PLC控制升降电梯的设计本科生毕业设计Word文件下载.docx
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结束语……………………………………………………………….......................…….21致谢…………………………………………………………..………………………23
参考文献…………………………………………………………….….………........24
第一章电梯的总体方案选择
一电梯的拖动系统
拖动系统通常利用电能驱动电梯机械装置运动，其主要功能是为电梯提供动力、对电梯运动操纵过程进行控制。
电梯拖动系统主要由曳引电动机、供电装置、速度检测装置和调速装置等几部分构成。
电梯的调速控制主要是对电动机的调速控制。
电梯运行性能的好坏，在很大程度上取决于其拖动系统性能的优劣。
电梯的种类多种多样，按拖动系统来分有直流电梯、交流双速电梯、交流变频调速电梯、交流调压调速电梯以及永磁同步无齿拖动的电梯。
二设计电梯的PLC选择
PLC的种类很多，其中有三菱的、西门子的、欧姆龙的等系列的PLC。
在本设计中我选择三菱FX系列PLC。
FX系列PLC的特点
先进美观的外部结构
三菱公司FX系列PLC吸收了整体式和模块式可编程序控制器的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和宽度相同。
它们的相互连接不用基板，其体积小。
提供多种系列机型供用户选用
FX0S的功能简单实用，价格便宜，可用于小型开关量控制系统；
FX0N可用于要求较高的中小型控制系统；
FX2N的功能最强，可用于要求很高的系统。
灵活多变的系统配置
FX系列PLC的系统配置灵活，用户除了可以选用不同型号的FX系列PLC外，还可以选用各种扩展单元和扩展模块，组成不同I/O点和不同功能的控制系统。
第二章电梯的构造及电梯的工作原理
一电梯的构造
电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢及配重、拖动电动机及减速传动机械、井道及井道设备、召唤系统及安全装置构成。
轿厢是载人或装货的部位，配重是为了改变电梯电动机负载的特性以提高电梯安全性而设置的。
图2—1是电梯拖动系统示意图，图中可见电梯的轿厢几配重分系在钢丝绳的两端，钢丝绳跨挂在曳引轮上，曳引轮经减速机构由电动机拖动，使得轿厢上下运动。
图2-1电梯拖动系统示意图
轿厢设有自动门机用来完成电梯的开门及关门任务。
电梯门分厅门及轿门，当电梯在某层停层时，此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭。
电梯的操纵盘安装在轿厢内，设有与电梯层站数相同的内选层按扭（带内选记忆指示灯），上下行启动按扭（带上下行记忆指示灯），开关门按扭，报警按扭，电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动或检修运行）以及风扇、照明、楼层指示灯等。
电梯安全是电梯最重要的技术指示。
电梯的安全设备有：
安全窗及其开关、安全钳及其开关、限速器及其开关、限速开关等。
安全窗位于轿厢顶部，供应急情况下疏散乘客。
安全钳是为了防止电梯曳引钢绳断裂及超速运行的机械装置，用以在上述情况下将轿厢夹持在轨道上。
限速器是检测电梯运行速度的装置，当电梯超速运行时，限速器动作，带动安全钳使电梯运行。
极限开关、强迫换速开关是电梯位置安全装置，当电梯运行至上下极限位置时仍不停车，上下限开关动作，发出停车信号；
若仍不能停车，将压下强迫停车开关，强制电梯停止运行；
若还不能停车，将通过机械装置带动极限开关切断曳引电动机电源，以达到停车的目的，避免电梯出现冲顶或蹲底事故。
二电梯的工作原理
交流双速电梯的主电路
图2-2交流双速电梯的主电路
图2-2是交流双速电梯的主电路图。
图中，M1为电梯专用型双速拢型异步电动机；
KM1，KM2为电动机、正反接触器，用以实现电梯、上下行控制；
KM3，KM4为电梯高低、速运行接触器，用以实现电梯的高速或低速运行；
KM5为起动加速接触器；
KM6，KM7，KM8为减速制动式的接触器；
L1，L2与R1，R2为串入电动机定子电路中电抗与电阻，与KM5~KM8配合实现对电动机的加、减速的控制。
当KM1或KM2与KM3通电吸合时，电梯将进行上行或下行启动，延时后KM5通电吸合，切除R1、L1，电梯将转上行或下行的稳速运行；
