1、圖書分類號：密 級：畢業設計(論文)電梯PLC控制設計學生姓名學院名稱信電工程學院專業名稱電子信息工程技術指導教師年月日 38 / 44文檔可自由編輯打印徐州工程學院學位論文原創性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用或參考的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。論文作者簽名： 日期： 年 月 日徐州工程學院學位論文版權協議書本人完全了解徐州工程學院關于收集、保存、使用學位論文的規定，即：本校

2、學生在學習期間所完成的學位論文的知識產權歸徐州工程學院所擁有。徐州工程學院有權保留并向國家有關部門或機構送交學位論文的紙本復印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學院可以公布學位論文的全部或部分內容，可以將本學位論文的全部或部分內容提交至各類數據庫進行發布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。論文作者簽名： 導師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要本文介紹一種電梯PLC控制系統。電梯是垂直方向的運輸設備，是高層建筑中不可缺少的交通運輸設備。它靠電力，拖動一個可以載人或物的轎廂，在建筑的井道內導軌上做垂直升降運動，在人們生活中起著舉足輕重的作用

3、。而控制電梯運行的PLC系統也要求越來越高，要求達到電梯運行的“穩、準、快”的運行目的。該系統主要由PLC、邏輯控制電路組成。其中包括交流異步電動機、繼電器、接觸器、行程開關、按鈕、發光指示器和變頻器組成為一體的控制系統。本機控制單元采用以三菱公司的可編程控制器PLC對機器進行全過程控制。整個系統通過PLC、邏輯控制電路對電梯的升降；加、減速；平層；起動、制動控制。其結構簡單、運行效率高、平層精度高、易于理解與掌握。關鍵詞 PLC控制系統； 電梯； 邏輯控制電路； 變頻器AbstractThis text introduces the control system of a kind of e

4、levator PLC.The elevator is perpendicular directional of the conveyance equipments be indispensable in the high building of transportation equipments.It depends electric power, dragging along to move a car that can carry person or thing and lead a track in the building of the well way up do perpendi

5、cularity to ascend and descend sport, there is prominent function in the people's life.And the control elevator circulate of the PLC system also has more and more high request, request to attain the movement purpose of "steady, quasi-, quick" of elevator movement.That system mainly fro

6、m PLC, logic control the electric circuit constitute.Include an exchanges difference to tread electric motor among them, after the electric appliances, get in touch with a machine, route of travel switch and press button, give out light the indicator constitute and transducer for the control system

7、of integral whole.The this machine control unit adoption carries on whole process a control to the machine by the programmable controller PLC of Mitsubishi company.The whole system passes PLC, logic control the electric circuit is to the rise and fall of elevator;Add, decelerate;Even layer;Start, ma

8、ke to move a control.Its structure is simple and circulate an efficiency, even layer accuracy, be easy to comprehension and control.Keywords ： The PLC controls system elevator The logic controls electric circuit transducer目 錄1 緒論12總體方案設定22.1 總體方案的確定22.2 電梯PLC控制系統的構建32.2.1重量平衡系統32.2.2電力拖動系統32.2.3電器控制

9、系統32.2.4安全保護系統32.3 可行性論證32.3.1電梯理想運行曲線42.4 設計的整體布局及其選型43 可編程序控制器的結構與工作原理63.1 PLC的體系結構63.2 可編程序控制器的基本結構63.2.1 CPU模塊73.2.2 I/O模塊73.2.3 編程器73.3 開關量I/O模塊73.3.1 輸入模塊83.3.2 輸出模塊93.4 可編程序控制器的工作原理93.4.1 可編程序控制器的工作原理103.4.2 掃描周期113.5PLC的選型123.5.1 輸入輸出（I/O）點數的估算123.5.2 存儲器容量的估算123.6 FX2N可編程序控制器簡介123.7 PLC控制程序

10、設計133.7.1 PLC控制系統的設計基本原則133.7.2 PLC編程步驟133.7.3 PLC提供的編程語言134 電梯的電氣控制系統154.1 概述154.2 電梯電氣控制系統中的主要電器部件154.2.1操縱箱154.2.2指層燈箱164.2.3召喚按鈕（或觸鈕）箱164.2.4轎頂檢修箱164.2.5換速平層裝置（也稱井道信息裝置）164.2.6 限位開關裝置164.2.7極限開關裝置164.2.8選層器174.2.9控制柜174.2.10開門機電阻器箱174.3 電梯自動控制系統中的各主要控制環節及結構原理174.3.1 各類電梯安全可靠運行的充分與必要條件174.3.2 電梯自

