电气自动化毕业论文五层电梯模型PLC控制系统设计与调试【精选推荐】

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电气自动化毕业论文五层电梯模型PLC控制系统设计与调试6篇

电气自动化毕业论文五层电梯模型PLC控制系统设计与调试篇1

基于PLC的三层电梯控制系统设计

中 文 摘 要

本设计主要利用欧姆龙系统完成。主要介绍了3层电梯的PLC的特点、PLC的功能、发展趋势、PLC控制电梯的软、硬件设计。在示意图、接线图、电梯的控制梯形图、指令表、和程序流程图的基础之上提出了PLC的编程方法。

可编程控制系统（Programmable Logic Controller）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业自动化控制控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。

电梯是高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物，传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用 PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适。目前PLC在电梯行业已得到广泛应用。在层数和控制功能较少的场合，采用PLC控制较为方便。

关键词：PLC；
可编程控制；
电梯；
欧姆龙；
高层建筑

可编程控制器是采用微机技术通用工业自动化装置，近几年来，在国内已经迅速推广普及，正在改变这工厂自动控制的面貌，对传统的技术改造，发展新型工业具有实际的重大意义。

可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫作可编程逻辑控制器，目的是用来代替继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能，器基本设计思路把计算机功能灵活、通用、完善等优点和继电器控制的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的，根据实际需要，把控制程序写进控制器的用户程序中，控制器与被控对象联系也很方便。

随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机的技术发展，到70年代中期以后已广泛的使用微处理器作为中央处理器，输入输出快都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的已不再是仅有逻辑控制功能还同时具有数据处理、调节和数据通信功能。

可编程控制器对用户来说是一种无触点，改变程序就可以改变生产工艺，因此在初步设计阶段就选用了可编程控制器。在实施阶段在确定工艺过程。另一方面。自从制造生产可编程控制器，适合批量是生产。它是以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，转为工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器用以在其内部进行存储执行逻辑运算、顺序控制。定时/计数和算数运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口控制各种类型的机械和生产过程，PLC是微机技术与传统的继电器接触控制技术相结合的产物，它克服了继电器控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点又照顾到现场电器操作维修人员的技能和习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学 ，调试和差错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简单的用户程序的编制工作，就可灵活方便的PLC应用于生产实践。

由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速发展。目前。可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，并得到广泛的推广普及应用

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称 PLC) 根据国际电工委员会(IEC)在1987年的可编程控制器国际标准第三稿中，对其作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大支柱性产业之一”，在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。

早期工业生产中广泛使用的电器自动控制系统是继电器-接触器控制系统，简称继电器控制系统，随着20世纪工业生产的迅速发展，市场竞争越来越激烈，工业产品更新换代的周期日趋缩短，新产品不断涌现，传统的继电器控制系统难以满足现代社会小批量、多品种、低成本、高质量生产方式的生产控制要求，为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：

1、编程方便，现场可修改程序；

2、维修方便，采用模块化结构；

3、可靠性高于继电器控制装置；

4、体积小于继电器控制装置；

5、数据可直接送入管理计算机；

6、成本可与继电器控制装置竞争；

7、输入可以是交流115V；

8、输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；

9、在扩展时，原系统只要很小变更；

10、用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。

这就是著名的GM10条

1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可行性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用

2.3可编程逻辑控制器（PLC）的工作原理：

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

1.输入采样阶段在输入采样阶段

PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

2.用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；
或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；
或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；
相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

3.输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

1. 可编程逻辑控制器（PLC）的主要特点

（1）、高可靠性

1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部

之间电气上隔离。

2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.

3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。

4）采用性能优良的开关电源。

5）对采用的器件进行严格的筛选。

6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即

采用有效措施，以防止故障扩大。

7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,

使可靠性更进一步提高。

（2）、丰富的I/O接口模块

　　PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；
开关量或模拟量；
电压或电流；
脉冲或电位；

强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；
行程开关；
接近开关；
传感器及变送器；
电磁线圈；
控制阀等直接连接。

　　另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。

（3）、采用模块化结构

　　为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

（4）、编程简单易学

　　PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

（5）、安装简单，维修方便

　　PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。

由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复。

2.可编程逻辑控制器（PLC）的发展

虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段：

1）、早期的PLC（60年代末—70年代中期）

　　早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。

2）、中期的PLC（70年代中期—80年代中，后期）

　　在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。

　　这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。

3）、近期的PLC（80年代中、后期至今）

　　进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。

电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。

1、 图3.1是三层楼电梯示意图，电梯上、下由一台电机控制：正转（上升）、反转（下降）。

图3.1

1）每层设有呼叫开关SB1一SB3；
呼叫指示灯H1一H3和到位行程开关ST1一ST3。

2）若令电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向呼叫均无效(以下简称“不可逆响应”)，则其动作要求如表3.2所示。

3）因实际电梯的呼叫开关为按钮式开关，所以SB1一SB3开关要求瞬间接通有效。

4）各楼层问有效运行时间应小于10s，否则认为有故障，自动令电机停转。

图3.2

注：第11、12项在运行中，后发出的反方向呼叫无效。

2、附加动作要求：到达每层楼后，电梯应有开、关门动作

1.分析被控对象

被控制的对象为三层楼电梯，在这个设计中动作要满足表3.2的要求。电梯运行到位后，具有开、关门功能。能自动判别电梯运行方向，并发出响应的指示信号。

2.分配PLC的输入/输出端子

3.统计输入、输出点数并选择PLC型号

输入信号有17个，考虑到有15%的备用点,即17×(1+15%)=19.55，取整数20，因此共需20个输入点。

输出信号有15个，考虑到有15%的备用点,即15×(1+15%)=17.25，取整数18，因此共需18个输出点。

因此可选用C60PCPU类型可编程序控制器，它有32个输入点，28个输出点，满足本设计要求。

4.输入/输出端子接线图

5.运动形式分析

（1）开、关门的控制电路如图3.3所示。

自动开门：当电梯运行到位后（运行继电器10.00为OFF），相应的楼层到位行程开关闭合，即0.05或0.06或0.07接点闭合，时间继电器TIM0000开始计时，计到3s时，TIM0000触点闭合，使0504线圈有效，驱动开门接触器，打开电梯门，直至到位，开门行程开关动作，即0.01动断触点打开，开门过程结束。

自动关门：当开门行程开关0.01触点闭合，经时间继电器TIM0001延时5s后，使TIM0001触点闭合，0505有效，驱动关门继电器，关闭电梯门，直至到位，关门行程开关0.02动作，关门动作结束。

关门保护：自动关门时，可能夹住乘客，可在门上装设红外传感器。当有人进出时，0.03或0.04闭合，关门被禁止，同时开门接触器工作，把门打开，至限位位置后，重新执行关门动作。

图3.3开、关门的控制电路

（2）电梯到站指示如图3.4所示。

当电梯到达一层时，一层到位行程开关闭合，一层指示灯亮。其他楼层情况类似。

图3.4 电梯到站指示

（3）各层呼叫指示如图3.5所示

当乘客按下某层楼的呼叫按钮或某层楼的内指令按钮时，相应的指示灯亮，指示灯一直保持到电梯到达该楼层。

图3.5 各层呼叫指示

（4）电梯起动和运行方向选择如图3.6所示。

假设电梯原先停在一楼，按了二层呼叫按钮（1.02），二层呼叫指示灯亮（6.09闭合），因为一层到位行程开关闭合，所以上行方向灯（5.08）亮，起动中间继电器（10.06）工作，上行继电器（5.00）运行，电梯上升，到了二层，碰到二层到位行程开关，二层指示灯亮，前沿微分指令1005为ON一个扫描周期，用以切断起动控制信号，起动中间继电器停止工作，电梯停在二层。如果按了三层呼叫按钮，情况与此类似。电梯在上升途中，电梯的三层停止辅助继电器工作，此时按一层或二层呼叫按钮无效。如果同时按了二、三层呼叫按钮，上行方向灯亮，电梯上升，到了二层，二层停止辅助继电器和计时器开始工作，电梯停2秒后，上升方向灯继续亮，电梯继续上升，直到三层才停止。

