基于plc的电梯控制系统设计论文

基于plc的电梯控制系统设计论文内容摘要：

电梯的平层、停层装置示意图 停层装置 图 4 所示，在电梯的井道内每层站装有一只磁铁板，当轿厢运行到相应层站时，磁铁板插入平层感应器内，以此检测电梯所处位置和平层信号。 开关装置 安全窗及其开关 ,安全钳及其开关，限速器及其开关，上，下限位开关， 上下强迫停止开关，极限开关 电梯的轿厢顶部开有安全窗，供紧急情况下疏散乘客，当安全窗打开时，电梯不允许运行。 安全钳是为防止电梯曳引钢绳断裂及超速运行的机械装置，用以在是述情况下，将轿厢夹持在导轨上。 限速器是用以检测电梯运行速度的机械装置，当电梯超速运行时，限速器动作，带动安全钳使 电梯停止运行。 以上三种装置的动作 通过其相应天关来检测。 当电梯运行至上，下极限位置时仍不停车，上，下限位开关动作，发出停车信号，若不能停车，将压下上，下强迫停止开关，强制电梯停止运行；若还不能停车，将通过机械装置带动极限开关 SQ0 动作，切断电梯曳引电动机的电源，以达到停车的目的，避免电梯出现冲顶与 蹾 底事故。 为了便于对电梯的工作原理及 PLC 控制系统进行分析，现列出 5 层 5 站电梯 的电见下表： 5层 5站电梯电气元件表 元件符号 名称及作用 元件符号 名称及作用 KM1 上行接触器 1SB14SB1 1 楼 4 楼 上行外呼按钮 KM2 下行接触器 2SB25SB2 2 楼 5 楼下行外呼按钮 KM3 高速接触器 1HL5HL 1 楼 5 楼指示灯 KM4 低速接触器 6HL、 7HL 上、下行指示灯 KM5 启动加速接触器 HL HL7 操纵箱上、下行指示记忆灯 KM6KM8 制动减速接触器 HL8 1 楼外呼指示记忆灯 KM9 开门接触器 HL9 2 楼上呼指示记忆灯 KM10 关门接触器 HL10 2 楼下呼指示记忆灯 SQ5 基站开关 HL11 3 楼上呼指示记忆灯 SQ6 开门到位开关 HL12 3 楼 下呼指示记忆灯 SQ7 关门到位开关 HL13 4 楼上呼指示记忆灯 SQ8 开门调速开关 HL14 4 楼下呼指示记忆灯 SQ9SQ10 关门调速开关 HL15 5 楼下呼指示记忆灯 SQ11SQ15 1 楼 5 楼厅门锁开关 SA1 状态运行选择钥匙开关 SQ16 轿门关闭到位开关 SA2 基站开关梯钥匙开关 SQ17 上限位开关 SQ1 安全窗开关 SQ18 下限位开关 SQ2 安全钳开关 SQ19 上行强迫停止开关 SQ3 限速器开关 SQ20 下行强迫停止开关 SQ4 轿内急停开关 SB1 开门按钮 1KR 上平层感应器 SB2 关门按钮 2KR 下平层感应器 SB3 上行启动按钮 3KR 开门感应器 SB4 下行启动按钮 SQ 电源开关 SB5SB9 1 楼 5 楼内选层按钮 4 PLC控制部分 PLC 的选择 传统的控制方法是采用继电器 — 接触器控制。 这种控制系统较复杂，并且大量的硬件接线使系统可靠性降低，也间接地降低了设备的工作效率。 采用可编程控制器较好地解决了这一问题，可编程控制器是一种将计算机技术、自动控制技 术和通信技术结合 在一起的新型工业自动控制设备，不仅能 实现对开关量信号的逻辑控制 ,还能实现与上位计算机等智能设备之间的通信。 因此，将可编程控制器应用于 电梯控制 ，完全能满足控制要求。 且具有操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点。 在本控制系统中，所需的开关量输入为 32点，开关量输出为 29点，考虑到系统的可扩展性和维修的方便性，选择模块式 PLC。 由于本系统的控制是顺序控制，选用日本 三菱 电工公司生产的 FX2N80MR的 PLC来 控制 整个系统。 之所以选择这种PLC，主要考虑 FX系列 PLC有以下特点： （ 1） 可靠性高 、 抗干扰能力强 PLC 是为工业控制 而设计的 ， 除了对器件的严格筛选外 ， 在硬件和软件两个方面还采用可屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等措施 ， 使可编程控制器具有很强的抗干扰能力 ， 其平均无故障时间达到 30000h以上。 （ 2）编程直观、简单 考虑到大多数电气技术人员熟悉电气控制线路的特点 ，PLC没有采用微机控制中常用的汇编语言 ， 而是采用了一种面向控制过程的梯形图语言。 梯形图语言与继电器原理图相类似 ， 形象直观 ， 易学易懂 ， 电气工程师和具有一定知识的电气技术人员都可在短时间内学会 ， 计算机技术和传统的继电器控制技术间的隔阂在 PLC上完全不存在。 