间： 2011 年 6 月 15 日哈尔滨理工大学荣成学院专科生毕业设计（论文）评语学生姓名： 学号：学 院：哈尔滨理工大学荣成学院 专业：机电一体化技术任务起止时间：2011年3月14日至2011年6月24日毕业设计（论文）题目：货运电梯PLC控制系统设计指导教师对毕业设计（论文）的评语：指导教师签名： 指导教师职称： 评阅教师对毕业设计（论文）的评语：评阅教师签名： 评阅教师职称： 答辩委员会对毕业设计的评语：答辩委员会评定，

2、该生毕业设计（论文）成绩为： 答辩委员会主席签名： 职称： 年 月 日哈尔滨理工大学荣成学院专科生毕业设计（论文）任务书学生姓名： 学号：学 院：哈尔滨理工大学荣成学院 专业：机电一体化技术任务起止时间：2011年 3 月 14日至2011 年 6月 24 日毕业设计（论文）题目：货运电梯PLC控制系统设计毕业设计工作内容：1. 完成可控制编程器（PLC）做核心控制部件的电梯控制系2. 完成基于PLC的电梯控制系统的方案，并对结构和原理进行了分析、论证，根据电梯的工作原理，设计流程及程序。3. 完成对电梯硬件的及软件的系统设计。4. 完成完成三层电梯控制器的电路设计。资料：1. 李秧耕，何乔治

3、，何峰峰编著电梯基本原理及安装维修全书.机械工业出版社，20012. 张百令，袁克文主编电梯安装维修工.中国劳动社会保障出版社，20023. 顾战松、陈铁年编著.可编程控制器原理与应用.国防工业出版社，19964. 廖常初主编.可编程序控制器应用技术.重庆大学出版社，20055. 陈远龄主编机床与电气自动控制重庆大学出版社，2006指导教师意见： 签名：年 月 日系主任意见：签名：年 月 日目 录第一章 绪 论2第二章 总体设计方案32.1总体方案的确定32.2电梯PLC控制系统的构建32.3电梯的初始状态、运行中状态和运行后状态分析42.4实际运行中的控制要求分析52.4.1 电梯上行分析5

4、2.4.2 电梯下行分析62.5 电梯的六项控制要求6第三章 可编程序控制器的结构与工作原理73.1 可编程序控制器的基本结构73.2开关量I/O模块83.2.1 输入模块83.2.2 输出模块93.3可编程序控制器的工作原理103.4 PLC的选型103.4.1 输入输出（I/O）点数的估算103.4.3 控制功能的选择10第四章 电梯硬件及软件系统设计114.1电气控制系统114.2梯PLC控制系统设计114.2.1状态指示设计114.2.2启动时程序设计124.2.3运行中程序设计134.2.4到达时程序设计134.3组态软件模拟电梯PLC控制系统显示设计144.4硬件系统要求及设计15

5、4.5软件系统设计18结 论20参 考 文 献21致 谢22第一章 绪 论 随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，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日常生活密不可分。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要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。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，完成电梯信号的采集、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来完成；第二种控制方式用可编

6、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。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。

7、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。第二章 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。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。2.1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

8、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。工控机一般是在通用微机的基础上发展起来的，有实

9、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。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，而且可编程序控制器现在在市场上也是一种成熟的产品。总之，经上述比较可得，我确定选用PLC控制电梯的运行1。2.2电梯PLC控制系统的构建1) 机房机房用来安装曳引机、电控屏、限速器等。机房可以设置在井道顶部，也可设置在井由自部。当机房设于井道底部时，即为曳引机下置式曳引方式。这种方式结构复杂，建筑物承重大，对井道尺寸要求大，只有在机房无法顶置时才使用。对于绝大多数电梯，椭均设于井道顶部。机房必须有足够的面积，高度、承重

