毕业设计电梯模型plc控制系统设计.docx
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毕业设计电梯模型plc控制系统设计
摘要
电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。
由于传统的电梯运行逻辑控
制系统采用的是继电器逻辑控制线路。
采用这种控制线路，存在易出故障、维护不便、
运行寿命较短、占用空间大等缺点。
从技术发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。
本文将可编程序控制器（PLC）应用于五层电梯进行逻辑控制，大大提高了电梯可
靠性、可维护性以及灵活性，延长了使用寿命，同时缩短了电梯的开发周期。
这种电梯
控制系统较原有电梯控制系统可以更容易的完成更为复杂的控制任务，其许多功能是传
统的继电器控制系统无法实现的。
该电梯控制系统具有司机运行和无司机运行即手动和自动的功能，并且具有指层、
厅召唤、选层、选向等功能。
具有集选控制的特点。
关键词:
可编程控制器指层控制轿内指令选层选向
论文类型:
应用研究
DesignofanElevatorPLCControlSystem
Specialty:
MechtanicalEngineering
Name:
LianZhiyong
Instructor:
AssociateProf.ChenYitong
Abstract
Theelevatorisakindtoolthatisindispensabilityinthehigh-buildingperpendicular
transportation.Thetraditionalelevatoradoptarelay-logicaltocontrolitscirculationwhich
theelevatorbecomeaccident-proneness,shortlife-span,inconvenienceinmaintainingand
thiscontrolcircuitalsotakesupbigspace,etc.Seefromtheeyesoftechniquedevelopment,
thiskindofsystemwillbegraduallyeliminated.
Thistextappliesprogrammablelogiccontrollertocarryonthelogiccontrolinafive
layerelevator,whichraisestheelevator'sreliability,maintainabilityandflexibility
consumedly,prolongstheservicelife,andshortensthedevelopmentperiodoftheelevatorat
thesametime.Competingtothetraditionalelevator,thiskindofelevatorcancompletethe
morecomplicatedmissionmoreeasily,anditcancarryoutmanyfunctionsthattraditional
elevatorcontrolsystemcannot.
Thiselevatorcontrolsystemcomposesofadrive-movementcontrolstateanda
non-drive-movecontrolstate,namelyanautofunctionstateandamanualfunctionstate.It
stillhassomefunction,likeindicatinglayer,invokingbyhall,choosinglayerandchoosing
directionetc.玩addition,thissystemhaveacharacteristicsofcongregatechoosecontrol.
Keywords:
Programmable
ofthebridge
Thesistype:
Application
controllerPointthelayercontroltheinstructioninside
choosingthelayerandchoosingthedirection
Research
目录
绪论·........................................................................................1
1电梯概述·...................................................................................3
1.1电梯的起源与发展·....................................................................3
1.2国外电梯的情况····················································
1.3国内电梯的情况·.......................................................................7
2可编程序控制器·..........................................................................8
2.1可编程序控制器的发展历史·........................................................8
2.2可编程序控制器发展的几个阶段·..................................................9
2.3PLC的定义和特点·....................................................................11
2.4PLC与继电器控制系统的比较·...................................‘.................14
2.5PLC的基本结构·.....··..........................................................…...15
2.6PLC的工作原理·.......................................................................17
3电梯PLC控制系统的设计·..............................................................19
3.1电梯的构造·.............................................................................19
3.2电梯控制要求·..........................................................................20
3.3PLC控制系统的设计分析·...........................................................22
3.4电梯PLC控制系统的设计·...........................................................25
3.5PLC的选择·.................···.........................................................29
3.6工/0分配对照表·.......................................................................30
3.7安装图·...................................................................................31
3.8梯形图·...................................................................................31
4控制系统指令说明·.................................·.....................................32
4.1有司机运行状态·.......................................................................32
4.2无司机运行状态·.......................................................................40
4.3小节·......................................................................................43
总结·...............................................................................................44
结束语·.........................................................................................45
附录A..........................................................................................46
附录B..........................................................................................48
附录c..........................................................................................53
参考文献·......................................................................................59
绪论
电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的
交通工具。
1889年，美国奥梯斯升降机公司推出的世界上第一部以电动机为动力的升降
机，同年在纽约市的马累特大厦安装成功。
随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼
层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。
传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。
这种控制线路，存在易出
故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。
从技术发展来看，这种系统将逐
渐被淘汰。
目前，由可编程序控制器（PLC）和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快
的速度发展着。
采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运
行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的
发展方向，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。
可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制
器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控
制的专用计算机川。
自1969年针对工业自动控制的特点和需要而开发的第一台PLC问
世以来，迄今已30多年，它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又不同
于顺序控制器和通用的微机控制装置。
它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业
领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机
常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象
编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都
很容易。
用户买到所需PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序
的编制工作，就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。
而且用户程序的编制、修改
和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。
这样就破除了“电脑”的神秘感，推动
了计算机技术的普遍应用。
可编程序控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重
视的先进控制技术。
PLC现己成为现代工业控制三大支柱（（PLC,CAD/CAM,ROBOT）
之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功
}!
