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1、1 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 課題名稱： 電梯的自動控制（完成 5 層樓的控制要求） 專 業(yè)： 機電一體化 學(xué)生班級： 機電 1207 學(xué)生姓名： 陳誠 同組學(xué)生： 許秋 李志坤 袁力強 指導(dǎo)教師： 劉淇名 電氣工程學(xué)院 二 O 一四 年 11 月 12 日 2 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計開題報告畢業(yè)設(shè)計開題報告 姓名：陳誠 專業(yè)：機電一體化 班級： 機電 1207 課題名稱電梯的自動控制指導(dǎo)教師劉淇名 本課題要解決的問題及采用的研究方法： （1）本課題要解決的問題 A 電梯開門和關(guān)門要如何實

2、現(xiàn)。 B 若電梯中途停電，電梯會發(fā)生什么狀況。 C 如何實現(xiàn)電梯的記憶功能 （2）研究方法 A 收集相關(guān)資料，分析其工作原理。 B 畫出電路圖、I/O 分配表。 C 通過小組討論將電梯在運行過程中遇到的難題提出來并解決相關(guān)問題。 D 根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計出程序并進行模擬調(diào)試。 畢業(yè)設(shè)計進度計劃： 1.查閱資料，選定設(shè)計方案； 2.確定設(shè)計方案； 3.確定工藝流程； 4.PLC 的選擇； 5.繪制程序圖； 6.比較得出結(jié)論； 7.撰寫設(shè)計論文。 指導(dǎo)教師 意見 年 月 日 教研室意 見 年 月 日 3 目目 錄錄 摘要.1 關(guān)鍵詞.1 Abstract.1 Key words.1 引言.2 1 緒論

3、.3 1.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題3 1.1.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點.3 1.1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題.3 1.2 PLC 及其在電梯控制中的應(yīng)用特點.3 1.2.1 PLC 的特點.3 1.2.2 PLC 控制電梯的優(yōu)點.4 1.3 課題的提出5 1.4 電梯的功能要求5 2 電梯概述.6 2.1 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展6 2.2 電梯設(shè)備6 2.2.1 電梯的分類.6 2.2.2 電梯的主要組成部分.7 2.2.3 電梯技術(shù)發(fā)展情況.7 2.2.4 電梯發(fā)展展望.7 3 PLC 的選擇及其硬件開發(fā)9 3.1 可編程序控制器（PLC）的選擇9 3.1.1 轎廂位置檢

4、測.9 3.1.2 可編程控制器（PLC）的選型.9 3.2 PLC 控制系統(tǒng)硬件開發(fā).9 3.3 設(shè)計思想10 3.4 I/O 點數(shù)的分配及機型的選擇.11 3.5 電梯 PLC 輸入輸出接線圖12 4 系統(tǒng)軟件開發(fā).13 4.1 電梯內(nèi)部部件功能簡介.13 4.2 電梯的外部部件功能簡介.13 4.3 電梯的初始狀態(tài)、運行中狀態(tài)和運行后狀態(tài)分析.13 4.4 軟件流程圖.15 4.5 電梯的控制要求.14 5 電梯模擬調(diào)試及安裝.16 5.1 電梯模擬調(diào)試16 5.2 電梯安裝調(diào)試16 參考文獻.17 附錄 A 18 致謝.26 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 4 五層電梯 PLC 控制

5、設(shè)計 機電一體化 陳誠 指導(dǎo)老師 劉淇名 摘要：隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ摺ｋ?梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運行 既高效節(jié)能又安全可靠。采用 PLC 對電梯信號系統(tǒng)進行控制，開發(fā)出了完整的電梯控制軟件，提 高了電梯的控制水平，并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。該系統(tǒng)具 有先進、可靠、經(jīng)濟的特色。該電梯控制系統(tǒng)具有手動和自動的功能，并且具有指層、廳召喚、選 層、選向等功能。具有集選控制的特點。 關(guān)鍵詞：電梯、PLC、梯形圖 Control and Design of f

6、ive-story elevator by PLC Mechanical and electrical integration Chen Cheng The instructor Mr Liu 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 i

7、mpact on peoples 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 sof

8、tware, 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

9、 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. Key words: Elevator, PLC, Ladder Diagram 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 5 引言 隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟和生活中有著廣 泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交

10、通工具已與人們的日常生活密不可分。 實際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯 實際上是一個人機交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要 求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機邏輯方式控制。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、運行狀態(tài)和功能的設(shè) 定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)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(PLC)取代微機實現(xiàn)信號集選控制。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。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較 小，自己設(shè)計和制造微機控制