10、能力及良好的通风条件。2) 轿厢轿厢是用以运送乘客和货物的电梯组件。它由轿厢架和轿厢体组成。轿厢架是轿厢体的承重构架。是由上横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成；轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮等组成。 3) 重量平衡系统该系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成，对重将平衡轿厢自重和部分的额定载重；重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯设计影响的装置。4) 电力拖动系统该系统由曳引机、供电系统、速度反馈装置、调速装置和变频器等组成。对电梯实行速度控制。曳引电动机是电梯的动力源，根据电梯的配置可用交流电动机或直流电动机；

11、速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号，一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，与电动机相连；调速装置对曳引电动机实行调速控制；变频器可以通过改变频率的大小来控制其运行速度的快慢。5) 电器控制系统该系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏等组成，它起着操纵和控制电梯运行的作用。操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急；位置显示装置是指轿内和层站的指层灯；层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站；控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件（或板）组成，是电梯实行电气控制的集中组件。 6) 安全保护系统电梯上设有机械和电气的各类保护系统，以保证电梯安全使用

12、。机械方面的有限速器和安全钳，起超速保护作用；缓冲器，起冲顶和撞底保护作用；切断总电源的极限保护2。2.3电梯的初始状态、运行中状态和运行后状态分析1）电梯的初始状态假设电梯开始时处于第1 层待命、各层显示器都被初始化, 电梯处于以下状态:各层呼叫灯均不亮。电梯内部及外部各楼层显示器显示均为“1”。电梯内部及外部各楼电梯门均关闭。2）电梯运行过程中按下某层呼叫按钮( 13 层) 后, 该层呼叫灯亮, 电梯响应该层呼叫。电梯上行或下行直至该层。各楼层显示随电梯移动而改变,各层指示灯也随之而变运行中电梯门始终关闭, 到过指定层时, 门才打开。3）电梯运行后状态在到达指定楼层后, 电梯会继续待命,

13、直到新命令产生。电梯在到达指定楼层后, 电梯门会自动打开, 经过一段时间自动关闭,在过程中, 支持手动开门或关门。各楼层显示值为该层所在位置, 且上行与下行指示灯均灭。FXON 系列中的FXON 24M，它是将众多功能凝集在超小型机壳内的微型可编程控制器。在控制器内备有模拟电位器与RUN/STOP 开关等，方便功能实现，通过扩展单元、扩展模块与基本单元的连接可自由地选择使用方法3。2.4实际运行中的控制要求分析实际中, 电梯服务的对象是许多乘客, 乘客乘坐电梯的目的地是不完全一样的,而且,每一个乘客呼叫电梯的时间有前有后。因此,我们将电梯在实际中的各种具体情况加以分类,做出分析,以便于编制程序

14、。2.4.1 电梯上行分析若电梯在上行过程中, 某楼层有呼叫产生时, 可分以下两种情况:1) 若呼叫层处于电梯当前运行层之上、目标运行层之下, 则电梯应在完成前一指令之前先上行至该层, 完成该层呼叫后再由近至远的完成其他各个呼叫动作。2) 呼叫层处于电梯当前运行层之下, 则电梯在完成前一指令之前不响应该指令, 直至电梯重新处于待命状态为止。2.4.2 电梯下行分析若电梯在下行过程中, 某楼层有呼叫产生时, 可分以下两种情况:1) 若呼叫层处于电梯当前运行层之下、目标运行层之上, 则电梯应在完成前一指令之前先下行至该层, 完成该层呼叫后再由近至远的完成其他各个呼叫动作。2) 呼叫层处于电梯当前运行层之上, 则电梯在完成前一指令之前不响应该指令, 直至电梯重新处于待命状态为止4。2.5 电梯的六项控制要求1) 呼叫接收控制接受每个呼叫按钮(包括内部和外部的呼叫)的呼叫命令,并做出相应的响应。2) 楼层呼叫控制电梯停在某一层( 例如2 层) 时, 此时按动该层的呼叫按钮(上呼叫或下呼叫) , 则相当于发出打开梯的门命令, 进行开门的动作过程; 若此时电梯的轿箱不在该层( 在1、3 层) ,则等到电梯关门后, 按照不换向原则控制电梯向上或向下运行。