西科大毕业设计

摘要电梯在工作生产、建筑、商贸、楼宇自动化等各行各业中的应用越来越广泛，电梯的自动控制技术及PLC在其中应用也就成为一个热点问题。

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、直流发电机等。

按控制方式来分有信号控制电梯、集选控制电梯、下集控制电梯。

交流双速电梯是常用一种电梯，它具有简单、经济等特点，舒适感也较好，集选控制电梯可以实现司机操作，也可以实现无司机操作，是一种高度自动控制的电梯。

因此，本设计以交流双速电梯为例，介绍PLC在电梯自动化控制中应用。

关键词：电梯可编程序控制器交流双速自动控制引言随着社会主义市场经济的不断发展,人民物质需求得到迅速发展和提高,各地的高层建筑林立,大批住宅楼群不断新建,作为高楼和住宅的垂直交通工具——电梯,在其需求量日益增长的同时,必须确保电梯投入；必须了解电梯,熟悉电梯。

随着自动控制理论，微电子技术以及电力电子器件的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化。

利用交流调速驱动成为当前电梯拖动的主要发展方向；可编程控制器（PLC）作为电气控制领域的一项新技术，经过30多年的发展，已经形成了完整的工业产品系列，从功能及技术指标等各个方面，都达到了成熟的工业控制计算机的软硬件水平。

PLC正在快速地改变着电气控制技术的面貌，正在成为电气控制领域的PLC技术，让其更好地为各行各业服务。

正是在这种前提下，我认为多层住宅楼电梯的PLC控制系统的设计与开发是个很值得学习、研究和掌握的设计课题，所以我选择了这个课题，为此我用了将近1个月的时间搜集了大量关于本次设计的相关书籍。

由于学识有限，本设计中难免有不妥和错误之处，恳请各位老师给予指正。

目录摘要 (1)引言 (2)第一章电梯的总体方案选择 (4)一电梯的拖动系统 (4)二设计电梯的PLC选择 (4)第二章电梯的构造及电梯的工作原理 (5)一电梯的构造 (5)二电梯的工作原理 (6)第三章电梯的控制要求 (9)一电梯的安全运行的一些要求 (9)第四章电梯的PLC选型 (10)一 FX2N系列PLC的特点 (10)第五章电梯的程序设计 (11)一电梯的电器元件 (11)二系统程序设计 (13)三电梯形图的汇总及总结 (14)第六章电梯的调试 (21)一应用程序的模拟调试 (21)结束语 (22)致谢 (23)参考文献 (24)第一章电梯的总体方案选择一电梯的拖动系统拖动系统通常利用电能驱动电梯机械装置运动，其主要功能是为电梯提供动力、对电梯运动操纵过程进行控制。

电梯拖动系统主要由曳引电动机、供电装置、速度检测装置和调速装置等几部分构成。

电梯的调速控制主要是对电动机的调速控制。

电梯运行性能的好坏，在很大程度上取决于其拖动系统性能的优劣。

二设计电梯的PLC选择PLC的种类很多，其中有三菱的、西门子的、欧姆龙的等系列的PLC。

在本设计中我选择三菱FX系列PLC。

FX系列PLC的特点先进美观的外部结构三菱公司FX系列PLC吸收了整体式和模块式可编程序控制器的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和宽度相同。

它们的相互连接不用基板，其体积小。

提供多种系列机型供用户选用FX0S的功能简单实用，价格便宜，可用于小型开关量控制系统；FX0N可用于要求较高的中小型控制系统；FX2N的功能最强，可用于要求很高的系统。

灵活多变的系统配置FX系列PLC的系统配置灵活，用户除了可以选用不同型号的FX系列PLC外，还可以选用各种扩展单元和扩展模块，组成不同I/O点和不同功能的控制系统。

第二章电梯的构造及电梯的工作原理一电梯的构造电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢及配重、拖动电动机及减速传动机械、井道及井道设备、召唤系统及安全装置构成。

轿厢是载人或装货的部位，配重是为了改变电梯电动机负载的特性以提高电梯安全性而设置的。

图2—1是电梯拖动系统示意图，图中可见电梯的轿厢几配重分系在钢丝绳的两端，钢丝绳跨挂在曳引轮上，曳引轮经减速机构由电动机拖动，使得轿厢上下运动。

图2-1 电梯拖动系统示意图轿厢设有自动门机用来完成电梯的开门及关门任务。

电梯门分厅门及轿门，当电梯在某层停层时，此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭。

电梯的操纵盘安装在轿厢内，设有与电梯层站数相同的内选层按扭（带内选记忆指示灯），上下行启动按扭（带上下行记忆指示灯），开关门按扭，报警按扭，电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动或检修运行）以及风扇、照明、楼层指示灯等。

电梯安全是电梯最重要的技术指示。

电梯的安全设备有：安全窗及其开关、安全钳及其开关、限速器及其开关、限速开关等。

安全窗位于轿厢顶部，供应急情况下疏散乘客。

安全钳是为了防止电梯曳引钢绳断裂及超速运行的机械装置，用以在上述情况下将轿厢夹持在轨道上。

限速器是检测电梯运行速度的装置，当电梯超速运行时，限速器动作，带动安全钳使电梯运行。

极限开关、强迫换速开关是电梯位置安全装置，当电梯运行至上下极限位置时仍不停车，上下限开关动作，发出停车信号；若仍不能停车，将压下强迫停车开关，强制电梯停止运行；若还不能停车，将通过机械装置带动极限开关切断曳引电动机电源，以达到停车的目的，避免电梯出现冲顶或蹲底事故。

