PLC控制的五层电梯装置MCGS组态画面设计.docx

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PLC控制的五层电梯装置MCGS组态画面设计

设计（论文）题目

PLC控制的五层电梯装置MCGS组态画面设计

学院：

河源职业技术学院

学生姓名：

黄苏颂

专业班级：

09应用电子

（2）班

学号：

2009108238

指导教师：

潘益玲

2012年6月1日

摘要

随着经济的发展，现代城市中的高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。

而电梯性能的好坏，除了电机等硬件以外，电梯控制系统是其核心因素。

PLC（Programmablelogiccontroller）因其简单易用、可靠性高、维修养护方便和抗干扰能力强等优点，在电梯控制领域应用极为广泛。

本文以三菱FX2N系列PLC为例，以五层电梯为设计对象，分别从电梯控制系统的构成及工作原理，系统PLC配置方案，PLC软件设计，PLC软件的调试仿真和电梯硬件选取等方面，详细的阐述了PLC在电梯控制系统中的应用，形成了以PLC为控制系统的完整的电梯模型，使电梯在更精确、更可靠、更快速的控制平台上运行。

关键词：

五层电梯装置，可编程控制器PLC，MCGS组态软件

引言

随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。

电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。

实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。

目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。

从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。

国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；目前电梯设计使用可编程控制器（PLC），要求功能灵活，编程简单，故障少，噪音低，通用性和灵活性高。

维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。

当乘员进入电梯后，按下楼层按钮，电梯门自动/手动关闭后。

电梯进行下列运作：

根据轿厢所处位置及乘员所到层数。

判定轿厢的运行方向，保证轿厢停在选定的楼层上；同时，根据楼层的呼叫，与电梯相同运行方向时停车，自动/手动开关门。

另外在轿厢内外均有信号灯显示电梯的运行方向及所处楼层数。

第一章绪论

继电器控制系统的特点及存在问题

1电器控制系统的优点

（1）所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。

（2）系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。

（3）大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。

（4）多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全熟悉掌握的人员较多。

电梯继电器控制系统存在的问题

（1）系统触点繁多接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，

因而故障率较高。

（2）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的

控制功能不易增加，技术水平难以提高。

（3）电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度

难以提高。

（4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。

（5）由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，费时费工。

电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。

且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。

1.2PLC及其在电梯控制中的应用特点

1.2.1PLC的特点

PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。

PLC与普通微机一样。

以通用或专用CPU作为字处理器，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器），进行点（位）运算与控制。

PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修。

编程简单、灵活性强等特点。

1、可靠性：

对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。

（1）PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。

（2）PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，使可靠性提高。

（3）PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。

（4）PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件。

采用了精简化的编程语言，编程错误率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。

（5）在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。

例如，采用可靠性的元件；采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护；对存储器内容的保护等。

（6）PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。

例如，采用软件滤波等；软件自诊断；简化编程语言等。

2、易操作性

PLC的易操作性表现在下列几个方面：

（1）操作方便

PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。

大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。

编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。

更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。

更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。

（2）编程方便

PLC有多种程序设计语言可供使用。

对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。

采用布尔助记符编程语言，十分有助于编程人员的编程。

（3）维修方便

PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低。

当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。

3、灵活性

PLC的灵活性表现在以下几个方面：

（1）编程的灵活性。

PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。

编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。

（2）扩展的灵活性。

PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。

它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。

（3）操作的灵活性。

操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。

1.2.2PLC控制电梯的优点

（1）在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。

（2）去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。

（3）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。

（4）PLC可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。

（5）用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。

（6）更改控制方案时不需改动硬件接线。

此外，微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷而没被广泛采用。

PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。

1.3电梯的功能要求

（1）电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。

（2）利用指示灯显示电梯厢外的呼唤信号、电梯厢内的指令信号和电梯的到达信号。

（3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。

（4）电梯的上行下行有一台电机牵引。

电机正传，电梯上升；电梯反转，电梯下降。

（5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。

电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。

（6）每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮、楼层指令按钮。

（7）电梯启动、运行、到站实现速度的调节。

第二章电梯概述

2.1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2-3m/s超高速电梯3-10m/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。

（6）按曳引机结构分类：

有齿曳引机电梯，无齿曳引机电梯。

电梯的主要组成部分

a）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。

b）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。

c）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。

d）其它装置：

对重装置、补偿装置等。

2.3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。

（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。

第三章五层电梯的设计

3.1设计思路

1）电梯控制系统实现的功能

a）接受每个呼叫按钮（包括内部和外部的呼叫）的呼叫命令，并作出相应的响应。

b）电梯停在某一层时，此时按动该层的呼叫按钮（上呼叫或下呼叫），则相当于发出打开电梯门命令，进行开门的动作过程；若此时电梯的轿箱不在该层，则等到电梯到达后开门，按照不换向原则控制电梯向上或向下运行。

c）电梯运行的不换向原则是指电梯优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫，直到这些命令全部响应完毕后才响应使电梯反方向运行的呼叫。

d）电梯在每一层都有一个行程开关，当电梯碰到某层的行程开关时，表示电梯已经到达该层。

e）当按动某个呼叫按钮后，相应的呼叫指示灯亮并保持，直到电梯响应该呼叫为止。

f）当电梯停在某层时，在电梯内部按动开门按钮，则电梯门打开，按动电梯内部的关门按钮，则电梯门关闭。

但在电梯行进期间电梯门是不能被打开的。

g）当电梯运行到某层后，相应的楼层指示灯亮，直到电梯运行到前方一层时楼层指示灯改变。

2）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，只答应上行召唤，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：

登记所有厅门和轿厢召唤；上行时顺应答轿厢和厅门上召唤，直至最高层自动反向应答下行召唤和轿厢召唤。

系统采用全集选操作方式。

3.2I/O点数的分配

本设计选用三菱公司的FX2N-64MR的PLC，它是一种整体式结构的PLC，并且指令丰富，功能强大，可靠性高，适应性好，结构紧凑