1、四層樓電梯控制系統設計一一電工大作業作者姓名:學號:班級:任課教師:隨著科學技術的發展，我國的電梯生產技術得到了迅速發展。隨著白動控 制理論與微電子技術的發展、電梯的拖動方式與控制手段均發生了很大的變 化，交流調速是當前電梯拖動的主要發展方向。目前電梯控制系統主要有三種 控制方式：繼電器控制系統、PLC控制系統、微機控制系統。繼電器控制系統 由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點，目前已逐 步被淘汰，微機控制系統雖智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差， 系統設計復雜，一般維修人員難以學握其維修技術等缺陷。而PLC控制系統由 于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設

2、計和調試周期較短等優點，備受人們重視等優點，已成為目前在電梯控制系統中使用最多的控制方式。關鍵詞：pic電樣可編程控制器第一章緒論.11.1電梯的硬件分析.11.1.1電梯的組成.11. 1.2電梯的工作原理.212可編程控制器簡介.21.2.1可編程控制器的定義.21.2.2可編程控制器的工作原理.21.3松下FP-X系列概述.4第二章電梯設計方案.52.1電梯設計方案實現的功能.5第三章控制流程設計.63.1電梯控制流程.6第四章主電路設計.74.1拽引電動機主電路.74.2門廳電動機主電路.7第五章 控制電路設計.85.1輸入輸出地址分配表.85.1.1輸入地址分配表.85.1.2輸出地

3、址分配表.85.2 PLC外部接線圖.95.3.電梯控制的程序.95. 3.1編程界面圖.105. 3.2電梯控制的程序.12第六章程序仿真.14第七章分析與提高.19第八章作業心得與體會.191第一章緒論1.1電梯的硬件分析1.1.1電梯的組成（1）曳引系統曳引系統的主要功能是輸岀與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統主要由曳引機、曳引鋼絲繩，導向輪，反繩輪組成。（2）導向系統導向系統的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿 著導軌作升降運動。導向系統主要由導軌，導靴和導軌架組成。（3）轎廂轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的匸作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。（4）門系統門

4、系統的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統由轎廂門，層門，開門機，門鎖裝置組成。（5）重最半衡系統系統的主要功能是相對平衡轎廂重屋，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重 量差保持在限額之內，保證電梯的曳引傳動正常。系統主要由對重和重量補償裝置組成。（6）電力拖動系統電力拖動系統的功能是提供動力，實行電梯速度控制。電力拖動系統由曳引電動機，供電系統，速度反饋裝置，電動機調速裝置等 組成。（7）電氣控制系統電氣控制系統的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。電氣控制系統主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏（柜），平層裝置，選 層器等組成。2（8）安全保護系統保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的

5、事故發生。由限速器，安全鉗，緩沖器，端站保護裝置組成。2.1. 2電梯的工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通 過減速器變速后帶動曳引輪轉動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產生的牽引力，實現 轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。固定在轎廂上的導靴可以沿著安裝在 建筑物井道墻體上的固定導軌往復升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動。 常閉塊式制動器在電動機工作時松閘，使電梯運轉，在失電情況下制動，使轎 廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止狀態，供人員和貨物出入。轎廂是運 載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機功率。補 償裝置用來補償曳引繩運動中的張力

6、和重量變化，使曳引電動機負載穩定，轎 廂得以準確停靠。電氣系統實現對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測 速、照明匸作。指示呼叫系統隨時顯加轎廂的運動方向和所在樓層位置。安全 裝置保證電梯運行安全。1. 2可編程控制器簡介1. 2.1可編程控制器的定義PLC英文全稱Programmable Logic Controller.中文全稱為可編程邏輯控制 器，定義：一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境中而設計的。它采 用一類可編程的控制器，用于其內部存儲程序執行邏輯運算，順序控制，定 時，技術與運算操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各 種類型的機械或生產過程。1. 2.

