电梯控制系统的设计.docx

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电梯控制系统的设计

课程设计说明书

课程名称：

可编程控制器

题目：

电梯控制系统的设计

1引言………………………………………………………………………………1

3控制系统硬件设计……………………………………………………………3

3.1PLC类型的选择…………………………………………………………3

3.1.1产品分选控制要求……………………………………………………3

3.1.2系统I/O点数的计算…………………………………………………4

3.1.3PLC型号的选择………………………………………………………4

3.2显示模块的设计…………………………………………………………4

3.2.1硬件的设计思路………………………………………………………4

3.2.2软件的设计思路………………………………………………………5

3.2.3显示模块的电路图……………………………………………………5

3.3操作面板的设计……………………………………………………7

3.4机械手的设计……………………………………………………………7

4控制系统软件设计………………………………………………………………8

4.1系统I/O分配……………………………………………………………8

4.2主要程序设计……………………………………………………………9

4.2.1按键操作说明…………………………………………………………9

4.2.2产品分选控制程序……………………………………………………9

4.2.3显示输出程序…………………………………………………………10

4.2.4机械手控制程序………………………………………………………11

5结束语………………………………………………………………………13

参考文献………………………………………………………………………14

注释…………………………………………………………………………15

附录一各程序梯形图……………………………………………………………19

附录二各程序指令清单…………………………………………………………27

电梯控制系统的设计

1　前言

电梯是光、机电一体化产品，是高层建筑的垂直交通工具。

主要用于宾馆、办公楼、住宅楼、医院等场合。

轿厢控制系统是电梯的主要部件。

控制系统是电梯的心脏部件。

控制系统的可靠性、稳定性决定电梯的档次。

目前常用的控制系统有PLC控制和微机控制系统，国产的微机系统抗干扰能力较差，性能不稳定，应用不广泛。

可编程控制器（PLC）是一种专为在工业环境是应用而设计的数字运算操作电子系统。

它采用一种可编程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运用等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

从20世纪80年代我国兴起可编程控制器热以来，可编程控制器在自动控制领域应用越来越广泛。

早期电梯采用的继电器逻辑控制系统，现在逐渐被淘汰。

PLC控制具有故障率低、可靠性高、使用寿命长、编程和维护方便等优点，目前在电梯行业已得到广泛应用。

本文介绍了基于PLC的电梯控制系统的组成、原理，并给出了相关的硬件和软件设计。

2控制系统的硬件设计

2.1．电梯内部控制硬件设计

在电梯内部，有4个楼层（1-4层）按钮、开门和关门按钮以及楼层显示器、上升和下行显示器。

当乘客进入电梯后，电梯内有能让乘客按下的代表其要去目的地的楼层按钮，称为内呼叫按钮。

电梯停下时，具有开门、关门的功能，即电梯门可以自动打开，经过一定的延时后，又可自动关闭。

而且，在电梯内部也有控制电梯开门、关门的按钮，使乘客可以在电梯停下时随时地控制电梯的开门与关门。

电梯内部还配有指示灯，用来显示电梯现在所处的状态，即电梯是上升还是下降以及电梯处在楼层的第几层，这样可以使电梯里的乘客清楚地知道自己所处的位置，离自己要到的楼层还有多远，电梯是上升还是下降等。

2.2．电梯外部控制硬件设计

电梯的外部共分4层，每层都应该有呼叫按钮、呼叫指示灯、上升和下降指示灯及楼层LED显示器。

呼叫按钮是乘客用来发出呼叫的工具，呼叫指示灯在完成相应的呼叫请求之前应一直保持为亮，它和上升指示灯、下降指示灯、楼层LED显示器一样，都是用来显示电梯处处的状态的。

4层楼电梯中，1层只有上呼叫按钮，4层只有下呼叫按钮，其余2层同时具有上呼叫和下呼叫按钮。

而上升、下降指示灯以及楼层显示器4层电梯均相同。

3　状态设定、运行分析及控制要求

3.1　电梯状态设定

1.电梯的待命状态。

假设电梯位于1层待命，各层显示器处于以下状态：

各层呼叫灯均不亮。

电梯内部及外部各楼层显示器显示均为“1”。

电梯内部及外部各层电梯门均关。

2　电梯的运行状态。

按下某层呼叫按钮（1--4层）后，该层呼叫灯亮，电梯响应该层呼叫。

电梯上行或下行直至该层。

各楼层显示随电梯移动而改变，各层指示灯也随之而变。

运行中电梯门始终关闭，到达指定层时，门才打开。

在电梯运行过程中，支持其他呼叫。

3电梯到达指定楼层状态。

电梯门会自动打开，经一段延时自动关闭，在此过程中，支持手动关门。

各楼层显示值为该层所在位置，且上行与下行指示灯均灭。

3.2　运行中的情况分析

实际中，电梯服务的对象是许多乘客，乘客乘坐电梯的目的地是不完全一样的，而且，每一个乘客呼叫电梯的时间有前有后，因此，将电梯在实际中的各种具体情况加以分类，做出分析，以便于编制程序。