下降情况与上升类似，故不赘诉。

由于有TIM0003故障检测，当电梯在各楼层间运行时间超过10s，就认为有故障，自动令电机停转。

图3.6 电梯起动和运行方向

（5）电梯速度的变换如图3.7所示

电梯起动后快速运行，2s后开始加速；
在接近目标楼层时，相应的接近开关（1.07、1.08、1.09或1.10）动作，电梯开始减速，直至达到目标楼层时停止。

图3.7电梯速度的变换

6.助记符

LD T0000

OR 5.04

OR 10.01

ANDNOT 0.01

ANDNOT 10.00

ANDNOT 5.05

OUT 5.04

LD 0.05

OR 0.06

OR 0.07

ANDNOT 10.00

ANDNOT 5.04

TIM 0000 #0030

LD T0001

OR 5.05

ANDNOT 0.01

ANDNOT 10.01

ANDNOT 5.04

OUT 5.05

LD 0.01

ANDNOT 5.05

TIM 0001 #0050

LD 0.03

OR 0.04

OR 10.01

ANDNOT 0.01

OUT 10.01

LD 5.00

OR 5.01

OUT 10.00

LD 0.05

OR 6.00

ANDNOT 6.01

ANDNOT 6.02

OUT 6.00

LD 0.06

OR 6.01

ANDNOT 6.00

ANDNOT 6.02

OUT 6.01

LD 0.07

OR 6.02

ANDNOT 6.00

ANDNOT 6.01

OUT 6.02

LD 1.01

OR 1.04

ANDNOT 200.03

ANDNOT 0.05

LD 6.00

KEEP(011) 6.08

LD 1.02

OR 1.05

ANDNOT 200.01

ANDNOT 200.02

ANDNOT 0.06

LD 6.01

KEEP(011) 6.09

LD 1.03

OR 1.06

ANDNOT 200.04

ANDNOT 0.07

LD 6.02

KEEP(011) 6.10

LD 6.09

AND 0.06

OR 200.05

ANDNOT T0002

OUT 200.05

TIM 0002 20

LD 6.10

AND 0.06

OR 5.00

OUT 200.03

LD 6.08

AND 0.06

OR 5.01

OUT 200.04

LD 6.10

OR 6.09

ANDNOT 200.05

ANDNOT 5.09

ANDNOT T0003

OUT 5.08

LD 6.08

OR 6.09

ANDNOT 200.05

ANDNOT 5.08

ANDNOT T0003

OUT 5.09

LDNOT 0.05

ANDNOT 0.06

ANDNOT 0.07

TIM 0003 10

LD 0.06

AND 5.01

LD 0.05

KEEP(011) 200.01

LD 0.06

AND 5.00

LD 0.07

KEEP(011) 200.02

LD 1.02

LD 0.06

KEEP(011) 200.06

LD 6.10

AND 6.02

LD 6.09

AND 6.01

ORLD

LD 6.08

AND 6.00

ORLD

DIFU(013) 10.05

LD 5.08

OR 5.09

LD 10.05

OR 0.02

KEEP(011) 10.06

LDNOT 6.01

OR 6.10

ANDNOT 6.02

AND 5.08

AND 10.06

ANDNOT 5.01

OUT 5.00

LDNOT 6.01

OR 6.08

ANDNOT 6.00

AND 5.09

AND 10.06

ANDNOT 5.00

OUT 5.01

LD 5.00

OR 5.01

AND 10.06

ANDNOT 5.02

OUT 5.03

LD 5.03

TIM 0004 20

LD T0004

ANDNOT 5.02

OUT 5.06

LD 5.00

OR 5.01

LD 1.07

AND 6.08

LD 1.08

AND 6.09

ORLD

LD 1.09

AND 6.09

ORLD

LD 1.10

AND 6.10

ORLD

ORNOT 5.06

ANDLD

ANDNOT 6.00

电气自动化毕业论文五层电梯模型PLC控制系统设计与调试篇2

宜宾职业技术学院

毕业论文（设计）任务书

系 部 电气工程系

专 业 名 称 电气自动化专业

班 级 电气1343

姓 名 郑旭东

毕业论文（设计）题目 自动化立体停车库自动控制系统

2013年5月1日

PLC控制的立体车库系统设计

摘 要

立体停车库生产在中国是个新兴行业，立体停车库可缓解城市动、静态交通问题，改善居住环境，有效利用土地价值。本系统采用PLC、计算机结合组态画面监控，按动按钮或控制组态画面即可完成汽车存取过程，操作简单，存取方便。控制电路部分采用交流接触器传统方式，使运行安全可靠。设计采用可分组合，模块式安装，方便灵活，具备维护使用方便，造价低等特点。

关键词：立体车库 可编程控制器 组态监控

毕业设计(论文)任务书 2

摘要 5

1 引言 8

1.1升降横移式 8

1.2巷道堆垛式 8

2 三菱PLC简介 10

2.1三菱FX2N 系列PLC的性能指标和分类 10

2.1 PLC模块介绍可编程序控制器的工作方式及编程语言 11

3 双层立体车库功能介绍 14

3.1立体车库系统组成 14

3.2 PLC核心控制部分 14

3.3立体车库控制要求 14

4 立体车库系统设计 16

4.1 PLC选择 16

4.2 IO口分配 16

4.3 PLC外部接线端口图 17

4.4车位检测部分 17

4.5手动控制部分 18

4.6软件设计 18

结论与讨论 19

主要参考文献 21附录1立体车库原理图 22

附录2立体车库总程序 24

1、引言

车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30~40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已将近二十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。

　　机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。

　　在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。

目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。

(一）　升降横移式

　　升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。

（二）　巷道堆垛式

　巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式

立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。

垂直提升式立体车库

　垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。

（三）　垂直循环式

产品特点：
1)　占地少，两个泊位面积可停6~10辆车。

2)　外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。

3)　价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。

4)　可采用自动控制，运行安全可靠。

本课题以二层五车位为研究对象,采用三菱FX2N-48MR为控制元件,进行模拟,结合所学专业知识,成功的设计出二层五车位PLC 控制系统.

2 三菱PLC简介

2.1 三菱FX2N 系列PLC的性能指标和分类

1)PLC的主要性能指标

●输入输出点数（IO点数）

IO点数是指可编程序控制器外部输入、输出端子数的总和。它标志着可以接多少个开关、按钮和可以控制多少个负载。

●存储容量

存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制16位即一个字为一步。

●扫描速度

一般以执行1000步指令所需时间来衡量，单位为msk步，也有以执行一步指令所需时间来计算的，单位用µs步。

●功能扩展能力

可编程序控制器除了主模块之外，通常都可配备一些可扩展模块，以适应各种特殊应用的需要，如AD模块、DA模块、位置控制模块等。

●指令系统

指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和，它是衡量可编程序控制器功能强弱的主要指标。

2)PLC的分类

通常，PLC产品可按结构形式、控制规模等进行分类。按结构形式不同, 可以分为整体式和模块式两类。按控制规模大小、则可以分为小型、中型和大型PLC三种类型。

1.PLC系统的组成

PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其硬件结构与微型计算机控制系统相似。PLC也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。

1)PLC的硬件结构

一套PLC系统在硬件上由基本单元（包含中央处理单元、存储器、输入输出接口、内部电源）、IO扩展单元及外部设备组成。图2-1为PLC的硬件结构图。

图2-1 PLC的硬件结构图

图2-2为三菱FX2N小型PLC产品主机示意图。本课题中FX2N－48MR为基本单元，(24入、16出)，M表示主机、R表示该单元为继电器输出型。

2.2可编程序控制器的工作方式及编程语言

1.PLC的工作方式

1)PLC的扫描工作方式

图2-3 PLC的扫描过程

可编程序控制器在进入RUN状态之后，采用循环扫描方式工作。从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行程序，即按顺序逐条执行程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描，并周而复始地重要进行。可编程序控制器工作时的扫描过程如图2-3所示，包括五个阶段：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。PLC完成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期。扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。

