基于PLC的7层电梯控制程序设计

基于PLC的7层电梯控制程序设计 基于PLC的电梯控制程序设计 摘 要 随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少 的代步工具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高 电梯系统的性能，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。采用 PLC 对电梯信号系统进行控制，开发出了完整的电梯控制软件，提高了电梯的控制水平，并改善 了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。该系统具有先进、可 靠、经济的特色。该电梯控制系统具有手动和自动的功能，并且具有指层、厅召 唤、选层、选向等功能。具有集选控制的特点。 关键词：电梯、PLC、梯形图 DESIGN ON CONTROL SYSTEM OF ELEVATOR BASED ON PLC Abstract With the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life. The quality of the lift performance of the impact on people's lives becoming more and more obvious, it must strive to improve the performance of elevator systems, and ensure the operation of the lift is safe, reliable and energy efficient. The use of PLC signals on the elevator control system, the development of a complete elevator control software, to improve the level of the elevator control and improve the operation of the elevator comfort, so that the lift to reach a more satisfactory control effect. The system has advanced, reliable and economic characteristics. The elevator control system has the drivers to run the operation and no drivers or manual and automatic functions, and has means layer, called the Office of the election story, election to the functions. With a set of features to control the election. KEYWORDS: Elevator, PLC, Ladder Diagram 目 录 前 言 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 5 第1章 绪 论 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 6 1.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题 ???????????????????????????????????? 6 1.1.1 电梯继电器控制系统的优点 ????????????????????????????????????????????? 6 1.1.2 电梯继电器控制系统存在的问题 ????????????????????????????????????? 6 1.2 PLC 及其在电梯控制中的应用特点 ???????????????????????????????????????????? 6 1.2.1 PLC 的特点 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????? 6 1.2.2 PLC 控制电梯的优点 ??????????????????????????????????????????????????????? 8 1.3 课题的提出 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8 1.4 课题的主要讨论内容 ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 9 1.5 电梯的功能要求 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 9 第2章 电梯设备及电梯发展动态????????????????????????????????????????????????????????? 11 2.1 电梯的出现及发展 ????????????????????????????????????????????????????????????????????? 11 2.2 电梯设备 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12 2.2.1 电梯的分类 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12 2.2.2 电梯的主要组成部分????????????????????????????????????????????????????????? 12 2.2.3 电梯的安全保护装置????????????????????????????????????????????????????????? 13 2.2.4 电梯技术发展情况 ???????????????????????????????????????????????????????????? 13 2.2.5 电梯发展展望 ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 14 第3章 PLC 的选择及其硬件开发 ??????????????????????????????????????????????????????? 