基于plc的电梯控制程序设计_毕业论文(编辑修改稿)

基于plc的电梯控制程序设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

装在美国纽约的帝国大厦。 1— 轿厢 2— 曳引轮 3— 对重 第二次世界大战后，建筑业的发展促使电梯进入了高峰发展时期，代表新技术的电子技术被广泛应用于电梯领域的同时，陆续出现了群控电梯、超高速电梯、交流变频变压调速电梯。 随着电力电子技术的发展，晶闸管变 流装置越来越多地用于电梯系统，使电梯的拖动系统简化，性能提高。 同时交流调压调速系统的研制和开发，使交流电梯的调速性能有了明显的改善。 进入 20 世纪 80 年代，通过控制电动机定子供电电压与频率电梯运行速度的调压调频技术研制成功，出现了交流变压变频（ VVVF）调速电梯，开拓了电梯拖动的新领域。 1993 年，日本生产了 梯，结束了直流电梯独占高速领域的历史。 电梯发展的今天，在使用需求和新技术应用方面都进入到全面发展时期，随着智能化、信息化建筑的兴起与完善，要求电梯不只是完成垂直 运输的基本功能，还应以人为本提高舒适度，特别从电梯运行的控制智能化角度考虑，电梯的优质服务不再是西安交通大学网络教育学院论文 8 单一的“时间最短”问题，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统等方法，以期实现单梯与群控管理的最佳模式。 合理的配置与使用远程监控与故障诊断、节能以及减少环境污染等。 本文中着重电梯的升降控制逻辑，不调节主电动机的升降速度以及电梯的安全保护措施。 电梯设备 电梯的分类 电梯的分类有各式各样： （ 1）按速度分类 低速电梯 1m/s 以下 高速电梯 23m/s 超高速电梯 310m/s （ 2）按用途分类 乘客电梯 住宅电梯 观光电梯 载货电梯 客货两用电梯 车辆电梯 其他电梯 （ 3）按拖动方式分类 交流电梯 直流电梯 液压电梯 齿轮齿条电梯 螺杆式电梯 （ 4）按有无司机分类 有司机电梯 无司机电梯 有 /无司机电梯 （ 5）按控制方式分类 手柄操纵控制电梯 按钮控制电梯 信号控制电梯 集选控制电梯 群控电梯 （ 6）按曳引机结构分类 有齿曳引机电梯 无齿曳引机电梯 （ 7）其它分类方式 按轿厢尺寸的大小分类时，经常使用“小型”、“超大型”等词来描 述电梯。 按机房位置不同可分为：机房位于井道顶部的上置式电梯；机房底部的下置式电梯。 电梯的主要组成部分 （ 1） 曳引部分：通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。 电动机带动曳引机旋转 使轿厢上下运动。 （ 2） 轿厢和厅门：轿厢由轿架，轿底，轿壁和轿门组成；厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式和直分式等。 （ 3） 电器设备及控制装置：有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅外指示器组成。 （ 4） 其它装置：对重装置、补偿装置等。 电梯的安全保护装置 （ 1） 电磁制动器：装于曳 引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动。 （ 2） 强迫减速开关：起分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速西安交通大学网络教育学院论文 9 时，轿厢上撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。 （ 3） 限位开关：当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动，强迫停车。 （ 4） 行程极限保护开关：当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。 （ 5） 急停按钮：装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。 （ 6） 厅门开关： 每个厅门都装有门锁开关。 仅当厅门关上才允许电梯启动 ； 在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。 （ 7） 关门安全开关：常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。 （ 8） 超载开关：当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。 （ 9） 其它的开关：安全窗开关，钢带轮的断带开关等。 电梯技术发展情况 （ 1） 电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。 （ 2） 电梯的拖动技术有了较大的发展 ，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。 逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得到愈来愈 广泛的应用。 交流拖动电梯更是得到迅速的发展，已由以前的变级调速（ ACVP）发展成为调压调速（ ACVV）及调频调压调速（ ACVVVF），使得电梯的速度、加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。 （ 3） 电梯的逻辑控制已从过去简单的继电器 —— 接触器控制发展为可编程序控制器（ PLC）和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯可 靠性得到很大的提高。 （ 4） 电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足拥护的使用功能要求。 如紧急停车操作，消防员专用、防捣乱系统等。 （ 5） 智能群控管理得到广泛应用。 （ 6） 机械传动方面，由于国际上机构加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形式多样化。 电梯发展展望 （ 1） 结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化。 随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。 同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。 （ 2） 技术含量更高，性能更好。 