五層電梯的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

1、XXXX大學(xué)XX學(xué)院畢業(yè)論文開題報告論文題目： 五層電梯的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè)： 電氣自動化技術(shù) 指導(dǎo)教師： 學(xué)生姓名： 2008年 5 月 15 日1.本課題研究的背景及目的 背景：生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進步。150年來，電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新手柄開關(guān)操縱、按鈕控 制、信號控制、集選控制、人機對話等等，多臺電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運輸能力的優(yōu)勢；變速式自動人行道扶 梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時間；不同外形扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封

2、閉。老式電梯使用大量的繼電器和接觸器進行控制，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、成本高昂、易于出故障、保養(yǎng)及維修困難等。用PLC取代繼電器和接觸器系統(tǒng)實現(xiàn)電梯自動控制，不僅由于用軟件編程取代了硬接線，在改變機械動作時只需要改變程序而無需重新配線，而且由于用PLC內(nèi)部的“軟繼電器”取代了電氣控制柜的安裝尺寸，充分體現(xiàn)出設(shè)計、施工周期短，通用性強，可靠性高優(yōu)點。  據(jù)統(tǒng)計，我國在用電梯34.6多萬臺，每年還以約5萬6萬臺的速度增長。電梯服務(wù)中國已有100 多年歷史，而我國在用電梯數(shù)量的快速增長卻發(fā)生在改革開放以后，目前我國電梯技術(shù)水平已與世界同步。目的: 熟悉PLC編程，掌握PLC梯形語言，掌握P

3、LC編程的方法。 培養(yǎng)實際操作、獨立思考、工作的能力，學(xué)以致用。2.本課題主要研究內(nèi)容和預(yù)期目標本課題主要研究內(nèi)容：本文主要內(nèi)容是研究電梯的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計。其中涉及到了電梯控制系統(tǒng)中最常見的問題，包括電梯的外呼梯、內(nèi)呼梯、開關(guān)門、制動、制動減速、啟動、啟動延時、關(guān)門保護、超重報警等主要內(nèi)容。預(yù)期目標：通過本次簡單的電梯（5層）控制系統(tǒng)設(shè)計，掌握PLC編程的方法，能夠舉一反三，通過現(xiàn)象看本質(zhì)，本次的設(shè)計內(nèi)容能為高層電梯的控制系統(tǒng)設(shè)計提供參考。3.本課題主要參考文獻1 廖常初，可編程程序控制器及應(yīng)用技術(shù)（第四版），重慶大學(xué)出版社，20062 劉克勤，可編程程序控制器PLC ，重慶交通大學(xué)印刷，

4、20073 葉安麗，電梯控制技術(shù)（第二版），機械工業(yè)出版社，2007 4.本課題具體進度安排1. 5月4日5月7日 查找資料2. 5月8日5月10日定題3. 5月11日5月20日提交初稿4. 5月21日5月27日提交二稿5. 5月28日6月6日提交三稿(定稿),答辯準備。5.指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師： 年 月 日五層電梯的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計專 業(yè) 電氣化鐵道技術(shù) 姓 名 劉曉晗 指導(dǎo)教師 趙永君 2012年 4 月 6 日畢業(yè)設(shè)計(論文)評語郁郁語指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師： 年 月 日是否能參加畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯： 指導(dǎo)教師： 年 月 日目 錄摘要11.概述12. PLC的特點23. PLC的

5、應(yīng)用領(lǐng)域34. PLC的選擇45.電梯的PLC控制系統(tǒng)工作原理46.轎廂內(nèi)控制面板示意圖87.電梯控制工作示意圖98.電梯控制接線原理圖 109.輸入輸出分配表 1110.梯形圖程序1311.指令表程序1812.結(jié)束語2213.參考文獻22五層電梯的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要：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)展一些電梯廠也在不斷改進設(shè)計、修改工藝。更新?lián)Q代生產(chǎn)更新型的電梯，電梯主要分為機械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩大部份，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)速是當前電梯拖動的主要發(fā)展方向。本文主要詳細講述了PLC在電梯控制系統(tǒng)中的