15 3.1 可编程序控制器（PLC）的选择??????????????????????????????????????????????? 15 3.1.1 轿厢位置检测 ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 15 3.1.2 可编程控制器（PLC）的选型 ?????????????????????????????????????????? 15 3.2 PLC 控制系统硬件开发 ????????????????????????????????????????????????????????????? 16 3.3 设计思想 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 16 3.4 I/O 点数的分配及机型的选择????????????????????????????????????????????????? 18 3.5电梯PLC输入、输连接出图 ??????????????????????????????????????????????????????? 21 第4章系 统软件开发 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 23 4.1电梯内部部件功能简介 ?????????????????????????????????????????????????????????????? 23 4.2电梯的外部部件功能简介??????????????????????????????????????????????????????????? 18 4.2电梯的初始状态、运行中状态和运行后状态分析 ???????????????????? 18 4.3 电梯的控制要求 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 19 4.4 软件 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 20 4.5 梯形图程序 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 22 第5章 电梯模拟调试及安装 ???????????????????????????????????????????????????????????????? 37 5.1 电梯模拟调试 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 37 5.2 电梯安装调试 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 37 第6章 总结???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 39 谢 辞 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 40 参考文献 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 41 前 言 今年来我国的经济飞速发展，人民生活水平的迅速梯高，工作居住条件得到 了巨大的改善。电梯作为建筑物内的垂直交通运输工具，与人们的生活息息相关。 传统的电梯曳引电动机采用接触器来实现电动机工作状态的改变，另外，传统的 电梯控制系统由继电器接触器控制逻辑组成，存在着电气元件多、功能弱、电气 故障频繁，可靠性差和工作寿命短等缺陷。可编程控制器（PLC）是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子 装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被 PLC 控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已由原来直流调速逐 渐过渡到了交流变频调速，不仅能满足乘客的舒适感和保证平稳的精度，还可以 降低能耗，节约能源，减小运行费用。因此，PLC 控制技术加变频调速已成为现 代电梯行列的一个热点。 本课题的研究题目——“基于 PLC 控制的电梯系统的研究”做诠释如下 PLC 控制是指电梯信号控制由 PLC 及其软件来实现，控制系统的核心为 PLC。其次课题开发的主要任务和内容是：建立“PLC 控制交的电梯系统”的总体框架；信号 控制系统利用 PLC 集中处理电梯运行方式、安全保护信号、内指令信号、外召唤 信号、井道信号、门区信号、开关门及限位信号等信号，并显示电梯所到楼层、 运行方向及呼梯应答等，实现开关门控制；拖动控制系统中曳引机的启动、运行、 制动停止，包括正反转信号及多种速度信号，经 PLC 运算、判断后通过电机来实 现。达到的要求是：通过深入的理论研究和编程实践，全面认真的完成上述几个 内容。 本课题的核心问题有两个：一是运行效率、平层精度和安全性的要求；二是 PLC 实现电梯信号控制及其软件开发。对于第一个问题，通过选择合适的PLC，进行合理的设计和编程便可以实现。本人选择的PLC是日本三菱公司的 FX2N－60MR 型可编程控制器。第二个问题，根据电梯所要实现的功能以及 PLC 的顺序执行程序的特点，编写 PLC 程序主要是采取模块化编程思想，即根据各功能实现的条件 及原则编写各个功能模块来实现。 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 选择是通过多种方案的比较和对照，完成电梯控制系统中控制方法的选 择。 第1章 绪 论 1.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题 1.1.1 电梯继电器控制系统的优点 （1） 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。 （2） 系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。 （3） 大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。 （4） 多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料 图纸齐全，熟悉掌握的人员较多。 1.1.2 电梯继电器控制系统存在的问题 （1） 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。 （2） 普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的 控制功能不易增加，技术水平难以提高。 （3） 电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度 难以提高。 （4） 系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。 （5） 由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查 故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性 和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶或 蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故 。 1.2 PLC 及其在电梯控制中的应用特点 1.2.1 PLC 的特点 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，实现字运算和数据存储， 另外还有位处理器（布尔处理器），进行点（位）运算与控制。PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、维修。编程简单、灵活性强等特点。 1、可靠性 对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。 （1） 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。 （2） PLC 采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保 护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了 MTTR，使可靠性提高。 （3） PLC 有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点， 一般不易发生操作的错误。 （4） PLC 是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机 更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程错误率大大 降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大 大提高。 （5） 在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性 的元件；采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电 源的断电保护；对存储器内容的保护等。 （6） PLC 的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软 件滤波等；软件自诊断；简化编程语言等。 2、易操作性 PLC 的易操作性 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现在下列几个方面： （1） 操作方便 PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数 PLC 采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的 PLC，编程器 采用了 CRT 屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直 接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的 信息可在液晶屏或 CRT 上显示。 （2） 编程方便 PLC 有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电 气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言，十分有助于编 程人员的编程。 （3） 维修方便 PLC 具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低。当系统发生故障时， 通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。 3、灵活性 PLC 的灵活性表现在以下几个方面： （1） 编程的灵活性。 PLC 采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描 述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。 （2） 扩展的灵活性。 PLC 的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进 行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。 （3） 操作的灵活性。 操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易 1.2.2 PLC 控制电梯的优点 （1） 在电梯控制中采用了 PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大 大提高。 （2） 去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。 （3） PLC 可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 （4） PLC 可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 （5） 用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。 （6） 更改控制方案时不需改动硬件接线。 此外，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没被广泛采用。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。 1.3 课题的提出 PLC以其优越的性能，在很多领域中得到了广泛的应用。在电梯业也是如此， 目前国内 70～80 年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制，线路复杂，节点 接线多，故障率高，系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大，严重地影响电 梯运行质量。