电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的 VVVF 电梯，西安交通大学网络教育学院论文 10 如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁净、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流；由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代 VVVF 技术。 另外，网络控制和智能群控系统以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。 （ 3） 安装更方便、更快捷 高效、安全、可重复使用的无脚手架 安装，将是高层电梯安装的主要方式，随着技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。 此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保 —— 安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。 西安交通大学网络教育学院论文 11 3 PLC 的选择及其硬件开发 可编程序控制器（ PLC）的选择 电梯 PLC 控制系统不再使用继电器 控制系统中模拟轿厢运动的机械选层器。 电梯运行过程中，轿厢所处楼层位置如何检测， PLC 软件如何根据给定的输入信号及运行条件判断或计算楼层数，是电梯正常运行的首要问题，是正确定向和选层换速的前提。 轿厢位置检测 轿厢位置检测装置俗称选层器，它检测电梯轿厢运行状态，所处位置，及时向控制系统发出所需要的信号。 其主要功能是：根据登记的内选与外呼信号和轿厢的位置关系，确定运行方向；当电梯将要到达所需停站的楼层时，给曳引电动机减速信号，使其换速；当平层停车后，发出信号以消去已应答的选层、呼梯信号，并指示轿 厢当前位置，选层器种类较多，通常分为三大类，即机械选层器、继电器选层器和微机选层器。 其中机械选层器与继电器选层器将随着继电器控制电梯的逐步淘汰而淘汰。 位置检测方法主要有如下几种： 1）用于簧管磁感应器或其它位置开关。 这种方法直观、简单，但由于每层需使用一个磁感应器，当楼层较高时，会占用 PLC 太多的输入点。 2）利用稳态磁保开关。 这种方法需对磁保开关的不同状态进行编码，在各种编码方式中适合电梯控制的只有格雷变形码，进行运算时需采用 PLC 指令译码，比较麻烦，软件译码也使程序变的庞大。 由于本文是五 层电梯的控制故选用感应器检测轿厢位置。 可编程控制器（ PLC）的选型 考虑到本次设计的电梯系统有 七 层，且开关量居多，模拟量较少；对于开关量控制为主的系统而言，一般 PLC 的响应速度足以满足控制的要求，在小型 PLC 中整体式比模块式的价格便宜，体积也小， 综合考虑后，系统选择了日本三菱公司生产的 FX2N系统 PLC。 FX2N 系统 PLC 具有以下几方面的优点： 1） FX2N 配置灵活，除主机单元外，还可扩展 I/O 模块， A/D 模块， D/A 模块和其它特殊功能模块。 2） FX2N 指令功能丰富，有 各种指令 107 条，且指令执行速度快。 3） FX2N 可用内部辅助继电器 M，状态继电器 S，定时器 T，寄存器 D，计数器 C 的功能和数量满足了系统控制要求的需要。 西安交通大学网络教育学院论文 12 4） FX2N 的编程可用编程器，也可以在 PC 机上使用三菱公司的专用编程软件包 MELSE MEDOC 来进行。 编程语言可用梯形图或指令表。 尤其是可用 PC 机对系统实时进行监控。 为调试和维护提供了极大的方便。 PLC 控制系统硬件开发 电梯 PLC 的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。 图 31 为电梯 PLC 控制系统的基本结构图，主要硬件包括 PLC 主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。 系统控制核心为 PLC 主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过 PLC 输入接口送入 PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。 图 31 电梯控制系统的基本结构 设计思想 1）信号控制系统 电梯信号控制基本由 PLC 软件实现。 电梯信号控制系统如图 32 所示，输入到 PLC 的控制信号有： 运行方式选择（如自动、有 /无司机、检修、消防运 行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息 、开关门及限位信号、门区和平层信号等。 2）电梯控制系统实现的功能 电梯的控制系统实现如下功能： ① 一台电机控制上升和下降，各层设上 /下呼叫开关（最顶层与起始层只设一只）。 ②电梯到位后，具有手动或自动开门关门功能。 西安交通大学网络教育学院论文 13 图 32 电梯 PLC 控制系统框图 ③电梯内设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯及层楼指令键。 ④待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门迎客。 自动关门待客。 ⑤自 动关门与提早关门，在一般情况下，电梯停站 4～ 6s 应能自动关门；在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作。 ⑥按钮开门。 在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开。 ⑦内指令记忆。 当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向。 电梯应能按先入为主的原则，自动确定运行方向。 自动换向，当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号。 ⑨呼梯记忆与顺向截停。 电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能 自动逐一停靠应答。 ⑩自动返基站。 当电梯设有基站时，电梯在完成全部指令后，自动驶回基站，停机待客。 3）电梯操作方式 单台电梯的操作方式有手柄操纵控制、按钮控制、信号控制和集选控制等。 在乘客电梯中几乎全部采用集选控制方式。 ① 单轿厢下集选控制：登记所有轿厢和厅门下行召唤；轿厢上行时，只答应轿厢召唤，直至最高层；自动改变运行方向为下行，应答厅门下行召唤。 ② 单轿厢全集选：登记。