五層電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、五層電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：電梯不僅是高層建筑物的必備設(shè)施，在多層建筑物里也是必不可少的垂直運(yùn)輸工具。電梯的控制系統(tǒng)已由初期的繼電控制向微機(jī)控制發(fā)展。PLC（可編程控制器）由于可靠性高、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)已成為微機(jī)控制系統(tǒng)的核心。本次設(shè)計(jì)是在電梯的結(jié)構(gòu)和PLC（可編程控制器）的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)5層電梯，使用PLC（可編程控制器）三菱FX-2N設(shè)計(jì)電梯的控制系統(tǒng)。包括電梯門(mén)廳的上下行模塊、轎廂內(nèi)選層模塊、轎廂內(nèi)指令和廳外呼叫模塊、電梯選層和定向模塊、電梯運(yùn)行控制模塊等，實(shí)現(xiàn)了電梯的指層控制、轎廂內(nèi)和各層廳外呼叫指令記錄、電梯運(yùn)行方向和?？康目刂?、自動(dòng)運(yùn)行和開(kāi)關(guān)門(mén)等功能。這種控制系統(tǒng)

2、應(yīng)用于實(shí)際運(yùn)行的電梯中，結(jié)果表明：這種電梯控制系統(tǒng)可靠性高、安全性高及運(yùn)行平穩(wěn)舒適，保養(yǎng)維護(hù)和故障檢修方便，運(yùn)行成本低。關(guān)鍵詞：電梯 PLC 控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄第1章 前言 第二章 硬件設(shè)計(jì) 2.1 電路設(shè)計(jì) 2.2 PLC軟元件分配第3章 軟件設(shè)計(jì) 3.1 梯形圖設(shè)計(jì)控制原理 3.1.1 門(mén)廳上行呼叫信號(hào) 3.1.2 門(mén)廳下行呼叫信號(hào) 3.1.3 轎廂內(nèi)選層信號(hào)燈的控制 3.1.4 樓層呼叫選層綜合信號(hào) 3.1.5 開(kāi)門(mén)控制 3.2 電梯控制總梯形圖第4章 系統(tǒng)調(diào)試 第5章 總結(jié) 致謝 參考文獻(xiàn) 附錄一：電梯電氣元件布置圖 附錄二：PLC控制接線圖 附錄三：電梯控制總梯形圖五層電梯P

3、LC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第1章 前言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、近年來(lái)，我國(guó)的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電路控制系統(tǒng)(“早期安裝的電梯多位繼電器控制系統(tǒng))、PLC控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點(diǎn)，目前已逐漸被淘汰。微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷。而PLC控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng),設(shè)計(jì)和調(diào)試周期較短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)

4、的技術(shù)改造目前國(guó)內(nèi)七八十年代安裝的許多電梯電氣部分用繼電器接觸器控制系統(tǒng)，線路復(fù)雜，接線多，故障率高，維修保養(yǎng)難，許多已處于閑置狀態(tài)，其拽引系統(tǒng)多采用交流雙速電機(jī)系統(tǒng)換速，效率低，調(diào)速性能指標(biāo)較差，嚴(yán)重影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。由于這些電梯交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，交流雙速電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)性能及乘坐舒適感較差，交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)屬能耗型調(diào)速的機(jī)械部分無(wú)大問(wèn)題，為節(jié)約資金，大部分老式電梯用戶(hù)希望對(duì)電梯的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高電梯的運(yùn)行性能。因此對(duì)電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，尋找適合我國(guó)老式電梯的改造方法具有十分重要的意義電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可

5、靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。自80年代后期PLC引入我國(guó)電梯行業(yè)以來(lái)，由PLC組成的電梯控制系統(tǒng)被許多電梯制造廠家普遍采用。并形成了一系列的定型產(chǎn)品。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中，PLC系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。第2章 硬件設(shè)計(jì)PLC產(chǎn)品出現(xiàn)以來(lái)，它以面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)，普遍受到電器控制領(lǐng)域的歡迎。特別是中小容量PLC成功取代了傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，使得控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國(guó)生產(chǎn)的PLC品種繁多，發(fā)展速度快。本次設(shè)計(jì)用到的是三菱FX系列。 2.1 電路設(shè)計(jì)根據(jù)平時(shí)對(duì)