7、2可編程控制器的工作原理（一）PLC的工作方式PLC雖然以微處理器為核心，具有微型計算機的許多特點，但它的工作方式 卻與微型計算機有很大的不同，微型計算機一般采用等待命令或中斷的工作方 式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式，當有按鍵按下或I/O動作，則轉 入相應的子程序或中斷3服務程序，無按鍵按下，則繼續掃描等待。PLC采用循 環掃描的匸作方式，即順斥掃描，不斷循環這種匸作方式是在系統軟件控制下 進行對。當PLC運行時，CPU根據用具按控制要求編寫好并存于用戶存儲器中 的程M，按斥號作周期性的程丿子循環掃描，程序從第一條指令開始，逐條順斥 執行用戶的程序直到程序結束。然后匝新返回第一條指令

8、，在開始下一次掃 描：如此周而復始。實際上PLC掃描工作除了執行用戶程序外，還要完成其他 工作，整個工作過程分為自診斷。通訊服務、輸入處理、輸出處理、程序執行 五個階段。（1）自診斷每次掃描用戶程序之前，都先執行故障口診斷程序。自診斷內容包括I/O部 分、存儲器、CPU等，并通過CPU設置定時器來監視每次掃描是否超過規定的 時間，如果發現異常，則停機并顯示出錯，若口診斷正常，則繼續向下掃描。 通訊服務（2）通訊服務PLC檢査是否有與編程器、計算機等的通訊要求，若有則進行相應處理。（3）輸入處理PLC在輸入刷新階段，首先以掃描方式按順序從輸入縮存器中寫入所有輸入 端子的狀態或數據，并將其存入內存

9、中為其專門開辟的暫存區一輸入狀態映像 區中，這一過程稱為輸入采樣，或是如刷新，隨后關閉輸入端口，進入程序執 行階段，即使輸入端有變化，輸入映像區的內容也不會改變，變化的輸入信號 的狀態只能在下一個掃描周期的輸入刷新階段被讀入。（4）輸出處理同輸入狀態映像區一樣，PLC內存中也有一塊專門的區域稱為輸出狀態映像 區，當程序的所有指令執行完畢，輸出狀態映像區中所有輸出繼電器的狀態就 在CPU的控制下被一次集中送至輸出鎖存器中，并通過一定的輸出方式輸出， 推動外部的相應執行器件工作，這就是PLC輸出刷新階段。（5）程序執行PLC在程序執行階段，按用戶程序順序掃描執行每條指令。從輸入狀態映 像區獨處輸入

10、信號的狀態，經過相應的運算處理等，將結果寫入輸出狀態映像 區。通常將診斷和通訊服務合稱為監視服務。輸入刷新和輸出刷新稱為I/O刷新。可以看出，PLC在一個掃描周期內，對輸入狀態的掃描只是在輸入采樣 階段進行，對輸出賦的值也只有在輸出刷新階段才能被送出，而在程序執行階 段輸入、輸出會被封鎖。這種方式稱做4集中采樣、集中輸出。（二）掃描周期掃描周期即完成一次掃描（I/O刷新、程斥執行和監視服務）所需要的時 間，有PLC的工作過程可知，一個完整的掃描周期T應為：T=（輸入一點時間* 輸入點數）+ （運算速度*程序步數）+ （輸出一點時間*輸出點數）+監視服務時 間掃描周期的長短主要取決于三個要素：一

11、時CPU執行指令的速度；二是每條 指令占用的時間；三是執行指令條數的多少，即用戶程序的長度。掃描周期越 長，系統的響應速度越慢。現在廠家生產的基型PLC的一個掃描周期大約為10ms,這對于一般的控制系統來說完全是允許的，不但不會造成影響，反而可 以增強系統的抗干擾能力，這是因為輸入采樣僅在輸入刷新階段進行。PLC在 一個工作周期的大部分時間里實際上是與外設隔離的，而工業現場的干擾常常 是脈沖式的，短期的，由于系統響應慢，往往要幾個掃描周期才相應一次，多 次掃描因瞬時干擾而引起的誤動作將會大大減少，從而提高了系統的抗干擾能 力。但是對控制時間要求較嚴格、相應速度要求較快的系統，就需要精心編制 程

