五层电梯PLC控制系统的设计.doc

五层电梯PLC控制系统的设计摘要：电梯不仅是高层建筑物的必备设施，在多层建筑物里也是必不可少的垂直运输工具。电梯的控制系统已由初期的继电控制向微机控制发展。PLC（可编程控制器）由于可靠性高、功能强大等特点已成为微机控制系统的核心。本次设计是在电梯的结构和PLC（可编程控制器）的结构和工作原理的基础上，针对5层电梯，使用PLC（可编程控制器）三菱FX-2N设计电梯的控制系统。包括电梯门厅的上下行模块、轿厢内选层模块、轿厢内指令和厅外呼叫模块、电梯选层和定向模块、电梯运行控制模块等，实现了电梯的指层控制、轿厢内和各层厅外呼叫指令记录、电梯运行方向和停靠的控制、自动运行和开关门等功能。这种控制系统应用于实际运行的电梯中，结果表明：这种电梯控制系统可靠性高、安全性高及运行平稳舒适，保养维护和故障检修方便，运行成本低。关键词：电梯 PLC 控制系统毕业设计说明书目录第一章 前言 第二章 硬件设计 2.1 电路设计 2.2 PLC软元件分配第三章 软件设计 3.1 梯形图设计控制原理 3.1.1 门厅上行呼叫信号 3.1.2 门厅下行呼叫信号 3.1.3 轿厢内选层信号灯的控制 3.1.4 楼层呼叫选层综合信号 3.1.5 开门控制 3.2 电梯控制总梯形图第四章 系统调试 第五章 总结 致谢 参考文献 附录一：电梯电气元件布置图 附录二：PLC控制接线图 附录三：电梯控制总梯形图五层电梯PLC控制系统的设计第一章 前言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。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目前国内七八十年代安装的许多电梯电气部分用继电器接触器控制系统，线路复杂，接线多，故障率高，维修保养难，许多已处于闲置状态，其拽引系统多采用交流双速电机系统换速，效率低，调速性能指标较差，严重影响电梯运行质量。由于这些电梯交流调压调速系统，交流双速电机拖动系统性能及乘坐舒适感较差，交流调压调速系统属能耗型调速的机械部分无大问题，为节约资金，大部分老式电梯用户希望对电梯的电气控制系统进行改造，提高电梯的运行性能。因此对电梯控制技术进行研究，寻找适合我国老式电梯的改造方法具有十分重要的意义电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。PLC作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。自80年代后期PLC引入我国电梯行业以来，由PLC组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用。并形成了一系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中，PLC系统一直是主流控制系统。第二章 硬件设计PLC产品出现以来，它以面向工业控制的鲜明特点，普遍受到电器控制领域的欢迎。特别是中小容量PLC成功取代了传统的继电控制系统，使得控制系统的可靠性大大提高。目前各国生产的PLC品种繁多，发展速度快。本次设计用到的是三菱FX系列。 2.1 电路设计根据平时对电梯的观察，本次要用的元件有限位开关、七段数码管、带灯按钮等。电梯电气元件布置图见附录一。根据其控制要求设计了电梯PLC控制接线图见附录二。 2.2 PLC软元件分配本次设计使用的PLC是FX2N系列的。PLC软元件分配表见表21。表21 PLC软元件分配表软元件功能1楼2楼3楼4楼5楼输入X继电器上呼按钮手动按钮X0（上行）X1（下行）X2（低速）X3（点动）下呼按钮X4（停止）X5X6X7内选层按钮X10X11X12X13X14限位开关X21X22X23X24X25其他X15开门X16关门X17手动X20司机X26开门限位X27关门限位Y输出继电器上呼信号灯Y0Y1Y2Y3下呼信号灯Y4Y5Y6Y7内选信号灯Y10Y11Y12Y13Y14电动机控制Y15开门Y16关门Y17上行Y20下行Y21低速数码管笔画Y22b笔画Y23c笔画Y24d、a笔画Y25e笔画Y26f笔画Y27g笔画M辅助继电器上呼信号M0M1M2M3下呼信号M4M5M6M7内选信号M10M11M12M13M14上或内选信号M20M21M22M23下或内选信号M41M42M43M44上或下或内选信号M31M32M33M34M35当前层记忆M51M52M53M54M55其他M100上行辨别M101下行辨别M102停止信号T定时器其他T0延时关门T1低速时间T24S震荡T34S震荡第三章 软件设计梯形图语言是我们最常用的一种语言，它有如下特点：1.它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线；2.梯形图中的接点（触点）只有常开、常闭，接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态；3.梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。内部继电器、寄存器、计数器等都不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU内部使用。4.PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中，所以输出点的值可以当条件使用。