2)PLC的程序执行过程

PLC的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个主要阶段，如图2-4所示。

图2-4 PLC的程序执行过程

3)PLC的扫描周期

在PLC的实际工作过程中，每个扫描周期除了前面所讲的输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段外，还要进行自诊断、与外设（如编程器、上位计算机）通信等处理。即一个扫描周期还应包含自诊断及与外设通信等时间。

4)PLC的IO响应时间

PLC采用集中IO刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映像寄存器区的内容也不会改变，还会影响本次循环的扫描结果。输出信号的变化滞后于输入信号的变化，这产生了PLC的输入输出响应滞后现象，最大滞后时间为2-3个扫描周期。

电气自动化毕业论文五层电梯模型PLC控制系统设计与调试篇3

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宜宾职业技术学院

毕业论文（设计）任务书

系 部 电气工程系

专 业 名 称 电气自动化专业

班 级 电气1343

姓 名 郑旭东

毕业论文（设计）题目 自动化立体停车库自动控制系统

2013年5月1日

PLC控制的立体车库系统设计

摘 要

立体停车库生产在中国是个新兴行业，立体停车库可缓解城市动、静态交通问题，改善居住环境，有效利用土地价值。本系统采用PLC、计算机结合组态画面监控，按动按钮或控制组态画面即可完成汽车存取过程，操作简单，存取方便。控制电路部分采用交流接触器传统方式，使运行安全可靠。设计采用可分组合，模块式安装，方便灵活，具备维护使用方便，造价低等特点。

关键词：立体车库 可编程控制器 组态监控

毕业设计(论文)任务书 2

摘要 5

1 引言 8

1.1升降横移式 8

1.2巷道堆垛式 8

2 三菱PLC简介 10

2.1三菱FX2N 系列PLC的性能指标和分类 10

2.1 PLC模块介绍可编程序控制器的工作方式及编程语言 11

3 双层立体车库功能介绍 14

3.1立体车库系统组成 14

3.2 PLC核心控制部分 14

3.3立体车库控制要求 14

4 立体车库系统设计 16

4.1 PLC选择 16

4.2 IO口分配 16

4.3 PLC外部接线端口图 17

4.4车位检测部分 17

4.5手动控制部分 18

4.6软件设计 18

结论与讨论 19

主要参考文献 21附录1立体车库原理图 22

附录2立体车库总程序 24

1、引言

车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30~40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已将近二十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。

　　机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。

　　在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。

目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。

(一）　升降横移式

　　升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。

（二）　巷道堆垛式

　巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式

立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。

垂直提升式立体车库

　垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。

（三）　垂直循环式

产品特点：
1)　占地少，两个泊位面积可停6~10辆车。

2)　外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。

3)　价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。

4)　可采用自动控制，运行安全可靠。

本课题以二层五车位为研究对象,采用三菱FX2N-48MR为控制元件,进行模拟,结合所学专业知识,成功的设计出二层五车位PLC 控制系统.

2 三菱PLC简介

2.1 三菱FX2N 系列PLC的性能指标和分类

1)PLC的主要性能指标

●输入输出点数（IO点数）

IO点数是指可编程序控制器外部输入、输出端子数的总和。它标志着可以接多少个开关、按钮和可以控制多少个负载。

●存储容量

存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制16位即一个字为一步。

●扫描速度

一般以执行1000步指令所需时间来衡量，单位为msk步，也有以执行一步指令所需时间来计算的，单位用µs步。

●功能扩展能力

可编程序控制器除了主模块之外，通常都可配备一些可扩展模块，以适应各种特殊应用的需要，如AD模块、DA模块、位置控制模块等。

●指令系统

指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和，它是衡量可编程序控制器功能强弱的主要指标。

2)PLC的分类

通常，PLC产品可按结构形式、控制规模等进行分类。按结构形式不同, 可以分为整体式和模块式两类。按控制规模大小、则可以分为小型、中型和大型PLC三种类型。

1.PLC系统的组成

PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其硬件结构与微型计算机控制系统相似。PLC也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。

1)PLC的硬件结构

一套PLC系统在硬件上由基本单元（包含中央处理单元、存储器、输入输出接口、内部电源）、IO扩展单元及外部设备组成。图2-1为PLC的硬件结构图。

图2-1 PLC的硬件结构图

图2-2为三菱FX2N小型PLC产品主机示意图。本课题中FX2N－48MR为基本单元，(24入、16出)，M表示主机、R表示该单元为继电器输出型。

2.2可编程序控制器的工作方式及编程语言

1.PLC的工作方式

1)PLC的扫描工作方式

图2-3 PLC的扫描过程

可编程序控制器在进入RUN状态之后，采用循环扫描方式工作。从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行程序，即按顺序逐条执行程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描，并周而复始地重要进行。可编程序控制器工作时的扫描过程如图2-3所示，包括五个阶段：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。PLC完成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期。扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。

2)PLC的程序执行过程

PLC的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个主要阶段，如图2-4所示。

图2-4 PLC的程序执行过程

3)PLC的扫描周期

在PLC的实际工作过程中，每个扫描周期除了前面所讲的输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段外，还要进行自诊断、与外设（如编程器、上位计算机）通信等处理。即一个扫描周期还应包含自诊断及与外设通信等时间。

4)PLC的IO响应时间

PLC采用集中IO刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映像寄存器区的内容也不会改变，还会影响本次循环的扫描结果。输出信号的变化滞后于输入信号的变化，这产生了PLC的输入输出响应滞后现象，最大滞后时间为2-3个扫描周期。

3 双层立体车库功能介绍

3.1立体车库系统组成

系统主要由：PLC、组态监控部分、电气传动部分、检测部分、手动控制部分、支架模型

系统图见(2.1-1)：

图2.1-1

3.2 PLC核心控制部分

系统核心部分采用三菱FX2N-48MR为控制元件，它是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程控制器。它的基本指令执行时间高达0.08us，远远超过了很多大型可编程控制器。它功能强大实用，价格便宜，工作稳定可靠，24点输入，16点输出，采用继电器输出形式，可驱动交直流负载，负载电流在2A左右。220V AC供电。并且输入端内部自带24V直流电源，还可为负载提供直流电源。

3.3 立体车库控制要求

本系统通过检测车位运行状态和其它参数，控制电机轮流工作，合理调度电机运行。系统通过计算机以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地 反映系统工作状态以及车位位置等 参数，并通过PLC通讯模块与监测监控主机实现数据交换，该系统具有运行可靠、操作方便 、自动化程度高等特点。如图2.3-1

图3.1-1

① １号车位、2号车位、3号车位只能上下移动，不能左右移动；

② 4号车位、5号车位只能左右移动，不能上下移动；

③ 下排车位上的汽车可以直接开出；

④ 上排车位的汽车，要想开出需要先按下相应车位标号呼叫按键，再按下叫车按键，然后下排车位先左右移动，让出位置，上排车位降至下层，再进出车辆。

4 立体车库系统设计

4.1 PLC选择

本系统采用三菱公司的型号为FX2N-48MR的PLC,是一种具有结构紧凑、抗干扰能力强、使用方便、同类产品价格便宜等优点。随着电子科技发展及产业应用之需要，PLC的功能也日益强大，例如位置控制及网络功能等。

4.2 IO口分配

针对本课题要求，我们规定了PLC输入点分配。其中，X0到X2为呼叫开关；
X3到X6为功能开关；
X10至X20为限位开关。

关于输出点的定义，它们两两成对，构成控制交流接触器吸合条件。

4.3 PLC外部接线端口图

根据IO分配,及电路原理图(见附录1),本系统外部接线如图:

图4.3-1

4.4车位检测部分

FX2N-48MR可编程控制器采用直流输入形式，车库所有车位到位及限位检测采用了光电对管，检测电路电源使用PLC内部提供的24V直流电源，其最大驱动电流可达400mA.光电对管的导通电流在30mA左右，内阻为600Ω，为满足光电对管的性能指标，我们将可编程控制器的内置24V直流电源上串联了一个200Ω1W的大功率电阻。立体车库共有6个上下到位检测光电对管和3个左右到位检测光电对管，总驱动电流为9*30mA=270mA，小于可编程控制器24V直流电源的最大输出电流，满足设计要求。