11、動開關門的控制環節184.3.3 電梯的方向控制環節194.3.4 發生制動減速信號的控制環節234.3.5 主驅動控制環節254.3.6 電梯的安全保護環節254.4 電梯的內外召喚指令的登記與消除284.4.1 召喚指令信號登記記憶線路的原理說明284.4.2 轎內信號的登記、記憶與消除304.4.3 層外召喚信號的登記記憶與消除304.5 電梯的信號指示系統314.5.1 數碼顯示的層樓指示燈324.5.2 運行方向燈、轎內指令及廳外召喚信號燈324.5.3 超載信號指示燈及音響33結論35致謝36參考文獻37附錄38附錄1程序381 緒論隨著城市建設的不斷發展，高層建筑不斷增多，電梯在

12、國民經濟和生活中有著廣泛的應用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯是根據外部呼叫信號以及自身控制規律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態和功能的設定，實現電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區別。國內廠家大多選擇第二種方式，

13、其原因在于生產規模較小，自己設計和制造微機控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩 定可靠等特點，所以現在的電梯控制系統廣泛采用可編程控制器來實現。電梯是將機械原理應用、電氣技術、微處理器技術、系統工程學、人體工程學及空氣動力學等多學科和技術集于一體的機電設備，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。為滿足和提高人們的生活質量，電梯的智能化、自動化技術迅速發展。特別是隨著計算機網絡技術、微電子和電力電子技術的飛速發展，現代電梯的技術含量日益提高。在改善電梯性能的同時，對電梯的設計、管理和維護人員提出了更高的要求。2總體方案設定載PLC系統設計時，首先應確定控制方案，

14、下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。PLC及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關工業領域有投運業績、成熟可靠的系統，PLC的系統硬件、軟件配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系

15、統。2.1 總體方案的確定目前，電梯行業在我國迅速的發展，在一定程度上占有很大的市場。而在今天選擇控制電梯運動的設備已經從傳統的繼電器接觸器轉變成可編程序控制器（PLC）?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）與其他計算機控制相比較：個人計算機有很強的數據處理功能和圖形顯示功能，有豐富的軟件支持，但是它們是為辦公室自動化和家庭設計的，對環境要求很高，抗干擾能力不強，一般不適合在工業現場使用。單片機只是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號相連。要將它用于工業控制，還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大，要求設計者具有很強的計算機領域的理論知識和實踐經驗。工業控

16、制計算機（簡稱工控機）也是為工業控制設計的，目前比較流行的是PC總線工控機，它與個人計算機兼容。工控機采用總線式結構，各廠家產品的兼容性強。工控機一般是在通用微機的基礎上發展起來的，有實時操作系統的支持，因此在要求快速、實時性強、功能復雜的領域占有優勢。工控機的價格較高，將它有與開關量控制以取代繼電器系統有些大材小用。工控機的外部I/O接線一般都用多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如可編程序控制器的接線端子那樣方便可靠。以上各種計算機用語控制的程序一般都是用匯編語言編寫的，不像可編程續控制器的梯形圖語言那樣易于被工廠的電氣人員掌握?？删幊绦蚩刂破魇菍楣S現場應用環境設計的，

17、結構上采取整體密封或插件組合型，對印刷電路板、電源、機架、插座的制造和安裝，均采用了嚴密的措施。可編程序控制器由于具有前述的各種優點，在工業控制領域具有不可比擬的競爭力。當然在電梯的控制領域也具有重要的地位，把可編程序控制器用于電梯運動的核心部分是很合理的選擇，而且可編程序控制器現在在市場上也是一種成熟的產品。總之，經上述比較可得，我確定選用PLC控制電梯的運行。2.2 電梯PLC控制系統的構建2.2.1重量平衡系統該系統由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成，對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重；重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側曳引鋼絲繩長度變化對電梯設計影響的裝置。2.2

18、.2電力拖動系統該系統由曳引機、供電系統、速度反饋裝置、調速裝置和變頻器等組成。對電梯實行速度控制。曳引電動機是電梯的動力源，根據電梯的配置可用交流電動機或直流電動機；供電系統是為電動機提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調速系統提供電梯運行速度信號，一般采用測速發電機或速度脈沖發生器，與電動機相連；調速裝置對曳引電動機實行調速控制；變頻器可以通過改變頻率的大小來控制其運行速度的快慢。2.2.3電器控制系統該系統由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它起著操縱和控制電梯運行的作用。操縱裝置包括轎廂內的按鈕操作箱或手柄開關箱、層站召喚按鈕、轎頂和機房中的檢修或應急；位置顯示裝置是