当电梯接收到停层指令后，KM3断电释放，KM4通电吸合，电动机转为低速接法，串入阻抗制动，实现上升或下降的低速运行，且KM6~KM8依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高停车制动的舒适感；
至平层位置时，接触器全部断电释放，机械抱闸，电梯停止运行。
在检修状态时，电梯只能在低速接法下点动运行。
电梯的主要电器设备
曳引电动机
齿轮曳引系统作为电梯的提升机构，主要由驱动电动机，电磁制动器（也称电磁抱闸），减速器及曳引轮组成。
自动门机
用来完成电梯的开门与关门：
电梯的门有厅门（每层站有一个）和轿门（只有一个）。
只有当厅电梯停靠在某层站时，此层的厅门才允许开启；
也只有当厅门，轿门全部关闭后才允许启动运行。
层楼指示
层楼指示也叫层显，过去常由低压灯泡构成，安装在每层站厅门的上方和轿厢的内轿门的上方；
现多由数码管或LED点阵结构组成，与呼梯盒，运行的方向指示做成一体的结构。
呼梯盒
呼梯盒也叫召唤按钮箱或外呼盒，用以在每层站召唤电梯。
常安装在厅门外，离地面1米左右的墙壁上。
基站的呼梯盒上，常有钥匙开关，供电梯管理员开关电梯。
操纵箱
操纵箱安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作命令。
平层及开门装置
该装置如图2-3所示，由磁铁板和上、下平层感应器1KR、2KR组成。
上行时1KR首先插入隔磁铁板，发出减速信号，电梯开始减速，至2KR插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号，电机停转，机械抱闸；
下行时，2KR首先插入隔磁铁板，发出减速信号至1KR插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号。
停层装置
如图2-3所示，在电梯的井道内的每层站装有一只磁铁板，当轿厢运动到相应的层站时，磁铁板插入平层感应器内，以此检测电梯所处的位置和产生平层信号。
安全窗及其开关
安全窗及其开关，限速器及其开关，上，下强迫停止开关，极限开关。
图2-3电梯的平层、停层装置示意图
第三章电梯的控制要求
一电梯的安全运行的一些要求
电梯位置的确定与显示
轿厢中的乘客及门厅中等待乘坐电梯的人都需要知道电梯的位置，因而轿厢及门厅都设有以楼层标志的电梯位置显示装置。
这还不够，电梯的运行还需要更加准确的电梯位置信号，以满足制动停车等控制的需要。
轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号
司机及乘客可按下轿厢内操纵盘上的选层按扭选定电梯运行的目的楼层，此为内选信号。
按扭按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯点亮。
在门厅等候电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤信号，此为外唤信号。
该信号也需记忆并点亮门厅的上行或下行指示灯，这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。
电梯自动运行时的信号响应
电梯自动运行时应根据内选及外唤信号，决定电梯的运行方向及在哪些站点停站。
一般情况下，电梯按先上后下的原则安排运送乘客的次序，而且规定在运行方向确定之后，不响应中途的反向呼唤要求，直到到达本方向的最远站点才开始返程。
轿厢的启动与运行
轿厢在运行方向确定，轿厢门已关好时启动运行，运行的初始阶段是加速运行阶段，其后是稳定运行阶段。
轿厢的平层与停车
轿厢运行后需确定在哪一层站停车，平层及是指停车时，轿厢的底与门厅“地平面”应相平齐。
平层停车过程需在轿厢底面与停车楼面相平之前开始，先是减速，在是制动，以满足平层的准确性及乘客的舒适感。
第四章电梯PLC的选型
型号
输入
点数
输出
扩展模块
可用点数
继电器输出
双向晶闸管输出
晶体管输出
FX2N~16MR~001
---
FX2N~16MT~001
8
24~32
FX2N~32MR~001
FX2N~32MS~001
FX2N~32MT~001
16
FX2N~48MR~001
FX2N~48MS~001
FX2N~48MT~001
24
48~64
FX2N~64MR~001
FX2N~64MS~001
FX2N~64MT~001
32
FX2N~80MR~001