4．5手动控制部分

程序所用状态元件、定时器及数据存储器均选用具有掉电保护功能的元件,当系统掉电时元件保持掉电前的状态,以保存现场信息,待上电后继续完成被中断的动作;当发生意外情况时,按下急停按钮中止系统的运行并保存现场断点信息;当出现如电机过载、过热电气或机械故障时,自动中止系统的运行,并发出声光报警,同时系统转入手动方式进行故障处理。考虑到组态控制可能出现上述问题，系统也设计了最基本的手控控制，设计了车库上层三个车位的选择按钮、呼叫车位按钮和复位按钮，并且考虑到如果车位动作出现错误，设计了急停按钮，这样能使车库系统无论处于何种运行状态都能立即停止运行，避免事故的发生。

4.6 软件设计

PLC的编程语言有梯形图语言、助记符语言、顺序功能图语言等。其中前两种语言用得较多，顺序功能图语言也在许多场合被采用。本设计所采用的编程语言为梯形图语言。

完整的梯形图程序见附录2

电气自动化毕业论文五层电梯模型PLC控制系统设计与调试篇4

电气自动化自动控制毕业论文

第1章 绪论（宋体三号加粗） 1

1.1 二级标题 1

1.1.1 三级标题 1

第2章 字体字号与页面设置 2

2.1 字体字号 2

2.1.1 科学技术 2

2.2 页面设置 2

第3章 图与公式的格式要求 3

3.1 图 3

3.1.1 图及图题标注范例 3

3.1.2 公式及其标注范例 3

第4章 表的格式要求 4

4.1 表的格式 4

4.1.1 表范例 4

4.2 表的内容 4

4.3 XXX 4

第5章 结论与展望 5

5.1 结论 5

5.2 不足之处及未来展望 5

参考文献 6

致 谢 7

附录A XX 8

附录B XX 9

目录格式说明

目录行间距采用固定值22磅

一级标题如：第1章 绪论 采用宋体四号字体不加粗

二级标题如：1.1 二级标题 采用宋体小四号字体不加粗

三级标题如：1.1.1 三级标题 采用宋体五号字体不加粗

绪论应说明本课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求；
简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题；
说明本课题的指导思想；
阐述本课题应解决的主要问题。正文段落行间距均为20磅

1.1 二级标题（注意：不要修改标题的段前段后）

二级标题四号加粗，顶格，空一格写标题内容全文（包括所有的章节题目）的汉字字体为宋体，章节序号、所有字母与数字的字体为Times New Roman。

1.1.1 三级标题

三级标题小四号加粗，顶格，空一格写标题内容。

2.1 字体字号

全文（包括所有的章节题目）的汉字字体为宋体，章节序号、所有字母与数字的字体为Times New Roman。一级标题（指中英文摘要标题、各章标题、致谢、参考文献及附录标题）字号为三号加粗；
二级标题四号加粗；
三级标题小四号加粗。注意：所有标题的段前段后已经调整好，请不要修改！

2.1.1 科学技术

科学技术名词术语尽量采用全国自然科学名词审定委员会公布的规范词或国家标准、部标准中规定的名称，尚未统一规定或叫法有争议的名称术语，可采用惯用的名称。使用外文缩写代替某一名词术语时，首次出现时应在括号内注明其含义。

2.2 页面设置

A4幅面，单面印刷；

行距：20磅；

页码：五号居中；

边距：上下左右各空3cm，装订线位于左侧，0cm；

3.1 图

3.1.1 图及图题标注范例

Buck变换器是单管不隔离型DC-DC变换器中的一种基本结构[8]，其基本电路如图3-1所示。

图3-1 图题字体宋体五号

3.1.2 公式及其标注范例

为了使负载电流连续且脉动小，通常串接L值较大的电感，即使电路工作在CCM模式下，当电路工作于稳态时，负载电压的平均值为：

. (3-1)

式（3-1）说明了XX之间的关系。

4.1 表的格式

4.1.1 表范例

数据如表4-1所示，表内容字号五号，字体要求与正文同。

表4-1 表题字体黑体五号

4.2 表的内容

表的内容字号为五号，字体要求与正文同。

4.3 XXX

5.1 结论

XXX

5.2 不足之处及未来展望

XXX

[1]张卫平. 开关变换器的建模与控制[M]. 北京：中国电力出版社，2006.

[2]曹文思，杨育霞. 基于状态空间平均法的BOOST变换器仿真分析[J].系统仿真学报， 2007.

[3]伍言真. DC/DC开关变换器建模分析及其变结构控制方法的研究[D]. 广州：华南理工大学，1998.

[4]Takagi T, Sugeno M. Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control [J]. IEEE Trans on Systems, Man and Cybernetics, 1985.

[5]Sugeno M, Kang G T. Fuzzy modeling and control of multilayer incinerator [J]. Fuzzy Sets Syst., 1986.

宋体 五号 行距固定20磅，英文数字Times New Man

具体见范例

至少10篇参考文献

附录是对于一些不宜放在正文中，但有参考价值的内容，可编入毕业设计（论文）的附录中，例如公式的推演、编写的程序等；
如果文章中引用的符号较多时，便于读者查阅，可以编写一个符号说明，注明符号代表的意义。一般附录的篇幅不宜过大。

宋体 五号 行距固定20磅

附录是对于一些不宜放在正文中，但有参考价值的内容，可编入毕业设计（论文）的附录中，例如公式的推演、编写的程序等；
如果文章中引用的符号较多时，便于读者查阅，可以编写一个符号说明，注明符号代表的意义。一般附录的篇幅不宜过大。

电气自动化毕业论文五层电梯模型PLC控制系统设计与调试篇5

摘 要

随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能，保证电梯的运行高效节能又安全可靠。传统的电梯控制系统采用的是继电器逻辑控制电路，这种控制易出故障，维护不便，运行寿命短，占地空间大，正逐步被淘汰。可编程控制器由于具有可靠性高、功能强大等特点已经成为电梯微机控制系统的核心。

本文在阐述电梯的结构和可编程控制器的结构和工作原理的基础上，针对三层三站电梯，使用西门子S7-200 PLC和仿真软件设计了电梯的运行控制监控系统。电梯的输入信号有3个轿内指令、厅外上、下召唤信号、用3个行程开关来代替电梯的位置信号。输出信号有上行和下行、位置指示灯和轿厢内指令信号指示灯。控制系统可以完成信号的登记和消除、自动选层和定向自动控制功能。阐述了PLC的优点及特点，重点分析了电梯的硬件设计和软件设计，研究并提出了基于PLC电梯控制系统设计的实现方案，最后对本论文的研究内容进行了总结与展望。

关键词：电梯 S7-200PLC 梯形图

With the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life. The quality of the lift performance of the impact on people"s lives becoming more and more obvious, it must strive to improve the performance of elevator systems, and ensure the operation of the lift is safe, reliable and energy efficient. The traditional elevator control system uses logic of the relay to control circuit, this kind of controls easily to be crash, maintains inconveniently, the movement life is short, and that occupying a large area of space，it being eliminated gradually. Programmable controller with high reliability, powerful features has become the core of microcomputer control system of elevator.

Based on the elaboration of the elevator structure and structure and working principle of  programming controller, according to the three layer three Creator, the elevator control system design using Siemens S7-200PLC.The input signal  of the 3 elevator car instruction, hall, apposition signal call signal, with three travel switches instead of the elevator. The output signal has the up link and down link, position indicator lights and car lamp. The control system can complete the signal registration and eliminate  automatic layer selection and directional automatic control function. It has elaborated the advantages and characteristics of PLC, analyzes the hardware design and software design of the elevator, and puts forward the design scheme based on PLC elevator control system, finally the research contents of this thesis are summarized and prospects.

