学位论文—基于plc电梯控制系统设计—.doc

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学士学位论文基于PLC电梯控制系统设计BASEDONPLCELEVATORCONTROLSYSTEMDESIGN卢传龙佳木斯大学2013年6月 国内图书分类号：学校代码：10213国际图书分类号：密级：公开工学学士学位论文基于PLC电梯控制系统设计学生：卢传龙导师：陈永波申请学位：工学学士学科：机械设计制造及其自动化所在单位：机械工程学院答辩日期：2013年6月授予学位单位：佳木斯大学 ClassifiedIndex:U.D.C:DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringBASEDONPLCELEVATORCONTROLSYSTEMDESIGNBachelor：LuChuanlongSupervisor：ChenYongboAcademicDegreeAppliedfor：BachelorofEngineeringSpeciality：MechanicalManufacturing-DesignandautomationprofessionalAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：June,2013Degree-Conferring-Institution：JiamusiUniversity 摘要Ⅰ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。传统的电梯控制系统采用的是继电器逻辑控制电路，这种控制易出故障，维护不便，运行寿命短，占地空间大，正逐步被淘汰。为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计了一套以PLC为核心控制器的电梯自动控制系统，用来取代以往的较复杂的继电器—接触器控制。系统的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生产的FX2N-128MR-001型PLC，因为在核心控制部分采用的是软件程序控制，从而在保证电梯正常运行这个要求的情况下，大大的提高了电梯故障检查与维修的方便性和容易性，同时还克服了手动操作所带来的一些人为干扰因素，取得了良好的预期效果。关键字：PLC;电梯控制;梯形图1-Ⅰ- ⅡAbstrsctⅡAbstractWiththedevelopmentofmoderncities,anincreasingnumberofhigh-risebuilding,elevatorbecomeanindispensablemeansoftransportofdailylife.Thequalityoftheliftperformanceoftheimpactonpeople'slivesbecomingmoreandmoreobvious,itmuststrivetoimprovetheperformanceofelevatorsystems,andensuretheoperationoftheliftissafe,reliableandenergyefficient.Thetraditionalelevatorcontrolsystemuseslogicoftherelaytocontrolcircuit,thiskindofcontrolseasilytobecrash,maintainsinconveniently,themovementlifeisshort,andthatoccupyingalargeareaofspace,itbeingeliminatedgradually.Forraisingthecredibilityoftheautomaticcontrolsystemandtheworkefficiencyoftheequipments,designasetoftakePLCasthecorecontrolleroftheelevatorautocontrolsystem,usingtoreplaceformermorecomplicatedofafterelectricappliances-thecontactmachinecontrol.Thecorepart(controlpart)ofthesystemusedaJapaneseMitsubishicompanytoproduceoftheFX2N–128MR-001typePLCisthesoftwareprocedurecontrolinthecorebecauseofwhattocontrolthepartadoption,thusBepromisingtheelevatorcirculatesnormallyunderthecircumstanceof[with]thisrequest,raisedelevatortobreakdowncheckandtheconvenienceandeasyformaintainconsumedly,stillovercametomoveanoperationsomeartificialinterferencefactorsbringinthemeantime,obtainthegoodresults.Keywords：PLC;elevatorcontrollingsystemdesign;ladderdiagram-Ⅱ- 目录目录Ⅰ摘要IⅡABSTRACTII第1章绪论11.1设计的研究背景及意义11.2电梯的国内外发展状况21.3常用的控制系统及特点31.3.1继电器控制系统31.3.2微机控制系统41.3.3可编程控制器系统41.4PLC在电梯控制中的应用以及发展前景51.5电梯的功能要求71.6设计的研究内容8第2章控制对象介绍92.1电梯简介绍92.2电梯的主要组成部分102.3电梯的安全保护装置102.4电梯的安全运行有以下一些主要控制要求11第3章硬件设计153.1可编程控制器（PLC）的选型153.2交流双速电梯的主电路153.3门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路173.4PLC的选型及输入输出端口的安排18第4章软件设计234.1软件设计流程234.2开关门环节244.3信号的产生与消除环节25-Ⅳ- 目录4.3.1层楼信号产生与消除环节254.3.2停层信号的登记与消除环节274.3.3外呼信号的登记与消除环节284.4电梯的定向环节314.5起动、稳速运行、制动加速环节354.5.1自动运行时起动、加速和稳定运行环节354.5.2停车制动环节35结论41参考文献43附录45致谢65-Ⅳ- 第1章绪论第1章绪论1.1设计的研究背景及意义随着科学技术日新月异地发展，人们物质文化生活水平的逐步提高，高层建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼如雨后春笋。伴随建筑业的发展，为建筑内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种工作和生活中的必需设备，完全可以预想到，随着社会的发展，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将和汽车一样，成为重要的垂直运输设备之一。继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是，进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)最早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己逐渐被PLC控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。1.2电梯的国内外发展状况-7- 第1章绪论在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的，目自口进入了“第三次浪潮”，2004年总产量超过了8万台，而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到2005年，中国电梯的年产量达到13．5万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长17．8％。2005年安装验收电梯124465台，截至05年底，我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74％”。