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1、目 錄摘 要1第1章 電梯概述31.1 引言31.2 電梯的發(fā)展簡史31.3 電梯的基本結(jié)構(gòu)31.4 電梯的分類5第2章 可編程控制器簡介62.1 PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用62.2 PLC的工作原理72.3 PLC的編程語言82.4 PLC基本指令82.5 梯形圖設(shè)計(jì)規(guī)則11第3章 三層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)123.1 電梯的控制要求123.2 三層電梯主電路123.3 輸入輸出點(diǎn)數(shù)分配123.4 PLC外圍接線圖133.5 功能指令表概述143.6 程序分析153.7 三層電梯梯形圖程序193.8 三層電梯助記符語句程序213.9 本系統(tǒng)的不足及改進(jìn)27結(jié) 束 語29致 謝30參考文獻(xiàn)31

2、摘 要電梯是高層建筑不可缺少的運(yùn)輸工具，用于垂直運(yùn)送乘客和貨物，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器-接觸器進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用 PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問題。本論文通過討論電梯控制系統(tǒng)的組成，闡述可編程控制器（PLC）在電梯控制中的應(yīng)用，采用三菱PLC編程的程序控制方式，提出了三層電梯的PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過程、組成， 列出了具體的主要硬件電路、電梯的控制梯形圖及指令表。并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖，在分析、處理隨機(jī)信號邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了PLC的編程方法，設(shè)計(jì)了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案。采用本方案實(shí)現(xiàn)電梯控制，

3、能夠解決繼電器接觸器觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、安裝調(diào)試周期長、維修工作量大、接線復(fù)雜等缺點(diǎn)。使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。關(guān)鍵詞：電梯、PLC、梯形圖 第1章 電梯概述1.1 引言隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市迅速的崛起，高層建筑的不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。它是采用電力拖動方式，將載有乘客或貨物的轎廂，運(yùn)行于垂直方向的兩根剛性導(dǎo)軌之間，運(yùn)送乘客和貨物的固定式提升設(shè)備。所以，電梯是為高層建筑運(yùn)輸服務(wù)的設(shè)備，它具有運(yùn)送速度快、安全可靠、操作簡便的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器-接觸器進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、維修工作量

4、大等，而采用 PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問題，使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運(yùn)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(jī)實(shí)現(xiàn)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(qū)別。PLC可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活。1.2 電梯的發(fā)展簡史據(jù)國外有關(guān)資料介紹，公元前2800年在古代埃及，為了建筑當(dāng)時(shí)的金字塔，曾使用過由人力驅(qū)動的升降機(jī)械。公元1765年瓦特發(fā)明了蒸氣機(jī)之后，1858年美國研制以蒸氣為動力，并通過皮帶傳動和蝸

5、輪減速裝置驅(qū)動的電梯，1878年英國的阿姆斯特發(fā)明了水壓梯，并隨著水壓梯的發(fā)展淘汰了蒸氣梯，后來又出現(xiàn)了采用液壓泵的控制閥以及直接柱塞式和側(cè)柱塞式結(jié)構(gòu)的液壓梯，這種液壓梯至今仍為人們所采用。18世紀(jì)末發(fā)明了電機(jī)，特別是交流雙速電動機(jī)的出現(xiàn)，顯著改善了電梯的工作性能。在20世紀(jì)初，美國OTIS電梯公司首先使用直流電動機(jī)作為動力，生產(chǎn)出以槽輪式驅(qū)動的直流電梯。從此以后，電梯這個(gè)產(chǎn)品，一直在日新月異的發(fā)展著。目前的電梯產(chǎn)品，不但規(guī)格品種多，自動化程度高，而且安全可靠，乘坐舒適。1.3 電梯的基本結(jié)構(gòu)電梯一般由五部分組成：井道和機(jī)房、傳動部分、升降部分、安全裝置、控制部分。1. 井道和機(jī)房井道和機(jī)房是