Keywords:elevator S7-200PLC control system

1.1课题的研究背景及意义

电梯是安装在建筑物内的一种交通工具，是为了满足人们对于垂直运输的需要而建立的。在现代社会，电梯就如同汽车、轮船一般不可或缺。有关资料显示，在美国，每年乘坐其它交通工具的人数约为80亿人次而乘坐电梯的人数达到540亿人次之多。如今，电梯的使用情况已成为衡量现代化发展程度的一种标志，从某种意义上说，电梯也成为研究一个城市中居民生活状态的最完美空间。

电梯作为，种公共交通工具，安全性能显得尤为重要，因为只有安全运行才能够使乘客对电梯产生信任感。事实上，电梯的设计方面已采用了多种安全保护措施，据美国一家保险公司对电梯安全性的一项调查和计算显示，乘电梯要比走楼梯安全5倍。随着高层建筑的不断出现，人们对电梯系统的性能要求也越来越高，不单单是安全性，还包括舒适度等方面。从研究电梯交通系统的统计特性到研究电梯交通系统的动态特性，人们在电梯控制系统中利用了各种技术来提高系统的运行效率。

社会生产力的不断发展带动了人类文明的高速发展，特别是20世纪70年代以后，高层建筑在世界范围内得到的迅猛发展，极大地促进了电梯技术的改良和革新。近半个世纪以来，电梯技术从原始的模型升降机发展到能满足人类需要的高级智能化电梯。

最初的电梯是由司机操作控制的，然而这样不但浪费人力还很浪费财力。于是，为了解决这个问题，便在旅馆和住宅楼里采用了简易的自动控制方式来控制电梯。它的优点是可以不利用人力便可自动记住呼梯信号以响应最先呼叫的乘客的需求，不过这种控制方式却无法同时记住多个呼梯信号，这就造成电梯的使用不方便、效率低于人力操作效率的缺点。为了解决这一问题，后来便出现了集选控制，该控制很好地解决了原先那种简易的自动控制不能记住多个呼梯信号的问题并且还具有能在运行方向上依次进行响应的特点。

电梯的拖动技术经历了直流电动机驱动到交流单速电动机驱动、交流双速电动机驱动、交流调速调压控制及后来的交流调速调频调压控制的几个阶段，这几个阶段的发展使电梯控制技术得以不断成熟。70年代，尤其从1973年开始，电梯控制柜的控制电路逐步从模拟电路向数字电路发展，数字技术的运用明显地提高了电梯运行的可靠性和精准度。80年代，随着大功率晶体管模块的问世及微机和数字调节模块的逐渐成熟，人们利用脉宽调节(PWM)技术来控制换流器以实现对电梯中交流电动机进行调压调频并达到线性调速的目的。自80年代中期，调压调频控制的电梯相继由美国奥的斯、日本三菱等公司开发出来并逐步推向市场。到了90年代，调压调频拖动技术得到较快发展，其许多技术、经济指标明显优于其他电梯控制系统。

1.2电梯的国内外发展状况

在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯市场。上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的，目自口进入了“第三次浪潮”，2004年总产量超过了8万台，而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到2005年，中国电梯的年产量达到13.5万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长17.8％。2005年安装验收电梯124465台，截至05年底，我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!

我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74％”。先进技术和先进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISO／TCl78以来，先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有许多企业可以生产了。国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。

1.3PLC在电梯控制中的应用以及发展前景

目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PLC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工

作；
又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。

随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。

目前意义上的“绿色”，一般是强调“天然”的一面，强调与环境的协调与和谐。电梯属于纯粹的工业产品，其天然性应表现为对环境影响的尽可能小，与环境的协调与平衡，以及电梯本身的人性化。这也应是绿色电梯的发展方向。

(1)智能化。我们这罩所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排，说到底是一种程序控制，是一种周期性的系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点，不仅具有传统的人工智能的所有优点，而且还有传统的人工智能无法比拟的东西，具有动念和随机处理各种问题的能力，诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息，自动地制定每次最优的运动速度和停车政策；
自动选择运动方面；
双向语音交流；
到达目的层的语音提示等，让乘客有更多的主动性，使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所在，并及时报警予以排除。

(2)安全。运行安全是电梯的根本和关键。可以说，电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一种良好的视觉效果，让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时，电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐，彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时，电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾，不但让老人和孩子感到方便和舒适，而且更让其家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能，使电梯在保证运行效率最高的同时，使电梯能最大限度地得到休眠。

(3)与环境的协调和平衡，包括以下几个方面：

①视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展：视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人，格调高雅，制作精良的电梯，乘客自然会有一种安全的感觉，有一种视觉上的舒适。用料低廉，款式陈旧，色彩沉闷，甚至破破烂烂的电梯，乘客视觉协调无从谈起，乘坐电梯的第一感觉就是不安全。国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的，甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。

②消除电磁辐射。如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小，而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)的正常运转。

③舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式，按人体生理适应要求，利用计算机优化设计而成的理想运行曲线，实现更稳定、更舒适的运行。

对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内，心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯的周围种植花草；
在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目；
在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁；
在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等。

1.4课题研究的内容

课题所研究的内容主要是用可编程控制器(PLC)改造在用电梯自动控制系统。由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电控系统进行改造，以节约资金。因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯的改造之路，并进而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器(PLC)来控制电梯。

论文的主要内容如下：

首先对电梯系统及可编程控制器(PLC)作了比较全面的总结和介绍。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点，电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统的总体结构，由PLC来实现电梯信号控制，有双速电机实现调速，完成了电机和可编程控制器(PLC)的选择。然后是系统硬件开发，完成了PLC的选型、I/O点数分配与PLC的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图，提出了模块化编程思想，介绍了系统的软件开发。最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。

2.1电梯的定义

电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。

近几年来。随着国际社会对环保的关注，各大电梯公司现在在其电梯表面基本都采用了粉末涂料喷涂，这是一种新型环保无溶剂的涂料，并且各种性能皆优于油漆。电梯见图2-1所示。

图2-1 电梯

2.2电梯的种类

根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下：

1、按用途分类

乘客电梯：为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。

载货电梯：主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。

医用电梯：为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。

杂物电梯：供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。

观光电梯：轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。

车辆电梯：用作装运车辆的电梯。

船舶电梯：船舶上使用的电梯。

建筑施工电梯：建筑施工与维修用的电梯。

其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。

2、按驱动方式分类

交流电梯：用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。

直流电梯：用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。

液压电梯：一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。

齿轮齿条电梯：将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。

螺杆式电梯：将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。

直线电机驱动的电梯：其动力源是直线电机。

电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。

3、按速度分类

电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。

低速梯：常指低于1.00m/s速度的电梯。

中速梯：常指速度在1.00～2.00m/s的电梯。

高速梯：常指速度大于2.00m/s的电梯。

超高速梯：速度超过5.00m/s的电梯。

随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。

4、按电梯有无司机分类

有司机电梯：电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。

无司机电梯：乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。

有/无司机电梯：这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。

5、按操纵控制方式分类

手柄开关操纵：电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。

按钮控制电梯：是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。

信号控制电梯：这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。

集选控制电梯：是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。

并联控制电梯：2～3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。

群控电梯：是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。

6、其它分类方式

按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯。

按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。

此外，还有双层轿厢电梯等。

7、特殊电梯

斜行电梯，轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行，是集观光和运输于一体的输送设备。特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后，斜行电梯发展迅速。

立体停车场用电梯，根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。

建筑施工电梯，是一种采用齿轮齿条啮合方式（包括销齿传动与链传动，或采用钢丝绳提升），使吊笼作垂直或倾斜运动的机械，用以输送人员或物料，主要应用于建筑施工与维修。它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械的结构及组成。

2.3电梯的结构及组成

电梯是机电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大部分为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；
而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。电梯的基本结构见图2-2所示

图2-2 电梯的基本结构

1.曳引系统

电梯的曳引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由曳引机，曳引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，曳引轮，连轴器，减速箱和电磁制动器组成，曳引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和曳引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。

2.导向系统

导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，

使得轿厢和对重只能沿着导轨座升降运动。

3.门系统

门系统由轿厢门，层门，开门，联动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。

4.轿厢系统

轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁和斜杆组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定。

5.重量平衡系统

重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。

6.电力拖动系统

电力拖动系统由拽引机电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是电梯的动力源，根据电梯配置采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对拽引电机进行速度控制。