19、指轎內和層站的指層燈；層站上一般能顯示電梯運行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機房中，由各類電氣控制元件（或板）組成，是電梯實行電氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運行方向、發出加減速信號等作用。它可由機械式、繼電器式或電子式組成。2.2.4安全保護系統電梯上設有機械和電氣的各類保護系統，以保證電梯安全使用。機械方面的有限速器和安全鉗，起超速保護作用；緩沖器，起沖頂和撞底保護作用；切斷總電源的極限保護。2.3 可行性論證可編程序控制器是由繼電器邏輯控制而來的，所以它在開關量處理、順序控制方面具有一定的優勢，發展初期主要側重于開關量順序控制。隨著計算機技術的發展，可編程序控

20、制器增加了數值運算、PID閉環調節功能，并開始與個人計算機或小型計算機聯網，它本身也可以構成網絡系統?？删幊绦蚩刂破鞯膽妙I域，在發達的工業國家，可編程序控制器已經廣泛地應用在所有的工業部門，隨著可編程序控制器的性能價格比的不斷提高，過去許多使用專用計算機的場合也可以使用可編程序控制器。比如用在開關量的控制，這是可編程序控制器最基本最廣泛的應用，它的輸入和輸出信號都是只有通、斷狀態的開關量信號，這種控制與繼電器控制最為接近，可以用價格較低，僅有開關量控制的功能的可編程序控制器作為繼電器控制系統的替代物。開關量邏輯控制可以用于單臺設備，也可以用于自動線生產線，如機床控制、沖壓、鑄造機械、運輸帶、

21、包裝機械的控制，同樣也可以用于電梯的控制。通過上述的簡述，我希望在控制系統中能夠達到如下要求：2.3.1電梯理想運行曲線根據大量的研究和實驗表明，人可接受的最大加速度為am1.5m/s2，加速度變化率m3m/s3,電梯的理想運行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲線實現較為困難，而三角形曲線最大加速度和在啟動及制動段的轉折點處的加速度變化率均大于梯形曲線，即 m跳變到-m或由-m跳變到 m的加速度變化率，故很少采用，因梯形曲線容易實現并且有良好加速度變化率頻繁指標，故被廣泛采用。變頻器構成的電梯系統，當變頻器接收到控制器發出的呼梯方向信號，變頻器依據設定的速度及加速

22、度值，啟動電動機，達到最大速度后，勻速運行，在到達目的層的減速點時，控制器發出切斷高速度信號，變頻器以設定的減速度將最大速度減至爬行速度，在減速運行過程中，變頻器的能夠自動計算出減速點到平層點之間的距離，并計算出優化曲線，從而能夠按優化曲線運行，使低速爬行時間縮短至0.3s,在電梯的平層過程中變頻器通過調整平層速度或制動斜坡來調整平層精度。即當電梯停得太早時，變頻器增大低速度值或減少制動斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動斜坡值，在電梯到距平層位置410cm時，有平層開關自動斷開低速信號，系統按優化曲線實現高精度的平層，從而達到平層的準確可靠。（其速度曲線如下所示）拋物線直線綜合速度曲線拋物線

23、直線綜合速度曲線的加速時間的起始階段（ta/n）和最末段（ta/n）均為拋物線形速度曲線，而中間段（n-2）ta/n為直線形的速度曲線；n為起動時間系數。2.4 設計的整體布局及其選型通過上述的分析可知，我所選擇的電梯載重量為1000kg,速度為1m/s,七層七站。PLC的型號為FX2N-128MR，通過其繼電器電路圖來設計出梯形圖，通過PLC的選型連接其PLC接線圖。電動機選用交流三相異步電動機，它具有結構簡單、維護和操作簡便、價格便宜、堅固耐用、工作可靠等優點；其缺點是調速性差、概率因數低。變頻器選用安川變頻器（616G5），它作為通用變頻器適合任何應用場合,在低速下能夠實現平穩啟動（1%

24、額定轉速），并且極其精確地運行。它的自動調整功能可使世界各地生產的電動機達到高性能運行。具有如下優點：低速大轉矩和全頻域平穩加、減速；驅動普通電機能達到最佳的控制效果；操作簡單靈活；具有擴展功能，既可單機使用也可聯網使用；設計平均無故障時間：250 000小時。把50Hz的工頻交流電經過處理后輸出頻率可調的交流電的電氣裝置叫變頻器。它由整流電路、濾波電路、再生制動電路、逆變電路和控制電路組成。3 可編程序控制器的結構與工作原理3.1 PLC的體系結構PLC實質上是一種被專用于工業控制的計算機，其硬件結構和微機是基本一致的。如下圖所示：編程器中央處理單元（CPU）輸入電路輸出電路系統程序存儲區用

