PLC六层电梯控制新版系统模板.doc

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电梯是服务于要求楼层，运行在最少两列垂直或倾斜角小于15°刚性导轨之间固定式升降设备。广义电梯概念包含载人（货）电梯、自动扶梯、自感人行道等，是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行箱体或沿固定线路运动梯级（踏步），进行升降或平行运输人或货物机电设备。狭义电梯是指服务于要求楼层、有轿厢垂直升降设备，不包含自动扶梯、自感人行道。自动扶梯（Escalator）是带有循环运行梯级，用于向上或向下倾斜输送乘客固定电力驱动设备。自感人行道（Passenger conveyor）是带有循环运行式走道，用于水平或微倾斜输送乘客固定电力驱动设备。电梯分类按用途分类：乘客电梯、载货电梯、病床电梯、杂物电梯、服务电梯、住宅电梯、特种电梯。按驱动方法类：交流电梯，直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、直线电机驱动电梯。按速度分类：低速电梯（速度小于1.75m/s）中速电梯(速度大于1.75m/s小于或等于2.5m/s) 高速电梯(速度大于2.5m/s小于或等于6m/s) 超高速电梯(速度大于6m/s) 按有没有减速器分类：有减速器电梯：常见于梯速为2.0m/s以下电梯无减速器电梯：常见于梯速为2.0m/s以上电梯电梯工作原理一部电梯关键由轿厢、配重、曳引机、控制柜／箱、导轨等关键部件组成。电梯在做垂直运行过程中，有起点站也有终点站。对于三层以上建筑物内电梯，起点站和终点站之间还设有停靠站。起点站设在一楼，终点站设在最高楼。各站厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘用人员召唤电梯用召唤按钮。通常电梯在起点站和终点站上各设置一个按钮，中间层站召唤箱上各设置两个按钮。而电梯轿厢内全部设置有（杂物电梯除外）操纵箱，操纵箱上设置有手柄开关或和层站对应按钮，供司机或乘用人员控制电梯上下运行。召唤箱上按钮称外召唤按钮，操纵箱上按钮称指令按钮本设计关键研究六层六站电梯控制系统，分述其硬件设计和软件设计过程。设计程序要求完成电梯控制系统关键达成以下要求： PLC电梯控制系统应含有：有司机、无司机、检修三种工作模式。系统应含有自动响应层楼召唤信号（含上召唤和下召唤）。含有轿厢层楼显示（十进制方法），能自动显示电梯运行方向。含有电梯直驶功效和反向最远停站功效，含有检修应急处理功效。电梯含有自动开关门和应急手动开门、关门按钮。电梯控制系统组成电梯控制系统关键由电力拖动部分和电气控制部分组成。（1）电梯电力拖动部分电梯主拖动类型有直流电动机拖动、交流电动机拖动、直流G－M（即发电机－电动机组供电）拖动、晶闸管供电（SCR－M）直流拖动和交流双速电动机拖动、交流调压调速（AVCC）拖动、交流变频调速（VVVF）等。因直流电梯拖动电动机有电刷和换相器，维护量较大，可靠性低，现已被交流调速电梯所替换。为了得到很好舒适感，要求曳引电动机在选定调速方法下，电动机输出转矩总能达成负载转矩要求。考虑到电压波动、导轨不够平直造成运动阻力增大等原因，电动机转矩还应有一定裕度。（2）电梯电气控制部分电气控制系统由控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳引电动机等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中电器元件组成。电气控制系统经过电路控制电力拖动系统工作程序，完成多种电气动作功效，确保电梯安全运行。电气控制系统决定电梯性能、自动化程度和运行可靠性。伴随科技发展，电气控制系统发展快速。继电器控制系统电梯故障率高，大大降低了电梯运行可靠性和安全性，所以基础上已经被淘汰。而PLC以其体积小、功效强、故障率低、寿命长、噪声低、维护保养简便、修改逻辑灵活、程序轻易编制，易联成控制网络等很多优点得到了广泛应用。可编程序控制器（PLC）组成可编程序控制器PLC主机是由中央微处理器（简称CPU），存放器（包含系统程序存放器和用户程序存放器），输入/输出（INPUT/OUTPUT）单元，外设I/O接口、I/O通道接口、编程器及电源等部分组成。 