基于PLC的三层电梯控制系统设计资料.docx

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基于PLC的三层电梯控制系统设计资料

摘要

现今社会中，经纪发展迅速，高楼大厦，日益增多，高层建筑中，楼层高的有几十层，仅仅是楼梯已无法达到人们的需求，电梯的出现解决了这一难题，所以，电梯的发展也成为了一种趋势，对于电梯控制越来越高，被人们所青睐，成为了高层建筑中的列班车。

人们生活好了，对于安全以及生活舒适度的要求也更高，因而电梯在之后的发展中，也随着这一趋势发展。

对于如何达到乘客乘坐电梯时，既安全又舒适这一问题，电梯的控制要求在电机调速、控制精度、以及调速范围等等，在各个方面提出了更加严格的控制要求。

随着工业需求发展，PLC也由此诞生，利用PLC控制，为其提供了更为宽广的发展方向。

PLC因工业而生，随着其发展，其体积越来越小、功能也越来越完善、控制效果更加稳定、能够减小外界干扰对其的影响。

具有把机械和电气元器件，集成在一个系统里的功能。

因此，PLC对于电梯的发展，也成为了其操作的关键技术。

关键词：

电梯、PLC、继电器

ABSTRACT

Inthemodernsociety,therapiddevelopmentofthebrokerage,high-risebuildings,increasingly,high-risebuildings,floorshigh,dozensoflayerisonlystairshavebeenunabletomeetthedemandofpeople,theemergenceoftheelevatorsolvedthisdifficultproblem,therefore,thedevelopmentoftheelevatorhasalsobecomeakindoftrend,forelevatorcontrolmoreandmorehigh,favoredbypeople,becameahigh-risebuildingcolumnsinthebus.Peoplelivingwell,alsototherequirementofsafetyandcomfortoflifeishigher,sotheelevatorinlaterdevelopment,alsowiththedevelopmentofthistrend.Abouthowtoattainthepassengerelevator,safeandcomfortablethisproblem,theelevatorcontrolrequirementsinthemotorspeedandcontrolprecisionandspeedrangeandsoon,putsforwardthemorestrictcontrolrequirementsineachaspect.Alsowasborn,withthedevelopmentofindustrialdemand,PLCcontrolusingPLC,providedthedevelopmentdirectionofwider.PLCforindustry,alongwithitsdevelopment,itsvolumeismoreandmoresmall,functionalsomoreandmoreperfect,thecontroleffectismorestable,canreducetheinfluenceofinterferenceonthe.Withthemechanicalandelectricalcomponents,thefunctionofintegratedinasystem.Therefore,PLCforthedevelopmentoftheelevator,hasbecomethekeytechnologyofitsoperation

Keywords:

elevator，PLC，relay

前言

现今社会中，经纪发展迅速，高楼大厦，日益增多，高层建筑中，楼层高的有几十层，仅仅是楼梯已无法达到人们的需求，电梯的出现解决了这一难题，所以，电梯的发展也成为了一种趋势，对于电梯控制越来越高，被人们所青睐，成为了高层建筑中的列班车。

人们生活好了，对于安全以及生活舒适度的要求也更高，因而电梯在之后的发展中，也随着这一趋势发展。

对于如何达到乘客乘坐电梯时，既安全又舒适这一问题，电梯的控制要求在电机调速、控制精度、以及调速范围等等，在各个方面提出了更加严格的控制要求。

电梯的控制是一个复杂的过程，很好的体现了机电一体化，在控制方面，它涉及了很多的领域，例如：

电机传动功能、电气控制功能、土建工程设计等等方面都有所涉及。

除了这些以外，我们还要思考，如何让电梯更加可靠.舒适.美感。

这些都是电梯在被控制时，我们要多加考虑的问题。

电梯发展到现在，已经足够安全。

我们在日常的生活中，常见的电梯里面，都具备很多的安全方面的保护功能。

在安全方面，电梯再设计的时候，对于元器件的选择要求都很高，质量首先要达到保障，其次，还要安装调试，以及，定期还要对其实施维护，对电梯进行保养，以保证电梯的最高质量。

