畢業綜合訓練課題名稱基于三菱PLC控制的五層電梯設計學院信息工程學院專業機電一體化班級11機電2班姓名林希君學號111105020132指導老師王蓓江西科技學院0畢業綜合訓練任務書學院信息工程學院專業機電一體化年級2011級班級11機電2班姓名林希君起止日期201392820131225題目基于PLC控制的五層電梯系統設計1畢業綜合訓練任務及要求（根據題目性質對學生提出具體要求）分析電梯的使用環境及客戶要求，確定控制系統的硬件配置。根據電梯的軟件控制系統，我們對可編程控制器控制電梯的核心控制部件可編程控制器的軟件資源進行資源分配。利用電氣控制實驗室現有電梯模型、PLC試驗臺編制梯形圖并且動手調試，包括接線，使系統能正常運行。系統應能完成下列幾項控制功能（1）自動響應樓層召喚信號（含上召喚、下召喚）（2）自動響應轎廂指令服務信號。（3）自動完成轎廂樓層位置顯示。（4）自動顯示電梯運行方向2畢業綜合訓練的原始資料及依據（包括做調研的背景，研究條件、應用環境等）高層建筑已經成為現代城市標志的今天，電梯作為垂直運輸工具，承擔著大量的輸送任務，其作用在建筑業里至關重要，電梯也成為人們日常生活中不可缺少的工具。將可編程序控制器PLC應用于五層電梯進行邏輯控制，通過合理的選擇和設計，不但提高了電梯可靠性、可維護性以及靈活性，同時延長了使用壽命，縮短了電梯的開發周期，并提高了電梯的控制水平，改善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制效果。3主要參考資料、文獻（1）PLC原理與應用，俞國亮，清華大學出版社，2005（2）變頻器應用與實訓指導，王兆義，高等教育出版社，2005（3）PLC、變頻器在電梯中的應用，王少華，電氣技術，2007（4）電梯控制技術，劉載文、李毫升、鐘亞林，電子工業出版社，1996（5）三凌GXDEVELOPERVER8操作手冊，三凌機電，2005（6）OMRON3G3JV用戶手冊，歐姆龍（中國）有限公司，2002（7）電氣控制與PLC，曹金福，化學工業出版社，2010指導教師王蓓2013年11月日1指導教師評語建議成績優良中及格不及格指導教師簽字年月日最終評定成績優良中及格不及格院長簽章年月日2目錄一、緒論4（一）引言4（二）可編程控制器的特點4（三）PLC的應用領域4（四）硬件設計5（五）軟件設計5二、電梯控制的原理與實現5（一）電梯控制系統構成5（二）變頻調速回路5（三）輸入輸出回路5三、電梯控制系統設計7（一）控制系統硬件設計7（二）輸入輸出點分配7（三）控制系統程序設計8（四）電梯初始化8（五）指層控制8（六）開關門控制91、開門控制92、關門控制11（七）轎內指令控制12（八）廳外呼叫控制12（九）電梯的選層上、下行控制14（十）電梯的運行控制15（十一）抱閘、泊梯、超重控制16四、系統整體調試18（一）硬件安裝18（二）軟件調試18五、總結18參考文獻203一、緒論（一）引言可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，將自動控制技術、計算機技術和通信技術融為一體而發展起來的嶄新的工業自動控制裝置。PLC以基本代替傳統的繼電器控制而廣泛應用于工業控制的各個領域，它已躍居工業自動化三大支柱的首位。PLC控制系統的硬件是由微處理器（CPU）、存儲器（ROM和RAM）、輸入/輸出（I/O）單元、電源單元及外圍設備等組成硬件結構如圖1所示。系統的規模可根據實際應用的需要而定，可大可小。圖1PLC硬件結構（二）可編程控制器的特點20世紀60年代末，為了克服傳統繼電器的種種應用上的缺點，人們研制出了一種先進的自動控制設備PLC，由于PLC具有優良的技術性能，因此它一問世就很快得到了推廣應用。