6、電梯的觀察，本次要用的元件有限位開(kāi)關(guān)、七段數(shù)碼管、帶燈按鈕等。電梯電氣元件布置圖見(jiàn)附錄一。根據(jù)其控制要求設(shè)計(jì)了電梯PLC控制接線圖見(jiàn)附錄二。 2.2 PLC軟元件分配本次設(shè)計(jì)使用的PLC是FX2N系列的。PLC軟元件分配表見(jiàn)表21。表21 PLC軟元件分配表軟元件功能1樓2樓3樓4樓5樓輸入X繼電器上呼按鈕手動(dòng)按鈕X0（上行）X1（下行）X2（低速）X3（點(diǎn)動(dòng)）下呼按鈕X4（停止）X5X6X7內(nèi)選層按鈕X10X11X12X13X14限位開(kāi)關(guān)X21X22X23X24X25其他X15開(kāi)門(mén)X16關(guān)門(mén)X17手動(dòng)X20司機(jī)X26開(kāi)門(mén)限位X27關(guān)門(mén)限位Y輸出繼電器上呼信號(hào)燈Y0Y1Y2Y3下呼信號(hào)燈Y4Y

7、5Y6Y7內(nèi)選信號(hào)燈Y10Y11Y12Y13Y14電動(dòng)機(jī)控制Y15開(kāi)門(mén)Y16關(guān)門(mén)Y17上行Y20下行Y21低速數(shù)碼管筆畫(huà)Y22b筆畫(huà)Y23c筆畫(huà)Y24d、a筆畫(huà)Y25e筆畫(huà)Y26f筆畫(huà)Y27g筆畫(huà)M輔助繼電器上呼信號(hào)M0M1M2M3下呼信號(hào)M4M5M6M7內(nèi)選信號(hào)M10M11M12M13M14上或內(nèi)選信號(hào)M20M21M22M23下或內(nèi)選信號(hào)M41M42M43M44上或下或內(nèi)選信號(hào)M31M32M33M34M35當(dāng)前層記憶M51M52M53M54M55其他M100上行辨別M101下行辨別M102停止信號(hào)T定時(shí)器其他T0延時(shí)關(guān)門(mén)T1低速時(shí)間T24S震蕩T34S震蕩第3章 軟件設(shè)計(jì)梯形圖語(yǔ)言是我們最常

8、用的一種語(yǔ)言，它有如下特點(diǎn)：1.它是一種圖形語(yǔ)言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和一些圖形符號(hào)構(gòu)成，左右的豎線稱(chēng)為左右母線；2.梯形圖中的接點(diǎn)（觸點(diǎn)）只有常開(kāi)、常閉，接點(diǎn)可以是PLC輸入點(diǎn)接的開(kāi)關(guān)也可以是PLC內(nèi)部繼電器的接點(diǎn)或內(nèi)部寄存器、計(jì)數(shù)器等的狀態(tài)；3.梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。內(nèi)部繼電器、寄存器、計(jì)數(shù)器等都不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供CPU內(nèi)部使用。4.PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中，所以輸出點(diǎn)的值可以當(dāng)條件使用。因此，在本次設(shè)計(jì)中使用的是梯形圖。 3.1 梯形圖設(shè)計(jì)控制原