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISO／TCl78以来，先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有许多企业可以生产了。国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。-7- 第1章绪论中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量己达l万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。1.3常用的控制系统及特点1.3.1继电器控制系统在工农业、交通运输业等部门中，使用着各种各样的生产机械，它们大都以电动机作为动力进行拖动。电动机是通过某种自动控制方式来进行控制的，最常见的是继电器控制方式。其作用是:实现对电力拖动系统的启动、调速、反转和制动等运行性能的控制；实现对拖动控制系统的保护，满足生产工艺的要求；实现生产过程自动化。在电梯的控制中，继电器控制系统有以下优点：（1）、所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路简单，电路图较直观形象，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人掌握。（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。尽管继电器控制系统有以上很多优点，但电梯继电器控制系统仍存在许多问题，主要有：（1）、系统触点繁多，接线复杂，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）、由于采用固定接线形式，通用性和灵活性较差，不易改变。（4）、系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。-7- 第1章绪论（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。1.3.2微机控制系统随着计算机技术的发展，微型计算机在工业控制系统中得到了广泛的应用。在电梯控制上采用微型计算机控制方式越来越受到人们的重视。微机的功能很多，在电梯的控制上主要作用是：取代全部或部分的继电器；取代传统选层方法，结合光电编码器实现了数字选层；实现复杂的调配管理。微机控制系统用于电梯的控制中，有许多优点，如下所示：（1）、采用无触点逻辑线路，以提高系统的可靠性，降低维修费用，提高产品质量。（2）、可改变控制程序，灵活性大；可适应各种不同的要求，实现控制自动化。（3）、可实现故障显示及记录，使维修简便，减少故障时间，提高运行效率。（4）、微机控制装置体积小，可减少控制装置占地面积。（5）、用微机实现群控管理，合理调配电梯运行效率，节约能源。采用微机控制系统，电梯附加功能的实现，主要依靠软件来实现，这就要求工作人员对程序的掌握很熟悉，而这恰恰是我国的薄弱之处。1.3.3可编程控制器系统在当今时代由于工业自动化程度的不断提高对自动化控制的要求也日趋增加，PLC则能在很大程度上很广的范围内实现自动化控制。由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。现在PLC作为用于工业生产过程控制的专用计算机，与商家、家用的微机不同，由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和工作运行的连续性，使其在设计上有许多特点。-7- 第1章绪论（1）、可靠性高，抗干扰能力强；（2）、编程方法简单、直观；（3）、体积小、耗能低、重量轻；（4）、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；（5）、控制程序可变，具有良好的柔性；（6）、维修工作量小、维护方便；（7）、接口模块功能强、品种多。1.4PLC在电梯控制中的应用以及发展前景目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PLC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。-7- 第1章绪论(1)智能化。我们这罩所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排，说到底是一种程序控制，是一种周期性的系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点，不仅具有传统的人工智能的所有优点，而且还有传统的人工智能无法比拟的东西，具有动念和随机处理各种问题的能力，诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息，自动地制定每次最优的运动速度和停车政策；自动选择运动方面；双向语音交流；到达目的层的语音提示等，让乘客有更多的主动性，使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所在，并及时报警予以排除。(2)安全。运行安全是电梯的根本和关键。可以说，电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一种良好的视觉效果，让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时，电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐，彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时，电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾，不但让老人和孩子感到方便和舒适，而且更让其家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能，使电梯在保证运行效率最高的同时，使电梯能最大限度地得到休眠。(3)与环境的协调和平衡，包括以下几个方面：①视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展：视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人，格调高雅，制作精良的电梯，乘客自然会有一种安全的感觉，有一种视觉上的舒适。用料低廉，款式陈旧，色彩沉闷，甚至破破烂烂的电梯，乘客视觉协调无从谈起，乘坐电梯的第一感觉就是不安全。国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的，甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。②消除电磁辐射。如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小，而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)的正常运转。③-7- 第1章绪论舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式，按人体生理适应要求，利用计算机优化设计而成的理想运行曲线，实现更稳定、更舒适的运行。对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内，心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯的周围种植花草；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目；在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁；在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等。1.5电梯的功能要求图1-1信号控制系统（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轿厢外的呼唤信号、电梯轿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。-7- 第1章绪论（4）电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。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、到站实现速度调节。（8）行车时，门厅和轿厢都不能开门；开门之后不能停车，有门锁连锁保护平层时可自动开门、手动开门，夹人时自动开门。