哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文）PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計電氣工程及其自動化理工類哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書姓名：類別：班號：層次：學(xué)號：專業(yè)：任務(wù)起止日期：年月日至年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計立題的目的和意義：目的：通過分析電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，并將可編程序控制器（PLC）應(yīng)用于五層以上電梯進行邏輯控制，提高電梯可靠性、可維護性以及靈活性，延長其使用壽命，以及縮短電梯的開發(fā)周期。來論證該電梯控制系統(tǒng)較原有電梯控制系統(tǒng)可以更容易的完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)。意義：目前，由可編程序控制器正以很快的速度必展著，采用PLC控制的電梯可靠性高，維護方便，這種運行更加可靠，并且有很大的靈活性，可以完成更復(fù)雜的控制任務(wù)，已經(jīng)成為電梯控制的發(fā)展方向，所以要加深對此方面的研究。技術(shù)要求與主要內(nèi)容：技術(shù)要求：（1）在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。（2）去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。（3）PLC可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。（4）PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。（5）用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。（6）更改控制方案時不需改動硬件接線。主要內(nèi)容：本文將可編程序控制器（PLC）應(yīng)用于五層電梯進行邏輯控制，大大提高了電梯可靠性、可維護性以及靈活性，延長了使用壽命，同時縮短了電梯的開發(fā)周期。這種電梯控制系統(tǒng)較原有電梯控制系統(tǒng)可以更容易的完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。該電梯控制系統(tǒng)具有司機運行和無司機運行即手動和自動的功能，并且具有指層、廳召喚、選層、選向等功能。具有集選控制的特點。進度安排：第一階段選題，查資料，提交設(shè)計任務(wù)書。2016年9月第二階段熟悉關(guān)于PLC的軟，硬件，提交設(shè)計論文初稿。2016年10月第三階段根據(jù)設(shè)計需要，對其進行修改。2016年10月第四接段修改設(shè)計論文格式，提交論文第三稿。2016年10月第五階段提交設(shè)計論文定稿。2016年11月同組設(shè)計者及分工：圖3-1梯形圖當(dāng)電梯行至第二層時，二樓感應(yīng)器2KR動作，X24常開閉合，使二樓記憶等輔助繼電器M111得電并自鎖，從而使七段晶體管相應(yīng)段發(fā)光，出現(xiàn)二樓顯示，層樓信號產(chǎn)生。當(dāng)電梯繼續(xù)上升至三樓時，三樓感應(yīng)器3KR動作，X25的常開閉合，常閉觸點斷開，從而在使三層記憶燈輔助繼電器M112得電并自鎖的同時M111失電，也即二層的樓層信號被三層的樓層信號取代。晶體管相應(yīng)段輸出有效，出現(xiàn)三樓顯示。為確保層樓信號產(chǎn)生的準(zhǔn)確性，當(dāng)層的層樓輔助繼電器都是用上層或下層的層樓信號關(guān)段的。3.2LED樓層顯示環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)的梯形圖如附錄A3所示，M110～M116為一到七層的記憶燈輔助繼電器。用這7個輔助觸點的組合并聯(lián)來驅(qū)動LED各段顯示?，F(xiàn)以LED管a段的顯示為例來說明：圖3-2梯形圖當(dāng)電梯行至二樓時M111上電，從而使Y12得電，LED的a段就發(fā)光。但同時M111還與其他輔助觸點并聯(lián)組成另外的LED顯示環(huán)節(jié)，使b\g\e\d段都發(fā)光，從而顯示出二樓的樓層位置。3.3停層信號的登記與消除環(huán)節(jié)指令本環(huán)節(jié)的梯形圖如附錄A4，其中X14～X22分別是一至七層的內(nèi)選按鈕，Y23～Y31分別是轎廂內(nèi)顯示乘客欲去樓層的指示燈。下面以乘客欲去二樓時電梯的運行過程說明本環(huán)節(jié)；圖3-3梯形圖當(dāng)乘客在轎廂內(nèi)欲去二樓時，其按下內(nèi)選二樓按鈕SB6，X15常開閉合使內(nèi)選輔助繼電器M121得電從而驅(qū)動Y24上電，選層按鈕下SB6下的指示燈點亮，完成了停層信號的登記。當(dāng)電梯離開該層樓時，該層的記憶燈輔助觸點M111的常閉斷開，輔助繼電器M121失電，Y24失電，該層內(nèi)選指示燈熄滅，則停層信號被消除。