二电梯的工作原理交流双速电梯的主电路图2-2 交流双速电梯的主电路图2-2是交流双速电梯的主电路图。

图中，M1为电梯专用型双速拢型异步电动机；KM1，KM2为电动机、正反接触器，用以实现电梯、上下行控制；KM3，KM4为电梯高低、速运行接触器，用以实现电梯的高速或低速运行；KM5为起动加速接触器；KM6，KM7，KM8为减速制动式的接触器；L1，L2与R1，R2为串入电动机定子电路中电抗与电阻，与KM5~KM8配合实现对电动机的加、减速的控制。

当KM1或KM2与KM3通电吸合时，电梯将进行上行或下行启动，延时后KM5通电吸合，切除R1、L1，电梯将转上行或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令后，KM3断电释放，KM4通电吸合，电动机转为低速接法，串入阻抗制动，实现上升或下降的低速运行，且KM6~KM8依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高停车制动的舒适感；至平层位置时，接触器全部断电释放，机械抱闸，电梯停止运行。

在检修状态时，电梯只能在低速接法下点动运行。

电梯的主要电器设备曳引电动机齿轮曳引系统作为电梯的提升机构，主要由驱动电动机，电磁制动器（也称电磁抱闸），减速器及曳引轮组成。

自动门机用来完成电梯的开门与关门：电梯的门有厅门（每层站有一个）和轿门（只有一个）。

只有当厅电梯停靠在某层站时，此层的厅门才允许开启；也只有当厅门，轿门全部关闭后才允许启动运行。

层楼指示层楼指示也叫层显，过去常由低压灯泡构成，安装在每层站厅门的上方和轿厢的内轿门的上方；现多由数码管或LED点阵结构组成，与呼梯盒，运行的方向指示做成一体的结构。

呼梯盒呼梯盒也叫召唤按钮箱或外呼盒，用以在每层站召唤电梯。

常安装在厅门外，离地面1米左右的墙壁上。

基站的呼梯盒上，常有钥匙开关，供电梯管理员开关电梯。

操纵箱操纵箱安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作命令。

平层及开门装置该装置如图2-3所示，由磁铁板和上、下平层感应器1KR、2KR组成。

上行时1KR首先插入隔磁铁板，发出减速信号，电梯开始减速，至2KR插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号，电机停转，机械抱闸；下行时，2KR首先插入隔磁铁板，发出减速信号至1KR插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号。

停层装置如图2-3所示，在电梯的井道内的每层站装有一只磁铁板，当轿厢运动到相应的层站时，磁铁板插入平层感应器内，以此检测电梯所处的位置和产生平层信号。

安全窗及其开关安全窗及其开关，限速器及其开关，上，下强迫停止开关，极限开关。

图2-3 电梯的平层、停层装置示意图第三章电梯的控制要求一电梯的安全运行的一些要求电梯位置的确定与显示轿厢中的乘客及门厅中等待乘坐电梯的人都需要知道电梯的位置，因而轿厢及门厅都设有以楼层标志的电梯位置显示装置。

这还不够，电梯的运行还需要更加准确的电梯位置信号，以满足制动停车等控制的需要。

轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号司机及乘客可按下轿厢内操纵盘上的选层按扭选定电梯运行的目的楼层，此为内选信号。

按扭按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯点亮。

在门厅等候电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤信号，此为外唤信号。

该信号也需记忆并点亮门厅的上行或下行指示灯，这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。

电梯自动运行时的信号响应电梯自动运行时应根据内选及外唤信号，决定电梯的运行方向及在哪些站点停站。

一般情况下，电梯按先上后下的原则安排运送乘客的次序，而且规定在运行方向确定之后，不响应中途的反向呼唤要求，直到到达本方向的最远站点才开始返程。

轿厢的启动与运行轿厢在运行方向确定，轿厢门已关好时启动运行，运行的初始阶段是加速运行阶段，其后是稳定运行阶段。

轿厢的平层与停车轿厢运行后需确定在哪一层站停车，平层及是指停车时，轿厢的底与门厅“地平面”应相平齐。

平层停车过程需在轿厢底面与停车楼面相平之前开始，先是减速，在是制动，以满足平层的准确性及乘客的舒适感。

第四章电梯PLC的选型三菱公司近年来推出FX系列PLC有FX0、FX2、FX0S、FX2C、FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC等系列型号。

本设计中我选择FX2N型号的PLC。

一 FX2N系列PLC的特点FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器。

其基本单元如表4-1所示。

用户存储器容量可扩展到16KB。

I/O点最大可扩展到256点。

它有27条基本指令，其基本指令的执行速度超过了很多大型PLC。

有多种特殊功能模块，如模拟量输入/输出模块、高速计数模块、脉冲输出模块、位置控制模块。

FX2N有3000多种辅助继电器、1000点状态继电器、200多点定时器、200点16位加计数器、35点32位加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针。

这为应用程序的设计提供了丰富的资源。

表4-1 FX2N系列PLC基本单元型号输入点数输出点数扩展模块可用点数继电器输出双向晶闸管输出晶体管输出FX2N~16MR~001 --- FX2N~16MT~001 8 8 24~32 FX2N~32MR~001 FX2N~32MS~001 FX2N~32MT~001 16 16 24~32 FX2N~48MR~001 FX2N~48MS~001 FX2N~48MT~001 24 24 48~64 FX2N~64MR~001 FX2N~64MS~001 FX2N~64MT~001 32 32 48~64 FX2N~80MR~001 FX2N~80MR~001 FX2N~180MT~001 40 40 48~64 FX2N~128MR~001 --- FX2N~128MT~001 64 64 48~64第五章电梯的程序设计一电梯的电器元件为了便于对电梯的工作原理及PLC控制系统进行分析，先列出电器元件和输入/输出继电器的地址与功能，分别见表5-1和表5-2所示。