1.6设计的研究内容我国国产电梯多为继电器和PLC控制方式，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，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。对比电梯的各种控制系统PLC更能适合当今现状的需求，本设计基于PLC实现八层载客电梯的控制系统设计。设计的主要内容如下：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，通过双速电机、PLC选型、I/O点数分配等完成系统硬件开发；同时，在分析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，完成系统的软件开发。第1章-7- 第2章控制对象介绍第1章控制对象介绍2.1电梯简介绍电梯是一种特殊的起重运输设备，有轿厢及配重拖动电机及减速传动机械井道及井道设备召唤系统及安全装置构成。轿厢是载人或装货的部位，配重是为了改变电梯电机负载的特性以提高电梯的安全性而设置的。图2-1是电梯拖动系统示意图，图中可见电梯的轿厢及配重分系在钢丝绳的两端，钢丝绳跨挂在曳引轮上，曳引轮经减速器机构由电机拖动，形成轿厢的上下运动。图2-1电梯拖动系统示意图1—电动机；2—减速机构；3—曳引轮；4—钢绳；5—轿箱；6—配重井道指建筑物中用于安装电梯并提供电梯运行的通道，轿厢及配重都是在井道中运行的。井道在各楼层设有门厅及呼梯设备。门厅有门厅门，厅门顶部装有层楼指示灯，用于指示电梯的运行方向及电梯所在的位置。门厅里还设有呼梯盒，用于在每层站召唤电梯。呼梯盒常安在厅门外离地面1米左右的墙壁上，基站与顶站只有一个按钮，中间层站有上呼与下呼两个按钮，按钮下带有呼梯记忆灯。基站的呼梯盒上还设有钥匙开关，供司机开关电梯。为了实现轿厢的正常运行及准确停车，井道中往往要安装许多定位装置及安全设备。井道的顶部和底部还设有冲顶及蹲底的缓冲设备。-63- 第2章控制对象介绍轿厢中设有自动门机，用来完成电梯的开门及关门任务。电梯门分厅门及轿门，当电梯停靠某层时，此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭。电梯的操纵箱也安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作命令。上面设有与电梯层站数相同的内选层按钮（带内选指示记忆灯），上下行启动按钮（带上下行指示记忆灯），开关按钮，急停按钮，层楼指示灯的控制开关，电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动运行司机状态下运行，还是检修状态）等。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。2.3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：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。-63- 第2章控制对象介绍（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。2.4电梯的安全运行有以下一些主要控制要求1.电梯位置的确定与显示图2-2电梯的平层、停层装置-63- 第2章控制对象介绍轿厢中的乘客及门厅中的等待电梯的人都需要知道电梯的位置，因而轿厢及门厅中都设有以楼层标志的电梯位置。电梯的运行还需要更加准确的电梯位置信号，以满足制动停车等控制的要求。传统电梯的位置信号一般由设在井道中的位置开关，如磁感应器提供，当轿厢上设置的隔磁板插入感应器时，发出位置信号，并启动楼层指示（见图2-2）。2.轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号司机及乘客可按下轿厢内操作盘上的选层按钮选定电梯运行的目的楼层，此为内选信号。按钮按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯电亮。在门厅等候的电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤信号，此为外唤信号。该信号也需要记忆并点亮门厅的上行或下行指示灯，这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。3.电梯自动运行时的信号响应电梯自动运行时应根据内选及外唤信号，决定电梯的运行方向及在哪些站点停站。一般情况下电梯按先上后下的原则安排运送乘客的次序，而且规定在运行方向确定之后，不响应中途的反向呼唤要求，直到到达本方向的最远信号站点才开始返程。4.轿厢的启动与运行轿厢在运动方向确定，轿厢门已关好时启动运行，运行的初始阶段是加速运行阶段，其后是稳定运行阶段。5.轿厢的平层与停车轿厢运行后需确定在哪一层站停车，平层即指停车时，轿厢的底与门厅“地平面”-63- 第2章控制对象介绍应相平齐，一般都有具体的平层误差规定，如平层时两平面相差不得超过5毫米。平层停车过程需在轿厢底面与停车楼面相平之前开始，先是减速，再是制动，以满足平层的准确性及乘客的舒适感。传统电梯的平层开始信号由平层感应器发出。如图2所示，上平层感应器KR11及下平层感应器KR12装在轿厢顶部，隔磁板安装在井道壁上。上行时，KR12首先插入隔磁板，发出减速信号，电梯开始减速，至KR12插入隔磁板时，发出开门及停车信号，电动机停车，抱闸抱死；下行时KR11首先插入隔磁板，发出减速信号，电梯开始减速，至KR11插入隔磁板时，发出开门及停车信号。6.安全保护电梯的安全保护很多，如前面提到的冲顶与蹲底，断钢丝绳，轿厢内人员的跌落逃生等保护，还有消防运行等多项。除了控制要求外，电梯常见的工程问题还涉及电梯的拖动设备及拖动控制方式。电梯的提升机构，齿轮曳引轮主要由驱动电动机电磁制动器（也称电磁抱闸）减速器及曳引轮组成。驱动电机可以是直流电动机也可以是交流电动机。为了满足电梯的运行过程中速度变化的要求，在应用变频前，电梯交流拖动多使用多绕组变速电机，变频器诞生以来，已有越来越多的电梯采用变频驱动。采用变速电机时，电机的正反向运转使用接触器换向，启动调速采取改变电机绕组及切换电机绕组中所串电阻实现。采用变频调速时，电机换向及变速都通过变频器控制端子实现。在这两种拖动方式中，电磁抱闸都是很重要的，它是电机制动的主要设备，抱闸要求有足够的制动力，抱闸一般在通电时打开，断电时闸死。电梯还有一些高层次的性能指标，如电机加减速曲线控制及高准确度的平层控制要求等，前者涉及电梯运行过程中的加速大小，关系到乘客的舒适感，后者涉及乘客数量变化对准确平层的影响。总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前，电梯使用继电接触器控制的时代，很难生产出质量优良的电梯，而现在，可编程控制的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。随着PLC应用技术的不断发展，它已经成为电梯运行中的关键技术。第1章-63- 第3章硬件设计第1章硬件设计3.1可编程控制器（PLC）的选型考虑到本次设计的电梯系统有八层，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，综合考虑后，系统选择了日本三菱公司生产的FX2N系统。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。3.2交流双速电梯的主电路-63- 第3章硬件设计图3-1是交流双速电梯的主电路图。图中M1为电梯专用型双速笼型异步电动机；KM1、KM2为电动机正反转接触器，用以实现电梯上、下行控制；KM3、KM4为电梯高低速运行接触器，用以实现电梯的高速或者低速运行；KM5为启动加速接触器；KM6、KM7、KM8为减速制动接触器，用以调整电梯制动时的加速度；L1、L2与R1、R2为串入电动机定子电路中的电抗和电阻，当KM1或者KM2与KM3通电吸合时，电梯将进行上行或下行启动，延时后KM5通电吸合，切除R1、L1，电梯将转为上行或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令后，KM3断电释放，KM4通电吸合，电机转为低速接法，接入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且KM6-KM8依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高停车制动时的舒适感；至平层位置时，接触全部断电释放，抱闸抱死，电梯停止运行。图3-1交流双速电梯主电路-63- 第3章硬件设计3.3门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路图3-2为电梯的门机、抱闸、门锁及安全运行电路。