3.4外呼信號的登記與消除環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)的梯形圖如附錄A5所示，其中X33、X34、X36、X40、X42、X44為一至六樓外呼上行按鈕所連接的輸入繼電器，分別用來驅(qū)動梯形圖中的M130、M131、M133、M135、M137、M139最后分別驅(qū)動按鈕指示燈Y32、Y33、Y35、Y37、Y41、Y43，以實現(xiàn)上行廳外召喚信號的登記。而X35、X37、X41、X43、X45、X46分別為二至七層的外呼下行按鈕所連接的輸入繼電器，分別用來驅(qū)動梯形圖中的M132、M134、M136、M138、M140、M141最后分別驅(qū)動按鈕指示燈Y34，Y36、Y40、Y42、Y44、Y45，以實現(xiàn)下行廳外召喚信號的登記。例如：當(dāng)乘客在四樓廳外欲去更高層時，按下該層上行外呼按鈕則X40常開觸點閉合，相應(yīng)的輔助繼電器M135接通，外乎按鈕下的指示燈Y37點亮，表示呼梯要求已經(jīng)被電梯接受并記憶。而該層的信號消除環(huán)節(jié)是由當(dāng)層信號的動段觸點M113與運行方向信號的動斷觸點M103并聯(lián)構(gòu)成。當(dāng)電梯上行至該層時，M113的動斷觸點斷開，M135失電，指示燈Y37熄滅，外呼信號被消除。圖3-4梯形圖這樣安排是由電梯運行中只響應(yīng)同時呼梯的原則決定的。即電梯運行方向與呼梯目的地的方向一致且到達呼梯層時，電梯將停止，呼梯要求滿足，呼梯信號被消除。電梯運行方向與呼梯目的地方向相反時，如電梯從一樓向上運行(上行)而呼梯要求從二樓向下，若有去三樓以上的內(nèi)選層要求及外呼梯要求，電梯到達二樓時(無二樓上行要求)不停梯，呼梯要求沒有滿足，呼梯信號不能消除；若三樓以上無用梯要求，電梯將停在二樓，但呼梯信號(二下)，不能立即消除，待人員進入轎廂，選層(去一樓)后，電梯定向下，則二下呼梯信號已滿足，呼梯信號被消除。3.5電梯的定向環(huán)節(jié)定向環(huán)節(jié)的梯形圖如附錄A6-1，A6-2所示，本系統(tǒng)的選向控制信號是由內(nèi)部輔助繼電M103和M104來產(chǎn)生。其中M103為上行選向控制繼電器，需要將其控制支路構(gòu)成比較環(huán)節(jié)。接點M121-M126分別為二層至七層的廳內(nèi)選層信號;M131-M141為二道七層的上、下行輔助觸點，而常閉接點M111-M116分別為二層至七層的指層信號，用以反映電梯轎廂當(dāng)前的位置。為了根據(jù)轎廂當(dāng)前位置和選層信號進行自動選向控制，而先分別將各層的內(nèi)選層信號和外呼信號并連后再與同層的指層信號常閉接點構(gòu)成串聯(lián)支路，再按著由高層站到低層站的順序，依次將各層站的串聯(lián)支路與高一層的選層信號接點并聯(lián)。例如:第七層的選層信號接點M126與外呼信號接點M141并聯(lián)后在與同層指層信號常閉接點M116串聯(lián)，再將第六層的選層信號接點M125與其外呼信號接點并聯(lián)后再與同層指層信號常閉接點M115的串聯(lián)支路與第七層的選層信號接點M126并聯(lián)，按此方式一直處理到第二層站為止。用這樣的組合信號驅(qū)動內(nèi)部輔助繼電器M103以產(chǎn)生上行選向控制信號。而對于下行選向控制繼電器M104的驅(qū)動，按上述同樣方式構(gòu)成同一層站的串聯(lián)支路，只是按著由低層站到高層站的順序，依次將各層站的串聯(lián)支路與低一層的選層信號接點并聯(lián)。按上所述的PLC選向控制梯形圖，就保證了正常的自動選向控制，即凡是高于指層信號的選層信號只能使上行選向控制繼電器M103閉合，而低于指層信號的選層信號只能使下行選向控制繼電器M104閉合。本層選層信號不能選向。例如:設(shè)電梯在三樓，則三樓指層信號接點M113斷開。如果此時有四樓選層信號，即接點M123閉合，則只能驅(qū)動上行選向控制繼電器M103閉合;如果此時有二樓選層信號，即接點M121閉合，則只能驅(qū)動下行選向控制繼電器M104閉合。若電梯此時即有二樓選層信號又有四樓選層信號，則以選層指令動作在前者先選向。梯形圖中，M103及M104在電梯上行及下行的全過程中，存在不能全程接通的情況，如上行至7樓時，一旦6樓層樓繼電器M115接通時，M103則立即斷開，而此時電梯仍處于上行狀態(tài)，至7樓平層位置時才能停止。為解決這一問題，引入M143M146，使上行與下行繼電器接通時間延長至上行及下行的全過程。若不使用M143M146，可能會發(fā)生下述情況：6樓向上的外呼信號(不存在其他外呼及內(nèi)選層信號)，使電梯上行，電梯至6樓位置，M115使M103斷開，從電梯至6樓位置到電梯停層開門，乘客進行轎廂內(nèi)選7層之間的時間內(nèi)，1、2、3、4、5樓的外呼及內(nèi)選層信號可以使電梯在未完成6樓向上的運動之前定下行方向。這樣，當(dāng)PLC上行選向控制繼電器M103閉合時，上行輔助繼電器M144驅(qū)動上行線圈KM1吸合，關(guān)好門之后，電梯開始上行。反之，當(dāng)PLC下行選向控制繼電器M104閉合時，下行輔助繼電器M146上電并驅(qū)動下行線圈KM2吸合，關(guān)好門之后，電梯開始下行。