【正文】 控制系統(tǒng)梯形圖 ........................................... 31 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘要 本文是針對五層電梯 PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì)。隨著科技的進(jìn)步工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，電梯控制技術(shù)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。本文主要介紹了電梯的硬件結(jié)構(gòu)、 PLC 的基本原理、系統(tǒng)的硬件選擇以及 PLC 的軟件編程。與傳統(tǒng)的繼電器電梯控制系統(tǒng)相比， 本設(shè)計(jì)的電梯控制系統(tǒng)提高了電梯可靠性、可維護(hù)性以及靈活性，同時延長了使用壽命，提高了電梯的控制水平，改善了乘坐電梯的舒適感，使電梯達(dá)到一種較為理想的運(yùn)行效果。s daily life,play a very important role in modern the progress of science and development of industrial control technology,the elevator control technology is also obtained the development by leaps and bounds. In this paper,we have made bold improvement basde on the traditinal elevator control technology,adopted Mitsubishi FX2N series programmable logic controller to design the elevator control paper mainly introduced elevator hardware structure,basic principle of PLC,system hardware choice and software programming of main functions of elevator system are the control of opening and closing,the production and elimination of floor signals,stop layer signals and outside call signals, the direction determination of elevator,the start up of elevator,steady speed operation,the control of braking,deceleration and smooth layer, with the traditional relay elevator control system,this design of elevator control system improve the elevator reliability,maintainability and flexibility,at the same time,it prolong the prolong the life of the system,improve the elevator control level and the elevator intimacy,the elevator achieved a more ideal running effect. Key words: Programmable Logic Controller, elevator, logic control, Program Designing 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 課題研究的背景及意義 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們物質(zhì)文化生活水平的提高，建筑業(yè)得以迅速發(fā)展，高樓層建筑不斷出現(xiàn)。 1887 年，美國奧的斯公司制造出世界上第一臺電梯，這是一臺以直流電動機(jī)傳動的電梯，運(yùn)行速度非常慢，只有 10m/min。 1902 年，瑞士的迅達(dá)公司研制成功了世界上第一臺按鈕式自動電梯，采用全自動的控制方式，提高了電梯的輸送能 力和安全性。 1900 年，美國奧的斯公司制成了世界上第一臺電動扶梯。中國最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，是由美國奧的斯公司于 1901 年安裝的。 電梯給人們的生活帶來了便利，也為我國現(xiàn)代化建設(shè)的加速發(fā)展提供了強(qiáng)大的保障。近年來，人們對乘坐電梯的安全性和舒適性提出了更高的要求，這就要求電梯的研究者和開發(fā)者提高電梯控制技術(shù)，以滿足人們對于乘坐電梯日益增長的要求。 國內(nèi)外相關(guān)研究動態(tài) 我國現(xiàn)已成為世界上擁有電梯數(shù)量最多的國家，電梯控制技術(shù)也達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。會議對目前國際電梯發(fā)展的各個方面做了研討。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(diǎn)。