PLC各个部分或模块之间均经过总线进行信息交换。总线依据其功效不一样能够分为电源总线、控制总线、地址总线和数据总线。依据实际应用中工艺要求，配置不一样外部设备，可组成不一样控制功效PLC控制系统。常见外部设备通常有编程器、盒式磁带机、打印机、EPROM写入器等。PLC也能够经过通信接口或通信模块实现PLC和PLC之间、PLC和上位机之间数据通信，组成PLC工业控制局域网或集散型控制系统。可编程序控制器PLC系统结构图2.1所表示：图2.1 PLC系统结构图电梯系统是一个庞大系统，作为机电一体化典范，其包含知识面很宽。电梯又同人生命枚关，为了确保安全，不得不增加多种隶属装置以提升电梯安全性，造成电梯控制系统结构相当复杂。另外，伴随电梯技术发展和人民生活水平提升，大家对电梯要求不停提升，这么不得不增加控制系统复杂性，以满足大家需要。电梯控制系统框图以下：图3.1 电梯控制系统框图由上图能够看到，电梯控制系统关键由电梯电力拖动控制系统（调速控制变频器系统）和电梯电气控制系统组成。电梯电力拖动系统部分性能对电梯运行时乘客舒适感有着关键影响，而电气控制部分是电梯安全可靠运行关键。电梯电力拖动控制系统电梯在起动过程中为了限制起动电流，减小起动加速度，改善乘客乘坐舒适感和预防对机件冲击，通常在定子电路中串入电抗、电阻或电抗和电阻组合体进行降压起动。伴随速度提升，逐层将电阻或电抗器短接切除，使电梯逐步加速，最终进入稳速运行。而此次电梯控制系统设计我采取变频器来实现对电动机控制和产生电梯运行时序，确保电梯根据速度给定曲线运行，实现无级变速。变频电梯系统运行原理（1）变频器组成及工作原理变频器通常由主电路、控制电路和保护电路组成。主电路图3.2所表示。主电路包含整流器、逆变器和中间直流步骤。图3.2 变频器主电路图（2）变频器类型按电源性质来分：电压型变频器，电流型变频器按输出电压调整方法分：PAM方法，PWM方法，高载波变频率PWM方法按控制方法分：U/f控制，转差频率控制，矢量控制按电压等级分：低压变频器，高压大容量变频器按用途分：通用变频器，高性能专用变频器，高频变频器，小型变频器电梯调速要求除了通常工业控制静态、动态性能外，她舒适度指标往往是选择中一项关键内容，另外电梯节省用电也日益受到重视。综合考虑多种原因，本设计选择安川VS-616G5型全数字变频器，它含有转差赔偿、负载转矩自适应等一系列优异功效，能够最大程度地提升电机功率因数和电机效率，同时降低了电机运行损耗，尤其适合电梯类负载频繁改变场所。 PLC接线图根据I/O点分配和项目描述控制要求，设计PLC接线图图17-2所表示。因为考虑余量，选择PLC为FX2N-48MR 电梯控制参考程序。依据工艺分析设计控制程序。其控制要求以下电梯模型结构（1）电梯模型主体结构和控制柜图3-4为六层电梯简化模型和控制柜示意图。电梯主体包含升降电机、轿厢、滑轮、钢丝绳、行程开关等。升降电机为交流可逆电动机，轿厢套在钢丝绳上，电机带动钢丝绳正转或反转时，轿厢对应上升或下降。每层楼均安装行程开关，利用机械碰撞，给出各楼层层信号。电梯电气控制系统设计方案 PLC电梯控制系统控制关键是PLC。哪些信号需要输入PLC，PLC需要输出哪些信号，和采取何种编程方法全部需要仔细分析。输入输出点确实定是设计整个控制系统首要问题，决定系统程序及硬件线路方案。 FX2N系列PLC基础组成以下表：表3-2 FX2N系列PLC基础单元型号输入点数输出点数扩展模块可用点数继电器输出晶闸管输出晶体管输出 FX2N-16MR-001 FX2N-16MS FX2N-16MT 8 8 24--32 FX2N-32MR-001 FX2N-32MS FX2N-32MT 16 16 24--32 FX2N-48MR-001 FX2N-48MS FX2N-48MT 24 24 48--64 FX2N-64MR-001 FX2N-64MS FX2N-64MT 32 32 48--64 FX2N-80MR-001 FX2N-80MS FX2N-80MT 40 40 48--64 FX2N-128MR-001 —— FX2N-128MT 64 64 48--64 表3-3 FX2N系列扩展单元型号输入点数输出点数扩展模块可用点数继电器输出晶闸管输出晶体管输出 FX2N-32ER FX2N-32ES FX2N-32ET 16 16 24--32 FX2N-48ER —— FX2N-48ET 24 24 48--64 本设计为六层电梯控制系统，依据需要控制开关、设备大约有32个输入点，28个输出点需进行控制，同时留有20%裕量，综合考虑，故选择日本三菱企业FX2N-80MR机型。 