【正文】 ...............................38 附錄 4：電梯控制 PLC 接線圖 ................................................................................39 附錄 5： 程序清單 ..................................................................................................40 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書（ 2020） 1 六層電梯的 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1. 概 述 概述 在二十一世紀(jì)的今天 ,經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展 ,高層建筑如雨后春筍 ,從而帶動了電梯業(yè)的發(fā)展。不過在實(shí)際控制中也出現(xiàn)了不少問題。 b) PLC 的控制程序應(yīng)具有最優(yōu)化的邏輯判斷能力 ,使電梯最合理地運(yùn)行。 基本設(shè)計(jì)內(nèi)容 用可編程 控制器 （ PLC）控制一個(gè)六層直升乘客電梯。 在轎廂里按下關(guān)門按鈕 ,門自動關(guān)閉 ,關(guān)門到位后 ,電梯才能升降。 電梯在停止時(shí) ,可用按鈕直接控制開門、關(guān)門。 電梯采用高速啟動運(yùn)行、停止時(shí) ,電梯先低速運(yùn)行后到對應(yīng)的樓層時(shí)準(zhǔn)確停止。 a) 乘客操作方式 在乘客操作方式下，乘客在某層電梯門廳按一下上行或下行呼喚按鈕 ,同時(shí)對應(yīng)的信號燈亮 .電梯根據(jù)乘客的呼喚信號 ,按最優(yōu)運(yùn)行方式運(yùn)行到有呼喚信號樓層停止 ， 自動開門。司機(jī)按下某層的選層按鈕時(shí)，對應(yīng)的 指示 燈亮，電梯行至該層時(shí)，對應(yīng)的 指示 燈滅，顯示該層的樓層號，門自動打開，當(dāng)門關(guān)好后，自動行至下一個(gè)樓層。但是當(dāng)門開啟或關(guān)閉到極限位置，轎廂上升到最上層或下降到最下層必須自動停止。 1765年，蒸汽機(jī)誕生了，也就出現(xiàn)了由蒸汽機(jī)拖動的升降機(jī) 。 隨著電力技術(shù)的發(fā)展，電梯技術(shù)逐漸由交流感應(yīng)式電動機(jī)拖動、雙速電機(jī)拖動、直流調(diào)壓電機(jī)、繼電器 接觸器控制系統(tǒng)，發(fā)展為現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)控制的交流變頻電機(jī)拖動系統(tǒng)，這期間經(jīng)歷了 100多年的歷史。 我國電梯業(yè)發(fā)展較晚 ， 1908年 上海安裝了第一臺進(jìn)口電梯。隨著國產(chǎn)電子元器件生產(chǎn)能力的提高、進(jìn)口技術(shù)市場的開放， 我國又生產(chǎn)了使用 PLC控制的電梯。現(xiàn)代化的高層建筑離不開電梯，服務(wù)性和生產(chǎn)性的部門也同樣需要不 同類型的電梯。 目前，電梯的繼電器控制方式已經(jīng)被可編程控制器 (PLC)控制所代替。 b) 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。 3. 電梯概述 電梯的定義 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) (《 》 ） 規(guī)定，電梯的定義 :用電力拖動，具有乘客或載貨轎廂，其運(yùn)行于垂直的或與垂直方向傾斜不大于 15度角的兩側(cè)剛性導(dǎo)軌之間，運(yùn)送乘客 (或 )貨物的固定設(shè)備。 c) 轎廂要方便于乘坐乘客或承載貨物。 c) 快速電梯 (lm/s而 2m/s的電梯。 B． 按用途分類 a) 乘客電梯 (代號： TK) b) 載貨電梯 (代號： TH) c) 客貨兩用電梯 (代號： TL) d) 病床電梯 (代號： TB) e) 住宅電梯 (代號： TZ) f) 雜 物電梯 (代號： TW) g) 船用電梯 (代號： TC) h) 觀光電梯 (代號： TG) i) 車輛電梯 (代號： TQ) C． 按有無司機(jī)分類 a) 有司機(jī)電梯 必須有專職司機(jī)操縱。 A． 