应对这些电梯进行更新和改造。但是更新需要大量资金，对使用单 位来说有一定困难，所以对电梯进行局部改造是经济的、实际的。近年来，采用 功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯，取得了良好效果。利用 PLC 和变频器对旧电梯进行改造，不但可以增加电梯的舒适感、安全性、 可靠性，还可以降低能耗，节约能源，减少运行费用。 1.4 课题的主要讨论内容 课题所研究的内容主要是用可编程控制器（PLC）改造在用电梯自动控制系统。由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电控系统进行改 造，以节约资金。因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯 的改造之路，并进而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。 针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和 工作寿命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC） 来控制电梯。 论文的主要内容如下： 首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）作了比较全面的总结和介绍。接着阐 述了电梯控制系统的分类及特点，电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。 确定了系统的总体结构，由 PLC 来实现电梯信号控制，有双速电机实现调速，完 成了电机和可编程控制器（PLC）的选择。然后是系统硬件开发，完成了 PLC 的 选型、I/O 点数分配与 PLC 的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上， 设计出了软件流程图，提出了模块化编程思想，介绍了系统的软件开发。最后对 改造后的电梯系统进行模拟调试。 1.5电梯的功能要求 （1）电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。 （2）利用指示灯显示电梯厢外的呼唤信号、电梯厢内的指令信号和电梯的到达信 号。 （3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。 （4）电梯的上行下行有一台电机牵引。电机正传，电梯上升；电梯反转，电梯下 降。 （5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开；电机反转， 轿厢门关闭。 （6）每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的层面指令按 （7）电梯启动、运行、到站实现速度的调节。 第2章 电梯设备及电梯发展动态 2.1 电梯的出现及发展 1854 年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙?格雷夫斯?奥 的斯第一次向世人展示了他的发明－历史上第一部安全升降梯。从那以后，升降 梯在世界范围内得到了广泛应用。以奥的斯的名字而命名的电梯公司也开始了她 辉煌的旅程。150 年以来，她已经发展成为世界、亚洲和中国领先的电梯公司。 自从我国实行改革开放政策以来，全国各地高层建筑不断涌现，作为高楼的 垂直交通工具―电梯，其需求量日益增长。各种类型、规格繁多的电梯已在高楼 内投入运行。为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、熟悉电梯、 管理电梯、维护好电梯。 20世纪初，美国出现了曳引式电梯，其结构如 图1-1所示，从图中可见，钢丝绳悬挂在曳引轮上， 一端与轿厢连接，而另一端与对重连接，随曳引轮的 转动，靠钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦力使轿厢与对 重作一升一降的相反运动。显然，钢丝绳不用缠绕， 因此钢丝绳的长度和股数均不受限，当然轿厢的载重 以及提升高度就等到了提高，从而满足了人们对电梯 的使用需求。因此，近一百年来，曳引式电梯一直受 到重视，并发展沿用至今。 图1-1 曳引式电梯示意图 在后来的几十年里，电梯的自动平层控制系统以及1—轿厢 2—曳引轮 3—对重 通过变换电动机极数的调速方法来调整电梯的运行速度的技术相继研制成功， 1933年世界上第一台运行速度为6m/s的电梯被安装在美国纽约的帝国大厦。 第二次世界大战后，建筑业的发展促使电梯进入了高峰发展时期，代表新技 术的电子技术被广泛应用于电梯领域的同时，陆续出现了群控电梯、超高速电梯、 交流变频变压调速电梯。 随着电力电子技术的发展，晶闸管变流装置越来越多地用于电梯系统，使电 梯的拖动系统简化，性能提高。同时交流调压调速系统的研制和开发，使交流电 梯的调速性能有了明显的改善。进入20世纪80年代，通过控制电动机定子供电 电压与频率电梯运行速度的调压调频技术研制成功，出现了交流变压变频（VVVF） 调速电梯，开拓了电梯拖动的新领域。1993年，日本生产了12.5m/s的世界高速交流变压变频调速电梯，结束了直流电梯独占高速领域的历史。 电梯发展的今天，在使用需求和新技术应用方面都进入到全面发展时期，随 着智能化、信息化建筑的兴起与完善，要求电梯不只是完成垂直运输的基本功能， 还应以人为本提高舒适度，特别从电梯运行的控制智能化角度考虑，电梯的优质 服务不再是单一的“时间最短”问题，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统 等方法，以期实现单梯与群控管理的最佳模式。合理的配置与使用远程监控与故 障诊断、节能以及减少环境污染等。本文中着重电梯的升降控制逻辑，不调节主 电动机的升降速度以及电梯的安全保护措施。 2.2 电梯设备 2.2.1 电梯的分类 电梯的分类有各式各样： （1）按速度分类 低速电梯 1m/s以下 高速电梯 2-3m/s 超高速电梯 3-10m/s （2）按用途分类 乘客电梯 住宅电梯 观光电梯 载货电梯 客货两用电梯 车辆电梯 其他电梯 （3）按拖动方式分类 交流电梯 直流电梯 液压电梯 齿轮齿条电梯 螺杆式电梯 （4）按有无司机分类 有司机电梯 无司机电梯 有/无司机电梯 （5）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 群控电梯 （6）按曳引机结构分类 有齿曳引机电梯 无齿曳引机电梯 （7）其它分类方式 按轿厢尺寸的大小分类时，经常使用“小型”、“超大型”等词来描述电梯。 