6、電梯正常運(yùn)行所要求的房屋建筑部分。井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個(gè)容納電梯轎廂和對重的有限空間，在每個(gè)層站開有出、入口。機(jī)房用來安裝曳引機(jī)、電控屏、限速器等。機(jī)房可以設(shè)置在井道的頂部，也可設(shè)置在井道底部。設(shè)置在井道底部時(shí)稱為曳引機(jī)下置式，該方式的電梯結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對井道尺寸要求大，所以只有在機(jī)房無法頂置時(shí)采用。機(jī)房必須有足夠的面積、高度、承重能力及良好的通風(fēng)條件。頂板上是機(jī)房的情況下，它是值班工人工作的地方。所以頂板都是封閉型的，將井道與機(jī)房完全隔離。底坑一般深入地面，用于安裝緩沖器、限速器鋼絲繩張緊裝置。因?yàn)樯钊氲孛嬉笥信潘O(shè)施。2. 傳動部分傳動部分即曳引機(jī)，主要由電動機(jī)和鋼索組成。一般安裝

7、在機(jī)房的頂部，它通過鋼絲繩牽引轎廂及對重。曳引機(jī)由蝸輪減速箱、繩輪、電機(jī)、靠背輪、抱閘、底座等組成。高速無齒輪直流電梯曳引機(jī)，由電機(jī)直接帶動繩輪，無減速箱裝置，其余部件相同。3. 升降設(shè)備部分升降設(shè)備部分包括轎廂、對重、門廳和導(dǎo)軌。轎廂是容納物體和乘客的箱體，對重是用來平衡轎廂重量的。門廳是每一層樓的電梯門口裝的門，門上有機(jī)械鎖和電氣接點(diǎn)?？吞荻嗖捎米詣娱_關(guān)門，是由轎廂門上的開門刀帶動廳門上橡皮轱轆來完成的，而轎廂門是由轎廂門上的開關(guān)門裝置驅(qū)動的。導(dǎo)軌是轎廂上下移動所走的軌道。4. 安全裝置安全裝置由降速裝置和電氣安全設(shè)備組成。降速裝置主要有限速器和緩沖器。限速器是控制轎廂速度的設(shè)備。當(dāng)轎廂達(dá)

8、到極限速度時(shí)，轎廂限速器開始動作，并作用于安全鉗上迫使它夾住導(dǎo)軌，剎住轎廂。緩沖器是電梯的最后安全保護(hù)。它安裝在電梯井道底坑內(nèi)，位于轎廂和對重的正下方。當(dāng)電梯向上或向下運(yùn)動中，由于鋼絲斷裂、抱閘制動力不足或者控制系統(tǒng)失靈而使轎廂超越終端層站時(shí)，緩沖器則起到緩沖作用，避免電梯撞底或沖頂，確保乘客的安全。電氣安全設(shè)備是指電梯控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)的電氣元件。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)7588和10058中的規(guī)定，對電梯供電電源、轎廂超速、轎廂上下端站及極限位置、廳門鎖與轎廂門的電氣連鎖以及所有電氣設(shè)備外殼接地等方面必須實(shí)行電氣保護(hù)。電氣安全裝置通常包括：設(shè)置在機(jī)房內(nèi)的電梯主開關(guān)，可切斷轎廂照明及通風(fēng)、轎頂電源插

9、座、火災(zāi)報(bào)警、機(jī)房和滑輪間照明以及井道照明等全部供電電路。熔斷器和熱繼電器用作曳引電機(jī)的短路及過負(fù)荷保護(hù)。相序繼電器作斷相和錯(cuò)相保護(hù)。稱重裝置可作電梯的超重保護(hù)。行程開關(guān)是電梯運(yùn)行端站減速及端站限位保護(hù)。電梯門安全觸板帶動連鎖開關(guān)或光電傳感器、感應(yīng)式近門傳感器，控制開關(guān)門電機(jī)，防止電梯夾人、夾物。電梯所有金屬設(shè)備外殼接地，以防觸電事故。5. 控制部分控制部分主要指電氣控制設(shè)備和必要的線路。電梯的操縱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其控制方式標(biāo)志著我國電梯的發(fā)展水平，我國目前使用的電梯按其操縱方式分類有按鈕控制電梯、信號控制電梯、集選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、程序控制電梯及智能控制電梯等。按鈕控制電梯。其操縱箱內(nèi)裝