電梯在空間上的組成 一部電梯總體的組成有機(jī)房、井道、轎廂和層站四個(gè)部分，也可看成一部電梯占有了四大空間。 d) 層站 所屬的主要構(gòu)件 ： 層樓顯示器、自動層門鑰匙開關(guān)、手動鑰匙開關(guān)、層門、層門門鎖、層門框、層門地坎、呼梯鈕、到站鐘。組成的主要構(gòu)件與裝置 是 曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo) 向輪、反繩輪等。組成的主要構(gòu)件與裝置 是 轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動機(jī)構(gòu)、門鎖等。組成的主要構(gòu)件與裝置 是 操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選 層器等。機(jī)械方面有 時(shí)限速器、安全鉗、緩沖器、端站保護(hù)裝置等。 A． 電梯可能發(fā)生的事故隱患和故障 a) 轎廂失控、超速運(yùn)行 由于電磁制動器失靈，減速器中的蝸輪、蝸桿的輪齒、軸、銷、鍵等折斷以及曳引繩在曳引輪嚴(yán)重打滑等情況發(fā)生，那么正常的制動手段已無法使電梯停止動，使轎廂失去控制，造成運(yùn)行速度超過極限速度，即額定速 度的 115%。 d) 不安全運(yùn)行 由于限速器失效、選層器失靈、層門、轎門不能關(guān)閉或關(guān)閉不嚴(yán)或超載、電動鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書（ 2020） 7 機(jī)斷相、錯(cuò)相等狀態(tài)下運(yùn)行。 b) 超速保護(hù)裝置 限速器、安全鉗 。 f) 層門門鎖與轎門電氣聯(lián)鎖裝置 ,確保門不關(guān)閉、電梯不能運(yùn)行 。如今己成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因?yàn)橛来磐綗o齒輪曳引機(jī)具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，所以永磁同步曳引機(jī)逐步成為新型曳引機(jī)的主流 。隨著新技術(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。若想改變其控制功能就必須改變繼電控制電路的硬件接線，顯然這樣的控制電路使用起來既不靈活，也很麻煩。目前 PLC技術(shù)、 CAD/CAM技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱。 1980年美國電氣制造協(xié)會 (National Electrical Manufacturers Association簡稱 NEMA)把這種新的控制設(shè) 備正式命名為可編程序控制器，由于早期的可編程控制器主要用于開關(guān) 的邏輯控制，且為了和個(gè)人計(jì)算 機(jī) (Personal Computer)相 區(qū)別，人們把可編程控制器縮寫為 PLC(Programmable Logic Controller)，一直沿用至今。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出的是 :可編程控制器與繼電器式的控制器在“可編程”方面有著本質(zhì)的區(qū)別，后者是通過硬件或硬接線的變更來改變程序，而 PLC引入了微處理器、半導(dǎo)體存儲器等新一代的微電子器件，并用規(guī)定的指令進(jìn)行編程，能靈活地修改，即用軟件方式來實(shí)現(xiàn)“可編程”的目的。二是發(fā)展簡易經(jīng)濟(jì)的超小型可編程控制鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書（ 2020） 9 器，以適應(yīng)單機(jī)及小型設(shè)備自動化的需要。通常各類 PLC產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、 I/O點(diǎn)數(shù)以及所具備的功能等三個(gè)方面進(jìn)行分類 : a) 按結(jié)構(gòu)型式分類可分為整體式和模塊式 。因?yàn)閷ｉT在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用，所以采用了循環(huán)掃描的工作方式，在正常情況下，一個(gè)用戶程序掃描周期由三個(gè)階段組成。在此階段， CPU對輸入狀態(tài)進(jìn)行掃描，將獲得的各個(gè)輸入端子的狀態(tài) 信息 送 到 I/0狀態(tài)表中存放。