完整版基于PLC的五层五站电梯的毕业设计论文.docx
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完整版基于PLC的五层五站电梯的毕业设计论文
成都电子机械高等专科学校成教院
毕业设计（论文）
论文题目：
基于PLC的五层五站电梯的设计
教学点：
指导老师：
职称：
讲师
学生姓名：
学号:
专业：
成都电子机械高等专科学校成教院制
二零一三年四月二十五日
成都电子机械高等专科学校成教院
毕业设计（论文）任务书
题目：
基于PLC的五层五站电梯的设计
任务与要求：
。
时间：
年月日至年月日共周
教学点：
学生姓名：
学号：
专业：
指导教师：
职称：
成都电子机械高等专科学校成教院制
毕业设计（论文）进度计划表
日期
工作内容
执行情况
指导教师
签字
教师对进度计划实施情况总评
签名
年月日
本表作评定学生平时成绩的依据之一。
目录
第一章前言1
第一节PLC控制系统电梯简介1
第二节电梯控制系统进行PLC改造的目的及意义1
第二章总体设计方案3
第三章硬件设计及选型5
第一节硬件电路设计5
第二节主电路的设计5
第三节确定输入输出电路6
第四章软件设计7
第一节IO点数分析和PLC选型7
第二节IO分配表7
第三节电梯梯形图程序8
第四节流程图15
结束语16
谢辞17
参考文献18
第一章前言
第一节PLC控制系统电梯简介
人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。
早在公元前2600年埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统，这套系统的基本原理至今仍无变化：
即一个平衡物下降的同时，负载平台上升。
生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。
150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新——手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势。
如今，在我国任何一个城市，电梯都在被广泛应用着。
电梯给人们的生活带来了便利，也为我国现代化建设的加速发展提供了强大的保障。
电梯按控制系统分有继电器控制系统电梯和plc控制系统电梯。
生活中使用最多的是plc控制系统电梯
图1.1五层五站电梯控制系统
第二节电梯控制系统进行PLC改造的目的及意义
电梯作为现代智能建筑内的代步工具。
越来越显示出它的重要作用，为了适应电梯的迅速发展。
由PLC控制代替传统继电器控制已成为发展定局PLC是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。
它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言!
控制灵方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，本次设计对传统电梯控制方式加以更新，运用高性价比的现代PLC控制方式，力求以人性化、智能化、置消防为一体。
设计出一款高效、安全、价廉、能个性化组合且能在商业办公楼、行政大楼、中小型宾馆和居民公寓等各种建筑物中发挥显著作用的普及型电梯控制系统。
实际上电梯是根据外部呼叫信号和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都不能满足控制要求。
第二章总体设计方案
1.电梯控制系统构成
电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及PLC单元构成，由如图2所示，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。
变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成。
三相电源R、S、T经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端U、V、W接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。
旋转编码器用来检测电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。
变频器输入信号为：
上、下行方向指令，零速、爬行、速度等各种速度编码指令，复位和使能信号。
变频器输出信号为：
（1）变频器准备就绪信号，在变频器运转正常时，通知控制系统变频器可以正常运行；
（2）运行中信号，通知PLC变频器正在正常输出；（3）零速信号，当电梯运行速度为零时，此信号输出有效并通知PLC完成抱闸、停车等动作。
输入输出单元为PLC的IO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、门锁、安全保护继电器、消防、泊梯、等单元构成。
输入单元为：
（1）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，而且兼有无司机状态的“本层厅外开门”功能，全集选方式的呼梯信号为2N-2个（N为层站数），下集选方式的呼梯信号为N个；
（2）轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、消除和指示，呼梯信号数为电梯停站层数N；（3）开关门按钮，输入PLC控制轿门的开闭（厅门也同时动作）；（4）上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层，通常设置在轿顶，电梯轿箱上行接近预选层站时，上平层感应器限进入遮磁板，电梯仍继续慢速运行，当下平层感应器再进入遮磁板时，上行接触器线圈失电，制动器抱闸停车；（5）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；（6）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；输出单元为：
（1）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；
（2）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，由变频门机完成开关门动作。
PLC单元为电梯控制系统的核心部分，由PLC提供变频器的运行方向和速度指令，使变频器根据电梯需要的速度曲线调节运行方向和速度。
通过PLC的合理编程，实现自动平层、自动开关门、自动掌握停站时间、内外呼信号的登记与消除、顺向截梯及自动换向等集选控制功能。
2.电梯控制系统结构图
图2.1电梯系统结构图
第三章硬件设计及选型
第一节硬件电路设计
硬件电路是系统用于驱动外部设备执行工作的部分，它可分为主电路和辅助电路，主电路采用380伏的三相电源!
经交流接触器、热继电器等常用低压电器直接驱动三相电机的运转。
辅助电路以PLC器件为主!