現在PLC作為用于工業生產過程控制的專用計算機，與商家、家用的微機不同，由于控制對象的復雜性，使用環境的特殊性和工作運行的連續性，使其在設計上有許多特點。1、可靠性高，抗干擾能力強；2、接口模塊功能強、品種多；3、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強；4、編程方法簡單、直觀；5、系統的設計/安裝、調試工作量少；6、維修工作量小、維護方便；7、體積小、耗能低、重量輕。（三）PLC的應用領域目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況主要分為如下幾類41、開關量邏輯控制2、運動控制3、閉環過程控制4、數據處理5、通信聯網（四）硬件設計1、硬件設計主要包括2、確定安排PLC的輸入、輸出點；3、設計外圍電路，包括主電路；4、選購PLC并進行現場安裝接線等內容。（五）軟件設計1、大多數用梯形圖和指令程序，主要包括2、設計控制流程，根據工藝要求先畫出工作循環，如有必要再畫詳細的狀態流程圖；3、根據工作循環圖，畫出虛擬的電路圖繼電器梯形圖；4、按梯形圖編寫指令程序表；5、系統調試根據設計要求，對程序進行調試和修改，必要時還可對硬件進行修改，直到符合要求為止。二、電梯控制的原理與實現（一）電梯控制系統構成電梯控制系統主要由變頻調速主回路、輸入輸出單元以及PLC單元構成，由如圖2所示，PLC用來完成對電梯曳引電機及開關門機的起動，加減速，停止，運行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內操作，安全保護等指令信號進行管理和控制功能。（二）變頻調速回路變頻調速主回路由三相交流輸入、變頻調速驅動、曳引機和制動單元構成三相電源R、S、T經接線端子進入變頻器為其主回路和控制回路供電，輸出端為兩相電接電動機的快速繞組，外接制動單元減少了制動時間，加快制動過程。旋轉編碼器用來檢測電梯的運行速度和運行方向，變頻器將實際速度與變頻器內部的給定速度相比較，從而調節變頻器的輸出頻率及電壓，使電梯的實際速度跟隨變頻器內部的給定速度，達到調節電梯速度的目的。變頻器輸入信號為上、下行方向指令，低速、高速、檢修速度編碼指令。（三）輸入輸出回路輸入輸出單元為PLC的I/O接口部分，主要由廳外呼叫、轎箱內選層、樓層及方向指示、開關門、井道內的上下平層、上下強迫換速開關、門鎖、安全保護繼電器、檢5修、消防、泊梯、稱重等單元構成。1、輸入單元為廳外呼叫單元，用來對各層站的廳外召喚信號進行登記、記憶和消除；轎箱內選層單元，負責對預選樓層指令的登記、消除和指示；開關門按鈕，輸入PLC控制轎門的開閉（廳門也同時動作）；上下平層裝置，用來保證電梯轎箱在各層停靠時準確平層；上下限強迫換速開關，用于保護電梯的高速運行安全，避免電梯出現沖頂或蹲底事故，當電梯到達上下端站時，裝在轎廂邊的上下限強迫換速開關打板，信號輸入PLC，PLC發出換速信號強迫電梯減速運行到平層位置；門鎖裝置（或轎門和廳門聯鎖保護裝置），轎門閉合和各廳門閉合上鎖是電梯正常起動運行的前提；安全回路，通常包括轎內急停開關、轎頂內急停開關、安全鉗開關、限速器斷繩開關、限速器超速開關、底坑急停開關、相序保護繼電器、上下限極限開關等；檢修、消防和泊梯，檢修、消防和泊梯為電梯的三種運行方式，檢修運行為電梯檢修時的慢速運行方式，消防運行有消防返回基站和消防員專用兩種運行狀態，泊梯狀態，消除內選和外呼信號，自動返回泊梯層、關門并斷電；稱重單元，用來檢測轎廂負荷，判斷電梯處于欠載、滿載或超載狀態，然后輸出數字信號給PLC，根據負載情況進行起動力矩補償，使電梯運行平穩。