四层电梯PLC课程设计报告
四层电梯的PLC控制
一、引言
课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设
计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢、拖动电动机及减速传动机械、井道及井道设备、召唤系统及安全装置构成。轿厢是载人或装货的部位。电梯的轿厢及配重分别系在钢丝绳的两端，钢丝绳跨挂在曳引轮上，曳引轮经减速机构由电动机拖动，使得轿厢上下运动。
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)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已逐渐被PLC控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展电梯的拖动方式已由原来直流调
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已成为现代电梯行业的一个热点。
本设计考虑到载客电梯的实际操作功能，又兼顾载客电梯控制中具有递推功能，所设计的控制系统针对的是四层电梯。代替传统的继电控制系统，由变频器实现对电梯的拖动调速，使PLC与调速拖动装置相结合，构成PLC集选控制系统，实现了电梯的各种控制功能，提高额电梯运行的可靠性，降低了故障率。
二丶设计任务
2.1 控制要求
表7-1 控制信号说明
（1）曳引电动机-升降电动机
必须在门关闭的情况下才能动作。
（2）自动门机
电梯的门只有当厅电梯停靠在某层时，才允许开启；检修状态时，可以在不关门状态下运行。
（3）层楼指示
层楼指示也叫“层显”，可以由低压灯泡构成，安装在每层门的上方和轿厢的内轿门的上方；现在多由数码管或LED 点阵显示器结构组成，与呼梯盒，运行的方向指示做成一体的结构。
（4）呼梯盒
呼梯盒也叫“召唤按钮箱”或“外呼盒”，用以在每层站召唤电梯。常安装在厅门外，离地面1 米左右的墙壁上。基站与顶站只有一个按钮，中间层站有上呼与下呼两个按钮组成。按钮带有呼梯记忆灯，灯亮时表示呼梯信号已被接受并记忆；当电梯满足呼梯要求并停层关门时，呼梯记忆灯熄灭。基站的呼梯盒上，常有钥匙开关，供电梯管理员开关电梯。
（5）操纵箱
操纵箱安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作命令。操纵箱设有与电梯层站数相同的内选按钮（带指示灯），上、下行启动按钮（带上，下行指示记忆灯，检修时用），开关、门按钮，急停按钮，电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动运行还是检修状态）以及风扇，照明等的控制开关。
（6）平层及开门装置
该装置由磁铁板和上、下平层感应器组成。上行时上平层感应器首先插入隔磁铁板，发出减速信号，电梯开始减速，至下平层感应器插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号，电机停转，机械抱闸；下行时，下平层感应器首先插入隔磁铁板，发出减速信号至上平层感应器插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号。
（7）停层装置
在电梯的井道内的每层站装有一只磁铁板，当轿厢运动到相应的层站时，磁铁板插入平层感应器内，以此检测电梯所处的位置和产生平层
信号。
（8）安全窗及其开关，安全钳及其开关，限速器及其开关，上/下强迫停止开关，极限开关。
2.2 设计任务
1) 根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC 硬件配置电路。
2) 根据控制要求，编制四层电梯PLC 控制程序，有条件可以利用模拟开关板调试程序，模拟运行。
3) 编写设计说明书，内容包括：
①设计过程和有关说明。
②基于PLC 的四层电梯电气控制系统电路图。
③PLC 控制程序（梯形图和指令表）。
④电器元器件的选择和有关计算。
⑤电气设备明细表。
⑥参考资料、参考书及参考手册。
⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。
三、设计方案选择及论证
3.1 设计方案选择
目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。
继电器控制系统存在很大的弊端，它采用的是硬件逻辑，接线多
而复杂、体积大、故障率高，可靠性和可维护性差，执行速度也慢，所以在市场逐渐被淘汰。
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，对维修人员技术要求较高。
PLC专为工业控制应用而设计，抗干扰性很强，可靠性也高，使用存储器逻辑，控制系统结构简单，变成方便，易于掌握，成本低廉，但功能很强大，设计、调试、维修都相对简单。已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。目前，国内众多的生产厂家生产了多种系列功能各异的PCL产品。由任务书分析可知，本次设计共有14个输入控制信号，16个输出控制信号，故根据对输入输出点的选择，对储存容量的选择，选择CPU224系列。
3.2 系统总体方案设计
PLC电梯控制系统和其他控制系统一样，分为两个部分，只要由信号控制系统和拖动系统。电梯内外按钮以及限位开关通过PLC输入接口输入PLC，然后存储在存储器中，由PLC执行程序响应输出相应指示灯信号，同时输出控制信号，使曳引电机和门控电机运转，带动电梯上升、下降以及开门、关门。在电梯内部有四个按钮，为内呼按钮，可以进行选层，电梯外部也会有相应的外呼按钮，四楼只有一个下行按钮，一楼只有一个上行按钮，二楼、三楼同时有上行和下行按钮。当电梯上行时，优先响应上行呼叫信号，同理，电梯下行时，优先响应下行呼叫信号。在此过程中系统最重要的是将所有的呼叫信号
储存起来，然后按照响应原则逐个去响应呼叫信号，响应过程中电梯自动开关门。完成呼叫信号后，清除掉已经完成的呼叫，也就是按钮相应的指示灯灭掉。
四、总体电路设计
本设计流程图主要分为电梯开关门以及上升下降的流程图，具体流程图如下。
电梯开关门流程图电梯上升下降流程图
五、电气控制电路原理设计
5.1主电路
根据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图如图所示。图中MA1，MA2为曳引电机和门电机，交流接触器QA1~QA4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。BB1，BB2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。QA0是配电总空气开关，电路接好后，闭合QA0才可以依次闭合其他支路的空气开关QA5、QA6和QA7。220V交流电压相电压经开关电源转化为直流24V电压，为控制电路中的CPU提供电源。
图一主电路图
5.2 PLC的I/O口分配
该系统占用PLC的30个I/O口，14个输入点，16个输出点，具体的I/O分配如下图所示：
表1 I/O口分配表
输入说明输出说明
I0.0 选层1 S4 Q0.0 上行接触器QA1
I0.1 选层2 S3 Q0.1 下行接触器QA2 I0.2 选层3 S2 Q0.2 开门接触器QA3 I0.3 选层4 S1 Q0.3 关门接触器QA4 I0.4 4层下行D4 Q0.4 上升指示
I0.5 3层下行D3 Q0.5 下降指示