基于PLC的五层五站电梯的设计论文Word格式文档下载.docx
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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
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
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如下图所示（以第二层显示器为例）。
图4.3二层显示梯形图
3.电梯内的电梯升降显示器
升降显示器的状态共三种：
显示上升、显示下降、或都不显示。
另外，无论上升还是下降，都与电梯的呼叫有密切关系。
上升包括了从第一层到第五层的上升运动，下降也同样如此。
因此程序应从最基本、简单的过程入手。
现以电梯从第四层到第五层的上升为例。
若五层有呼叫，包括两种情况：
电梯内呼叫、电梯外呼叫。
若电梯由第四层上行至第五层，此时Y10亮,Y11灭,下降触点YF断开，上升触点YE闭合。
并列的条件还有四层外部上呼叫闭合、五层下呼叫闭合、五层呼叫按钮的闭合，这些条件同样使得四层显示器改变，因此在编程时都要考虑。
四层升至五层的升降显示器PLC程序如下图：
图4.4四层升至五层显示梯形图
由三层升至五层的升降显示器PLC程序如下图：
图4.5三层升至五层显示梯形图
由上面的分析可以看出，整个电梯上升显示程序即是对各层的上升程序取程序块并联逻辑操作。
电梯下降指示灯的程序编写方法与上升指示灯的编写方法是一样的。
4.电梯到达楼层后的停止
由于在电梯外部有上升呼叫和下降呼叫，所以当呼叫方向与电梯运行方向相同时，电梯才能停止。
下面以向下呼叫停止R201为例说明。
而上升呼叫停止R200的编程思路与下降呼叫停止R201相似。
电梯到达呼叫楼层后停止的PLC程序如下图所示
图4.6电梯到达呼叫楼层梯形图
当电梯一直显示向下运行，即Y11接通时，只有当每层楼的向下呼叫即Y3、Y5、Y7和该层的行程开关接通时，电梯到达各层后R201才接通，否则并不接通。
另外，如果电梯一直停在某一层，不显示上升与下降，该层的上呼叫接通时R201也接通。
5.电梯的开、关门程序
以电梯的开门Y12程序为例说明。
首先，只有当电梯既不上升也不下降时才能进行开门，即Y12才能输出。
无论电梯的上升停止或下降停止，只要R200或R201有一个输出，电梯经过延时后都会自动开门。
如果电梯停在某一层，按下该层的外部呼叫也会输出R200或R201，电梯门也会打开。
当开门Y12输出时，关门Y13断开。
如果关门Y13接通时，Y12也应立即断开
电梯开门的PLC梯形图程序如下图：
图4.7电梯开门梯形图
6.电梯外部操作与显示的PLC程序
（1）外部呼叫
电梯外部呼叫与内部呼叫是类似的。
一个呼叫灯的接通对应于相应的外部呼叫接通，其关闭条件为相应行程开关闭合，相应升降指示灯闭合。
另外，外部呼叫同样有保持特性，故也应使用保持继电器作为输出。
需要指出的是第一、第五层的呼叫是单向的，故其关闭条件也相应变为行程开关闭合“AND”电梯升降断开。
a.2层—4层以2层为例：
图4.82层电梯外部上呼叫梯形图
b.1层、5层以1层为例：
图4.91层电梯外部呼叫梯形图
下呼叫与上呼叫类似，不同之处在于关闭条件中的Y10（上升指示）应换为Y11（下降指示）。
（2）楼层的电梯位置指示灯
外部楼层的电梯位置指示灯与电梯内的位置指示灯相同。
（3）电梯的上升与下降
设电梯从一层到五层上升。
由于电梯在第一层，此时构成电梯上升的因素包括：
二层上下呼叫、三层上下呼叫、四层上下呼叫、五层下呼叫、内二层呼叫灯、内三层呼叫灯、内四层呼叫灯、内五层呼叫灯，这11种条件对于电梯的上升是一种逻辑“OR”的关系，而这些条件的产生的前提条件则是电梯此时在一层，即一层位灯Y9有输出。
可见，Y9与前11个“OR”逻辑是“AND”的关系。
电梯从一层到五层上升的梯形图如下图：
图4.10梯从一层到五层上升的梯形图
电梯由二层上升到五层、三层上升到五层、四层上升到五层的编程思路与一层上升到五层相似，不同之处为上升条件同某层位灯逻辑“AND”运算之后还应排除电梯下降指示的情况，这里将电梯下降指示Y11的常闭触点与之串联。
另外由于电梯上升，电梯门应关门，电梯下降线圈YF应断电，这又是和以上程序块取逻辑“AND”与的过程。
电梯下降程序的编写方法与上升程序的编写方法相似。
需要指出的是：
电梯上升与下降都是建立在开门和关门继电器线圈不接通的情况下。
因此，在电梯上升与下降的过程中要将这两个因素考虑在内。
第四节流程图
图4.11流程图
结束语
我们的课程设计是在17周进行，由于中间要进行六级考试，开始没一点头绪，直到周二晚才得以全天候投入工作。
由于是自己设计研究一个有挑战性的项目，在网上搜到的资料有限，有一天为了解决一个问题，甚至在寝室研究到了凌晨一.两点,幸亏我们这学期的实验中有plc控制电梯的实验,自己还是懂得其中的一些问题的。
虽然最终的电梯已达到了90%的设计要求，但它仍有改进空间。
在项目完成后，我突然对自己设计的总控模块有了一种新的设计思路，使其可由用户修改默认设置（如上下楼所需时间，开门时间等，现在的作品是只能使用程序中内设的默认值），亦不需双时钟。
然因时间不足，只得就此收手。
对于这个软件的，最开始，我仿照指导上的例子进行设计，虽然只是把其中的一些程序修改了一下，但仍错误不断，于是渐渐找到了一些排错技巧（见下）。
但后来发现所谓的报错不过是简单的几种类型且易于排除之后，就敢于自由挥洒，然而并无甚错误，到设计的后期，基本都是一次通过，有的只是设计的逻辑错误。
综上所述，课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
至于建议，一言以蔽之，大学教育当如此。
通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。