9、理 3.1.1 門(mén)廳上行呼叫信號(hào) 門(mén)廳上行呼叫信號(hào)的用途：乘客在14樓層時(shí)，用按鈕發(fā)出上行的信號(hào)以便電梯運(yùn)行到乘客所在的樓層，控制梯形程序如圖31所示。圖31 門(mén)廳上行呼叫信號(hào)梯形圖 3.1.2 門(mén)廳下行呼叫信號(hào)門(mén)廳下行呼叫信號(hào)的用途與門(mén)廳上行呼叫信號(hào)的用途相似?？刂铺菪纬绦蛉鐖D32所示。圖32 門(mén)廳下行呼叫信號(hào)梯形圖 3.1.3 轎廂內(nèi)選層信號(hào)燈的控制轎廂內(nèi)選層信號(hào)梯形圖如圖33所示。圖33 轎廂內(nèi)選層信號(hào)梯形圖 3.1.4 樓層呼叫選層綜合信號(hào) 在電梯控制中，電梯的運(yùn)行是根據(jù)門(mén)廳的上下行按鈕呼叫信號(hào)和轎廂內(nèi)選層按鈕呼叫信號(hào)來(lái)控制的。為了是上下行辨別控制梯形圖清晰簡(jiǎn)練，將每一層的門(mén)廳的上下行

10、呼叫信號(hào)和轎廂內(nèi)選層呼叫信號(hào)用一個(gè)輔助繼電器來(lái)表示，如圖34所示。圖34 樓層呼叫選層綜合信號(hào)梯形圖3.1.5 開(kāi)門(mén)控制電梯只有在停止的時(shí)候Y17=0，Y20=0時(shí)，才能開(kāi)門(mén)。 開(kāi)門(mén)有4中情況：（1）當(dāng)電梯行駛到某樓層停止時(shí)，電梯由高速轉(zhuǎn)為低速運(yùn)行T1時(shí)間時(shí)，T1接點(diǎn)閉合，Y15得電并自鎖開(kāi)門(mén)。門(mén)打開(kāi)時(shí)碰到門(mén)開(kāi)限位開(kāi)關(guān)X26，Y15失電。開(kāi)門(mén)結(jié)束。（2）在轎廂內(nèi)，按下開(kāi)門(mén)按鈕X15時(shí)，開(kāi)門(mén)。（3）在關(guān)門(mén)過(guò)程中，若有人被門(mén)夾住，此時(shí)與開(kāi)門(mén)按鈕并聯(lián)的限位開(kāi)關(guān)X15動(dòng)作，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)門(mén)線圈Y16，接通開(kāi)關(guān)門(mén)線圈Y15，將門(mén)打開(kāi)。（4）轎廂停在某一層時(shí)，在門(mén)廳外按下上呼或下呼按鈕，開(kāi)門(mén)。而其它樓層按按鈕不

11、開(kāi)門(mén)。開(kāi)門(mén)控制梯形圖如圖35所示。圖35 開(kāi)門(mén)控制梯形圖3.2 電梯控制總梯形圖五層電梯控制總梯形圖見(jiàn)附錄三。第4章 系統(tǒng)調(diào)試1.X0X3輸入繼電器表示14樓的上行按鈕，Y0Y3分別控制14樓上行信號(hào)燈，表示對(duì)應(yīng)的按鈕發(fā)出的命令，與同一樓層的上行按鈕和上行信號(hào)燈裝在一起，采用帶燈按鈕，當(dāng)按鈕按下時(shí)，按鈕中的燈發(fā)光顯示上行標(biāo)志。當(dāng)1樓的乘客按下上行按鈕X0時(shí)，Y0得電自鎖，1樓上行信號(hào)亮，當(dāng)電梯下降到1樓時(shí)，1樓限位開(kāi)關(guān)X21動(dòng)作，其上信號(hào)燈Y0滅。（見(jiàn)圖31）2、3、4樓的上行呼叫信號(hào)控制原理與1樓原理基本相同的。5樓是頂層，沒(méi)有上行呼叫信號(hào)。2. X4X7輸入繼電器表示25樓的下行按鈕，Y4

