基于三菱PLC的三层电梯控制系统设计.docx

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基于三菱PLC的三层电梯控制系统设计

整体设计较完善

但有几点注意:

1.对位置检测装置、防夹传感器、失速保护装置等都没有说明。

2、有PLC外部接线图，但说明不够清晰，要对硬件（接触器、行程开关、保护开关、使用电机功率要求等列个表，包括I/O端口的分配表，

3．PLC的通用知识太的太多了，与课题无关的编程知识、PLC结构原理知识少讲

4．没有作过实际运行，就不要写“经实际运行……”之类的语言，你最后的一段有此类表达，有不实之嫌。

5.不要用章节字眼排版.

6．注意如果下载太多，就应考虑用其他PLC重新编程改写。

防止和别人重复。

7．以上内容修改后,就可以认真按格式排版、打印了

摘要

电梯是高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物，传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题。

本论文通过讨论电梯控制系统的组成，阐述可编程控制器（PLC）在电梯控制中的应用，采用三菱PLC编程的程序控制方式，提出了三层电梯的PLC控制系统总体设计方案、设计过程、组成，列出了具体的主要硬件电路、电梯的控制梯形图及指令表。

并给出了系统组成框图和程序流程图，在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上，提出了PLC的编程方法，设计了一套完整的电梯控制系统方案。

采用本方案实现电梯控制，能够解决继电器——接触器触点多，故障率高、可靠性差、安装调试周期长、维修工作量大、接线复杂等缺点。

使电梯运行更加安全、方便、舒适。

关键词：

电梯、PLC、梯形图

第1章电梯概述

1.1引言

随着城市建设的不断发展，城市迅速的崛起，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。

它是采用电力拖动方式，将载有乘客或货物的轿厢，运行于垂直方向的两根刚性导轨之间，运送乘客和货物的固定式提升设备。

所以，电梯是为高层建筑运输服务的设备，它具有运送速度快、安全可靠、操作简便的优点。

但传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适。

目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制。

从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。

PLC可靠性高，程序设计方便灵活。

1.2电梯的发展简史

据国外有关资料介绍，公元前2800年在古代埃及，为了建筑当时的金字塔，曾使用过由人力驱动的升降机械。

公元1765年瓦特发明了蒸气机之后，1858年美国研制以蒸气为动力，并通过皮带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯，1878年英国的阿姆斯特发明了水压梯，并随着水压梯的发展淘汰了蒸气梯，后来又出现了采用液压泵的控制阀以及直接柱塞式和侧柱塞式结构的液压梯，这种液压梯至今仍为人们所采用。

18世纪末发明了电机，特别是交流双速电动机的出现，显著改善了电梯的工作性能。

在20世纪初，美国OTIS电梯公司首先使用直流电动机作为动力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯。