因此，在本次设计中使用的是梯形图。 3.1 梯形图设计控制原理 3.1.1 门厅上行呼叫信号 门厅上行呼叫信号的用途：乘客在14楼层时，用按钮发出上行的信号以便电梯运行到乘客所在的楼层，控制梯形程序如图31所示。图31 门厅上行呼叫信号梯形图 3.1.2 门厅下行呼叫信号门厅下行呼叫信号的用途与门厅上行呼叫信号的用途相似。控制梯形程序如图32所示。图32 门厅下行呼叫信号梯形图 3.1.3 轿厢内选层信号灯的控制轿厢内选层信号梯形图如图33所示。图33 轿厢内选层信号梯形图 3.1.4 楼层呼叫选层综合信号 在电梯控制中，电梯的运行是根据门厅的上下行按钮呼叫信号和轿厢内选层按钮呼叫信号来控制的。为了是上下行辨别控制梯形图清晰简练，将每一层的门厅的上下行呼叫信号和轿厢内选层呼叫信号用一个辅助继电器来表示，如图34所示。图34 楼层呼叫选层综合信号梯形图3.1.5 开门控制电梯只有在停止的时候Y17=0，Y20=0时，才能开门。 开门有4中情况：（1）当电梯行驶到某楼层停止时，电梯由高速转为低速运行T1时间时，T1接点闭合，Y15得电并自锁开门。门打开时碰到门开限位开关X26，Y15失电。开门结束。（2）在轿厢内，按下开门按钮X15时，开门。（3）在关门过程中，若有人被门夹住，此时与开门按钮并联的限位开关X15动作，断开开关门线圈Y16，接通开关门线圈Y15，将门打开。（4）轿厢停在某一层时，在门厅外按下上呼或下呼按钮，开门。而其它楼层按按钮不开门。开门控制梯形图如图35所示。图35 开门控制梯形图3.2 电梯控制总梯形图五层电梯控制总梯形图见附录三。第四章 系统调试1.X0X3输入继电器表示14楼的上行按钮，Y0Y3分别控制14楼上行信号灯，表示对应的按钮发出的命令，与同一楼层的上行按钮和上行信号灯装在一起，采用带灯按钮，当按钮按下时，按钮中的灯发光显示上行标志。当1楼的乘客按下上行按钮X0时，Y0得电自锁，1楼上行信号亮，当电梯下降到1楼时，1楼限位开关X21动作，其上信号灯Y0灭。（见图31）2、3、4楼的上行呼叫信号控制原理与1楼原理基本相同的。5楼是顶层，没有上行呼叫信号。2. X4X7输入继电器表示25楼的下行按钮，Y4Y7楼下行信号灯，表示对应的按钮发出的命令。当5楼的乘客按下下行按钮X7时，Y7得电自锁，5楼下行信号亮，当电梯上升到5楼时，5楼限位开关X25动作，其下信号灯Y7灭。（见图32）2、3、4楼的下行呼叫信号控制原理与5楼原理基本相同的。1楼是底层，没有下行呼叫信号。3. 当轿厢内乘客按下某层按钮时，对应的选层信号灯亮。当轿厢内乘客要到4楼时，按下4楼选层按钮，则按钮中的信号灯亮显示“4”，电梯到达4楼后，消除信号，4楼选层信号灯灭。4. 当电梯停止在3楼时，3楼的限位开关X23=1，乘客按下3楼的上呼按钮X2或下呼按钮X5，电梯开门。其它楼层按按钮不开门。5. 见图41所示升降电机控制梯形图。当上行信号M100=1时，门关闭后，关门限位开关X27闭合，Y17得电，电梯上行。当某层有上行或轿厢选层信号时，M102发出停止脉冲，接通Y21，Y17和Y21同时得电，升降电机低速运行。定时器T1延时1.5S断开Y17和Y2，电梯停止。6. 如果轿厢停止到某层时，楼上已经没有上行或轿厢选层信号，则M100=0，但是Y17自锁，此时停止脉冲M102，接通Y21，Y17和Y21同时得电，升降电机低速运行。定时器T1延时1.5S断开Y17和Y2，电梯停止。图41 升降电机控制梯形图第五章 总结经过了两个月的时间，毕业设计已经结束。在这期间我也经历了很多困难和痛苦。确定题目后我就在网上查阅了大量的资料，也查阅了很多的相关书籍，找到了很多关于毕业设计的内容，从中筛选了写比较贴近的内容。通过这次的毕业设计，在其制作过程的中我学到了很多知识，从中受益匪浅。 总体来说，从本次的毕业设计中学到很多，也发现了不少问题，为自己以后的学习、进步打下了不错的基础，对我今后的学习和工作都会有很大帮助的。致谢 首先，我要感谢我的指导老师在毕业设计中对我给予的悉心指导和严格要求，同时也感谢其他一些老师在毕业设计期间所给予我得帮助。在我毕业论文写作期间，各位老师给我提供了种种专业知识上的指导和日常生活上的关怀，没有您们这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业设计，借此机会，向您们表示由衷的感激。 接着，我要感谢我的同学。在毕业设计的短短两个月里，你们给我提出很多宝贵的意见，给了我不少帮助还有工作上的支持，在此也真诚的谢谢你们。同时，我还要感谢我的寝室同学和身边的朋友，正是在这样一个团结友爱，相互促进的环境中，在和他们的相互帮助和启发中，才有我今天的小小收获。参考文献【1】郭琼. PLC应用技术.北京：机械工业出版社，2009.【2】史宜巧，田敏. PLC控制系统设计与运行维护.北京：机械工业出版社，2010.【3】高强. PLC应用技术.北京：北京邮电大学出版社，2009.【4】王阿根. 电气可编程控制原理和应用.北京：清华大学出版社，2007.【5】马小军. 可编程控制器及其应用.南京：东南大学出版社，2007.【6】何堃山. 可编程序设计范例大全.上海：同济大学出版社，1997.【7】王阿根. PLC控制程序精编108例.北京：电子工业出版社，2009.【8】罗光伟. 可编程控制器教程.成都：电子科技大学出版社，2007.【9】周国珍. PLC分析与设计应用.北京：电子工业出版社，2004.【10】三菱公司. FX2N编程手册.2000.【11】三菱公司. FX2N使用手册.1999.