按机房位置不同可分为：机房位于井道顶部的上置式电梯；机房底部的下置 式电梯。 2.2.2 电梯的主要组成部分 （1） 曳引部分：通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转 使轿厢上下运动。 （2） 轿厢和厅门：轿厢由轿架，轿底，轿壁和轿门组成；厅门一般有封闭式、 中分式、双折中分式和直分式等。 （3） 电器设备及控制装置：有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、 呼梯按钮和厅外指示器组成。 （4） 其它装置：对重装置、补偿装置等。 2.2.3 电梯的安全保护装置 （1） 电磁制动器：装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电 松闸，停层后断电制动。 （2） 强迫减速开关：起分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未 减速时，轿厢上撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。 （3） 限位开关：当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作， 切断电源并制动，强迫停车。 （4） 行程极限保护开关：当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动 作。 （5） 急停按钮：装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电 源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。 （6） 厅门开关：每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动； 在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。 （7） 关门安全开关：常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安 全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此 外还有红外线开关等。 （8） 超载开关：当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。 （9） 其它的开关：安全窗开关，钢带轮的断带开关等。 2.2.4 电梯技术发展情况 （1） 电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。 （2） 电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺 点。逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使 得在低楼层场合得到愈来愈 广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展，已 由以前的变级调速（AC-VP）发展成为调压调速（AC-VV）及调频调压调速（AC-VVVF），使得电梯的速度、加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。 （3） 电梯的逻辑控制已从过去简单的继电器——接触器控制发展为可编程序 控制器（PLC）和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、 并联控制、群控等，电梯可靠性得到很大的提高。 （4） 电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足拥护 的使用功能要求。如紧急停车操作，消防员专用、防捣乱系统等。 （5） 智能群控管理得到广泛应用。 （6） 机械传动方面，由于国际上机构加工水平的不断提高，使斜齿传动和行 星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形式多样化。 2.2.5 电梯发展展望 （1） 结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化。 随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、 体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在新世 纪将会有较大速度发展。 （2） 技术含量更高，性能更好。 电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VVVF 电梯，如今已成为电梯行业的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、 更洁净、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳 引机的主流；由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代VVVF 技术。另外，网络控制和智能群控系统以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发 展潮流。 （3） 安装更方便、更快捷 高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式， 随着技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更 快、效率更高。 此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保——安全、环保、 节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。 第3章 PLC 的选择及其硬件开发 3.1 可编程序控制器（PLC）的选择 电梯 PLC 控制系统不再使用继电器控制系统中模拟轿厢运动的机械选层器。 电梯运行过程中，轿厢所处楼层位置如何检测，PLC 软件如何根据给定的输入信号及运行条件判断或计算楼层数，是电梯正常运行的首要问题，是正确定向和选 层换速的前提。 