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，己由以前的變級調(diào)速 (ACVP)發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速 (ACVV)及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速 (ACVVVF)，使得電梯的速度、加速度、加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。 電梯的管理功能不斷加強(qiáng) ，電梯廣泛采用微機(jī)控制技術(shù)，不斷滿足用戶的使用功能要求。 智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。 電梯控制系統(tǒng)的發(fā)展方向 電梯在驅(qū)動方式上經(jīng)歷了卷筒式驅(qū)動、牽引式驅(qū)動等歷程，逐漸形成了直流電機(jī)拖動和交流電機(jī)拖動兩種不同的拖動方式。 作為載人工具，人們對于電梯在運(yùn)行的平滑性、高速性、準(zhǔn)確性和高效性等一系列靜態(tài)性能方面提出了更高的要求。同時，無機(jī)房電梯在新世紀(jì)將會有較大速度發(fā)展。 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(jìn)性能、高舒適性的 VVVF電梯，如今已成為電梯行業(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。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。此外，電梯的雙向安全裝置、無抵抗、無線控制、綠色環(huán)保 — 安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來電梯的重要發(fā)展方向。 可編程序控制器 （ Programmable Logic Controller）簡稱 PLC，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)，用面向控制過程面向用戶的 “ 自然語言 ” 編程，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置，是在繼電器順序控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種以處理器為核心的通用自動控制裝置 ， 它 既保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、控制精度高、可靠性好、控制 程序可隨工藝改變、易于與計(jì)算機(jī)接口和維修方便等諸多高品質(zhì)性能，又采用一種可編程運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。 PLC 產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。美國和歐洲的 PLC 技術(shù)是在相互隔離的情況下獨(dú)立研究開發(fā)的，因此美國和歐洲的 PLC 產(chǎn)品有明顯的差異性。 歐美以大中型 PLC 而聞名，而日本的主推產(chǎn)品定位在小型 PLC 上。 本設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書要求，將三菱 FX2N 系列可編程序邏輯控制器（ PLC）應(yīng)用于五層居民 電梯進(jìn)行邏輯控制，通過合理的選擇和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行的可靠性、可維護(hù)性 以及靈活性，與傳統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)相比，提高了電梯的控制水平，改善電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到較為理想的運(yùn)行效果。另外在轎廂內(nèi)外均有信號燈顯示電梯的運(yùn)行方向及所處樓層數(shù)。 傳統(tǒng)的繼電器電梯控制系統(tǒng)是一種邏輯電路控制系統(tǒng)，采用繼電器構(gòu)成邏輯電路實(shí)現(xiàn)對電梯的控制，需要器件很多，電路復(fù)雜，可維護(hù)性差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們對于運(yùn)行效率和乘坐舒適度的要求。 PLC 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。系統(tǒng)控制核心為 PLC 主機(jī)，操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護(hù)等信號通過 PLC 輸入接口送入 PLC，然后通過程序控制向拖動系統(tǒng)發(fā)出信號。 這一部分由拽引部分、電動機(jī)以及相應(yīng)的開關(guān)電路以及開門機(jī)組成。 該部分直接與樓宇電力線路相連接 ，提供電梯運(yùn)行的動力。 （ 2）第二部分是電梯的主要硬件組成，電梯最主要的部分是轎廂、廳門和井道，轎廂主要承擔(dān)載人任務(wù)，門廳承擔(dān)開關(guān)門的任務(wù)。 （ 3） 電氣設(shè)備及控制裝置由曳引機(jī)、選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和顯示器組成，顯示器包括兩部分，分別是轎廂內(nèi)和各層的門廳中指示電梯運(yùn)行方向和所處樓層的顯示 器。 其他的附屬裝置包括電梯的重量平衡系統(tǒng)及設(shè)備和平層設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)電梯的平穩(wěn)、安全、高效運(yùn)行，提高乘客乘坐電梯的舒適感。因使用電磁力來動作，稱之電磁制動器，具有響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，也稱作剎車閘。 （ 2）行程極限保護(hù)裝置。