在现在这一发展中，基本上大多的电梯都已经采用plc来实现其控制运行，运用plc控制它来运行，大大提高了它的可靠性，不但如此，维修工人也会得到很大的方便，便于他们维护，在发展潮流中，它的开发周期很短，电梯的运行方式也会逐步近于完善。

用这种方法来实现电梯的控制，已经成为其展潮流，在世界上也是其未来发展的方向。

在外国，为了严格控制电梯的安全性，电梯的制造，安装，调试，以及维修，都已经实行法规，以这种方法以保证电梯的质量，以及安全。

为其性能也提供了严格的保障。

在美国，曾经有一家公司做过调查，对于电梯的安全性的系数做过科学的计算，据其调查结果显示，人们在乘坐电梯所达到的安全系数远远超过了走楼梯的，超过期系数的5倍之多。

从而，我们看出电梯，其安全控制非常严格。

简单的来说，电梯控制很复杂。

然而，随着工业需求发展，PLC也由此诞生，利用PLC控制，为其提供了更为宽广的发展方向。

PLC因工业而生，随着其发展，其体积越来越小、功能也越来越完善、控制效果更加稳定、能够减小外界干扰对其的影响。

具有把机械和电气元器件，集成在一个系统里的功能。

因此，PLC对于电梯的发展，也成为了其操作的关键技术。

第一章电梯的概述

1.1电梯的定义

分为两种，一种，垂直升降，电动机为其提供动力，装载有吊舱，用于高层建筑中，乘人载物。

还有一种，履带式自动电梯，履带上装有踏步板，连续传送，一般装载商城等地方。

1.2电梯的框架

电梯包括8个基本组成部分，各自有自己的工作领域。

曳引系统：

一般由导向轮，曳引钢丝绳，反绳轮组成，运行过程中给电梯传递动力，使电梯运行的作用，是电梯的动力来源。

导向系统：

主要由导靴、导轨以及导轨架组成，限制轿厢自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨作运动，使电梯运行更加稳定。

轿厢：

由轿厢以及轿厢架体组成。

是用来运

送乘客以及货物的电梯组件，是电梯的重要组成部分。

图1-1电梯框架图

门系统：

主要由轿层门，厢门，开门机，门

锁装置组成。

主要作用于封住层站入口及轿厢入口，保障乘客安全。

重量平衡系统：

其主要功能主要是在电梯工作中使轿厢与对重间的重量差额保持在限定的规额中，保证电梯的曳引传动正常，主要由对重以及重量补偿装置组成。

相对平衡轿厢重量。

电气控制系统：

主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏（柜），平层装置，选层等组成。

对电梯的运行实行操纵以及控制。

电力拖动系统：

由电动机，供电系统，速度控制系统组成，用于提供动力，实行电梯速度控制。

安全保护系统：

由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成。

保证电梯安全使用，预防一切危及人身安全的事故，保障人的安全。

1.3电器部件

电气控制系统主要包括控制箱，是指一个层，呼梯盒，调平装置，维护开关，地板检测仪，安全设备，夹带电机，电磁制动器和车门电气元件，位于电梯控制室井道中。

（一）操纵箱

安装在电梯轿厢内靠门边上的轿壁上，外面仅有操纵箱的控制面板，面板上装有根据电梯的需求所设立的运行功能开关和按钮。

如右图所示，仅包含普通电梯操纵面板上应该具有的开关按钮。

（二）电梯楼层指示器

用来标明电梯在传动时实时所在的位置以及传动方向。

一边情况下，电梯的楼层指示器有上下指示灯以及楼层位置的指示灯等。

如图所示。

1）楼层指示灯的种类有两种，一种是信号灯，还有一种是数码管。

这里就只介绍数码管。

数码管楼层指示器，一般在计算机与PLC控制的电梯中使用。

数码管外形，能够显示电梯实时所在的楼层点，当楼层超过楼层指示器九层时，应当采用两个数码管。

此外，上下方向的指示灯用发光二极管指示，用来提醒乘客，电梯所到达的层数。

电梯内配有喇叭，乘客可以用声音来传达信息。

2）楼层信息获取方法：

可以通过井道中的感应器获得，感应器可采用磁感应或者光感应等等，它的工作原理是：

电梯在运行时，轿厢上的隔磁（光）板对应到某层感应器时，感应器触点工作，发出一个开关量信号，从而可以指示所到达的楼层。

（三）召唤盒

召唤盒是用来让乘坐人员传呼电梯的装置，在最下层只有一个上呼按钮，在上层也只有一个下呼按钮，其余的都具有两个传呼功能，上下两个按钮，在按钮被按下后，系统会记录按下的信号，该层的指示灯亮起。