在這個(gè)階段中，可編過程控制器對用戶程序進(jìn)行依次掃描，并根據(jù)各 I/O狀態(tài)和有關(guān)指令進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后將結(jié)果寫入 I/O狀態(tài)表的輸出狀態(tài)寄存器中。此時(shí)將輸出信號從輸出狀態(tài)寄存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動輸出繼電器線圈，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng)的動作。當(dāng) CPU進(jìn)入程序處理階段后，輸入端被封鎖，直到下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才對輸入狀態(tài)進(jìn)行新的掃描，這就是 所謂集中采樣，即在 CPU工作的一個(gè)掃描周期內(nèi)，定時(shí)集中對輸入狀態(tài)進(jìn)行掃描。 可編程控制器所采用的集中采樣，集中輸出的工作方式，使得 CPU工作時(shí)的大多數(shù)時(shí)間與外設(shè)隔離，因而從根本上提高了它的抗干擾能力，增強(qiáng)了可靠性，但響應(yīng)滯后、速度慢，也就是說 PLC以降低速度求 得高可靠性。中、小型的 PLC存貯容量一般在 8K以下，大型的 PLC存貯量有的已達(dá)到256K及 2M,在編程時(shí)，每一 條指令所占的存貯容量是 1個(gè)字、 2個(gè)字 等。對于開關(guān)量 I/0，其 1/0總數(shù)用最大。 f) 內(nèi)部繼電器的種類和點(diǎn)數(shù) 包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器 (無斷電記憶和帶斷電記憶的 )、計(jì)時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、移位寄存器、特殊繼電器等。 b) 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化 。 f) 更改控制方案時(shí)不需改動硬件接線 。 d) FX2NPLC的體積比 FX2PLC小 50%以上 ,但控制功能和性能相同 。 六層電梯的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 表 41 FX2N64型 PLC器件分配表 元器件 功能 1樓 2樓 3樓 4樓 5樓 6樓 X 上呼按鈕 手動按鈕 X0 (上行 ) X1 （下行） X2 （低速） X3 （點(diǎn)動） X4 (停止 ) 下呼按鈕 X5 X6 X7 X10 X11 內(nèi)選層按鈕 X12 X13 X14 X15 X16 X17 限位開關(guān) X31 X32 X33 X34 X35 X36 其它 X21 開門 X22 關(guān)門 X23 手動 X20 司機(jī) X26 開門限位 X27 關(guān)門限位 Y 上呼信號燈 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 下呼信號燈 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 內(nèi)選信號燈 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 數(shù)碼筆畫 Y22 b Y23 c Y24 d a Y25 e Y26 f Y27 g 電機(jī)控制 Y30 低速 Y31 開門 Y32 關(guān)門 Y20 上升 Y21 下降 上呼信號 M0 M1 M2 M3 M4 下呼信號 M5 M6 M7 M10 M11 內(nèi)選信號 M12 M13 M14 M15 M16 M17 K2M31 上或下 或內(nèi)信號 M31 M32 M33 M34 M35 M36 當(dāng)前層記錄 M51 M52 M53 M54 M55 M56 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 a) 各層設(shè)上 /下呼叫開關(guān) (最頂層與起始層只設(shè) 一只 ) 。 e) 待客自動開門，當(dāng)電梯在某層停梯待客時(shí)，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動開門迎客 。