1、論文 題目: 基于PLC的四層電梯設計 系別: 電子通信學院 專業: 電子通信工程學院 班級: 09電子通信工程3班 姓名: 葉澎湃學號: 0942051336 指導老師: 吳房勝 安 徽 新 華 學 院 基于PLC的四層電梯設計隨著經濟的不斷發展,城市建設的不斷發展，高層建筑的不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。電梯是用于高層建筑物中的固定式升降運輸設備，它有一個裝載乘客的轎廂，沿著垂直或傾斜角度小于15°的導軌在各樓層間運行，是垂直運行的電梯(通常也簡稱為電梯)、傾斜方向運行的自動扶梯、傾斜或水平方向運行的自動人行道的總稱。隨著城市建設的不斷

2、發展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經濟和生活中有著廣泛的應用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。有了電梯，摩天大樓才得以崛起，現代城市才得以長高。據估計，截至2002年，全球在用電梯約635萬臺，其中垂直電梯約610萬臺，自動扶梯和自動人行道約25萬臺。電梯已成為人類現代生活中廣泛使用的人員運輸工具。人們對電梯安全性、高效性、舒適性的不斷追求推動了電梯技術的進步。如今，世界各國的電梯公司還在不斷地進行電梯新品的研發、維修保養服務系統的完善，力求滿足人們的對現代建筑交通日益增長的需求。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集

3、、運行狀態和功能的設定，實現電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器取代微機實現信號控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區別。PLC可靠性高，程序設計方便靈活。本設計在用PLC控制變頻調速實現電流、速度雙閉環的基礎上，在不增加硬件設備的條件下，實現電流、速度、位移三環控制。目錄第一章：電梯的設計基本要求 3第二章：交流電梯的基本結構 5 第三章：電梯的主電路及控制電路 9 電梯自動控制流程圖 9（1）：拽引電動機主電路 10 （2）：控制部分 10 （3）：輸入輸出地址分配表 11 （4）：PLC的外部接線圖 13 （5）：電梯工作過

4、程 13 第四章：組態的使用及應用 15 第五章：電梯的控制程序 16第六章：小結致謝及參考文獻 31第一章:設計要求一、接收并記錄電梯在樓層以外的所有指令信號，給予登記并輸出登記信號。二、根據最早記錄的信號，自動判斷電梯是上行還是下行，這種邏輯判斷稱為電梯的定向。電梯的定向根據首先登記信吃的性質可分為兩種。一種是指令定向，指令定是把指令指出的目的地與當前電梯位置比較得出“上行”或“下行”結論。例如，電梯在三樓，指令為一樓則向下行；指令為四樓則向上行。第二種是呼梯定向，呼梯定向是根據呼梯信號的來源位置與當前電梯位置比較，得出“上行”或“下行”結論。例如，電梯在二樓，三樓乘客要向下，則按AX3，

5、此時電梯的運行應該是向上到三樓接該乘客，所以電梯應向上。三、電梯接收到多個信號時，采用首個信號定向，同向信號定向，同向信號先執行，一個方向任務全部執行完后再換向。例如，電梯三樓，依次輸入二樓指令信號、四樓指令信號、一樓指令信號。如用信號排隊方式，則電梯下行至二樓上行至四樓下行至一樓。而用同向先執行方式，則為電梯下行至二樓上行至四樓。顯然，第二種方式往返路程短，因而效率高。四、具有同向截車功能。例如，電梯在一樓，指令為四樓則上行，上行中三樓有呼梯信吃，如果該呼梯信號為呼梯向（K5），則當電梯到達三樓時停站順路子載客；如果呼梯信號為呼梯向下（K4），則不能停站，而是先到四樓后再返回到三樓停站。五、

