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1、四川工程职业技术学院毕业设计论文三层电梯PLC控制系统设计与调试系 别：电气信息工程系 专 业：楼宇智能化工程技术 班 级：12级楼宇智能化工程技术 1 班姓 名： 学 号： 指导老师： 摘要本文介绍一种PLC控制的电梯系统。电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。它靠电力拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。而控制电梯运行的PLC系统也要求越来越高，要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。该系统主要有PLC、逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮组成一体的控制系统。本机控制单
2、元采用西门子公司的CPU224型PLC对运行进行全过程控制。关键词：PLC 控制系统 电梯升降 梯形图 ABSTRACTThis paper introduces a PLC control of elevator systems. The elevator is vertical transportation equipment, is the indispensable transportation equipment in high-rise building. It depends on the electric drive of a manned or capsules, on bu
3、ilding inside the shaft of guide rail vertical lifting movement, plays an important role in peoples life. And control the operation of the elevator PLC system also requires more and more high, requirements for elevator running steady, accurate, fast operating purposes. The system mainly consists of
4、the PLC, logic control circuit. Including ac asynchronous motor, relay, contactor, trip switch, button, frequency converter of the integration of control systems. The native CPU224 model of the control unit adopts Siemens PLC to control the whole process running.Keywords: elevator lifttrapezoidal di
5、agram of PLC control system 目录第一章：绪论11.1选题背景11.2方案的确定2第二章 电梯的概述32.1电梯的起源32.2电梯技术发展趋势42.3:电梯的分类5第三章 电梯的结构73.1：电梯的基本结构73.2：电梯的八大系统83.3：电梯的四大空间10第四章 PLC的简介114.1：概述114.2：s7-200的优点114.3 CPU单元设计12第五章 设计内容135.1：控制要求135.2：设计思路135.3：设计方案135.4：硬件的设计与选择145.5：电梯控制流程图165.6 系统框图17第六章：PLC控制图181. 主电路图182: PLC接线图193
6、：I/O分配表204：原件清单21附录22总结27致谢29参考文献30 第一章：绪论1.1选题背景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，广泛的应用于高层住宅，大型公共建筑，工厂仓库等场所，节省了人力和时间，提高了工作效率。电梯作为现代化的产物，早在上个世纪就进入了我们的生活之中。大规模的经济建设尤其是蓬勃发展的房地产业给国内电梯行业开拓了更为广阔的市场。随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。由此，一个更为庞大的电梯市场已经在国内轰然形成。我国以前主要都是依靠国外的进口技术，本
7、国的电梯厂商主要都是依靠为进口电梯作销售代理或者售后维修进行经营。但是随着技术的革新和与国外的交流，当今经济建设需求的各类电梯，几乎全部都可以在中国生产。电梯生产作为一门国家的新兴产业，它这种能有减少人口膨胀对环境所造成的巨大压力的特性，注定了其在中国具有一片光明的前景。国内电梯的生产能力、产品质量和制造成本有很强的国际竞争力。关税的降低使国外电梯产品的进口量有可能增长，但同时也给国产电梯以及零部件的出口提供了机会；我国电梯市场是很大的市场，也是很挑剔的市场。随着我国城市化、城镇化和村镇化建设步伐的加快，尤其是西部大开发战略的实施，住宅建设势头不减，住宅电梯的需求量继续看好；电梯是一种售后服务
8、工作量特别大的机电产品，其使用可靠性不但取决于产品的制造与安装，而且更大程度上取决于完善的维修与保养。为了更好地适应市场要求，电梯企业目前应该注意进一步遵守市场行为规范，努力培育自主开发能力，组建完善的维修保养和售后服务网络，不断提高国产电梯和民族品牌的市场竞争力。1.2方案的确定影响电梯质量好坏的关键是它的控制系统。传统的电梯自动控制一是由继电器接触器进行控制，其缺点是触点多，接线复杂，故障率高，可靠性差，维护工作量大，二是有微机控制，其缺点是系统抗干扰能力弱，而采用PLC组成的控制系统很好的解决了上述问题，它工作可靠性高，灵活性好，通用性高，编程简单，使用方便，而且它的抗干扰能力远远强于传
9、统电梯的，它使电梯的运行更加安全，方便。已成为目前电梯系统中使用最多的控制方式。 第二章 电梯的概述2.1电梯的起源电梯在汉语词典中的解释为：建筑物中用电作动力的升降机,代替步行上下的楼梯。说到电梯的起源要从公元前2600年埃及人在建造金字塔时使用了最原始的提升系统说起，但这一类起重机的能源均为人力。到了1203年，法国的二修道院安装了一台起重机，所不同者只是该机器是利用驴作为动力，载荷由绕在一个大滚筒上的绳子进行起吊。此种方法一直沿用到近代直到瓦特发明了蒸汽机，约在1800年，煤矿主才能利用起重机把矿井中的煤输送上来。数百年来人们制造过各种类型的升降梯，它们都具有一个共同的缺陷：只要起吊绳突