能、易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异
性能，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接
触控制系统，在机械、化工、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到
广泛应用[2]。
PLC的应用深度和广度己经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。
总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前的几十年里，继电器控制系统为
电梯控制的发展起到了巨大的作用，然而其控制性能与自身的功能已无法满足与适应电
梯控制的要求和发展，与PLC相比较，存在着质的差别。
电梯使用继电接触器控制的时
代，很难设计出质量优良的电梯控制系统，而现在，可编程控制器的使用为电梯的控制
提供了广阔的空间。
PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术
的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗
干扰性能增强、机械与电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的
功能综合在一起。
因此，它己经成为电梯运行中的关键技术。
1电梯概述
电梯的起源与发展
电梯属于垂直提升运输设备，起源于我国古代农业和建筑的原始提升工具。
公元前
十一世纪，我国北方劳动人民发明了辘护。
公元前236年，希腊人阿基米德设计出一种
人力驱动的卷筒式卷扬机，共造出三台，安装在妮罗宫殿里。
在瓦特发明了蒸汽机之后，
于1850年，在美国纽约市出现了世界上第一台由亨利·沃特曼制作的以蒸汽机为动力
的卷扬机。
1852年美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥梯斯发明了世界上第一部以蒸汽机为动
力、配有安全装置的载人升降机。
这便是世界上第一部备有安全装置的客梯，在1857
年被安装在纽约市豪华商厦里。
在此期间，英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。
随着水压
梯的发展，蒸汽梯也就被淘汰了。
后来发展为采用油压泵和控制阀的液压梯，而直到今
天液压梯仍在使用。
在1889年，美国奥梯斯升降机公司推出了世界第一部以电动机为动力的升降机，
这才开始出现了名副其实的电梯，同年在纽约市的马累特大厦安装成功。
在1903年，
又将卷筒式驱动方式改进为槽轮式（即曳引式）驱动。
所谓卷筒式驱动，是将曳引绳缠
卷在卷筒上来提升重物，而槽轮式也称为曳引式驱动，是在曳引绳一端提升重物，另一
端为平衡重，依靠曳引绳和曳引轮的绳槽之间的摩擦来驱动重物作垂直运动。
因此，只
要在曳引系统的容量和强度允许范围内，通过改进曳引绳长度就可适应不同的提升高
度，而不再像卷筒式那样受卷筒长度限制。
此外，当重物或平衡重碰底时，曳引绳与曳
引槽会由于摩擦力减小而打滑，从而避免了像卷筒式那样，在失控时造成的曳引绳断裂
等严重事故的发生。
曳引式驱动可以使用多条曳引绳，而卷筒式驱动方式使用的曳引绳条数却受到限
制。
曳引式驱动方式为长行程并具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。
当时的电梯使用直流电动机驱动，用改变串接在电枢回路中的电阻值的方法来调节
电梯运行速度。
后来发明了交流感应电动机，在1900年开始用于驱动电梯。
最初的交
流电动机只是单速的，电梯运行性能很不理想。
直到发明了交流双速电动机，才基本满
足了电梯的运行要求。
{
随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多。
所以，对电梯的调速精度、
调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。
尽管交流电动机结构简单，造价便宜，
但在调速性能方面却难以满足更高的要求，而对直流电动机来讲，由于后来采用了发电
机一电动机组调速系统，能较好地满足电梯调速的高要求。
因此，在20世纪前半叶，电
梯的电力拖动，尤其是高层建筑物中的电梯速度的调节，几乎都是采用直流调速系统来
实现的。
1900年美国奥梯斯电梯公司制造出世界上第一台自动扶梯。
1915年已设计成功电梯自动平层控制系统。
1933年美国制造出6m/s的高速电梯。
在第二次世界大战以后，美国的建筑业得以快速发展，促使电梯也进入发展时期，
新技术被广泛用于电梯。
1949年研制出4-6台电梯的群控系统。
1955年出现了真空电
子管小型计算机控制的电梯。
1962年在美国己出现了8.5m/s的超高速电梯。
在1967年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。
随着电力电子技术的发展，在用晶闸
管取代直流发电机一电动机组的同时，研制出了交流调压调速系统，是交流电梯的调速