25、戶程序存儲區電源PLC硬件的基本結構3.2 可編程序控制器的基本結構可編程序控制器簡稱為PLC（Programmable Logic Controller）主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。（如下圖所示）可編程序控制器實際上是一種工業控制計算機，它的硬件結構與一般微機控制系統相似，甚至與之無異?？删幊绦蚩刂破髦饕蒀PU（中央處理單元）、存儲器（RAM和EPROM）、輸入/輸出模塊（簡稱I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。3.2.1 CPU模塊CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機處理器（CPU）和存儲器組成。CPU的作用類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作

26、，每一次掃描要完成以下工作：1） 輸入處理：將現場的開關量輸入信號和數據分別讀入輸入映像寄存器和數據寄存器。2） 程序執行：逐條讀入和解釋用戶程序，產生相應的控制信號去控制有關的電路，完成數據的存取、傳送和處理工作，并根據運算結果更新各有關寄存器的內容。3） 輸出處理：將輸出映像寄存器的內容送給輸出模塊，去控制外部負載。3.2.2 I/O模塊I/O模塊是系統的眼、耳、手、腳，是聯系外部現場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關、數字開關、限位開關、接收開關、關電開關、壓力繼電器等來的開關量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發電機、各種變

27、送器提供的連續變化的模擬量輸入信號?？删幊绦蚩刂破魍ㄟ^輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調節閥、調速裝置等執行器，可編程序控制器控制的另一類外部負載是指示燈、數字顯示裝置和報警裝置等。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而可編程序控制器的輸入/輸出信號電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以CPU模塊不能直接與外部輸入/輸出裝置相連。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉換與噪聲隔離的作用。3.2.3 編程器編程器除了用來輸入和編輯程序外，還可以用來監視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀

28、態。編程器可以永久地連續在可編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以運行。一般只在程序輸入、調試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。3.3 開關量I/O模塊開關量模塊的輸入輸出信號僅有接通和斷開兩種狀態。電壓等級有直流5V，12V，24V，48V和交流110V，220V等。輸入輸出電壓的允許范圍很寬，如某交流220V輸入模塊的允許低電壓為070V，高電壓為70256V，頻率為4763HZ。各I/O點的通/斷狀態用發光二極管或其它元件顯示在面板上，外部I/O接線一般接在模塊的接線端子上，某些模塊使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部連線的情況下，可以迅速地更換模

29、。開關量I/O模塊可能4，8，16，32，64點。3.3.1 輸入模塊 2.3.1 a 直流輸入電路輸入電路中設有RC濾波電路，以防止由于輸入點抖動或外部干擾脈沖引起的錯誤的輸入信號。濾波電路延遲時間的典型值為1020ms（信號上升沿）和2050ms（信號下降沿），輸入電流約為10mA，上圖2.3.1a是某直流輸入模塊的內部電路和外部接線圖。本節的輸入電路和輸出電路都只畫出了一路，COM是各路的公共點。圖中的輸入觸點直接接在公共點和輸入端（400是梯形圖中輸入繼電器的編號）之間，不需要外接電源。有的可編程序控制器還可以為接近開關、光電開關之類的傳感器提供24V電源。（如圖2.3.1b）2.3.

30、1b當圖2.3.1b中的外接觸點接通時，光電耦合器中的發光二極管發光，光敏三極管導通，信號經內部電路傳送給CPU模塊。圖2.3.1 c是交流輸入電路。光電耦合器中有兩個反并聯的發光二極管，顯示用的兩個發光二極管也是反并聯的，因此這個電路可以接收外部的交流輸入電壓。圖2.3.1c 交流輸入電路3.3.2 輸出模塊輸出模塊的功率放大元件有大功率晶體管和磁效應管（驅動直流負載）、雙向可控硅（驅動內交流負載）和小型繼電器，后者可以驅動交流負載或直流負載。輸出電流的典型值為0.52A，負載電源由外部現場提供。輸出電流的額定值與負載的性質有關，但是只能驅動100VA/22V的電感性負載和100W的白熾燈。

31、額定負載電流還與溫度有關，溫度升高時額定負載電流減小，有的可編程序控制器提供了有關曲線。輸出模塊內可能設置有熔斷器，并在模塊面板上用發光二極管顯示熔斷器的狀態。某些新式的模塊用非破壞性的電子保護電路代替熔斷器。3.4 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器是從繼電器控制系統發展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出繼電器等。這種計算機程序實現的“軟繼電器”，與繼電器系統中的物理結構在功能上某些相似之處。 原理圖3.4.1 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器有兩種基本的工作狀態，即運行（RUN）狀態與停止（STOP）狀態。在運

