电梯的PLC控制系统毕业设计.docx

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电梯的PLC控制系统毕业设计

摘要

随着科学技术的发展，近年来我国的电梯生产技术得到了迅速发展，一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。

更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。

目前电梯控制系统主要有三种控制方式：

继电路控制系统（早期安装的电梯多位继电器控制系统）、PLC控制系统、微机控制系统。

继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。

微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。

而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。

关键词：

控制系统电梯PLC

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前言

随着现代社会的迅速发展,微电子技术和计算机技术也随之迅速发展.当前数字电器系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。

其中，有着代表性的是日趋进步和完善的PLC设计技术。

PLC（即可编程控制器）在工业控制领域内得到十分广泛的应用。

PLC是一种基于数字计算机技术、专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置，它采用可编程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出，完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能，来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。

PLC的设计和开发，已经有多种类型和款式。

传统的PLC各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析出来，传统PLC是无法完成的。

然而基于PC通信的PLC，既可以完成测量数据的传递，又可借助PC，做测量数据的处理。

所以这种类型的PLC无论在功能和世界应用上，都具有传统PLC无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。

一、概述

1.1PLC的分类

PLC通常可按输入/输出点数多少及结构特征两种方法分类。

按输入/输出点数多少PLC可分为微型、小型、中型及大型机。

微型PLC输入/输出点数小于128点，以上两种机型通常为低档PLC；中型PLC输入/输出点数为128～512点；大型PLC输入/输出点数在512点以上。

按结构特征PLC可人整体式、模块式、整体模块混合式三种类型。

整体PLC一般都是小型或微型机，集中CPU、输入/输出单元、电源、通信接口等部件都集成到一个机壳内。

模块式PLC是将CPU、输入/输出单元、电源、通信接口等分别制成模块，在应用中可以按照需要进行模块组装，大、中型PLC一般都是模块式结构，整体模块混合式PLC将CPU、电源模块、通信模块及一定数量的输入/输出单元集成到一个机壳内，当其中的输入/输出模块不够使用时再进行模块扩展。

1.2电梯的结构

曳引式电梯是垂直交通运输工具中使用最普遍的一种电梯，现将其基本结构介绍如下。

1 曳引系统

　　曳引系统由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成。

　　曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、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（或者两端固定在机房上），依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。

　　导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，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承重梁上。

　　当钢丝绳的绕绳比大于1时，在轿厢顶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。

2  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的活动自由度，使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，导轨架是承重导轨的组件，与井道壁联接。