防止越程的保護(hù)裝置一般是由設(shè)置在井道內(nèi)上下端站附近的強(qiáng)迫換速開關(guān)、限位開關(guān)和極限開關(guān)組成，這三種開關(guān)均為電氣開關(guān)，都必須符合電氣安全觸點(diǎn)要求。 強(qiáng)迫減速開關(guān)是防止越程的第一道關(guān)，設(shè)置在正常緩速開關(guān)之后，兩個換速開關(guān)分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上的撞塊就觸動此開關(guān)，通過電氣傳動控制裝置，使電動機(jī)強(qiáng)迫減速，以避免轎廂沖頂或者登底。 極限開關(guān)是防越程的第三道保護(hù)，當(dāng)限位開關(guān)動作后電梯仍不能停止運(yùn)行，則觸動極限開關(guān)切斷電路模式驅(qū)動主機(jī)迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 防越程保護(hù)開關(guān)都是由安裝在轎廂上的撞桿觸動的，撞桿必須保證有足夠的長度，在轎廂整個越程的范圍內(nèi)都能壓住開關(guān)，而且開關(guān)的控制電路要保證開關(guān)斷開時，電路始終不能接通。發(fā)生異常情況時，按 “ 停止 ” 按鈕即可切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。當(dāng)?shù)乜虞^深時可以在下底坑時梯子旁和底坑下部各設(shè)一個串聯(lián)的停止開關(guān)。 （ 4）廳門開 關(guān)：每 個 廳門開關(guān)都裝有門鎖開關(guān)，僅當(dāng)廳門關(guān)上才允許電梯啟動。 （ 5）關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門的過程中如安全觸板碰到乘客，將發(fā)出信號，門電動機(jī)停止關(guān)門，反向開門，延時重新關(guān)門。 （ 6）超載開關(guān)：當(dāng)超載時轎廂底下降，超載開關(guān)動作，電梯不能關(guān)門和運(yùn)行 。 電梯信號的控制基本由 PLC 軟件實(shí)現(xiàn)。 圖 2 電梯信號 PLC 控制系統(tǒng)圖 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 電梯控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能 電梯控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的基本功能如下： （ 1）一臺電動機(jī)控制轎廂的上升和下降。 （ 3）電梯到位后具有手動或自動開門或關(guān)門功能。 （ 5）電梯內(nèi)外設(shè)有方向 指示燈及電梯當(dāng)前層號指示燈。 （ 6）待客自動開門，當(dāng)電梯在某層停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動開門迎客。 在一般情況下，電梯停站 4 到 6 秒應(yīng)能自動 關(guān)門。 （ 8）按鈕 開門。 （ 9）內(nèi)指令記憶。 （ 10）自動定向。 （ 11）呼梯記憶與順向截停。 （ 12）自動換向。 （ 13）自動關(guān)門待客。 （ 14）自動返基站。 電梯操作方式 通過查閱資料，了解到常見的電梯操作方式有如下兩種： 第一種，單轎廂下集選是控制室登記所有轎廂和廳門下行召喚，轎廂上行是只答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層后自動改變運(yùn)行方向?yàn)橄滦?，?yīng)答廳門下行召喚。直至最高層自動反向應(yīng)答下行 召喚和轎廂召喚。做到這一點(diǎn)的關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號，在接近層樓面時按距離精確地自動矯正速度給定曲線。不論哪種方式產(chǎn)生的減速命令，由于負(fù)載變化、電網(wǎng)波動、鋼絲繩打滑等，都會使減速過程不符合平層 技術(shù)要求，為此一般在離樓層 100mm 到 200mm 處設(shè)置一個平層矯正器，以確保平層的長期準(zhǔn)確性。 （ 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(jìn)行編碼，在各種編碼方式中式和電梯控制的只有格雷變形碼，但它是無權(quán)代碼，進(jìn)行運(yùn)算時需采用 PLC 指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也只會使程序變得龐大。編碼器可直接與 PLC 高速脈沖輸入端相連，電源也可利用 PLC 的內(nèi)置 24V 直流電源，硬件連接可謂簡單方便，高層電梯可以應(yīng)用這種方法。樓層感應(yīng)干簧管的示意圖如圖 3 所示。門電動機(jī)是開關(guān)門的動力源，通常采用直流電動機(jī)。采用他勵方式，并用變壓調(diào)速方式方法來控制開關(guān)門的速度，即控制門電動機(jī)轉(zhuǎn)速。在門上或門框上裝有 機(jī)械的或電子的門探測器，當(dāng)門探測器發(fā)現(xiàn)門區(qū)有障礙時，便發(fā)出信號給控制部分，停止關(guān)門、重新開門，待障礙消除后，方可關(guān)門。 將光電裝置安裝在門上，使光線水平地通過門口，當(dāng)乘客或物品遮斷光線時，就能使門重新打開。這已成為電梯界廣泛采用的電梯門保護(hù)裝置。普通光幕可直接代替機(jī)械式安全觸板，分為運(yùn)動型光幕和非運(yùn)動型光幕。二合一光幕由于具有雙重保護(hù)功能，即將成為門電梯保護(hù)裝置的主流。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 4 PLC 型號確定