6、一個方向的任務執行完要換向時，依據最遠站換向原則。例如，電梯在一樓根據二樓指令向上，此時三樓、四樓分別在呼梯向下信號。電梯到達二樓停站，下客后繼續向上。如果到三樓停站換向，則四樓的要求不能兼顧，如果到四樓停站換向，則到三樓可順向截車。六.采用MCGS組態軟件監控系統運行。實現監控功能。第二章:交流電梯的基本結構電梯的電氣系統包括電力拖動系統和電氣控制系統兩大部分。電力拖動系統有各種交流的和直流調速系統。電氣控制系統現在已逐漸采用可靠性更高、通用性更強的可編程控制器和微型計算機控制系統，但是，仍有大量正在使用的電梯采用繼電器接觸器控制系統。 本次畢業設計采用交流變極調速、繼電器接觸器控制的XPM

7、型四層四站客貨兩用電梯, XPM型 型號中X代表選層按鈕控制，P代表自動選層，M代表自動門。電梯的基本結構按照位置，可分為機房、井道、轎廂和廳門四大部分。一：機房部分機房設在頂層，在井道的上方，機房部分包括拽引機、控制屏和限速器等。(1): 拽引機拽引機是電梯的驅動機構，它包括拽引電動機、電磁制動器減速器和拽引電動機為電梯專用YTD系列雙速電動機。減速器采用蝸輪蝸桿減速。拽引輪是V型或輪掛著對重，當轎廂上升時同，對重下降，反之當轎廂下降時對重上升，轎廂與對重要在井道中各自的導軌內滑動。(2):控制屏控制屏上裝有電梯電氣控制系統的大部分電器，包括熔斷器、接觸器，各種繼電器、變壓器、整流器及各種阻

8、容元件。(3):限速器限速器是電梯的一種安全保護裝置，通常使用離心甩塊夾繩式限速器。二: 井道部分井道是電梯轎廂垂直運動的通道，在井道里安裝有轎廂和對重的導軌，緩沖器，以及各種控制和保護用的電器。極限開關，樓層感應器，平層隔磁板等。、三: 轎廂部分電梯的轎廂部分包括轎廂體，安全鉗，轎廂門的自動開關裝置，平層和層樓信號裝置，以及轎廂渺無人煙操縱屏和指示燈。(1):轎廂體轎廂是指電梯用來載動運乘客或貨物的裝置。包括廂架、廂體、廂門。(2):自動開關裝置開關門及電機開關門控制裝置轎廂門由電動機拖動，能自動開關，開關門電動機采用直流電動機。(3):平層和樓層信號感應器裝置，從電力拖動自動控制的角度來看

9、，電梯是垂直運行按行程位置進行控制的電氣設備，而向控制電路發出樓層和平層的位置信號的裝置是永磁感應器。平層感應器一般是用永磁感應器，他和換速感應器結構基本相同，都是由干簧管和永磁鐵組成，干簧管是一個裝有觸點的真空管，其動觸點2是用導磁的簧片制成，觸點12之間相當于一組動斷觸點，23之間相當于一組動合觸點。由于干簧管裝在永久磁鐵旁邊，在磁場的作用下簧片動作，其動斷觸點12斷開，而動合觸點23斷開。用永久磁感應器作位置控制的主令電器，不但具有動作迅速可靠的優點，而且沒有行程開關容易產生機械磨損的缺點。發出平層信號的平層感應器裝在轎廂上，裝在上面的是平層感應器，裝在兩者中間是開門感應器。三個感應器隨

10、轎廂上下運動，而平層隔磁板則固定在井道中，當轎廂到達停層位置時，平層隔磁板插入三個感應器中間，則轎廂的底版正好與樓面地板平齊。樓層信號感應器的原理與此相同，不同的是停層隔磁鐵板裝在轎廂頂上隨轎廂運動，而樓層感應器則固定在井道中。(4):轎廂內操縱屏和指示燈在轎廂上裝有操縱屏，上面裝有選層按鈕和各種控制按鈕。在轎廂門上有指示燈，用以指示轎廂所在的樓層數。四: 廳門部分廳門部分主要有廳門，廳門外的召喚按鈕和指示燈。(1):廳門廳門是指每一樓層的電梯門，廳門平時應是關閉的。而且從外面不能打開。廳門本身沒有開關門的動力。當電梯轎廂到達一層樓時，由轎廂門上的拔叉插入廳門上的兩個渡輪之間，帶動廳門與轎廂一