因此 ， 许多国家生产的 PLC都把梯形图语言作为第一用户语言。 此外 ， 还可采用指令表进行编程控制。 （ 3）适应性好 PLC 是通过程序实现控制的。 当控制要求发生改变时 ， 只要修改程序即可。 由于 PLC 产品已标准化、系列化、模块化。 因此能灵活方便地进行系统配置 ， 组成规模不同、功能不同的控制系统。 其适应能力非常强 ， 既可控制一台机器 ， 一条生产线 ， 也可控制一个复杂的群控系统 ， 既可以现场控制 ，又可以远距离控制。 （ 4）功能完善 、 接口功能强 PLC 具有数字量和模拟量的输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、通信、人机 对话、自检、记录和显示等功能 ， 使设备控制水平大大提高 ； 其接口功率驱动范围较大 ， 不像普通的计算机输出信号需放大才能驱动负载 ， 极大地方便了用户。 其常用的数字量输入输出接口 ， 就电源而言有 110V、 220V交流和 5V、 48V直流等多种。 输入 /输出 电路的设计 PLC 的电源控制电路 PLC 采用 AC220V 供电，如下图 5 所示，电梯正常工作时，锁梯开关 SA2 接通， PLC 电源接通，程序正常运行，锁梯时， SA2 断开， PLC 断电，电梯停止运行。 图 5 PLC电 源控制电路 输入设备 启动 、停止选择 开关 SQ1 限位开关 SQ2～ SQ8 点动开关 SB1～ SB18 安全开关 SA1 门锁开关 SA2 自动 SA3 检修 SA4 上减速 SA5 下减 速 SA6 输出设备 控 制 上行、下行、高速、低速、启动加速、制动减速、开门、关门 电机的接触器 KM1～ KM10 工作方式指示 灯 HL1～ HL15, 楼梯层数字显示 HL16。 将电梯运行过 程中的各种输入信号，送入 PLC 的输入口构成其输入电路图。 完成电梯运行的各种执行元件及指示电梯运行状态的各种指示灯，均要受到 PLC输出口的控制，构成其输出电路。 其输入 /输出电路如下图 6 所示。 由上述输入 /输出电路可知输入输出点分别为 32 点和 29 点，故可选择 FX2N80MR 的 PLC 构成其控制系统。 PLC输入、输出接线图如下页图 6所示。 图 6是 PLC和外围设备的外部接线图 ，应说明的是 PLC面板上标有“ COM”标记的端子即可作为公共端。 梯形图设计 梯形图的设计可以分成几个环节进行，然后再将这 些环节组合在一起，形成完整的梯形图。 开门环节 电梯的开门存在以下几种情况 （ 1） 电梯投入运行前的开门 此时电梯位于基站，将开关电梯钥匙手插入 SQ1（程序中 X010）内，旋转至开关电梯位置，此时 PLC 电源接通，程序开始运行，电梯自动开门，乘客或司机进入轿厢，选层后电梯自动进行。 (2)电梯检修时开门 检修状态下（ X003 接通），开门均为手动状态，由开关门按钮 SB1（ X004）， 图 6 5层 5站电梯 PLC控制 I/O图 SB2（ X005）实施开门与关门。 (3)电梯自动运行停层时的开门 电梯在 停层时，至平层位置， M140 接通，电梯开门 (4)电梯关门过程中的重新开门 在电梯关门的过程中，当需要重新开门时，可以通过开门按钮 X004 实施重新开门。 大多数电梯现采用光幕或机械安全触板进行检测，自动发送重新开门信号，以达到重新开门的目的。 (5)呼梯开门 电梯到达某层站后，若没有人继续使用电梯，电梯将停靠在该层站待命；若有人在该层站呼梯，电梯将首先开门，以满足用梯的要求。 电梯在运行的过程中，当有外呼梯信号时，若顺向运行，则电梯停层开门；若逆向运行，则电梯不停层。 (6)防夹或超载开门 当电梯在关门的过程 中，如有东西夹在门上，则电梯在关门的过程中关不上，会使 X037 接通；或电梯超载，轿箱底下的称重开关 X036 接通，使程序中的 M20接通，则电梯重新开门。 (7)电梯在运行中禁止开门 开门环节的梯形图如下图 7 所示： 图 7 开门环节程序梯形图 电梯的关门环节 (1)电梯停用后的关门 此时电梯到达基站，司机或乘客离开轿厢，电梯自动关门，司机将开、关梯钥 匙插入 SA2，旋转到关梯位置，电梯诉安全回路被切断， PLC 停止运行，电梯被关闭。 （ 2） 自动关门 电梯开门时开始计时，时间到后，电梯应自动关门。 （ 3） 提前关门 停站时间未到时，可以用按钮 X005 实现提前关门。 （ 4） 检修关门 考虑检修状态时的关门，检修关门不自锁。 （ 5） 电梯超重时禁止关门 关门环节的梯形图如图 8 所示： 图 8 电梯关门环节程序梯形图 图 9 重复开关、关门电路和故障显。