电气控制课程设计说明书电梯 2用于合并Word文档下载推荐.docx
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摘要
随着经济的发展，现代城市中的高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。
而电梯性能的好坏，除了电机等硬件以外，电梯控制系统是其核心因素。
PLC（Programmablelogiccontroller）因其简单易用、可靠性高、维修养护方便和抗干扰能力强等优点，在电梯控制领域应用极为广泛。
五层电梯控制系统以三菱FX2N系列PLC为例，以五层电梯为设计对象，分别从电梯控制系统的构成及工作原理，系统PLC配置方案，PLC软件设计，PLC软件的调试仿真和电梯硬件选取等方面，详细的阐述了PLC在电梯控制系统中的应用，形成了以PLC为控制系统的完整的电梯模型，使电梯在更精确、更可靠、更快速的控制平台上运行。
关键词：
模型电梯；
电器可编程控制器；
调试
ABSTRACT
Withthedevelopmentofeconomy,anincreasingnumberofhigh-risebuildinginmoderncities,elevatorbecomeanindispensablemeansoftransportofdailylife.Thecoreofelevator’sfunctioniscontrolsystembesideshardware.PLC（Programmablelogiccontroller）havewideuseforitsmanyadvantages,suchasconvenience,highreliabilityandantijamming.ThisarticletakingJapaneseMitsubishiFX2）seriesPLCforexample,fifthfloorelevatorasthedesign,detailstheplc’sapplicationintheelevatorcontrolsystem,throughthereferenceandworkingmechanismofelevatorcontrolsystem,configurationprogramofPLC,softwaredesigningofPLC,emulationsoftwareofPLCandhardwarechoosingtheelevator.ThispaperworkoutacompletemodeloftheelevatorcontrolledbyPLC.ThisPLCcontrolsystemcanmakeelevatorrunninginaaccurate,credibleandfastway.
Keywords:
modelofelevator；
plc；
debug
1绪论
1.1引言
可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心，将自动控制技术、计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的崭新的工业自动控制装置。
PLC以基本代替传统的继电器控制而广泛应用于工业控制的各个领域，它已跃居工业自动化三大支柱的首位。
PLC控制系统的硬件是由微处理器（CPU）、存储器（ROM和RAM）、输入/输出（I/O）单元、电源单元及外围设备等组成硬件结构。
系统的规模可根据实际应用的需要而定，可大可小。
1.2可编程控制器的特点
20世纪60年代末，为了克服传统继电器的种种应用上的缺点，人们研制出了一种先进的自动控制设备PLC，由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。
现在PLC作为用于工业生产过程控制的专用计算机，与商家、家用的微机不同，由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和工作运行的连续性，使其在设计上有许多特点。
（1）靠性高，抗干扰能力强；
（2）接口模块功能强、品种多；
（3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；
（4）编程方法简单、直观；
（5）系统的设计/安装、调试工作量少；
（6）维修工作量小、维护方便；
（7）体积小、耗能低、重量轻。
1.3PLC的应用领域
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类：
（1）开关量逻辑控制；
（2）运动控制；
（3）闭环过程控制；
（4）数据处理；
（5）通信联网。
1.4PLC的设计步骤
开发应用PLC的设计任务分为硬件和软件设计两部分。
1.4.1硬件设计
硬件设计主要包括：
（1）确定安排PLC的输入、输出点；
（2）设计外围电路，包括主电路；
（3）选购PLC并进行现场安装接线等内容。
1.4.2软件设计
大多数用梯形图和指令程序，主要包括：
（1）设计控制流程，根据工艺要求先画出工作循环，如有必要再画详细的状态流程图；
（2）根据工作循环图，画出虚拟的电路图----继电器梯形图；
（3）按梯形图编写指令程序表；
系统调试：
根据设计要求，对程序进行调试和修改，必要时还可对硬件进行修改，直到符合要求为止。
2电梯控制的原理与实现
2.1电梯控制系统构成
电梯控制系统主要由输入输出单元以及PLC单元构成，如图1所示，PLC用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，安全保护等指令信号进行管理和控制功能。
图1电梯控制系统框图
2.2电梯的工作原理
2.2.1输入输出回路
输入输出单元为PLC的I/O接口部分，主要由厅外呼叫、轿箱内选层、楼层及方向指示、开关门、井道内的上下平层、上下强迫换速开关、门锁、安全保护继电器、检修、消防、泊梯、称重等单元构成。
（1）输入单元
厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和消除；
轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、消除和指示；
开关门按钮，输入PLC控制轿门的开闭（厅门也同时动作）；
上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层；
上下限强迫换速开关，用于保护电梯的高速运行安全，避免电梯出现冲顶或蹲底事故，当电梯到达上下端站时，装在轿厢边的上下限强迫换速开关打板，信号输入PLC，PLC发出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置；
门锁装置（或轿门和厅门联锁保护装置），轿门闭合和各厅门闭合上锁是电梯正常起动运行的前提；
安全回路，通常包括轿内急停开关、轿顶内急停开关、安全钳开关、限速器断绳开关、限速器超速开关、底坑急停开关、相序保护继电器、上下限极限开关等；
检修、消防和泊梯，检修、消防和泊梯为电梯的三种运行方式，检修运行为电梯检修时的慢速运行方式，消防运行有消防返回基站和消防员专用两种运行状态，泊梯状态，消除内选和外呼信号，自动返回泊梯层、关门并断电；
称重单元，用来检测轿厢负荷，判断电梯处于欠载、满载或超载状态，然后输出数字信号给PLC，根据负载情况进行起动力矩补偿，使电梯运行平稳。
（2）输出单元
楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向指示灯、层楼指示灯以及报站钟等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示方式和点阵显示方式，本系统为七段码显示方式；
开关门单元，用于控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭，在自动定向完成或电梯平稳停靠后，PLC给出相关指令，完成开关门动作。
2.2.2PLC单元
利用PLC内部自带的继电器线圈进行辅助输出的控制、自锁功能的实现和避免程序梯形图的双线圈问题。
利用PLC内部自带的定时器实现电梯的关门计时、开门到位计时、制动计时、抱闸计时和低速计时的功能。
3电梯控制系统硬件设计
3.1主电路设计
系统的电气主接线图如图2所示。
图2电梯控制系统主电路图
电气主接线图中有两个电机，一个为曳引机的牵引电机，为交流异步电机；
另一个为开关门电机，为直流电机。
KM1与KM2的切换，可以实现异步电机的正反转，即控制电梯的上下行。
当KM3闭合时，定子绕组接成三角形接法，电梯低速运行；
当KM4闭合时，定子绕组接成双星形接法，电梯高速运行。
KM6与KM7的切换，可以实现直流电机的正反转，即控制电梯的开关门。
3.2PLC的选择
考虑到设计的电梯系统有五层，且开关量居多，模拟量较少；
对于开关量控制为主的系统而言，一般PLC的响应速度足以满足控制的要求，在小型PLC中整体式比模块式的价格便宜，体积也小，从输出方式的特点、存储容量的特点和输入输出点数的数量方面考虑。
3.2.1输出方式选择
由电梯系统控制的要求，PLC的输出方式选择继电器输出接口电路。
工作过程：
当内部电路输出数字信号1，有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。
当内部电路输出数字信号0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。
也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作。
3.2.2存储器容量选择
根据电梯系统控制要求，PLC的存储器应选择具有记忆功能的半导体电路的存储器，可分为系统程序存储器和用户存储器。
（1）系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。
由只读存储器组成。
厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。
（2）用户存储器：
分为用户程序存储区和工作数据存储区。
由随机存取存储器（RAM）组成。
用户使用的。
断电内容消失。
3.2.3输入输出点数选择
经过分析，本五层电梯控制系统中共需26个输入量、30个输出量。
3.2.4PLC的机型选择
综合考虑后，五层电梯控制系统的PLC选择日本三菱公司生产的FX2N系列中的FX2N-64MR-001型PLC。
该PLC参数见表1和外星如图3所示。
该PLC的机型具有以下的优点：
（1）FX2N配置灵活，除主机单元外，还可扩展I/O模块，A/D模块，D/A模块和其它特殊功能模块。
（2）FX2N指令功能丰富，有各种指令107条，且指令执行速度快。
（3）FX2N可用内部辅助继电器M，状态继电器S，定时器T，寄存器D，计数器C的功能和数量满足了系统控制要求的需要。
（4）FX2N的编程可用编程器，也可以在PC机上使用三菱公司的专用编程软件包MELSEMEDOC来进行。
编程语言可用梯形图或指令表。
尤其是可用PC机对系统实时进行监控。
为调试和维护提供了极大的方便。
表1PLC参数
PLC型号
输入电源
输出类型
输入点数
输出点数
FX2N-64MR-001
AC电源DC24V
继电器输出
32
图3FX2N-64MR-001外观图
3.3其它硬件的选择
3.3.1轿厢位置检测装置选择
轿厢位置检测装置俗称选层器，它检测电梯轿厢运行状态，所处位置，及时向控制系统发出所需要的信号。
其主要功能是：
根据登记的内选与外呼信号和轿厢的位置关系，确定运行方向；
当电梯将要到达所需停站的楼层时，给曳引电动机减速信号，使其换速；
当平层停车后，发出信号以消去已应答的选层、呼梯信号，并指示轿厢当前位置，选层器种类较多，通常分为三大类，即
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