7.电气控制系统

电梯的电气控制系统由控制装置、操纵装置、平层装置和位置显示装置等部分组成。其中控制装置是由轿箱内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。

8.安全保护系统

安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用，缓冲器起冲顶和撞底保护作用，还有切断总电源的极限装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。

可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列的优点。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青睐。因而在冶金、化工、交通、电力、机械等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制的三大支柱之一。

可编程控制器的工作原理：

当PLC运行时，用户程序中众多的操作需要执行。但CPU是不能同时执行多个操作的，它只能按分时操作原理每一时刻执行一个操作。由于CPU的运算处理速度较高，使得外部出现的结果从宏观上来看几乎是同时进行的，这种分时操作的过程叫做CPU对程序的扫描。

扫描丛0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始，再无中转或跳转的情况下，按存储地址递增的方向顺序逐条扫描用户程序即执行，直到程序结束。每扫描完一次程序，就构成一个扫描周期。然后再从头开始扫描，并周而复始地重复。

顺序扫描的工作方式简单，简化了程序设计，并为PLC的可靠运行提供了可靠的保障。一方面，所扫描的程序被执行后，其结果马上就可以被将要扫描到的指令所利用；
另一方面，还可以利用CPU设置的定时器来监视每次扫描是否超过规定的时间，从而避免了由于CPU内部故障使程序进入死循环而造成故障的影响。可编程控制器工作过程图见图3-1所示。

图2-2 可编程控制器工作过程图

3.1PLC的基本工作

(1)输入现场信息：在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点的状态；

(2)执行程序：顺次扫描用户程序中的各条指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑运算；

(3)输出控制信号：根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。上述过程执行完后，又重新开始，反复地执行。每执行一遍所需的时间称为扫描周期。PLC的扫描周期通常为几十毫秒。

3.2自诊断程序

每次扫描开始，先执行一次自诊断程序，对各输入输出点、存储器和CPU等进行诊断，诊断的方法通常是测试出各部分的当前状态，并与正常的标准状态进行比较，若两者一致，说明各部分工作正常，若不一致则认为有故障。此时，PLC立即启动关机程序，保留现行工作状态，并关断所有输出点，然后停机。诊断结束后，如无故障，PLC继续扫描，检查是否有编程器等的通信请求。如果有则进行相应的处理，比如，接受编程器发来的命令，把要显示的状态数据、出错信息送给编程器显示等。

电气自动化毕业论文五层电梯模型PLC控制系统设计与调试篇6

1903年美国生产了不带减速器的无齿轮高速电梯，并把卷筒式传动改进为曳引槽轮式传动，在动力问题得到解决之后，美国着手研制电气控制及速度调节等方面课题。1915年美国成功设计了自动平层控制系统以及高速电梯（6m/s）。

在现代都市里，作为垂直运输工具的电梯得到了最广泛的应用。电梯应用，大大的改善了劳动条件，减轻了劳动强度。可以这么说，当今世界电梯的使用量已成为衡量现代化程度的重要标志之一。电梯也随之成为现代化社会中作为垂直运输工具中其他交通工具不能替代的重要设备。电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。而PLC作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点。

本论文主要介绍电梯总的发展状况，电梯的基本原理结构、电梯的电力驱动系统以及PLC在电梯控制中的应用。

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目 录
前 言 ..................................................1 第一章 电梯的概述.................................3 1.1 电梯的定义 ...................................................3 1.2 电梯的发展状况 ...............................................3 1.3 电梯的主要机械部件 ..........................................5 第二章 电梯的拽引 ..................................................6 第三章 电梯的电力驱动系统...........................................7 3.1电梯电力驱动系统的分类及要求...................................7 3.2交流感应电动机的转速调节及其评价...............................7 3.3交流调速电梯的运行工艺过程.....................................8 3.4 交流双速电梯的主驱动系统......................................9 第四章 PLC在电梯控制中的应用.......................................11 4.1 PLC的控制要求 ...........................................11 4.2 电梯启动、停车所需的条件....................................11 4.3 设备选型....................................................11 4.4 电梯控制系统原理框图........................................12 4.5 交流双速电梯的主电路图..................................... 12 4.6 输入输出分配表 ......................................13 4.7 PLC端子接线图 ............................ ................14 4.8程序的编写 ............................ .............15 4.9 门机、抱闸、门锁、安全运行电路............................ ..21 总结与体会 ................................... ................22 参考文献.......................... ................. ..............23 附录................. ............. .. ............... ............24



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第一章 电梯的慨述
随着我国社会经济的迅猛发展，人民物质文化生活水平日益提高，伴随建筑业的发展，为建筑物内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种人们频繁乘用的交通运输设备。为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、管理电梯、维护好电梯。
1.1电梯的定义
电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的倾角小于15度的钢性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。它适用于装置在两层以上的建筑内，是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具。

1.2电梯的发展状况

电梯是机械、电气结合的机电一体化产品。其电气控制系统包括拖动系统和控制系统两部分。电梯的质量好坏在很大程度上是由拖动系统和控制系统两部分决定的。
本设计采用的控制系统为可编程控制系统，即PLC控制系统。可编程控制器简称 PC机 ，是采用微处理器控制、可执行逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算等功能 ，并具有高可靠性的输入输出电路，能直接应用于工业环境中的通用自动控制设备。时至今日 ， PC已拥有门类齐全的各种功能模块和强大的网络通讯能力 ，其控制范围由单机自动化、简单生产过程直至大型集散系统 ，可以覆盖现代工业的各个应用领域 ，满足绝大部分受控对象的不同控制要求。

综合国内外的发展状况，电梯已进入了全面发展的阶级：在电气控制方面，大量使用微机和可编程序控制器（PLC）；
在电梯操纵方面，出现声控电梯；
在速度方面，出现了10m/s以上的电梯；
在导向方面，已研制出了无导轨电梯；
在牵引方面，利用聚氨基甲酸脂减振器代替了传统的弹簧及橡胶减振器；
在品种方面，出现了高效率双层电梯，大吨位集装箱电梯，节省了空间螺旋扶梯等；
并且还发展出音响指层，有触觉操纵等适合伤残人使用的电梯。
电梯技术包括电梯电机的拖动技术和电梯运行的控制技术 ，本文着重研究 PC机在电梯控制技术中的应用。国产电梯控制技术过去一直是以继电器、接触器为
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核心 ，系统庞大、复杂 ,所用控制柜很大。随着电脑技术的发展 ，各生产厂家也曾研制出全数控或微机电梯控制系统 ，以期提高运行可靠性。但由于微机控制系统本身的不稳定 ,其故障率反而更高。这时，PC机以其可靠的硬件 ，高级的可编程软件等优势 ，很快就得到电梯业内人士的青睐 ，短时间内 PC机在电梯控制技术上的应用达到高潮 ，成为众多厂家的主要定型产品之一。

1.3 电梯的主要机械部件
1、轿厢 2、电梯门 3、开关门机构 4、层门门锁 5、机械安全装置
电梯中，限速器、安全钳装置是十分重要的机械安全保护装置。它的作用在于：因机械或电气的某种原因，例如断绳或失控使电梯超速下降时当下降速度达到一定限值时，将轿厢擎停在导轨上。不论是限速器还是安全钳都不能单独完成上述任务。上述任务的完成是靠它们的配合动作来完成的。



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图1-1是电梯的基本结构剖视图及机械部件说明：
1-1 电梯的基本结构剖视图