10、有啟動按鈕、應(yīng)急按鈕、開關(guān)門按鈕、警鈴按鈕等按鈕組和照明開關(guān)、鑰匙開關(guān)、通風(fēng)開關(guān)、檢修開關(guān)和顯示樓層與方向的指示燈。信號控制電梯。除具有自動平層自動開門動作外，還具有內(nèi)外選層、自動定向、順向截車等控制能力。該類電梯有司機(jī)操作。集選控制電梯。目前物業(yè)部門管理的客梯主要采用集選控制方式。集選控制方式的電梯具有自動平層、自動開門、自動掌握停站時(shí)間、內(nèi)選外呼信號的登記與消除、順向截梯以及自動換向等功能。下集選控制電梯用于無司機(jī)交、直流電梯，基本工作狀態(tài)與集選控制電梯相同，只是廳外向下招呼信號才予答應(yīng)。并聯(lián)控制電梯。該種電梯是電梯群中的最簡單方式，只適合于兩臺電梯的協(xié)調(diào)控制管理。它是按預(yù)先設(shè)定的調(diào)配原則

11、，自動的調(diào)配某臺電梯去答應(yīng)某層的廳外召喚信號。程序控制電梯。使用于同一建筑物內(nèi)有三臺以上電梯，而且位置比較集中的電梯群的控制和管理。為了提高電梯的運(yùn)行效率和充分滿足樓內(nèi)客流量的需要，盡可能的縮短乘客的候梯時(shí)間，對電梯群的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動程序控制。智能群梯。該種電梯采用先進(jìn)的控制理論、先進(jìn)的傳動和控制技術(shù)，使電梯在運(yùn)行過程中具有安全、快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)的特性，使乘客具有舒適感和享受感。全微機(jī)化電梯的開發(fā)和使用是電梯的發(fā)展趨勢。全微機(jī)化電梯是指電梯的傳動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微機(jī)化控制的電梯，必將滿足人們對電梯的高質(zhì)量、高水平、高標(biāo)準(zhǔn)的要求。1.4 電梯的分類按用途分類：乘客電梯、載貨電梯、客貨電梯、病

12、床電梯、住宅電梯、雜物電梯、觀光電梯、車輛電梯、船舶電梯、建筑使用電梯、自動扶梯、其它按驅(qū)動方式分類：交流電梯、直流電梯、液壓電梯、螺桿式電梯、直線電機(jī)驅(qū)動的電梯按速度分類：低速電梯（V1.0m/s）、快速電梯（1.0m/sVS2 M0 導(dǎo)通S1=S2 M1 導(dǎo)通S1S2 M2 導(dǎo)通即K100大于C20的當(dāng)前值時(shí)，M0接通；K100等于C20的當(dāng)前值時(shí)，M1接通；K100小于C20的當(dāng)前值時(shí)，M2接通。3.6 程序分析3.6.1 程序總體結(jié)構(gòu)3.6.2 電梯上下控制程序分析比較呼叫信號D1、樓層限位 D2里面的數(shù)值，以比較結(jié)果指揮電梯動作。D1D2：電梯在下，呼叫在上，電梯此時(shí)應(yīng)該上升。D1=

13、D2：電梯與呼叫在同一位置，可根據(jù)不同的樓層 位置驅(qū)動不同的門進(jìn)行開關(guān)。3.6.3 電梯呼叫信號分析根據(jù)不同的按鈕動作把呼叫信號轉(zhuǎn)換成數(shù)值存入寄存器D1里面當(dāng)?shù)谝粚雍艚袝r(shí)，就把常數(shù)1放在D1里面當(dāng)?shù)诙雍艚袝r(shí)，就把常數(shù)2放在D1里面當(dāng)?shù)谌龑雍艚袝r(shí)，就把常數(shù)3放在D1里面. 電梯呼叫信號程序（第一層）3.6.4 電梯位置判斷程序分析通過傳感器把電梯位置信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號送到寄存器D2里面去如果在第一層，把常數(shù)1 賦給D2；如果在第二層，把常數(shù)2 賦給D2；如果在第三層，把常數(shù)3 賦給D2。3.6.5 電梯樓層顯示程序分析1. 電梯樓層顯示程序：利用三個(gè)層限開關(guān)進(jìn)行判斷：當(dāng)一層層限開關(guān)觸發(fā)時(shí) 一