2. PLC I/O地址分配依据本设计中电梯控制系统实现控制功效和其实际操作工艺过程，首先归纳本系统中全部输入信号和输出信号；然后依据PLC输入点和输出点进行I/O地址分配，使每个输入信号对应PLC内部输入继电器，每个输出信号对应PLC内部输出继电器。 3. PLC输入信号确实定操作面板上应有各层选层指令按钮，6层共有6个。有司机时，应有司机直驶专用开关和上行、下行按钮，需3点输入，检修时对应有检修开关，在开门和关门时应该有开关门限位开关，需要3点输入。各楼层乘客召唤时，除底层和顶层只有一个召唤按钮，其它各层均设上下两个召唤按钮，6层共需10个输入按钮。其它输入有司机/无司机方法选择、电梯上下终端限位等开关或触点。轿厢通风信号及超载重量下需要2点输入。经以上分析，可知共需34点开关量输入端口。表3-4 输入地址分配表输入地址口含义输入地址口含义 X001 上终端限位开关 X021 内呼去2楼按钮 X002 下终端限位开关 X022 内呼去3楼按钮 X003 一楼上召唤按钮 X023 内呼去4楼按钮 X004 二楼上召唤按钮 X024 内呼去5楼按钮 X005 三楼上召唤按钮 X025 内呼去6楼按钮 X006 四楼上召唤按钮 X026 强迫向上按钮 X007 五楼上召唤按钮 X027 强迫向下按钮 X010 二楼下召唤按钮 X030 检修运行按钮 X011 三楼下召唤按钮 X031 司机/自动运行方法 X012 四楼下召唤按钮 X032 安全触板信号 X013 五楼下召唤按钮 X033 直驶按钮 X014 六楼下召唤按钮 X034 基站开关 X015 门锁信号 X035 开门限位开关 X016 开门信号 X036 关门限位开关 X017 关门信号 X037 超重信号输入端 X020 内呼去1楼按钮 X040 CO2传感器检测输入 PLC输出信号确实定控制电梯上行、下行（即电机正、反转）需2点输出。上下行指示灯2点输出。开门、关门需2点输出。因为采取十进制显示方法，LED七段显示器需3点输出。电梯轿厢内输出各层指令信号登记显示，共6点输出。各楼层乘客召唤时，除底层和顶层只有一个召唤登记显示，其它各层均设上下两个召唤登记显示，6层共需10个输出显示。轿厢照明和轿厢通风需要2点输出，故障报警也需要1点输出。经分析共需28点开关量输出端口。表3-5 输出地址分配表输出地址含义输出地址含义 Y001 楼层显示（高位） Y017 电梯下行显示 Y002 楼层显示（中位） Y020 一楼上召唤信号登记显示 Y003 楼层显示（低位） Y021 二楼上召唤信号登记显示 Y004 KM1电动机正转 Y022 三楼上召唤信号登记显示 Y005 KM2电动机反转 Y023 四楼上召唤信号登记显示 Y006 开门继电器 Y024 五楼上召唤信号登记显示 Y007 关门继电器 Y025 二楼下召唤信号登记显示 Y010 内呼1楼指示灯 Y026 三楼下召唤信号登记显示 Y011 内呼2楼指示灯 Y027 四楼下召唤信号登记显示 Y012 内呼3楼指示灯 Y030 五楼下召唤信号登记显示 Y013 内呼4楼指示灯 Y031 六楼下召唤信号登记显示 Y014 内呼5楼指示灯 Y032 轿厢通风输出继电器 Y015 内呼6楼指示灯 Y033 轿厢照明输出继电器 Y016 电梯上行显示 Y034 故障报警指示内部继电器确实定表3-6 内部继电器地址分配表内部继电器功效内部继电器功效 M1 向上运行监视 M101 1楼层楼继电器 M2 向下运行监视 M102 2楼层楼继电器 M3 上方向选择 M103 3楼层楼继电器 M4 下方向选择 M104 4楼层楼继电器 M5 向上方向控制继电器 M105 5楼层楼继电器 M6 向下方向控制继电器 M106 6楼层楼继电器 M7 减速输出继电器 M150 平层继电器 M11 强迫向上 M200 自运行开门严禁继电器 M12 强迫向下 M201 开门辅助继电器 M13 关门开启继电器 M202 关门辅助继电器 M14 启车继电器 T0 门锁信号延时继电器 M15 运行继电器 T1 停站延时时间继电器 M16 安全触板继电器 T2 加速时间继电器 M17 直驶继电器 T3 减速时间继电器 M18 停层继电器 T4 照明延时时间继电器轿厢层楼位置显示方法确实定现在常见轿厢层楼位置显示方法有：二进制显示、直接位置显示、十进制显示。