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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录第一章 绪论 21.1 课题的必要性与发展概况 21.2电梯继电器控制系统的特点及存在问题 22与特点 2 2 3第三章 电梯硬件控制系统设计 43.1 PLC控制系统的设计分析 43.2电梯模型PLC控制系统设计 43.3 PLC选择和I/O地址分配及元件明细 53.4 I/O接线图 83.5 PLC硬件接线图 9第四章 电梯的软件控制系统设计 104.1电梯控制系统实现的功能 104.2电梯操作方式 114.3减速及平层控制 114.4控制系统流程图 114.5控制系统梯形图 134.6系统的调试及操作 23参考文献 24第一章 绪论1.1 课题的必要性与发
2、展概况PLC是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。电梯采用了PLC控制，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化。另外可方便地增加或改变控制功能。也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。随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。变频调速电梯使用了先进的SPWM技术，明显改善了电梯运行质量和性能;调速范围广、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，几乎可与直流电机媲美。同时明显改善了电动机供电电源的质量，
3、减少了谐波，提高了效率和功率因数，节能显著。1.2电梯继电器控制系统的特点及存在问题继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是，进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式己逐渐被PLC控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速技术己成为现代电
4、梯行业的一个热点。第二章 PLC的简介2.1 PLC的定义和特点可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选
5、用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。2.2PLC的基本结构PLC的基本结构如图2-1所示。CPU模块I/O模块编程器电源接口图2-1 PLC的基本结构PLC的基本结构：1.中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执
6、行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。2.存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 2.3 PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户
7、程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通
8、断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。第三章 电梯硬件控制系统设计3.1 PLC控制系统的设计分析任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：（1）最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操
9、作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。（2）保证PLC控制系统安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。（3）力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效
10、益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。3.2电梯模型PLC控制系统设计由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号。为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，
11、采用LED和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示显示(开关上带有指示灯)。根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列。上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级陈列，为实现随机逻辑控制提供了基础。当电梯以某一运行