在開關(guān)過程中或門關(guān)閉后，電梯啟動前，按下操縱盤上開關(guān)按鈕，門將打開 。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上，選層指令相對與電梯位置具有不同方向時(shí)，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動確定運(yùn)行方向 。當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動換向，應(yīng)答相反方向的信號 。 本設(shè)計(jì)采用全集選操作方式。上述按鈕占用 輸入端子 X0～ X7 和 X10～ X17 和它們對應(yīng)的信號燈分別占用輸出端子 Y0～ Y7和 Y10～ Y17，當(dāng)上述按鈕被按動時(shí)，對應(yīng)輸出端子的信號燈亮，并被保持，只有當(dāng)電梯行至對應(yīng)的樓層時(shí)才被消除。 在檢修操作操作方式下，輸入端 X0～ X7， X10～ X11 所接的門廳呼喚按鈕不起作用，在此可利用它作為檢修輸入開關(guān)用，從而減少輸入端子的數(shù)量，為了防止萬一有人按動門廳呼喚按鈕，形成寄生電路，造成誤動作，在 X0～ X4 所接的開關(guān)分別串一個(gè)二極管來消除寄生回路。 接觸 器 KM KM2 分別用于控制開門、關(guān)門。上升、下降顯示燈也各為 6 只。若在電梯轎廂未到達(dá)一樓時(shí)，再按一下 X0，燈也會滅，因?yàn)橹噶?ALTP 是一種交替輸出指令。 總之，門廳上 行呼喚信號，主要起兩個(gè)作用 :一是當(dāng)乘客按下對應(yīng)樓層的上行按鈕發(fā) 出上行呼喚指令時(shí)，對應(yīng)的指示燈亮表示該指令已經(jīng)輸入，等待執(zhí)行。門廳下行呼喚信號控制梯形圖如圖 52 所示 。若在電梯轎廂來到 6 樓時(shí)，再按下一個(gè) X11，燈也會滅，其原理已有詳述。二是控制電梯在下行過程中經(jīng)過有下行呼喚指令的樓層停下來，使下行乘客進(jìn)入轎廂，并清除停樓層的下行呼喚信號。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書（ 2020） 17 圖 53 脈沖信號梯形圖 圖 53 所示的脈沖電路是一種用途比較廣，較常見的梯形圖，其中 M8013 的 常開接點(diǎn)為接 通 秒，斷開 的脈沖輸出。 在這種情況下，當(dāng)轎廂內(nèi)乘客按下某層按鈕時(shí)，對應(yīng)的選層指示燈，顯示所到的樓層，同一樓層的按鈕和指示燈裝在一起，采用帶指示燈的按鈕，例如轎廂里的乘客要到 4 樓，按下 4 樓選層按鈕，則按鈕中的指示燈亮顯示 “4”，電梯到達(dá) 4 樓后，消除信號， 4 樓選層指示燈滅。司機(jī)可以根據(jù)請求信息控制電梯來接送乘客，如果有一層樓都向轎廂內(nèi)發(fā)送上行和下行信號則將使電路復(fù)雜占用輸出點(diǎn)增加 。當(dāng)有下行呼喚信號時(shí)指示燈按 赫茲頻率閃光。 樓層位置信號 在轎廂控制中，應(yīng)能反映轎廂所在位置的信號，以便控制電梯運(yùn)行和顯示轎廂所在的樓層位置，樓層位置信號應(yīng)保證在任何情況下都有記憶和保持功能，其控制梯形如圖 58 所示。當(dāng)轎廂運(yùn)行到某一層時(shí)，限位開關(guān)（在上行時(shí)）碰到擋鐵的上端或（在下行時(shí)）碰到擋鐵的下端，當(dāng)限位開關(guān)動作時(shí)，電梯進(jìn)入低速運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行一定時(shí)間后當(dāng)限位開關(guān)處于擋鐵中部時(shí)停止時(shí)，從而達(dá)到平層控制的作用。根據(jù)上述各樓限位記憶繼電器 M31～ M36 和筆畫對應(yīng)關(guān)系列 表如 表 51 所示 。當(dāng)手動檢修開關(guān)（ X23）閉合時(shí)，梯形圖中常開接點(diǎn) X23 閉合，則乘客 /司機(jī)操作方式程序被跳步不執(zhí)行。 如果將點(diǎn)動控制開關(guān) X3 閉合，由梯形圖可知，回路中的自鎖接點(diǎn) Y31 被斷開不起作用，這樣按動開門按鈕可進(jìn)行點(diǎn)動控制，另外，關(guān)門，上行和下行控制也成為點(diǎn)動控制。 閉合點(diǎn)動開關(guān)（ X3）可實(shí)行點(diǎn)動操作。在輸出繼電器 Y31 線圈中還串聯(lián)幾個(gè)常閉接點(diǎn)