6、應(yīng)用。關(guān)鍵詞：PLC 電梯 控制系統(tǒng) 電梯系統(tǒng)設(shè)計Abstract: With the development of science and technology in recent years, China's elevator production technology for fast development. Some elevator manufacturers also continue to improve the design, modification process. Replacement of production update the elevators, e

7、scalators and mechanical systems can be divided into two parts control system, with automatic control theory and the development of microelectronics technology, elevator the drag way and means of control are great changes have taken place, exchange Speed is the main drag elevator the current directi

8、on of development. This article detailed account of the PLC in the elevator control system applications. Key words: PLC elevator control system elevator system design 1. 概述目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電路控制系統(tǒng)(“早期安裝的電梯多為繼電器控制系統(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

9、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，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)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。正是由于PLC有著如此多的優(yōu)點，PLC已成為系統(tǒng)自動化、信息化、遠程化及智能化的重要支柱。因而，學(xué)習PLC不僅是自動化系統(tǒng)集成的設(shè)計、使用與維修人員的迫切要求?？删幊绦蚩刂破魇俏⑿陀嬎銠C技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機.2. PLC的特點2.1

10、可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診 斷保

11、護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2.2 配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運 算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。2.3 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與

12、表達方式和繼電器電路圖 相當接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控 制打開了方便之門。2.4 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。2.5 體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，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

13、現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。3. PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。3.1 開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。3.2 模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog） 和

14、數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.3 運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模 塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。3.4 過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制

15、系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。3.5 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。3.6 通信及聯(lián)

16、網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推系出各自的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。4. PLC的選擇 FX2N是FX系列中功能最強、速度最高的微型可編程序控制器。它的基本指令執(zhí)行時間達0.08us每條指令，遠遠超過了很多大型可編程序控制器。用戶存儲器容量可擴展到16K步，最大可擴展到256個I/O點，有5種模擬量輸入/輸出模塊、高速計算器模塊、脈沖輸出模塊、4種位置控制模塊、多種RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴展板，以及模擬定時器

17、功能擴展板，使用特殊功能模塊和功能擴展板，可以實現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。本文使用FX2N-80MR。5. 電梯的PLC控制系統(tǒng)工作原理 本文以交流雙速電機拖動為例，介紹PLC在五層五站電梯中的應(yīng)用。5.1 開關(guān)門環(huán)節(jié) 電梯的開關(guān)門存在以下幾種情況： (1) 電梯投入運行前的開門。此時電梯位于基站，將開關(guān)梯鑰匙插入SA2內(nèi)，旋轉(zhuǎn)至開梯位置，則電梯應(yīng)自動開門，人員進入轎廂，選層后電梯自動運行。 (2) 電梯檢修時的開關(guān)門。檢修狀態(tài)下，開關(guān)門均為手動狀態(tài)，由開關(guān)門按鈕SB1、SB2實施開門與關(guān)門。 (3) 電梯自動運行停層時的開門。電梯在平層位置停層時， M140接通，電梯應(yīng)開始開門

18、。 (4) 電梯關(guān)門過程中的重新開門。在電梯關(guān)門的過程中，采用光幕傳感器進行檢測,若有人或物夾在兩門的中間，自動發(fā)送重新開門信號，以達到重新開門的目的。 (5) 呼梯開門。電梯到達某層站后，如果沒有人繼續(xù)使用電梯，電梯將?？吭谠搶诱敬?，若有人在該層站呼梯，電梯將首先開門，以滿足用梯的要求。若其他層站有人呼梯，電梯將首先定向，并起動運行，到達呼梯層時再開門，此時的開門按停層開門處理。 (6) 電梯停用后的關(guān)門。此時電梯到達基站，人員離開轎廂，電梯自動關(guān)門，將開關(guān)梯鑰匙插入SA2,旋轉(zhuǎn)到關(guān)梯位置，電梯的安全回路被切斷，PLC停止運行，電梯被關(guān)閉。 (7) 電梯自動運行時的關(guān)門。停站時間繼電器T5