12、方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼叫信号(上行呼叫标志寄存器、下行呼叫标志寄存器、有呼叫请求时，相应寄存器为l，否则为0)，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车：如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。系统還利用行程判断楼层，并转化成BCD码输出，通过硬件接口电路以LED显示！3.3 PLC选择和I/O地址分配及元件明细（1）PLC的选择电梯的电力驱动系统对电梯的起动加速、稳速运行、制动减速起着决定性作用。驱动系统的优
13、劣直接影响电梯的起动、制动、加减速度、平层精度、乘座的舒适感等指标。本设计选择了日本三菱公司生产的FX系列机，FX系列机具有体积小，功能较强，价格便宜，使用方便、灵活等优点。（2）元件明细表如表4-1所示表4-1 元件明细序号名称型号与规格单位数量备注1可编程控制器FX2-48MR或自定台12计算机自定台13绘图工具自定套14绘图纸B4张45组合开关HZ10-25/3个16位置开关LX19-111个117熔断器及配套熔芯RL6-15/4A套28三联按钮LA10-3H或LA4-3H个49接线端子排JX2-1015，500V（10A、15节）条4（3）I/O分配表如表4-2所示表4-2 I/O分配
14、表输入输出输入继电器电路元件作用输出继电器电路元件作用X000SB1开门按钮Y01KM1开门继电器X001SB2关门按钮Y02KM2关门继电器X002SQ1开门行程开关Y03KM3上行继电器X003SQ2关门行程开关Y04KM4下行继电器X004SQ3向上运行转换开关Y05KM5快速继电器X005SQ4向下运行转换开关Y06KM6加速继电器X006SL1红外传感器（左）Y06KM7慢行继电器X007SL2红外传感器（右）Y07HL1上行方向灯X010K门锁输入信号Y08HL2下行方向灯X011SQ5一层接近开关Y09HL3一层指示灯X012SQ6二层接近开关Y10HL4二层指示灯X013SQ7
15、三层接近开关Y11HL5三层指示灯X014SB3一层箱指令按钮Y12HL6一层箱指令指示灯X015SB4二层箱指令按钮Y13HL7二层箱指令指示灯X016SB5三层箱指令按钮Y14HL8三层箱指令指示灯X017SB6一楼向上呼叫按钮Y15HL9一层向上呼叫灯X020SB7二楼向上呼叫按钮Y16HL10二层向上呼叫灯X021SB8二楼向下呼叫按钮Y17HL11二层向下呼叫灯X022SB9三楼向下呼叫按钮Y18HL12三层向下呼叫灯X023SQ8一楼下接近开关X024SQ9二楼上接近开关X025SQ10三楼上接近开关X026SQ11二楼下接近开关3.4 I/O接线图电梯控制系统I/O接线图如图2-
16、3示图2-3 电梯的PLC控制的输入/输出接线图3.5 PLC硬件接线图PLC硬件接线图如图2-4所示COM COMX00 Y00X01X12 X13X14X5图2-4 PLC硬件接线图 第四章 电梯的控制系统设计4.1电梯控制系统实现的功能(1)一台电机控制上升和下降(2)各层设上/下呼叫开关(最顶层与起始层只设一只)(3)电梯到位后具有手动或自动开门关门功能(4)电梯内设有层楼指令键，开关门按键，警铃风扇及照明按键(5)电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯(6)待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门迎客(7)自动关门与提早关门.在一般情况下，电梯停站4-
17、6秒应能自动关门;在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作.(8)按钮开门。在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开。(9)内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序自动停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向。(10)自动定向。当轿厢内操纵盘上，选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自动确定运行方向。(11)呼梯记忆与顺向截停。电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。(12)自动换向。当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号。(13)自动关门待客
18、。当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时电梯应自动关门在调定时间内自动关闭轿厢照明。(14)自动返基站。当电梯设有基站时，电梯在完成全部指令后，自动驶回基站，停机待客。4.2电梯操作方式1)单轿厢下集选控制登记所有轿厢和厅门下行召唤;轿厢上行是只答应轿厢召唤，直至最高层;自动改变运行方向为下行，应答厅门下行召唤。2)单轿厢全集选登记所有厅门和轿厢召唤;上行时顺应答轿厢和厅门上召唤。直至最高层自动反向应答下行召唤和轿厢召唤。本设计采用全集选操作方式。4.3减速及平层控制电梯的工作特点是频繁起制动，为了提高工作效率、改善舒适感，要求电梯能平滑减速至速度为零时，准确平层，即“无速停车抱闸”，不要出
