电梯PLC控制设计.doc

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电梯PLC控制设计

目录

前言 5

第一章总体设计方案 6

1.1总体方案的确定 6

1.2电梯PLC控制系统的构建 7

第二章可编程序控制器的结构与工作原理 12

2.1PLC的体系结构 12

2.2可编程序控制器的基本结构 12

2.3开关量I/O模块 14

2.3.1输入模块 14

2.3.2输出模块 15

2.4可编程序控制器的工作原理 15

2.4.1可编程序控制器的工作原理 16

2.4.2扫描周期 16

2.5PLC的选型 17

2.5.1输入输出（I/O）点数的估算 17

2.5.2存储器容量的估算 18

2.5.3控制功能的选择 18

2.5.4机型的选择 19

2.6FX2N可编程序控制器简介 21

2.7PLC控制程序设计 21

2.7.1PLC控制系统的设计基本原则 21

2.7.2PLC编程步骤 21

2.7.3PLC提供的编程语言 21

第三章电梯的发展、分类、规格参数及组成 23

3.1概述 23

3.1.1电梯产品的录属关系和在人民物质生活中的作用 23

3.1.2电梯产品发展简史 23

3.1.3电梯的运行工作情况 23

3.2电梯的主要参数及规格尺寸 26

3.2.1电梯的主要参数 26

3.2.2我国有关标准对电梯主要参数和规格尺寸的规定 27

3.3电梯的组成部件 27

第四章电梯的电气控制系统 30

4.1概述 30

4.2电梯电气控制系统中的主要电器部件 30

4.3电梯自动控制系统中的各主要控制环节及结构原理 33

4.3.1各类电梯安全可靠运行的充分与必要条件 33

4.3.2电梯自动开关门的控制环节 33

4.3.3电梯的方向控制环节 34

4.3.4发生制动减速信号的控制环节 38

4.3.5主驱动控制环节 40

4.3.6电梯的安全保护环节 40

4.4电梯的内外召唤指令的登记与消除 43

4.4.1召唤指令信号登记记忆线路的原理说明 44

4.4.2轿内信号的登记、记忆与消除 45

4.4.3层外召唤信号的登记记忆与消除 46

4.5电梯的信号指示系统 47

4.5.1数码显示的层楼指示灯 47

4.5.2运行方向灯、轿内指令及厅外召唤信号灯 47

4.5.3超载信号指示灯及音响 48

4.6电梯的消防控制系统 49

4.6.1电梯控制系统中适应消防控制的几个基本要求 49

4.6.2消防控制系统的类型及工作原理 50

第五章结论 54

第六章致谢 55

前言

随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。

电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。

为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。

特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。

在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求。

第一章总体设计方案

载PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。

工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。

PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。

熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

1.1总体方案的确定

目前，电梯行业在我国迅速的发展，在一定程度上占有很大的市场。

而在今天选择控制电梯运动的设备已经从传统的继电器—接触器转变成可编程序控制器（PLC）。

可编程序控制器（PLC）与其他计算机控制相比较：

个人计算机有很强的数据处理功能和图形显示功能，有丰富的软件支持，但是它们是为办公室自动化和家庭设计的，对环境要求很高，抗干扰能力不强，一般不适合在工业现场使用。

单片机只是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O信号相连。

要将它用于工业控制，还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大，要求设计者具有很强的计算机领域的理论知识和实践经验。

工业控制计算机（简称工控机）也是为工业控制设计的，目前比较流行的是PC总线工控机，它与个人计算机兼容。

工控机采用总线式结构，各厂家产品的兼容性强。

工控机一般是在通用微机的基础上发展起来的，有实时操作系统的支持，因此在要求快速、实时性强、功能复杂的领域占有优势。

工控机的价格较高，将它有与开关量控制以取代继电器系统有些大材小用。

工控机的外部I/O接线一般都用多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如可编程序控制器的接线端子那样方便可靠。