门电动机为他励直流电动机，可由KM9、KM10控制其正反转。KM9接通时，电阻R2与电动机电枢并联，电流由电枢左端流向右端，电动机正转实现开门，压下SQ8时，R2部分被短接，实现开门调速。KM10接通时，电动机将反转，实现关门，并由SQ9、SQ10与R3一起实现关门调速。当电梯上下运行时，抱闸应打开，其线圈应通电。电梯停止运行时，抱闸应抱死，其线圈应断电。将所有厅、轿门开关串联在一起，控制门锁继电器KA1，实现全部门关闭后电梯才能运行的控制。将安全窗开关、安全钳开关、限速器开关、轿内急停开关、上下强迫停止开关、基站开关梯开关以及热继电器触点FR1、FR2图3-2电梯的门机、抱闸、门锁及安全运行电路-63- 第3章硬件设计3.4PLC的选型及输入输出端口的安排为了便于对电梯的工作原理及PLC系统进行分析，现列出电梯所用电器元件表表1I/O点分配输入信号输出信号名称代号编号名称代号编号门锁KA1X000电动机正转接触器KM1Y000自动运行按钮SA1-1X001电动机反转接触器KM2Y001检修开关SA1-2X002高速接触器KM3Y002开门按钮SB1X003低速接触器KM4Y003关门按钮SB2X004启动加速接触器KM5Y004上行启动按钮SB3X005制动加速接触器KM6Y005下行启动按钮SB4X006KM7Y006基站开关SQ5X007KM8Y007超重感应开关9KRX008超重接触器HAY008开门到位开关SQ6X010开门接触器KM10Y009关门到位开关SQ7X011关门接触器KM11Y010上行限位开关SQ19X012一楼楼层指示灯HL1Y011下行限位开关SQ20X013二楼楼层指示灯HL2Y012一楼内选指令登记SB5X014三楼楼层指示灯HL3Y013二楼内选指令登记SB6X015四楼楼层指示灯HL4Y014三楼内选指令登记SB7X016五楼楼层指示灯HL5Y015四楼内选指令登记SB8X017六楼楼层指示灯HL6Y016五楼内选指令登记SB9X018七楼楼层指示灯HL7Y017六楼内选指令登记SB10X019八楼楼层指示灯HL8Y018七楼内选指令登记SB11X020上行指示灯HL9Y019八楼内选指令登记SB12X021下行指示灯HL10Y020一层感应器1KRX022一楼内选记忆灯HL11Y021二层感应器2KRX023二楼内选记忆灯HL12Y022三层感应器3KRX024三楼内选记忆灯HL13Y023-63- 第3章硬件设计输入信号输出信号名称代号编号名称代号编号四层感应器4KRX025四楼内选记忆灯HL14Y024五层感应器5KRX026五楼内选记忆灯HL15Y025六层感应器6KRX027六楼内选记忆灯HL16Y026七层感应器7KRX028七楼内选记忆灯HL17Y027八层感应器8KRX029八楼内选记忆灯HL18Y028一层厅外上升呼梯按钮1SB1X030一层上呼指令登灯HL19Y029二层厅外上升呼梯按钮2SB1X031二层上呼指令登灯HL20Y030二层厅外下降呼梯按钮2SB2X032二层下呼指令登灯HL21Y031三层厅外上升呼梯按钮3SB1X033三层上呼指令登灯HL22Y032三层厅外下降呼叫按钮3SB2X034三层下呼指令登灯HL23Y033四层厅外上升呼叫按钮4SB1X035四层上呼指令登灯HL24Y034四层厅外下降呼叫按钮4SB2X036四层下呼指令登灯HL25Y035五层厅外上升呼叫按钮5SB1X037五层上呼指令登灯HL26Y036五层厅外下降呼叫按钮5SB2X038五层下呼指令登灯HL27Y037六层厅外上升呼叫按钮6SB1X039六层上呼指令登灯HL28Y038六层厅外下降呼叫按钮6SB2X040六层下呼指令登灯HL29Y039七层厅外上升呼叫按钮7SB1X041七层上呼指令登灯HL30Y040七层厅外下降呼叫按钮7SB2X042七层下呼指令登灯HL31Y041八层厅外下降呼叫按钮8SB2X043八层下呼指令登灯HL32Y042关门感应器KR10X044上平层感应器KR11X045下平层感应器KR12X046电源开关SQ关门调速开关SQ9，SQ10安全窗开关SQ11-8楼厅门锁开关SQ11-SQ18安全钳开关SQ2电动机过载保护热继电器FR1,FR2限速器开关SQ3运行状态选择钥匙开关SA1轿内急停开关SQ4基站开关钥匙开关SA2开门调速开关SQ8安全运行按钮KA2-63- 第3章硬件设计表2内部继电器地址分配表PLC内部继电器地址功能M100开门辅助继电器M101关门辅助继电器M102自动运行时开门禁止M103定上行辅助继电器M104定下行辅助继电器M105停车辅助继电器M106制动过程辅助继电器M107停层辅助继电器M1101楼楼层辅助继电器M1112楼楼层辅助继电器M1123楼楼层辅助继电器M1134楼楼层辅助继电器M1145楼楼层辅助继电器M1156楼楼层辅助继电器M1167楼楼层辅助继电器M1178楼楼层辅助继电器M120内选1层辅助继电器M121内选2层辅助继电器M122内选3层辅助继电器M123内选4层辅助继电器M124内选5层辅助继电器M125内选6层辅助继电器M126内选7层辅助继电器M127内选8层辅助继电器M1301层上行辅助继电器M1312层上行辅助继电器M1322层下行辅助继电器M1333层上行辅助继电器-63- 第3章硬件设计M1343层下行辅助继电器M1354层上行辅助继电器M1364层下行辅助继电器M1375层上行辅助继电器M1385层下行辅助继电器M1396层上行辅助继电器M1406层下行辅助继电器M1417层上行辅助继电器M1427层下行辅助继电器M1438层下行辅助继电器M1501层停车复位/触发M1512层停车复位/触发M1523层停车复位/触发M1534层停车复位/触发M1545层停车复位/触发M1556层停车复位/触发M1567层停车复位/触发M1578层停车复位/触发M158停层开门M159上平层感应辅助继电器M160下平层感应辅助继电器M161,M162上行辅助继电器M163,M164下行辅助继电器T50停层时间计时T51启动延时T52~T54减速延时综合考虑输入输出要求，估计需要PLC输入输出88点左右。因此，采用三菱FX2N-128MR-001可编程控制器完成本次设计。其输入输出接口电路如图3-3所示。-63- 第3章硬件设计图3-3输入输出接口电路-63- 第4章软件设计第4章软件设计4.1软件设计流程程序的基本控制流程如图4-1所示。（其中不包括检修及司机开关电梯环节，只是电梯运行的基本流程图）图4-1程序的基本控制流程如图-63- 第4章软件设计4.2开关门环节存在以下几种情况（1）电梯投入运行前的开门。此时电梯位于基站，将开关梯钥匙插入SA2内旋转至开梯位置，则电梯应自动开门。乘客或司机进入轿厢，选层后电梯自动运行。（2）电梯检修时的开关门。检修状态下，开关门均为手动状态，由开关门按钮SB1、SB2实施开门与关门。（3）电梯自动运行停层时的开门。电梯在平层时至平层位置，M158接通，电梯应开始开门。图4-2开门环节梯形图（4）电梯关门过程中的重新开门。在电梯关门的过程中，若有人或物夹在两门的中间，需重新开电光机测，自动发送重新开门信号，已达到重新开门的目的。-63- 第4章软件设计（5）呼梯开门。电梯到达某层站后，如果没有人继续使用电梯，电梯将停靠在该层站待命，电梯将首先开门，以满足用梯的要求。若其他层站有人呼梯，电梯将首先定向，并启动运行，到达呼梯楼层时再开门，此时的开门按停层开门处理。（6）电梯停后的关门。此时电梯到达基站，司机或乘客离开轿厢，电梯自动关门，司机将开、关梯钥匙插入SA2，旋转到关梯位置，电梯的安全回路被切断，PLC停止运行，电梯被关闭。（7）电梯自动运行时的关门。停站时间继电器T50延时结束时，电梯应自动关门。停站时间未到时，可通过关门按钮实现提前关门。图4-3关门环节梯形图4.3信号的产生与消除环节4.3.1层楼信号产生与消除环节当电梯位于某一层时，指层感应器产生该楼层的信号，以控制指层灯的状态，离开该层时该楼层信号应被新的楼层信号所取代。其梯形图如图4-4所示。图中当层的层楼辅助继电器是用上层或下层的层楼信号关断的。-63- 第4章软件设计-63- 第4章软件设计图4-4层楼信号产生与消除环节梯形图4.3.2停层信号的登记与消除环节乘客或司机通过对轿厢内操作盘上1-8层选层按钮的操作，可以选择欲去的楼层。选层信号被登记后，选层按钮下的指示灯亮。当电梯到达所选的楼层后，停层信号即被消除，指示灯也应熄灭。-63- 第4章软件设计图4-5停层信号登记与消除环节梯形图4.3.3外呼信号的登记与消除环节-63- 第4章软件设计乘客或司机在厅门外呼梯时，呼梯信号应被接收和记忆。当电梯到达该层，且定向方向与目的地方向一致时（基层和顶层除外），呼梯要求已满足，呼梯信号应被消除。按下外呼按钮时，相对应的外呼辅助继电器接通，外呼钮下的指示灯亮，表示呼梯要求已被电梯接收并记忆。