1-减速箱；

2-曳引轮；

21-缓冲器；

22-底坑；

3-曳引机底座；

4-导向轮；

23-层门；

24-呼梯盒；

5-限速器；

6-机座；

25-层楼指示灯；

26-随行电缆 7-导轨支架；

8-曳引钢丝绳；

27-轿壁；

28-轿内操纵箱；

9-开关碰铁；

10-紧急终端开关；

29-开门机；

30-井道传感器；

11-导靴；

12-轿架；

31-电源开关；

32-控制柜；

13-轿门；

14-安全钳；

33-曳引电机；

34-制动器 15-导轨；

16-绳头组合；

17-对重， 18-补偿链；

19-补偿链导轮；

20-张紧装置
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第二章 电梯的拽引
拽引电机是驱动电梯上下运行的动力源，其运行情况比较复杂。运行过程中需要频繁的起动、制动、正转、反转，而且负载变化很大，经常工作在重复短时状态、电动状态、再生制动状态的情况下。因此，要求拽引电机不但应能适应频繁起制动要求，而且要求起动电流小、起动力距大、机械特性硬、噪声小，当供电电压在额定电压7％的范围内变化，还能正常起动和运行 。
（1）此种交流电动机具有两种速度，这样可以使起动与稳定运行时具有较高的速度，从而可太大的提高电梯的输送能力。同时它又具有准确停层所需的较低速度，也保证了电梯停层准确度（对额定速度为1.Om／S时，一般停层准确度为 ＜3 Omm。所以电梯的运行效率较单速电梯时大大提高。
（2）该驱动系统虽然比单速电梯的复杂，但相对其他电梯来说还是比较简单的。系统虽然有级调速，但可以分别对高低速进行控制和调节。

因此电梯的运行效率和性能得到相当大的提高和改善，从而使得这种驱动程序系统在一般低速电梯中得到广泛的应用。

（3）这种电梯驱动系统和减速过程是采用低绕组的再生发电制动原理，即在减速开始的瞬间，快速绕组虽已从电网撤出，并立即把低速绕组接入电网而电动机的实际转述因电梯机械传动系统的惯性，仍维持在原快速状态时的转速。因此，对低速绕组来说，此时的实际转速已大大高于低速绕组的同步转速，从而在低速绕组中产生发电制动减速过程。对低速绕组来说，电动机处于发电机的工作状态，即把在快 速运行时所具有的动能反馈到电网中去。这样的减速制动方式是较经济的，电能消耗相对较少。



五层电梯模型PLC控制系统设计与调试


第三章 电梯的电力驱动系统
3.1 电梯电力驱动系统的分类及要求
电梯的电力驱动系统分为两大类：交流驱动系统和直流驱动系统，由以下几部分组成。（如图3-1所示）

电源
自动系统4
电动机3
传动机构2
电梯轿厢1

图3-1 电梯电力驱动系统图
电梯的电力系统要求是：“快、稳、准” 3.2交流感应电动机的转速调节及其评价

以三相交流感应电动机为驱动的交流电梯中，在现有的条件下， 交流电梯的运行速度一般均在1m/S用以下。而lm／S＜V＜2．0m／S则属 交流调速（或称快速）电梯的范畴 。
（1）改变三相交流感应电动机定子电压转速调节特性
这种调速方法的拽引电机工作在非正常状态下，如果长期处于低于额定电压下的运行，虽达到调速的墓顶，但其能耗、特性硬度、最大转矩等特性均低于额定电压时的情况，因此这种调速方法是不经济的，且性能也不理想，故这种调速方法今仅用于起动和制动的短暂时间内，以限制起动电流和改善电梯的舒适感。

由公式n0＝60f/p中可知，当电动机的极对数P改变时交流感应电动机的同步转速n0也将改变。所以，交流电梯中也常用改变电动机及对数P的方法获得
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电梯所需的转速调节特性。
这种具有二种以上及对数的电动机，我们通常称之为双速、三速电动机。这种电动机的定于绕组有两种结构形式：A．各独立统组的多速电动机（例如JTD系列电动机）；
B．按特殊接线方法而改变极对数的单绕组多速电动机（例如YTD系列电动机） 。
（2）改变三相交流感应电动机定于绕组的极对数时的转速
只能是有极的调节交流感应电动机的转速而不是无极的，因此在转速的调节过程中，即从一个极对数相对应的速度调节至另一极对数相对应的转述过程中，必定要采取有效措施防止电梯系统给乘客带来不舒服感觉和对机械传动系统产生冲击，这样为了转速的调节需添置众多的附加设备（例如接触器、电阻或电抗器等）。

假若在改变电动机极对数P的调节过程中，如保持其他参数基本不变，则从前面的式于和图中可以看出，对同一电动机的不同极对数P时的机械特性曲线基本上是平行的。这是我们十分希望的调速特性。也就是希望其调速后新的机械特性硬度p保持不变，这样才能保证交流双速电梯在不同负荷时其停层准确且保持不变。
由于在同一定于内需要布置两套三相统组（或改变单相统组的不同接线方法），则其不同极对数时相应的磁通量和功率是不一样的，因而极对数P越大，其最大转矩 Mk也将有稍许变化。
（3）外力口涡流制动器等的转速调节特性

在交流电梯中除了三相交流感应电动机的本身进行速度调节外，还可以利用外加器件调节交流感应电动机的最后输出速度。这种情况常见的有：在电机内的一个独立统组中加一个可控制的直流电流或在交流感应电动机的轴端加一个可控制的涡流制动器。但比较理想且控制方便的是涡流制动器的速度调节方法。

虽然这种调速方法的机械特性曲线较为理想，但其能量消耗是大的，而且把电动机的原有动能全部消耗在涡流制动器的发热上了。

3.3 交流调速电梯的运行工艺过程

首先接通电梯的总电源及控制电源、照明电源；
把电梯的层门和轿厢门打开；
司机进入电梯轿厢内，合上轿厢内操作箱上应该合上的各种开关，并点亮轿厢内
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的照明灯；
司机根据轿厢内乘客欲往的楼层或轿厢内无乘客时根据某个楼层的厅外召唤信号，司机锨按操作箱上相应的一个楼层或几个楼层数的指令按钮；
自动定出电梯的运行方向；
司机锨按起动开车按钮；
自动关门；
自动起动；
分级加速至稳速运行；
在接近目的楼层时，井道内该层永磁开关自动发出减速信号；

自动分级减速制动；
自动平层停车；
自动开门，让乘客出入电梯轿厢；
司机再次掀按起动开车按钮，电梯内可以有专职司机操作，也可以有进入轿厢内的乘客自己操作，也可以有某个或几个楼层的厅外召唤信号而把电梯召唤来，而且在运行应答完最后一个（即最远一个）召唤信号后，电梯即可自动换向。但是楼层厅外召唤信号的作用只有在电梯门关闭后方可起作用，此即所谓电梯轿厢内的指令信号“优先”于 厅外召唤信号。

3.4 交流双速电梯的主驱动系统
1、主驱动系统的结构原理
此交流双速电梯的主驱动系统结构原理：
三相交流异步电动机定于内具有两个不同极对数的绕组。国内一般为 6极（同步转速为 1000r／min）和 24极（同步转速为 250r／min）两个统组。这两个统组可以是各自独立的双绕组（例如JTD系列电 动机），也可以是单绕组双速（通过工艺接线法获得两种极对数） 这种主驱动系统的工作过程如下：快速绕组（6极）作为起动和稳速（即额定速度）运行之用；
而慢速绕组（24极）作为制动，减速平层停车之用。起动按时间原则，串电阻，电抗一极加速；
而减速制动也按时间原则进行两极在发电制动减速，以慢速绕组进行低速稳定运行，直到平层车。
2、交流双速电梯的主要性能与特点

（1）这种电梯的交流电动机具有两种速度，这样就使起动与稳定运行时具有较高的速度，从而可以大大提高电梯的输送能力。同时它又具有准确停层所需的较低速度，也保证了电梯的停层准确度。所以该电梯的运行效率比单速电梯有很大的提高。
（2）主驱动系统虽然比单速电梯的复杂，但相对其他电梯来说还是比较简单的。系统虽然有级调速，但可以分别对高低速进行控制和调节。因此电梯的运行效率和性能得到相当大的提高和改善，从而使得这种驱动系统在一般低速电梯中得到广泛的应用。

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（3）这种电梯主驱动系统的制动和减速过程是采用低速绕组的再生发电制动原理，即在减速开始的瞬间，快速绕组虽然从电网撤出，并立即把低速绕组接入电网而电动机的实际转速因电梯机械传动系统的惯性，仍维持在原快速状态时的转速。因此，对低速绕组来说此时的实际转速已大大高于低速绕组的同步转速，从而在低速绕组中产生再生发电制动减速过程。对低速绕组来说，电动机处于发电机的工作状态，即把快速运行时所具有的功能反馈到电网中去。这样的减速制动方式是较经济的，电能消耗相对较少。