FX2N~180MT~001
40
FX2N~128MR~001
FX2N~128MT~001
64
三菱公司近年来推出FX系列PLC有FX0、FX2、FX0S、FX2C、FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC等系列型号。
本设计中我选择FX2N型号的PLC。
一FX2N系列PLC的特点
FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器。
其基本单元如表4-1所示。
用户存储器容量可扩展到16KB。
I/O点最大可扩展到256点。
它有27条基本指令，其基本指令的执行速度超过了很多大型PLC。
有多种特殊功能模块，如模拟量输入/输出模块、高速计数模块、脉冲输出模块、位置控制模块。
FX2N有3000多种辅助继电器、1000点状态继电器、200多点定时器、200点16位加计数器、35点32位加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针。
这为应用程序的设计提供了丰富的资源。
表4-1FX2N系列PLC基本单元
第五章电梯的程序设计
一电梯的电器元件
为了便于对电梯的工作原理及PLC控制系统进行分析，先列出电器元件和输入/输出继电器的地址与功能，分别见表5-1和表5-2所示。
表5-15层5站电梯电器元件表
元件符号
名称及作用
KM1
上行接触器
1SB1～4SB1
1楼～4楼上行外呼按钮
KM2
下行接触器
2SB2～5SB2
2楼～5楼下行外呼按钮
KM3
高速接触器
1HL～5HL
1楼～5楼指示灯
KM4
低速接触器
6HL、7HL
上、下行指示灯
KM5
启动加速接触器
HL6、HL7
操纵箱上、下行指示灯
KM6～KM8
制动减速接触器
HL8
1楼外呼记忆灯
KM9
开门接触器
HL9
2楼上呼记忆灯
KM10
关门接触器
HL10
2楼下呼记忆灯
SQ5
基站开关
HL11
3楼上呼记忆灯
SQ6
开门到位开关
HL12
3楼下呼记忆灯
SQ7
关门到位开关
HL13
4楼上呼记忆灯
SQ8
开门调速开关
HL14
4楼下呼记忆灯
SQ9、SQ10
关门调速开关
HL15
5楼下呼记忆灯
SQ11～SQ15
1楼～5楼厅门锁开关
SA1
运行状态选择钥匙开关
SQ16
轿门关闭到位开关
SA2
基站开关梯钥匙开关
SQ17
上限位开关
SQ1
安全窗开关
SQ18
下限位开关
SQ2
安全钳开关
SQ19
上行强迫停止开关
SQ3
限速器开关
SQ20
下行强迫停止开关
SQ4
轿内急停开关
SB1
开门按钮
1KR
上平层感应器
SB2
关门按钮
2KR
下平层感应器
SB3
上行启动按钮
3KR
开门感应器
SB4
下行启动按钮
4KR
1楼感应器
SB5～SB9
1楼～5楼内选层按钮
5KR
2楼感应器
6KR
3楼感应器
7KR
4楼感应器
8KR
5楼感应器
SQ
电源开关
表5-25层电梯PLC控制输入/输出继电器的地址
地址
功能
X0
安全运行
Y0
上行
X1
门锁
Y1
下行
X2
自动
Y2
高速
X3
检修
Y3
低速
X4
开门
Y4
启动加速
X5
关门
Y5
制动减速
X6
上行启动
Y6
X7
下行启动
Y7
X10
基站
Y10
X11
开门到位
Y11
X12
关门到位
Y12
上行指示
X13
上行限位
Y13
下行指示
X14
下行限位
Y14
1层内选记忆指示
X15
1楼内选
Y15
2层内选记忆指示
X16
2楼内选
Y16
3层内选记忆指示
X17
3楼内选
Y17
4层内选记忆指示
X20
4楼内选
Y20
5层内选记忆指示
X21
5楼内选
Y21
1楼外呼记忆
X22
1楼上行
Y22
2楼上呼记忆
X23
2楼上行
Y23
2楼下呼记忆
X24
2楼下行
Y24
3楼上呼记忆
X25
3楼上行
Y25
3楼下呼记忆
X26
3楼下行
Y26
4楼上呼记忆
X27
4楼上行
Y27
4楼下呼记忆
X30
4楼下行
Y30
5楼下呼记忆
X31
5楼下行
Y31
运行位置数码管指示ｂｃ
X32
上减速/下平层
Y32
运行位置数码管指示ａｂｄｅｇ
X33
下减速/上平层
Y33
运行位置数码管指示ａｂｃｄｅ
X36
超载
Y34
运行位置数码管指示ｂｃｆｇ
X37
防夹
Y35
运行位置数码管指示ａｃｄｆｇ
X40
上强迫开关
Y36
运行位置数码管指示ａｃｄｅｆ
X41
下强迫开关
Y37