2、輸出單元為樓層及方向指示單元，包括電梯上下行方向指示燈、層樓指示燈以及報站鐘等，目前的方向及層樓指示燈主要有七段碼顯示方式和點陣顯示方式，本系統為七段碼顯示方式；開關門單元，用于控制電梯的廳門和轎門的打開和關閉，在自動定向完成或電梯平穩停靠后，PLC給出相關指令，完成開關門動作。6圖2電梯控制系統原理圖7三、電梯控制系統設計（一）控制系統硬件設計本實驗有32個輸入信號，32個輸出信號及現有設備，所以選用FX264MR的PLC，由于現有材料所以選OMRON的3G2JV變頻器和兩相交流電機。來完成實驗。PLC控制器、變頻器和電動機的接線及原理圖如附錄一所示。（二）輸入輸出點分配輸入信號輸出信號名稱代號編號名稱代號編號安全回路K6X000電梯上行UPY000零速輸入K0X001電梯下行DOWNY001脈沖輸入K1X002電梯快行FASTY002轎內電鎖K2X003電梯慢行SLOWY003紅外傳感器K3X004檢修速度JXY004關門力限開關K4X005AY005超重K5X006BY006上限強制減速SQ0X007CY007一樓指令SB1X010DY010二樓指令SB2X011EY011三樓指令SB3X012FY012四樓指令SB4X013七段碼GY013五樓指令SB5X014關門催促鈴聲KE1Y014基站到位開關SQ4X015廳門關KM2Y015一樓上呼SB6X016廳門開KM3Y016一樓下呼SB7X017廳內指示燈E1Y017二樓上呼SB8X020廳內指示燈E2Y020二樓下呼SB9X021廳內指示燈E3Y021三樓上呼SB10X022廳內指示燈E4Y022三樓下呼SB11X023廳內指示燈E5Y023四樓上呼SB12X024上呼燈E6Y024四樓下呼SB13X025上呼燈E7Y025五樓上呼SB14X026上呼燈E8Y026五樓下呼SB15X027上呼燈E9Y027廳門開SB16X030下呼燈E10Y030廳門關SB17X031下呼燈E11Y031廳門開到位SQ1X032下呼燈E12Y032廳門關到位SQ2X033下呼燈E13Y033檢修開關SB18X034超重鈴聲KM4Y034檢修上SB19X035抱閘信號KM5Y035檢修下SB20X036上行指示燈E14Y036下限強制減速SQ3X037下行指示燈E15Y037表1I/O分配表8（三）控制系統程序設計根據電梯的工作原理與功能要求以及輸入/輸出點的地址分配表，來繪制電梯的程序流程圖。和設計電梯的程序梯形圖。電梯程序流程圖為圖3。梯形圖分成初始化、指層控制、開關門控制、轎內呼叫與標記控制、廳外呼叫與標記控制、電梯上下行選擇與指示控制、電梯的運行控制來編寫與調試。最后在組合調試。圖3電梯程序流程圖（四）電梯初始化電梯復位、裝入數據、安全回路等（如圖4）。（五）指層控制指層控制梯形圖如圖5所示。本程序以1樓為基站，脈沖數為0。D200、D202、D204、D206、D208分別存放1/F5/F的脈沖數0、600、1200、1800、2400（實驗用實際具體而定）。C242為內部高速計數器，D250存放減速脈沖數50，M1M5為樓層繼電器。當轎箱位于某一層時，應產生位于該層的樓層信號，以控制樓層顯示器顯示樓層處的位置，離開該層時，該信號應被新的樓層信號9（上一層或下一層）取代。圖4（六）開關門控制1、開門控制手動開門時，當電梯運行到位后，按下SB16，X030閉合，M50置位，Y016得電，電動機正轉，開門。開門到位，開門到位行程開關SQ1動作，X032閉合，M50復位，Y016失電，開門過程結束。當在關門過程中，按下SB16，停止關門，并開門。自動開門時，當電梯運行到位后，電梯停止，T0開始定時，延時2S后，T0觸電閉合，M50置位，開門。如圖6所示。10圖5112、關門控制手動關門時，當按下SB17，X031閉合，M51置位，Y015得電，電動機反轉，關門。關門到位，關門到位行程開關SQ2動作，X033閉合，M51復位，Y015失電，關門過程結束。