PLC六层电梯控制系统.doc
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平顶山工学院毕业设计论文
目录
第一章电梯综述 -3-
1.1电梯概念、分类及工作原理 -3-
1.1.1电梯概念 -3-
1.1.2电梯的分类 -3-
1.1.3电梯的工作原理 -4-
1.2电梯控制系统的组成 -5-
1.3电梯控制系统控制方式的分析 -5-
1.3.1继电器—接触器控制系统 -6-
1.3.2微机控制系统 -6-
1.3.3PLC控制系统 -7-
1.4电梯的发展 -8-
第二章可编程序控制器（PLC）概述 -9-
2.1可编程序控制器的定义、工作原理及编程语言 -9-
2.1.1可编程序控制器的定义 -9-
2.1.2可编程序控制器（PLC）的工作原理 -9-
2.1.3可编程序控制器的编程语言 -10-
2.2可编程序控制器（PLC）的组成及各个部分的功能 -10-
2.2.1可编程序控制器（PLC）的组成 -10-
2.2.2可编程序控制器（PLC）各部分功能 -11-
2.3可编程序控制器（PLC）的发展趋势 -12-
第三章电梯控制系统硬件设计 -13-
3.1电梯电力拖动控制系统 -13-
3.1.1变频调速原理 -14-
3.1.2变频电梯系统运行原理 -14-
3.1.3变频器组成、工作原理及类型 -14-
3.1.4变频器机型选择 -15-
3.1.5变频器计算 -17-
3.1.6变频器参数设置及自学习功能 -18-
3.2电梯理想速度曲线的设计 -18-
3.2.1电梯快速性性能要求 -18-
3.2.2电梯舒适性性能要求 -19-
3.2.3电梯速度曲线 -19-
3.3电梯电气控制系统 -20-
3.3.1电梯模型结构 -20-
3.3.2PLC控制系统的设计分析 -22-
3.3.3电梯电气控制系统设计方案 -23-
3.3.4电梯电气控制系统软件设计 -27-
3.3.5电梯电气控制系统基本功能梯形图设计 -29-
第四章总结 -36-
4.1全文总结 -36-
4.2展望 -36-
结束语 -37-
参考文献 -38-
附录 -39-
第一章电梯综述
1.1电梯概念、分类及工作原理
1.1.1电梯概念
电梯是服务于规定楼层，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间的固定式升降设备。
广义的电梯概念包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等，是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运动的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人或者货物的机电设备。
狭义的电梯是指服务于规定楼层、有轿厢的垂直升降设备，不包括自动扶梯、自动人行道。
自动扶梯（Escalator）是带有循环运行梯级，用于向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。
自动人行道（Passenger conveyor）是带有循环运行式走道，用于水平或微倾斜的输送乘客的固定电力驱动设备。
1.1.2电梯的分类
按用途分类：
乘客电梯、载货电梯、病床电梯、杂物电梯、服务电梯、住宅电梯、特种电梯。
按驱动方式类：
交流电梯，直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、直线电机驱动的电梯。
按速度分类：
低速电梯（速度不大于1.75m/s）
中速电梯（速度大于1.75m/s小于或等于2.5m/s）
高速电梯（速度大于2.5m/s小于或等于6m/s）
超高速电梯（速度大于6m/s）
按有无减速器分类：
有减速器的电梯：
常用于梯速为2.0m/s以下的电梯
无减速器的电梯：
常用于梯速为2.0m/s以上的电梯
按有无司机分类：
有司机电梯、无司机电梯、有/无司机电梯。
按控制方式分类：
手柄操纵控制电梯、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯、群控电梯、微机控制电梯。
1.1.3电梯的工作原理
一部电梯主要由轿厢、配重、曳引机、控制柜／箱、导轨等主要部件组成。
电梯在做垂直运行的过程中，有起点站也有终点站。
对于三层以上建筑物内的电梯，起点站和终点站之间还设有停靠站。
起点站设在一楼，终点站设在最高楼。
各站的厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮。
一般电梯在起点站和终点站上各设置一个按钮，中间层站的召唤箱上各设置两个按钮。
而电梯的轿厢内都设置有（杂物电梯除外）操纵箱，操纵箱上设置有手柄开关或与层站对应的按钮，供司机或乘用人员控制电梯上下运行。
召唤箱上的按钮称外召唤按钮，操纵箱上的按钮称指令按钮。
电梯的运行工作情况和汽车有共同之处，而电梯的自动化程度比较高，一般电梯的司机或乘用人员只需通过操纵箱上的按钮向电气控制系统下达一个指令信号，电梯就能自动关门、定向、起动、在预定的层站平层停靠开门。
对于自动化程度高的电梯，司机或乘用人员一次还可下达一个以上的指令信号，电梯便能依次起动和停靠，依次完成全部指令任务。
尽管电梯和汽车在运算工作过程中有许多不同的地方，但仍有许多共同之处，其中乘客电梯的运行工作情况类似公共汽车，在起点站和终点站之间往返运行，在运行方向前方的停靠站上有顺向的指令信号时，电梯到站能自动平层停靠开门接乘客。
而载货电梯的运行工作情况则类似卡车，执行任务为一次性的，司机或乘用人员控制电梯上下运行时一般一次只能下达一个指令任务，当一个指令任务完成后才能再下达另一个指令任务。
在执行任务的过程中，从一个层站出发到另一个层站时，假若中间层站出现顺向指令信号，一般都不能自动停靠，所以载货电梯的自动化程度比乘客电梯低。
本设计主要研究六层六站的电梯控制系统，分述其硬件设计和软件设计过程。
设计程序要求完成电梯控制系统主要达到以下要求：
PLC电梯控制系统应具备：
有司机、无司机、检修三种工作模式。
系统应具备自动响应层楼召唤信号（含上召唤和下召唤）。
具有轿厢层楼显示（十进制方式），能自动显示电梯运行方向。
