PLC的电梯控制系统设计毕业设计论文

目录摘要I一、电梯设备1（一）、电梯概念、组成、分类及工作原理11、电梯概念12、电梯控制系统的组成13、电梯的分类24、电梯的工作原理3二、电梯的工作方案设计3（一）、电梯内、外部部件功能设计31、电梯的工作状态32、电梯上/下行分析43、电梯的控制要求44、电梯的安全系统4三、电梯控制系统的硬件设计5（一）、设计思路51、信号控制系统52、电梯控制实现的功能53、速度给定曲线6（二）、PLC输入输出信号的确定7（三）、内部继电器说明8（四）、电梯控制系统电路图设计101、系统的主电路设计10（五）、显示部分的设计10四、电梯控制系统软件设计11（一）、绘制流程图11（二）、开关门控制121、开关控制122、关门控制13（三）、内指令外召唤信号的登记消除及显示131、内指令信号处理132、外召唤信息处理143、截梯144、故障报警15（四）、消防运行151、消防自动返回一楼152、消防员专用15致谢16参考文献17PLC的电梯控制系统设计

摘要

近些年来，由于世界大环境的发展，各国人们水平也不断提高。高层建筑作为城市

化的产物也得以突飞猛进的发展，高层建筑的发展直接带动了电梯的发展，电梯的变化

也比较大，更新换代也是日新月异。从目前的趋势来看，电梯不论是在高层建筑里，还

是在许多多层建筑里，电梯都是非常重要的生活工具。

本文介绍的是基于PLC系统控制的电梯。由于PLC的特点，使它在近年来应用非常

广泛，就电梯控制系统来说，它成功的取代了原始的继电器控制电梯。本次控制系统是

由PLC以及相应的逻辑电路组成，具体的包括：按钮开关、行程开关、交流异步电动机、

继电器、七段显示数码管、变频器等。并使用三菱公司出产的PLC对系统进行编程与控

制。

关键词：可编程逻辑控制器、电梯控制、三菱FX2N-80MR第1页一、电梯设备

（一）、电梯概念、组成、分类及工作原理

1、电梯概念电梯是服务于规定楼层，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间

的固定式升降设备。

广义的电梯概念包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等，是指动力驱动，

利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运动的梯级（踏步），进行升降或者平行运

送人或者货物的机电设备。狭义的电梯是指服务于规定楼层、有轿厢的垂直升降设备，

不包括自动扶梯、自动人行道。自动扶梯（Escalator）是带有循环运行梯级，用于向

上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。自动人行道（Passengerconveyor）是带