19、0延時結(jié)束后，電梯自動關(guān)門。停站時間未到，可通過關(guān)門按鈕實現(xiàn)提前關(guān)門。M102：自動運行時開門禁止；M100：開門輔助繼電器；Y10：開門輸出；M101：關(guān)門輔助繼電器；Y11：關(guān)門輸出; M200: 光幕傳感器輔助繼電器; M220:Z重量探測器輔助繼電器。5.2 層樓信號的產(chǎn)生與清除環(huán)節(jié) 當電梯位于某一層時，指層感應(yīng)器(1KR-5KR)產(chǎn)生該層的信號，以控制指層燈的狀態(tài)，離開該層時，該樓層信號應(yīng)被新的樓層信號(上一層或是下一層)所取代。程序中當層的層樓輔助繼電器是用上層或是下層的層樓信號關(guān)斷的。 M110-M114：1到5層記憶燈輔助；Y14-Y20：1到5層記憶燈控制輸出。5.3 停層信

20、號的登記與消除環(huán)節(jié) 人員通過對轎廂內(nèi)操縱盤上1-5層選層按鈕的操作，可以選擇欲去的樓層。選層信號被登記后，選層按鈕下的指示燈亮。當電梯到達所選的樓層后，停層信號即被消除，指示燈也應(yīng)熄滅。程序中各內(nèi)選層輔助繼電器支路中串入了層樓輔助繼電器的動斷觸點。 M120-M124：內(nèi)選1到5層輔助繼電器；Y23-Y27：內(nèi)選1到5層記憶燈控制輸出。5.4 外呼信號的登記與消除環(huán)節(jié) 人員在廳門外呼梯時，呼梯信號應(yīng)被接收和記憶。當電梯到達該樓層，且定向方向與目的地方向一致時(基層與頂層除外)，呼梯要求已滿足，呼梯信號應(yīng)被消除。 按下外呼按鈕時，相對應(yīng)的外呼輔助繼電器接通，外呼鈕下的指示燈亮，表示呼梯要求已被電

21、梯接收并記憶。而該信號的消除環(huán)節(jié)是由當層信號的動斷觸點與運行方向信號的動斷并聯(lián)構(gòu)成。這樣安排是前邊提到過的電梯運行中只響應(yīng)同時呼梯的原則決定的。即電梯運行方向與呼梯目的的地方向一致且到達呼梯樓層時，電梯將停止，呼梯要求已滿足，呼梯信號被消除。電梯運行方向與呼梯目的地方向相反時，如電梯從一樓向上運行(上行)而呼梯要求從二樓向下，若有去三樓以上的內(nèi)選層要求及外呼梯要求，電梯到達二樓時(無二樓上行要求)不停梯，呼梯要求沒有滿足，呼梯信號不能消除；若三樓以上無用梯要求，電梯將停在二樓，但呼梯信號(二下)，不能立即消除，待人員進入轎廂，選層(去一樓)后，電梯定向下，則二下呼梯信號已滿足，呼梯信號被消除。

22、 M130:1層上行輔助；M131：2層上行輔助；M132：2層下行輔助；M133：3層上行輔助；M134：3層下行輔助；M135：4層上行輔助；M136：4層下行輔助；M137：5層上行輔助；Y30-Y37：1到5層外呼記憶燈控制輸出。5.5 電梯的定向環(huán)節(jié) 在自動運行狀態(tài)下，電梯首先應(yīng)確定方向，也即定向。電梯的定向只有兩種情況，即上行和下行。電梯處于待命狀態(tài)，接收到內(nèi)選和外呼信號時，應(yīng)將電梯所處的位置與內(nèi)選和外呼信號進行比較，確定是上行還是下行。一旦電梯定向后，內(nèi)選與外呼對電梯進行順向運行的要求沒有滿足的情況下，定向信號不能消除。檢修狀態(tài)下運行方向直接由上行和下行起動按鈕確定，不需定向。梯

23、形圖中M103及M104分別為定上行及定下行輔助繼電器，它們線圈的工作條件觸點塊由內(nèi)外呼信號及電梯位置信號組成，前文中所說的“比較”是通過電梯位置信號對呼梯信號的“屏蔽”實現(xiàn)的，比如當電梯上行且位于2層時，M111的動斷觸點斷開，1層的內(nèi)呼外喚都不再能影響上行狀態(tài)。 梯形圖中，M103及M104在電梯上行及下行的全過程中，存在不能全程接通的情況，如上行至5樓時，一旦5樓層樓繼電器M114接通時，M103則立即斷開，而此時電梯仍處于上行狀態(tài)，至5樓平層位置時才能停止。為解決這一問題，引入M143-M146，使上行與下行繼電器接通時間延長至上行及下行的全過程。若不使用M143-M146，可能會發(fā)生