该信号的消除环节是由当层信号的动断触点与运行方向的动断并联构成的（M103为上行辅助继电器，M104为下行辅助继电器）。这样可以使电梯运行方向与呼梯目的方向一致且到达呼梯楼层时，电梯将停止，呼梯要求已满足，呼梯信号被消除。电梯的运行方向与呼梯目的方向相反时，如电梯从一楼向上运行，而呼梯要求从二楼向下，若有去三楼以上的内选层要求及外呼梯要求，电梯到达二楼时不停梯，呼梯要求没有满足，呼梯信号不能消除；若三楼以上无用梯要求，电梯将停在二楼，但呼梯信号不能立即消除，待乘客进入轿厢选层后，电梯定向下，则二楼下呼梯信号已满足，呼梯信号被消除。-63- 第4章软件设计-63- 第4章软件设计图4-6外呼信号登记与消除环节梯形图4.4电梯的定向环节在自动运行状态下，电梯首先应确定运行方向，也即定向。电梯的定向只有两种情况，即上行和下行。电梯处于待命状态，接收到内选和外呼信号时应将电梯所处的位置与内选和外呼信号进行比较，确定是上行还是下行。一旦电梯定向后内选和外呼对电梯进行顺向运行的要求没有满足的情况下，定向信号不能消除。检修状态下，运行方向直接由上行和下行起动按钮确定，不需要定向，故其梯形图如图4-7所示。-63- 第4章软件设计-63- 第4章软件设计-63- 第4章软件设计图4-7定向环节梯形图图中M103及M104分别为定上行及定下行辅助继电器，它们线圈的工作条件触点块由内外呼信号及电梯位置信号组成，前文中所说的“比较”是通过电梯位置信号对呼梯信号的“屏蔽”实现的，比如当电梯上行且位于二层时，M111的动断触点断开，一层的内呼外唤都不再影响上行状态。图4-1，M103及M104在电梯上行及下行的全过程中，存在不能全程接通的情况，如上行至五楼时，一旦五楼层楼继电器M114接通，M103则立即断开，而此时电梯仍处于上行状态，至五楼平层位置时才能停止。为解决这一问题，引入M161---M164，使上行与下行继电器接通时间延长至上行及下行的全过程。若不使用M161---M164，可能会发生下述情况：4楼向上的外呼信号（不存在其他外呼及内选层信号），使电梯上行，电梯至4楼位置，M113使M103断开，从电梯至4楼位置到电梯停层开门，乘客进行轿厢内选5层之间的时间内，1.2.3.楼的外呼及内选层信号可以使电梯在未完成4楼向上的运动之前定向为下行方向。-63- 第4章软件设计4.5起动、稳速运行、制动加速环节4.5.1自动运行时起动、加速和稳定运行环节电梯起动的条件是：运行方向已确定，门已关好。其梯形图如图4-8所示。图4-8起动加速和稳定运行环梯形图4.5.2停车制动环节电梯在停车制动之前，应首先确定其停层信号，即确定要停靠的楼层，应根据电梯的运行方向与外呼信号的位置和轿厢内选层信号比较后得出。其梯形图如图4-9所示。图中，各层的停车触发信号下行下呼，上行上呼及内选层信号存在时产生，这些都是符合前边所谈到的停车原则的。当存在触发信号电梯又运行到当层时产生停车信号。停车信号M105梯形图支路中M103M104动断触点的作用是为了解决呼梯方向与电梯运行方向相反时的停车问题（如2楼下的外呼信号，使电梯从一楼向上运行时，M151不会被触发，至2楼位置，靠M103、M104的动断触点使M105接通）而设置的。而停车信号的消除是停车时间到，T51为停层时间定时器。-63- 第4章软件设计-63- 第4章软件设计图4-9停层信号梯形图停层信号产生后，与上下平层感应器配合，进行停车制动。停车制动之前，应先产生停车制动信号，然后由停车制动信号控制接触器实现停车制动。为解决电梯进入平层区间后才出现停车信号致使电梯过急停车的问题，采用微分指令将X045及X046变成短信号。其梯形图如图4-10所示。-63- 第4章软件设计图4-10将图4-8、图4-9、图4-10进行综合，并考虑电梯在检修状态下的运行情况，以及限位保护等问题，可以得到电梯起动加速，稳定运行，停车制动的梯形图，如图4-11所示。-63- 第4章软件设计-63- 第4章软件设计4-11电梯起动加速，稳定运行，停车制动的梯形图-63- 结论结论通过这次毕业设计，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。使我将原来所学的知识系统化、理论化、实用化，对如何使用已有的知识及获取相关资料方面的能力有了进一步的提高。针对这个八层载客电梯的控制系统我采用三菱公司的FX2N-128MR-001型号的PLC芯片。该控制系统完成了电梯的轿厢内层楼指令、厅外召唤指令、楼层位置显示、手动自动开关门控制、运行方向显示、呼叫登记显示、超重报警及电梯的停止控制等控制任务。但由于所学知识和时间的有限，本次设计仍有不足之处，电梯还可以在原有的基础上进行改进，如：优化电梯的选向功能，使之随客流量的变化而改变，达到高效运送乘客的目的；优化电梯的由近及远运行控制方法。通过这次设计使我对电梯的控制有了深入的了解，尤其是电梯的PLC控制。在这次设计中，我们经历了查资料、做笔记、思考、定位、选设备的过程，使我了解的不仅仅是电梯的控制，或是设备的选择，最重要的是我掌握了一种设计的方法，思维的方式。-63- 参考文献参考文献[1]梁延东．电梯控制技术．北京：中国建筑工业出版社.1997[2]张万忠．可编程控制器入门与应用实例.中国电力出版社.1998[3]钟肇新．范建东.可编程控制器原理及应用．华南理工大学出版社.2004[4]张汉杰．现代电梯控制技术．修订版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.2001[5]陈家盛．电梯结构原理及安装维修．第2版.北京：机械工业出版社.2000[6]常晓玲．电气控制系统与可编程控制器．北京：机械工业出版社.2004[7]MITSUBISHIELECTRICCORPORATION．FX2N系列微型可编程控制器使用手册．JAPAN：MITSUBISHIELECTRICCORPORATION.1999[8]陈立定．电气控制与可编程控制器.广州：华南理工大学出版社.2000[9]梁延东．电梯控制技术.北京：中国建筑工业出版社.1997[10]陈立定．吴玉香，苏开才编．电气控制与可编程控制器．华南理工大学出版社.200l[11]刘载文，李毫升，钟亚林编．电梯控制技术．北京：北京电子工业出版社.1996[12]西门子公司．SIMATICs7—200可编程序控制器系统手册．2000[13]西门子自动化设备公司.STEP7-Miert／WIN32V3．1sPl编程帮助手册.2000[14]郭宗仁，吴亦锋，郭永等．可编程序控制器及其通信网络技术．北京：人民邮电出版社.1999[15]王平崔,纳新．PLC在电梯控制中的应用．微计算机信息.1999[16]王庭有编著．可编程控制器原理及应用．第二版.国防工业出版社.2008[17]许晓峰主编．电机及拖动．第三版.高等教育出版社.2007[18]孟令军编著．可编程控制器原理及应用．清华大学出版社.2008[19]高钦和编著．PLC应用开发案例精选．第二版.人民邮电出版社.2008[20]李惠昇主编．电梯控制技术．机械工业出版社，2003-63- 附录-63- 附录-63- 附录-63- 附录-63- 附录-63- 附录-63- 附录-63- 附录-63- 附录-63- 附录-63- 附录附录2PLC应用于电梯的发展趋势（PLC）是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，在各行各业中得到了广泛的应用。在电梯行业中，PLC的作用得到了充分的体现。本文介绍了PLC控制的五层电梯模型的构成、主要功能、PLC的I/O接口分配、PLC的编程方法及对电梯系统的程序设计等。通过对电梯控制系统的程序设计，实现了电梯的开关门控制以及在电梯运行方式下电梯的呼叫显示、上下行、起动、延时关门、平层、停靠开门、信号排队、顺向截梯和报警等控制功能。通过对软件程序的编译、硬件的连接以及电梯模型与PLC控制系统的联调，使得控制系统在电梯模型运行过程中直观的体现出来，实现了对电梯功能的控制。21世纪将会发展多用途、全功能的塔式建筑，超高速电梯继续成为研究方向。曳引式超高速电梯的研究继续在采用超大容量电动机、高性能的微处理器、减振技术、新式滚轮导靴和安全钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓解和噪声抑制系统等方面推进。采用直线电机驱动的电梯也有较大研究空间。未来超高速电梯舒适感会有明显提高。电梯是标志现代物质文明的垂直运输工具、是机—电一体化的复杂运输设备。它涉及电子技术、机械工程、电力电子技术、微机技术、电力拖动系统和土建工程等多个科学领域。目前电梯的生产情况和使用数量已成为一个国家现代化程度的标志之一。-63- 附录本次设计主要将可编程序控制器（PLC）和计算机应用到电梯的控制系统中去，以五层电梯为例来完成单台电梯PLC控制系统的总体设计方案、组成及模块化程序设计。通过三菱FX2N与计算机通信来实现对电梯系统运行的控制。