【正文】 XX 大學(xué)自考本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第一章 設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目 基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、設(shè)計(jì)原始資料 電梯控制系統(tǒng)的要求如下： ①電梯層站數(shù)： 4 層站；載重量： 500kg，若超重則無(wú)法關(guān)門并且警鈴響，電梯無(wú)法運(yùn)行； ②電梯無(wú)司機(jī)駕駛，完全 自動(dòng)響應(yīng)門廳指令和電梯內(nèi)指令； ③電梯具有最遠(yuǎn)反向外梯響應(yīng)功能， 電梯運(yùn)行途中有順向截梯功能，對(duì)反向呼梯信號(hào)只作記憶； ④電梯在運(yùn)行單一命令的過(guò)程中，在到達(dá)指定樓層后，電梯會(huì)停留在該樓層繼續(xù)待命，直到有新命令產(chǎn)生； ⑤電梯在到達(dá)指定樓層后會(huì)自動(dòng)開(kāi)門，延時(shí)自動(dòng)關(guān)門，在此過(guò)程中支持手動(dòng)開(kāi)門和關(guān)門； ⑥ 電梯未平層或運(yùn)行時(shí)，開(kāi)門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用 ⑦電梯到達(dá)頂層或底層時(shí)，自動(dòng)停止并執(zhí)行記憶呼梯和等待召喚； ⑧門廳和電梯內(nèi)有樓層和運(yùn)行方向顯示； 二、設(shè)計(jì)主要任務(wù) 要求運(yùn)用 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的控制。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。將轎廂停在選定的樓層上；同時(shí)，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動(dòng)開(kāi)關(guān)門。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器 (PLC)，功能變化靈活，編程簡(jiǎn)單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。另外在轎廂內(nèi)外均要有信號(hào)燈顯示電梯運(yùn)行方向及樓層數(shù)。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形 成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 三、設(shè)計(jì) 成果 摘要 (所做的設(shè)計(jì)如有特別之處，一定要挑明 )。早期的升降工具基本以人力為動(dòng)力。盡管升降工具被一代代富有革新精神的工程師們進(jìn)行不斷改進(jìn)，然而被工業(yè)界普遍認(rèn)可的升降機(jī)仍未出現(xiàn)，直到 1852 年世界第一臺(tái)安全升降機(jī)誕生。 1878 年，奧的斯公司在紐約百老匯大街 155 號(hào)安裝了第 1 臺(tái)水壓式乘客升降機(jī)。 該系統(tǒng)采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在一個(gè)井道內(nèi)設(shè)置多臺(tái)轎廂。而交流永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)的特點(diǎn)是：（ A）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，體積小，重量輕，形狀可靈活多樣；（ B）配以變頻控制可以實(shí)現(xiàn)更大限度的節(jié)能；（ C）沒(méi)有齒輪，于是沒(méi)有齒輪振XX 大學(xué)自考本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 動(dòng)和噪聲，齒輪效率，齒輪磨損及油潤(rùn)滑問(wèn)題，減少了維護(hù)工作，降低了油污染；（ D）由于失電時(shí)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，增加了曳引系統(tǒng)的安全可靠 性。有的顯示器又增加了觸摸查詢功能。該系統(tǒng)一般具有顯示故障、分析故障、故障統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)等功能，還有的可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試與操作，便于維修人員迅速進(jìn)行維修應(yīng)答和采取維修措施。但是，進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電梯的安全性、可靠性的要求越來(lái)越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來(lái)越明顯。因此， PLC控制技術(shù)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。 (4)多年來(lái)我國(guó)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。 (4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成 電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。電梯曳引采用尼龍合成纖維曳引繩，鋼皮帶等無(wú)潤(rùn)滑油污染曳引方式。電梯零件 在生產(chǎn)和使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境沒(méi)有影響（如剎車皮XX 大學(xué)自考本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。 A安裝期將減少 30％以上，其直接好處是降低安裝成本，客戶也因從訂梯到使用電梯周期費(fèi)用減少和提高現(xiàn)金周轉(zhuǎn)率。 電梯的分類 2020 年 2 月 19 日國(guó)務(wù)院頒布了《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》，明確規(guī)定電梯是特種設(shè)備，并對(duì)電梯的含義做了敘述：“電梯是指動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，利用沿剛性導(dǎo)軌運(yùn)行的箱體或者沿固定線路運(yùn)行的梯級(jí) (踏板 )進(jìn)行升降或者平行運(yùn)送人、貨物的機(jī)電設(shè)備”。