3.1.1 轿厢位置检测 轿厢位置检测装置俗称选层器，它检测电梯轿厢运行状态，所处位置，及时 向控制系统发出所需要的信号。其主要功能是：根据登记的内选与外呼信号和轿 厢的位置关系，确定运行方向；当电梯将要到达所需停站的楼层时，给曳引电动 机减速信号，使其换速；当平层停车后，发出信号以消去已应答的选层、呼梯信 号，并指示轿厢当前位置，选层器种类较多，通常分为三大类，即机械选层器、 继电器选层器和微机选层器。其中机械选层器与继电器选层器将随着继电器控制 电梯的逐步淘汰而淘汰。 位置检测方法主要有如下几种： 1）用于簧管磁感应器或其它位置开关。这种方法直观、简单，但由于每层需使 用一个磁感应器，当楼层较高时，会占用 PLC 太多的输入点。 2）利用稳态磁保开关。这种方法需对磁保开关的不同状态进行编码，在各种编 码方式中适合电梯控制的只有格雷变形码，进行运算时需采用 PLC 指令译码，比较麻烦，软件译码也使程序变的庞大。 由于本文是五层电梯的控制故选用感应器检测轿厢位置。 3.1.2 可编程控制器（PLC）的选型 考虑到本次设计的电梯系统有七层，且开关量居多，模拟量较少；对于开关量 控制为主的系统而言，一般PLC的响应速度足以满足控制的要求，在小型PLC中 整体式比模块式的价格便宜，体积也小，综合考虑后，系统选择了日本三菱公司 生产的 FX2N系统 PLC。 FX2N 系统 PLC 具有以下几方面的优点： 1）FX2N配置灵活，除主机单元外，还可扩展 I/O 模块，A/D 模块，D/A 模块和其它特殊功能模块。 2）FX2N指令功能丰富，有各种指令 107 条，且指令执行速度快。 3）FX2N可用内部辅助继电器 M，状态继电器 S，定时器 T，寄存器 D，计数器 C 的功能和数量满足了系统控制要求的需要。 4）FX2N的编程可用编程器，也可以在 PC 机上使用三菱公司的专用编程软件包 MELSE MEDOC 来进行。编程语言可用梯形图或指令表。尤其是可用 PC 机对系统实时进行监控。为调试和维护提供了极大的方便。 3.2 PLC 控制系统硬件开发 电梯 PLC 的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统 和拖动控制系统两部分组成。图 3-1为电梯 PLC 控制系统的基本结构图，主要硬 件包括 PLC 主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、 调速装置与主拖动系统等。 系统控制核心为 PLC 主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC 输入接口送入 PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控 制系统发出控制信号。 图3-1 电梯控制系统的基本结构 3.3 设计思想 1）信号控制系统 电梯信号控制基本由 PLC 软件实现。电梯信号控制系统如图3-2 所示，输入到 PLC 的控制信号有：运行方式选择（如自动、有/无司机、检修、消防运行方 式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、开关门及限位信号、门 区和平层信号等。 2）电梯控制系统实现的功能 电梯的控制系统实现如下功能： ? 一台电机控制上升和下降，各层设上/下呼叫开关（最顶层与起始层只设一只）。 ?电梯到位后，具有手动或自动开门关门功能。 图3-2 电梯PLC控制系统框图 ?电梯内设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯及层楼指令键。 ?待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门 迎客。自动关门待客。 ?自动关门与提早关门，在一般情况下，电梯停站4～6s应能自动关门；在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作。 ?按钮开门。在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮， 门将打开。 ?内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序停靠车门， 并能至调定时间，自动确定运行方向。电梯应能按先入为主的原则，自动确定运 行方向。自动换向，当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向 的信号。 ?呼梯记忆与顺向截停。电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方 向的召唤，应能自动逐一停靠应答。 ?自动返基站。当电梯设有基站时，电梯在完成全部指令后，自动驶回基站，停 机待客。 3）电梯操作方式 单台电梯的操作方式有手柄操纵控制、按钮控制、信号控制和集选控制等。在 乘客电梯中几乎全部采用集选控制方式。 ? 单轿厢下集选控制：登记所有轿厢和厅门下行召唤；轿厢上行时，只答应轿厢 召唤，直至最高层；自动改变运行方向为下行，应答厅门下行召唤。 ? 单轿厢全集选：登记所有厅门和轿厢召唤；上行时顺应答轿厢和厅门上召唤， 直至最高层自动反向应答下行召唤和轿厢召唤。 系统采用全集选操作方式。 3.4 I/O 点数的分配及机型的选择 系统按七层的电梯为例，根据需要控制的开关，设备大约有 30 个输入点，33个输出点，需进行控制，考虑 10~15％的裕量，故选择 FX2N-80MR，I/O分配表如3-1所示。 表3-1 PLC输入、输出点的分配表 输入点 对应信号 输出点 对应信号 X1 外呼按钮1? Y0 上升继电器 X2 外呼按钮2? Y1 ———— X3 外呼按钮2? Y2 下降继电器 X4 外呼按钮3? Y3 KV线圈及故障 X5 外呼按钮3? Y4 上行指示灯 X6 外呼按钮4? Y5 下行指示灯 X7 外呼按钮4? Y6 开门指示灯 X8 外呼按钮5? Y7 关门指示灯 X9 外呼按钮5? Y8 1?外呼指示灯 X10 外呼按钮6? Y9 2外?呼指示灯 X11 外呼按钮6? Y10 2外?呼指示灯 X12 外呼按钮7? Y11 3外?呼指示灯 X13 内呼按钮去1楼 Y12 3外?呼指示灯 X14 内呼按钮去2楼 Y13 4外?呼指示灯 X15 内呼按钮去3楼 Y14 4外?呼指示灯 （续） X16 内呼按钮去4楼 Y15 5外?呼指示灯 X17 内呼按钮去5楼 Y16 5外?呼指示灯 X18 内呼按钮去6楼 Y17 6外?呼指示灯 X19 内呼按钮去7楼 Y18 6外?呼指示灯 X20 1楼平层信号 Y19 7外?