11、起開、關。(2):廳門外的呼喚按鈕和樓層信號指示燈在廳門的門框旁，裝有兩個按鈕，用來發出呼喚電梯信號，一個是上呼喚按鈕，一個是下呼喚按鈕。XPM型電梯是由操縱者在轎廂內進行控制的，在廳門外能向操縱者發出呼喚電梯信號，現時不能控制電梯運行的方向。交流雙速電梯電氣控制系統由拖動電路部分,直流控制電路部分,交流控制電路部分,照明電路部分,廳外召喚電路部分,以及指示燈信號指示電路。交流雙速電梯電氣控制系統按電路功能分為自動門的開關電路,轎廂指令控制與廳外招呼控制電路,指層電路與定向控制電路,電梯的啟動加速與減速平層電路等.各電路之間的控制關系。正是上述電路的相互配合,曳引電動機按指擰啟動,正轉、反轉、

12、加速、減速、等速、制動、停止來實現電梯各種工作狀態的運行。五:電梯的平層與停層當平層與停層時使上行或下行時接觸器KM1或KM2斷電釋放，切斷拽引電動機和電磁制動器線圈電路，實現制動抱閘暫停，電梯停于某一層站。平層是指電梯平層時，轎廂底與層站地面在同一水平面上，這樣便于乘客的進出。為了保證電梯的平層準確度。一般通常在轎廂頂設置平層器。平層器由三個干簧感應器構成，由上至下分別為上平層感應器，門區感應器和下平層感應器。圖2.2.2 干簧感應器結構原理示意圖干簧感應器的結構和工作原理圖如圖所示，它由干簧管和永久磁鐵組成，干簧管是一個裝有觸點的真空管，其動觸點2是用導磁的簧片制成，觸點12之間相當于一組

13、動斷觸點，23之間相當于一組動合觸點。由于干簧管裝在永久磁鐵的旁邊，在磁場的作用下簧片動作，其動斷觸點12斷開，而動合觸點23閉合 (a)隔磁鐵板插入干簧管與磁鐵之間 ( b)時,簧片復位，其動斷觸點12閉合，動合觸點23斷開。用永磁干簧感應器作位置控制的主令電器，不但具有動作迅速可靠的優點，而且沒有行程開關容易產生機械磨損的缺點第三章: 電梯的主電路及控制電路一：拽引電動機主電路如下圖所示, Q為電源總開關 M交流雙速電動機動 KM7 慢速接觸器，KM6快速接觸器，KM1上行接觸器 ，KM2下行接觸器 ，KM3加速接觸器 KM4，第一減速接觸器，KM3第二減速接觸器二：控制部分針對四層電梯的

14、控制系統本設計采用西門子S7200可編程控制器設計電梯的控制系統完成電梯的轎內指令、廳外召喚指令、樓層位置指示、平層換速控制、開門控制等控制任務電梯運行規則（1） 當電梯在一樓時，按廂內指令開關”四”,電梯應在四樓停車。（2） 按”1”樓下呼梯開關,電梯應由四樓降到一樓接人。（3） 按廂內指令開關”三”,同時按二樓上呼開關電梯應在二樓接入后,再到三樓.。（4） 當電梯在三樓時,依次按廂內開關”二”四”一”電梯應下行到二樓 下行至一樓 上行至四樓。（5） 電梯在一樓,按廂內指令開關”二”隨后立即按三樓,四樓應下呼梯開關,電梯應先到二樓,下客后斷續上升到四樓接客,然后到三樓接客。.。 電梯的按鈕屏