10、然断裂，升降梯便急速地坠落到底层。1854年奥的斯设计了一种制动器：在升降梯的平台顶部安装一个货车用的弹簧及一个制动杆与升降梯井道两侧的导轨相连结，起吊绳与货车弹簧连结，这样仅是起重平台的重量就足以拉开弹簧，避免与制动杆接触。如果绳子断裂，货车弹簧会将拉力减弱，两端立该与制动杆咬合，即可将平台牢固地原地固定免继续下坠。“安全的升降梯”发明成功了！一时间，奥的斯成了众人注目的中心。第一台升降机并非奥的斯所发明，但他却是第一台“安全”升降梯的发明者。“安全”这一概念不仅开创了升降梯工业，而且也为那些想建造更高层建筑物以增加更多可利用空间的设计们打开了通途。然而真正能够称为电梯（用电能驱动升降梯）的
11、产品应该是在20世纪初才出现的。在20世纪初，美国OTIS电梯公司首先使用直流电动机作为动力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯。从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异的发展着。目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。2.2电梯技术发展趋势随着现代建筑的发展，日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要标志，作为高层建筑的垂直运载工具电梯得到了快速发展。1)结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。(2)技术含量更高，性能
12、更好电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VV VF电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁挣、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流:由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代VVVF技术。另外，网络控制和智能群控系统.以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。（3）安装更方便、更快捷高效、安全可重复使用脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式;随着新技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。（
13、4）更加节能、绿色环保绿色理念是电梯发展总趋势。有专家预言“谁最先推出绿色产品并抢占市场，谁就掌握市场竞争主动权”。发展趋势主要有：不断改进产品的设计，生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳，钢皮带等无润滑油污染曳引方式。电梯装璜将采用无（少）环境污染材料。电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术。安装电梯将无需安装手脚架。电梯零件在生产和使用过程中对环境没有影响（如刹车皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。2.3: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
14、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 按用途分类1.1 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。1.2 载货电梯, 主要为运送货物而设计, 通常有人伴随的电梯。1.3 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。1.4 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。1.5 观光电梯, 轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。1.6 车辆电梯, 用作装运车辆的电梯。1.7 船舶
15、电梯, 船舶上使用的电梯。2 按驱动方式分类2.1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。2.2 直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。2.3 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。2.4 齿轮齿条电梯, 将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。2.5 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
16、电梯。2.6 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。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。3.1 低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。3.2 中速梯，常指速度在1.002.00m/s的电梯。3.3 高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。3.4 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。第三章 电梯的结构3.1：电梯的基本结构 1-减速箱；2-曳引轮；3-曳引机底座；4-导向轮；5-限速器；6-机座；7-导轨支