在開門過程中，按下SB17，停止開門，并關門。自動關門時，定時器T1控制。當電梯開門到位后，X031閉合，T1定時5S后，M51置位，關門。但在關門時，有客人經過紅外線遮蔽，停止關門，遮蔽結束，繼續關門。當關門過程受到壓力，關門力限K4閉合，M50置位，開門。如圖6所示。圖612（七）轎內指令控制當轎內按下SB1、SB2、SB3、SB4、SB5后，按鍵標記，對應指示燈E8E12亮。到電梯到達指定層后，動作取消，指示燈滅。在檢修時，按鍵不標記。安全回路在整個工作過程中為常開（X000），只有出現不安全情況時才導通，則電梯停止工作。如圖7所示。圖7（八）廳外呼叫控制當按下對應的呼叫鍵SB6SB17時，按鍵標記，對應指示燈E13E20亮。到電梯到13達標記層時，動作取消，指示等滅。在檢修時，按鍵不標記。如圖8所示。14圖8（九）電梯的選層上、下行控制當電梯得到轎內指令或廳外呼叫指令時，分析對應層與電梯所在位置，判斷是上行（M100置位）還是下行（M101置位）。M100置位時，Y000接通，電梯上行；M101置位時，Y001接通，電梯下行。如圖9所示。15圖9（十）電梯的運行控制電梯的運行由變頻器控制，一次完整的運行過程，就是曳引電動機從起動、勻速運行到減速停車的過程。為使乘客擁有良好的舒適感，電梯采用S型速度曲線，轉換成頻率曲線如圖10所示。圖10電梯的運行路線當PLC發出正轉M100置位（或反轉M101置位）即M120置位，Y002導通，高速運行，變頻器從0HZ到50HZ開始啟動，啟動時間為3S，然后維持50HZ運行。當換速信號到時，PLC撤消高速信號Y002斷開，同時輸出爬行信號Y003導通，爬行頻率為6HZ。從50HZ下降到6HZ在3S內完成。當到達6HZ速度時，就以此速度爬行。當平層信號（M301M341）到時，撤消正轉（或反轉）及爬行信號，變頻器從6HZ減速到0。在整個運行過程中，變頻器的零速輸入點X001及異常輸出點X003都是斷開的，運行速度減為0時，；零速輸入點閉合，通過PLC發出電動機抱閘和自動開門信號。當變頻器出現異常時，X003導通，電梯無法運行。按下檢修鍵SB19后，只能以檢修速度運行。按下檢修上行SB22時，Y002、YOO3閉合，以檢修速度（10HZ）上行，松開按鍵，立即停止。同理，按下檢修下行SB20時，Y002、Y003閉合，以檢修速度10HZ下行，松開按鍵，立即停止。由于材料限制，本實驗用OMRON，3G3JV小型變頻器，兩相交流電動機。實際根據需要所定。變頻器的參數設置為表2。N021控制電路的端口區控制運行N050可以反轉N0950電機運行的最高頻率（HZN140電機運行的最低頻率（HZN163斜坡上升時間（S）N173斜坡下降時間（S）16N202S形加減時間為05SN2250設置固有頻率F50HZ（高速運行）端口S3N236設置固有頻率F6HZ（爬行運行）端口S4N2410設置固有頻率F10HZ（檢修運行）端口S5N362反轉與停止輸入端口為S2N376多段速指令1輸入端口為S3N387多段速指令2輸入端口為S4N398多段速指令3輸入端口為S5N403零速輸出ON零速中S0為正轉與停止端口表2變頻器參數設置電梯的運行控制程序圖如圖11所示。（十一）抱閘、泊梯、超重控制當變頻器輸入零速信號后，X001常開閉合，輸出Y035常開閉合，抱閘閉合。電梯運行時，零速輸入停止，X001斷開，則Y035常開斷開，轎箱運行。消防與泊梯，按下SB14，X026導通，電梯返回基站。基站到，X015常閉斷開，電梯停止。超重時，X006常閉閉合，電梯不能啟動，并鳴鏑（Y034常開閉合）。程序圖如圖12所示。17圖1118圖12四、系統整體調試（一）硬件安裝該實驗需要系列實訓裝置、20手持編程器或個人計算機（）、編程線纜、/編程環境