PLC控制四层电梯--毕业设计Word格式文档下载.doc

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可编程序控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重

视的先进控制技术。

PLC现己成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信网功能、易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统的继电器控制系统，在机械、化工、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。

PLC的应用深度和广度己经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。

总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用，然而其控制性能与自身的功能已无法满足与适应电梯控制的要求和发展，与PLC相比较，存在着质的差别。

电梯使用继电接触器控制的时代，很难设计出质量优良的电梯控制系统，而现在，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。

PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。

因此，它己经成为电梯运行中的关键技术。

1.2课题的来源

PLC以其优越的性能，在很多领域中得到了广泛的应用。

在电梯业也是如此，目前国内70～80年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制，线路复杂，节点接线多，故障率高，调速方式一般采用变极调速、调压调速、直流调速。

维修困难，属于能耗型调速，效率低、发热量大、调速性能指标较差，严重地影响电梯运行质量。

应对这些电梯进行更新和改造。

但是更新需要大量资金，对使用单位来说有一定困难，所以对电梯进行局部改造是经济的、实际的。

近年来，采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯，取得了良好效果。

利用PLC和变频对旧电梯进行改造，不但可以增加电梯的舒适感、安全性、可靠性，还可以降低能耗，节约能源，减少运行费用。

1.3电梯继电器控制系统存在的问题

（1）系统触点繁多接线线路复杂,而且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。

（2）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。

（3）电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。

（4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。

（5）由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；

而且检查故障困难，费时费工。

电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。

且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。

1.4PLC控制电梯的优点

（1）在电梯控制中采用了PLC，用软件实现电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。

（2）去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。

（3）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。

（4）PLC可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。

（5）用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。

（6）更改控制方案时不需改动硬件接线。

1.5课题的主要设计内容

针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯。

调速系统采用交流变频调速，在各种负载下都有良好的速性能和准确的停车性能，满足乘客的舒适感和保证平层精度（即准确停车），并能节约大量电能。

课题所设计的内容主要是用可编程控制器（PLC）来控制四层电梯运行系统。

由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电控系统进行改造，以节约资金。

因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯的改造之路，并进而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。

论文的主要内容是：

首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）作了比较全面介绍和总结。

接着阐述了电梯控制系统的分类及各自特点，并基于S7-200为制核心设计了一个四层楼宇电梯的控制系统，具体内容如下：

第一章：

首先对本设计的工程应用背景作出了详细介绍，确定本设计的主要目标及内容。

第二章：

对电梯和PLC进行概述，具体讲了电梯的起源与发展、电梯的组成部分、电梯的主要参数、电梯的安全装置、PLC的定义与特点、PLC与传统继电器的比较、PLC的组成部分及功能。

通过这些内容的讲述，为后面PLC控制电梯系统打好基础，做好理论铺垫。

第三章：

主要阐述了PLC控制电梯的设计要求，设计分析，系统结构图和系统框图，以及PLC的选型，从一个大的方面来明确本次设计的主要任务和要达到的目标，从而使后面设计的硬件部分和软件部分围绕这些目标展开，更有针对性。

第四章：

主要设计PLC控制电梯的硬件电路，首先对主控PLC即S7-200进行了介绍和分析，便于后面与硬件的连接和编程的实现，然后分析了和PLC配合实现的硬件控制部分，画出了原理图并配有详细的文字说明，然后列出了I/O分配表和安装接线图。

第五章：

首先说明了PLC控制程序设计的步骤，并介绍了编程软件STEP-7。

最后是设计总结。

2电梯及PLC概述

2.1电梯概述

2.1.1电梯的起源与发展

电梯属于垂直提升运输设备，起源于我国古代农业和建筑的原始提升工具。

公元前十一世纪，我国北方劳动人民发明了辘护。

公元前236年，希腊人阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机，共造出三台，安装在妮罗宫殿里。