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第四章 PLC在电梯控制中的应用
目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；
又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。
PLC控制技术在现今工业控制中的应用得到长足的发展，在电梯行业中，也得到广泛的应用，一般用于完成逻辑控制，拖动调速系统一般使用变极调速、调频调压调速等方式。
4.1 PLC的控制要求
（1）、变化灵活、故障少、抗干扰能力强、维修方便。

（2）、当乘客进入电梯，按一下楼层按钮，电梯门自动关闭后，根据轿厢所处处置及乘客所处层数，判定轿厢运动方向，保证轿厢平层时减速。将轿厢停在选定的楼层上，同时根据楼层的呼叫，顺路停车，自动开、关门。
4.2 电梯的启动／停车所需条件
（1）安全保护系统正常 （2）门锁锁闭
（3）定向部分选择好电梯的运行方向 （4）选层部分选择好停车楼层 （5）电梯必须到达要停车楼层的减速点 （6）电梯到达目标楼层的平层位置 4.3 设备选型
PLC控制器选用三菱FX2N-64MR 三菱FX2N-64MR的优点有：
1、体积小节省空间。

2、灵活多变的系统配置。

3、功能强、使用方便。


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五层电梯模型PLC控制系统设计与调试
4.4电梯控制系统原理框图

平层信号
平层
拖动系统
减速
减速点信号
启动
安全保护系定向、选层
门锁保护
楼层指示 层楼信号
层楼信号的取得
轿内指令 厅外召唤

4.5

交流双速电梯的主电路图
L1L2L3SQ0SQFU1KM2KM1L2KM8R2KM6KM7KM4L1KM5R1KM3FR2FR1M13~

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五层电梯模型PLC控制系统设计与调试
4.6 输入输出分配表
PLC端口类型 地址分配 X400-x404 X405-x411
X500-x504 数 X505-x510 字 X000-x003 量 X004 输 X005 入
X412 X413 X511 X512 X513 X411
Y430 输 Y431 出
Y432 Y433
名称及作用
上行楼层感应干簧管触点 下行楼层感应干簧管触点 轿内指令按钮 1-4层上召唤按钮 2-5层下召唤按钮
有/无司机操作方式转换开关 下平层感应器触点 上平层感应器触点 门区感应器触点 司机上行选择按钮 司机下行选择按钮 上强迫换速开关 下强迫换速开关 KM1上行接触器 KM2下行接触器 KF快速接触器 KS慢速接触器
4.6 PLC端子接线图
FX2N-64MR

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五层电梯模型PLC控制系统设计与调试

4.7 PLC中继电器分配表 M100-M104 楼层感应中间继电器 M105-M111 指层中间继电器 M112-M116 轿内指令中间继电器 M119-M122 2-5层向下召唤中间继电器 M123-M126 1-4层向上召唤中间继电器 M130 上行中间继电器 M131 下行中间继电器 M132 司机上行中间继电器 M133 司机下行中间继电器 M134 换速中间继电器 M135 门锁中间继电器 M140 下平层感应中间继电器 M141 门区感应中间继电器 M142 下平层感应中间继电器 M143 运行中间继电器 M144 换速消除中间继电器


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五层电梯模型PLC控制系统设计与调试

4.8 程序的编写
M130 X400 M100 M131 X405
M130 X401 M101 M131 X406
M130 X402 M102 M131 X407
M130 X403 M103 M131 X410
M130 X404 M104 M131 X411
M100 M105 M101 M105
M101 M106 M100 M101 M102
M102 M107 M101 M107 M103

M103 M110 M102 M110 M104

M104 M111 M103 M111

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五层电梯模型PLC控制系统设计与调试

2、轿内指令控制梯形图
X500 M100 M112 M130 M112
M131

X501 M101 M113 M130 M113
M131

X502 M102 M114 M130 M114
M131

X503 M103 M115 M130 M115
M131

X504 M104 M116 M130 M116
M131






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3. 门厅召唤控制梯形图
X000 M119 M105 M119 M130

X505 M123 M106 M123 M131

X001 M120 M106 M120 M130

X506 M124 M170 M124 M131

X002 M121 M107 M121 M130

X507 M125 M110 M125 M131

X003 M122 M110 M122 M130

X510 M126 M111 M126 M131


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4. 选向控制梯形图
M112 M105 M133 Y430 M131 M130 M113 M106 M105 M114 M107 M106 M105 M130
M115 M110 M107 M106 M105
M116 M111 M110 M107 M106 M105

M116 M111 M132 Y431 M130 M131 M115 M110 M111 M114 M107 M110 M111 M131
M113 M106 M107 M110 M111
M112 M105 M106 M107 M110 M111

X004 X511 M132
X004 X512 M133


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5. 换速控制梯形图

M105 M114 M134 M113 M106
M114 M107
M115 M110 M111 M130 M131
M134
M105 M106 M107 M110 M111 M144
6. 起动控制梯形图

X513 M130 M135 M134 M143
X411 M131

M141 M143 Y433 Y432
Y431 M141 Y432 Y433
Y430


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五层电梯模型PLC控制系统设计与调试
7. 电梯平层控制梯形图

X412 M140 X413 M141
X005 M142
T450 M143 M130 Y431 Y430
M141 Y433 Y430

Y432 M142 M143 M140

T450 M143 M131 Y430 Y431
M141 Y433 Y431

Y432 M140 M143 M142


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4.9 门机、抱闸、门锁、安全运行电路




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总结与体会

本课程设计是在朱晖老师的精心指导和严格要求下完成的。从在做设计以来，我不仅在专业上有了很大的进步，而且恩师的严谨治学态度、务实工作作风、高度的责任心，也使我受益非浅。在此，我要向朱晖老师表示深深的敬意和衷心的感谢! 此外，作者在学习期间，还得到许多老师、同学、朋友的帮助，在此表示衷心的感谢!
在这三年里有许多让我感动的事和让我感激的人。但由于时间的仓促和主客观条件的限制我们只是做出模型做演示，当然这与真正的实物相比，在工艺上还有很大差距，尽管有些不太完美的地方，但我们已经很努力了。
电梯自动化的设计因设计角度和设计理念的不同和偏差，可能造成设计上的一些差异。本论文中较为详细地介绍了交流双速电梯设计的方法和过程，论述了交流双速电梯的结构设计和工作流程与工艺设计。但因为，自动化设计的内容量过大，涉及的专业较多，牵扯面也很宽。仅仅一片专业课程设计实在无法全盘托出，有些地方的表述可能会存在不够准确，或者描述上存在未能描述到的地方。
但通过此次论文是我对自己的专业有了进一步的认识，也使自己的专业知识得到了一定的提高。
最后祝愿老师们工作顺利，身体健康！祝愿同学们前程似锦，一切顺利！


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参考文献
[1] 刘建华、张静之主编. 三菱FX2N系列PLC应用技术：机械工业出版社; 2010 [2]李正熙等.电力拖动自动控制系统.北京：冶金工业出版社，1997 [3]康华光. 电子技术基础.高等教育出版社.2005 [4]浣喜明等.电力电子技术.高等教育出版社，2004 [5]胡寿松等.自动控制原理.北京：科学出版社，2004 [6]孙亮等.自动控制原理.北京：北京工业大学出版社，2001 [7]吴浩烈.电机及电力拖动基础.重庆：重庆大学出版社，2005 [8]顾绳谷.电机及拖动基础.北京：机械工业出版社，2000 [9]邱阿瑞.电机与电力拖动.北京：电子工业出版社，2002 [10]陈伯时等.电力拖动自动控制系统.北京：机械工业出版社，2002 [11]陈伯时等.交流调速系统.北京：机械工业出版社，2005 [12]张进秋等.可编程控制器原理及应用实例. 北京：机械工业出版社，2004





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附录

主电路流程图


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