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PLC在电梯电气控制中的使用摘要电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。但由于电梯控制系统的复杂性，使继电器接触控制系统的接线复杂，可能使用成百上千的各式各样的继电器，由很多导线用复杂的方式连接起来，这样如果某个继电器损坏或者触点接触不良，都会影响整个系统的正常运行。随着科学技术的发展和计算机技术的广泛使用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。鉴于PLC的种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式也有原来直流调速逐渐过渡到了交流调速。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行业的一个热点。PLC技术的使用于电梯自动控制很好地解决了电梯控制系统过于复杂的问题。作为通用工业控制计算机，（PLC）采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC经过多年使用得到了不断的发展，具有显著的优点。由于内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。PLC发展到今天已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。同时还具有体积小，重量轻，能耗低等优点。正因为具有以上优点PLC技术广泛的使用于工业控制的各个领域，本文中PLC技术实现四层电梯自动控制便是很好的例证。本系统设计就是采用三菱PLC（FX2N）作为电梯的控制装置。关键字：PLC，电梯，控制目录1绪论……………………………………………………………………………11.1电梯简史………………………………………………………………………………………11.2电梯的分类………………………………………………………………………………………11.3曳引式电梯的基本结构……………………………………………………………………………………22方案的选择……………………………………………………………………………………82.1控制方式的选择……………………………………………………………………………………82.2拖动方案的选择……………………………………………………………………………………82.3输入部分说明………………………………………………………………………………………82.4输出部分说明……………………………………………………………………………………103硬件电路设计……………………………………………………………………………113.1设计框图……………………………………………………………………………………113.2变频器的介绍…………………………………………………………………………………113.3主电路设计……………………………………………………………………………153.4PLC控制电路的设计……………………………………………………………………………………173.5参数的计算和元器件的选择……………………………………………………………………………224软件设计…………………………………………………………………………………264.1电梯运行流程图……………………………………………………………………264.2程序初始化及说明………………………………………………………………………………275程序梯形图………………………………………………………………………………326致谢…………………………………………………………………………………497参考文献………………………………………………………………………………501绪论在寸土寸金的都市中，建造高层建筑是人类向地球索取更大活动空间的重要手段，林立的高楼大厦已成为现代化都市的重要标志。而电梯是建筑高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送货物，是机械、电气结合的机电一体化产品。随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，对电梯的安全性和自动控制水平的要求越来越高。由早期的继电器控制开始，到当今微电子技术普及，电梯的控制方式和控制手段发生了重大的变化，而交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向，其控制也日新月异，有微机PC控制、PLC控制和单片机控制。本设计四层楼的电梯，既考虑到其现代化发展的趋势，同时其安全可靠性和成本也是首要问题。采用PLC作为其控制器，通过PLC控制其外设的变频器和旋转编码器来实现其电梯的稳定运行和精确的位移控制，其设计简单，安全性高。电梯作为建筑物的垂直交通工具，每天都和千百万乘客打交道，它的性能好坏，直接影响到人们的生产，生活，越来越引起人们的关注。国家，地方和使用单位都制定了一系列的标准和规定，以确保电梯的使用安全和可靠。1.1电梯简史1852年，世界上第一台在德国柏林电梯诞生了，采用电动机拖动。以后，美国出现以蒸汽机为动力的客梯。美国人奥的斯研究出电梯的安全装置，开创了升降机工业或者说电梯工业新纪元。1857年，世界第一台载人电梯问世，为不断升高的高楼提供了重要的垂直运输工具。1889年，奥的斯(OTIS)公司在纽约试制成功第一台电力驱动蜗轮减速的电梯，这一设计思想为现代化的电梯奠定了基础，它的基本结构至今仍被广泛使用。1.2电梯的分类电梯的定义为：用电力拖动的轿厢运行于铅垂的或倾斜不大于15°的两列刚性导轨之间运送乘客或货物的固定设备。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。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。1.2.1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,建筑施工和维修用的电梯。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。1.2.2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.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，轿厢装上和齿条啮合的齿轮，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。1.2.3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，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。1.2.4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。1.2.5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，和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。1.3曳引式电梯的基本结构曳引式电梯是垂直交通运输工具中使用最普遍的一种电梯，现将其基本结构介绍如下：1、曳引系统曳引系统由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成。曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源。曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重（或者两端固定在机房上），依靠钢丝绳和曳引绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型时还可增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或承重梁上。当钢丝绳的绕绳比大于1时，在轿厢顶和对重架上应增设反绳轮。反绳轮的个数可以是1个、2个甚至3个，这和曳引比有关。图1.1曳引系统1曳引机2反绳轮3机座4曳引钢丝绳5反绳轮2、导向系统导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导轨固定在导轨架上，导轨架是承重导轨的组件，和井道壁联接。导靴装在轿厢和对重架上，和导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。图1.2导向系统3、门系统门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。层门设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴、门锁装置及应急开锁装置组成。开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。图1.3门系统4、轿厢轿厢用以运送乘客或货物的电梯组件。它是由轿厢架和轿厢体组成。轿厢架是轿厢体的承重构架，由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量或额定载客人数决定。图1.4轿厢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的额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢和对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。图1.5重量平衡系统6、电力拖动系统电力拖动系统由曳引电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成，对电梯实行速度控制。曳引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，和电机相联。调速装置对曳引电机实行调速控制。图1.6电力拖动系统7、电气控制系统电气控制系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成,它的作用是对电梯的运行实行操纵和控制。操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱。控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件组成，是电梯实行电气控制的集中组件。位置显示是指轿内和层站的指层灯。层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站。选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。图1.7电气控制系统8、安全保护系统安全保护系统包括机械和电气的各类保护系统，可保护电梯安全使用。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保护等。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节都有。图1.8安全保护系统1轿厢2缓冲器3安全钳图1.9曳引式电梯的基本结构2方案的选择2.1控制方式的选择电梯的运行是一个复杂的过程。