基于PLC和变频器的电梯系统控制设计定稿
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山东省“金蓝领”（维修电工高级技师）论文题目基于P LC与变频器的电梯控制系统设计姓名秦可松指导教师张峻山（教授）二O一五年十月十六日1摘要随着经济的发展，现代城市中的高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。
而电梯性能的好坏，除了电机等硬件以外，电梯控制系统是其核心因素。
PLC（Programmable logic controller）因其简单易用、可靠性高、维修养护方便和抗干扰能力强等优点，在电梯控制领域应用极为广泛。
本文以三菱FX2N系列PLC为例，以五层电梯为设计对象，分别从电梯控制系统的构成及工作原理，系统PLC配置方案，PLC软件设计，PLC软件的调试仿真和电梯硬件选取等方面，详细的阐述了PLC在电梯控制系统中的应用，形成了以PLC 为控制系统的完整的电梯模型，使电梯在更精确、更可靠、更快速的控制平台上运行。
关键词：电梯控制，PLC，模型电梯目录第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2课题的研究背景及意义 (1)第2章可编程器简介 (3)2.1可编程控制器的产生 (3)2.2 PLC的发展 (4)2.3 PLC的基本结构 (4)2.4 PLC的基本工作原理 (6)2.5 PLC的特点 (7)2.6 PLC的主要应用 (8)第3章电梯的组成和工作原理 (10)3.1 电梯的定义和简介 (10)3.2 电梯的分类 (11)3.3 电梯的组成 (11)3.4轿厢模块 (16)3.5 电梯的工作原理 (21)3.6电梯的主要参数及性能指标 (21)第4章PLC控制电梯模型系统设计 (23)4.1 电梯PLC控制方案和要求 (23)4.2 PLC控制系统的设计与分析 (24)第5章电梯PLC的调试与安装 (31)5.1 硬件安装 (311)5.2 软件调试 (31)终结 (32)致谢 (33)参考文献 (34)第1章引言1.1引言可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心，将自动控制技术、计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的崭新的工业自动控制装置。
PLC以基本代替传统的继电器控制而广泛应用于工业控制的各个领域，它已跃居工业自动化三大支柱的首位。
PLC控制系统的硬件是由微处理器（CPU）、存储器（ROM和RAM）、输入/输出（I/O）单元、电源单元及外围设备等组成硬件结构如图1-1所示。
系统的规模可根据实际应用的需要而定，可大可小。
1.2课题的研究背景及意义电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。
随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的可靠性、舒适感和美学等方面的要求也有了更高要求。
电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。
而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。
事实上，电梯上已经采用了多项安全保护措施。
在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。
然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。
在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。
因此，可以说乘坐电梯更安全。
美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是：乘电梯比走楼梯安全5倍。
掘资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。
第2章可编程器简介2.1可编程控制器的产生可编程控制器是二十世纪七十年代发展起来的控制设备，是集微处理器、储存器、输入/输出接口与中断于一体的器件，已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业。
计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展，大大加强了可编程控制器通信能力，丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。
因此，无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制，都可以采用可编程控制器，推广和普及可编程控制器的使用技术，对提高我国工业自动化生产及生产效率都有十分重要的意义。
可编程控制器(Programmable Controller)也可称逻辑控制器(Programmable Logic Controller),是一微处理器为核心的工业自动控制通用装置，是计算机家族的一名成员，简称PC。
为了与个人电脑（也简称PC）相混淆通常将可编程控制器称为PLC。
可编程控制器的产生和继电器—接触器控制系统有很大的关系。
继电器—接触器控制已经有伤百年的历史，它是一种弱电信号控制强电信号的电磁开关，具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的有优点。
对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常使用，至今仍有广泛的用途。
但是当工作模式改变时，就必须改变系统的硬件接线，控制柜中的物件以及接线都要作相应的变动，改造工期长、费用高，用户宁愿扔掉旧控制柜，另做一个新控制柜使用，阻碍了产品更新换代。
我国在八十年代初才开始使用PLC，目前从国外应进的PLC使用较为普遍的由日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、灭国GE公司GE系列和德国西门子公司S系列等。
2.2 PLC的发展虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展。
早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。
这是的PLC多少由电继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。
这样，使PLC的功能大大增强。
在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。
再硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量快、远程I/O模块、各种特殊功能模块。
并扩大了存储器的容量，是各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC的应用范围得以扩大。
2.3 PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，中央处理单元(CPU)，如下图2-1所示。
2-1 PLC硬件结构2.3.1 中央处理单元(CPU)CPU是PLC的核心部件，由运算器和控制器组成。
主要用于：接收并存储从编程器输入的用户程序；检查编程过程是否出错；进行系统诊断；解释并执行用户程序；完成通信及外设的某些功能。
2.3.2 存储器存放系统软件存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件存储器称为用户程序存储器。
1、PLC常用存储器类型（1）RAM （Random Assess Memory）这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。
（2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除只读存储器。
断电情况下，存储器内所有内容保持不变。
紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。
（3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种电可擦除只读存储器。
使用编程器就能很容易对其所存储内容进行修改。
2、PLC存储空间分配各种PLCCPU最大寻址空间各不相同，PLC工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：（1）系统程序存储区（2）系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）（3）用户程序存储区系统程序存储区：系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统系统程序。
包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。
由制造厂商将其固化EPROM中，用户不能直接存取。
它和硬件一起决定了该PLC性能。
系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。
用户程序存储区：主要用来存放用户的应用程序。
所谓用户程序时指使用户根据工程现场的的产生过程和工艺要求编写的控制程序。
次程序由使用者通过编程器输入到PLC机的RAM存贮器中，以便于用户随时修改。
也可将用户程序存放在EEPROM中。
2.3.3 I/O模块I/O接口是PLC 与外界连接的接口。
输入接口用来接收和采集输入信号，输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。
2.3.4 扩展模块当一个PLC中心单元的I/O点数不够用时，就要对系统进行扩展，扩展接口就是用于连接中心基本单元与扩展单元的。
模块随着可编程控制器在工业控制中的广泛应用和发展，使可编程控制器的功能更加强大和完善。
只能I/O接口模块种类很多，例如高速计数模块、PLCA控制模块、数字位基于PLC的变频恒压供水系统的设计置译码模块、阀门控制模块、智能存贮弄快以及智能I/O模块等。
2.3.5 编程器编程器是PLC最重要的外围设备，是PLC不可缺少的部分。
编程器的作用是输入和编辑用户程序、调试程序和监控程序的执行过程。
2.4 PLC的基本工作原理由于PLC以微处理器为核心PLC则是采用循环扫描的工作方式。
对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符号后返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。
PLC的工作过程就是PLC的扫描循环工作过程，一个循环扫描周期主要可分为3个阶段，输入刷新阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。
如图2-3所示PLC的扫描工作过程。
图2-3 PLC的扫描工作过程2.5 PLC的特点PLC有许多优点，其可概括为以下五点：1、可靠性高，抗干扰能力强可靠性高是电气控制设备的关键性能。
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，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。
2、硬件配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。
PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。
4、系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。
这种编程方法很有规律，很容易掌握。
对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。
5、体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2~1/10。
