PLC五层电梯.doc

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II
太原理工大学阳泉学院
毕业设计说明书
毕业生姓名
：
岳华杰
专业
：
电气工程及其自动化
学号
：
080712026
指导教师
：
石 昊
所属系（部）
：
信 息 系
二〇一二年六月

太原理工大学阳泉学院----毕业设计说明书

I
太原理工大学阳泉学院
毕业设计评阅书
题目：　 基于PLC的五层电梯控制系统设计 　　
信 息　系 电气工程及其自动化　专业 姓名　岳华杰
设计时间：2012 年4月5日~2012 年6月1日

评阅意见：
成绩：

　　　　　　　　　　　　　　　
指导教师：　　　　　（签字）
　　　　　　　　　　　　　
职　　务：　　　　　
201 年　月　日

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II
太原理工大学阳泉学院
毕业设计答辩记录卡
信 息 系 电气工程及其自动化　专业 姓名　岳华杰　　　　　
答 辩 内 容
问 题 摘 要
评 议 情 况
　　　　　　　　　 记录员： （签名）
成 绩 评 定
指导教师评定成绩
答辩组评定成绩
综合成绩
注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。

专业答辩组组长：　　　　　（签名）
　　　　　　　　　 201 年　　月　　日
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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，主要机械部件有轿厢、电梯门、开关门机构、层门门锁、机械安全装置。我国的电梯主要经历了三个发展阶段：对进口电梯的销售、安装、维护阶段，独立自主，艰苦研制生产阶段，建立三资企业，行业快速发展阶段。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。
关键字：PLC控制、电梯、安全、稳定

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i
Abstract
The electric elevator of our country technology has got a few prompt development Elevator Factory with the development of science and technology , in recent years, revise handicraft also in improving design unceasingly. Renovation and upgrade produces more late-model electric elevator , the electric elevator divides machinery system and navar mainly two major parts, with the development of autocontrol theory and microelectronics technology, the electric elevator dragging moves way and that very big change happened in control without exception , exchange speed regulation is that the current electric elevator drags main part moving developing direction. Lift control system has three kinds control modes at present mainly: Succeed circuit navar (electric elevator multidigit relay navar that "early phase assembles) , PLC navar , PC navar. Shortcomings such as relay navar being dispatched since the malfunction leads high reliability , being controlling way no nimbly as well as consumption power is big, is eliminated at present already gradually. PC navar has stronger function though in the field of intelligent control , existence anti-interference nature difference also , system design is complicated but, the personnel who is maintained in general is difficult to grasp it's the defect keeping a technology in repair waiting. PLC navar is strong but because of running reliability height , using the convenient , anti-interference sex being maintained, merit such as designing and testing a period comparatively shortly, be doubly people paid attention to waiting for merit , already become the technical transformation at present, using the most control mode , being used for tradition relay navar at present also broadly in electri celevator navar.
Key words: PLC controls , elevator, safety, stabilizes

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ii
目 录
摘 要 i
Abstract ii
第1章 电梯系统的控制简介 1
电梯的简介 1
中国电梯设计与制造新特点 1
PLC与其他电梯控制系统的比较： 2
电梯拖动系统及电梯的架构 2
电梯的构造 3
重要安全部件的介绍 3
电梯控制系统设计思想 4
第2章 可编程控制器介绍 5
可编程控制器的由来与发展 5
PLC简介 6
可编程控制器(PLC)的特点 9
硬件的可靠性 9
，使用方便 9
接线简单，通用性好 9
可连接为控制网络系统 10
易于安装，便于维护 10
可编程控制器的工作原理 11
可编程控制器的编程语言 11
第3章 可编程控制器的机型选择 12
可编程控制器控制系统的I/O 点数估算 12
内存估计 12
用户程序所需内存容量 12
内存利用率 13
开关量输入输出的点数 13
程序编写质量 13
响应时间 13
功能、结构要合理 13
输入输出模块的选择 14
机型确定 14
第4章 硬件设计 14
硬件配置简介 14
PLC电梯控制系统的硬件面板图 18
交流双速电梯的主电路及电器元件 19
,停层装置（图4-2) 19
20
,抱闸电路,门锁及安全运行电路 20
电气元件 22
第5章 软件设计 24

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iii
输入输出及内部继电器分配表 24
24
25
26
梯形图程序流程图 29
梯形图的编写及说明 30
30
层楼信号的产生与清除环节 32
停层信号的登记与消除环节 32
外呼信号的登记与消除环节 33
电梯的定向环节 34
自动运行时启动加速和稳定运行环节 36
停车制动环节 36
第6章 程序调试、运行 40
正常情况下程序调试 40
过程分析 40
总结 42
致谢 43
参考文献 44
英文文献 45
中文翻译 48