当电梯到达相应的位置后，指示灯就会熄灭。

（四）检修开关

检修开关不会安装在外部，大部分电梯一般都会将其安装在电梯控制机房的控制柜、轿厢内以及轿厢顶部等等地方。

开关盒内部也有很多的按钮，包括检修开关、急停按钮等等按钮，各个按钮都有其特定的功能。

为防止电梯因故障而停电，在轿顶检修开关盒中还设有电源插座、用以照明的后备灯以及开关等，以提高电梯的安全性。

（五）平层装置

平层装置的作用是保证电梯能够在各个楼层停靠的时候准确平层，一般安装在轿顶。

采用永磁或者光电开关，用开关的通断来判断电梯是否平层。

以隔磁板与干簧管感应器为例，在轿厢的顶部安装三个感应器，隔磁板安装在轿厢的导轨架上，隔磁板根据电梯要求的尺寸和形状有铁板制成。

感应器则由永磁钢干簧管以及盒体组成。

在工作过程中，永磁钢对干簧管感应器产生力的作用，从而使得干簧管内的常开触点受力而闭合，常闭触点也随之断开，当电梯达到相应的位置时，隔磁板阻断永磁钢与干簧管的空隙时，永磁钢就会被隔磁板短路，磁场恢复原来的样子。

（六）选层器

选层器有很多种类，但是其大概可以分为三个种类：

机械选层器、继电器选层器以及微机选层器，这里也只介绍微机继电器。

其由专门选层信息传送装置与接受装置组成，信息由微机接受信号运算，完成选层任务。

选层器模拟电梯轿厢的运行状态，向电梯的控制系统发送信号。

根据所传来的信号来确定轿厢的位置以及运行的方向，当电梯到达停靠站时，会给拽引电机发送减速信号，调节电机速度。

（七）控制柜

控制柜是电梯的中枢，电路中涉及到的大部分的元器件都集中在控制柜中，主要是对电梯电力拖动系统进行控制。

从而实现对电梯功能的控制。

1.4电梯控制系统发展的现状

近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展．一些电梯厂也在不断改进设

计、修改工艺。

更新换代生产更新型的电梯，继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。

但是，进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。

可编程序控制器（PLC）最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。

鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式己逐渐被PLC控制所代替。

同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。

因此，PLC控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。

1.5电梯继电器控制系统的特点及存在问题

电梯继电器控制系统的优点：

（l）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，价格较便宜。

（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：

（l）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。

1.6电梯技术发展趋势

绿色化：

随着城市发展的迅速，环境的污染往往伴随着，环境污染的加重，使得人们不得不改变传统的思想理念。

绿色的产品、技术、企业已经成为了现今21世纪的主流。

电梯在绿色方面的研究主要体现在电梯制造、配置、安装、在使用过程中的节能，并减少环境的污染等等方面。

智能化：

时代的发展，计算机、通讯技术也日益强大，从而建筑里的各项信息也能快速传递。

电梯可与大楼里的计算机进行联网，与楼宇里的各项系统进行联系，例如：

消防系统、保安系统等等。

从而是电梯更加人性化、智能化。

给人们带来了诸多的便利和效益。

第2章PLC的概述

2.1定义

可编程控制器，为工业而生。

是一种专为适应在工业环境下，为降低干扰而设计的产品，在外在影响比较大的情况下，进行数字运算而设计的智能化设备。

其内存，用以编程、存储指令。

在其内部进行，按次序有序执行，进行时间以及算数功能的运算，并可以通过数字量或者模拟量进行输入输出，通过这些信号的传递，并以此来控制工业各类机械的生产。

2.2功能

1.逻辑控制功能

逻辑控制功能，通俗的来讲也就是一个对于函数的处理过程。

是作为一种PLC的最为基本的功能。

PLC设有“与”、“非”等逻辑指令。

经过这些指令的运用，按照外部现场设备的控制需要，再根据每一条指定的逻辑运算而进行现场处理后，再将此次运算的数据输出到现场中所要展示效果的对象中，所以PLC代替继电器开关控制，完整的系列，并进行和其他各种接触链接。