有循环运行式走道，用于水平或微倾斜的输送乘客的固定电力驱动设备。

2、电梯控制系统的组成,如下图1.1。

图1.1电梯控制系统的原理图

1.曳引系统：主要的电梯动力系统，由钢丝绳，滑轮等组成，通过钢丝绳来进行对

电梯的拖拽，是电梯垂直上下的运行。

2.导向系统：导向系统为轿厢的运行提供了轨道，对轿厢和对重的自由度进行了限

制，使轿厢只能沿着导轨做垂直上下的运行。

3.轿厢：轿厢为电梯主要部分之一，轿厢的上下运动可以运送乘客和物品。第2页4.门系统：电梯的门系统由内门和外门组成。内门为轿厢的入口部分，外门为楼层

的入口部分，开门机和门锁控制门系统的打开与关闭。内门只有一个,外门每一层都有

一个。

5.重量平衡系统：平衡系统主要部分是对重，它与电梯的轿厢通过钢丝绳连接，对

重的重量可以用来平衡轿厢的重量，使电梯运行正常。

6.电力拖动系统：电力拖动系统主要由曳引电机构成，电梯的运动拖动电梯的上下

运行。

7.电气控制系统：电气控制系统对电梯的正常运行进行控制，由各种电气部件构成。

8.安全保护系统：该部分主要保护电梯安全运行，以及确保人身安全。

9.平层装置：平层装置的作用是检测电梯的位置，由两个平层的感应器和隔磁板组

成，电梯运动过程中两个隔磁板先后被隔磁板插入，分别起到减速和停车的作用。

10.停层装置：电梯在井道中运行时，传感器会根据平层感应器所处的位置来判断

电梯的位置，从而来检测并产生平层信。

3、电梯的分类

a.按用途分类

1.乘客电梯：主要的功能是为了运送乘客，此类电梯基本安装在人们活动比较多的

地方。电梯的运行迅速，自动化程度高。

2.住宅电梯：主要用于生活区域，此类功能强，不仅能乘人，还能乘轻巧的物品。

3.载货电梯：主要为了货物的运输而设计，用于仓库和商场的场所，常有专业人员

操作，此类电梯装修简单，速度比较慢。

4.医用电梯：主要为医院运输病床所设计，根据病床的需要而设计的比较狭长，通

常有前后贯通的门，一般有专业人员操作。

5.杂物电梯：此类电梯可以运送很多种物品，例如：饭店运输食物；办公室运输文

件；图书馆运输图书等，一般不允许乘坐人员。

6.车用电梯：主要用于垂直运输车辆，现在多用于立体车库等地，此类电梯设计要

求结实耐用，轿箱无顶且大，载重量大。

7.观光电梯：此类电梯的轿厢是是透明的，乘坐电梯的乘客可以观光风景。通常安

装于建筑物的外侧。

8.船载电梯：通常按装在大型船舶，电梯的载重量比较小。

9.建筑电梯：安装于建筑工地，用于运输建筑用品以及人员。

10.其他类型电梯：电梯的种类多种多样，用途不已，差别也很大，例如：消防电

梯、矿井电梯、电厂电梯等等。

b.按拖动系统分类

1.交流双速的电梯第3页2.交流变频调速的电梯

3.交流调压调速的电梯

4、电梯工作原理

现以乘客曳引式电梯为例介绍其的工作原理：曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠

绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳

引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的

导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏

斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使

轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客

或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿

曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系

统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时

显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。

二、电梯的工作方案设计

（一）、电梯内、外部部件功能设计

在电梯内部由按钮和显示器组成，其中按钮包括选层和开关门按钮；显示器包括层

数显示和运行方向显示器。乘客乘坐电梯时，按下相应的选层按钮来选择所去的目的地。

电梯有自动开门关门按钮，也可以通过开门和关门按钮来控制门的状态。内部层数显示

器可以显示电梯此时所在的位置。上升和下降显示器能清楚的显示电梯目前的运行方

向。

电梯的外部的5个楼层设计有所不同，显示部分都相同，有楼层显示和方向显示。

2、3、4层都有上选和下选按钮，1层和五层分别只有上选按钮和下选按钮。

1、电梯的工作状态

a.初始状态下（电梯在1楼）

1.呼叫指示灯都处于灭的状态。

2.所有显示器都置为1。

3.各电梯们均处于关闭状态。

b.运行状态下

1.外部进行呼叫，，此层记忆灯记忆，控制系统响应此呼叫。

2.接到命令后，电梯运行到该层。

3.电梯响应期间，各个显示器的显示随之改变。

4.电梯运行期间，电梯门保持关闭。第4页5.电梯运行时，其它按钮均可操作。。

c.结束状态后下

1.电梯到达目标层后，自动开门，经过延迟后关门，在此期间，手动开、关门功能

同样支持。

2.各显示器均显示此层的楼层号，各指示灯均熄灭。

2、电梯上/下行分析

假设电梯处于上/下行时，当其他楼层有呼叫的时候，分析如下：

1.当呼叫层在电梯目前层之上/下目的层之下/上时，此操作有效，系统记忆并执行，

运行至呼叫层之后，再依次完成相应呼叫呼叫。

2.当呼叫层在电梯目前层之下/上时，则电梯不响应此呼叫，知道电梯响应完之前

命令后，才响应当前呼叫。

3、电梯的控制要求

1.所有的按钮的命令均有效，系统将记忆并执行。

2.电梯在停泊期间，此时与之相同层有外呼命令时，电梯执行开门操作。若非是相

同层的外呼命令，则电梯会议最优的运行原则执行命令。

3.电梯运行时遵守不换项原则例如电梯目前处在3楼和4楼中间，如果出现如下3

个呼叫：3楼上呼叫，4楼下呼叫，4楼上呼叫，则电梯一次响应4楼上呼叫，4楼下呼

叫，3楼上呼叫。

4.每一楼层都会有或上或下的平层感应，一层和五层分别只有下平层、上平层感应，

来感应电梯是否到达该层。

5.每个呼叫按钮都会有相应的指示灯，指示灯记录按钮操作并保持，系统执行完该

命令后熄灭。

6.电梯在运行状态下禁止开门，电梯停泊状态下，支持手动开关门。

7.楼层显示器显示电梯当前所在层，电梯运行期间，其结果会不断变化。

4、电梯的安全系统

安全窗、安全钳、限速器、限位开关、强迫停止开关以及极限开关是保护电梯正常

运行的重要组成部分。

安全窗开在电梯轿厢的顶部，目的是有紧急情况时供乘客逃生所用，安全窗打开后，

电梯被禁止运行。安全钳是一种机械装置，当电梯超速运行和曳引钢绳断裂是起到保护

作用，出现以上状况时，就爱那个电梯夹在轨道上，避免电梯坠落。限速器也是一种机

械装置，目的是检测电梯的运动速度，当检测到带电梯超速时，会动作，同时带动安全

钳动作，使电梯停止运行。上、下限位开关和上、下强迫停止开关以及极限开关共同保

护着电梯的安全，并且依次带动触发。如果电梯到达停车位置后仍然不停止运动时，就第5页会触动上、下限位开关，发出信号，是电梯停止运行；若电梯仍然不停止运动，将会触

动上、下强迫停止开关，会强制使电梯停止运行；若电梯仍然不停止运行，极限开关将

会被触发，此开关控制着主电路的电源，主电路会停止工作，达到停车的目的。

三、电梯控制系统的硬件设计

（一）、设计思路

1、信号控制系统

电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图3.1所示，输入到PLC

的控制信号有:运行方式选择(如自动、有司机、检修、消防运行方式等)、运行控制、

轿内指令、层站召唤、安全保护信息、开关门及限位信号和平层信号等。

图3.1电梯PLC信号控制系统框图

2、电梯控制系统实现的功能1.一台电机控制轿箱上升和下降

2.各层设上/下呼叫开关(最顶层与起始层只设一只)

3.电梯到位后具有手动或自动开门关门功能

4.电梯内设有层楼指令键，开关门按键

5.电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯

6.待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门迎

客

7.自动关门与提早关门.在一般情况下，电梯停站4-6秒应能自动关门;在延时时间

内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作.运行方式选择运行控制信号安全保护信号

内指令信号

外指令信号

光电脉冲呼梯信号提示

楼层显示

运行方向指示

呼梯铃

开关门控制

开关门信号平层信号拖动控制系统输入接口

PLC输出接口