32、行狀態，可編程控制器通過執行反映控制要求的用戶程序來實現控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執行一次，而是反復不斷地重復執行，直至可編程序控制器停機或切換到STOP工作狀態。除了執行用戶程序之外，在每次循環過程中，可編程序控制器還要完成，內部處理、通信處理等工作，一次循環可分為5個階段（見圖2.4.1）?？删幊绦蚩刂破鞯倪@種周而復始的循環工作方式稱為掃描工作方式。由于計算機執行指令的速度極高，從外部輸入-輸出關系來看，處理過程似乎是同時完成的。在內部處理聯合階段?？删幊绦蚩刂破鳈z查CPU模塊內部的硬件是否正常，將監控定時器復位，以及完成一些別的內

33、部工作。圖2.4.1在通信服務階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內容。當可編程序控制器處于停止（STOP）狀態時，只執行以上的操作?？删幊绦蚩刂破魈幱冢≧UN）狀態時，還要完成另外3個階段的操作（見右圖），圖中僅畫出了與用戶程序執行過程有關的3個階段。3.4.2 掃描周期可編程序控制器在RUN工作狀態時，執行一次上圖所示的掃描操作所需的時間稱為掃描周期，其典型值為1100ms。指令執行所需的時間與用戶程序的長短、指令的種類和CPU執行指令的速度有很大的關系。當用戶程序較長時，指令執行時間在掃描周期中占相當大的比例。不過嚴格地來說掃描周期還

34、包括自診斷、通信等。如圖2.4.2所示。第(N-1)個掃描周期輸出刷新第(N+1)個掃描周期輸入采樣第N個掃描周期輸入采樣輸出刷新用戶程序執行圖2.4.2 PLC的掃描運行方式(1)輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有的數據和狀態它們存入I/O映象區的相應單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入數據和狀態發生變化I/O映象區的相應單元的數據和狀態也不會改變。所以輸入如果是脈沖信號，它的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(2)用戶程序執行階段在用戶程序執行階段，PLC的CPU總是由上而下，從左到右的順序依次

35、的掃描梯形圖。并對控制線路進行邏輯運算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態?；蛘叽_定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。例如：算術運算、數據處理、數據傳達等。(3)輸出刷新階段在輸出刷新階段，CPU按照I/O映象區內對應的數據和狀態刷新所有的數據鎖存電路，再經輸出電路驅動響應的外設。這時才是PLC真正的輸出。3.5PLC的選型為了能夠更好的選型，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設

36、計相應的控制系統。3.5.1 輸入輸出（I/O）點數的估算I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商PLC的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。3.5.2 存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的1015倍，加上模擬

37、I/O點數的100倍，以此數為內存的總字數（16位為一個字），另外再按此數的25%考慮余量。3.6 FX2N可編程序控制器簡介FX2N 是FX系列中功能最強、速度最高的微型可編程序控制器。它的基本指令執行時間高達0.08s每條指令，遠遠超過了很多大型可編程序控制器。用戶存儲器容量可擴展到16K步，最大可擴展到每256個I/O點，有5種模擬量輸入/輸出模塊、高速計數器模塊、脈沖輸出模塊、4種位置控制模塊、多種RS-232C/RS-242/RS-485串行通信模塊或功能擴展板，以及模擬定時器功能擴展板，使用特殊功能模塊和功能擴展板，可以實現模擬量控制、位置控制和聯網通信等功能。3.7 PLC控制程

38、序設計3.7.1 PLC控制系統的設計基本原則1) 最大限度的滿足被控對象的控制要求。2) 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統簡單、經濟、使用和維護方便。3) 保證控制系統安全可靠。4) 考慮到生產的發展和工藝的改進在選擇PLC容量時應適當留有余量。3.7.2 PLC編程步驟具體編制一個PLC控制程序的基本步驟如下(其流程圖見2.7)。 3.7.3 PLC提供的編程語言1) 標準語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點；A.它是一種圖形語言，沿用傳統控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯等術語和一些圖形符號構成，左右的豎線稱為左右母線。B.梯形圖中接點（觸點）只有常開和常閉，接點可以

39、是PLC輸入點接的開關也可以是PLC內部繼電器的接點或內部寄存器、計數器等的狀態。C.梯形圖中的接點可以任意串、并聯，但線圈只能并聯不能串聯。內部繼電器、計數器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只能做中間結果供CPU內部使用。D.PLC是按循環掃描事件，沿梯形圖先后順序執行，在同一掃描周期中的結果留在輸出狀態暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當條件使用。2) 語句表語言，類似于匯編語言。3)邏輯功能圖語言，沿用半導體邏輯框圖來表達，一般一個運算框表示一個功能，左邊畫輸入、右邊畫輸出。將PLC的I/O位分配給輸入輸出設備確定系統必須完成的各項任務及其順序編制PLC程序（梯形圖或指令代碼）檢查