性能得到了明显改善。
1976年将微处理器应用于电梯。
1977年日本三菱电机株式会社开发出了lOm/s的超高速电梯。
至此，电梯的控制技术有了很大发展。
进入80年代，电梯控制技术又有了新的变化。
由于固体功率器件的不断发展和完
善以及微机技术的应用，出现了交流变频调速系统。
1984年在日本己将其用于2m/s以
上的高速电梯。
1985年以后，又将其延伸到中、低速交流调速电梯。
交流变频调速技术
被认为是电梯行业的当代技术。
1985年日本生产出世界上第一台螺旋式自动扶梯，使其明显减少了占地面积。
1993年日本生产的12.5m/s世界上最高速的交流变频调速电梯已投入运行。
当前，在电梯电力拖动方面，除了大容量电梯还采用直流拖动系统以外，用交流变
频调速方式取代直流调速方式，以成为高速电梯的主流。
应用微机全面取代继电器控制逻辑实现闭环控制，可进一步提高电梯的性能和可靠
{性，并可降低现场调试要求，是电梯控制技术的方愉。
电梯群控系统是现代电梯的技术的又一重要组成部分。
它不但有完善的分区服务、
运行监控、客流交通统计分析等功能，还具备故障诊断功能。
在电梯品种方面，出现了双层电梯、大吨位的集装箱电梯等。
为适应摩天大楼对电梯的特殊要求，目前正在研制无绳直线驱动电梯。
对于电梯的曳引机，目前除了中、低速范围的电梯还采用蜗轮副减速装置外，其他
均己采用圆柱斜齿轮曳引系统，使效率提高了15%-25%.
此外，用电子位置传感器取代机械选层器、用更先进的装置取代门安全触板、增设
轿厢内通信设施以及轿厢非安全门区语音提醒和运行状态语音报告等装置，也是电梯技
术现代化的体现。
对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。
此外，对
经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。
随着时代的发展，对人
在与外界隔离封闭的电梯轿厢内心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。
因此，提倡对电
梯进行豪华性装修，比如:
轿厢内用镜面不锈钢装演、在观光电梯井道设置宇宙空间或
深海景象;进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯的周围种植花草;在轿厢壁
和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在彩色调配上要令人赏心悦目;在轿厢
内播放优美的音乐，用以减少烦躁;在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新
闻等。
时至今日，电梯已进入了全面发展的新时期。
.2国外电梯的情况
当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标
志之一。
在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。
世界上有名的几家电梯公司，诸如:
美国奥梯斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和
日立公司、芬兰科恩等，其电梯的产量已占世界市场的51%。
其中，奥梯斯公司和三菱
公司是世界上最大的电梯生产企业。
目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电
梯。
此外，家用小型电梯将成为电梯家族中新的组成部分。
电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，
还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。
而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。
事
实上，在电梯上己经采用了多项安全保护措施。
在设计电梯的时候，对机械零部件和电
器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。
然而，只有电梯的制造，安装调试、售后
服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量、在国外，己“法规”
实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队
和维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性
提供了保证。
因此，可以说乘坐电梯更安全。
美国一家保险公司对电梯的安全性做过认
真地调查和科学计算，其结论是:
乘电梯比走楼梯安全5倍。
据资料统计，在美国乘其
他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。
3国内电梯的情况
解放前，全国只有2
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