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0
第1章 电梯系统的控制简介
电梯的简介
自1852年世界上第一台电梯诞生在德国柏林之后，世界电梯工业已经走过了150多年的发展历程。而中国电梯工业真正的发展，是在1978年改革开放后。随着现代化城市建设的突飞猛进，电梯已经与人们日常生活建立了十分密切的关系。根据中国电梯协会统计，2004年底，全国注册在用电梯突破50万台。尤其是在最近10年中国电梯发展呈现许多新特点。具体表现在几个方面：
一是数量飞速增长，进口、出口发生逆转，但含金量不高。10年间，，目前年产量占全球总量的三分之一。进口产品虽然总量不多，但多为高端产品，出口多为普通产品。二是安全性能越来越好，有关资料显示，有人员伤亡的电梯事故，2003年53起，2004年26起。三是与相比，我国在产品研发投入和技术力量方面仍存在差距。四是我国电梯行业不是很大，在政策方面给予的限制和引导相对较少，行业发展完全以市场作为调节手段。无庸讳言，我国已成为世界最大的新装电梯市场和最大的电梯生产国。尽管从整个行业自主开发能力的角度来讲，我国的技术储备底蕴和持续开发的潜力与国外一些著名电梯企业相比，尚存在一定的差距，但也有抗衡的力量。
中国电梯设计与制造新特点
随着计算机技术和电子工业的发展，电梯控制系统普遍应用计算机控制，具有代表性的是通过PLC实现信息传输和交换的控制系统。电梯主控制系统应用了多个输入输出点的PLC来分别负责电梯的信号管理控制、驱动控制和层站。使各部件之间的连接线大量减少，系统可靠性更高，功能处理更灵活。同时，外部逻辑通过组态软件来实现。缩小了印板的面积，而且提高了电子线路的可靠性。但是，国内整机厂商能够掌握这类核心技术并实现国产化和产业化的屈指可数。


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1
应用矢量控制的变压变频电机驱动技术在电梯主机及门机控制上都采用了VVVF（交流变频）PWM制式的矢量变换变压变频技术，比传统的调压调速电梯节能至少40%。特别是在曳引驱动回路中通过交-直-交变频环节中的直流可控，极大地提高了电梯系统负载的功率因数，减少了对电网的污染。由于国内相当部分厂商快速应对需求较广的小于1000kg、，所以采用通用变频器作为曳引驱动回路为数不多。
PLC与其他电梯控制系统的比较：
以往我们都是用继电器控制电梯的运行，现在我们分析一下它的优点和缺点；
优点：所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。
缺点：系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。
早期的国产电梯控制系统中，电梯信号的逻辑控制一般是由继电器电路来实现的。继电器控制系统故障率高，降低了电梯的运行可靠性与安全性。传统的继电器控制方式已经被计算机控制方式所代替，其控制方式有：单片机控制、单板机控制、单微机控制、多微机控制以及可编程序控制器( PLC) 控制等多种方式。其中单片机控制具有成本低，通用性强等优点，但它不适于较复杂的控制算法和故障诊断等要求；微机控制的配件使系统设计和调试更加复杂，它必须具有相应的大型开发系统，无疑会增加电梯的成本，因此对于一个小型的智能电梯控制系统利用PLC 进行控制将是一个最佳的选择。
PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现通道(字)的运算和数据存储，PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。
电梯拖动系统及电梯的架构
交流电梯PLC 拖动系统主电路及调速装置与继电器控制系统的不同,主要是拖动系统的工作状态及部分反映信号送入PLC ,由PLC 向拖动系统发出速度指令切换、起动、运行、换速、平层等控制信号。


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2
电梯的构造
⑴机房部分：包括曳引机、限速器、极限开关、控制柜与信号柜、机械选层器以及电源接线板等设备。
⑵井道部分：包括导轨、对重装置、缓冲器、限速器钢丝绳张紧装置、随行电缆等。
⑶厅门部分：包括厅门、召唤按钮厢、楼层显示装置等。
⑷轿厢部分：包括轿厢、安全钳、导靴、自动开门机、平层装置、操纵厢、轿厢内指层灯、轿厢照明等
重要安全部件的介绍
电梯轿厢位置检测和电气选层信号由安装在轿厢顶上和各层站的双稳态磁性开关得到，从而摆脱了以往靠继电器和接触开关等有触点器件控制的庞杂线路系统，优化了线路，大大地提高了系统运行的可靠性，同时也便于检修。
⑴限速器与安全钳保护系统：当发生意外事故时，轿厢超速或高速下滑（如钢丝绳折断，轿顶滑轮脱离，曳引机蜗轮啮合失灵，电机下降转速过高等原因）。这时，限速器就会紧急制动，通过安全钢索及连杆机构，带动安全钳动作，使轿厢卡在导轨上而不会下落。
⑵轿厢弹簧缓冲装置：缓冲器是电梯极限位置的安全装置，当电梯因故障，造成轿厢对底层或冲顶时（极限开关保护失效），轿厢或对重撞击弹簧缓冲器，由缓冲器吸收电梯的能量，从而使轿厢或对重安全减速直至停止。
⑶终端极限开关安全保护系统。梯井道的顶层及底层装有终端极限开关，在电梯井道的顶层及底层装有终端极限开关。当电梯因故障失控，轿厢发生冲顶或蹲底时，终端极限开关切断控制电路，使轿厢停止运行。
⑷门安全触板保护装置：在轿厢门的边沿上，装有活动的安全触板。当门在关闭过程中，安全触板与乘客或障碍物相接触时，通过与安全触板相连的联杆，触及装在轿厢门上的微动开关动作，使门重新打开，避免事故发生。
⑸厅门自动闭合装置：电梯层门的开与关，是通过安装在轿门上的开门刀片来实现的。每个层门都装有一把门锁。层门关闭后，门锁的机械锁钩啮合，同时轿门电气连锁触头闭合，电梯控制回路接通，此时电梯才能启动运行。