19、现爬行现象或低速抱闸，即直接停止，要做到这一点关键是准确发出减速信号，在接近层楼面时按距离精确的自动矫正速度给定曲线。本设计采用旋转编码器检测轿厢位置，只要电梯一运行，计数器就可以精确地确定走过的距离，达到与减速点相应的预制数时即可发出减速命令。不论哪种方式产生的减速命令，由于负载的变化、电网波动、钢丝绳打滑等，都会使减速过程不符合平层技术要求，为此一般在离层楼100-200mm处需设置一个平层矫正器，以确保平层的长期准确性。 4.4 控制系统流程图开始置初始状态输入外召唤信号输入指令信号启动关门关门结束启动，满速运行层楼到？减速平层位置到？停层开门停止运行？结束4.5控制系统梯形图4.5.1
20、电梯的开关门控制梯形图基本控制要求：电梯运行到某层呼叫或乘客需要去的某层后，电梯门打开，乘客进出。乘客进.出完毕后电梯门自动关闭。也可以手动开.关电梯门。根据要求设计出开.关门的控制梯形图。Y00000T0Y01M0T2T1M1图2-5 电梯开门、关门的梯形图程序程序设计说明：手动开.关门：在上图中X000为手动开门的按钮输入点。X001为手动关门按钮输入点。电梯运行到位后，按下按钮SB1，X000闭合，继而Y000闭合并自锁，电梯开门；开门到位后限制行程开关SQ1动作，X002断开，继而断开Y000，开门结束。需要手动关门时，按下关门按钮SB2，X001闭合，继而Y001闭合并自锁，电梯关门
21、；关门到位后关门行程开关SQ2动作，X003断开，继而Y001，关门结束。自动开.关门；电梯运行到位后，相应的楼到层接进开国闭合。T0开始计数，计到三秒后，T0动作，T0触点闭合，Y000闭合，Y000闭合动作，打开电梯门。Y0闭合后，T1开始定时，五秒后，T1触点闭合，Y001闭合，实现自动关门。关门到位后，关门到位行程开关动作，继电器X003断开，Y001失电，关门结束。自动关门时可能会夹住乘客，一般在门内的两侧社有红外检测装置。见图中的X006和X007，当有人进出时，X006和X007闭合，M0闭合并自锁，时断开的关门继电器Y001通路并接通T2通路。2S后，T2动作，M0失电，接通Y
22、001通路并实现自动关门。4.5.2到层指示控制梯形图 基本控制要求；用数字显示电梯所到的层数，要求电梯到达某层是显示出该数字。梯形图如图（图26）。 程序说明：在图中X（011013）代表楼到各层的层接近开关，Y（012014）为层指示灯继电器，当电梯到达某层时。某层到某层的层接进开关闭合，相应的指示灯亮。例如：电梯到达二层时X012闭合，使M3闭合，则Y013闭合并自锁，二楼指示灯亮，表示电梯已经到达二层。当电梯离开二层时，X012断开，而层指示灯灭。 程序说明：在图中X（011013）代表楼到各层的层接近开关，Y（012014）为层指示灯继电器，当电梯到达某层时。某层到某层的层接进开关闭
23、合，相应的指示灯亮。例如：电梯到达二层时X012闭合，使M3闭合，则Y013闭合并自锁，二楼指示灯亮，表示电梯已经到达二层。当电梯离开二层时，X012断开，而层指示灯灭。M2M3Y09Y10Y04图2-6电梯到层指示的梯形图程序4.5.3层呼叫指示控制梯形图 基本控制要求：层呼叫指示控制，即当乘客在轿厢外层按下呼叫安钮，相应的指示灯亮，呼叫信号一直保持到电梯到达该层且相应的接近开关动作后才被撤消；轿厢内去某层的指示控制，即当乘客需去某层时，在轿厢内按下相应的安钮，该层指示灯亮，直到电梯到达该层，指示灯熄灭。Y15Y16Y17Y18Y12Y13Y14图2-7 电梯层呼叫指示的梯形图程序4.5.4
24、电梯的启动和运行控制梯形图 控制要求：方向控制，即当电梯上行时，上行指示灯亮，下行时下行指示灯亮；启动控制，即电梯运行到位后，在关门信号和门锁信号符合要求的情况下，电梯运行后经过2S的加速，在接进目标楼层是开始转为慢速运行，直到目标楼层时停止。程序设计说明：在门锁信号X及关门信号符合要求的情况下，M4闭合，Y002闭合，电梯快速运行，经过2S后，电梯加速运行。如；电梯接近二层时二层的上下接近开关X011与Y013接通Y006，电梯慢速运行。当电梯到达二层时，Y013动作断开，电梯停止，同理可使得Y002闭合，接通电梯向下指示灯电路，使电梯下行。+Y07Y08M5M4Y02Y03Y04T3Y05
25、Y06图2-8 电梯启动和运行的梯形图程序n 电梯控制系统梯形图所对应的指令语句表,如下所示：表4-2 指令语句表指令程序指令程序0 LD X00 21 LD X061 OR Y0022 OR X072 OR T023 OR M03 ANI M124 ANI T2 4 ANI Y0125 OUT M0 5 ANI X0226 LD M0 6 OUT Y0027 OUT T27 LD X0928 K208 OR X1029 LD Y009 OR X1130 ANI Y01 10 ANI M131 OUT TI 11 ANI Y0032 K50 12 OUT T033 LD Y04 13 K303