从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异的发展着。

目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。

1.3电梯的基本结构

电梯一般由五部分组成：

井道和机房、传动部分、升降部分、安全装置、控制部分。

1.井道和机房

　　井道和机房是电梯正常运行所要求的房屋建筑部分。

井道由围壁、顶板及底坑围成一个容纳电梯轿厢和对重的有限空间，在每个层站开有出、入口。

机房用来安装曳引机、电控屏、限速器等。

机房可以设置在井道的顶部，也可设置在井道底部。

设置在井道底部时称为曳引机下置式，该方式的电梯结构较复杂，对井道尺寸要求大，所以只有在机房无法顶置时采用。

机房必须有足够的面积、高度、承重能力及良好的通风条件。

顶板上是机房的情况下，它是值班工人工作的地方。

所以顶板都是封闭型的，将井道与机房完全隔离。

底坑一般深入地面，用于安装缓冲器、限速器钢丝绳张紧装置。

因为深入地面要求有排水设施。

2.传动部分

　　传动部分即曳引机，主要由电动机和钢索组成。

一般安装在机房的顶部，它通过钢丝绳牵引轿厢及对重。

曳引机由蜗轮减速箱、绳轮、电机、靠背轮、抱闸、底座等组成。

高速无齿轮直流电梯曳引机，由电机直接带动绳轮，无减速箱装置，其余部件相同。

3.升降设备部分

　　升降设备部分包括轿厢、对重、门厅和导轨。

轿厢是容纳物体和乘客的箱体，对重是用来平衡轿厢重量的。

门厅是每一层楼的电梯门口装的门，门上有机械锁和电气接点。

客梯多采用自动开关门，是由轿厢门上的开门刀带动厅门上橡皮轱辘来完成的，而轿厢门是由轿厢门上的开关门装置驱动的。

导轨是轿厢上下移动所走的轨道。

4.安全装置

　　安全装置由降速装置和电气安全设备组成。

降速装置主要有限速器和缓冲器。

限速器是控制轿厢速度的设备。

当轿厢达到极限速度时，轿厢限速器开始动作，并作用于安全钳上迫使它夹住导轨，刹住轿厢。

缓冲器是电梯的最后安全保护。

它安装在电梯井道底坑内，位于轿厢和对重的正下方。

当电梯向上或向下运动中，由于钢丝断裂、抱闸制动力不足或者控制系统失灵而使轿厢超越终端层站时，缓冲器则起到缓冲作用，避免电梯撞底或冲顶，确保乘客的安全。

电气安全设备是指电梯控制系统中实现安全保护的电气元件。

根据国家标准ＧＢ7588和ＧＢ10058中的规定，对电梯供电电源、轿厢超速、轿厢上下端站及极限位置、厅门锁与轿厢门的电气连锁以及所有电气设备外壳接地等方面必须实行电气保护。

电气安全装置通常包括：

　　①设置在机房内的电梯主开关，可切断轿厢照明及通风、轿顶电源插座、火灾报警、机房和滑轮间照明以及井道照明等全部供电电路。

　　②熔断器和热继电器用作曳引电机的短路及过负荷保护。

　　③相序继电器作断相和错相保护。

　　④称重装置可作电梯的超重保护。

　　⑤行程开关是电梯运行端站减速及端站限位保护。

　　⑥电梯门安全触板带动连锁开关或光电传感器、感应式近门传感器，控制开关门电机，防止电梯夹人、夹物。

　　⑦电梯所有金属设备外壳接地，以防触电事故。

5.控制部分

　　控制部分主要指电气控制设备和必要的线路。

电梯的操纵控制系统结构及其控制方式标志着我国电梯的发展水平，我国目前使用的电梯按其操纵方式分类有按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯、程序控制电梯及智能控制电梯等。

　　①按钮控制电梯。

其操纵箱内装有启动按钮、应急按钮、开关门按钮、警铃按钮等按钮组和照明开关、钥匙开关、通风开关、检修开关和显示楼层与方向的指示灯。

　　②信号控制电梯。

除具有自动平层自动开门动作外，还具有内外选层、自动定向、顺向截车等控制能力。

该类电梯有司机操作。

　　③集选控制电梯。

目前物业部门管理的客梯主要采用集选控制方式。

集选控制方式的电梯具有自动平层、自动开门、自动掌握停站时间、内选外呼信号的登记与消除、顺向截梯以及自动换向等功能。

下集选控制电梯用于无司机交、直流电梯，基本工作状态与集选控制电梯相同，只是厅外向下招呼信号才予答应。

　　④并联控制电梯。

该种电梯是电梯群中的最简单方式，只适合于两台电梯的协调控制管理。

它是按预先设定的调配原则，自动的调配某台电梯去答应某层的厅外召唤信号。

　　⑤程序控制电梯。

使用于同一建筑物内有三台以上电梯，而且位置比较集中的电梯群的控制和管理。

为了提高电梯的运行效率和充分满足楼内客流量的需要，尽可能的缩短乘客的候梯时间，对电梯群的运行状态进行自动程序控制。

　　⑥智能群梯。

该种电梯采用先进的控制理论、先进的传动和控制技术，使电梯在运行过程中具有安全、快速、准确、平稳的特性，使乘客具有舒适感和享受感。

全微机化电梯的开发和使用是电梯的发展趋势。

全微机化电梯是指电梯的传动系统及控制系统实现微机化控制的电梯，必将满足人们对电梯的高质量、高水平、高标准的要求。

1.4电梯的分类

按用途分类：

乘客电梯、载货电梯、客货电梯、病床电梯、住宅电梯、杂物电梯、观光电梯、车辆电梯、船舶电梯、建筑使用电梯、自动扶梯、其它

按驱动方式分类：

交流电梯、直流电梯、液压电梯、螺杆式电梯、直线电机驱动的电梯

按速度分类：

低速电梯（V≤1.0m/s）、快速电梯（1.0m/s

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、下集选控制电梯、并联控制电梯、梯群程序控制电梯、梯群智能控制电梯。

第2章可编程控制器简介

可编程控制器是60年代末在美国首先出现，当时叫可编程控制器PLC（ProgrammableLogicController），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。

PLC的基本设计思想是反映计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。

根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。

控制器和被控对象连接方便。

随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电器接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。

可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。

另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。

由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。

目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。

2.1PLC的结构及各部分的作用

可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构。

通常由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输出输出单元（I/O）、电源和编程器等几个部分组成。

1.中央处理单元（CPU）

CPU作为整个PLC的核心，起着总指挥的作用。

CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。

这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。

CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。

CPU的功能有以下一些：

从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。

2.存储器（RAM、ROM）

存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。

常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。

RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。

RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。

掉电时，可有效地保持存储的信息。

EPROM、EEPROM都是只读存储器。

用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。

3.输入输出单元（I/O单元）

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