12、Y7樓下行信號(hào)燈，表示對(duì)應(yīng)的按鈕發(fā)出的命令。當(dāng)5樓的乘客按下下行按鈕X7時(shí)，Y7得電自鎖，5樓下行信號(hào)亮，當(dāng)電梯上升到5樓時(shí)，5樓限位開(kāi)關(guān)X25動(dòng)作，其下信號(hào)燈Y7滅。（見(jiàn)圖32）2、3、4樓的下行呼叫信號(hào)控制原理與5樓原理基本相同的。1樓是底層，沒(méi)有下行呼叫信號(hào)。3. 當(dāng)轎廂內(nèi)乘客按下某層按鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)的選層信號(hào)燈亮。當(dāng)轎廂內(nèi)乘客要到4樓時(shí)，按下4樓選層按鈕，則按鈕中的信號(hào)燈亮顯示“4”，電梯到達(dá)4樓后，消除信號(hào)，4樓選層信號(hào)燈滅。4. 當(dāng)電梯停止在3樓時(shí)，3樓的限位開(kāi)關(guān)X23=1，乘客按下3樓的上呼按鈕X2或下呼按鈕X5，電梯開(kāi)門(mén)。其它樓層按按鈕不開(kāi)門(mén)。5. 見(jiàn)圖41所示升降電機(jī)控制梯形圖。

13、當(dāng)上行信號(hào)M100=1時(shí)，門(mén)關(guān)閉后，關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)X27閉合，Y17得電，電梯上行。當(dāng)某層有上行或轎廂選層信號(hào)時(shí)，M102發(fā)出停止脈沖，接通Y21，Y17和Y21同時(shí)得電，升降電機(jī)低速運(yùn)行。定時(shí)器T1延時(shí)1.5S斷開(kāi)Y17和Y2，電梯停止。6. 如果轎廂停止到某層時(shí)，樓上已經(jīng)沒(méi)有上行或轎廂選層信號(hào)，則M100=0，但是Y17自鎖，此時(shí)停止脈沖M102，接通Y21，Y17和Y21同時(shí)得電，升降電機(jī)低速運(yùn)行。定時(shí)器T1延時(shí)1.5S斷開(kāi)Y17和Y2，電梯停止。圖41 升降電機(jī)控制梯形圖第5章 總結(jié)經(jīng)過(guò)了兩個(gè)月的時(shí)間，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束。在這期間我也經(jīng)歷了很多困難和痛苦。確定題目后我就在網(wǎng)上查閱了大量的資

14、料，也查閱了很多的相關(guān)書(shū)籍，找到了很多關(guān)于畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，從中篩選了寫(xiě)比較貼近的內(nèi)容。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在其制作過(guò)程的中我學(xué)到了很多知識(shí)，從中受益匪淺。 總體來(lái)說(shuō)，從本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)到很多，也發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題，為自己以后的學(xué)習(xí)、進(jìn)步打下了不錯(cuò)的基礎(chǔ)，對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大幫助的。致謝 首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我給予的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，同時(shí)也感謝其他一些老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間所給予我得幫助。在我畢業(yè)論文寫(xiě)作期間，各位老師給我提供了種種專(zhuān)業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和日常生活上的關(guān)懷，沒(méi)有您們這樣的幫助和關(guān)懷，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，借此機(jī)會(huì)，向您們表示由衷的感激。 接著，我要感謝我的同學(xué)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的短短兩個(gè)月里，你們給我提出很多寶貴的意見(jiàn)，給了我不少幫助還有工作上的支持，在此也真誠(chéng)的謝謝你們。同時(shí)，我還要感謝我的寢室同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個(gè)團(tuán)結(jié)友愛(ài)，相互促進(jìn)的環(huán)境中，在和他們的相互幫助和啟發(fā)中，才有我今天的小小收獲。參考文獻(xiàn)【1】郭瓊. PLC應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.【2】史宜巧，田敏. PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行維護(hù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.【3】高強(qiáng). PLC應(yīng)用技術(shù).北京：北京郵電大學(xué)出版社，2009.【4】王阿根. 電氣可編程控制原理和應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出