26、4 OR Y06 14 LD X0135 OUT M1 15 OR Y0136 LD X09 16 OR T137 OR X1117 ANI X0338 LDI M318 ANI Y0039 AND M2 19 ANI Y240 ORB 20 OUT Y0141 OUT M2 指令程序指令程序42 LD XIO63 AND Y1143 LDI M264 ORB44 AND M365 ANI Y1045 ORB 66 ANI X0946 OUT M3 67 OUT Y1147 LD X09 68 LD X1548 LD M2 69 OR Y1549 AND Y0970 LDI X0850 ORB
27、 71 ORI X0951 ANI Y10 72 ANB52 ANI Y1173 ANI X0953 OUT Y0974 OUT Y1554 LD X10 75 LD Y1555 LD M3 76 OR Y1656 AND Y1077 LDI X0857 ORB 78 ORI Y1058 ANI Y09 79 ORI Y0859 ANI Y1180 ANB60 OUT Y10 81 ANI X1061 LD X1182 OUT Y1662 LD M283 LD X17指令程序指令程序84 OR Y17105 OUT Y1385 LDI X08106 LD X1486 ORI Y10 107 O
28、R Y1487 ORI Y07108 ANI Y1188 ANB 109 OUT Y1489 ANI X10110 LD Y1490 OUT Y17111 LD Y1391 LD X18 112 ANI Y1092 OR Y18113 ORB 93 LDI X08114 ANI Y1194 ORI Y11115 ANI Y0395 ANB 116 ANI Y1196 ANI X11117 OUT Y0797 OUT Y18118 LD Y1298 LD X12119 LD Y1399 OR Y12120 ANI Y10100 ANI Y09121 ORB 101 OUT Y12122 ANI
29、Y09 102 LD X13123 ANI Y02103 OR Y13124 ANI Y07104 ANI Y10125 OUT Y08指令程序指令程序126 LD Y14147 OR Y14127 AND Y11148 ANB128 LD Y13149 ANI Y11129 AND Y10150 AND Y07130 ORB 151 AND M4131 LD Y12152 ANI Y03132 AND Y09153 OUT Y02133 ORB154 LD X05134 OR M5155 LDI Y10135 OUT M5156 OR Y12136 LD X04157 ANB137 AND
30、X07158 ANI Y09138 LD X05159 AND Y08139 AND Y08160 AND M4140 ORB161 ANI Y02141 AND X08162 OUT Y03142 ANI M5163 LD Y02143 ANI Y01164 OR Y03144 OUT M4165 AND M4145 LD X04166 ANI Y06146 LDI Y10167 OUT Y04指令程序指令程序168 LD Y04187 ANB169 OUT T3188 ANI Y09170 K20189 ANI Y10171 LD T3190 ANI Y11172 ANI Y06191 O
31、UT Y06173 OUT Y05195 END174 LD Y02175 OR Y03176 LDI Y05177 LD X19178 AND Y12179 ORB178 LD X20179 AND Y13180 ORB181 LD X21182 AND Y14183 ORB184 LD X22185 AND Y13186 ORB4.6系统的调试与操作（1）按下呼叫按钮，电梯在检测到门厅或轿箱的召唤信号后，便会上升到指定楼层。上升过程中，只执行上行信号，向下信号无效，反之亦然。（2）电梯开始起动，通过变频器驱动电机拖动轿箱运动。轿箱运动速度由低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至目标层。
32、（3）当电梯检测到目标层减速点后，电梯进入减速状态，由高速变为低速，并以低速运行至平层点停止。（4）平层后，经过一定延时开门，直至碰到开门到位行程开关；再经过一定延时后关门，直到安全触板开关动作。参考文献(1)杨长能.可编程序控制器(PC)基础及应用lull，重庆:重庆大学出版社，1999(2)高丽丽. PLC控制交流变频调速控制系统在电梯中的研究，山东：山东科技大学，2003-6(3)廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用，重庆：重庆大学出版社，2001(4)汪晓平.可编程控制器系统开发实例导航，北京：人民邮电出版社，2004-7(5)郁汉琪.机床电气及可编程控制器实验、课程设计指导书，高等教育出版社2001(6)陈立定.电气控制与可编程控制器.广州:华南理工大学出版社,200l(7)刘载文.电梯控制技术.北京:电子工业出版社,1996(8)孟红军.三菱变频调速器FR-A500专心-专注-专业