plc在电梯控制系统中的应用.docx
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plc在电梯控制系统中的应用
华东交通大学理工学院
InstituteofTechnology.
EastChinaJiaotongUniversity
毕业设计
GraduationDesign
（2010—2014年）
题目PLC在电梯控制系统中的应用
分院：
电气与信息工程分院
专业：
电力系统及其自动化
班级：
电力2010-2
学号：
**************
*******
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起讫日期：
2014.1——2014.4
华东交通大学理工学院
毕业设计原创性申明
本人郑重申明：
所呈交的毕业设计是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。
设计中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计中特别加以标注引用，除此之外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
毕业设计作者签名：
日期：
年月日
毕业设计版权使用授权书
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毕业设计作者签名：
指导教师签名：
签字日期：
年月日签字日期：
年月
摘要
当今我国经济不断的向前发展，城市建设也不断的发展，城市的高楼大厦在不断的增多，再加上生活越来越高的人民标准的制定，为垂直升降输送高层建筑越来越多越是高层建筑所使用的各种电梯已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
对电梯的要求的人也越来越高，从而促进中国电梯行业的快速发展，该技术已经发展到拖调频调压控制，逻辑控制也代替原来的继电器是由PLC控制。
在本文中，电梯，PLC，变频器进行了简单的介绍，当然，最重要的内容是设计基于PLC五层电梯控制系统，我们通过现有的驱动器的基础上，采用五层PLC的电梯通过合理选择和设计控制，提高了电梯的控制水平，提高电梯运行的电梯到达一个更完美的控制的舒适性。
关键词：
电梯；PLC；5层电梯；电梯控制系统
Abstract
TodayChina'seconomycontinuedtomoveforward,butalsocontinuethedevelopmentofurbanconstruction,high-risebuildingsinthecityconstantlyincreasing,coupledwiththepeople'sstandardoflivinggettinghigherandhigher,astheverticallifttransporthigh-risebuildings,increasinglythemorehigh-risebuildingsareusedbyavarietyofelevatorhasbecomeanindispensablepartofpeople'slives.Thepeopleontheelevatorrequirementsarealsoincreasing,thuscontributingtotherapiddevelopmentofChina'selevatorindustry,thetechnologyhasbeendevelopedtodragFMregulatorcontrol,logiccontrolalsoreplacetheoriginalrelayiscontrolledbythePLC.Inthispaper,elevator,PLC,inverterforasimpleintroduction,ofcourse,themostimportantcontentisdesignedfive-storyelevatorcontrolsystembasedonPLC,wepassonthebasisoftheexistingdrive,usesfivelayersPLCtheelevatoriscontrolledbyrationalselectionanddesign,toimprovethelevelofcontroloftheelevator,andtoimprovethecomfortofelevatorrunningtheelevatortoreachamoreperfectcontrol.
KeyWords:
elevator;PLC;5-storyelevator;elevatorcontrolsystem