通常采用鋼絲繩摩擦傳動(dòng)，鋼絲繩繞過(guò)曳引輪，兩端分別連接轎廂和平衡重，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曳引輪使轎廂升降。 (2)按額定速度分： 低速梯，常指低于 ；中速梯，常指速度～ 。 (4)按控制方式分：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號(hào)控制電梯、集選控制電梯、向下集選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、群控電梯、智能控制電梯。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動(dòng)、鋼絲繩拽引式結(jié)構(gòu)。主要由拽引機(jī)，拽引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。 二、導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。曳引電機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門的動(dòng)力源。轎廂體由廂底轎廂壁，轎廂頂以及照明通風(fēng)裝置，轎廂裝飾件和轎廂內(nèi)操縱按鈕板等組成。對(duì)重將平衡轎廂自重和部分額定載重。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。 XX 大學(xué)自考本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 七、電氣控制系統(tǒng) 電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝 置，操縱裝置，平層裝置和位置顯示裝置等部分組成。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的?？空緯r(shí)，欲使轎廂地坎與廳門地坎達(dá)到同一平面的操作。電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。 PLC 的定義和特點(diǎn) PLC 的定義 PLC（ Programmable Logic Controller），是可編程邏輯控制器。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。 PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及 人機(jī)界面 技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。為不熟悉電子電路、不懂 計(jì)算機(jī) 原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門。 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。它的重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。它按照 PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法 錯(cuò)誤。這樣，即使某個(gè) CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 PLC常用的存儲(chǔ)器類型：（ 1） RAM（ Random Assess Memory）這是一種讀 /寫存儲(chǔ)器 (隨機(jī)存儲(chǔ)器 )，其存取速度最快，由鋰電池支持。（ 3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。由制造廠商將其固化在 EPROM中，用戶不能直接存取。因此，它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元 (RAM)以存放 I/O的 狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作 I/O映象區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無(wú)失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在 PLC斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失；后者當(dāng) PLC斷電時(shí)，數(shù) 據(jù)被清零。 另外， PLC還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此 PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。 輸入輸出接口電路（ I/O 模塊） PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（ I/O）完 成的。 現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是 PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。 PLC 的編程語(yǔ)言和指令系統(tǒng) 基本指令系統(tǒng)特點(diǎn) 可編程控制器編程語(yǔ)言 可編程控制器 PLC 中有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它們是：梯形圖語(yǔ)言、布爾助記符語(yǔ)言、功能表圖語(yǔ)言、功能模塊圖語(yǔ)言及結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述語(yǔ)言等。 PLC 的編程語(yǔ)言與一般計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級(jí)語(yǔ)言，也不同與一般的匯編語(yǔ)言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調(diào)試的要求。系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)者已把工 業(yè)控制中所需的獨(dú)立運(yùn)算功能編制成象征性圖形，用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進(jìn)行組合，并填入適當(dāng)?shù)膮?shù)。 PLC中的變量和常數(shù)以 及其取值范圍有明確規(guī)定，由產(chǎn)品型號(hào)決定，可查閱產(chǎn)品目錄手冊(cè)。 總之， PLC 的編程語(yǔ)言是面向用戶的，對(duì)使用者不要求具備高深的知識(shí)、不需要長(zhǎng)時(shí)間的專門訓(xùn)練。不管怎么樣，各廠家的編程語(yǔ)言都只能適用于本廠的產(chǎn)品。執(zhí)行 MC后，左母線移到 MC觸點(diǎn)的后面， MCR（主控復(fù)位指令） 它是 MC指令的復(fù)位指令，即利用 MCR指令恢復(fù)原左母線的位置。