(完整word版)四層樓電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、四層樓電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一一電工大作業(yè)作者姓名:學(xué)號(hào):班級(jí):任課教師:隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。隨著白動(dòng)控 制理論與微電子技術(shù)的發(fā)展、電梯的拖動(dòng)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(dòng)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(jī)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(diǎn)，目前已逐 步被淘汰，微機(jī)控制系統(tǒng)雖智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差， 系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以學(xué)握其維修技術(shù)等缺陷。而PLC控制系統(tǒng)由 于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)

2、計(jì)和調(diào)試周期較短等優(yōu)點(diǎn)，備受人們重視等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。關(guān)鍵詞：pic電樣可編程控制器第一章緒論.11.1電梯的硬件分析.11.1.1電梯的組成.11. 1.2電梯的工作原理.212可編程控制器簡(jiǎn)介.21.2.1可編程控制器的定義.21.2.2可編程控制器的工作原理.21.3松下FP-X系列概述.4第二章電梯設(shè)計(jì)方案.52.1電梯設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)的功能.5第三章控制流程設(shè)計(jì).63.1電梯控制流程.6第四章主電路設(shè)計(jì).74.1拽引電動(dòng)機(jī)主電路.74.2門廳電動(dòng)機(jī)主電路.7第五章 控制電路設(shè)計(jì).85.1輸入輸出地址分配表.85.1.1輸入地址分配表.85.1.2輸出地

3、址分配表.85.2 PLC外部接線圖.95.3.電梯控制的程序.95. 3.1編程界面圖.105. 3.2電梯控制的程序.12第六章程序仿真.14第七章分析與提高.19第八章作業(yè)心得與體會(huì).191第一章緒論1.1電梯的硬件分析1.1.1電梯的組成（1）曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)的主要功能是輸岀與傳遞動(dòng)力，使電梯運(yùn)行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。（2）導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能沿 著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。（3）轎廂轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的匸作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。（4）門系統(tǒng)門

4、系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門，層門，開門機(jī)，門鎖裝置組成。（5）重最半衡系統(tǒng)系統(tǒng)的主要功能是相對(duì)平衡轎廂重屋，在電梯工作中能使轎廂與對(duì)重間的重 量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動(dòng)正常。系統(tǒng)主要由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。（6）電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功能是提供動(dòng)力，實(shí)行電梯速度控制。電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電動(dòng)機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置等 組成。（7）電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏（柜），平層裝置，選 層器等組成。2（8）安全保護(hù)系統(tǒng)保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的

5、事故發(fā)生。由限速器，安全鉗，緩沖器，端站保護(hù)裝置組成。2.1. 2電梯的工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通 過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn) 轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)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(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。 常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，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(yùn) 載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ) 償裝置用來(lái)補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力

6、和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎 廂得以準(zhǔn)確?？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測(cè) 速、照明匸作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯加轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。安全 裝置保證電梯運(yùn)行安全。1. 2可編程控制器簡(jiǎn)介1. 2.1可編程控制器的定義PLC英文全稱Programmable Logic Controller.中文全稱為可編程邏輯控制 器，定義：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境中而設(shè)計(jì)的。它采 用一類可編程的控制器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定 時(shí)，技術(shù)與運(yùn)算操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各 種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。1. 2.

7、2可編程控制器的工作原理（一）PLC的工作方式PLC雖然以微處理器為核心，具有微型計(jì)算機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式 卻與微型計(jì)算機(jī)有很大的不同，微型計(jì)算機(jī)一般采用等待命令或中斷的工作方 式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式，當(dāng)有按鍵按下或I/O動(dòng)作，則轉(zhuǎn) 入相應(yīng)的子程序或中斷3服務(wù)程序，無(wú)按鍵按下，則繼續(xù)掃描等待。PLC采用循 環(huán)掃描的匸作方式，即順斥掃描，不斷循環(huán)這種匸作方式是在系統(tǒng)軟件控制下 進(jìn)行對(duì)。當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用具按控制要求編寫好并存于用戶存儲(chǔ)器中 的程M，按斥號(hào)作周期性的程丿子循環(huán)掃描，程序從第一條指令開始，逐條順斥 執(zhí)行用戶的程序直到程序結(jié)束。然后匝新返回第一條指令