第1章电梯的介绍
1.1电梯的起源与发展
电梯在汉语词典中的解释为：
建筑物中用电作动力的升降机,代替步行上下的楼梯。
当涉及到电梯的起源在2600的时候，埃及人建造金字塔用最原始的升降系统启动，但这种类型的起重机是人体能量从公元前。
到1203，法国第二修道院安装起重机，其区别仅在于该机是利用驴作为从伤口上的大绳筒电力负荷进行吊装。
这种方法已经被用来近代直到瓦特发明了蒸汽机，在大约1800年，矿主采取的起重运输煤矿达的优势。
数百年来人们制造过各种类型的升降梯，它们都具有一个共同的缺陷：
只要起吊绳突然断裂，升降梯便急速地坠落到底层。
1854年奥的斯设计了一种制动器：
在升降梯的平台顶部安装一个货车用的弹簧及一个制动杆与升降梯井道两侧的导轨相连结，起吊绳与货车弹簧连结，这样仅是起重平台的重量就足以拉开弹簧，避免与制动杆接触。
如果绳子断裂，货车弹簧会将拉力减弱，两端立该与制动杆咬合，即可将平台牢固地原地固定免继续下坠。
“安全的升降梯”发明成功了！
一时间，奥的斯成了众人注目的中心。
第一台升降机并非奥的斯所发明，但他却是第一台“安全”升降梯的发明者。
“安全”这一概念不仅开创了升降梯工业，而且也为那些想建造更高层建筑物以增加更多可利用空间的设计们打开了通途。
然而真正能够称为电梯（用电能驱动升降梯）的产品应该是在20世纪初才出现的。
1.2电梯的定义
国家标准《GB7024.1-86电梯名词术语》规定，电梯的定义:
用电力拖动，具有乘客或载货轿厢，其运行于垂直的或与垂直方向倾斜不大于15度角的两侧刚性导轨之间，运送乘客和（或）货物的固定设备。
此外，国家标准GB7588-87“电梯制造与安装规范”的电梯的技术含义作了如下描述：
方便乘客进出车厢的至少一部分的两个垂直或从垂直倾斜角度小于15度的刚性轨之间运行。
从以上的两个条文可以理解电梯的含义:
（1）电梯是由电力来驱（拖）动的。
⑵沿着垂直方向运行的一种提升设备，可以是乘客的，也可以是载货的。
（3）轿厢要方便于乘坐乘客或承载货物。
1.3国内外电梯的情况
我国电梯行业从市场规模上有了很大提高，一些自主品牌逐步提升了自己的产品质量
和技术含量，加之我国政府提出的节约型社会正好让电梯行业中拥有节能电梯技术的企
有机会发展，另外，国外用户比以前更多地青睐中国产品也为中国电梯的崛起提供了机会。
目前我国节能电梯技术在某些方面已经达到了国际领先水平，但是节能电梯的普及率还很低，可节电30%以上的无齿轮电梯普及率不及10%，可以能源再生的造能电梯普及率不及2%。
因此专家预计，节能电梯市场会在“十一五”期间进入快速增长期。
节能电梯从2001年开始进入我国办公楼、住宅楼、酒店等场所，经过5年的发展，全国的无齿轮电梯市场从几千台增长到近6万台。
目前，中国已经超过日本，成为世界上最大的电梯市场的新衣服。
由于房地产，建筑等城市公共行业在未来10年发展迅速，中国的电梯市场将保持年均销售额至少50美元十亿的增长每年20％的速度。
房地产市场的快速发展，对电梯的需求继续扩大。
据专家估计，在未来50年中国新的住房面积将达到20十亿平方米。
目前，国家20多米高的应该安装电梯，因此未来最大的市场是住宅电梯市场。
此外，机场，商场，地铁，自动扶梯，电梯等观光电梯等大型公共设施建设的需求也很可观。
小城镇在西部地区要加快步伐。
城市化后，东部地区20多年的发展，城市化和一些发达地区的水平已经达到80％，基本饱和，甚至是逆城市化趋势。
近年来，西部地区的国民生产总值的增长速度，已具备所需的升力GDP水平相匹配快速发展的需要。
电梯更新进入高峰期。
虽然电梯的状态作出强制性的生活目前还没有标准，但电梯按15年日本系列电梯设计寿命为国外惯例的生活，25年欧美电梯设计寿命。
据中国电梯选购，产品或在日本使用约60％以上的比例技术的实际情况，在1990年之前安装了日本国内的电梯都已经到了更新期。
而在1990年电梯生产技术相对落后，节能电梯升降的消费水平是现在的三到四倍。
电梯使用年限由15年前，看看电梯安装数量预计2007年将有15,000到20,000台电梯需要更新。
电梯节能潜力，电梯和空调被认为是两个大型建筑耗能大户。
据了解，目前中国星级酒店的平均年消费量每平方米150千瓦时，30,000-50000平方米星级酒店，这大致相当于从3000能源消费总量为4000万吨标准煤，其中近一半的电源为电梯。
电梯行业协会统计，2005年所有使用电梯的，如果80％采用节能型电梯，每年的耗电量可节省12.2十亿千瓦时。
如果所有在2015年的节能电梯，将节电80十亿亿千瓦时，几乎等于一年三峡大坝发电量。
国外电梯行业发展迅猛，不仅在节能上做了很大的功夫，现在在智能化，远程化，集成化，可视化也已有了先进的技术！
例如：
（1）设置垂直和水平运输交通复杂的运输系统。
