基于PLC4层电梯设计.docx
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基于PLC4层电梯设计
《可编程控制器原理及应用》
《PLC及电气控制》
课程设计
题目：
基于PLC控制四层电梯自动控制设计
姓名：
张丞瑀同组人：
谷远见
学号：
09130213
专业、年级：
0902测控技术与仪器
指导教师：
杨忠君
2012年11月
摘要
虽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。
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，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。
关键词：
电梯；控制系统；PLC控制
目录
摘要1
一、四层电梯自动控制系统设计任务书3
1．控制要求3
2．设计任务4
二、四层电梯控制系统组成4
1、电梯硬件系统5
2、电梯控制系统5
3、电梯PLC控制系统框图5
三、四层电梯PLC自动控制系统设计过程7
1、控制程序工艺流程图设计7
2、输入/输出分析7
3、I/O分配7
4、绘制电器控制原理图8
5、控制程序设计9
6、控制系统程序调试14
四、总结14
一、四层电梯自动控制系统设计任务书
1．控制要求
1）采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。
电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。
一层有上升呼叫按钮SB11和指示灯H11，二层有上升呼叫按钮SB21和指示灯H21以及下降呼叫按钮SB22和指示灯H22，三层有上升呼叫按钮SB31和指示灯H31以及下降呼叫按钮SB32和指示灯H32，四层有下降呼叫按钮SB41和指示灯H41。
一至四层有到位行程开关ST1～ST4。
电梯内有一至四层呼叫按钮SB1～SB4和指示灯H1～H4；电梯开门和关门按钮SB5和SB6，电梯开门和关门分别通过电磁铁YA1和YA2控制，关门到位由行程开关ST5检测。
此外还有电梯载重超限检测压力继电器KP以及故障报警电铃HA。
控制信号说明如表11-4所示。
表11-4四层电梯控制信号说明
输入
输出
文字符号
说明
文字符号
说明
SB1
电梯内一层按钮
H1
电梯内一层按钮指示灯
SB2
电梯内二层按钮
H2
电梯内二层按钮指示灯
SB3
电梯内三层按钮
H3
电梯内三层按钮指示灯
SB4
电梯内四层按钮
H4
电梯内四层按钮指示灯
SB11
一层上升呼叫按钮
H11
一层上升呼叫按钮指示灯
SB21
二层上升呼叫按钮
H21
二层上升呼叫按钮指示灯
SB22
二层下降呼叫按钮
H22
二层下降呼叫按钮指示灯
SB31
三层上升呼叫按钮
H31
三层上升呼叫按钮指示灯
SB32
三层下降呼叫按钮
H32
三层下降呼叫按钮指示灯
SB41
四层下降呼叫按钮
H41
四层下降呼叫按钮指示灯
SB5
电梯开门按钮
KM1
电动机正转接触器
SB6
电梯关门按钮
KM2
电动机反转接触器
SB7
检修开关
YA1
电梯开门电磁铁
ST1
电梯一层到位限位开关
YA2
电梯关门电磁铁
ST2
电梯二层到位限位开关
HA
电梯故障报警电铃
ST3
电梯三层到位限位开关
ST4
电梯四层到位限位开关
ST5
电梯关门到位限位开关
SP
电梯载重超限检测
FR
电动机过载保护热继电器
2）楼层呼叫按钮及电梯内按钮按下，电梯未达到相应楼层或未得到相应的响应时，相应指示灯一直接通指示。
3）电梯运行时，电梯开门与关门按钮不起作用，电梯到达停在各楼层时，电梯开门与关门动作可由电梯开门与关门按钮控制，也可延时控制，但检测到电梯超重时，电梯门不能关闭，并由报警电铃发出报警信号。
4）电梯最大运行区间为三层距离，若一次运行时间超过30s，则电动机停转，并由HA报警。
5）检修开关SB7接通时，电梯下行停在一层位置，进行检修，其他所有动作均不相应。
6）电梯拖动电动机控制电路有各种常规电气保护，如短路保护、过载保护、正反转互锁等。
7）相关参数：
①拖动电动机M：
5.5kW，AC380V，11.6A，1440r/min。
②指示灯H：
0.25W，DC24V。
③电铃HA：
8W，AC220V。
④电磁铁YA：
100mA，AC220V。
2．设计任务
1）根据控制要求进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
2）分析电梯所有可能运行的方式，并依此编制电梯运行PLC控制程序，有条件可以利用电梯模型或模拟开关板调试程序，模拟运行。
3）编写设计说明书，内容包括：
①设计过程和有关说明。
②基于PLC的电梯电气控制系统电路图。
③PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④电器元器件的选择和有关计算。
⑤电气设备明细表。
⑥参考资料、参考书及参考手册。
⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。
二、四层电梯控制系统组成
1、电梯硬件系统
电梯硬件系统主要由曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统组成。
（1）曳引系统
曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。
曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。
（2）导向系统
导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。
导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。
（3）轿厢
轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。
轿厢由轿厢架和轿厢体组成。
（4）门系统
门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。