　　导靴装在轿厢和对重架上，与导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。

3  门系统

　　门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。

　　轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。

　　层门设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴、门锁装置及应急开锁装置组成。

开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。

4  轿厢

　　轿厢用以运送乘客或货物的电梯组件。

它是由轿厢架和轿厢体组成。

轿厢架是轿厢体的承重构架，由横梁、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板等组成。

轿厢体空间的大小由额定载重量或额定载客人数决定。

5  重量平衡系统

　　重量平衡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平衡设计影响的装置。

6  电力拖动系统

　　电力拖动系统由曳引电机、供电系统、速度回馈装置、调速装置等组成，对电梯实行速度控制。

　　曳引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或直流电机。

　　供电系统是为电机提供电源的装置。

　　速度回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，与电机相联。

　　调速装置对曳引电机实行调速控制。

7 电气控制系统

　　电气控制系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成,它的作用是对电梯的运行实行操纵和控制。

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操纵箱。

控制屏安装在机房中，由各类电气控制组件组成，是电梯实行电气控制的集中组件。

位置显示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。

选层器能起到指示和回馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。

8  安全保护系统

　　安全保护系统包括机械和电气的各类保护系统，可保护电梯安全使用。

　　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；还有切断总电源的极限保护等。

　　电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节都有。

1-减速箱；　　　　　2-曳引轮；

3-曳引机底座；　　　4-导向轮；

5-限速器；　　　　　6-机座；

7-导轨支架；　　　　8-曳引钢丝绳；

9-开关碰铁；　　　　10-紧急终端开关；

11-导靴；　　　　　　12-轿架；

13-轿门；　　　　　　14-安全钳；

15-导轨；　　　　　16-绳头组合；

17-对重，　　　　　　18-补偿链；

19-补偿链导轮；　　20-张紧装置；

21-缓冲器；　　　　22-底坑；

23-层门；　　　　　　24-呼梯盒；

25-层楼指示灯；　　26-随行电缆；

27-轿壁；　　　　　　28-轿内操纵箱；

29-开门机；　　　　30-井道传感器；

31-电源开关；　　　32-控制柜；

33-曳引电机；　　　　34-制动器

图1电梯的基本结构剖视图

二、系统总体方案设计

2.1电梯的主电路设计

2．1．1主电路

电梯的拖动系统有许多种，性能好的有直流发电机——电动机可控硅励磁拖动系统、变频调压调速系统，价格较为昂贵。

简单有交流调压调速系统，单/双速交流电机拖动系统，在速度1.5m/s以下的中低速电梯中经常采用后者，因为它结构简单，经济实用。

现以双速交流电机拖动系统电机。

交流双速电梯的主电路图。

图中M1为YTD系列电梯专用双速笼型异步电动机（6/24极）；KM1、KM2为电机正节反转接触器，用以实现电梯上、下行控制；KM3、KM4为电梯的高低速运行接触器，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为减速制动接触器，用以调整电梯制动时的加速度；L1、L2与R1、R2为串入电动机定子电路中的电抗与电阻，与KM5—KM8配合实现对电机的加减速控制。

当KM1或KM2与KM3通电吸合时，电梯将进行上行或下行起动，延时后KM5通电吸合，切除R1、L1，电梯将转为上行或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令全，KM3断电释放，KM4通电吸合，电机转为低带接法，串入阴抗制动，实现上升与下降的低速运行，且KM6—KM8依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高停车制动时的舒适感。

至平层位置时，接触器全部断电释放，抱闸抱死，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。

图2交流双速电梯主电路

2.1.2PLC控制程序的编制方法

PLC梯形图软件的设计采用模块化设计，模块化程序结构清晰，便于调试，分为开关门，内选，外召唤，层楼数指示，定向等模块。

模块间不完全独立，它们之间存在着有机联系。

且在编程时要注意的各条指令间的逻辑关系。

梯形图中的内部辅助继电器和定时器统一分配编号，除了列出I/O分配表外，还应列出内辅助功能分配表，充分利用PLC提供的指令。

2.1.3程序设计思路

所设计的电梯模型共有七层。

电梯的每一层面均有升降及轿厢所在楼层的指示灯显示；1~7所对应的指示灯表示层楼号，每层的楼厅均有输入（分上行和下行）按钮召唤电梯。

工作中的电梯主要对各种呼梯信号和当时的运行状态进行综合分析，再确定下一个工作状态，为此它要求具有自动定向，顺向截梯、反向保号，外呼记忆，自动开/关门，停梯消号，自动达层等功能。

2.1.4电梯对控制信号的响应要求

1.在轿厢里按下关门按钮，门自动关闭并进行锁保护，门锁上后电梯自动启动。

2.到达指定楼层自动停层，并自动开门。

电梯延时自动关门，等候厅外召唤。

3.响应顺电梯进行方向的厅外召唤。

4.电梯到达底层或顶层时，自动停止并改换方向。

5.接受轿厢内部和厅外召唤的每个呼叫按钮的呼叫命令，自动登记并记忆。

完成任务后自动消除记忆。

6.楼层门厅和轿厢内都有电梯运行情况的显示。

7.电梯接受多个信号时，采用首个信号定向，优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫，一个方向任务全部执行完成后再换向。

8.具有同向截车功能。

9.一个方向的任务要换向时，依据最远站换向原则。

10.保护：

各楼层间运行时间必须小于20秒，否则自动停车。

11.电梯大修时，应全部关闭所有楼层电梯门以免行人误入，造成事故

2.1.5PLC电梯控制系统的组成

PLC电梯控制系统的组成如图3所示。

图3

2.1.6可编程序逻辑控制器（PLC）

PLC采用8为或16位微处理器为核心，配置有可编程序内存对指令存储，具备逻辑、顺序、计数、计时、算术运算、数据比较、数据传送等功能。

工作原理是：

采用循环扫描方式，对输入信号（来自按钮、传感器和行程开关等输入部件）不断地进行采样，根据检测到的信号状态，通过根据控制系统的要求设计和存储的程序随即作出反应，并将这些反应以输出信号的形式，由输出部件输出，输出信号控制系统的外部负载，如继电器、电动机、指示灯和报警器等，产生相应的动作。

通过以上过程完成对电梯的控制。

2.1.7输入、输出部分

输入、输出部分涵盖了控制系统与电梯各个部位及与部件有联系的所有信号，将电梯中发出指令或检测信号的按钮、开关、传感器（如基站总电源钥匙开关、轿内指令选层按钮、厅门呼梯按钮、超速开关、安全触板开关、限位开关、厅轿门连锁开关、换速感应器、平层感应器、门区感应器等）作为PLC的输入，同时在系统中设有有/无司机操作的转换开关。

这些信号通过PLC的输入端子进入PLC内部，作为控制、系统分析判断的第一手数据。

将控制系统经过分析判断后产生的输出信号（控制命令）送到相应的执行部件，如拖动控制部分（包括速度、方向和电磁制动器）、轿内和厅外层楼指示灯、指令和召唤指示、运行方向指示、门机的开关门、开关门减速控制、报警器等。

3.1电