此外，在一些逻辑PLC状态中可以无限制的使用之间的逻辑关系，修改非常方便。

2.定时控制功能

用户可以使用PLC多数的定时器，这里定时器的功能就是相当于时间继电器，根据时间的变化来达到所需要的通断链接等。

在使用定时器时，可以在它进行编程时进行设值修改，同时也能够在自主中断其运行时修改运，使用方便灵活。

程序编译下载后，PLC将根据使用者指令的定时器来进行对各个操作进行延时控制或者限制控制，以此来达到工作的需求，实现控制。

3.计数控制功能

PLC为用户提供了很多的计时器。

当计数器的计数值达到设计需要值时，产生状态信号，实现技术的操作控制信号，得到使用的状态，计数器集值可设定的程序，也可以根据需要修改操作，此流程在执行时PLC的计数值是根据计数器统计每一个要控制的状态来决定的，已实现每一个工作过程所对应的计数控制操作。

4.步进控制功能

使用者可以使用PLC多个状态器，从而来完成现到移动条件下的步进，例如时间运算、计数运算等逻辑信号，就是一个工作做完之后，移动条件满足下，可以自动进行下面的工作。

5.数据处理功能

数据处理功能，但大多数的PLC功能丰富，能实现算术运算，数据比较，数据迁移，数据传输，数据转换，解码操作。

如今在每一个PLC更加完善的数据处理功能下，可以实现加减、PID运算、浮点运算工作已不在新鲜，在此基础上可进行CRT、打印机联接，进行数据、流程的直接显示和现场打印等。

6.模数转换功能

在过程控制及闭环流程系统中，具有速度、压力、温度、电流、电压、流率、位移等多种变化，连续不断的物理性质，因为PLC的长期属于逻辑操作的状态，对于这些模拟量的控制主要依靠仪表控制或是分布控制系统DCS。

7.通信联网功能

通信技术是PLC本身与外界设备的信息交换，本功能在多台PLC中建立通信联接，一般主要是与计算机进行通信联接。

连接同样的PLC，实现PLC的几十个不同的方式在连成的网络同级中，使每个PLC的I/O状态相互透明。

计算机作为主机，在计算机与几十台PLC进行联网时，可以现场在计算机上直接控制现场。

目前PLC其通信技术正趋向于完善并向开拓。

8.监控功能

PLC的监控功能是由程序员监测并根据PLC的运行状态，实现在相关运算中的监测作用。

9.停电记忆功能

利用PLC的内存RAM（随机存取存储器）的一部分，建立一个停电保持装置，以确保这一部分的信息断电后不会失去记忆。

PLC通过系统的组成，PLC诊断，自己的一些硬件状态指令的合法性，发现异常，报告和显示错误类型，属于严重的错误将自动终止运行。

2.3特点

PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的一些下列特点：

一、可靠性

对可以维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。

PLC的可靠性高，表现在下列几方面。

（1）与继电器逻辑控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因:

1）PLC不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少。

与此同时，系统的维修简单、维修时间缩短，因此可靠性得到提高。

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、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复等，使可靠性得到提高。

3）PLC有较强的易操作性，它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点，因对操作和维修人员的技能要求降低，容易学习和掌握，不容易发生操作的失误，可靠性高。

（2）与通用的计算机控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因:

1）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控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件。

采用了经简化的编程语言，编程的出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。

因此，PLC的可靠性较通用计算机控制系统的可靠性有较大提高。

2）在PLC的硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性的措施。

例如，采用可靠性高的元件;采用先进的工艺制造流水线生产;对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等，设有对电源的掉电保护、存储器内容的保护并采用看门狗和其他自诊断措施、便于维修的设计等等。

3）在PLC的软件设计方面，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、软件自诊断、简化编程语言、信息保护和恢复、报警和运行信息的显示等等。

一份用户选用PLC原因的调查报告指出，在各种选用PLC的原因中，第一位的原因是由于PLC可靠性高的用户达93%。

其次，才是性能和维修方便等原因。

可见，可靠性高是PLC的主要特点。

二、易操作性

PLC的易操作性表现在下列三个方面:

（1）操作方便：

对PLC的操作包括程序输人的操作和程序更改的操作。

大多数PLC采用编程器进行程序输人和更改的操作。

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

更改程序的操作也可直接根据所需的地址编、继电器编号或触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屏幕上显示。

所以PLC具有操作方便的特点。

（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，梯形图由于与电气原理图较为接近，容易掌握和理解，所以有利于程序的编写和学习。

采用布尔助记符编程语言时，由于符号是功能的简单缩写，十分有利于编程人员的编程。

虽然功能表图、功能模块图和高级描述语句的编程方法应用尚未普及，但是，由于它们具有功能清晰、易于理解等优点，正为广大技术人员所接纳和采用，并发挥出更有效的功能特点。

（3）维修方便：

PLC所具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低了。

当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可根据有关故障信号灯的提示和故障代码的显示，或通过编程器和CRT屏幕的显示，很快地找到故障所在的部位，为迅速排除故障和修复节省了时间。

为便于维修工作的开展，有些PLC的制造企业提供了维修用的专用仪表或设备，提供了故障树等维修用的资料。

有些厂商还提供维修用的智能卡件或插件板，使维修工作变得十分方便。

PLC的面板和结构的设计也考虑了维修的方便性，例如，对需维修的部件设置在便于维修的位置，信号灯设置在易于观察的部位，接线端子采用便于接线与更换的类型等，这些设计使维修工作能方便地进行，从而大大节省维修时间。

采用标准化元件和标准化工艺生产流水线作业，使维修用的备品备件简化，也使维修变得方便。

三、灵活性

PLC的灵活性表现在下列三方面：

（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、功能模块图和语句描述编程语言，只要掌握其中一种语言就可以进行编程。

编程方法的多样性使编程方便，应用面拓展。

由于采用软连接的方法，在生产工艺流程更改或者生产设备更换时，可以不必改变PLC的硬设备，通过程序的编制与更改就能适应生产的需要。

这种编程的灵活性是继电器顺序控制系统所不能比拟的。

正是由于编程的柔性特点，使PLC能大量地替代继电器顺序控制系统，成为当今工业控制领域的重要控制设备。

在柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）和计算机集成过程控制系统（CIPS）中，PLC正成为主要的控制设备，得到广泛的应用。

（2）扩展的灵活性：

PLC的扩展灵活性是它的一个重要的特点。

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

它不仅可以通过增加输人输出单元增加点数，通过扩展单元来扩大容量和功能，也可以通过多台PLC的通信来扩大容量和功能，甚至可通过与集散控制系统（DCS）或其他上位机的通信来扩展它的功能，并与外部设备进行数据的交换等。

这种扩展的灵活性大大地方便了用户。

（3）操作的灵活性：

操作的灵活性是指设计的工作量大大减少，编程的工作量和安装施工的工作量大大减少，操作十分灵活方便，监视和控制变得容易。

在继电器顺序控制系统中所需的一些操作可以简化，不同的生产过程可采用相同的控制台或控制屏等。

四、机电一体。

化为了使得工业生产过程的控制更平稳、更可靠，向优质高产低耗要效益，对过程控制设备和装置提出了机电一体化——仪表、电子、计算机综合的要求，而PLC正是这一要求的产物，它是专门为工业过程控制而设计的控制设备，它的体积大大减小，功能不断完善，抗干扰性能增强、机械与电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。

因此，它已成为当今数控技术、工业机器人、过程流程控制等领域的主要控制设备。

2.4PLC与其他工业控制系统的比较

1、PLC与继电器控制系统的比较

几十年来，基地拿起控制系统为工业控制的发展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工业领域中大量的应用，然而其控制性能与自身的功能与无法满足与适应工业控制的要求与发展，与PLC相比较，存在着质的差别，表给出了PLC与继电器控制系统功能与特点的比较。

表2-1PLC与继电器控制功能与特点比较

比较项目

继电器控制

PLC控制

控制功能的实现

通过继电器进行硬接线完成相应的控制功能

对进行编程实现所需要控制要求

对生产工艺变化的适性

需要进行重新设计与