3.6電梯自動運行時起動加速和穩(wěn)定運行環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)的梯形圖如附錄A7所示，電梯的上、下行分為正常工作狀態(tài)和檢修狀態(tài)。電梯完成定向后，其運行要經(jīng)過低速啟動、一級加速、二級加速后才能達到穩(wěn)定運行。例如：當(dāng)電梯完成上行定向時輔助觸點M144閉合，由于電梯處于自動運行狀態(tài)則X1閉合，從而使Y0輸出有效，曳引電動機確定正轉(zhuǎn)，同時與調(diào)速器相連接的Y2輸出有效，電動機開始低速啟動。如果轎廂內(nèi)乘客過多超出其載重能力時X30動作其常閉觸點斷開，電梯不能運行。定時器T3、T4與輸出Y2并聯(lián)，以實現(xiàn)電梯運行的及時換速。當(dāng)T3延時0.5秒后觸點T3閉合驅(qū)動輸出Y4有效實現(xiàn)一級加速，相對T3閉合后0.5秒則T4常開觸點閉合Y4互鎖斷開驅(qū)動Y5輸出有效，線圈KM6上電，電梯實現(xiàn)二級加速，此后電梯以此速度穩(wěn)定運行直到制動信號產(chǎn)生。當(dāng)電梯處于檢修狀態(tài)時，其上、下行通過按鈕SB3、SB4來實現(xiàn)慢速行駛。在井道中，對應(yīng)最底層站和最高層站的適當(dāng)位置裝設(shè)有下、上行限位開關(guān)SQ18和SQ17。當(dāng)電梯上行到最高層時，SQ17動作，X12的常閉斷開，使Y0失電，電梯停止上行。電路中輔助常閉觸點M107起到停層復(fù)制的作用，停層信號產(chǎn)生時，M107常閉斷開從而使電梯停止上、下行。而對于電梯下行時的起動加速及穩(wěn)定運行，按照上述同樣的方式對電路進行連接。3.7電梯停車制動環(huán)節(jié)電梯在停車制動之前，應(yīng)首先確定其停層信號，即確定要?？康臉菍?，然后再實現(xiàn)制動過程。所以本環(huán)節(jié)“停層信號的確定”和“制動過程”兩個部分。停層信號的確定，應(yīng)根據(jù)電梯的運行方向與外呼信號的位置和轎內(nèi)選層信號比較后得出。梯形圖中，各層的停車觸發(fā)信號在下行下呼，上行上呼及內(nèi)選信號存在時產(chǎn)生，這些都是符合前面所要求的停車原則。當(dāng)存在觸發(fā)信號而電梯又運行到當(dāng)層時產(chǎn)生停車信號。停車信號M105梯形圖支路中M103和M104動斷觸點的作用是為了解決呼梯方向與電梯運行方向相反時的停車問題（如二樓向下的外呼信號，使電梯從一樓向上運行時，M151不會被觸發(fā)，至二樓位置時，依靠M103、M104的動斷觸點使M105接通）而設(shè)置的。而停車信號的消除使停層時間到，T0為停層時間定時器。停層信號產(chǎn)生后，與上下平層感應(yīng)器配合，進行停車制動。停車制動之前，應(yīng)先產(chǎn)生停車制動信號，然后由制動信號控制接觸器實現(xiàn)停車制動。為解決電梯進入平層區(qū)間后才出現(xiàn)停車信號致使電梯過急停車的問題，采用微分指令將X47及X50變成短信號。3.8小結(jié)綜上所述，由于電梯的運行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號，行程信號進行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機的，因此系統(tǒng)控制采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控制實現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機的輸入信號，以及相應(yīng)狀態(tài)適時的控制電梯的運行。結(jié)論對以上的分析，可以大體了解到該電梯的控制系統(tǒng)具有的自動控制功能，并且具有指層、廳召喚、選層、選向等功能，具有集選控制的特點。由于客觀條件的限制，沒有將指令程序通過編程器送入PLC，并且還未進行系統(tǒng)模擬調(diào)試和完善程序。至于后面的硬件系統(tǒng)的安裝、對整個系統(tǒng)進行現(xiàn)場調(diào)試和試運行都無法完成。若以后條件允許，可以對以上設(shè)計進行進一步完善。參考文獻1李惠昇.電梯控制技術(shù).機械工業(yè)出版社，20022袁任光.可編程序控制器(PLC)應(yīng)用技術(shù)與實例.華南理工大學(xué)出版社，20003鄧則名.電器與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)。機械工業(yè)出版社，19974常小玲電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器.機械工業(yè)出版社20035李桂和.電器及其控制.重慶大學(xué)出版社，19936鄧星鐘.機電傳動控制.華中科技大學(xué)出版社，20017陳家盛.電梯結(jié)構(gòu)原理及安裝維修.機械工業(yè)出版社，19908張漢杰，王錫仲.現(xiàn)代電梯控制技術(shù).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20019陳在平.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.機械工業(yè)出版社，200210劉愛國.電梯工程技術(shù).