15、的示意圖三:輸入輸出地址分配表如下：(1)、輸入名稱元件名地址編碼名稱元件名地址編碼一層位置開關SQ1I0.0一層上行呼梯SB5I1.0二層位置開關SQ2I0.1二層上行呼梯SB6I1.1三層位置開關SQ3I0.2三層上行呼梯SB7I1.2四層位置開關SQ4I0.3二層下行呼梯SB8I1.3一層指令開關SB1I0.4三層下行呼梯SB9I1.4二層指令開關SB2I0.5四層下行呼梯SB10I1.5三層指令開關SB3I0.6四層指令開關SB4I0.7（2）、輸出名稱元件名地址編碼名稱元件名地址編碼上行指示L1Q0.0一層上行呼梯L7Q1.0下行指示L2Q0.1二層上行呼梯L8Q1.1上行驅動KM1

16、線圈Q0.2三層上行呼梯L9Q1.2下行驅動KM2線圈Q0.3二層下行呼梯L10Q1.3一層指令登記L3Q0.4三層下行呼梯L11Q1.4二層指令登記L4Q0.5四層下行呼梯L12Q1.5三層指令登記L5LQ0.6開門模擬L13Q1.6四層指令登記L6Q0.7關門模擬L14Q1.7四:PLC的外部接線圖五：電梯工作過程當電梯處于基站，關門等運行狀態時，此時按基站外呼按鈕，信號經按鈕傳輸到PLC，經PLC判斷為本層開門，再將信號傳輸到M2開關門電動機。輸出開門信號，電梯開門。人進入轎廂后，經過延時，電梯自動關門。也可以按關門按鈕（CLOSE），使電梯提前關門。開門時顯示板上的關門顯示發光二極管點

17、亮，開門結束后熄滅。關門時關門顯示發光二極管點亮，關門結束后熄滅。如果轎內指令選四層按鈕，則指令經串行傳輸到PLC上，顯示屏上的發光二極管L4閃亮，手離開按鈕后，信號被登記，內選按鈕指示燈也點亮。電梯定為上方向運行。PLC核實信號后，可將運行信號傳輸到各個工作部位并發出運行指令。電梯開始按給定曲線運行，其給定速度信號不斷與速度反饋信號比較，不斷校正，使電梯運行的速度曲線盡量符合理想的運行曲線，使電梯運行平穩。在運行過程中，井道中的轎廂位置傳感繼電器每過一個隔磁板即核對一次運行位置，將信號輸入PLC與其中記憶的位置和旋轉編碼器發回的脈沖數量核對，三個信號核對無誤后電梯繼續運行。電梯每到一個隔磁板

18、，門區繼電器即吸合一次，層樓指示便變化一次。運行過程中PLC里的“先行樓層”不斷尋索樓層呼梯指令信號。當“先行樓層”導索到呼梯指令后，上到站鐘GU或下到站鐘GD發出到站鐘聲，經延時，經電腦發出換速信號，電梯就開始減速運行。當隔磁板插入平層感應器時，電梯進一步減速至進入爬行。當轎廂到達平層位置后，接觸器斷電，電梯停止運行。制動系統工作，電梯平穩停止。電梯停穩后，發出開門信號，電梯開門。經過延時，關門時間到，發出關門信號，電梯開始關門。電梯門關好后，其運行方向按轎內指令和廳外召喚與轎廂的相對位置而定。如沒有任何指令，電梯就地待命。第四章:組態的使用及應用MCGS態軟件具有全中文、面向窗口的可視化操