8、，在開始下一次掃 描：如此周而復(fù)始。實(shí)際上PLC掃描工作除了執(zhí)行用戶程序外，還要完成其他 工作，整個(gè)工作過(guò)程分為自診斷。通訊服務(wù)、輸入處理、輸出處理、程序執(zhí)行 五個(gè)階段。（1）自診斷每次掃描用戶程序之前，都先執(zhí)行故障口診斷程序。自診斷內(nèi)容包括I/O部 分、存儲(chǔ)器、CPU等，并通過(guò)CPU設(shè)置定時(shí)器來(lái)監(jiān)視每次掃描是否超過(guò)規(guī)定的 時(shí)間，如果發(fā)現(xiàn)異常，則停機(jī)并顯示出錯(cuò)，若口診斷正常，則繼續(xù)向下掃描。 通訊服務(wù)（2）通訊服務(wù)PLC檢査是否有與編程器、計(jì)算機(jī)等的通訊要求，若有則進(jìn)行相應(yīng)處理。（3）輸入處理PLC在輸入刷新階段，首先以掃描方式按順序從輸入縮存器中寫入所有輸入 端子的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并將其存入內(nèi)存

9、中為其專門開辟的暫存區(qū)一輸入狀態(tài)映像 區(qū)中，這一過(guò)程稱為輸入采樣，或是如刷新，隨后關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí) 行階段，即使輸入端有變化，輸入映像區(qū)的內(nèi)容也不會(huì)改變，變化的輸入信號(hào) 的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入刷新階段被讀入。（4）輸出處理同輸入狀態(tài)映像區(qū)一樣，PLC內(nèi)存中也有一塊專門的區(qū)域稱為輸出狀態(tài)映像 區(qū)，當(dāng)程序的所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)映像區(qū)中所有輸出繼電器的狀態(tài)就 在CPU的控制下被一次集中送至輸出鎖存器中，并通過(guò)一定的輸出方式輸出， 推動(dòng)外部的相應(yīng)執(zhí)行器件工作，這就是PLC輸出刷新階段。（5）程序執(zhí)行PLC在程序執(zhí)行階段，按用戶程序順序掃描執(zhí)行每條指令。從輸入狀態(tài)映 像區(qū)獨(dú)處輸入

10、信號(hào)的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的運(yùn)算處理等，將結(jié)果寫入輸出狀態(tài)映像 區(qū)。通常將診斷和通訊服務(wù)合稱為監(jiān)視服務(wù)。輸入刷新和輸出刷新稱為I/O刷新。可以看出，PLC在一個(gè)掃描周期內(nèi)，對(duì)輸入狀態(tài)的掃描只是在輸入采樣 階段進(jìn)行，對(duì)輸出賦的值也只有在輸出刷新階段才能被送出，而在程序執(zhí)行階 段輸入、輸出會(huì)被封鎖。這種方式稱做4集中采樣、集中輸出。（二）掃描周期掃描周期即完成一次掃描（I/O刷新、程斥執(zhí)行和監(jiān)視服務(wù)）所需要的時(shí) 間，有PLC的工作過(guò)程可知，一個(gè)完整的掃描周期T應(yīng)為：T=（輸入一點(diǎn)時(shí)間* 輸入點(diǎn)數(shù)）+ （運(yùn)算速度*程序步數(shù)）+ （輸出一點(diǎn)時(shí)間*輸出點(diǎn)數(shù)）+監(jiān)視服務(wù)時(shí) 間掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于三個(gè)要素：一

11、時(shí)CPU執(zhí)行指令的速度；二是每條 指令占用的時(shí)間；三是執(zhí)行指令條數(shù)的多少，即用戶程序的長(zhǎng)度。掃描周期越 長(zhǎng)，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越慢。現(xiàn)在廠家生產(chǎn)的基型PLC的一個(gè)掃描周期大約為10ms,這對(duì)于一般的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)完全是允許的，不但不會(huì)造成影響，反而可 以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，這是因?yàn)檩斎氩蓸觾H在輸入刷新階段進(jìn)行。PLC在 一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間里實(shí)際上是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾常常 是脈沖式的，短期的，由于系統(tǒng)響應(yīng)慢，往往要幾個(gè)掃描周期才相應(yīng)一次，多 次掃描因瞬時(shí)干擾而引起的誤動(dòng)作將會(huì)大大減少，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能 力。但是對(duì)控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、相應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制 程

12、序，必要時(shí)還需要采取一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的影響帶來(lái)的 不良影響。1.3松下FP X系列概述FP-X系列產(chǎn)品是II本松下電工公司生產(chǎn)的小型PLC產(chǎn)品系列，其具體結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)、技術(shù)性能、特殊功能和編程手段等可見電工學(xué)（下冊(cè)）教材。第二章電梯設(shè)計(jì)方案2.1電梯設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)的功能由于電工學(xué)所學(xué)知識(shí)有限，難以在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出與現(xiàn)實(shí)生活中完全相同的 四層電梯控制系統(tǒng)，但是通過(guò)査閱資料，四層電梯控制系統(tǒng)應(yīng)完成一下兒項(xiàng)皋本 功能：（1）接收并記錄電梯在樓層以外的所有指令信號(hào),給予記錄并輸出記錄信號(hào)。5（2）根據(jù)最早記錄的信號(hào)，自動(dòng)判斷電梯是上行還是下行，這種邏輯判斷稱 為電梯的定向。電梯的定向根據(jù)