门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。
（5）重量平衡系统
系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。
系统主要由对重和重量补偿装置组成。
（6）电力拖动系统
电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。
电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。
（7）电气控制系统
电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。
电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏（柜），平层装置，选层器等组成。
（8）安全保护系统
保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。
由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成。
2、电梯控制系统
电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。
（1）电力拖动
电力拖动部分由拽引电机、抱闸和相应的开关电路以及开门机组成。
（2）电气控制
电气控制部分又称控制电路，它是电梯控制系统的核心。
它包含两部分:
拖动控制电路和信号控制电路。
拖动控制电路因电梯的拖动方式不同而各异。
可以是接触器线圈及其相关的控制电路，也可以是电力电子器件的门极控制电路，对于有速度闭环控制的系统，还必须考虑含有电源、电压、速度检测电路和调节电路。
信号控制电路与拖动的方式关系不大，主要与程序能够实现的功能有直接的关系。
因此，不同的拖动方式的电梯可以采用同一信号控制电路。
（3）PLC系统部分
完成所设定的控制任务所需要的PLC规模主要取决于控制系统对输入，输出点的需求量和控制过程的难易程度。
I/0点的估算:
输入信号有:
内呼信号4个，外呼信号6个，开关门信号2个，轿厢平层限位信号4个，检修信号1个，超限检测信号1个，过载保护信号1个，关门限位1个，共计20个。
输出信号有:
内呼信号指示4个，外呼信号指示6个，轿厢上下行2个，门电机开关2个，报警电铃1个，共计15个。
综上所述，根据具体情况，选择FX2N-48MR001型PLC。
3、电梯PLC控制系统框图
系统控制核心为PLC主机，通过PLC输入接口送人PLC，由存储器的PLC软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及呼叫指示灯等发出显示信号，向主拖动系统发出控制信号。
具体的电梯控制信号原理图如图2-1所示。
2-1电梯控制信号原理图
三、四层电梯PLC自动控制系统设计过程
1、控制程序工艺流程图设计
2、输入/输出分析
输入:
内呼按钮4个，外呼按钮6个，开关门按钮2个，轿厢平层限位开关4个，检修开关1个，超限检测开关1个，过载保护继电器1个，关门限位开关1个，共计20个。
输出:
内呼指示灯4个，外呼指示灯6个，电动机接触器2个，门电机开关2个，报警电铃1个，共计15个。
3、I/O分配
根据选择的PLC和输入/输出点分析，进行系统的I/O口分配，输入/输出口分配如表3-1所示。
表3-1输入/输出口分配表
符号
输入
符号
输出
SB1
电梯内一层按钮
X000
H1
电梯内一层按钮指示灯
Y000
SB2
电梯内二层按钮
X001
H2
电梯内二层按钮指示灯
Y001
SB3
电梯内三层按钮
X002
H3
电梯内三层按钮指示灯
Y002
SB4
电梯内四层按钮
X003
H4
电梯内四层按钮指示灯
Y003
SB11
一层上升呼叫按钮
X004
H11
一层上升呼叫按钮指示灯
Y004
SB21
二层上升呼叫按钮
X005
H21
二层上升呼叫按钮指示灯
Y005
SB22
二层下降呼叫按钮
X006
H22
二层下降呼叫按钮指示灯
Y006
SB31
三层上升呼叫按钮
X007
H31
三层上升呼叫按钮指示灯
Y007
SB32
三层下降呼叫按钮
X010
H32
三层下降呼叫按钮指示灯
Y010
SB41
四层下降呼叫按钮
X011
H41
四层下降呼叫按钮指示灯
Y011
SB5
电梯开门按钮
X012
KM1
电动机正转接触器
Y012
SB6
电梯关门按钮
X013
KM2
电动机反转接触器
Y013
SB7
检修开关
X014
YA1
电梯开门电磁铁
Y014
ST1
电梯一层到位限位开关
X015
YA2
电梯关门电磁铁
Y015
ST2
电梯二层到位限位开关
X016
HA
电梯故障报警电铃
Y016
ST3
电梯三层到位限位开关
X017
ST4
电梯四层到位限位开关
X020
ST5
电梯关门到位限位开关
X021
SP
电梯载重超限检测
X022
FR
电动机过载保护热继电器
X023
4、绘制电器控制原理图
根据系统的输入/输出分析和所选择的PLC，绘制电器控制原理图，如图3-2所示。
5、控制程序设计
6、控制系统程序调试
系统调试首先要验证I/O连接是否正确，通常可通过指示灯观察输入点的连接情况，通过设定或简单的测试程序观察输出点的连接情况，然后按梯形图输入控制程序，检查程序的实验运行效果。
经调试，模拟运行结果符合本次设计所有控制要求。
四、总结
通过本次对这个系统的设计，让我理解了很多指令的功能，以及理论与实际结合的应用，和两者间的差距，其实设计并不难，难的是一些细节的问题，在设计过程中，大部分都是在思考及解决一些细节问题。
我学到了很多，了解到一些课本上没有的东西。
自己要学习的东西还太多，通过这次课程设计，我明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
在设计的过程中需认真思考和对每个系统的控制及其所要实现的功能都要很细心的注意到，在答辩中也要熟练对系统的操作，和对课本知识的理解，因此，也对PLC进行了更进一步的理解。
在今后的课程和实验中也要持有同样认真的心及态度，也要加强实际操作与理论结合的联系。
今后我一定更加努力，为以后走向社会打好基础。
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