交流双速电梯PLC控制系统设计
毕业论文
目 录
摘要.......................................................................................................................I ABSTRACT........................................................................................................II 目录.......................................................................................................................III 1 绪 论 ................................................................................................................... 1 1.1 PLC在电梯控制中的应用 .......................................................................... 1 1.2 常用PLC及其特点 ....................................................................................... 2 1.3 设计的主要任务 ............................................................................................ 5 2 交流双速电梯系统的设计方案 . ..........................................................................6 2.1电梯工作原理 ................................................................................................. 6 2.2曳引电机控制电路 ......................................................................................... 6 2.3电梯控制回路 ................................................................................................. 7 2.4 设计的总体方案 ............................................................................................ 8 3 电梯PLC控制系统的设计 ............................................................................... 11 3.1 电梯控制系统的PLC选型 ....................................................................... 11 3.2 PLC的I/O编号分配 ................................................................................. 12 3.3 电梯PLC控制程序设计 ........................................................................... 16 3.3.1 楼层控制回路 ........................................................................................... 16 3.3.2 指令和召唤回路 ....................................................................................... 16 3.3.3 选向回路 ................................................................................................... 17 3.3.4 梯门控制回路 ........................................................................................... 18 3.3.5基站锁梯及运行回路 ................................................................................ 19 3.3.6 停站触发及停站回路 ............................................................................... 20 3.3.7 快慢车及制动回路 ................................................................................... 21 4 调 试 ................................................................................................................... 23 5 结 论 ................................................................................................................... 24
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参考文献 ................................................................................................................. 25 致 谢 ....................................................................................................................... 26 附录 A 电梯控制系统电路图 .......................................................................... 27 附录 B 电梯控制系统PLC程序 .................................................................... 29
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1 绪 论
1.1 PLC在电梯控制中的应用
作为通用工业控制计算机，三十多年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了从逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用，因此，PLC的应用也就成为了一个热点问题。
在PLC诞生之前，工业控制设备的主流品种是以继电器、接触器为主体的控制装置。继电器、接触器是一些电磁开关，后来随着工业自动化程度的不断提高，使用继电器电路构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来，在20世纪60～70年代，社会的进步要求制造出小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品以满足市场需要，不断的提出改善生产机械功能的要求。加上当时电子技术已经有了一定的发展，于是人们开始寻求一种以存储逻辑代替接线逻辑的新型工业控制设备，这就是我们现在所说的PLC。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了严格的抗干扰技术，具有很高的可靠性，从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点以减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低，此外，PLC带有故障电路的自我检测功能，出现故障时可及时发出报警信息，这样，整个系统具有极高的可靠性也就不足为怪了。
世界各国生产的可编程控制器外观各异，但作为工业控制计算机，其硬件结构都大体相同。从市场上看各国各自生产多品种的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用语言。这是有利于可编程技术的发展及可编程产品的普及的。产品的品种会更丰富，规格更齐备。完美的人机界面、完备的通讯设备会更好的适应各种工业控制场合的需要。
随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。在许多交通设备中，电梯是自动化程度最高的先进设备的一种。
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以前的电梯 主要采用单片机控制，其性能等各方面都不太完善，现在电梯控制系统多采用PLC，从电梯的性能、器件的灵活性及安全保障方面等都有了很大的提高。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高，电梯的种类多种多样，按拖动系统来分有交流单速/双速拖动电梯，交流调压调速电梯，直流发电机—电动机可控硅励磁电梯，VVVF变频调压调速电梯等。本设计是采用PLC控制的交流双速载货电梯的设计。交流双速电梯是一种常用的电梯，具有操作简单，经济等特点。PLC具有可靠性高、程序设计方便灵活、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点。所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。 1.2 常用PLC及其特点
目前，国内工业控制采用的PLC主要有几大生产厂家，日本的三菱，德国的西门子，日本的欧姆龙等等。
三菱公司是日本国生产PLC的主要厂家之一。先后推出的小型的、超小型PLC有F、F1、F2、FX2、FX1、FX2C、FX0、FXON、FXOS、FX2N、FX2NC等系列。其中F系列以停产。F1系列机在我国曾有较广泛的应用。FX2N系列机是F、F1、F2等机型的更新换代产品，属于高性能叠装机种，也是三菱公司的典型产品。FX2N型机则是三菱公司的近期产品，叠装式配置。其外形如图1.1所示。
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图1.1 FX2N型可编程控制器
德国西门子（SIEMENS）公司生产多种系列的PLC。早些时候是S5系列，近年来有推出了S5的换代产品S7系列。西门子公司产品的特点是一个系列中既包含单元式机又包含模块式机。S7—200系列机是叠装机式的，S7—300及S7—400系列机是模块式的。
日本欧姆龙公司生产C系列PLC。小型机一般做成整体式，可由基本单元及扩展单元组成不同规模的系统。中型机通常做成模块式结构。
FX2N系列PLC由基本单元、扩展单元、扩展模块和特殊适配器组成。通过增设扩展模块，既可只增加输入点数，又可只增加输出点数，达到改变系统输入、输出点数的比例，以满足控制要求。系统最大I/O点数为128点，配置扩展单元后可达256点。FX2N有与F1兼容的20条步进指令，此外还有功能很强的95种功能指令。它有6个和普通输入口兼容的高速计数器输入点，最高计数频率为10Hz。FX2N系列PLC在我国应用比较广泛。FX2N系列的输出电路有继电器型、双向晶闸管型和晶体管型三种。基本单元、扩展单元可根据用户实际需要，分别选择不同的输出方式。
FX2N系列PLC由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成。基本单元包括CPU、存储器输入输出口及电源，是PLC的主要部分。扩展单元是用于增加I/O点数的装置，内部设有电源。扩展模块用增加I/O点数及改变I/O比例，内部无电源，用电由基本单元及扩展单元供给。因扩展单元及扩展模块无CPU，必须与基本单元一起使用。特殊功能单元是一些专门用途的装置。
FX2N系列可编程控制器输入输出继电器。输入继电器编号范围为：X0～X127（128点）。输入接口的一个接线点对应一个输入继电器。输入继电器是接收机外信号的窗口。从使用来说，输入继电器的线圈只能由机外信号驱动，在反映机内器件逻辑关系的梯形图中并不出现。梯形图中常见的是输入继电器的常开、常闭触点。它们的工作对象是其他软件的线圈。输出继电器编号范围
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