14、層指示燈亮；當(dāng)二層層限開關(guān)觸發(fā)時(shí) 二層指示燈亮；當(dāng)三層層限開關(guān)觸發(fā)時(shí) 三層指示燈亮。2. 電梯上下顯示程序分析上下顯示完全按照電機(jī)當(dāng)前狀態(tài)來確定當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)顯示上升狀態(tài)當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)顯示下降狀態(tài)電梯上下顯示程序：3.6.6 電梯開關(guān)門程序分析當(dāng)電梯到位后，延時(shí)0.5秒， 根據(jù)當(dāng)前的樓層驅(qū)動相應(yīng)的門進(jìn)行開門動作。開門到位后再延時(shí)1秒進(jìn)行關(guān)門。如果在關(guān)門過程中檢測到有障礙，立即停止關(guān)門動作，繼續(xù)重新開門。1. 電梯開關(guān)門程序（第一層）：3.7 三層電梯梯形圖程序3.8 三層電梯助記符語句程序3.9 本系統(tǒng)的不足及改進(jìn)本系統(tǒng)使用三菱 FX1N-40MR PLC實(shí)現(xiàn)三層電梯的控制,在實(shí)際運(yùn)用中，由于電梯

15、使用的樓層比較高，為了在運(yùn)行過程中節(jié)省時(shí)間，可采用變頻調(diào)速。例：用樓層限位開關(guān)進(jìn)行感應(yīng)，啟動時(shí)，若電梯離起點(diǎn)距離為一層以下時(shí)，進(jìn)行低速運(yùn)轉(zhuǎn)；若電梯離起點(diǎn)為一層以上時(shí)，轉(zhuǎn)為高速。停止時(shí)，若電梯當(dāng)前位置離目的地有兩層以上距離時(shí)，用高速進(jìn)行運(yùn)行；若電梯當(dāng)前位置離目的地在兩層以下距離時(shí)，用低速運(yùn)行； 本設(shè)計(jì)的三層電梯為相應(yīng)單一呼叫的電梯，即在一個(gè)動作沒有完成前不響應(yīng)其他呼叫，在現(xiàn)實(shí)生活中，通?？梢韵鄳?yīng)多個(gè)呼叫，這就需要用到另外兩條條功能指令SFWR、SFRD。用SFWR來依次存儲呼叫信號，用SFRD來依次讀取呼叫信號。以達(dá)到按呼叫順序來控制電梯運(yùn)動的效果。 SFWR 使用：利用這條指令，可以把先后采集

16、到的呼叫信號存儲起來，在后面進(jìn)行調(diào)用?？梢詫?shí)現(xiàn)多個(gè)呼叫依次存儲的功能。 初始狀態(tài)下，D2D10數(shù)據(jù)都為0，D1數(shù)據(jù)為0，當(dāng)X0被觸發(fā)時(shí)，D0的數(shù)據(jù)移動到D2，隨即D1里面數(shù)據(jù)變?yōu)?，當(dāng)X0再次被觸發(fā)時(shí)，D0數(shù)據(jù)移動到D3，D1里面數(shù)據(jù)變?yōu)?，以此類推。 SFRD 使用：在電梯中可以利用關(guān)門信號的上升沿進(jìn)行動作，依次把用SFWR存儲的呼叫信號讀取出來，進(jìn)行相關(guān)的動作。 當(dāng)X1沒有觸發(fā)時(shí)，D20數(shù)據(jù)為0，D1也為0；當(dāng)X1第一次觸發(fā)時(shí)，D2的數(shù)據(jù)被移動到D20，D1的數(shù)據(jù)變?yōu)?，表示當(dāng)前指針為1；當(dāng)X1再次觸發(fā)時(shí)，D3的數(shù)據(jù)移動到D20，D1的數(shù)據(jù)變?yōu)?，表示當(dāng)前指針為2。以此類推 。結(jié) 束 語在

17、設(shè)計(jì)本系統(tǒng)之初，我的三菱PLC編程語言知識幾乎為空白，特別是編程，除了在上課時(shí)學(xué)到的一些松下PLC基本指令外，我對三菱PLC基本指令、功能指令及應(yīng)用幾乎沒有什么接觸。在老師和同學(xué)的幫助下，我首先用了將近一個(gè)月的時(shí)間對三菱PLC的知識進(jìn)行了強(qiáng)化補(bǔ)習(xí)，然后再根據(jù)所學(xué)的編程知識，用大約一個(gè)半月的時(shí)間完成了從最初的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到最后實(shí)驗(yàn)室模擬及實(shí)際實(shí)現(xiàn)，并在這個(gè)過程中進(jìn)一步熟悉了歐姆龍和西門子PLC。 在完成本設(shè)計(jì)的過程中，我既感受到了面對自己無法解決的問題時(shí)的苦惱，也體會到問題最終得以解決時(shí)的快樂。同時(shí)，也總結(jié)了以下一些經(jīng)驗(yàn)： 1. 一個(gè)詳細(xì)周密的計(jì)劃對于完成一項(xiàng)任務(wù)的重要性。實(shí)際上，我對這次作業(yè)著手較