17、架； 8-曳引钢绳；9-开关碰铁； 10-紧急开关；11-导靴；12-轿架；13-轿门； 14-安全钳；15-导轨； 16-绳头组合；17-对重， 18-补偿链；19-补偿链导轮20-张紧置；21-缓冲器； 22-底坑；23-层门； 24-呼梯盒；25-层楼指示灯：26-随行缆；27-轿壁； 28-轿内操纵箱；29-开门机； 30-井道传器；31-电源开关； 32-控制柜； 3.2：电梯的八大系统 曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行. 曳引系统主要由曳引钢丝绳,导向轮,反绳轮组成. 2.导向系统导向系统的主要功能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
18、动. 导向系统主要由导轨,导靴和导轨架组成. 3.轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件,是电梯的工作部分. 轿厢由轿厢架和轿厢体组成. 4.门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口. 门系统由轿厢门,层门,开门机,门锁装置组成. 5.重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量,在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内,保证电梯的曳引传动正常. 系统主要由对重和重量补偿装置组成. 6.电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力,实行电梯速度控制. 电力拖动系统由曳引电动机,供电系统,速度反馈装置,电动机调速装置等组成. 7.电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和
19、控制. 电气控制系统主要由操纵装置,位置显示装置,控制屏(柜),平层装置,选层器等组成. 8.安全保护系统保证电梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故发生. 由限速器,安全钳,缓冲器,端站保护装置组成.3.3：电梯的四大空间1:机房部分电源开关、曳引机、控制柜、选层器、导向轮、减速器、限速器、极限开关、制动抱闸装置、机座等。2：井道及底坑部分导轨、导轨支架、对重装置、缓冲器、限速张紧轮、补偿链、随行电缆、地坑及井道照明。3：轿厢部分轿厢、轿厢门、安全钳装置、平层装置、安全窗、导靴、开门机、轿内操纵箱、指层灯、通信及报警装置等。4：层站部分层门、呼梯装置、门锁装置、层门开关装置、层楼显示装置等。
20、第四章 PLC的简介4.1：概述 S7-200是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此s7-200系列具有极高的性价比。4.2：s7-200的优点极高的可靠性。极丰富的指令集。易于掌握。便捷的操作。丰富的内置集成功能。实时特性。强劲的通讯能力。丰富的扩展模块。S7-200系列在集散自动化系列中充分发挥其强大的功能。使用范围可覆盖从代替继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测、自动化有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民
21、用设施、环境保护设备等。- S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供客户使用。4.3 CPU单元设计集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，222具有180mA输出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。CPU 221226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。CPU 221具有6个输入点和4个输出点，CPU 222具有8个输入点和6个输出点，CPU 224具有14个输入点和10个输出点，CPU 224XP具有14个输入点和10个输出点，CPU 226具有24个输入点和
22、16个输出点。本机模拟量输入/输出点。CPU 221/2224个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90的A/B相增量编码器。CPU224/224XP/226。6个高速计数器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。CPU 222/224/224XP/226。可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。可使用仿真器（选件）对本机输入信号进行仿真，用于调试用户程序。第五章 设计内容5.1：控制要求1.电梯由安装在各楼层门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿箱内设有楼层内选按钮S1S3，用以选
23、择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示，SQ1SQ3为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在由一层运行至三层的过程中，在二层轿箱外呼叫时，若按二层上升呼叫按钮，电梯响应呼叫；若按二层下降呼叫按钮，电梯运行至二层时将不响应呼叫运行至三层，然后再下降，响应二层下降呼叫按钮。2.当电梯启动以后，让电梯回到一层，同时打开电梯轿厢照明。 3.当电梯到达选定的楼层，该楼层指示灯亮，同时过3秒后轿门打开，轿门同时带动层门打开，当打开到极限位置时，过十秒后如果关门安全开关I1.4没有检测到有人进出，则门关闭，如果在关门过
24、程中关门安全开关检测到有人进去信号，则停止关门，同时启动门电机正传开门，开到开门极限位置停下。 4.当电梯遇到紧急停止时，则需要断开除了照明电路和呼救电路，其他都需要断电，按下呼救按钮I2.0，则连接保安室的蜂鸣器呼响。 5.在外呼梯时，要保证电梯没有在开门和关门的情况下，才能动作， 当在电梯内按下开关门按钮时，只有轿厢在平层位置才能动作，如果轿厢没有在平层位置，则门电机是不会动作的。 6.当按下呼叫按钮，则连接到保安室的蜂鸣器响，直到保安室按下呼救处理按钮则停止鸣叫5.2：设计思路我组设计的三层电梯控制系统的主要功能有：:1：楼层指示灯亮时表示停在相应的楼层，2：有呼叫的楼层有响应，反之没有