11、裝置成本較高；目前電梯設(shè)計使用可編程控制器(PLC)， 要求功能靈活，編程簡單，故障少，噪音低，通用性和靈活性高。維修保養(yǎng)方便，節(jié) 能省工，抗干擾能力強，控制箱占地面積少。當乘員進入電梯后，按下樓層按鈕，電 梯門自動/手動關(guān)閉后。電梯進行下列運作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所到層數(shù)。判定 轎廂的運行方向，保證轎廂停在選定的樓層上；同時，根據(jù)樓層的呼叫，與電梯相同 運行方向時停車，自動/手動開關(guān)門。另外在轎廂內(nèi)外均有信號燈顯示電梯的運行方向 及所處樓層數(shù)。 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 6 1 緒論 1.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題 1.1.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點 (1) 所有控

12、制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一 般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。 (2) 系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。 (3) 大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格便宜。 (4) 多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊 全熟悉掌握的人員較多。 1.1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題 (1) 系統(tǒng)觸點繁多接線線路復(fù)雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良， 因而故障率較高。 (2) 普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的 控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。 (3) 電磁機構(gòu)及觸點動作速度比較

13、慢，機械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度 難以提高。 (4) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械動作噪音大。 (5) 由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高；而且檢查故障困 難，費時費工。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全 性，經(jīng)常造 成停梯，給乘用人員帶來不便和驚擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底， 不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故 。 1.2 PLC 及其在電梯控制中的應(yīng)用特點 1.2.1 PLC 的特點 PLC 是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質(zhì)上屬于計算機控制方式。PLC 與普通微機一樣。以通用或?qū)Ｓ?CPU 作為字處理器，實現(xiàn)字運算和數(shù)據(jù)存儲

14、，另外 還有位處理器（布爾處理器），進行點（位）運算與控制。PLC 控制一般具有可靠性 高、易操作、維修。編程簡單、靈活性強等特點。 1、可靠性 對可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。 (1) PLC 不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時， 系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。 (2) PLC 采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進行設(shè)計，例如，冗余設(shè)計，斷電保護， 故障診斷和信息保護及恢復(fù)等，使可靠性提高。 (3) PLC 有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般 不易發(fā)生操作的錯誤。 (4) PLC 是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置，它

15、具有比通用計算機更簡 單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程錯誤率大大降低， 而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計的硬件使可靠性大大提高。 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 7 (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；采用先進的工藝制造流水線制造；對干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對電源的 斷電保護；對存儲器內(nèi)容的保護等。 (6) PLC 的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾 波等；軟件自診斷；簡化編程語言等。 2、易操作性 PLC 的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面： (1) 操作方便 PLC 的操作包括程序輸入和程序更改

16、的操作。大多數(shù) PLC 采用編程器進行輸入 和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的 PLC，編程器采 用了 CRT 屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直 接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進行搜索或順序?qū)ふ?，然后進行更改。更改的 信息可在液晶屏或 CRT 上顯示。 (2) 編程方便 PLC 有多種程序設(shè)計語言可供使用。對電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原 理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言，十分有助于編程人 員的編程。 (3) 維修方便 PLC 具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求減低。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通 過硬件和軟件的自診斷，維

17、修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。 3、靈活性 PLC 的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面： (1) 編程的靈活性。 PLC 采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編 程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。 (2) 擴展的靈活性。 PLC 的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進行容 量的擴展、功能的擴展、應(yīng)用和控制范圍的擴展。 (3) 操作的靈活性。 操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。 1.2.2 PLC 控制電梯的優(yōu)點 (1) 在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。 (2) 去掉了選層器

18、及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。 (3) PLC 可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。 (4) PLC 可進行故障自動檢測報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。 (5) 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。 (6) 更改控制方案時不需改動硬件接線。 此外，微機控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng) 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 8 設(shè)計復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷而沒被廣泛采用。PLC 控制系統(tǒng) 由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期短等優(yōu)點，倍受人 們重視等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多

19、的控制方式。 1.3 課題的提出 PLC 以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目 前國內(nèi) 7080 年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點接線多， 故障率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械動作噪音大，嚴重地影響電梯運行質(zhì)量。 應(yīng)對這些電梯進行更新和改造。但是更新需要大量資金，對使用單位來說有一定困難， 所以對電梯進行局部改造是經(jīng)濟的、實際的。近年來，采用功能強、故障率低、可靠 性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯，取得了良好效果。利用 PLC 和變頻器對舊 電梯進行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節(jié) 約能源，減少運行費