40、程序有無錯誤運行程序有無錯誤通過PC機、GPC或FIT輸入程序至PLC修改程序NOYESYES調整程序 程序投入使用NO 圖2.7 PLC編程步驟4 電梯的電氣控制系統4.1 概述電氣控制系統是電梯的兩大系統之一。電氣控制系統由控制柜、操縱箱、指層燈箱、召喚箱、限位裝置、換速平層裝置、轎頂檢修箱等十幾個部件，以及曳引電動機、制動器線圈、開關門電動機及開關門調速開關、極限開關等幾十個分散安裝在電梯井道內外和各相關電梯部件中的電器元件構成。載重量和額定運行速度確定后，機械系統各零部件就基本確定了，而電氣控制系統則有比較大的選擇范圍，必須根據電梯安裝使用地點，乘載對象進行認真選擇，才能最大限度地發揮

41、電梯的使用效益。電氣控制系統決定著電梯的性能、自動化程度和運行可靠性。隨著科學和、技術的發展和技術引進工作的進一步開展，電氣控制系統發展換代迅速。在國產電梯中，在中間邏輯控制方面，已淘汰繼電器控制，采用PLC和微機控制。在拖動方面，除速度V0.63m/s的底速電梯仍有部分產品采用交流雙電動機變極調速外，對于速度V1.0m/s的各類電梯，均采用交流調壓調速和交流調頻調速拖動系統。新電氣控制系統和拖動系統的出現，不但改善了電梯的性能，而且提高了電梯的運行可靠性能，使我國的電梯工業提高到一個新的水平，基本實現乘用安全、可靠、舒適的愿望。4.2 電梯電氣控制系統中的主要電器部件為了便于制造、安裝、調試

42、和維修，常把電氣控制系統中幾百至成千萬個電器元件組裝在操縱箱，控制柜等十幾個部件內。但是有些電器元件組裝到各電源部件中去后，反而會給制造、安裝、調試、維修帶來困難或不方便，這是，則將這部分電器元件分散裝到各有關電梯部件中去。電氣控制系統常用的主要電器部件如下：4.2.1操縱箱操縱箱一般位于轎箱內，是司機或乘用人員控制電梯上下運行的操縱控制中心。操縱箱裝置的電器元件與電梯的控制方式、停層站數有關。操縱箱上裝配的電器元件一般包括下列幾種：發送轎內指令任務，命令電梯起動和?？繉诱镜脑?，如轎內手柄控制電梯的手柄開關；轎內按鈕控制、信號和集選控制電梯的轎內指令按鈕；控制電梯工作狀態的手指開關或鑰匙開關

43、；控制開關；急停按鈕；短接和應急按鈕；點動開門按鈕；轎內照明燈開關、電風扇開關；蜂鳴器；外召喚人員所在位置指示燈；廳外召喚人員要求前往方向信號燈；但是近年來已出現操縱箱和指層箱合為一體新型操縱指層箱。4.2.2指層燈箱是司機，轎內、外乘人員提供電梯運行方向和所在位置指示燈信號的裝置。除雜物電梯外，一般電梯都在各?？空镜膹d門上設置有指層燈箱。但是，當電梯的轎廂門為封閉門，而且轎門上沒有開設監視窗時，在轎廂內的轎門上方也必須設置指示層燈箱。位于廳門上方的指示燈箱廳稱廳外指層燈箱，位于轎門上方的指層燈箱在結構上是完全一樣的。近年來出現把層燈箱合并到轎內操縱箱和廳外召喚箱中去的情況，而且采用數碼顯示。

44、4.2.3召喚按鈕（或觸鈕）箱召喚按鈕是設置在電梯?？空緩d門外側，給廳外乘用人員提供召喚電梯的裝置。根據處位的不同，召喚按鈕箱分位于上端站，只裝設一只下行召喚按鈕，位于下端站只裝設一只上行召喚按鈕的單鈕召喚箱。但是若下端站又作為基站時，召喚箱上還需加裝一只廳外控制自動開關門的鑰匙開關。位于中層站者，則是裝設一只上行召喚按鈕和一只下行召喚按鈕的雙召喚箱。4.2.4轎頂檢修箱轎頂檢修箱位于轎廂頂上，以便于檢修人員安全、可靠、方便地檢修。檢修箱裝設的電梯電器元件一般包括控制電梯慢上、慢下的按鈕，點動開關門按鈕，急停按鈕，轎頂正常運行和檢修運行檢索轉換開關，轎頂檢修燈開關等。4.2.5換速平層裝置（也

