四层电梯控制系统设计

毕业设计（论文）

论文题目：基于PLC的电梯控制系统设计学生：刘凡

指导教师：赖武军

所在分院：机械与电子学院

专业：机电一体化

年月日

摘要

本文介绍一种电梯PLC控制系统。电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。而控制电梯运行的PLC系统也要求越来越高，要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。该系统主要由PLC、逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为一体的控制系统。本机控制单元采用以欧姆龙的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。

整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的升降；加、减速；平层；起动、制动控制。其结构简单、运行效率高、平层精度高、易于理解与掌握。

关键词：PLC控制系统电梯逻辑控制电路变频器

目录

第一章可编程控制器 (1)

第一节可编程控制器的特点 (1)

第二节可编程控制器的组成与工作原理 (1)

一．可编程控制器的组成 (1)

二．可编程控制器的工作原理 (1)

第二章总体设计 (4)

第一节设计方案与技术指标 (4)

一.设计方案 (4)

二.主要技术指标 (4)

三.系统设计 (4)

第三章硬件设计 (6)

第一节装置结构与工艺要求 (6)

第二节硬件框图及输入输出分配 (6)

一．分配PLC的输入/输出端子表3-1 (6)

二．统计输入、输出点数并选择PLC型号 (7)

三．输入/输出端子接线 (8)

第三节硬件设计原理 (14)

一.继电器的工作原理 (14)

二.电动机的正反转原理 (14)

第四章电梯的模拟调试 (15)

第一节电梯调试前的准备 (15)

第二节电梯的模拟调试过程 (15)

结束语 (18)

致谢 (19)

参考文献 (20)

第一章可编程控制器

第一节可编程控制器的特点

（1）.抗干扰能力强，可靠性高。

（2）.控制系统结构简单、通用性强、应用灵活。

（3）.编程方便，易于使用。

（4）.功能完善，扩展能力强。

（5）.PLC控制系统设计、安装、调试方便。

（6）．维修方便，维修工作量小。

（7）．体积小、重量轻、是“机电一体化”特有的产品。

第二节可编程控制器的组成与工作原理

一．可编程控制器的组成

可编程控制器主要由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）输入输出单元（I/O）、电源和编程器等几部分组成，其结构框图如图1-1所示。

二．可编程控制器的工作原理

PLC才用循环扫描的工作方式，其扫描过程如图1-2所示。

这个工作过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需要的时间称为一个扫描周期。内部处理阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。在通信操作服务阶

段，

PLC处于停状态，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。

图1-2 扫描过程

第二章总体设计

第一节设计方案与技术指标

一.设计方案

（一）电梯的上升，下降由一台电动机控制：正转时电梯上升，反转时电梯下降。

（二）电梯的开门和关门由一台电动机控制：正转时电梯开门，反转时电梯关门。

（三）各层两个呼叫开关（一个上升开关，一个下降开关），由于本设计是四层电梯，因此，在四楼只需设一个呼叫开关，一楼只需设一个上升开关。各层设一个到位行程开关。

（四）轿厢内设置一个开门按钮和一个关门按扭。

二.主要技术指标

（一）每个楼层都有一个到位指示灯，到达每个楼层对应的指示灯亮。

（二）电梯在上升和下降的过程由一台电动极控制，电动极正转，电梯上升；电动极反转，电梯下降。

（三）开门关门的过程由另外一台电动极控制，电动极正转，电梯开门；电动极反转，电梯关门。

三.系统设计

（一）熟悉控制对象确定控制范围

首先要全面详细地了解被控制对象的特点和生产工艺过程，归纳出工作循环图或状态流程图，与继电器控制系统和工业控制计算机进行比较后加以选择。如果控制对象是工业环境较差，而安全性、可靠性要求又特别高、系统工业又复杂、输入输出点数多，则用常规继电器系统难以实现。工艺流程又要经常变动的机械和现场，用PLC进行控制是合适的。

（二）制定控制方案，进行PLC选型

根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定电控系统的工作方式是手动、半自动还是全自动；是单机运行还是多机联线运行等。

（三）硬件和软件设计

PLC选型和I/O配置是硬件设计的重要内容。设计出合理的PLC外部接线图也很重要。

对PLC的输入、输出进行合理的地址编号，会给PLC系统的硬件设计、软件

设计和系统调整带来很多方便。输入输出地址编号确定后，硬件设计和软件设计工作可平行进行。

（四）模拟调试

将设计好的程序键入PLC后应仔细检查与验证，改正程序设计语法错误。之后在实验室里进行用户程序的模拟运行和程序调试，观察各输入量、输出量之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，发现问题及时修改，直到满足工艺流程和状态流程图的要求。

（五）现场运行调试

模拟调试好的程序传送到现场使用的PLC存储器中，接入PLC的实际输入接线和负载。进行现场调试的前提是PLC的外部接线一定要准确无误。反复现场调试，发现问题现场解决。如果系统调试达不到指标要求，则可对硬件和软件作市调整，通常只需修改用户程序即可达到调整目的。现场调试后，一般将程序固化在有长久记忆功能的可擦可编程只读存储器（DPROM）卡盒中长期保持。

第三章硬件设计

第一节装置结构与工艺要求

本系统采用轿厢外召唤、轿厢内按钮控制方式的形式。电梯的上升和下降由一台电动机驱动。电动机正转，电梯上升；电动机反转，电梯下降。电梯轿厢门由另外一台电动机驱动。该电动机正转，电梯开门；电动机反转，电梯关门。每个楼层都置呼叫开关，具体要求如下：

1．电梯在一层时，三层有呼叫请求，则电梯上升到三层。

2．电梯在一层时，二层有呼叫请求，则电梯上升到二层

3．电梯在一层时，一层有呼叫请求，则电梯不动，呼叫无效。

4．电梯在一层时，二层三层同时都有呼叫请求，则电梯先上升到二层，再继续上升到三层。

5．电梯在二层时，三层有呼叫请求，则电梯上升到三层。

6．电梯在二层时，二层有呼叫请求，则电梯不动，呼叫无效。

7.电梯在二层时，一层有呼叫请求，则电梯下降到一层。

8．电梯在二层时，三层先有呼叫请求，然后一层也有呼叫请求，则电梯上升到三层。

9．电梯在三层时，二层有呼叫请求，则电梯下降到二层。

10．电梯在三层时，一层有呼叫请求，则电梯下降到一层。

11．电梯在三层时，三层有呼叫请求，则电梯不动，呼叫无效。

12．电梯在三层时，二层一层同时都有呼叫请求，则电梯先下降到二层，再继续下降到一层。

13．电梯在四层时，一层有呼叫请求，则电梯下降到一层。

14.电梯在四层时，二层有呼叫请求，则电梯下降到二层。

15.电梯在四层时，三层有呼叫请求，则电梯下降到三层。

16．电梯在四层时，一、二、三层都有呼叫请求，则电梯先下降到三层，再继续下降到二层、一层

17．电梯在上升途中，任何下降呼叫请求均无效。

18．电梯在下降途中，任何上升呼叫请求均无效。

第二节硬件框图及输入输出分配

一．分配PLC的输入/输出端子表3-1

表3-1 四层电梯PLC输入/输出端子分配表

二．统计输入、输出点数并选择PLC型号

输入信号有27个，考虑到有15%的备用点，即27*（1+15%）=31.05，取整