该系统采用直线电机驱动，设置了一个以上的汽车在井道内。
在计算机控制下汽车导航系统，可在铁路网络交换他们的跑步路线。
系统保存的很好占用，解决了高层建筑的钢丝绳和电缆的重量举起太大的问题，特别是对于穿梭在空中一样底楼大厅多塔高层建筑空间直上电梯。
（2）交流永磁同步无齿轮曳引机驱动的无机房电梯机房由于曳引机的电梯和控制柜放置在井道内，省去了单独的房间，节省建设费用，增加的有效面积建设，提高建设建筑设计自由的美学。
永磁同步无齿轮曳引机的特点是：
（A）结构简单紧凑，体积小，重量轻，形状可灵活多样；
（B）配以变频控制可以实现更大限度的节能；
（C）没有齿轮，于是没有齿轮振动和噪声，齿轮效率，齿轮磨损及油润滑问题，减少了维护工作，降低了油污染；
（D）由于失电时旋转的电机处于发电制动状态，增加了曳引系统的安全可靠性。
（3）彩色大屏幕液晶楼层显示器。
这类显示器可以以高分辨率的彩色平面或三维图像显示电梯的楼层信息（如位置、运行方向），还可以显示实时的载荷、故障状态等。
通过控制中心的设置还可以显示日期、时间、问候语、楼层指南、广告等，甚至还可以与远程计算机和寻呼系统联接发布天气预报、新闻等。
有的显示器又增加了触摸查询功能。
该装置缓解了陌生乘客在轿厢内面对面对视时的尴尬、无趣的局面，降低了乘客乘梯时心理等待焦虑感。
（4）电梯远程监控系统。
在系统运行并通过公共电话网或专用网络（需要使用一个调制解调器）中得到的电梯的控制信号处理的计算机机壳的故障信息被发送到远程计算机可用于专业电梯服务中心提供一个可视界面，所以有该服务的电梯控制运行，特别是故障情况。
该系统通常具有显示故障，失效分析，故障统计和预测能力，以及远程调试可以与操作，便于维修人员可以实现快速修复反应和修复所采取的措施。
这缩短故障排除时间并简化故障排除体力劳动，保证了建筑物的电梯安全高效运行。
1.4电梯的主要组成
下图1.1为电梯的基本结构图，电梯基本结构图1.1的说明：
1-制动器；2-曳引电动机；3-电气控制柜；4-电源开关；5-位置检测开关；6-开门机；7-轿内操纵盘；8-轿厢；9-随行电缆；10-呼梯盒；11-厅门；12-缓冲器；13-减速箱；14-曳引机；15-曳引机底盘；16-导向轮；17-限速器；18-导轨支架；19-曳引钢丝绳；20开关碰块；21-终端紧急开关；22-轿厢框架；23-轿厢门；24-导轨；25-对重；26-补偿链；27-补偿链导向轮；28-张紧装置。
1.4.1电梯在空间上的组成
电梯是“机”与“电”紧密结合的复杂产品，其基本结构包括机械部分与电气部分，但是从空间上考虑一般划分为一下几个部分。
1.机房部分
包括电源开关、曳引机、控制柜（屏）、选层器、导向轮、减速器、极限开关、制动抱闸装置、机座等。
2.井道部分
包括导轨、导轨支架、对重装置、缓冲器、限速紧张装置、补偿链、随行电缆、底坑及井道照明等。
3.层站部分
包括层门（厅门）、呼梯装置（召唤盒）、门锁装置、层站开门装置、层楼显示装置等。
4.轿厢部分
包括轿厢、轿厢门、安全钳装置、平层装置、安全窗、导靴、开门机、轿内操纵箱、指层灯、通信机报警装置。
图1.1电梯的基本结构图
1.4.2电梯功能的组成
1.曳引系统
曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行。
曳引系统主要由曳引钢丝绳,导向轮,反绳轮组成。
2.导向系统
导向系统的主要功能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。
3.轿厢
轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。
4．门系统
门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。
5.重量平衡系统
系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。
6.电力拖动系统
电力拖动系统由曳引电动机、供电系统、速度反馈装置、电动机调速装置等组成。
7.电气控制系统
电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。
电气控制系统主要由操纵装置、位置显示装置、控制屏（柜）、平层装置、选层器等组成。
8.安全保护系统
由限速器、安全钳、缓冲器、端站保护装置组成。
第2章PLC的介绍
2.1可编程控制器（PLC）的发展
可编程序控制器的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关。
这些高新技术的发展推动了可编程序控制器的发展，而可编程序控制器的发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了它们的发展。