45、稱井道信息裝置）換速平層裝置是一般低速或快速實現到預定?？空緯r，提前一定距離把快速運行切換為平層前慢速運行，平層時自動?？康目刂蒲b置。4.2.6 限位開關裝置為了確保司機、乘用人員、電梯設備的安全，在電梯的上端站和下端站處，設置了限制電梯運行區域的裝置，稱為限位開關裝置。4.2.7極限開關裝置極限開關是一種在80年代中期以前，用于交流雙速電梯，作為當限位開關裝置失靈，或其它原因造成轎廂超越端站樓面100150mm距離時，切斷電梯主電源的安全裝置。極限開關包括位于機房，經改制的鐵殼開關，固定于轎廂導軌的上下滾輪組，固定于轎廂架的打板（和極限位開關裝置合用一個打板），以及聯結鐵殼開關和上下滾輪組的

46、鋼絲繩構成。電梯運行過程中，由于某種原因造成電梯轎廂超越端站樓面，達到極限開關的作用點時，位于轎架的打板碰撞上或下滾輪組，上下滾輪組通過鋼絲繩強行拉掉鐵殼開關，切斷電梯的總電源，強迫電梯立即?？?。由于這種裝置的結構比較復雜，開關的故障率比較高，80年代中后期，國內不少廠家采用在井道兩端站各安裝一只限位開關，由限位開關打板碰壓，由限位開關控制一只接觸器，由接觸器切斷電梯總電源的辦法所取代。4.2.8選層器選層器設置在機房或隔音層內，是模擬電梯運行狀態，向電氣控制系統發出相應電信號的裝置。按與電氣控制系統配套使用情況，選層器可分為兩種。a. 用于貨、醫梯電氣控制系統的選層器b.用于客梯電氣控制系統

47、的選層器用于客梯電氣選層器除具樓層指示器的功能外，還具有自動消除轎內指令登記信號，根據內外指令登記信號，自動定電梯的運行方向，到達預定?？空緯r提前一定距離向控制系統發出減速信號和提前開門信號，有的還能發出到站平層停靠信號等。由于與客梯控制系統配套使用的選側器具有比較完善的性能，不但可以簡化電氣控制系統，便于安裝調試和維修，而且可以降低電梯故障率，提高電梯運行可靠性。4.2.9控制柜控制柜是電梯電氣控制系統完成各種主要任務，實現各種性能的控制中心?？刂乒裼晒耋w和各種控制電器元件組成?？刂乒裰醒b配的電器元件，其數量和規格主要與電梯的停層站數、額定載荷、速度、控制方式、曳引電動機類別等參數有關，不同

48、參數的電梯，采用的控制柜不同。4.2.10開門機電阻器箱國產電梯產品從60年代末以來，多采用直流電動機作為實現自動開關門的拖動電動機。直流電動機具有良好的調速性能，便于控制和調節電梯的開關門速度，達到既有較高的開關門效率，又有較低的噪聲水平。由于他勵直流電動機的運行速度與電樞兩端的電壓成正比。因此只要控制和調節電樞兩端的電壓，就能控制和調節電梯的開關門速度。開門機電阻器箱內裝置的器件，就是用來控制電樞兩端電壓的三只電阻器。為了便于調試，該電阻器箱一般裝置在開關門電機旁。進入90年代后，除采用電阻和有觸點開關對直流門電機進行調速外，還出現采用微機對直流門電機進行調速的，也有采用交流調頻調壓調速的

49、電梯門拖動控制系統。4.3 電梯自動控制系統中的各主要控制環節及結構原理4.3.1 各類電梯安全可靠運行的充分與必要條件電梯安全可靠運行的充分與必要條件有：(1)必須把電梯的轎廂門和各個層樓的電梯層門全部關閉好這是電梯安全運行的關鍵，是保障乘客和司機等人員的人身安全的最重要保證之一。(2)必須要有確定的電梯運行方向(上行或下行)這是電梯的最基本的任務，即把乘客(或貨物)送上或送下到需要停層的層樓。(3)電梯系統的所有機械及電氣機械安全保護系統有效而可靠這是確保電梯設備和乘客人身安全的基本保證。根據上述的電梯安全可靠運行的充分與必要條件，以及電梯的運行工藝過程，現就一般電梯的控制系統的各個主要控