然后重新返回第一條指令，開(kāi)始下一輪新的掃描。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。目前，有的 PLC 的掃描速度可達(dá) 。 3． PLC 大力開(kāi)發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力 為滿足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，近年來(lái)不斷開(kāi)發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程 I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。因此， PLC 生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測(cè)外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。 XX 大學(xué)自考本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 第四章 電梯控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)控制電路圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖 41所示。 門開(kāi)到位或門關(guān)緊時(shí)壓下門開(kāi)到位或門關(guān)到位行程開(kāi)關(guān)以切斷電源，使開(kāi)門電機(jī)停轉(zhuǎn)。 （ KM1 和 KM2 實(shí)行互鎖， KM3 和 KM4實(shí)行互鎖以防止 PLC 故障時(shí)誤發(fā)指令而造成電機(jī)三相電源相間短路，即ＫＭ１和ＫＭ２同時(shí)只能動(dòng)作一個(gè)，ＫＭ３和ＫＭ４同時(shí)只能動(dòng)作一個(gè)），從而進(jìn)行對(duì)電梯的控制。 表 42 I/O口分配表 序號(hào) 名 稱 輸入點(diǎn) 序號(hào) 名 稱 輸出點(diǎn) 0 一層內(nèi)呼 0 一層內(nèi) 呼指示 1 二層內(nèi)呼 1 二層內(nèi)呼指示 2 三層內(nèi)呼 2 三層內(nèi)呼指示 3 四層內(nèi)呼 3 四層內(nèi)呼指示 4 一層外呼上 4 一層外呼上指示 5 二層外呼下 5 二層外呼下指示 6 二層外呼上 6 二層外呼上指示 7 三層外呼下 7 三層外呼下指示 8 三層外呼上 8 三層外呼上指示 9 四層外呼下 9 四層外聽(tīng)下 指示 10 開(kāi)門開(kāi)關(guān) 10 電梯上行門 11 關(guān)門開(kāi)關(guān) 11 電梯下行門 12 一層平層 12 門電機(jī)開(kāi) 13 二層平層 13 門電機(jī)關(guān) 14 三層平層 14 電梯上行指示 15 四層平層 15 電梯下行指示 16 開(kāi)門限位 16 超重指示 17 關(guān)門限位 17 警報(bào)器 18 電梯上升極限位 18 一層指示 XX 大學(xué)自考本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 19 電梯下降極限位 19 二層指示 20 超重 20 三層指示 21 警報(bào)器按鈕 21 四層指示 22 激光傳感器 22 圖 42 EM223CN PLC 外部接線圖 PLC 外部接線圖見(jiàn)下圖 43，其中包含主控制器 CPU224CN 及擴(kuò)展模塊 EM223。 輸出端 DC24V 的正極接 L+端。 圖 44電梯上下行流程圖 XX 大學(xué)自考本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 在電梯運(yùn)行過(guò)程中，電梯上升（或下降）途中，任何 反方向下降（或上升）的外呼梯信號(hào)均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號(hào)前方向無(wú)其它內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí)，則電梯響應(yīng)該外號(hào)。 圖 45電梯響應(yīng)流程圖 XX 大學(xué)自考本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 當(dāng)電梯到達(dá)系統(tǒng)控制的目標(biāo)樓層時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出開(kāi)門信號(hào)，電梯門開(kāi)，當(dāng)門開(kāi)到開(kāi)門限位時(shí)，計(jì)時(shí) 3 秒鐘，然后關(guān)門，直到關(guān)門限位產(chǎn)生信號(hào)。 L1為一層指示、 L2 為二層指示、 L3為三層指示、 L4 為四層指示， SQ1～ SQ4為到位行程開(kāi)關(guān)。 在電梯運(yùn)行過(guò)程中，電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號(hào)均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號(hào)前方向無(wú)其它內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí)，則電梯響應(yīng)該外號(hào)。平層且電梯停止運(yùn)行后，按開(kāi)門按鈕電梯門打開(kāi)，按關(guān)門電梯門關(guān)閉。當(dāng) PLC 重新運(yùn)行時(shí)，假如電梯門未完全打開(kāi)或關(guān)閉時(shí)， 置位有信號(hào)，產(chǎn)生關(guān)門動(dòng)作，直到電梯門完全關(guān)閉， 復(fù)位。當(dāng)電梯超重時(shí) ()，電梯禁止上下運(yùn)行，并且超重指示燈亮起（ ）。例如：電梯在一樓，而同時(shí)有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號(hào)。電梯開(kāi)門到位后，計(jì)時(shí) 3秒 (T34)，電梯門關(guān)閉()。 南昌大學(xué)自考本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 49 南昌大學(xué)自考本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 50 南昌大學(xué)自考本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 51 。平層且電梯停止運(yùn)行后，按開(kāi)門按鈕電梯門打開(kāi)，按關(guān)門電梯門關(guān)閉。 南昌大學(xué)自考本科