24、下述情況：4樓向上的外呼信號(不存在其他外呼及內(nèi)選層信號)，使電梯上行，電梯至4樓位置，M113使M103斷開，從電梯至4樓位置到電梯停層開門，人員進行轎廂內(nèi)選5層之間的時間內(nèi)，1、2、3樓的外呼及內(nèi)選層信號可以使電梯在未完成4樓向上的運動之前定下行方向。 M103：定上行；M144：上行；Y21：上行指示；M104：定下行；M146：下行；Y22：下行指示。5.6 自動運行時啟動加速和穩(wěn)定運行環(huán)節(jié) 電梯的啟動條件是：運行方向已確定，門已關(guān)好。其梯形圖只考慮接觸器的通電，而沒有考慮其斷電與互鎖等問題。5.7 停車制動環(huán)節(jié) 電梯在停車制動之前，應(yīng)首先確定其停層信號，即確定要?？康臉菍?，應(yīng)根據(jù)電梯

25、的運行方向與外呼信號的位置和轎內(nèi)選層信號比較后得出。梯形圖中，各層的停車觸發(fā)信號在下行下呼，上行上呼及內(nèi)選層信號存在時產(chǎn)生，這些都是符合前邊所談到的停車原則。當存在觸發(fā)信號電梯又運行到當層時產(chǎn)生停車信號。停車信號M105梯形圖支路中M103、M104動斷觸點的作用是為了解決呼梯方向與電梯電梯運行方向相反時的停車問題(如二樓向下的外呼信號，使電梯從一樓向上運行時，M151不會被觸發(fā)，至二樓位置，靠M103、M104的動斷觸點使M105接通)而設(shè)置的。而停車信號的消除是停車時間到，T50為停層時間定時器。M150-M154：1至5樓停車觸發(fā)或復(fù)位；M105：停車信號。停車制動之前，應(yīng)先產(chǎn)生停車制動

26、信號，然后由停車制動信號控制接觸器實現(xiàn)停車制動。 M106：制動輔助繼電器。T50：停層時間(含制動時間)；M140：停層開門；Y0：上行；Y1：下行；Y2：高速；T51：啟動延時；Y3：低速；T52：啟動延時；T53：減速延時；Y5：慢速啟動；Y6： 制動減速; Y7： 制動。5.8 應(yīng)用舉例以下以某人甲乘坐電梯為例，做簡要解釋。甲在一樓按下上召喚按鈕，而此時電梯剛好正停在一樓沒人使用，則此時電梯接受召喚開門，甲進入轎廂內(nèi)，按下轎廂內(nèi)控制面板四樓內(nèi)選按鈕，然后按下關(guān)門按鈕，則電梯向上行駛。若在向上行駛期間有人在二、三樓進行下召喚則電梯不會停車，只記憶此次召喚，待到電梯沒人使用或向下行駛時才響

27、應(yīng)此操作；若在向上行駛期間有人在二、三樓進行上召喚則電梯停車等待人員進入轎廂后繼續(xù)向上行駛，待到四樓停車、開門，甲走出轎廂。就完成了乘客甲的乘梯要求。 HL6 SB10 燈 HL7 HL16 SB9 HL5 SB8 HL4 SB7 HL3 SB6 HL2 SB5 HL1 SB1 SB212345stop轎廂內(nèi)控制面板(圖1) SQ175SB2 HL15 5SQ4SB1 HL14 4SQ 4SB2 HL133SB1 HL12 3SQ3SB2 HL11 2SB1 HL10 2SQ2SB2 HL91SB1 HL8 1SQ SQ18電梯控制工作示意圖(圖2)輸入代號輸出代號X041SA2安全運行Y000KM1上行X000KA1門鎖Y001KM2下行X001SA1-1自動Y002KM3高速X002SA1-2檢修Y003KM4低速X003SB1開門Y004KM5啟動加速X004SB2關(guān)