25、，3：电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。5.3：设计方案S1、S2、S3分别为轿厢内一层、二层、三层电梯内选按钮；D2、D3分别为二层、三层电梯外下降呼叫按钮；U1、U2分别为一层、二层电梯外上升呼叫按钮；SQ1、SQ2、SQ3分别为一层、二层、三层行程开关，模拟实际电梯位置传感器的作用。L1、L2、L3分别为一层、二层、三层电梯位置指示灯；DOWN为电梯下降状态指示灯；UP为电梯上升状态指示灯；SL1、SL2、SL3分别为轿厢内一层、二层、三层电梯内选指示灯。5.4：硬件的设计与选择这里所选择的硬件设备主要指的是主副回路的设备选择主要是以下设备的选型
26、：1：曳引电动机：电梯的种类多种多样，按拖动系统来分有交流单速/交流双速拖动电梯、交流调压调速电梯等等。在此次设计中，将采用交流双速电机作为曳引电机，它的优点是简单，经济，更重要的是舒适感好。2： 基于以上考虑，部分硬件的选择结果如下：曳引电机型号：YDDL160L-6/8 额定功率：11KW额定电压：380V 额定电流：23A功率因数：0.83备用曳引电机选型同上。门电动机型号：Y100L-2 额定功率：3KW 额定电压：380V 额定电流：7A 功率因数：0.87主电路部分电器型号的选择结果如下：交流接触器：CJ20-25 熔断器：BLR1-63/3P 分断能力：50000A热继电器：JR
27、16-20/3D 熔断式刀开关：HH4-30/3-255.5：电梯控制流程图 5.6 系统框图第六章：PLC控制图1. 主电路图 电机M1正转时，电机拖动电梯上升；反转时，电机拖动电梯下降，实现电梯上升下降的功能；FR为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路 电机M2正传时，电机拖动门打开；反转时，电机拖动门反转，实现门的打开与关闭。2: PLC接线图PLC的输入输出模块与外部用户设备的接线方式分为汇点式和分割式，两种方式的区别在于：选用汇点式接法的系统使用的电源电压唯一，而选用分割式接法的系统电源电压不唯一。根据系统的实际情况，输入输出模块与外部设备的接线形式均匀，具体接法如
28、下图所示：3：I/O分配表（1）输入序号名称符号输入点1三层内选按钮S3I0.02二层内选按钮S2I0.13一层内选按钮S1I0.24三层下呼按钮D3I0.35二层下呼按钮D2I0.46二层上呼按钮U2I0.57一层上呼按钮U1I0.68三层行程开关SQ3I0.79二层行程开关SQ2I1.010一层行程开关SQ1I1.111开门极限开关SQ4I1.212关门极限开关SQ5I1.313关门安全开关SQ6I1.414关门按钮SQ7I1.515开门按钮SQ8I1.616呼救按钮SQ9I1.717呼救处理SQ10I2.018启动SQ11I2.119急停SQ12I2.220停止SQ13I2.3（2）输出
29、序号名称符号输出点1三层指示灯L3Q0.02二层指示灯L2Q0.13一层指示灯L1Q0.24电梯上升（正传）UPQ0.35电梯下降（反转）DOENQ0.46三层内选指示灯SL3Q0.57二层内选指示灯SL2Q0.68一层内选指示灯SL1Q0.79开门（门电机正传）OPENQ1.010关门（门电机反转）CLOSEQ1.111轿内照明S4Q1.212蜂鸣器S5Q1.34：原件清单序号 符号名 称型 号单位数量1M1曳引电机YDDL160L-6/8台12M2门电机Y100L-2台13KM交流接触器CJ20-25个44FU熔断器BLR1-63/3P个15FR热继电器JR16-20/3D个26QF熔断式
30、刀开关HH4-30/3-25个1 附录 总结经过了4周的学习和编程，在罗华富老师的指导下我们组终于完成了三层电梯PLC控制系统设计与调试的设计。从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。然我的论文作品不是很成熟，还有很多不足之处，但我可以自豪的说，这里面的每一条程序都是我们做了好久，都有
31、我们的劳动。当看着自己的程序，自己成天相伴的系统能够健康的运行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。 致谢时光荏苒，大学三的学习即将结束，论文的准备也将画上句号。衷心感谢我的导师罗华富老师。本论文在罗老师的严格要求和悉心指导下完成，这篇论文更倾注了他的大量心血。从论文选题到技术细节处理无不凝结着罗老师的谆谆教导与殷切期望。罗
32、老师敏锐的思维，严谨、勤奋、质朴、谦逊的态度是我学习的榜样。从初稿到定稿，罗老师不厌其烦，一审再审，大到篇章布局的偏颇，小到语句格式的瑕疵，都一一予以指出。通过论文的完成，拓宽了我的知识面，培养了我的功底。感谢大学三来，悉心教育我的各位老师，衷心的谢谢你们。感谢让我依依不舍的还有各位同学和室友。在我需要帮助的时候，各位学友伸出温暖的双手，鼎力相助。能和他们相遇、相交、相知是人生的一大幸事。感谢我的父母和家人，他们是我生命中永远的依靠和支持，他们无微不至的关怀，是我前进的动力；他们的殷殷希望，激发我不断前行。没有他们就没有我，我的点滴成就都来自他们。感谢百忙之中抽出宝贵时间评审本论文的各位老师。
33、本论文的完成远非终点，文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个新的起点。我将继续前行参考文献1叶安丽.电梯控制技术.机械工业出版社，2007.7.2张进秋. 可编程控制器原理及应用实例. 机械工业出版社，20033刘剑. 电梯电气设计. 中国电力出版社，2006 4胡学林. 可编程控制器教程（实训篇）. 电子工业出版社，2004 5常路德，张晓明. 常见电梯电路注解图集. 人民邮电出版社，20046高钦和. 可编程控制器应用技术与设计实例. 人们邮电出版社，20047王淑英. 电器控制与PLC控制技术. 机械工业出版社，2005 8张运刚等. PLC技术与应用. 人民邮电出版社，2007.2 9俞国亮. PLC原理与应用. 清华大学出版社 2005.610廖常初.PLC编程及应用.机械工业出版社，2008.1