为了节省三菱FX2N-80MR PLCI/O点数，故采取十进制显示方法。即Y0Y1Y2输出经过译码器译码后，再经过驱动器点亮对应段。“1”表示亮，“0”表示暗（共阴极显示），共可显示层，即0～7（000～111），应用在电梯轿厢层楼显示中，即可显示第1层～7层，本系统只是需要显示第1～6层。 PLC控制程序编制方法 PLC梯形图编制采取模块化设计。模块化程序结构清楚、便于调试。如：层楼继电器回路、召唤信号登记和清除、内选信号指令登记和清除、开关门、运行方向选择等。模块间不完全独立，它们之间存在着有机联络，且编程时要考虑各条指令间逻辑关系。电梯电气控制系统软件设计电梯运行过程：当乘客进入轿厢后，由乘客依据欲前往层站，逐一按下对应层站选层按钮，便完成了运行指令预先登记，电梯便自动决定运行方向。再按开启按钮，电梯自动关门，当门完全关闭后，门锁微动开关闭合，使门锁继电器吸合，电梯开始开启、加速，直至稳速运行。当电梯抵达欲停靠目标层站前方某一距离位置时，由井道内行程开关向电梯控制系统发出转换信号，电梯便自动减速准备停靠。当轿厢进入到平层区(即停靠层站上方或下方一段有限距离)时，井道平层传感器动作，发出平层信号控制轿厢正确平层，并自动取消，自动开门。对某类电梯，假如在平层时平层精度超出标准要求，则电梯进行校正运行，电梯以最低速度慢行到正确平行位。假如继续平向运行，司机只需按下开启按钮，电梯便按预先登记楼层，按序逐一自动停靠，自动开门。在电梯运行过程中，假如厅外有些人按下厅门召唤电钮，只要此时召唤申请乘梯方向符合此时电梯运行方向，则电梯能被顺向截停。当同向登记指挥全部已被实施以后，电梯便自动换向运行，实施另一方向运行登记指令。假如电梯在某一层站关门时，有些人或物碰触了门安全触板，或被非接触式光电式、电子式装置检测到关门障碍时，电梯便停止关门并立即转为开门。假如欲乘电梯乘客正逢电梯关门时，可按下外上、下召唤按钮中和电梯欲行方向相同一个按钮，电梯便立即开门，这种操作，用于为本层开门。假如因为乘客过多而超载，则电梯超载检测装置发出超载信号，阻止电梯开启并开门，直到满足限载要求，电梯方能恢复正常运行。假如停层时间到，便自动关门开启、加速，直至稳速运行。在运行过程中，可依据各楼层厅外召唤信号，对符合运行方向召唤信号，将逐一应答，自动停靠，自动开门。在完成同向全部登记以后，如有反向厅外召唤信号，则电梯自动换向运行，应答反向厅外召唤信号。假如没有召唤信号时，电梯便自动关门停机，或自动驶回基站待命。假如某一楼层再有召唤信号，电梯便自动开启前往应召。电梯主程序步骤图图3.8所表示。图3.8 PLC控制电梯程序步骤图层楼继电器回路实现要对电梯进行控制首要问题是反应电梯实际所在位置即楼层。传统继电器控制层楼电路，需要在每层装设感应器，这种方法即使简单直观，但因为设置感应器太多，占用PLCI/O口也太多。因为PLC含有数据传送、算术计算、数据比较处理等功效，所以用PLC很轻易实现层楼电路。启用一数据寄存器D0，电梯在最下层端站是将1送入D0，最上层端站时，将最高层数6送入D0，电梯每上升一层，D0将自动加一，电梯每下降一层，D0将自动减一，这么使D0中一直存放是楼层层数，然后将D0分别和1、2、、3、……6相比较，等于几就说明电梯在几层，这时驱动对应层楼继电器实现层楼电路。根据上述方法，六层六站层楼继电器电路梯形图如3.9所表示：图3.9 层楼继电器电路停车制动步骤：电梯在停车制动之前，首先确定其停层信号，即确定要停车楼层，应该依据电梯运行方向和外呼信号位置和轿厢内选层信号比较后得到。比如现有一个人要从四楼下降到三楼，则电梯在运动到三楼楼层中楼层限位开关后，给PLC一个减速信号，而此信号就作为PLC控制变频器减速变频控制信号。X041作为三楼楼层限位开关，使用它触发一个时间继电器（减速时间继电器），是电梯根据设定好频率下降曲线进行减速。减速时间是由现场设备决定，经过电梯安装调试能够正确设定电梯在每层减速时间。 PLC六层电梯控制系统设计学院：电气和信息学院班级：电化1204班姓名：王贵星学号：A19120688

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