在瓦特发明了蒸汽机之后，于1850年，在美国纽约市出现了世界上第一台由亨利·

沃特曼制作的以蒸汽机为动力的卷扬机。

1852年美国人伊莱沙·

格雷夫斯·

奥梯斯发明了世界上第一部以蒸汽机为动力、配有安全装置的载人升降机。

这便是世界上第一部备有安全装置的客梯，在1857年被安装在纽约市豪华商厦里。

在此期间，英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。

随着水压梯的发展，蒸汽梯也就被淘汰了。

后来发展为采用油压泵和控制阀的液压梯，而直到今天液压梯仍在使用。

在1889年，美国奥梯斯升降机公司推出了世界第一部以电动机为动力的升降机，这才开始出现了名副其实的电梯，同年在纽约市的马累特大厦安装成功。

在1903年，又将卷筒式驱动方式改进为槽轮式（即曳引式）驱动。

随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多。

所以，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。

尽管交流电动机结构简单，造价便宜，但在调速性能方面却难以满足更高的要求，而对直流电动机来讲，由于后来采用了发电机一电动机组调速系统，能较好地满足电梯调速的高要求。

因此，在20世纪前半叶，电梯的电力拖动，尤其是高层建筑物中的电梯速度的调节，几乎都是采用直流调速系统来实现的。

在第二次世界大战以后，美国的建筑业得以快速发展，促使电梯也进入发展时期，新技术被广泛用于电梯。

1949年研制出4一6台电梯的群控系统。

1955年出现了真空电子管小型计算机控制的电梯。

1962年在美国己出现了.8sm/s的超高速电梯。

在1967年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。

随着电力电子技术的发展，在用晶闸管取代直流发电机一电动机组的同时，研制出了交流调压调速系统，是交流电梯的调速性能得到了明显改善。

至此，电梯的控制技术有了很大发展。

进入80年代，电梯控制技术又有了新的变化。

由于固体功率器件的不断发展和完

善以及微机技术的应用，出现了交流变频调速系统。

1984年在日本己将其用于Zm/s以

上的高速电梯。

1985年以后，又将其延伸到中、低速交流调速电梯。

交流变频调速技术

被认为是电梯行业的当代技术。

当前，在电梯电力拖动方面，除了大容量电梯还采用直流拖动系统以外，用交流变

频调速方式取代直流调速方式，以成为高速电梯的主流。

应用微机全面取代继电器控制逻辑实现闭环控制，可进一步提高电梯的性能和可靠性，并可降低现场调试要求，是电梯控制技术的方向。

2.1.2电梯的主要组成部分

（1）曳引部分：

通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。

电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。

（2）轿厢和厅门：

轿厢由轿架、轿底、轿壁和轿门组成；

厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式和直分式等。

（3）电器设备及控制装置：

由曳引机、选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅外指示器组成。

（4）其它装置：

对重装置、补偿装置等。

2.1.3电梯的主要参数

（1）载重量（kg）：

制造和设计规定的电梯的额定载重量。

（2）轿厢尺寸（mm）：

宽*深*高。

（3）轿厢形式：

单或双面开门及其他特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电话的要求等等。

（4）轿门形式：

栅栏门、封闭式中分门、封闭式双折门、封闭式双折中分门等。

（5）开门宽度（mm）：

轿厢门和层门完全开启时的净宽度。

（6）开门方向：

人在轿外面对轿厢门向左方向开启的为左开门，向右方向开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称中分门。

（7）曳引方式：

常用的有半绕1：

1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度；

半绕2：

1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳运行速度的一半；

全绕1：

1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度。

（8）额定速度（m/s）：

制造和设计所规定的电梯运行速度。

（9）电气控制系统：

包括控制方式、拖动系统的形式等。

如交流电机拖动或直流电机拖动，轿内按钮控制或集选控制等。

（10）停层站数（站）：

凡在建筑物内各楼层用于出入轿厢的地点均称为站。

（11）提升高度（mm）：

由底层端站楼面至顶层端站楼面之间的垂直距离。

（12）顶层高度（mm）：

由底层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直的距离。

电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。

（13）底坑深度（mm）：

由底层端站楼面至井道底面之间的垂直距离。

电梯的