13、首先記錄信號(hào)的性質(zhì)可分為兩種。一種是指令定向，指令 定是把指令指出的目的地與當(dāng)前電梯位置比較得岀“上行”或“下行”結(jié)論。例 如，電梯在二樓，指令為一樓則向下行；指令為四樓則向上行。第二種是呼梯定 向，呼梯定向是根據(jù)呼梯信號(hào)的來(lái)源位置與當(dāng)前電梯位置比較，得出“上行”或 “下行”結(jié)論。例如，電梯在二樓，三樓乘客要向下，則按AX3,此時(shí)電梯的運(yùn) 行應(yīng)該是向上到三樓接該乘客，所以電梯應(yīng)向上。（3）電梯接收到多個(gè)信號(hào)時(shí)，采用首個(gè)信號(hào)定向，同向信號(hào)定向，同向信號(hào) 先執(zhí)行，一個(gè)方向任務(wù)全部執(zhí)行完后再換向。例如，電梯三樓，依次輸入二樓指令信號(hào)、四樓指令信號(hào)、一樓指令信號(hào)。 如用信號(hào)排隊(duì)方式，則電梯下行至二樓一

14、上行至四樓一下行至一樓。而用同向先 執(zhí)行方式，則為電梯下行至二樓一上行至四樓。顯然，第二種方式往返路程短, 因而效率高。（4）具有同向截車功能。例如，電梯在一樓，指令為四樓則上行，上行中三樓有呼梯信號(hào)，如果該 呼梯信號(hào)為呼梯向（K5）,則當(dāng)電梯到達(dá)三樓時(shí)停站順路子載客：如果呼梯信號(hào) 為呼梯向下（K4）,則不能停站，而是先到四樓后再返回到三樓停站。（5）一個(gè)方向的任務(wù)執(zhí)行完要換向時(shí)，依據(jù)最遠(yuǎn)站換向原則。例如，電梯在一樓根據(jù)二樓指令向上，此時(shí)三樓、四樓分別在呼梯向下信 號(hào)。電梯到達(dá)二樓停站，下客后繼續(xù)向上。如果到三樓停站換向，則四樓的要求 不能兼顧，如果到四樓停站換向，則到三樓可順向截車。本文就圍

15、繞以上兒點(diǎn)功能展開文獻(xiàn)査閱以及設(shè)計(jì)工作，在此添加必要的保護(hù) 環(huán)節(jié)并最終完成設(shè)計(jì)工作6第三章控制流程設(shè)計(jì)3.1電梯控制流程?hào)碎嗁Y料可知，理想電梯設(shè)計(jì)方案電梯控制流程如下，設(shè)計(jì)如下圖一所示:血梯的口動(dòng)控制過(guò)程的洗程圖,I圖一在本文的設(shè)計(jì)當(dāng)中不得不舍去許多步驟，比如“傳入阻抗劑等等，但基本設(shè)計(jì)控 制流程如上，且此圖對(duì)于本文的進(jìn)一步研究有指導(dǎo)作用。第四章主電路設(shè)計(jì)4.1拽引電動(dòng)機(jī)主電路根據(jù)2.1中對(duì)電梯設(shè)計(jì)方案所實(shí)現(xiàn)功能的要求以及3.1中對(duì)電梯流程控制的分 析設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)主電路如下圖二：7圖二如圖二所示：Q為電源總開關(guān) cKM1為電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器，接通之后電梯 上行。KM2為電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，接通

16、之后電梯下行。FU為電路短路保護(hù)。FR為電路過(guò)載保護(hù)。4.2門廳電動(dòng)機(jī)主電路門廳電動(dòng)機(jī)主電路與拽引電動(dòng)機(jī)主電路基本相同，如圖二，其中KM1換成KM3, KM2換成KM4,即KM1為門廳電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器，接通后，電梯開門。KM4為 門廳電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，接通后，電梯關(guān)門。其余部分基本相同。8第五章控制電路設(shè)計(jì)5 1輸入輸出地址分配表5.1.1輸入地址分配表名稱助記符號(hào)名稱助記符號(hào)一層位置開關(guān)XII一層上行呼梯X5二層位置開關(guān)X12二層上行呼梯X6三層位置開關(guān)X13三層上行呼梯X7四層位置開關(guān)X14二層下行呼梯X8一層指令開關(guān)XI三層下行呼梯X9二層指令開關(guān)X2四層下行呼梯X10三層指令開關(guān)X3四