20、用。 1.4 電梯的功能要求 (1) 電梯運行到指定位置后應(yīng)具有手動或自動開/關(guān)門的功能。 (2) 利用指示燈顯示電梯廂外的呼喚信號、電梯廂內(nèi)的指令信號和電梯的到達信號。 (3) 能自動判斷電梯的運行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號。 (4) 電梯的上行下行有一臺電機牽引。電機正傳，電梯上升；電梯反轉(zhuǎn)，電梯下降。 (5) 電梯轎廂門由另一臺小功率電機驅(qū)動。電機正傳，轎廂門打開；電機反轉(zhuǎn)，轎廂門 關(guān)閉。 (6) 每一層樓設(shè)有呼叫按鈕；轎廂內(nèi)設(shè)有開關(guān)轎廂門按鈕、樓層指令按鈕。 (7) 電梯啟動、運行、到站實現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 9 2 電梯概述 2.1 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展 說到

21、電梯的起源要從公元前 2600 年埃及人在建造金字塔時使用了最原始的提升系 統(tǒng)說起，但這一類起重機的能源均為人力。到了 1203 年，法國的二修道院安裝了一臺 起重機，所不同者只是該機器是利用驢作為動力，載荷由繞在一個大滾筒上的繩子進 行起吊。此種方法一直沿用到近代直到瓦特發(fā)明了蒸汽機，約在 1800 年，煤礦主才能 利用起重機把礦井中的煤輸送上來。 數(shù)百年來人們制造過各種類型的升降梯，它們都具有一個共同的缺陷：只要起吊 繩突然斷裂，升降梯便急速地墜落到底層。1854 年奧的斯設(shè)計了一種制動器：在升降 梯的平臺頂部安裝一個貨車用的彈簧及一個制動桿與升降梯井道兩側(cè)的導(dǎo)軌相連結(jié)， 起吊繩與貨車彈簧

22、連結(jié)，這樣僅是起重平臺的重量就足以拉開彈簧，避免與制動桿接 觸。如果繩子斷裂，貨車彈簧會將拉力減弱，兩端立該與制動桿咬合，即可將平臺牢 固地原地固定免繼續(xù)下墜?！鞍踩纳堤荨卑l(fā)明成功了！一時間，奧的斯成了眾人注 目的中心。第一臺升降機并非奧的斯所發(fā)明，但他卻是第一臺“安全”升降梯的發(fā)明者。 “安全”這一概念不僅開創(chuàng)了升降梯工業(yè)，而且也為那些想建造更高層建筑物以增加更 多可利用空間的設(shè)計們打開了通途。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，晶閘管變流裝置越來越多地用于電梯系統(tǒng)，使電梯的 拖動系統(tǒng)簡化，性能提高。同時交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的研制和開發(fā)，使交流電梯的調(diào)速 性能有了明顯的改善。進入 20 世紀 80 年

23、代，通過控制電動機定子供電電壓與頻率電 梯運行速度的調(diào)壓調(diào)頻技術(shù)研制成功，出現(xiàn)了交流變壓變頻（VVVF）調(diào)速電梯，開拓 了電梯拖動的新領(lǐng)域。 電梯發(fā)展的今天，在使用需求和新技術(shù)應(yīng)用方面都進入到全面發(fā)展時期，隨著智 能化、信息化建筑的興起與完善，要求電梯不只是完成垂直運輸?shù)幕竟δ埽€應(yīng)以 人為本提高舒適度，特別從電梯運行的控制智能化角度考慮，電梯的優(yōu)質(zhì)服務(wù)不再是 單一的“時間最短”問題，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等方法，以期實現(xiàn) 單梯與群控管理的最佳模式。合理的配置與使用遠程監(jiān)控與故障診斷、節(jié)能以及減少 環(huán)境污染等。本文中著重電梯的升降控制邏輯，不調(diào)節(jié)主電動機的升降速度以及電梯 的安

24、全保護措施。 2.2 電梯設(shè)備 2.2.1 電梯的分類 電梯的分類有各式各樣： (1) 按速度分類： 低速電梯 1m/s 以下 高速電梯 2-3m/s 超高速電梯 3- 10m/s (2) 按用途分類： 乘客電梯 住宅電梯 觀光電梯 載貨電梯 客貨兩用電梯 車輛電梯 其他電梯 (3) 按拖動方式分類： 交流電梯 直流電梯 液壓電梯 齒輪齒條電梯 螺桿式電梯 (4) 按有無司機分類： 有司機電梯 無司機電梯 有/無司機電梯 (5) 按控制方式分類： 手柄操縱控制電梯 按鈕控制電梯 信號控制電梯 集選控制 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 10 (6) 按曳引機結(jié)構(gòu)分類： 有齒曳引機電梯 無齒曳