运行位置数码管指示ａｂｃ
X42
X43
X44
X45
X46
二系统程序设计
由于电梯的输入/输出触点多，控制要求复杂，程序编制较为繁琐，可先将其梯形图的设计分成几个环节进行，然后再把这些环节组合在一起整体考虑它们的联系，增加相互的联锁控制，即可形成完整的梯形图。
表5-3程序中涉及的软元件地址和功能
M
M100
开门辅助
M120
1层内选辅助
M101
关门辅助
M121
2层内选辅助
M102
运行中开门禁止
M122
3层内选辅助
M103
定向上行
M123
4层内选辅助
M104
定向下行
M124
5层内选辅助
M105
停车
M130
1层上行辅助
M106
减速信号
M131
2层上行辅助
M110
1层轿厢运行位置
M132
2层下行辅助
M111
2层轿厢运行位置
M133
3层上行辅助
M112
3层轿厢运行位置
M134
3层下行辅助
M113
4层轿厢运行位置
M135
4层上行辅助
M114
5层轿厢运行位置
M136
4层下行辅助
M140
停层开门
M137
5层下行辅助
M144
上行辅助
M146
下行辅助
三梯形图及总结
图5-145层5站电梯梯形图
第六章电梯的调试
一应用程序的模拟调试
应用程序的模拟调试可采用以下两种方法：
通过仿真真软件进行调制
一些PLC生产厂商提供了仿真软件，例如：
三菱公司的与SW3D5C—GPPW—C仿真软件。
西门子的与STEP7编程软件配套的S7—PLCSIM仿真软件，在本次设计中采用三菱，仿真软件时按照系统功能的要求。
通过将某些输入元件强制为ON或OFF，或改写某些元件中数据来监视系统功能是否正确实现。
利用模拟试验板进行调试。
利用开关和按钮模拟PLC实际的数量输入信号。
通过PLC输出模块的发光二极管观察输出信号是否满足设计的要求，对于复杂的程序，可将程序分解成若干环节，分别进行各环节的调试，最后再做整体调试。
对于模拟量输入信号，可以给变速器提供标准的输入信号，通过调节模块上的电位器或程序中的系数，检测模拟量输入信号和转换后的数字量之间的关系是否满足要求。
对于模拟量输出信号，可连接电压/电流检测仪表，检测数字输入信号和转换后的模拟量之间的关系是否满足.。
在完成应用程序模拟调试后，即可进行现场调试。
现场调试时，先进行空载调试，只有空载调试无误时方可进行负载调试。
输入电路空载调试：
操作控制按钮和开关，观察相应的PLC输入点发光二极管，以保证输入连线的正确及可靠性。
完成空载调试后连接输出装置，再次运行程序进行调试，并对部分输入元件（如行程开关）做出相应的调试以满足现场的要求。
全部完成调试后，对用户程序进行固化保存，以后备用。
结束语
我设计的是多层住宅楼电梯PLC控制。
在孙老师的精心指导下我顺利如期的完成了本次设计。
在这段时间中，我受益匪浅。
在设计的刚开始，我对于有些知识点不大清楚。
在老师的指导下，我去图书馆和网上查阅了相关的资料。
通过本次的学习，了解PLC的有关内容，掌握电梯的工作原理和控制技术，了解电梯的设计、选用、调试、保护等方面的知识。
使我在掌握电梯控制的同时，进一步巩固了相关课程，学会综合运用所学的知识，提高分析问题，解决问题的能力，从而培养和提高我的动手能力。
设计电梯的方法有很多，在本次设计中我选用拖动系统中交流双速来设计电梯的。
在目前较先进的调速电梯上，广泛采用PLC作为逻辑控制，配以电梯专用的调压调速或变频调速器构成控制系统。
我在设计的时候不免有许多错误和不足之处，但是在老师的指导下，并且投入了我自己的努力，这些错误得到纠正。
最后，在通过孙老师的审批后，他指出了一些不足，让我发现自己的知识还是不完备。
致谢：
在本次论文的创作过程中，我得到了机械电子工程学院许多老师和同学的帮助，特别是孔老师的指导。
在此，我对他们表示衷心的感谢！
参考文献：
张发玉《可编程序控制器应用技术》西安科技大学出版社2006年
陈林《可编程序控制器应用技术》化学工业出版社2007年
王兆义《小型可编程序控制器应用技术》机械工业出版社2007年
赵明《工厂电气控制设备（第二版）》机械工业出版社
常晓玲《电气控制系统与可编程序控制器》机械工业出版社
李惠等《电梯控制技术》机械工业出版社
郁汉琪《电气控制系统与可编程序控制器》东南大学出版社
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
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