具有电梯直驶功能和反向最远停站功能，具有检修应急处理功能。
电梯具有自动开关门和应急手动开门、关门按钮。
1.2电梯控制系统的组成
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）电梯的电力拖动部分
电梯主拖动类型有直流电动机拖动、交流电动机拖动、直流G－M（即发电机－电动机组供电）拖动、晶闸管供电（SCR－M）的直流拖动和交流双速电动机拖动、交流调压调速（AVCC）拖动、交流变频调速（VVVF）等。
因直流电梯的拖动电动机有电刷和换相器，维护量较大，可靠性低，现已被交流调速电梯所取代。
为了得到较好的舒适感，要求曳引电动机在选定的调速方式下，电动机的输出转矩总能达到负载转矩的要求。
考虑到电压的波动、导轨不够平直造成的运动阻力增大等因素，电动机转矩还应有一定的裕度。
（2）电梯的电气控制部分
电气控制系统由控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳引电动机等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。
电气控制系统通过电路控制电力拖动系统工作程序，完成各种电气动作功能，保证电梯安全运行。
电梯一般是由电动机来拖动的，其运行过程大多包括启动、正（反）转、停止等，整个过程是由电气控制系统来完成。
具体地说电梯的控制主要是指对电动机的起动、停止、运行方向、层楼指示、层站召唤、轿厢内指令等进行处理。
其操纵是实行各个控制环节的方式和手段。
电梯电气控制系统与电力拖动系统比较，变化范围比较大。
当一台电梯的类别、额定载重量和额定运行速度确定后，电力拖动系统各零部件就基本确定了，而电气控制系统则有比较大的选择范围，必须根据电梯安装使用地点、乘载对象进行认真选择，才能最大限度地发挥电梯的使用效益。
电气控制系统决定电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。
随着科技的发展，电气控制系统发展迅速。
继电器控制系统的电梯故障率高，大大降低了电梯的运行可靠性和安全性，所以基本上已经被淘汰。
而PLC以其体积小、功能强、故障率低、寿命长、噪声低、维护保养简便、修改逻辑灵活、程序容易编制，易联成控制网络等诸多优点得到了广泛的应用。
1.3电梯控制系统控制方式的分析
在电梯的电气系统中，逻辑判断起着主要的作用，其控制系统必须起动各种控制信号和执行元件（如接触器、继电器、发光指示器、电动机以及电子元件、电力电子器件等），要达到这些控制目的，有三种系统：
继电器—接触器控制系统，微机控制系统，PLC控制系统。
1.3.1继电器—接触器控制系统
这种控制系统是早期电梯多采用的一种控制系统。
（1）电梯继电器控制系统的优点
A、所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。
B、系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。
C、大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。
（2）电梯继电器控制系统存在的问题
A、系统触点繁多、接线复杂，且触点易烧坏磨损，因而故障率较高。
B、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。
C、电磁机构及触点动作速度慢，机械和电磁惯性大，控制精度难提高。
D、系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。
E、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忧。
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。
1.3.2微机控制系统
电梯的微机控制系统实质上是使控制算法不再由硬件逻辑完成，而是通过程序存贮器中的程序来完成的控制系统。
因此对于有不同功能要求的电梯控制系统，只要改变程序存贮器中的程序指令即可，而无需变更或增减硬件系统的元件或布线。
因此，十分方便于使用和管理，并提高系统的可靠性，减小控制系统体积，降低了能耗及其维修保养费用。
虽然微机控制的电梯，与继电器控制的电梯比较，它具有较大的优越性。
但是，对一般的电梯而言，应用微机控制也有其局限性和不足之处。
其缺点是：
微型计算机是按数字运算的需要而设计的，功能比较齐全，结构比较复杂；而一般的电梯控制只需要进行简单的逻辑运算，运算方式多为“与”、“或”、“非”几种，运算位数只需1位，即“1”与“0”。
因此，使用微机就有“大材小用”之嫌。
此外，微机的接口电路没有标准件，而且一般不控制强电。
但在电梯控制中，往往要求能直接控制110V或220V的用电设备，如用户专门配备接口电路既不方便又不可靠。
综上所述，造成用微机控制的成本、运行和维修费用均较高，因此，如在一般的电梯上使用微机控制在经济上不合算。
1.3.3PLC控制系统
可编程序控制器（PLC）是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。
PLC与普通微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现通道（字）的运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器），进行点（位）运算与控制。
PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强的特点。
（1）可靠性。
对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。
A、PLC无需题太多活动元件和接线电子元件，接线减少，系统的维修简单，维修时间短。
B、PLC采用可靠性设计的方法进行设计，如冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，使可靠性提高。
C、PLC编程简单，操作方便，易维
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