25、引機電梯 2.2.2 電梯的主要組成部分 (1) 曳引部分：通常有曳引機和曳引鋼絲繩組成。電動機帶動曳引機旋轉(zhuǎn)使轎廂上下 運動。 (2) 轎廂和廳門：轎廂由轎架，轎底，轎壁和轎門組成；廳門一般有封閉式、中分式、 雙折中分式和直分式等。 (3) 電器設(shè)備及控制裝置：有曳引機，選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕 和廳外指示器組成。 (4) 其它裝置：對重裝置、補償裝置等。 2.2.3 電梯技術(shù)發(fā)展情況 (1) 電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。 (2) 電梯的拖動技術(shù)有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步 被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位

26、置靈活等特點，使得在低樓 層場合得到愈來愈 廣泛的應(yīng)用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的 變級調(diào)速（AC-VP）發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速（AC-VV）及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（AC-VVVF）， 使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。 (3) 電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器接觸器控制發(fā)展為可編程序控制器 （PLC）和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián) 控 制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。 (4) 電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術(shù)，不斷滿足擁護的使用功 能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。 (5) 智能群

27、控管理得到廣泛應(yīng)用。 (6) 機械傳動方面，由于國際上機構(gòu)加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳 動在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化。 2.2.4 電梯發(fā)展展望 (1) 結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。 隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、體 積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀 將會有較大速度發(fā)展。 (2) 技術(shù)含量更高，性能更好。 電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的 VVVF 電 梯，如今已成為電梯行業(yè)的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、 更潔凈、更安全、更

28、安靜、更經(jīng)濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳 引機的主流；由于永磁技術(shù)的先進性，將來很有可能取代 VVVF 技術(shù)。另外，網(wǎng) 絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進性、快速性、準確性和可靠性亦是電梯的 發(fā)展潮流。 (3) 安裝更方便、更快捷 高效、安全、可重復(fù)使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 11 技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、 效率更高。 (4) 理念是電梯發(fā)展趨勢 不斷改進產(chǎn)品的設(shè)計，生產(chǎn)環(huán)保型低能耗、低噪聲、無漏油、無漏水、無電磁干 擾、無井道導(dǎo)軌油漬污染的電梯。電梯曳引采用尼龍合成纖維曳引

29、繩，鋼皮帶等 無潤滑油污染曳引方式。電梯空載上升和滿載下行電機再生發(fā)電回收技術(shù)。 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 12 3 PLC 的選擇及其硬件開發(fā) 3.1 可編程序控制器（PLC）的選擇 電梯 PLC 控制系統(tǒng)不再使用繼電器控制系統(tǒng)中模擬轎廂運動的機械選層器。電 梯運行過程中，轎廂所處樓層位置如何檢測，PLC 軟件如何根據(jù)給定的輸入信號及運 行條件判斷或計算樓層數(shù)，是電梯正常運行的首要問題，是正確定向和選層換速的前 提。 3.1.1 轎廂位置檢測 轎廂位置檢測裝置俗稱選層器，它檢測電梯轎廂運行狀態(tài)，所處位置，及時向控 制系統(tǒng)發(fā)出所需要的信號。其主要功能是：根據(jù)登記的內(nèi)選與外呼信號和轎廂

30、的位置 關(guān)系，確定運行方向；當電梯將要到達所需停站的樓層時，給曳引電動機減速信號， 使其換速；當平層停車后，發(fā)出信號以消去已應(yīng)答的選層、呼梯信號，并指示轎廂當 前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機械選層器、繼電器選層器和微機選 層器。其中機械選層器與繼電器選層器將隨著繼電器控制電梯的逐步淘汰而淘汰。 位置檢測方法主要有如下幾種： 1）用于簧管磁感應(yīng)器或其它位置開關(guān)。這種方法直觀、簡單，但由于每層需使用一 個磁感應(yīng)器，當樓層較高時，會占用 PLC 太多的輸入點。 2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)。這種方法需對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進行編碼，在各種編碼方 式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，進行運算時需采用

31、 PLC 指令譯碼，比較 麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。 由于本文是五層電梯的控制故選用感應(yīng)器檢測轎廂位置。 3.1.2 可編程控制器（PLC）的選型 考慮到本次設(shè)計的電梯系統(tǒng)有五層，且開關(guān)量居多，模擬量較少；對于開關(guān)量控制 為主的系統(tǒng)而言，一般 PLC 的響應(yīng)速度足以滿足控制的要求，在小型 PLC 中整體式比 模塊式的價格便宜，體積也小，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了德國西門子公司生產(chǎn)的 S7- 200 系統(tǒng) PLC。 S7-200 系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點： 1）S7-200 配置靈活，除主機單元外，還可擴展 I/O 模塊，A/D 模塊，D/A 模塊和其它特殊功能模塊。 2）S7-20