1968年，通用汽车液压部门为了消除复杂和昂贵的继电器控制系统，建立了第一个招标指示灯可编程控制器。
设计规格需要固态系统和计算机技术，并且需要在工业环境中生存的能力，并且可以容易地编程，并且可以重复使用。
该控制系统将大大减少机器的停机时间，并为未来的可扩展性。
本次招标投标由DEC公司开发出该系统在1969年，这是第一台可编程控制器，型号为PDP-14上的成功应用。
随后，美国MODICON公司也推出了084的控制器具有相同的名称，在1971年，日本推出了DSC-80控制器，1973年西欧国家已经成功地开发了多种可编程控制器。
这些早期的控制器，以满足最初的需求，并打开大门，新的控制技术的发展。
从控制功能来看，可编程控制器的发展大致经历了4个阶段：
1.初级阶段：
从第一台PLC问世到20世纪70年代中期
由于第一代PLC是为了取代继电器的，因此，主要功能是逻辑运算和计时、计数功能。
CPU由中小规模数字集成电路构成。
主要产品有：
MODICON公司的084，AB公司的PDQ-IL，DEC公司的PDP-14，日立公司的SCY-022等。
第一阶段就采用了梯形图语言作为编程方式，尽管有些枯燥，但却形成了工厂的编程标准。
2.扩展阶段：
从20世纪70年代中期到70年代末期
这一阶段PLC产品的控制功能得到很大扩展。
扩展的功能包括数据的传送、数据的比较和运算、模拟量的运算等功能。
这一阶段的产品有MODICON的184，284，384，西门子公司的SIMATICS3系列，富士电机公司的SC系列产品。
3.通信阶段：
20世纪70年代末期到80年代中期
这一阶段产品与计算机通信的发展有关，形成了分布式通信网络。
但是，由于各制造商各自为政，通信系统也是各有各的规范。
由于在很短的时间内，PLC就已经从汽车行业迅速扩展到其它行业，作为继电器的替代品进入了食品、饮料、金属加工、制造和造纸等多个行业。
其次，产品功能也得到很大的发展。
同时，可靠性进一步提高。
这一阶段的产品有西门子公司的SIMATICS6系列，GOULD公司的M84，884等，富士电机的MICRO和TI公司的TI530等。
4.开放阶段：
从20世纪80年代中期开始由于国际标准化组织提出了开放系统互连的参考模型OSI，使PLC在开放功能上有较大发展。
主要表现为通信系统的开放，使各制造厂商的产品可以通信，通信协议开始标准化，使用户得益。
此外，PLC开始采用标准化软件系统，增加高级语言编程，并完成了编程语言的标准化工作。
这一阶段的产品有西门子公司的S7系列，AB公司的PLC-5，SLC500，德维森的V80和PPC11，加拿大ONLINECONTROL公司与合控电气公司所开发的OPENPLC等。
2.2可编程控制器（PLC）的定义
由于PLC在不断发展，因此，对它下一个确切的定义是困难的。
在二十世纪七十年代PLC问世后，由美国电气制造商协会（NationalElectricManufacturerAssociation-NEMA）对PLC下过如下的定义：
PLC是一种数字式的电子装置。
它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。
1987年，国际电工委员会（InternatiaonalElectricalCommittee-IEC）颁布了PLC标准草案，其第3版对PLC作了如下的定义：
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。
2.3可编程控制器（PLC）的基本结构
PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。
图2.1的硬件结构图：
图2.1PLC的硬件结构图
1.CPU模块
在PLC系统中，CPU模块相当于人的大脑，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。
2.I/O模块
输入（Input）模块和输出（Output）模块简称I/O模块，它们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。
输入模块，用于接收和收集的输入信号。
数字（或二进制），用于从按钮，选择开关，数字拨码开关，限位开关，接近开关，光电开关，继电器等的压力，所述数字输入信号接收输入模块;用于接收电位，测速发电机和变速器的模拟输入模块变化不断提供各种模拟电流和电压信号。
数字输出模块用来控制接触器，电磁阀，螺线管，指示灯，数字显示装置和报警装置，输出装置。
模拟输出模块用来控制调节阀致动器，驱动器等。
CPU模块的工作电压一般是DC5V，而PLC的输入/输出信号电压一般较高，如DC5V和AC220V。