12、序，必要時還需要采取一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的影響帶來的 不良影響。1.3松下FP X系列概述FP-X系列產品是II本松下電工公司生產的小型PLC產品系列，其具體結構特 點、技術性能、特殊功能和編程手段等可見電工學（下冊）教材。第二章電梯設計方案2.1電梯設計方案實現的功能由于電工學所學知識有限，難以在短時間內設計出與現實生活中完全相同的 四層電梯控制系統，但是通過査閱資料，四層電梯控制系統應完成一下兒項皋本 功能：（1）接收并記錄電梯在樓層以外的所有指令信號,給予記錄并輸出記錄信號。5（2）根據最早記錄的信號，自動判斷電梯是上行還是下行，這種邏輯判斷稱 為電梯的定向。電梯的定向根據

13、首先記錄信號的性質可分為兩種。一種是指令定向，指令 定是把指令指出的目的地與當前電梯位置比較得岀“上行”或“下行”結論。例 如，電梯在二樓，指令為一樓則向下行；指令為四樓則向上行。第二種是呼梯定 向，呼梯定向是根據呼梯信號的來源位置與當前電梯位置比較，得出“上行”或 “下行”結論。例如，電梯在二樓，三樓乘客要向下，則按AX3,此時電梯的運 行應該是向上到三樓接該乘客，所以電梯應向上。（3）電梯接收到多個信號時，采用首個信號定向，同向信號定向，同向信號 先執行，一個方向任務全部執行完后再換向。例如，電梯三樓，依次輸入二樓指令信號、四樓指令信號、一樓指令信號。 如用信號排隊方式，則電梯下行至二樓一

14、上行至四樓一下行至一樓。而用同向先 執行方式，則為電梯下行至二樓一上行至四樓。顯然，第二種方式往返路程短, 因而效率高。（4）具有同向截車功能。例如，電梯在一樓，指令為四樓則上行，上行中三樓有呼梯信號，如果該 呼梯信號為呼梯向（K5）,則當電梯到達三樓時停站順路子載客：如果呼梯信號 為呼梯向下（K4）,則不能停站，而是先到四樓后再返回到三樓停站。（5）一個方向的任務執行完要換向時，依據最遠站換向原則。例如，電梯在一樓根據二樓指令向上，此時三樓、四樓分別在呼梯向下信 號。電梯到達二樓停站，下客后繼續向上。如果到三樓停站換向，則四樓的要求 不能兼顧，如果到四樓停站換向，則到三樓可順向截車。本文就圍

15、繞以上兒點功能展開文獻査閱以及設計工作，在此添加必要的保護 環節并最終完成設計工作6第三章控制流程設計3.1電梯控制流程査閱資料可知，理想電梯設計方案電梯控制流程如下，設計如下圖一所示:血梯的口動控制過程的洗程圖,I圖一在本文的設計當中不得不舍去許多步驟，比如“傳入阻抗劑等等，但基本設計控 制流程如上，且此圖對于本文的進一步研究有指導作用。第四章主電路設計4.1拽引電動機主電路根據2.1中對電梯設計方案所實現功能的要求以及3.1中對電梯流程控制的分 析設計，設計電動機主電路如下圖二：7圖二如圖二所示：Q為電源總開關 cKM1為電動機正轉接觸器，接通之后電梯 上行。KM2為電動機反轉接觸器，接通

16、之后電梯下行。FU為電路短路保護。FR為電路過載保護。4.2門廳電動機主電路門廳電動機主電路與拽引電動機主電路基本相同，如圖二，其中KM1換成KM3, KM2換成KM4,即KM1為門廳電動機正轉接觸器，接通后，電梯開門。KM4為 門廳電動機反轉接觸器，接通后，電梯關門。其余部分基本相同。8第五章控制電路設計5 1輸入輸出地址分配表5.1.1輸入地址分配表名稱助記符號名稱助記符號一層位置開關XII一層上行呼梯X5二層位置開關X12二層上行呼梯X6三層位置開關X13三層上行呼梯X7四層位置開關X14二層下行呼梯X8一層指令開關XI三層下行呼梯X9二層指令開關X2四層下行呼梯X10三層指令開關X3四