32、0 指令功能豐富，有各種指令，且指令執(zhí)行速度快。 3）S7-200 可用內(nèi)部輔助繼電器 M，狀態(tài)繼電器 S，定時器 T，寄存器 D，計數(shù)器 C 的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要。 4）S7-200 的編程可用編程器，也可以在 PC 機上使用西門子公司的專用編程軟件 STEP7-Micro/WIN 來進行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 PC 機 對系統(tǒng)實時進行監(jiān)控。為調(diào)試和維護提供了極大的方便。 3.2 PLC 控制系統(tǒng)硬件開發(fā) 電梯 PLC 的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖 動控制系統(tǒng)兩部分組成。圖 3-1 為電梯 PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬

33、件包括 PLC 主機及擴展、機械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調(diào)速裝置與 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 13 主拖動系統(tǒng)等。 系統(tǒng)控制核心為 PLC 主機、操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護信號通過 PLC 輸 入接口送入 PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機控制系 統(tǒng)發(fā)出控制信號。 轎廂操縱盤廳外呼叫 輸入接口 輸出接口 CPU 儲存器 PLC 主機 安全裝置指層器 拖動裝置井道裝置 圖 3-1 電梯控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 3.3 設(shè)計思想 1）信號控制系統(tǒng) 電梯信號控制基本由 PLC 軟件實現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如圖 3-2 所示，輸入到 PLC 的控制信

34、號有：運行方式選擇（如自動、有/無司機、檢修、消防運行方式等）、 運行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護信息、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信 號等。 2）電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 a)接受每個呼叫按鈕（包括內(nèi)部和外部的呼叫）的呼叫命令，并作出相應(yīng)的響應(yīng)。 b)電梯停在某一層時，此時按動該層的呼叫按鈕（上呼叫或下呼叫），則相當于發(fā) 出打開電梯門命令，進行開門的動作過程；若此時電梯的轎箱不在該層，則等到 電梯關(guān)門后，按照不換向原則控制電梯向上或向下運行。 c)電梯運行的不換向原則是指電梯優(yōu)先響應(yīng)不改變現(xiàn)在電梯運行方向的呼叫，直到 這些命令全部響應(yīng)完畢后才響應(yīng)使電梯反方向運行的呼叫。 d)電梯在每一層

35、都有一個行程開關(guān)，當電梯碰到某層的行程開關(guān)時，表示電梯已經(jīng) 到達該層。 e)當按動某個呼叫按鈕后，相應(yīng)的呼叫指示燈亮并保持，直到電梯響應(yīng)該呼叫為止。 f)當電梯停在某層時，在電梯內(nèi)部按動開門按鈕，則電梯門打開，按動電梯內(nèi)部的 關(guān)門按鈕，則電梯門關(guān)閉。但在電梯行進期間電梯門是不能被打開的。 g)當電梯運行到某層后，相應(yīng)的樓層指示燈亮，直到電梯運行到前方一層時樓層指 示燈改變。 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 14 運行方式選擇遠行控制信號安全保護信號 內(nèi)指令信號 外指令信號 呼梯信號指示 樓層顯示 運行方向指示 開關(guān)門控制 開關(guān)門信號門區(qū)或平層信號拖動控制系統(tǒng) 輸入接口 PLC 輸出接口 圖

36、 3-2 電梯 PLC 控制系統(tǒng)框圖 3）電梯操作方式 單臺電梯的操作方式有手柄操縱控制、按鈕控制、信號控制和集選控制等。在乘客 電梯中幾乎全部采用集選控制方式。 單轎廂下集選控制：登記所有轎廂和廳門下行召喚；轎廂上行時，只答應(yīng)轎廂召喚， 直至最高層；自動改變運行方向為下行，應(yīng)答廳門下行召喚。 單轎廂全集選：登記所有廳門和轎廂召喚；上行時順應(yīng)答轎廂和廳門上召喚，直至 最高層自動反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。 系統(tǒng)采用全集選操作方式。 3.4 I/O 點數(shù)的分配及機型的選擇 系統(tǒng)按五層的電梯為例，根據(jù)需要控制的開關(guān)，設(shè)備大約有 24 個輸入點，24 個 輸出點，需進行控制，故選擇 S7-200 系

