毕业设计论文基于PLC的四层电梯控制系统设计

湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计（ 论 文 ）题目基于PLC的电梯控制系统设计作者学院信息与电气工程学院专业电气工程及其自动化学号指导教师xxx二一一 年 月 日摘 要当今世界，电梯的生产情况和使用数量已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。随着城市人口的不断提高，人们物质文化生活水平的提高，建筑业不断的发展，已是高楼林立，电梯在人们的生产、生活、工作中日益重要。因此电梯的研究也越来越重要。电梯在高层建筑中被广泛运用作垂直运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适度的不断追求推动了电梯技术的进步。电梯质量的好坏在很大程度上取决于它的控制系统。目前，电梯控制系统已基本上淘汰了传统继电器控制方式。取而代之的是以PLC积分控制器为核心的数字控制系统。其中，PLC由于编程简单、使用维护方便、设计和调试周期短、抗干扰能力强、可靠性高等优点，倍受人们重视，被广泛应用在电梯控制系统中。本文主要分析了电梯的主要结构以及控制要求，对电梯控制的硬件进行相应的选择，又对电梯的PLC软件进行设计，以此完成基于PLC的电梯控制设计。关键词：电梯控制；PLC；三相异步交流电机ABSTRACTToday, the number of elevator production and use has become the measure of the degree of modernization of a country one of the symbols. With the continuous improvement of the urban population, people's material and cultural living standards, the construction industry continues to develop, has the tall buildings, elevators in people's production and living and working in the increasingly important. Therefore, the elevator research is increasingly important. Elevator is widely applied as vertical survey application in the high-rise building. People on the elevator safety, efficiency, comfort the constant pursuit of technological progress to promote the elevator. Lift the quality of good or bad depends largely on its control system. At present, the elevator control system has largely eliminated the traditional relay control mode. Integral controller based on PLC is the core digital control system. PLC, which has advantage of simple and easy to use and easy maintenance, design and debug cycle is short, anti-interference ability, high reliability, is widely used in elevator control system. This paper analyzes the main structure of the elevator and the control requirements of the elevator and makes the appropriate choice of elevator control hardware, but also on the elevator PLC software design, thereby completing the elevator PLC-based control design.Keywords：Elevator Control; PLC; Three-phase Asynchronous Electric Motors目 录第一章 绪论11.1 论文的研究背景及意义11.2 电梯继电器控制系统的特点及存在问题21.2.1电梯继电器控制系统的优点21.2.2电梯继电器控制的缺点21.3 PLC及在电梯控制中的应用特点31.3.1 PLC简介、特点及其应用领域31.3.2 PLC控制电梯的优点51.4 电梯变频调速控制的特点51.5 论文的主要内容6第二章 电梯的概述72.1 分析控制对象和确定控制范围72.1.1 电梯的基本结构72.1.2 电梯的控制功能82.1.3 电梯的控制要求82.2 电梯的工作原理92.3 电梯的组成102.4电梯硬件分析122.4.1 电梯曳引机部分122.4.2 限位器和传感器部分122.4.3 轿厢和开关们电动机部分122.4.4 变频器部分132.5 电梯的硬件工作原理14第三章PLC控制系统硬件设计153.1 四层电梯主电路153.1.1 四层电梯曳引电机及门电机电路图153.1.2 PLC外部接线图153.2 I/O点数的分配及机型的选择153.2.1 I/O点数的估算153.2.2 输入/输出的分配173.2.3 机型的选择173.2.4 STEP 7概述19第四章 系统软件设计204.1 四层电梯梯形图204.1.1 PLC的编程语言204.1.2 程序设计常用方法204.1.3 电梯各程序的说明21第五章 结束语31参考文献32致 谢33附录A34第一章 绪论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。追溯电梯这种升降设备的历史,据说它起源于公元前236年的古希腊。1858年以蒸汽机为动力的客梯，在美国出现,继而又在英国出现水压梯。1889年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力,这才出现名副其实的电梯,并使电梯趋于实用化。1900年还出现了第一台自动扶梯。1949年出现了群控电梯,首批46台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。1955年出现了小型计算机(真空管)控制电梯。1962年美国出现了速度达8米/秒的超高速电梯。1963年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。1967年可控硅应用于电梯，使电梯的拖动系统筒化，性能提高。1971年集成电路被应用于电梯。第二年又出现了数控电梯。1976年微处理机开始用于电梯，使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期 1 。电梯控制系统应采用随机逻辑控制方式控制。目前电梯的控制普遍采用两种控制方式：一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯的信号采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。国内厂家大多采用答二种方式，其原因在于用PLC控制有许多优点：可靠性高，由于采取了一系类的PLC高可靠性的措施，PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达35万小时。而且PLC的环境适应性也很强，它能在工业环境下可靠地工作；编程简单，PLC最常用的编程语言是梯形图语言。这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活；体积小、结构紧凑、安装、维修方便。PLC的体积小，重量轻，便于安装。一般PLC都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能 2 。1.1 论文的研究背景及意义在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，不断满足社会经济快速发展和人民生活水平不断提高的需要，电梯作为一种重要的交通运输工具，已经成为城市物质文明的一种标志。电梯在公办大楼、公司、高层住宅、宾馆等场所得到了广泛应用。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。随着高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期，载人电梯控制技术已经发展到了调频调压调速控制阶段，具有乘坐安全、运行可靠、舒适度较高等特点，其主流控制技术采用PLC控制，具有许多智能化控制功能。生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭 3 。如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音、复合钢带环保耐用，款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。现在，电梯已完全融入我们的生产、生活之中，满足人们的生活、学习及工作的需要。据统计，我国在用电梯已达100多万台，每年还以约5万至6万台的速度增长。电梯的作用越来越大，需求也越来越多。而我国的现阶段的使用的先进电梯系统基本上是国外设计制造的，其核心技术并不分开。国内具有自主知识产权的控制方法和技术在实际的应用较少，与国外先进技术相比还有较大的差距。因此，尽快研究和掌握先进的控制技术，对国内电梯工业的发展会有很大的促进作用。本设计针对我国电梯业的现状，将可编程序控制器(PLC)应用于4层电梯进行逻辑控制，通过合理的选择和设计，不但提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性，同时延长了使用寿命，缩短了电梯的开发周期，并提高了电梯的控制水平，改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。本文所设计的电梯与传统的电梯相比，在运行上具有良好的舒适感，在使用中可以节约电能，取得了良好的经济效益和社会效益，达到了理想的目的。1.2 电梯继电器控制系统的特点及存在问题1.2.1电梯继电器控制系统的优点:(1) 所有控制功能及信号处理均有硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。 (2) 系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。 (3) 大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。 (4) 多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已经形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。 1.2.2电梯继电器控制的缺点:(1) 系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。 (2) 普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。 (3)电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精