首先确定电梯类型为客货两用梯，电梯载重量为1000千克，梯速为1.5米/秒，曳引电动机的转速为1000转/秒；再根据串联阻抗前后电动机的机械特性，选择合适的电梯速度控制曲线，实现电梯的交流调速；其次是电梯运行控制部分设计，包括轿厢门控制电路、平层控制电路、显示电路、集选控制电路、电梯消防运行回路；输入口计算点为58，输出口计算点数为35，选用三菱FX2-80MRPLC型的PLC，并进行了外围接线设计；最后进行软件编程。随着经济发展，高层建筑的日益增多，电梯已经成为人们日常生活中不可缺少垂直交通工具。更好的满足用户的要求，开发出高安全性、高可靠性、高效、低能耗、乘坐舒适的电梯，是国内外各电梯生产企业和研究机构的主要目标。其中电梯控制系统的开发是达到以上目标的最重要途径。工业自动化技术的飞速发展为电梯控制系统的技术更新提供了物质基础。不断的将工业控制领域最先进的技术和产品引入到电梯控制中，是电梯行业技术开发最重要和最有效的手段。本文将可编程计算机控制器——PCC，这一集计算机技术、通讯技术、自动控制技术为一体的工业控制领域的新型工业控制装置，应用于电梯控制中。在对我国电梯行业的技术现状和发展趋势的详细分析的基础上，本文采用B&R2005PCC作为电梯的主控制系统，完成了一个12层站集选控制客梯的硬件系统和软件控制程序的设计，利用PCC自身所具备的逻辑运算和数据处理功能，通过适当增加输入／输出点和编制PCC控制程序，使本系统具有对电梯运行进行故障监测和诊断的功能，并进一步介绍了PCC控制系统在电梯的远程监控中的应用。-63- 附录PLC（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可控性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。PLC在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对的控制。可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController），目的是用来取代继电器。以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内,使控制器和被控对象连接方便。70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是仅有逻辑(Logic)判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。国际电工委员会(IEC)颁布的可编程控制器标准草案中对可编程控制器作了如下的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。①可靠性高，抗干扰能力强；②编程直观、简单；-63- 附录③适应性好；④功能完善，接口功能强。PLC的最大特点在于：电气工程帅已不在电气的硬件上花费太多的心计，只要将按钮开关或感应器的输入点连接到PLC的输入点上就能解决问题，通过输出点连接接触或继电器来控制人功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接就可以。PLC的内部包含了具有中央处理器的CPU，并带有外部I／O口扩展的I／O接口地址和存储器三大块组成，CPU的核心是由一个或多个累加器组成，它们具有逻辑的数学运算能力，并能读取程序存储器的内容通过计算后去驰动相府的存储器和I／O接口；I／O口将内部累加器和外部的输入和输出系统连接起来，并将利关的数据存入程序存储器或者数据存储器中：存储器可以将I／O口输入的数据存入存储器中，并在工作时训调转到累加器和I／O接口上，存储器分程序存储器ROM和数据存储器RAM，ROM可以将数据永久的存入存储器巾，而RAM只能作为CPU计算时临时计算使用的缓冲空间。PLC抗干扰是极其优秀的，我们根本不用去关心它的使用寿命和工作场合的恶劣，这些所自的问题已不再成为我们失败的主题，而留给我们的是关心如何来利用PLC的内部资源为我们加强设备的控制能力，使我们的设备更加的柔性。PLC的语言并不是我们所想象的汇编语言或C语言来进行编程，而是采用原有的继电器控制的梯形图，使得电气工程师在编写程序时很容易就理解了PLC的语言，而且很多的非电气专业人士也对PLC很快认识并深入。-63- 附录附录3PLCapplicationinthedevelopmenttrendoftheelevatorProgrammableLogicController(PLC)isacommoncontroldevicewhichusecomputertechnologyasacore,PLCgetsawiderangeofapplicationsinallwalksoflife.Intheelevatorindustry,PLC’srolehasbeenfullyexpressed.ThispaperintroducesthePLC-controlledmodelofafive-storyelevator，includeit’scomposition,mainfunction,theI/OinterfacedistributionofthePLC,thePLC’sprogrammingmethodsandproceduresdesignoftheelevatorsystem.Withproceduresdesignoftheelevatorcontrolsystemcanachievetheelevatordoor’sopeningandclosingcontrol,andtheelevater’sindicationunderthecall,movingfromtoptobottom,starting-up,delayclosed,Pinglayer,openingthedoor,makingsignalsinthequeue,closetotheescalatorandalarmingcontrolunderthemodeoftheelevator’soperationmode.Throughtheprocessofcompilingsoftware,hardwareconnectionandtheconjunctionofelevatormodelandthePLCcontrolsystem,whichmakestheelevatorcontrolsystemmodelintuitivereflectedinthecourseofoperationandrealizedtheelevater’sfunctionalcontrol.The21stcenturywilldevelopmultipurpose,full-featuredtowerbuilding,ultra-highspeedelevatorcontinuetobecometheresearchdirection.Tractiontypesuper-fastelevatorresearchcontinuestosupercapacitymotor,highperformancebythemicroprocessor,dampingtechnology,newrollerguidebootsandsecurityclamp,permanentmagnetsynchronousmotor,elevatorcarairpressurereliefandnoisesuppressionsystemspropulsion.Usingthelinearmotordrivethereisalsoagreaterresearchspaceelevator.Futuresuper-fastelevatorintimacywillhaveincreasedsignificantly.ElevatoriWitheconomicdevelopment,theincreasingnumberofhigh-risebuildings,elevatorshavebecomeindispensableindailylifetheverticaltransport.