19、作界面。實時性強，有良好的并行處理和豐富生動的多媒體畫面。MCGSm態軟件的開放式結構擁有廣泛的數據獲取和超強的數據處理功能。同時,提供良好的安全機制，為多個不同級別用戶設定不同的操作權限。MCGS組態軟件支持多種硬件設備，實現“設備無關”，用戶不必因外部設備的局部改動，而影響整個系統。MCGS組態軟件由“MCGS組態環境”和“MCGS運行環境”兩個系統組成。兩部分互相獨立。又緊密相關。本設計利用MCGS組態軟件設計,在設備組態窗口中選擇適當的串口通訊設備添加西門子S7200PLC。正確設置其屬性。正確設置組態軟件中數據變量設備通道的連接，即可實現PLC與組態軟件的通訊。將PLC中的串口驅動程

20、序與組態軟件的需求響應相結合，使電腦對PLC發出的信號有響應。在MCGS組態軟件的用戶窗口中，制作一個動畫界面。在界面上設置各個控件的屬性，使設置的控件按照真實的情況動作，檢驗和測試電梯PLC控制系統對電梯的運行狀態的控制效果。MCGS用主控窗口、設備窗口和用戶窗口來構成一個應用系統的人機交互圖形界面組態配置各種不同類型和功能的對象。可以對實時數據進行可視化處理。第五章:電梯的控制程序Network 1 / Network Title/ 指層指令/ 一樓指令登記LD I0.4O Q0.4AN M0.1= Q0.4Network 2 / 二樓指令登記LD I0.5O Q0.5AN M0.2= Q

21、0.5Network 3 / 三樓指令登記LD I0.6O Q0.6AN M0.3= Q0.6Network 4 / 四樓指令登記LD I0.7O Q0.7AN M0.4= Q0.7Network 5 / 上呼/ 一樓上行呼樓登記LD I1.0O Q1.0AN M0.1= Q1.0Network 6 / 二樓上行呼樓登記LD I1.1O Q1.1LDN M0.2O Q0.1ALD= Q1.1Network 7 / 三樓上行呼樓登記LD I1.2O Q1.2LDN M0.3O Q0.1ALD= Q1.2Network 8 / 下呼/ 二樓下行呼樓登記LD I1.3O Q1.3LDN M0.2O

22、Q0.0ALD= Q1.3Network 9 / 三樓下行呼樓登記LD I1.4O Q1.4LDN M0.3O Q0.0ALD= Q1.4Network 10 / 四樓下行呼樓登記LD I1.5O Q0.5AN M0.4= Q1.5Network 11 / 指層信號LD I0.0O M0.1AN I0.1AN I0.2AN I0.3= M0.1Network 12 / 指層信號LD I0.1O M0.2AN I0.0AN I0.2AN I0.3= M0.2Network 13 / 指層信號LD I0.2O M0.3AN I0.1AN I0.0AN I0.3= M0.3Network 14 /

23、指層信號LD I0.3O M0.4AN I0.1AN I0.2AN I0.0= M0.4Network 15 LD Q0.5AN M0.2O Q0.6AN M0.3O Q0.7AN M0.4= M2.5Network 16 LD Q0.6AN M0.3O Q0.5AN M0.2O Q0.4AN M0.1= M2.6Network 17 LD Q1.1O Q1.3AN M0.2LD Q1.4O Q1.2OLDAN M0.3O Q1.5AN M0.4= M2.7Network 18 LD Q1.2O Q1.4AN M0.3LD Q1.1O Q1.3OLDAN M0.2O Q1.0AN M0.1=

24、M3.2Network 19 LD Q0.0AN M2.0AN M1.0AN Q0.3= Q0.2Network 20 LD Q0.1AN M2.0AN M1.0AN Q0.2= Q0.3Network 21 LD Q1.3A M0.2AN Q0.6AN Q1.2AN Q1.4LD Q1.4A M0.3OLDAN Q0.7AN Q1.5LD Q1.5A M0.4OLD= M1.1Network 22 LD Q1.2A M0.3AN Q0.5AN Q1.1AN Q1.3LD Q1.1A M0.2OLDAN Q0.4AN Q1.0LD Q1.0A M0.1OLD= M1.2Network 23 L