结合开关按钮等用于控制主电路中各接触器、继电器的通断，从而控制主电路的运行状态。
它采用交流220伏和直流24伏两路电源供电，其中24伏电源联结按钮和开关，可以确保乘客的操作安全
图3.1电梯主电路
第二节主电路的设计
电梯的运行状态有四种：
开门和关门，上升和下降"开门和关门可由一台开门电机的正反转来实现!
电机正转时电梯开门，电机反转是电梯关门。
门开到位或门关紧时压下行程开关以切断电源，使开门电机停转。
电梯上升和电梯下降也由一台升降电机来实现!
电机正转时电梯上升!
反转时电梯下降!
并在每层楼中设有双向行程开关，电梯每到达一个楼层时，压下该楼层的平层开关，从而切断升降电机的电源使电梯停转。
电梯就停在该楼层，为了防止电机长期过载运行或缺相运行，而发热以至烧坏，在主电路中设有热继电器加以保护。
同时设有熔断器加以短路保护，一旦电机发生短路或过载运行和缺相运行，这些电器就会动作!
从而及时切断电源。
此外，在三相电源的输入端设有组合开关，在主电路出现故障时，可以切断并隔离电源给检修带来安全和方便。
第三节确定输入输出电路
电梯的运行状态由内选信号、呼梯信号、行车方向，行车楼层位置综合PLC内部程序控制规律决定。
其中内选信号即轿厢内的召唤指示灯的状态（由召唤按钮是否按下过来决定），呼梯信号即各楼层的上、下行指示灯的状态（由上、下行按钮是否按下过来决定），行车方向即升降电机的正、反转的状态（由交流接触器KM1、KM2的通断状态来决定），行车楼层位置由各楼行程开关（1YC~5YC）是否压下来决定。
第四章软件设计
第一节IO点数分析和PLC选型
三菱FX2N系列PLC的产品系列及基本组成
FX2N系列的基本单元FX2N系列是FX家族中最先进的PLC系列。
FX2N基本单位有8点，六个基本FX2N单元中的每一个单元都可以通过IO扩展单元扩充为256IO点。
由于PLC的IO点的价格目前还比较高，因此应该合理选用PLC的IO点数，在满足控制要求的前提下力争使IO点最少。
根据被控对象的IO信号的实际需要，在实际统计出IO点数的基础上预留10%~15%的备用量，以便以后调整或扩充。
考虑到本设计中输入点数应选用FX2n-80MT。
第二节IO分配表
在编程过程中，所用到的IO地址分配如下表所示。
编程过程可分为电梯内部和电梯外部两部分进行。
表4.1IO分配表
说明
对应PLC地址
说明
对应PLC地址
外部一层上呼叫按钮
R101
外部一层上呼叫灯
Y1
外部二层上呼叫按钮
R102
外部二层上呼叫灯
Y2
外部二层下呼叫按钮
R103
外部二层下呼叫灯
Y3
外部三层上呼叫按钮
R104
外部三层上呼叫灯
Y4
外部三层下呼叫按钮
R105
外部三层下呼叫灯
Y5
外部四层上呼叫按钮
R106
外部四层上呼叫灯
Y6
外部四层下呼叫按钮
R107
外部四层下呼叫灯
Y7
表4.1IO分配表（续）
外部五层下呼叫按钮
R108
外部五层下呼叫灯
Y8
一层行程开关
R109
一层位灯
Y9
一层行程开关
R10A
二层位灯
YA
三层行程开关
R10B
三层位灯
YB
四层行程开关
R10C
四层位灯
YC
五层行程开关
R10D
五层位灯
YD
内部一层呼叫按钮
R10E
电梯上升
YE
内部二层呼叫按钮
R10F
电梯下降
YF
内部三层呼叫按钮
R110
上升指示灯
Y10
内部四层呼叫按钮
R111
下降指示灯
Y11
内部五层呼叫按钮
R112
电梯开门
Y12
开门呼叫按钮
R113
电梯关门
Y13
关门呼叫按钮
R114
开门行程开关
R115
关门行程开关
R116
内部一层呼叫灯
RE
内部二层呼叫灯
RF
内部三层呼叫灯
R10
内部四层呼叫灯
R11
内部五层呼叫灯
R12
第三节电梯梯形图程序
1.五层楼的内呼叫灯PLC程序
电梯内部的五个呼叫按钮，指定的是电梯的运行目标。
因此在电梯未达到指定目标时，该层呼叫灯应一直有显示（为绿），因此输出时就应该使用保持继电器。
另外，当电梯达到指定楼层时，呼叫灯应该灭掉，即保持继电器断开。
先以一层内呼叫灯为例，所得的程序如下图所示。
图4.1一层内呼灯梯形图
五层楼内呼叫灯的PLC梯形图程序如下图:
图4.2五层内呼梯形图
2．电梯内的楼层显示器
楼层显示器是以电梯是否碰到行程开关来决定的。
显示器同样有保持特性。
另外要替换某一显示器的值，需要电梯接触到其上层或下层的行程开关。
综合以上因素可得程序
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