1．电梯上行分析。

若电梯在上行过程中，某楼层有呼叫产生时，可分以下两种情况：

若呼叫层处于电梯当前运行层之上目标运行层之下，则电梯应在完成前一指令之前先上行至该层，完成该层呼叫后再由近至远的完成其他各个呼叫动作。

呼叫层处于电梯当前运行层之下，则电梯在完成前一指令之前不响应该指令。

前一指令执行完毕再响应

2.　电梯下行分析。

若电梯在下行过程中，楼层有呼叫产生时，可分以下两种情况：

若呼叫层处于电梯当前运行层之下目标运行层之上，则电梯应在完成前一指令之前先下行至该层，完成该层呼叫后再由近至远地完成其他各个呼叫动作。

若呼叫层处于电梯运行层之上，则电梯在完成前一指令之前不响应该指令，直至电梯重新处于待命状态为止。

3．综合分析

由以上各种分析可以看出，电梯在接受指令后，总是由近至远地完成各个呼叫任务。

电梯机制只要依此原则进行设计动作，就不会在运行时出现电梯上下乱跑的情况了。

在分析的同时，我们也知道了电梯系统中哪些是可人工操作的设备。

根据以上分析，下图

（1）给出了4层楼电梯控制组态仿真界面。

下图的左半部分是电梯的内视图，其中包括1个楼层显示灯、开门按钮、关门按钮、1层到4层的呼叫按钮以及电梯的上升和下降状态指示灯等。

两扇电梯门打开后可以看到楼道的景象。

下图的右半部分是4层楼宇电梯的外观图，表示4层楼宇和1个电梯的轿箱。

在电梯的外视图中，1层有1个是呼叫按钮，4层有1个下呼叫按钮，2、3有上、下呼叫按钮各1个，每个呼叫按钮内有1个相应的指示灯，用来表示该呼叫是否得到响应。

轿箱的箱门和每层的电梯门都可以打开。

图1　轿厢内外按钮、显示布局示意图

3.3　电梯的控制要求

1.　接受每个呼叫按钮（包括内部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相应的响应。

2.　电梯停在某一层（例如3层），此时按动该该层（3层）的呼叫按钮（上呼叫或下呼叫），则相当于发出打开电梯门命令，进行开门的运作过程；若此时电梯的轿箱不在该层（在1、2、4、5层），则等到电梯关门后，按照不换向原则控制电梯向上或向下运行。