37、統(tǒng) CPU 224 的 PLC，繼電器方式輸出，擴展 模塊 EM223,即輸入輸出各為 16 位，I/O 分配表如 3-1 所示。 表 3-1 PLC 輸入、輸出點的分配表 說明對應(yīng) PLC 地址說明對應(yīng) PLC 地址 外部一層上呼叫按鈕I0.0外部一層上呼叫燈Q0.0 外部二層上呼叫按鈕I0.1外部二層上呼叫燈Q0.1 外部二層下呼叫按鈕I0.2外部二層下呼叫燈Q0.2 外部三層上呼叫按鈕I0.3外部三層上呼叫燈Q0.3 外部三層下呼叫按鈕I0.4外部三層下呼叫燈Q0.4 外部四層上呼叫按鈕I0.5外部四層上呼叫燈Q0.5 外部四層下呼叫按鈕I0.6外部四層下呼叫燈Q0.6 湖南機電職業(yè)技術(shù)

38、學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 15 外部五層下呼叫按鈕I0.7外部五層下呼叫燈Q0.7 一層行程開關(guān)I1.0一層位燈Q2.0 二層行程開關(guān)I1.1二層位燈Q2.1 三層行程開關(guān)I1.2三層位燈Q2.2 四層行程開關(guān)I1.3四層位燈Q2.3 五層行程開關(guān)I1.4五層位燈Q2.4 內(nèi)部一層呼叫按鈕I1.5內(nèi)部一層呼叫燈Q2.5 內(nèi)部二層呼叫按鈕I2.0內(nèi)部二層呼叫燈Q2.6 內(nèi)部三層呼叫按鈕I2.1內(nèi)部三層呼叫燈Q2.7 內(nèi)部四層呼叫按鈕I2.2內(nèi)部四層呼叫燈Q3.0 內(nèi)部五層呼叫按鈕I2.3內(nèi)部五層呼叫燈Q3.1 開門呼叫按鈕I2.4電梯上升Q3.2 關(guān)門呼叫按鈕I2.5電梯下升Q3.3 開門行程開關(guān)I2

39、.6上升指示燈Q3.4 關(guān)門行程開關(guān)I2.7下升指示燈Q3.5 電梯上行極限位I3.0電梯開門Q3.6 電梯上行極限位I3.1電梯關(guān)門Q3.7 3.5 電梯 PLC 輸入輸出接線圖 有表 3-1 可知將電梯運行過程中的各種主令信號，送入 PLC 的輸入口構(gòu)成其輸入 電路圖。完成電梯運行的各種執(zhí)行元件及指示電梯運行狀態(tài)的各種指示燈，均要受到 PLC 輸出口的控制，構(gòu)成其輸出電路。其輸入、輸出電路如圖 3-3 所示 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 16 圖 3-3 電梯 PLC 輸入/輸出連接圖 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 17 4 系統(tǒng)軟件開發(fā) 4.1 電梯內(nèi)部部件功能簡介 在電梯內(nèi)

40、部，應(yīng)該有 5 個樓層(15 層)按鈕、開門和關(guān)門按鈕以及樓層顯示器。 上升和下降顯示器。當乘客進入電梯后，電梯內(nèi)應(yīng)有能讓乘客按下的代表其要去的目 的地的樓層按鈕，稱為內(nèi)呼按鈕。電梯停下時，應(yīng)具有開門、關(guān)門的功能，即電梯門 可以自動打開，經(jīng)過一定延時后，又可自動關(guān)閉。而且，在電梯內(nèi)部也應(yīng)有控制電梯 開門、關(guān)門的按鈕，使乘客可以在電梯停下時隨時地控制電梯的開門與關(guān)門。電梯內(nèi) 部還應(yīng)配有指示燈，用來顯示電梯現(xiàn)在所在的狀態(tài)，即電梯是上升還是下降以及電梯 處在樓層的第幾層，這樣可以使乘客清楚地知道自己所處的位置，離自己要到的樓層 還有遠，電梯是上升還是下降等。 4.2 電梯的外部部件功能簡介 電梯的外

41、部共分 5 層，每層都應(yīng)該有呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降指示燈 及樓層顯示器。呼叫按鈕是乘客用來發(fā)出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應(yīng)的呼叫 請求之前應(yīng)一直保持亮，它和上升指示燈，下降指示燈、樓層顯示器一樣，都是用來 顯示電梯所處的狀態(tài)的。5 層樓中，1 層只有上呼叫按鈕，5 層只有下呼叫按鈕，其余 3 層都具有上呼叫和下呼叫按鈕。而上升、下降指示燈以及樓層顯示器，5 層電梯均應(yīng) 該相同。 4.3 電梯的初始狀態(tài)、運行中狀態(tài)和運行后狀態(tài)分析 1）電梯的初始狀態(tài)：設(shè)電梯位于一層待命，各層顯示器都被初始化，電梯處于以 下狀態(tài)： a.各層呼叫燈均不亮； b.電梯內(nèi)部及外部各樓層顯示器顯示均為“1”