-63- 附录Bettermeetuserrequirements,developmentofhighsecurity,highreliability,highefficiency,lowenergyconsumption,ridecomfortoftheelevator,theelevatoristhedomesticandforeignenterprisesandresearchinstitutionsthemainobjective.Elevatorcontrolsystemwhichwasdevelopedtoachievetheseobjectives,themostimportantways.Therapiddevelopmentofindustrialautomationtechnologyfortheelevatorcontrolsystemtechnologyupdateprovidesthematerialbase.Continuetobethemostadvancedareasofindustrialcontroltechnologyandproductsintroducedtotheelevatorcontrol,elevatorindustry,technologydevelopmentisthemostimportantandeffectivemeans.Thisarticleprogrammablecomputercontroller-PCC,thecomputertechnology,communicationtechnology,automaticcontroltechnologyfortheintegrationofnewareasofindustrialcontrolindustrialcontroldevice,usedintheliftcontrol.InChina'selevatorindustry,technologystatusanddevelopmenttrendofthedetailedanalysis,basedonthispaper,B&R2005PCCastheelevator'smaincontrolsystem,completeda12-storeystationsetselectivecontrolpassengerelevatorsinthehardwareandsoftwarecontrolprogramdesign,theuseofPCCitsownhasthelogicoperationanddataprocessingfunctions,throughappropriateincreaseininput/outputpointandthepreparationofPCCcontrolprocedures,sothatthesystemhasrunfortheelevatorfaultmonitoringanddiagnosisfunctions,andfurtherinformationonthePCCcontrolsystemElevatorRemoteMonitoring.sincloseconnectionwiththemachineryoflarge-scaleelectricalmachineryandelectronicproducts.Mainlybytheroom,WellsRoad,Car,doorsystemsandelectricalcontrolsystem.Accompaniedbythedevelopmentoftheconstructionindustry,toprovidefortheconstructionoftheelevatorupanddowntrafficandtransportindustriesaredevelopingrapidly.Elevatorisnotonlyanimportantlinkintheproductionofequipment,butalsoalifeofworkandthenecessaryequipment,canbeexpectedthat,withthe-63- 附录developmentofsociety,elevatorproductsinpeople'smaterialandculturallifeandthecarwillbehasbecomeoneoftheimportanttransportationequipment.ThedesignmainlyPLC(PLC)andcomputerapplicationtotheelevatorcontrolsystem,andtofive-storyelevatorasanexampletocompleteasingleliftPLCprogramcontrolsystemdesign,compositionandmodularprogramdesign.MitsubishiFX2NthroughcomputercommunicationsandtoachieveoperationoftheelevatorcontrolsystemPLC(programmablecontroller)takesoneindustrialcontrolmicrocomputer,itisconvenientbyitsprogramming,simplicityofoperatoritsmeritsandsoonhighcontrollability,obtainedthewidespreadapplicationparticularlyintheindustrialproductionprocess.Itappliesthelargescaleintegratedcircuit,theminiaturemachinetechnologyandthemechanicsofcommunicationdevelopmentachievement,formedgraduallyhadmanykindsofmeritsandminiature,medium,large-scale,theultra-largetypeandsooneachkindofspecification'sserialproducts,appliedtomonitorsbetweencomputer'smanycontroldomainfromtheblack-whitecontrolsystem.Alongwithsociety'sunceasingdevelopment,thebuildingisgettinghigherandhigher,buttheelevatorbecamethehigh-levelbuildingtotheequipment.Theelevatorfromthehandleswitchoperationelevator,thepush-buttoncontrolelevatordevelopstopresent'sgroupcontrolelevator,hasmadetheindeliblecontributionforthehigh-leveltransportation.PLCmainlymanifestsintheelevatorcuingcontrol'sapplicationinitslogicalswitchcontrolfunction.BecausePLChasthelogicoperation,countingandfixedtimeaswellasdatafeedsoutputfunction.Intheelevatorrisesandfallsintheprocess,eachlogicalswitchcontrolandthePLCverygoodunion,verygoodhaverealizedtothefluctuationthecontrol.ThisarticlemaindiscussionstudiesusesSimensintheS7-200PLCtocarryonthecontroltoelevator'sfluctuation,formstheliftcontrolsystem.-63- 附录PLCIntroductionProgrammablecontrolleristhefirstinthelate1960sintheUnitedStates,thencalledPlcprogrammablelogiccontroller(ProgrammableLogicController)isusedtoreplacerelays.Fortheimplementationofthelogicaljudgement,timing,sequencenumber,andothercontrolfunctions.TheconceptispresentedPlcGeneralMotorsCorporation.Plcandthebasicdesignisthecomputerfunctionalimprovements,flexible,genericandotheradvantagesandrelaycontrolsystemsimpleandeasytooperate,suchastheadvantagesofcheappricescombinedcontrollerhardwareisstandardandoverall.Accordingtothepracticalapplicationoftargetsoftwareinordertocontrolthecontentoftheuserproceduresmemorycontroller,thecontrollerandconnectingtheaccusedconvenienttarget.Inthemid-1970s,thePlchasbeenwidelyusedasacentralprocessingunitmicroprocessor,importexportmoduleandtheexternalcircuitsareused,large-scaleintegratedcircuitsevenwhenthePlcisnolongertheonlylogical(IC)judgementfunctionsalsohavedataprocessing,PIDconditioninganddatacommunicationsfunctions.InternationalElectrotechnicalCommission(IEC)standardspromulgatedprogrammablecontrollerforprogrammablecontrollerdraftmadethefollowingdefinition:programmablecontrollerisadigitalelectroniccomputersoperatingsystem,specificallyforapplicationsintheindustrialdesignenvironment.Itusedprogrammablememory,usedtoimplementlogicintheirinternalstorageoperations,sequencecontrol,timing,countingandarithmeticoperations,suchasoperatinginstructions,andthroughdigitalandanaloginputandoutput,thecontrolofvarioustypesofmachineryorproductionprocesses.Programmablecontrollerandrelatedperipherals,andindustrialcontrolsystemseasilylinkedtoformawhole,toexpanditsfunctionaldesign.Programmablecontrollerfortheuser,isanon-contactequipment,theprocedurescanbechangedtochangeproductionprocesses.Theprogrammablecontrollerhasbecomeapowerfultoolforfactoryautomation,widelypopularreplication.-63- 附录Programmablecontrollerisuser-orientedindustriesdedicatedcontrolcomputer,withmanydistinctivefeatures.First,highreliability,anti-interferencecapability;Secondprogrammingvisual,simple;Third,adaptabilitygood;④functionalimprovements,strongfunctionalinterfacePLClanguageisnotweimagineofeditcollectedmaterialsthelanguageorlanguageofCstocanyonweavingthedistance,butThePLCbiggestcharacteristicsliein:Theelectricalengineeringteacheralreadynolongerelectrichardwareuptoomanycalculationsesofcost,aslongasordertheimportationthatthebuttonswitchortheimportationofthesensorsordertolinkthePLCupcansolveproblem,passtooutputtoordertheconjunctioncontactmachineorcontrolthestartequipmentsofthebigpoweraftertheelectricappliances,buttheexportationequipmentsdirectconjuuctiouofthesmallpowercan.PLCinternalcontainmenthavetheCPUoftheCPU,andtaketohaveanI/Oforexpandofexteriortoconnectapeople'saddressandsavingmachinethreebigpiecestoconstitute,CPUcoreisfromanormanyistiredtoaddthemachinetoconstitute,mathematicsthattheyhavethelogicoperationability,andcanreadtheproceduresavethecontentsofthemachinetodrivethehomologoussavingmachineandI/Ostoconnectafterpassthecalculation;TheI/Oaddinnerpartistiredtheinputandoutputsystemofthemachineandexteriorlink,anddeposittherelateddataintotheproceduresavingmachineordatasavingmachine;ThesavingmachinecandepositthedatathattheI/Oinputinthesavingmachine,andinworkadjustingtobecometiredtoaddthemachineand|10stoconnect,savingmachineseparatelysavingmachineRAMoftheproceduresavingmachineROManddatas,theROMcancandodepositofthedatapermanenceinthesavingmachine,butRAMonlyfortheCPU-63- 附录computesthetemporarycalculationusageofhourofbufferspace.ThePLCanti-interferenceisveryandexcellent,ourrootneednotconcernitsservicelifeandtheworksituationbad,theseallproblemshavealreadynolongerbecomethetopicthatwefail,butstaytoourisaconcerntocometointernalresourcesofmakeuseofthePLCtostrengthenthecontrolabilityoftheequipmentsforus,makeourequipmentsmoregentle.thetrapezoiddiagramthattheadoptionisoriginalaftertheelectricappliancestocontrol,maketheelectricalengineeringteacherwhileweavingtowritetheprocedureveryeasycomprehendedthePLClanguage,andalotofnonelectricityprofessionalalsoveryquicklyknowandgodeepintotothePLC.-63- 致谢致谢四年的大学生活已经快结束，在本专业的学习中使我掌握了不少的专业知识，锻炼了自己。毕业设计可以说是四年学习的总结和体现。通过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。在此，非常感谢老师的指导帮助我完成这次设计，老师热心的帮助和循循善诱的指导深深感动了我。这篇设计和四年来所有教育过我的老师也是分不开的，没有他们的传授的知识，我也不可能完成这个课题。我无论是在课程学习阶段，还是在设计的选题，资料查询和撰写的每一个环节，无不得到指导老师的悉心指导和帮助。经过这次的毕业设计，我要感谢母校，向关心和支持我学习的所有老师和同学们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心和支持！-65-