3.　电梯运行的不换向原则是指电梯优先响应不改变观在电梯运行方向的呼叫，直到有些命令全部响应完毕后才响应使电梯反向运行的呼叫。

例如现在电梯的位置在1层和2层之间上行，此时出现了1层上呼叫、2层下呼叫和3层上呼叫，则电梯首先响应三层上呼叫，然后再依次响应2层下呼叫和1层上呼叫。

4.　电梯在每一层都有1个行程开关，当电梯碰到某层的行程开关时，表示电梯已经到达该层。

5.　当按动某个呼叫按钮后，相应的呼叫指示灯亮并保持，直到电梯响应该呼叫为止。

6.　当电梯停在某层时，在电梯内部按动开门按钮，则电梯门打开，按动电梯内部的关门按钮，则电梯门闭闭。

但在电梯行进期间电梯门是不能被打开的。

7.　当电梯运行到某层后，相应的楼层指示灯亮，直到电梯运行到前方一层时楼层指示灯改变。

4　控制系统的软件设计

4.1　系统流程图

系统流程如图2所示。

图2　流程图

4.2　I/O点的分配

在编程过程中，所用到的I/O地址分配如下图所示。

编程过程可分为电梯内部和电梯外部两部分进行。

I/O分配表

接上升按钮

电梯上升接触器线圈

接下降按钮

电梯下降接触器线圈

接开门按钮（梯内）

开门接触器线圈

接关门按钮（梯内）

关门接触器线圈

接欲1楼指令按钮

接欲1楼指令按钮灯

接欲2楼指令按钮

接欲2楼指令按钮灯

接欲3楼指令按钮

接欲3楼指令按钮灯

接欲4楼指令按钮

接欲4楼指令按钮灯

X10

接钥匙式按钮（总开关）

Y10--Y13

接七段译码显示器的显示数据输入端（字形）

X11

接1楼行程开关

Y14--Y17

X12

接2楼行程开关

Y20

接1楼门口上升呼唤按钮灯

X13

接3楼行程开关

Y21

接2楼门口上升呼唤按钮灯

X14

接4楼行程开关

Y22

接3楼门口上升呼唤按钮灯

X15

接开门按钮（梯外）

Y23

接4楼门口下降呼唤按钮灯

X16

接关门按钮（梯外）

Y24

接3楼门口下降呼唤按钮灯

X20

接1楼门口上升呼唤按钮

Y25

接2楼门口下降呼唤按钮灯

X21

接2楼门口上升呼唤按钮

Y26

上升显示灯

X22

接3楼门口上升呼唤按钮

Y27

下降显示灯

X23

接4楼门口下降呼唤按钮

X24

接3楼门口下降呼唤按钮

X25

接2楼门口下降呼唤按钮

补充输入输出接线图！

4.3　主要程序设计

1.欲达楼层的程序

电梯内部的4个欲达楼层呼叫按钮，指定的是电梯的运行目标。

在电梯未达到指定目标时，该层呼叫灯应一直有显示（为绿），因此驱动欲达楼层呼叫按钮指示灯的继电器应该使用保持继电器。

另外，当电梯达到指定数层时，呼叫灯应灭掉，即保持继电器断开。

由此可得欲达楼层的PLC梯形图程序。

2.　电梯运行楼层的显示程序。

电梯运行到了哪一楼层，电梯内及楼层门口都有需要显示器显示。

运行楼层的显示是以电梯是否碰到行程开关来决定的。

同一楼层内显示同一个运行楼层数。

电梯接触到其上层或下层的行程开关时更换某一显示器的值，显示相应运行楼层数。

七段显示译码器采用Mc14495，其输入为需要显示数字的BCD码，输出为高电平有效的字形码，驱动共阴极数码管。

由于数码管耗电小，楼层门口的4个七段显示译码器采用Mc14495和电梯内的1个七段显示译码器采用Mc14495可并联接在PLC的字形输出点Y10—Y13上。

3.　电梯内、外的电梯升降显示程序

Y0有输出时，接通上升所有上升指示灯（楼层门口的4个和电梯内的1个）。

Y1有输出时，接通下降所有下降指示灯（楼层门口的4个和电梯内的1个）。

4．电梯到达楼层后的停止程序

由于电梯有上升呼叫和下降呼叫，所以当呼叫方向与电梯运行方向相同时，电梯才

能停止，见附录（图）

5．电梯的开、关门程序

电梯门的开、关门注意事项前面已介绍过。

以电梯的开门Y2程序为例说明。

首先，只有当电梯既不上升也不下降时才能进行开门。

即Y2才能有输出。

电梯开门的PLC梯形图如下图所示

。

6．电梯外部操作与显示的PLC程序

1）外部呼叫。

电梯外部呼叫与内部呼叫是类似的。

一个呼叫灯的接通对应于相应的外部呼叫接通，其关闭条件为相应行程开关闭合，相应升降指示灯闭合。

另外，外部呼叫同样有保持特性，故也应使用保持继电器作为输出。

需要指出的是第一、第四层的呼叫是单向的，故其关闭条件也相应变为行程开关闭合“AND”电梯升降断开.

5　结语

PLC控制的电梯系统经模拟系统实践。

证明该系统运行平稳，抗干扰能力强，稳定性较好，没有发生任何故障，收到良好的效果。

通过这次设计，认识了可编程控制器和熟悉了简易编程的使用方法，进一步掌握了PLC的编程方法和程序调试方法。

了解了用PLC解决一些实际问题的全过程，也更进一步掌握了用梯形图编写PLC程序及程序的调试方法，熟悉了PLC在电梯控制系统的编程及调试，对课本知识有了新的认识设计当中需要请注意的问题很多，解决问题的同时也学到了很多，然后又凭借知识发现更多的问题，不断的认知，其中充满挑战、好奇、带给我不少乐趣，能深深体会到：

知道的力量，无知的难行。

附录（图）

欲4楼指令按钮灯

欲3楼指令按钮灯

欲2楼指令按钮灯

欲1楼指令按钮灯

上升中停在2-3楼之间

下降中停在3-4楼之间

上升中停在1-2楼之间

下降中停在2-3楼之间

上升中停在3-4楼之间

下降中停在1-2楼之间

Y0Y1

BCDD2K1Y10

BCDD4K1Y10

BCDD3K1Y10

BCDD4K1Y10

BCDD3K1Y10

BCDD2K1Y10

BCDD1K1Y10

X11

M50

Y0Y1

BCDD4K1Y10

BCDD3K1Y10

BCDD2K1Y10

BCDD1K1Y10

BCDD2K1Y10

BCDD3K1Y10

BCDD1K1Y10

轿厢上升

轿厢下降

下降指示灯

上升指示灯

Y27

Y26

M59

M58

M54

M61

Y25

Y24

Y23

Y21

Y20

4楼门口下降

呼唤按钮灯

3楼门口下降

呼唤按钮灯

2楼门口下降

呼唤按钮灯

1楼门口上升

呼唤按钮灯

2楼门口上升

呼唤按钮灯

X22

X13

M56

上升呼唤

3楼门口上升呼唤

Y22

3楼门口上升

呼唤按钮灯

M56

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