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1、 毕业设计（论文）电梯PLC控制设计姓名 朱旭 班级 电07高技4班 专业 电气工程及其自动化时间 2011年12月 指导老师 师金莉 句 容 农 林 学 院1第 1 页 共 61页论 文 摘 要本文介绍一种电梯PLC控制系统。电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。而控制电梯运行的PLC系统也要求越来越高，要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。该系统主要由PLC、逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为
2、一体的控制系统。本机控制单元采用以三菱公司的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的升降；加、减速；平层；起动、制动控制。其结构简单、运行效率高、平层精度高、易于理解与掌握。关键词：PLC控制系统 电梯 逻辑控制电路 变频器目录论 文 摘 要1关键词：1目录3前言4第一章 总体设计方案51.1 总体方案的确定51.2 电梯PLC控制系统的构建61.3 可行性论证81.4 设计的整体布局及其选型9第二章 可编程序控制器的结构与工作原理112.1 PLC的体系结构112.2 可编程序控制器的基本结构112.3 开关量I/O模块132.3.1 输入模块132.
3、3.2 输出模块142.4 可编程序控制器的工作原理142.4.1 可编程序控制器的工作原理152.4.2 扫描周期152.5 PLC的选型162.5.1 输入输出（I/O）点数的估算162.5.2 存储器容量的估算172.5.3 控制功能的选择172.5.4 机型的选择182.6 FX2N可编程序控制器简介202.7 PLC控制程序设计202.7.1 PLC控制系统的设计基本原则202.7.2 PLC编程步骤202.7.3 PLC提供的编程语言20第三章 电梯的发展、分类、规格参数及组成223.1 概述223.1.1 电梯产品的录属关系和在人民物质生活中的作用223.1.2 电梯产品发展简史
4、223.1.3 电梯的运行工作情况223.2 电梯的分类243.2.1 按用途分类243.2.2 按速度分类243.2.3 按曳引电动机的供电电源分类243.2.4 按有、无蜗轮减速器分类253.2.5 按驱动方式分类253.2.6 按控制方式分类253.2.7 按拖动方式分类253.3 电梯的主要参数及规格尺寸253.3.1 电梯的主要参数253.3.2 我国有关标准对电梯主要参数和规格尺寸的规定263.4 电梯的组成部件26第四章 电梯的电气控制系统294.1 概述294.2 电梯电气控制系统中的主要电器部件294.3 电梯自动控制系统中的各主要控制环节及结构原理324.3.1 各类电梯安
5、全可靠运行的充分与必要条件324.3.2 电梯自动开关门的控制环节334.3.3 电梯的方向控制环节344.3.4 发生制动减速信号的控制环节384.3.5 主驱动控制环节404.3.6 电梯的安全保护环节404.4 电梯的内外召唤指令的登记与消除434.4.1 召唤指令信号登记记忆线路的原理说明444.4.2 轿内信号的登记、记忆与消除454.4.3 层外召唤信号的登记记忆与消除464.5 电梯的信号指示系统474.5.1 数码显示的层楼指示灯474.5.2 运行方向灯、轿内指令及厅外召唤信号灯474.5.3 超载信号指示灯及音响484.6 电梯的消防控制系统494.6.1 电梯控制系统中适
6、应消防控制的几个基本要求494.6.2 消防控制系统的类型及工作原理504.7 交流信号控制电梯线路原理说明514.7.1 概况514.7.2 电梯投入使用和撤出使用514.7.3 自动开关门514.7.4 电梯的启动，加速和满速运行，制动减速，停车和开门514.7.5 指令信号登记，记忆和消除524.7.6 电梯的安全保护52第五章 结 论53第六章 致 谢54参 考 文 献55附录一 I/O分配表56附录二 交流双速电梯线路图元件代号说明59前言 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。
7、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，
8、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。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
9、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
10、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
11、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
12、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 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、承重能力
13、及良好的通风条件。2).曳引系统曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮组成。曳引机由电动机联轴器、制动器、减速器、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源；曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重装置（或者两端固定在机座房上），依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢的升降；导向轮的作用是分开轿厢和对重装置的距离，采用复绕型时还可增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或重梁上。当钢丝绳的绕绳比大于1时，在轿厢和对重架上应增设反绳轮。反绳轮的个数可以是1个、2个，甚至3个，这与曳引比有关。3).导向系统导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。它的作用是限制轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导轨固定在导轨架
14、上；导轨架是支承导轨的组件，与井道壁联接；导靴装在轿厢和对重架上，与导导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。4).门系统门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。轿厢门社在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成；层门社在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴和门锁装置及开锁装置组成；开门机社在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。5).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；轿厢体空间的大小由额定载重量和额定载客量决定。6).门厅每一层电梯门口装的门，门上带有机器锁及电气接点。客梯多为自动开关门，开关门由轿厢门上的开门刀带动厅门上的橡皮勒辘来完成的，而轿厢门是由轿厢上的开关门装置驱动的。7).井道井道由围壁、顶板及底坑围成一个在纳电梯轿厢和对重的有限空间。为了出人，在每个层站开有入口。8).围壁围壁的作用是将电梯与外界分隔开，当导轨架直接安装在围壁上时，它还应承受费切力。围壁的结构分为封闭式和空格式。9).顶板井道的顶部是机房，它是维修人员工作的地方。因此顶板必须