18、早。但由于剛開始時(shí)間較松，在學(xué)習(xí)時(shí)就想到哪學(xué)到哪，沒有認(rèn)真計(jì)劃。到后來發(fā)現(xiàn)同學(xué)們的進(jìn)度都已經(jīng)趕上甚至超過我，這才又著急起來，趕緊找經(jīng)驗(yàn)豐富的同學(xué)出主意，制定出詳細(xì)的計(jì)劃，這才按時(shí)完成了任務(wù)。 2. 學(xué)習(xí)一門程序語言，實(shí)踐是最好的方法。我對PLC的學(xué)習(xí)實(shí)際上分為兩個(gè)階段。前一階段為學(xué)習(xí)語言而學(xué)習(xí)語言。在這一階段中，我總有隔霧觀花的感覺，學(xué)得似是而非。后一階段邊實(shí)踐邊學(xué)習(xí)，很多前一階段不甚了了的問題得到迎刃而解。 3. 要學(xué)會運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)工具。互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)具有大量資源的信息寶庫，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中如果沒有互聯(lián)網(wǎng)也許我多花一倍的時(shí)間也完不成任務(wù)。所以一定要會并善于運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)工具。 完成這次設(shè)計(jì)后回過頭來

19、看，我的這項(xiàng)作業(yè)完成得并不完美。還有很多需要提高和改進(jìn)的地方。 首先，是系統(tǒng)的功能還太單一，有一些實(shí)際工作中需要用到的功能在分析時(shí)沒有考慮進(jìn)去，也沒能實(shí)現(xiàn)。其次，是設(shè)計(jì)過程中時(shí)間分配不合理，后期緊張的時(shí)間給我的工作帶來很大的被動。 三是知識積累還不夠，有很多知識都是臨到用了才去補(bǔ)，這樣學(xué)到的知識畢竟不牢，而且用起來也不靈活。 總之，經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻認(rèn)識到要完成一項(xiàng)任務(wù)首先必須有一個(gè)詳細(xì)周密的計(jì)劃，要有系統(tǒng)的思維方式和方法，對待一個(gè)新的問題，要耐心、要善于運(yùn)用已有的資源來解決；要勇于實(shí)踐，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)和解決問題，要相信自己有解決問題的能力和勇氣。 致 謝通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我基本上掌握了P

20、LC實(shí)現(xiàn)一個(gè)自動控制系統(tǒng)的基本思路和實(shí)施步驟。在設(shè)計(jì)和論文寫作的整個(gè)過程中，指導(dǎo)教師趙明輝在各方面都給予了全面的指導(dǎo)和幫助。導(dǎo)師的精深淵博知識、求實(shí)創(chuàng)新、勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、忘我的工作作風(fēng)時(shí)刻熏陶著我；導(dǎo)師的因材施教、誨人不倦的授業(yè)精神給學(xué)生留下了深刻的印象，這將使我受益終身。在校期間，得到網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院各級領(lǐng)導(dǎo)和輔導(dǎo)老師的親切關(guān)懷和無私的培養(yǎng)，使我在學(xué)習(xí)的過程學(xué)到了許多做人的道理。在此作者向他們道聲：您們辛苦了！另外，互聯(lián)網(wǎng)上一些朋友也給我完成設(shè)計(jì)提出了很多寶貴的意見和無私的幫助。這對于我以后的學(xué)習(xí)和工作都有很大的幫助，在此對他們表示由衷的感謝。感謝父母及家人多年來的在生活和學(xué)習(xí)上的鼓勵和支持！參考文獻(xiàn)1. 余國亮 PLC原理與應(yīng)用， 北京: 清華大學(xué)出版社, 2005.62. 張桂香 電氣控制與PLC，3. 李向東電氣控制與PLC，機(jī)械工業(yè)出版社，2005.24. 魏召剛工業(yè)變頻器原理及應(yīng)用電子工業(yè)出版社，2006.95. 陳建明電氣控制與PLC應(yīng)用電子工業(yè)出版社，2006.86. 李長久PLC原理及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2006.9