關(guān)于電梯的PLC控制

1、機電一體化技術(shù)專業(yè)關(guān)于電梯的PLC控制綜合課程設(shè)計姓 名： 班 級： 指導(dǎo)教師： 日 期: 秦皇島職業(yè)技術(shù)學(xué)院·機電工程系引言電梯是樓宇現(xiàn)代文明的標志，已成為高層建筑中不可缺少的垂直交通工具。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來，我國的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，隨著自動控制理論與微電子技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化，交流調(diào)速是當(dāng)前電梯拖動的主要發(fā)展方向。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點，目前已逐漸被淘汰。微機控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強的功能，但

2、也存在抗擾性差、系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜。一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷。而PLC控制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器電梯控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。關(guān)鍵字：PLC控制；交流調(diào)速；電梯拖動目 錄引 言第一章電梯的簡介.第一節(jié)電梯的組成第二節(jié)電梯工作原理第二章可編程控制器第一節(jié) PLC的定義第二節(jié) PLC的工作原理 第三節(jié) PLC的編程語言 第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計第一節(jié) PLC控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)分配第二節(jié) I/O接線圖第三節(jié) 設(shè)計流程圖第四章結(jié)論參考文獻第一章 電梯簡介1.1電梯的

3、組成 電梯主要由曳引系統(tǒng)、轎廂、重量平衡系統(tǒng)、導(dǎo)軌、門系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)、電力拖動和電氣控制系統(tǒng)等部件組成。曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，拖動電梯運行。曳引系統(tǒng)主要由曳引電動機、減速機、曳引輪和電磁抱閘組成。曳引電動機也稱主電機，通常采用交流電動機，目前大多采用變頻器對其進行速度和轉(zhuǎn)矩控制。轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂在井道中沿著導(dǎo)軌作升降運動。井道側(cè)壁對應(yīng)各樓層的相應(yīng)位置裝有減速、平層的遮磁板，以便發(fā)送減速、停車信號。在井道中還設(shè)有各層的樓層編碼開關(guān)的磁塊，用做樓層指示信號。轎廂內(nèi)門的操作盤上設(shè)有選層按鈕及相應(yīng)的指示燈，還有開/關(guān)門按鈕等各種顯示電梯運行狀態(tài)的

4、指示燈。門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機、門鎖裝置組成。轎廂門的上方裝有開門機，開門機由一臺小電動機驅(qū)動來實現(xiàn)開/關(guān)門動作。在井道對應(yīng)各樓層候梯廳一側(cè)開有廳門，廳門平時是關(guān)閉的，只有當(dāng)轎廂停穩(wěn)在該層時，廳門被轎門的聯(lián)動機構(gòu)帶動一起打開或關(guān)閉。在各層廳門的一側(cè)面裝有呼梯按鈕和樓層顯示裝置，呼梯按鈕通常有上行呼梯、下行呼梯各一個（最底層只有上行呼梯按鈕、最高層只有下行呼梯按鈕）。按鈕內(nèi)（有時在按鈕旁）裝有呼梯相應(yīng)指示燈，該燈亮表示呼梯信號被控制系統(tǒng)登記。樓層顯示裝置有時也設(shè)在廳門上方。電氣控制系統(tǒng)由PLC、變頻器、交流電動機、輸入/輸出電器部件和控制屏等組成，主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。本課

5、題側(cè)重電梯的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，未能實現(xiàn)主電動機的升降速度的調(diào)節(jié)以及安全保護體統(tǒng)的實現(xiàn)。1.2電梯工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂與對重（又稱配重），纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運動，防止轎廂在運行中產(chǎn)生偏斜或擺動。常閉式制動器在電動機工作時間松閘，使電梯運轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少發(fā)動機功率。補償

6、裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準確?？?。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的于東方向和所在樓層位置。第二章 可編程控制器2.1 PLC的定義PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。（5）體積小，重量輕，能耗低。以超小型PLC為例

7、，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。2.2 PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。（1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)

8、據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而

9、其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。（3）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。2.3 PLC的編程語言編程語言是PLC的重要組成部分，PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應(yīng)用戶編程的需要。利用編程語言，按照

10、不同的控制要求編寫不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計和改變幾點起的硬件接線線路，這就是所謂的4“可編程序”。程序由編程器送到PLC內(nèi)部的存儲器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。PLC共有5種標準編程語言，其中有三種圖形語言，即梯形圖、功能塊圖，和順序功能圖，兩種文本語言，即結(jié)構(gòu)化文本和指令表。其中梯形圖是最早使用的一種PLC語言，也是現(xiàn)在最常用的編程語言。它是從繼電氣控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的，它繼承了繼電氣控制系統(tǒng)中的基本工作原理和電器邏輯關(guān)系的表達方法，梯形圖預(yù)計電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別，所以在邏輯控制系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。它的最大特點就