42、； c.電梯內(nèi)部及外部各層電梯門均關(guān)。 2）電梯在運行過程中： a.按下某層呼叫按鈕（1-5 層）后，該層呼叫燈亮，電梯響應(yīng)該層呼叫； b.電梯上行或下行直至該層； c.各樓層顯示隨電梯移動而改變，各層指示燈也隨之而變； d.運行中電梯門始終關(guān)閉，到達指定層時，門才打開； e.在電梯運行過程中，支持其它呼叫。 3) 電梯運行后狀態(tài)：在到達指定樓層后，電梯會繼續(xù)待命，直至新命令產(chǎn)生。 a.電梯在到達指定樓層后，電梯門會自動打開，經(jīng)一段延時自動關(guān)閉，在此過 程中，支持手動開門或關(guān)門； b.各樓層顯示值為該層所在位置，且上行與下行指示燈均滅 。 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 18 18 4.4 軟件

43、流程圖 系統(tǒng)的軟件主程序流程圖如圖4-1 所示，系統(tǒng)的梯形圖詳見附錄 A。 上電 初始化是否廳外呼叫 是否轎廂呼叫 確定本層與目標層 是否同層 電梯選向電梯啟動 電梯運行 樓層信號 是否目標層 平層信號 電梯制動 開門 延時 關(guān)門 是否停止 停止 等待 Y Y N Y N N Y 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 19 圖 4-1 電梯控制主流程圖 4.5 電梯的控制要求 （1）接受每個按鈕（包括內(nèi)部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相應(yīng)的響應(yīng)。 （2）電梯停在某一層時，此時按動該層的呼叫按鈕（上呼叫或下呼叫），則相當 于發(fā)出打開電梯門命令，進行開門的動作過程；若此時電梯的轎廂不在該層， 則等

44、到電梯關(guān)門后，按照不換向原則控制電梯向上或向下運行。 （3）電梯運行的不換向原則是指優(yōu)先響應(yīng)不改變現(xiàn)在電梯運行方向的呼叫，直到 這些命令全部響應(yīng)完畢后才響應(yīng)使電梯反向運行的呼叫。 （4）電梯在每層都有一個行程開關(guān)，當電梯碰到行程開關(guān)時，表示電梯已到達該 層。 （5）當按動某個呼叫按鈕后，響應(yīng)的指示等亮并保持，直到電梯響應(yīng)該呼叫為止。 （6）當電梯停在某層時，在電梯內(nèi)部按動開門按鈕，則電梯門打開，按動電梯內(nèi) 部的關(guān)門按鈕，則電梯門關(guān)閉。但在電梯行進期間電梯門是不能被打開的。 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 20 20 5 電梯模擬調(diào)試及安裝 電梯 PLC 程序應(yīng)在未帶載情況下模擬調(diào)試好，在接觸器等

45、輸出狀態(tài)正確后，再 將電機接上，模擬調(diào)試完成后，則進行現(xiàn)場安裝，并進行運行調(diào)試，確定參數(shù)，完善 程序，最后交付運行使用。 5.1 電梯模擬調(diào)試 由于客觀條件的限制，軟硬件開發(fā)只能在實驗室對電梯程序進行模擬調(diào)試。實際 輸入信號及反饋信號用按鈕或開關(guān)模擬，輸出不用接負載，可由 PLC 輸出端的發(fā)光二 極管顯示負載狀態(tài)，模擬調(diào)試時，按電梯的運行條件，依次設(shè)置輸入信號，并觀察輸 出正確與否，同時可通過編程器監(jiān)控內(nèi)部各點狀態(tài)，在輸入端接上手動按鈕而在 PLC 的輸出指示燈上看輸出，輸入信號完全靠手動來控制。如按下 I2.3 是五層樓內(nèi)呼，如 此時電梯不在五層，則對應(yīng)輸出指示燈亮，然后依次通過手動來控制接