25、D Q1.1A M0.2LD Q1.2A M0.3OLDA Q0.0= M1.5Network 24 LD Q1.3A M0.2LD Q1.4A M0.3OLDA Q0.1= M1.6Network 25 LD Q0.4A M0.1LD Q0.5A M0.2OLDLD Q0.6A M0.3OLDLD Q0.7A M0.4OLD= M1.0Network 26 / LD M1.0O M1.1O M1.5O M1.6LD Q0.2O Q0.3ALD= M3.0Network 27 LD M3.0PLS 1AENO= M3.1Network 28 / 開門LD M3.1O Q1.6AN T37AN

26、Q1.7= Q1.6Network 29 / 開門延時3秒LD Q1.6TON T37, 30Network 30 / 開門延時LD Q1.6O M2.0AN T38= M2.0Network 31 / 關門延時LD Q0.0O Q0.1O Q1.7A M2.0AN Q1.6= Q1.7Network 32 / 關門延時3秒LD Q1.7TON T38, 30Network 33 / 上行指示上行接觸器線圈LD M2.5O M2.7AN Q0.1AN Q1.6AN Q1.7= Q0.0Network 34 / 下行指示下行接觸器線圈LD M2.6O M3.2AN Q0.0AN Q1.6AN Q

27、1.7= Q0.1第六章:設計小結致謝及參考文獻設計小結可編程序控制器編寫一個四層電梯的控制系統。分別完成轎內指令、廳外召喚指令、樓層位置指示、平層換速控制、開門控制等控制任務。它的工作過程是當電梯處于基站，關門等運行狀態時，此時按基站外呼按鈕，信號經按鈕傳輸到PLC，經PLC判斷為本層開門，再將信號傳輸到M2開關門電動機。輸出開門信號，電梯開門。人進入轎廂后，經延時，電梯自動關門。也可按關門按鈕（CLOSE），使電梯提前關門。開門時顯示板上的關門顯示發光二極管點亮，開門結束后熄滅。關門時關門顯示發光二極管點亮，關門結束后熄滅。如果轎內指令選四層按鈕，則指令經串行傳輸到PLC上，顯示屏上的發光

28、二極管L4閃亮，當手離開按鈕后，信號被登記，內選按鈕指示燈也點亮。電梯定為上方向運行。PLC核實信號后，可將運行信號傳輸到各個工作部位并發出運行指令。電梯開始按給定曲線運行，其給定速度信號不斷與速度反饋信號比較，不斷校正，使電梯運行的速度曲線盡量符合理想的運行曲線，使電梯運行平穩。運行過程中，井道中的轎廂位置傳感繼電器每過一個隔磁板即核對一次運行位置，并將信號輸入PLC與其中記憶的位置和旋轉編碼器發回的脈沖數量核對，三個信號核對無誤后電梯繼續運行。電梯每到一個隔磁板，門區繼電器即吸合一次，層樓指示便變化一次。運行過程中PLC里的“先行樓層”不斷尋索樓層呼梯指令信號。當“先行樓層”導索到呼梯指令

29、后，上到站鐘GU或下到站鐘GD發出到站鐘聲，經延時，電腦發出換速信號，電梯開始減速運行。當隔磁板插入平層感應器時，電梯進一步減速進入爬行。當轎廂到達平層位置后，接觸器斷電，電梯停止運行。制動系統工作，電梯停穩。電梯停穩后，發出開門信號，電梯開門。經延時，關門時間到，發出關門信號，電梯又開始關門。電梯門關好后，其運行方向按轎內指令和廳外召喚與轎廂的相對位置而定。如沒有任何指令，電梯就地待命（有返回基站功能時即返回基站）。在設計的過程中，由于指令多，很可能出現指令的重復使用.所以在寫完程序后，要多次校驗程序。在MCGS組態軟件設計。在設備組態窗口中選擇適當的串口通訊設備添加西門子S7200PLC。正確設置其屬性。正確設置組態軟件中數據變量設備通道的連接