11、是直觀、清晰。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 PCL控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)分配PLC五層電梯控制系統(tǒng)的輸入、輸出點分配表如下所示：PLC輸入、輸出點分配表輸入點對應(yīng)信號輸出點對應(yīng)信號X1呼叫按鈕1Y0電梯上升（KM1）X2呼叫按鈕2Y1電梯下降（KM2）X3呼叫按鈕2Y2開門（KM3）X4呼叫按鈕3Y3關(guān)門（KM4）X5呼叫按鈕3Y4上行指示X6呼叫按鈕4Y5下行指示X7呼叫按鈕4Y6蜂鳴器X10呼叫按鈕5Y7-X11內(nèi)呼按鈕去1樓Y101外呼指示X12內(nèi)呼按鈕去2樓Y112外呼指示X13內(nèi)呼按鈕去3樓Y122外呼指示X14內(nèi)呼按鈕去4樓Y133外呼指示X15內(nèi)呼按鈕去5樓Y143外呼指示X161樓

12、平層信號傳感器Y154外呼指示X172樓平層信號傳感器Y164外呼指示X203樓平層信號傳感器Y175外呼指示X214樓平層信號傳感器Y20內(nèi)呼按鈕去1樓指示X225樓平層信號傳感器Y21內(nèi)呼按鈕去2樓指示X23上下限位Y22內(nèi)呼按鈕去3樓指示X24轎廂內(nèi)開門按鈕Y23內(nèi)呼按鈕去4樓指示X25轎廂內(nèi)關(guān)門按鈕Y24內(nèi)呼按鈕去5樓指示X26紅外線傳感器（左）Y25LED層顯示a段X27紅外線傳感器（右）Y26LED層顯示b段Y27LED層顯示c段Y30LED層顯示d段Y31LED層顯示e段Y32LED層顯示f段Y33LED層顯示g段M1011樓上升外呼按鈕用，用于記憶外呼按鈕呼梯信號，平層解除M1

13、11上升綜合信號M1022樓上升M112M1032樓下降M113M1043樓上升M114M1053樓下降M115下降綜合信號M1064樓上升M116M1074樓下降M117M1085樓下降M118M5011樓平層平層用，用于記憶平層信號，被其他平層信號解除M119上升記憶信號M5022樓平層M120下降記憶信號M5033樓平層M2261層有效開門信號M5044樓平層M2272層有效開門信號M5055樓平層M2283層有效開門信號M201內(nèi)呼去1樓用于要去的樓層，平層時解除M2294層有效開門信號M202內(nèi)呼去2樓M2305層有效開門信號M203內(nèi)呼去3樓M240已正常開關(guān)門記憶信號M204內(nèi)呼

14、去4樓M2411層手動開門M205內(nèi)呼去5樓M2422層手動開門M2111樓上升開關(guān)門有效外呼M2433層手動開門M2122樓上升M2444層手動開門M2132樓下降M2455層手動開門M2143樓上升M246各層手動開門信號綜合M2153樓下降T0開門時間M2164樓上升T1關(guān)門時間M2174樓下降T2開門延時時間M2185樓下降M221內(nèi)呼去1樓開關(guān)門有效內(nèi)呼M222內(nèi)呼去2樓M223內(nèi)呼去3樓M224內(nèi)呼去4樓M225內(nèi)呼去5樓3.2 I/O接線圖輸出回路接線圖3.3設(shè)計流程圖系統(tǒng)總體設(shè)計流程如下圖所示：第四章 結(jié)論在本次畢業(yè)設(shè)計中，我通過查閱與課題有關(guān)的技術(shù)參考資料，了解與此有關(guān)的應(yīng)用

15、技術(shù)，同時學(xué)習(xí)掌握三菱系列PLC的編程調(diào)試方法，在此基礎(chǔ)上設(shè)計并完成了用三菱PLC控制五層電梯系統(tǒng)的硬件和軟件，給出系統(tǒng)硬件的設(shè)計說明，以及軟件的設(shè)計構(gòu)思，并編寫出相應(yīng)的梯形圖。畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)階段的一次非常難得的理論與實踐相結(jié)合的機會，通過這次獨立地設(shè)計出電梯PLC控制系統(tǒng)，我擺脫了單純的理論學(xué)習(xí)狀態(tài)。通過實際的軟、硬件設(shè)計與選擇，鍛煉了我綜合運用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料以及專業(yè)文獻翻譯等其他方面的能力水平。通過與秦老師的溝通與交流，我了解到許多PLC的實際運用知識，硬件設(shè)備的選用方法等，讓我的綜合能力得到了提高。這一次的畢業(yè)設(shè)計使我得到了寶貴的實際設(shè)計經(jīng)驗，使我能夠更好的把理論與實踐結(jié)合起來，再未來的工作中表現(xiàn)出更好的自主學(xué)習(xí)能力和靈活應(yīng)變能力。順利如期的完成本次綜合設(shè)計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。但在此次畢業(yè)設(shè)計中，我還有一些未能完成遺憾。由于能力所限，我僅僅運用PLC實現(xiàn)了電梯最基本的運動控制功能，在實際運行中還存在一些不足，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我會更關(guān)注實際與理論的結(jié)合，爭取把理論很好的運用到實際中來。參考文獻1劉建華，三菱FX2N系列PLC應(yīng)用技術(shù)，機械工業(yè)出版社， 2010。2韓曉新，三菱FX