46、近開關(guān)按鈕， 到第五層時輸出指示燈滅，其它層樓的運行模擬調(diào)試同理。 5.2 電梯安裝調(diào)試 安裝調(diào)試過程是一個比較復(fù)雜且耗時間的過程，首先要確定器件型號，選擇器件 型號除了要考慮機械設(shè)備、電壓、電流外，還要考慮經(jīng)濟實用及美觀問題 。所有的器 件都備好后，接下來就是安裝，主電路及 PLC 都裝在控制柜內(nèi)，這就要考慮互相干 擾的問題，按鈕、指示燈或數(shù)碼顯示也按照同樣原則接線，所有的元器件都按照一定 的編號安裝好后，確保無誤后，就可以調(diào)試了，由于調(diào)試過程中，輸入輸出點比較多， 且完成一個動作所涉及的開關(guān)、按鈕、輸出顯示也比較多，所以這里不一一說明，只 對動作中一部分加以說明。 1）單指令運行調(diào)試 這是

47、一種最簡單的調(diào)試方法，檢查所設(shè)計的程序在完成其最簡單的控制功能時是 否會發(fā)生錯誤。若各種調(diào)試無錯誤，則再用復(fù)雜的方法進行調(diào)試。 2）單層運行調(diào)試 單指令運行調(diào)試之后，再下來就是單層調(diào)試，以確保程序再多條指令運行時的正 確性。此種調(diào)試是讓電梯單方向運行于 n 層，譬如，電梯轎廂原先在二層，如此時三 樓和四樓有向上外呼，即按下 I0.3 和 I0.5，三樓和四樓外呼指示燈亮，此時按下關(guān)門 按鈕，則轎廂往上運行，到三樓時經(jīng)過比較發(fā)出平層信號，轎廂停層響應(yīng)呼梯，三樓 外呼指示燈滅，延時 3 秒后，轎廂繼續(xù)向上運行，到四樓時經(jīng)過比較發(fā)出平層信號， 轎廂停層響應(yīng)呼梯，并消除登記信號。 3）復(fù)雜運行調(diào)試 此

48、種調(diào)試是在呼梯也就是無規(guī)律呼梯時看電梯的運行。這種調(diào)試最容易發(fā)現(xiàn)一些 潛在的開始不易發(fā)現(xiàn)的問題。 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 21 參考文獻： 1趙俊生.電氣控制與 PLC 技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社，2009：250-255. 2廖常初.PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用.第一版M.北京：機械工業(yè)出版，2003：124-128. 3張萬忠,劉明芹.電器與 PLC 控制技術(shù).第一版M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2003：1-75. 4湯自春.PLC 原理及應(yīng)用技術(shù)M.北京：高等教育出版社，2009：15-20. 5高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例.第一版M.北京：人民郵電出版社， 2004：14

49、5-155. 6羅雪蓮.交流雙速電梯 PLC 控制.機電一體化，2001(4)：4 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 22 22 附錄 A 五層電梯 PLC 控制的梯形圖 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 23 23 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 25 25 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 26 26 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 27 27 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 28 28 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 29 29 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 30 30 湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 1 致謝 歷經(jīng)兩個個月的時間，我能順利完成論文的撰寫，源于在這兩個個的月時間里我 得到了各位老師和同學(xué)的

50、無私指導(dǎo)和幫助，在此，我向他們表示深深的感謝。首先要 感謝我的導(dǎo)師劉淇名教師，在畢業(yè)設(shè)計期間，得到了劉老師的悉心指導(dǎo)，劉老師為我 提供了非常完善的實驗設(shè)備和良好的研究環(huán)境，并且精心為我準備了大量的學(xué)習(xí)材料。 他的諄諄教誨，我將銘記于心，受益一生。在我做畢業(yè)設(shè)計期間，從課題的選擇、方 案的論證、實驗的設(shè)計、方法的調(diào)整到論文的最終完成，劉老師都始終給予我細心的 指導(dǎo)和莫大的幫助。這篇論文，從設(shè)計到選題、實驗到最后論文的撰寫，無不傾注了 劉老師的心血和汗水，特別是他淵博的專業(yè)知識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的長者 風(fēng)范、樸實的工作作風(fēng)和崇高的品德，使我深受啟發(fā)，這是我學(xué)習(xí)期間最大的收獲。 在此特向?qū)煴硎局孕牡母兄x和崇高的敬意！ 三年緊張而充實的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回首這充滿艱辛與快樂的日日夜夜，有很多 事難以忘懷，同時，感謝學(xué)習(xí)期間給予我諸多幫助同學(xué)們，你們是我順利完成學(xué)習(xí) 和畢業(yè)設(shè)計的堅強后盾。還要感謝我的家人，他們的理解、支持和期待是我完成學(xué)業(yè) 的最大動力。最后，我衷心地祝愿菏澤學(xué)院機電工程系越來越強，規(guī)模越來越大，影 響越來越大，培養(yǎng)更多的人才。祝愿機電學(xué)院桃李滿天下!