创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。
使之不断地战胜别人，超越前人。
同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。
设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。
谢辞
参考文献
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华南理工大学出版社，2003
[2]王兆义.可编程序控制器教程.北京机械工业出版社,2005
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化学工业出版社，2001
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[6]张桂香.电气控制与PLC应用.北京：
化学工业出版社，2003
[7]廖常初.PLC基础及应用.北京机械工业出版社，2004
毕业论文通用格式分类号：
无锡职业技术学院
毕业设计（论文）
题目（团队课题要注明“团队”二字）
英文并列题目
所在团队
答辩委员会主任主答辩人
二零15年3月
毕业设计（论文）开题报告
年月日
设计类建议格式一：
封面
开题报告
任务书
摘要、关键词（含中英文）
第一章序言
1.1XXX
1.2XXX
……
第二章XXX工艺设计
2.1XXX
2.2XXX
第三章XXX参数确定及计算
3.1XXX
3.2XXX
第四章XXX夹具设计
4.1XXX
4.2XXX
第N-1章XXX
N-1.1XXX
N-1.2XXX
第N章结论
小结与致谢
毕业设计附录目录：
1.机械加工工艺流程图
2.机械加工工艺过程卡
3.机械加工工艺工艺卡
4.机械加工工艺工序卡
5.被加工零件图
6.夹具装配图
7.夹具零件图
8.其他系统图
9.其他原理图
10.零件三维造型图
11.夹具三维造型图
12.设计（作品）实物图
13.设计（作品）实物
14.开题报告
15.专业翻译材料
16.企业证明
17.与企业合作开发的技术服务合同
18.四技服务项目验收表
19.毕业设计（论文）指导记录表
20.毕业答辩评审表
表2毕业设计（论文）评阅教师评价表
表3毕业设计（论文）答辩记录表
表4毕业设计（论文）答辩评价表
表4毕业设计（论文）综合评价表
设计类建议格式二：
第一章绪论
1.1XXX课题的背景及意义
1.2XXX国内外研究现状
1.3XXX技术特点
1.4XXX课题研究的内容
第二章XXX系统的总体设计
2.1XXX系统整体方案设计思路
第三章XXX系统的硬件设计
3.1XXX系统硬件设计思路
第四章XXX系统的电路设计
4.1XXX系统电路设计思路
第五章XXX系统的软件设计
5.1XXX系统软件设计思路
5.2XXX
第六章XXX系统的监控中心设计
6.1XXX系统监控中心设计思路
6.2XXX
第N章总结与展望
小结并致谢
1.XXX系统的总体设计图
2.XXX系统的硬件设计图
3.XXX系统的电路设计图
4.XXX系统的软件设计方框图
5.软件光盘
6.其他系统图
7.其他原理图
8.设计（作品）实物图
9.设计（作品）实物
10.开题报告
11.专业翻译材料
12.企业证明
13.与企业合作开发的技术服务合同
14.四技服务项目验收表
15.毕业设计（论文）指导记录表
16.毕业答辩评审表
论文版面格式：
无锡市机电五金行业市场调查
（三号、宋体、加粗、居中、1.5倍行距）
摘要：
（小五号，黑体）无锡位于长三角地区，近年来机电五金行业发展迅猛。
通过对无锡机电五金市场的调查，从调查目的、调查对象、调查范围、调查方式、调查内容等方面，大致了解了无锡机电五金行业的市场经营的现状、从业人员的现状以及电子商务应用的情况。
（小五号、楷体、单倍行距）
关键词：
（小五号，黑体）机电五金行业；
市场调查；
无锡市（小五号、楷体、单倍行距、分号相隔）
MarketresearchonWuxielectromechanical”体）
Abstract:
（加粗）Havenotintolocatetogrowtriangleregion,themachinegivesorgetsanelectricshockadevelopmentinrecentyearsfastfierce.Passtheinquisitionthattherightnessmachineelectricitymachineelectricityofthemarketconductofpresentconditionandtheappliedcircumstanceoftheelectroniccommerceofpresentcondition,employee.（小五号、TimesNewRoman、单倍行距）
Keywords:
（加粗）Themachineelectricity,Marketresearch,WuxiCity（小五号、TimesNewRoman、单倍行距、英文分号相隔）
一、绪论
（标题1：
无缩进、三号、黑体、1.5倍行距；
日语为“明朝体”，英语等外语用“TimesNewRoman”体）
（一）调查目的
（标题2：
首行缩进2字符、小四号、黑体、1.5倍行距；
受无锡市机电五金行业协会委托，无锡职业技术学院经济管理系于2007年对五金市场经营环境进行了调查。
通过这次调查主要是为了更好的了解该地区的机电五金的市场格局，主要销售的产品，市场的经营状况及产品的需求状况。
目的则是为了能够建立相互关联、相互影响、相互景气的一个机电市场大市场，能够形成一个采购生产、销售配送、物流服务一条龙的一个全国区域性的大市场。
（正文：
首行
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