以上各种计算机用语控制的程序一般都是用汇编语言编写的，不像可编程续控制器的梯形图语言那样易于被工厂的电气人员掌握。

可编程序控制器是专为工厂现场应用环境设计的，结构上采取整体密封或插件组合型，对印刷电路板、电源、机架、插座的制造和安装，均采用了严密的措施。

可编程序控制器由于具有前述的各种优点，在工业控制领域具有不可比拟的竞争力。

当然在电梯的控制领域也具有重要的地位，把可编程序控制器用于电梯运动的核心部分是很合理的选择，而且可编程序控制器现在在市场上也是一种成熟的产品。

总之，经上述比较可得，我确定选用PLC控制电梯的运行。

1.2电梯PLC控制系统的构建

1）.机房

机房用来安装曳引机、电控屏、限速器等。

机房可以设置在井道顶部，也可设置在井由自部。

当机房设于井道底部时，即为曳引机下置式曳引方式。

这种方式结构复杂，建筑物承重大，对井道尺寸要求大，只有在机房无法顶置时才使用。

对于绝大多数电梯，椭均设于井道顶部。

机房必须有足够的面积，高度、承重能力及良好的通风条件。

2）.曳引系统

曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮组成。

曳引机由电动机联轴器、制动器、减速器、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源；曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重装置（或者两端固定在机座房上），依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢的升降；导向轮的作用是分开轿厢和对重装置的距离，采用复绕型时还可增加曳引能力。

导向轮安装在曳引机架上或重梁上。

当钢丝绳的绕绳比大于1时，在轿厢和对重架上应增设反绳轮。

反绳轮的个数可以是1个、2个，甚至3个，这与曳引比有关。

3）.导向系统

导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。

它的作用是限制轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。

导轨固定在导轨架上；导轨架是支承导轨的组件，与井道壁联接；导靴装在轿厢和对重架上，与导导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。

4）.门系统

门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。

轿厢门社在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成；层门社在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴和门锁装置及开锁装置组成；开门机社在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。

5）.轿厢

轿厢是用以运送乘客和货物的电梯组件。

它由轿厢架和轿厢体组成。

轿厢架是轿厢体的承重构架。

是由上横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成；轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮等组成；轿厢体空间的大小由额定载重量和额定载客量决定。

6）.门厅

每一层电梯门口装的门，门上带有机器锁及电气接点。

客梯多为自动开关门，开关门由轿厢门上的开门刀带动厅门上的橡皮勒辘来完成的，而轿厢门是由轿厢上的开关门装置驱动的。

7）.井道

井道由围壁、顶板及底坑围成一个在纳电梯轿厢和对重的有限空间。

为了出人，在每个层站开有入口。

8）.围壁

围壁的作用是将电梯与外界分隔开，当导轨架直接安装在围壁上时，它还应承受费切力。

围壁的结构分为封闭式和空格式。

9）.顶板

井道的顶部是机房，它是维修人员工作的地方。

因此顶板必须是封闭型的，将井道与机房完全隔离。

顶板还具有阻止机房即传向井道的作用。

对于快、高速电梯，为了取得良好的隔声效果，常在井道顶部设隔音层，此时的井道顶成了双层结构。

10）.底坑

井道的底坑深入地面，用于安装缓冲器、限速器、钢丝绳涨紧装置等。

由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水设施。

11）.重量平衡系统

该系统由对重和重量补偿装置组成。

对重由对重架和对重块组成，对重将平衡轿厢自重和部分的额定载重；重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯设计影响的装置。

12）.电力拖动系统

该系统由曳引机、供电系统、速度反馈装置、调速装置和变频器等组成。

对电梯实行速度控制。

曳引电动机是电梯的动力源，根据电梯的配置可用交流电动机或直流电动机；供电系统是为电动机提供电源的装置；速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号，一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，与电动机相连；调速装置对曳引电动机实行调速控制；变频器可以通过改变频率的大小来控制其运行速度的快慢。

13）.电器控制系统

该系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成，它起着操纵和控制电梯运行的作用。

操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急；位置显示装置是指轿内和层站的指层灯；层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站；控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件（或板）组成，是电梯实行电气控制的集中组件；选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。

它可由机械式、继电器式或电子式组成。

14）.安全保护系统

电梯上设有机械和电气的各类保护系统，以保证电梯安全使用。

机械方面的有限速器和安全钳，起超速保护作用；缓冲器，起冲顶和撞底保护作用；切断总电源的极限保护。

1.3可行性论证

可编程序控制器是由继电器逻辑控制而来的，所以它在开关量处理、顺序控制方面具有一定的优势，发展初期主要侧重于开关量顺序控制。

随着计算机技术的发展，可编程序控制器增加了数值运算、PID闭环调节功能，并开始与个人计算机或小型计算机联网，它本身也可以构成网