呼指示灯 X21 2楼平层信号 Y20 内呼按钮去1楼指示灯 输入点 对应信号 输出点 对应信号 X22 2楼平层信号 Y21 内呼按钮去2楼指示灯 X23 2楼平层信号 Y22 内呼按钮去3楼指示灯 X24 2楼平层信号 Y23 内呼按钮去4楼指示灯 X25 2楼平层信号 Y24 内呼按钮去5楼指示灯 X26 2楼平层信号 Y25 内呼按钮去6楼指示灯 X27 上下限位开关 Y26 内呼按钮去7楼指示灯 X28 轿厢内开门按钮 Y27 数码管A段 X29 轿厢内关门按钮 Y28 数码管B段 X30 热继电器 Y29 数码管C段 Y30 数码管D段 Y31 数码管E段 Y32 数码管F段 Y33 数码管G段 编程时可用手持编程器或计算机软件编程，通过编程口传输至PLC程序存储 区，可进行独立控制和远程控制。程序中使用的内部继电器说明见表3-2。 表3-2 内部继电器说明 M101 1楼上升 M121 M102 2楼上升 M122 M103 2楼下降 M123 外呼按钮上升综合信号 M104 3楼上升 M124 用于记忆外呼M105 3楼下降 M125 按钮呼梯信号，M106 4楼上升 M126 M107 4楼下降 平层解除 M127 M108 5楼上升 M128 M109 5楼下降 M129 下降综合信号 M110 6楼上升 M140 M111 6楼下降 M141 M112 7楼下降 M142 M501 1楼平层 M119 上升记忆信号 平层用，用M502 2楼平层 M120 下降记忆信号 于记忆平层信M503 3楼平层 M130 1层有效开门信号 号，被其他平层M504 4楼平层 M131 2层有效开门信号 信号解除 M505 5楼平层 M132 3层有效开门信号 M506 6楼平层 M133 4层有效开门信号 M507 7楼平层 M134 5层有效开门信号 M201 内呼去1楼 M135 6层有效开门信号 M202 内呼去2楼 M136 7层有效开门信号 用于要去M203 内呼去3楼 M240 已正常开关门记忆信号 的楼层，平层时M204 内呼去4楼 M241 1层手动开门 解除 M205 内呼去5楼 M242 2层手动开门 M206 内呼去6楼 M243 3层手动开门 M207 内呼去7楼 M244 4层手动开门 M211 1楼上升 M245 5层手动开门 M212 2楼上升 M246 6层手动开门 M213 2楼下降 M247 7层手动开门 开关门有效M214 3楼上升 T0 开门时间 外呼 M215 3楼下降 T1 关门时间 M216 4楼上升 T3 运行后不在平层的时间 M217 4楼下降 T4 无人乘坐回基站的时间 M218 5楼上升 M248 各层手动开门综合信号 M219 5楼下降 M220 6楼上升 M221 6楼下降 开关门有效 外呼 M222 7楼下降 M223 内呼去1楼 开关门有效内M224 内呼去2楼 呼 M225 内呼去3楼 M226 内呼去4楼 M227 内呼去5楼 开关门有效内M228 内呼去6楼 呼 M229 内呼去7楼 3.5电梯PLC输入、输连接出图 有表3-1可知将电梯运行过程中的各种主令信号，送入PLC的输入口构成其输入电路图。完成电梯运行的各种执行元件及指示电梯运行状态的各种指示灯， 均要受到PLC输出口的控制，构成其输出电路。其输入、输出电路如图3-1所示 图3-1 电梯PLC输入/输出连接 第4章系 统软件开发 4.1电梯内部部件功能简介 在电梯内部，应该有7个楼层(1～7层)按钮、开门和关门按钮以及楼层显示 器。上升和下降显示器。当乘客进入电梯后，电梯内应有能让乘客按下的代表其 要去的目的地的楼层按钮，称为内呼按钮。电梯停下时，应具有开门、关门的功 能，即电梯门可以自动打开，经过一定延时后，又可自动关闭。而且，在电梯内 部也应有控制电梯开门、关门的按钮，使乘客可以在电梯停下时随时地控制电梯 的开门与关门。电梯内部还应配有指示灯，用来显示电梯现在所在的状态，即电 梯是上升还是下降以及电梯处在楼层的第几层，这样可以使乘客清楚地知道自己 所处的位置，离自己要到的楼层还有远，电梯是上升还是下降等。 4.2电梯的外部部件功能简介 电梯的外部共分7层，每层都应该有呼叫按钮、呼叫指示灯、上升和下降指 示灯及楼层显示器。呼叫按钮是乘客用来发出呼叫的工具，呼叫指示灯在完成相 应的呼叫请求之前应一直保持亮，它和上升指示灯，下降指示灯、楼层显示器一 样，都是用来显示电梯所处的状态的。7层楼中，1层只有上呼叫按钮，7层只有 下呼叫按钮，其余5层都具有上呼叫和下呼叫按钮。而上升、下降指示灯以及楼 层显示器，7层电梯均应该相同。 4.2电梯的初始状态、运行中状态和运行后状态分析 （1）电梯的初始状态。为了方便分析，假设电梯位于1层待命，各层显示器都被初始化，电梯处于以下状态： ?各层呼叫灯均不亮。 ?电梯内部及外部各层显示器均为“ 1”。 ?电梯内部及外部各层电梯门均关。 （2）电梯在运行过程中： ? 按下某层呼叫按钮（1～7层）后，该层呼叫灯亮，电梯响应该层呼叫。 ? 电梯上行时，若呼叫层处于电梯当前运行之上目标运行层之下，则电梯 在完成前一指令之前先上行至该层，完成改层呼叫后再由近及远的完成其他各个 呼叫动作。若呼叫层处于电梯当前层之下，则电梯在完成前一指令之前不响应该 指令，直至电梯重新处于待命状态为止。 ? 电梯下行时，若呼叫层处于电梯当前运行之下目标运行层之上，则电梯在 完成前一指令之前先下行至该层，完成改层呼叫后再由近及远的完成其他各个呼 叫动作。若呼叫层处于电梯当前层之上，则电梯在完成前一指令之前不响应该指 令，直至电梯重新处于待命状态为止。 ?各楼层显示随电梯移动而改变，各层指示灯也随之而变。 ?运行中电梯门始终关闭，到达指定层时，门才打开。 ?在电梯运行过程中支持其它呼叫。 （3）电梯运行后状态：在到达指定楼层后，电梯会继续待命，直至新命令产 生。 ?电梯在到达指定楼层后，电梯门会自动打开，经一段延时自动关闭，在此 过程中，支持手动开门或关门； ?各楼层显示值为该层所在位置，且上行下行指示灯均灭。 4.3 电梯的控制要求 （1）接受每个按钮（包括内部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相应的响 应。 （2）电梯停在某一层（例如5层）时，此时按动该层（5层）的呼叫按钮（上呼叫或下呼叫），则相当于发出打开电梯门命令，进行开门的动作过程；若此时电 梯的轿厢不在该层（在其余6层），则等到电梯关门后，按照不换向原则控制电梯 向上或向下运行。 （3）电梯运行的不换向原则是指优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫， 直到这些命令全部响应完毕后才响应使电梯反向运行的呼叫。