17、層指令開關X45.2.2輸出地址分配表名稱助記符號名稱助記符號上行指示YA（指示燈）一層上行呼梯Y5下行指示YB（指示燈）二層上行呼梯Y6上行驅動YC （KM1線圈） 三層上行呼梯Y7下行驅動YD （KM2線圈） 二層下行呼梯Y8一層指令登記Y1三層下行呼梯Y9二層指令登記Y2四層下行呼梯Y10三層指令登記Y3開門模擬Yll （KM3線圈）四層指令登記Y4關門模擬Y12 （KM4線圈）95.2PLC外部接線圖PLC外部接線圖如下53電梯控制的程序105. 3.1編程界面圖松卜FPWIN-GR程字編寫界面圖如下:圖三圖四m也l翊WLKE心UK-/ 0 Stt SS5_T 卜xT小l l卜lHlI

18、釘|clol|“ I l丿山卜血 Tl,卄Iii圖五kJELWM/l屯旳亠艸5 l FI MMU禺劃gi Ma muo za Zfi so電KaD_MUD iidf巧( (B * r：s A 8 R H n；9Vwwirmfi_rmr diklikliLdildikhhlhEm十冋聞.-H .MH . I w-IWI iiwn Fv 4縄1初3丫I5kD剖5(01 fiZ,-i I-卜卄，ictri. eM#L*0片巧國蘭倚!?A M H3 8 6叫懷Y熾:15sM/CT G Fg-c if.I /fi3 叵I . IV：)sfi#4；X1H/I l問 ：M愴 4 監監G.T込比皿juxaiQ

19、 Ji ll16De 詔r 】ti/oiH廠-u/R3Z-Hii- 1uc|o|d r|WL 1 蟲 $ 盯 外第二步：接通觸點X6,即在第二層發出上行呼梯指令:回RWrawtz）護o its刖ft*i）*wm）工怛如g）scD|叫*i|（H：3邑13A叵憑網（B務|TK死I* feB?- r/-：丘靱第三步：觀察電梯驅動方向，即觀察YC、YD線圈的接通情況，由下圖可知,YC線圈接通，即電梯上行驅動，程斥止確;J4T?|Xl*l X21 Xl mH l-H/i_II_inBS駅d I一IF-pllHpllr4 -.H H . H H . II阿WCT .皿唱盤58-I卜!；1X1313/I_I

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21、(T a枕 注穢Q圧 a厲去 厲 T4 廈T K, I.阪】,wT y k- -,!/M2BJ6 HUJK* TAt麗 L19第二步：接通觸點XI,即系統發出一層指令信號;第三步：觀察電梯驅動方向，即觀察YC. YD線圈的接通情況，由下圖可知,YD線圈接通，即電梯下行驅動，程序正確；mt? |R(Z)蘆臨(S舷在洼 2 灣敗D工貝江)6：Q) 8CQ口口口國田邛PA必煒令它懷宅JK |/ 2(M 說討-T312162 K%!5T650324417U，：，：8 W佃口-1046 noT 卜A10H卜4 -/F8dPA K20:國)283 rrz1-i_ii_11-re aa n n対i no H?7 R3 T2 TYB TJ ?511 .OTG) ma W) WO .IV) )& 7221第四步：觀察指示燈指示情況，即觀察YA. YB線圈接通情況，由下圖可知,YB線圈接通，即電梯下行指示燈亮，程序正確；stt?-tiZT /aItfDfiX畑負廠0口$550.財0) be . riff . 5二T I I位】:【挙“肩I 1彳曲分析：經過測試，程序對于電梯的上行以及下行驅動以及指示基本正確，除此Z外，對于電梯門廳控制系統的仿真可以這樣理解，在電梯到達指定樓層后，程序 經歷一個掃描周期的開門過程，以及一個