17、層指令開關(guān)X45.2.2輸出地址分配表名稱助記符號(hào)名稱助記符號(hào)上行指示YA（指示燈）一層上行呼梯Y5下行指示YB（指示燈）二層上行呼梯Y6上行驅(qū)動(dòng)YC （KM1線圈） 三層上行呼梯Y7下行驅(qū)動(dòng)YD （KM2線圈） 二層下行呼梯Y8一層指令登記Y1三層下行呼梯Y9二層指令登記Y2四層下行呼梯Y10三層指令登記Y3開門模擬Yll （KM3線圈）四層指令登記Y4關(guān)門模擬Y12 （KM4線圈）95.2PLC外部接線圖PLC外部接線圖如下53電梯控制的程序105. 3.1編程界面圖松卜FPWIN-GR程字編寫界面圖如下:圖三圖四m也l翊WLKE心UK-/ 0 Stt SS5_T 卜xT小l l卜lHlI

18、釘|clol|“ I l丿山卜血 Tl,卄Iii圖五kJELWM/l屯旳亠艸5 l FI MMU禺劃gi Ma muo za Zfi so電KaD_MUD iidf巧( (B * r：s A 8 R H n；9Vwwirmfi_rmr diklikliLdildikhhlhEm十冋聞.-H .MH . I w-IWI iiwn Fv 4縄1初3丫I5kD剖5(01 fiZ,-i I-卜卄，ictri. eM#L*0片巧國(guó)蘭倚!?A M H3 8 6叫懷Y熾:15sM/CT G Fg-c if.I /fi3 叵I . IV：)sfi#4；X1H/I l問(wèn) ：M愴 4 監(jiān)監(jiān)G.T込比皿juxaiQ

19、 Ji ll16De 詔r 】ti/oiH廠-u/R3Z-Hii- 1uc|o|d r|WL 1 蟲 $ 盯 外第二步：接通觸點(diǎn)X6,即在第二層發(fā)出上行呼梯指令:回RWrawtz）護(hù)o its刖ft*i）*wm）工怛如g）scD|叫*i|（H：3邑13A叵憑網(wǎng)（B務(wù)|TK死I* feB?- r/-：丘靱第三步：觀察電梯驅(qū)動(dòng)方向，即觀察YC、YD線圈的接通情況，由下圖可知,YC線圈接通，即電梯上行驅(qū)動(dòng)，程斥止確;J4T?|Xl*l X21 Xl mH l-H/i_II_inBS駅d I一IF-pllHpllr4 -.H H . H H . II阿WCT .皿唱盤58-I卜!；1X1313/I_I

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21、(T a枕 注穢Q圧 a厲去 厲 T4 廈T K, I.阪】,wT y k- -,!/M2BJ6 HUJK* TAt麗 L19第二步：接通觸點(diǎn)XI,即系統(tǒng)發(fā)出一層指令信號(hào);第三步：觀察電梯驅(qū)動(dòng)方向，即觀察YC. YD線圈的接通情況，由下圖可知,YD線圈接通，即電梯下行驅(qū)動(dòng)，程序正確；mt? |R(Z)蘆臨(S舷在洼 2 灣敗D工貝江)6：Q) 8CQ口口口國(guó)田邛PA必?zé)樍钏鼞颜琂K |/ 2(M 說(shuō)討-T312162 K%!5T650324417U，：，：8 W佃口-1046 noT 卜A10H卜4 -/F8dPA K20:國(guó))283 rrz1-i_ii_11-re aa n n対i no H?7 R3 T2 TYB TJ ?511 .OTG) ma W) WO .IV) )& 7221第四步：觀察指示燈指示情況，即觀察YA. YB線圈接通情況，由下圖可知,YB線圈接通，即電梯下行指示燈亮，程序正確；stt?-tiZT /aItfDfiX畑負(fù)廠0口$550.財(cái)0) be . riff . 5二T I I位】:【挙“肩I 1彳曲分析：經(jīng)過(guò)測(cè)試，程序?qū)τ陔娞莸纳闲幸约跋滦序?qū)動(dòng)以及指示基本正確，除此Z外，對(duì)于電梯門廳控制系統(tǒng)的仿真可以這樣理解，在電梯到達(dá)指定樓層后，程序 經(jīng)歷一個(gè)掃描周期的開門過(guò)程，以及一個(gè)