例如现在电梯位置 在2层和3层之间上行，此时出现了2层上呼叫、3层下呼叫和4层上呼叫，则电梯首先响应4层上呼叫，然后再依次响应3层下呼叫和2层上呼叫。 （4）电梯在每一层都有一个光电开关，当电梯碰到某层光电开关时，表示电 梯已经到达该层。 （5)当按动某个呼叫按钮后，响应的指示等亮并保持，直到电梯响应该呼叫为 止。 （6)当电梯停在某层时，在电梯内部按动开门按钮，则电梯门打开，按动电梯 内部的关门按钮，则电梯门关闭。但在电梯行进期间电梯门是不能被打开的。 （7)当电梯运行到某层后，相应的指示灯亮，直到电梯运行到前方一层时楼层 指示灯改变。 4.4 软件流程图 系统的软件主程序流程图如图 5.1 所示： 图4-1 电梯控制主流程图 系统的楼层显示程序流程图如图 5.2 所示： 图4-2 楼层显示程序流图 4.5 梯形图程序 第5章 电梯模拟调试及安装 电梯 PLC 程序应在未带载情况下模拟调试好，在接触器等输出状态正确后， 再将电机接上，模拟调试完成后，则进行现场安装，并进行运行调试，确定 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 ， 完善程序，最后交付运行使用。 5.1 电梯模拟调试 由于客观条件的限制，软硬件开发只能在实验室对电梯程序进行模拟调试。 实际输入信号及反馈信号用按钮或开关模拟，输出不用接负载，可由 PLC输出端的发光二极管显示负载状态，模拟调试时，按电梯的运行条件，依次设置输入信 号，并观察输出正确与否，同时可通过编程器监控内部各点状态，在输入端接上 手动按钮而在 PLC 的输出指示灯上看输出，输入信号完全靠手动来控制。如按下 X17是五层楼内呼，如此时电梯不在五层，则对应输出指示灯亮，然后依次通过手 动来控制接近开关按钮，到第五层时输出指示灯灭，其它层楼的运行模拟调试同 理。 5.2 电梯安装调试 安装调试过程是一个比较复杂且耗时间的过程，首先要确定器件型号，选择 器件型号除了要考虑机械设备、电压、电流外，还要考虑经济实用及美观问题 。所有的器件都备好后，接下来就是安装，主电路及 PLC 都装在控制柜内，这就要考虑互相干扰的问题，按钮、指示灯或数码显示也按照同样原则接线，所有的元 器件都按照一定的编号安装好后，确保无误后，就可以调试了，由于调试过程中， 输入输出点比较多，且完成一个动作所涉及的开关、按钮、输出显示也比较多， 所以这里不一一说明，只对动作中一部分加以说明。 1）单指令运行调试 这是一种最简单的调试方法，检查所设计的程序在完成其最简单的控制功能 时是否会发生错误。若各种调试无错误，则再用复杂的方法进行调试。单指令运 行调试的具体内容如下：假定电梯的轿厢在一楼，数码管显示为“1”，此时按下六楼的内指令按钮 X18，六楼内指令显示 Y25 亮，电梯关门后，开始上行，当轿 厢上升到六楼后，数码管显示为“6”楼的内指令显示信号 Y25消除。 2）单层运行调试 单指令运行调试之后，再下来就是单层调试，以确保程序再多条指令运行时 的正确性。此种调试是让电梯单方向运行于 n 层，譬如，电梯轿厢原先在二层， 如此时三楼和六楼有向上外呼，即按下 X4 和 X10，三楼和六楼外呼指示灯亮，此时按下关门按钮，则轿厢往上运行，到三楼时经过比较发出平层信号，轿厢停 层响应呼梯，三楼外呼指示灯灭，延时 3 秒后，轿厢继续向上运行，到六楼时经 过比较发出平层信号，轿厢停层响应呼梯，并消除登记信号。 3）复杂运行调试 此种调试是在呼梯也就是无规律呼梯时看电梯的运行。这种调试最容易发现 一些潜在的开始不易发现的问题。鉴于这种调试比较复杂，在这里不再举例。 第6章 总结 经过近三个月的研究工作，通过在图书馆查阅有关资料，了解了电梯的起源 和发展过程，并且加深了对电梯的运行过程、控制系统的认识。熟悉了可编程控 制器在电梯控制系统中的运用。并且在所学知识的基础上利用已有的电梯控制系 统的设计，尝试了对电梯控制系统的研究。并且，使我将原来所学的知识系统化、 理论化、实用化，对如何使用已有知识及获取相关资料方面的能力又有了提高。 通过这次设计，我还认识到无论做什么，都需要踏实、勤奋、严谨的工作态度这 对我以后的工作产生深远的影响。 设计达到了预定的设计目的，利用可编程控制器（PLC）控制技术改造旧电梯，充分利用了现代电力电子技术、计算机原理和检测技术，达到了对电梯的可靠控 制。通过合理的设备选型、参数设置和软件设计，提高了电梯的运行可靠性。采 用PLC改造后的电梯结构紧凑、维修简单、故障率低。如果PLC与交流变频调速 （VVVF）控制技术结合将提升电梯的的效率和舒适感，有利于电梯的节能。具有 一定的经济效益和社会效益。 改造时要注意 改造后的电梯控制系统运行可靠，减少维护费用和电梯的能耗。但仍有许多 要改进的地方，如： 1.增加与微机通讯的接口，实现联网控制，多台电梯的综合控制有微机完成。 2.优化电梯的选向功能，使之随客流量的变化而改变，打到高效运送乘客的 目的。 3.增加出现紧急情况时的电梯处理办法。 以上三条都是有待改进的。 谢 辞 电梯控制技术是一项专业技术，它涉及到机电专业的诸多课程。通过此次设 计我对自己所学基础理论、专业知识和基本技能进行了综合的检验。培养了分析 与解决实际问题的能力，本文是在导师余炳辉老师的悉心指导下完成的，导师严 谨求实的治学态度、正直坦荡的为人风范是我受益匪浅。谨此向导师致以崇高的 敬意和衷心的感谢！ 在课题选题和研究过程中，还等到了其他老师和同学的帮助。在此，对其他 给予帮助的老师们表示我诚挚的谢意，对给予帮助的同学们和中国知网上的朋友 们表示衷心的感激和谢意。 鉴于本人所学知识有限，经验不足，又是初次研究这种复杂的设计。在此过 程中难免存在一些错误和不足之处，恳请各位老师给予批评和指正。 参考文献 1. 王庭有等编著.可编程控制器原理及应用.第二版.北京：国防工业出版社， 2008 2. 李建兴主编.可编程控制器应用技术.北京：机械工业出版社.2005 3. 范永生、王岷编.电气控制与PLC应用.第二版。北京：中国电力出版社2007 4. 常晓玲主编.电气控制系统与可编程控制器.北京：机械工业出版社，2008 5. 李惠昇主编.电梯控制技术.北京：机械工业出版社，2003 6. 周美兰、周封、王岳宇编著.PLC电气控制与组态设计.北京：科技出版社，2003 7. 张兴国编著.可编程器技术及应用.北京: 中国电力出版社,2006 8. 宋伯生编著.PLC编程使用指南.机械工业出版社，2007 9． 陈志新、宗学军编.电器与PLC控制技术，中国林业出版社。2006 10. 高钦和编著.可编程控制器应用技术与设计实例，人民邮电出版社。 11. 黄敏、王成福.基于PLC的电梯控制系统.金华职业技术学院学报.2001年.第三期.20～21 12. 乔东凯.基于PLC控制交流变频调速电梯系统研究（硕士学位论文）。吉林大 学.吉林.2006