50、制環節及其結構原理說明如下。 4.3.2 電梯自動開關門的控制環節從前面所述中可知，任何種類的電梯絕大多數均要有開關門的機構，該機構可以是人工手動的，也可以是電氣機械自動的。但現今已很少見到手動開關門的電梯了，僅僅對小型雜物電梯和簡易居民住宅電梯才使用手動開關門。現就兩種驅動類型的自動開關門環節工作原理說明如下。(一)對自動開關門機構(或稱之為“自動門系統)的要求及其速度調節方法1要求(1)自動門機構必須隨電梯轎廂移動，即要求把自動門機構安裝于轎廂頂上，除了能帶動轎廂門啟閉外，還應能通過機械方法使電梯轎廂在各個層樓門區安全范圍內能方便地使各層的外層門也能隨著轎廂門的啟閉而同步啟閉。(2)當轎廂

51、門和某層樓的層門閉合后，應由電氣機械設備的機械鉤子和電氣接點予以表現和考核。(3)開關門動作平穩，不得有劇烈的抖動和異常響聲，按國家標準規定，開關門系統在開關門過程中其運行噪聲不得大于65dB(A級)。(4)關門時間一般為3-5s，而開門時間一般為25-4s。(5)自動門系統調整簡單方便，便于維修。(6)門電機要具有一定的堵轉能力。2速度調節方法 為了使電梯的轎廂門和某層層門在啟閉過程中達到快、穩的要求，必須對自動門機系統進行速度調節，以滿足對自動門機系統的要求，一般調速方法有：(1)用小型直流伺服電動機作自動門機的驅動時，常用“電阻的”串、并聯調速方法(即“電樞分流法”)。 (2)用小型三相

52、交流力矩電動機作自動門機的驅動力時，常用施加渦流制動器的調速方法，例如瑞士迅達電梯公司的QKS910門機系統就是一個這樣的系統?，F多用小功率變頻調速方法。(二)常用的自動開關門系統的電氣控制線路原理圖簡介現今國內外仍有電梯廠家用小型直流伺服電動機作為自動門系統的驅動力。其電氣控制線路原理圖如下圖所示。電氣控制線路原理圖其工作原理如下(以關門為例)：當關門繼電器KA83吸合后，直流110V電源的“+”極(04號線)經熔斷器FU9，首先供電給直流伺服電動機(MD)的勵磁繞組MD0，同時經可調電阻RDl KA83的(1、2)常開觸點， MD的電樞繞組KA83的(3、4)常開觸點至電源“”極(01號線

53、)。另一方面，電源還經開門繼電器KA82的(13、14)常閉觸點和R83電阻進行“電樞分流”而使門電機MD向關門方向轉動，電梯開始關門。當門關至門寬的三分之二時，SA831限位開關動作，使R83電阻被短接一部分，使流經R83電阻中的電流增大，則總電流增大，從而使RDl的限流電阻上的壓降增大，也就是使MD電動機的電樞端電壓下降，此時MD的轉速隨其端電壓的降低而降低也就是關門速度自動減慢。當門繼續關閉至尚有100-150mm的距離時，SA832限位開關動作，又短接了R83電阻的很大一部分，使分流增加，RDl上的電壓降更大，電動機MD電樞端的電壓更低，電機轉速更低，關門速度更慢，直至輕輕地平穩地完全

54、關閉為止，此時關門限位開關動作，使KA83失電復位。至此關門過程結束。對于開門情況完全與上述的關門過程一樣，這里不再敘述。當開關門繼電器(KA82，KA93)失電復位后，則電機MD所具有的動能將全部消耗在R83和R82電阻上了，也即進入強烈能耗(因R83電阻由于SA832開關仍處于被接通狀態，其阻值很小)制動狀態，很快的使MD電動機停車，這樣直流伺服電動機的開關門系統中就無需機械制動器(剎車)來迫使電機停轉。4.3.3 電梯的方向控制環節任何類別的電梯，其運行的充分與必要條件之一“要有確定的電梯運行方向”，因此所有電梯的確定運行方向的控制環節簡稱“定向環節”，在所有電梯的整體控制系統中也與電梯

55、的自動開關門控制環節一樣，是一個至關重要的控制環節。所謂電梯的方向控制環節，是根據電梯轎廂內乘客欲往層樓的位置信號或各層樓大廳乘客的召喚信號位置與電梯所處層樓的位置信號進行比較：凡是在電梯位置信號上方向的轎內或層樓廳外召喚信號，則電梯定上行方向；凡在其下方向的，則定下行方向。在方向控制環節中，一般集選電梯必須滿足下列幾點要求。(1)轎內指令信號優先于各層樓廳外召喚信號而定向，即當空轎廂電梯被某層廳外乘客召喚到達該層后，某層的乘客即可進入電梯轎廂內而撳按指令按鈕令電梯定上行方向(或下行方向)；若該乘客雖進入轎廂內且電梯門未關閉而尚未撳按指令按鈕前(即電梯尚未定出方向)，出現其他層樓的廳外召喚信號時，如此召喚信號指令電梯的運