从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或影响PLC的正常工作。
在I/O模块中，用光电耦合器、小型继电器等器件来隔离外部输入电路和负载。
I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。
编程装置
编程用于生成用户程序，并对其进行编辑，检查和修改设备。
手持编程器可以直接输入和编辑梯形图，指令表可以输入和编辑程序，所谓的命令程序员。
它的体积小，价格便宜，一般用于小型PLC编程，或到现场调试和维护。
使用的编程软件可以生成和编辑梯形图在屏幕上，指令表，功能块图和顺序功能图程序，可以将不同的编程语言。
后的程序下载到编译的PLC中，可以远程编程和传输。
可用于内设置各种参数的PLC编程软件。
通过沟通，你可以炫耀的梯子触点与线圈的情况下，以及在PLC运行时的参数，并进行故障排除非常有用。
电源
PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源。
内部的开关电源为各模块提供各种直流电源。
小型PLC一般可以为输入电路和外部的电子传感器（如接近开关）提供24V直流电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。
2.4可编程控制器（PLC）的工作原理
下面先看两个工作原理图
图2.2PLC的扫描过程图
图2.3PLC程序执行过程
当PLC运行时，用户程序中众多的操作需要执行。
但CPU是不能同时执行多个操作的，它只能按分时操作原理每一时刻执行一个操作。
由于CPU的运算处理速度较高，使得外部出现的结果从宏观上来看几乎是同时进行的，这种分时操作的过程叫做CPU对程序的扫描。
扫描丛0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始，再无中转或跳转的情况下，按存储地址递增的方向顺序逐条扫描用户程序即执行，直到程序结束。
每扫描完一次程序，就构成一个扫描周期。
然后再从头开始扫描，并周而复始地重复。
顺序扫描的工作方式简单，简化了程序设计，并为PLC的可靠运行提供了可靠的保障。
一方面，所扫描的程序被执行后，其结果马上就可以被将要扫描到的指令所利用；另一方面，还可以利用CPU设置的定时器来监视每次扫描是否超过规定的时间，从而避免了由于CPU内部故障使程序进入死循环而造成故障的影响。
一.PLC的基本工作如图（图2.2与2.3）
1）输入信息：
在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点的状态。
2）执行程序：
顺次扫描用户程序中的各条指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑运算。
3）输出控制信号：
根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。
上述过程执行完后，又重新开始，反复地执行。
每执行一遍所需的时间称为扫描周期。
PLC的扫描周期通常为几十毫秒。
二.自诊断程序
每次扫描的开始，执行自诊断程序，以及其他的输入和输出点，CPU和存储器诊断程序的诊断通常是在测试的每个部分的当前状态，并且在正常标准状态比较，如果这两个各部分的描述一致工作正常，如果是这样的观点，有一个故障不一致。
此时，PLC将立即启动关机程序，保留现有的工作条件，并关闭所有输出，然后停止。
诊断结束后，如果没有故障，PLC继续扫描检查编程和其他通信请求。
如果您有相应的处理，例如，接受传送到烧录器的命令，要显示的状态数据，错误信息被发送到程序员的显示。
处理后的通信，PLC继续向下扫描，进入信息产业领域，在用户程序执行，输出控制信号，顺序完成一个扫描周期。
以及从自诊断，然后开始第二轮扫描。
PLC这样不断反复循环，实现本机的连续控制，直到接收到停止命令，或因停电等故障停止工作。
2.5可编程控制器（PLC）的特点与应用
2.5.1PLC的特点
为适应工业环境使用，与一般控制装置相比较，PLC机有以下特点：
1.可靠性高，抗干扰能力强;
2.通用性强，控制程序可变;使用方便
3.功能强，适应面广;
4.编程简单，容易掌握;
5.减少了控制系统的设计及施工的工作量;
6.体积小、重量轻、功;7.耗低、维护方便。
2.5.2PLC的应用领域
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
1.开关量的逻辑控制;
2.运动控制;
3.过程控制;
4.数据处理;
5.通信及联网.
2.6PLC的汇编语言
2.6.1PLC的汇编语言的特
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