电梯课程设计报告.docx
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电梯课程设计报告
课程设计说明书（论文）
题目电梯控制课程设计
课程名称电梯控制技术
院系电力工程学院
专业
班级
学生姓名
学号
设计地点
指导教师
设计起止时间：
年月日至年月日
前言
随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，电梯也已成为人类现代生活中广泛使用的运输工具。
随着人们对电梯运行的安全性、舒适性等要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。
可编程控制器（PLC）因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。
电梯控制要求接入设备使用简便，对应系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。
通过PLC对程序设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯的电梯运行的舒适感。
本文争对以上优点，对电梯运行进行了改进，使其达到了比较理想的控制效果。
本文通过研究电梯实物模型，可编程控制器，了解模型的结构，了解PLC的I/O，并在此基础上设计单台四层电梯曳引系统；设计开关门系统；设计电梯楼层召唤，轿厢命令响应系统；设计电梯楼层控制逻辑；设计电梯控制继电器原理图等。
一、绪论
1、电梯基本知识
电梯的控制系统及其设备在随着社会的快速发展而不断改进，以前的电梯控制系统大部分采用继电器逻辑控制系统。
现在，微机系统已经全面取代继电器逻辑控制系统实施闭环控制，进一步提高了电梯的性能和可靠性，并减少现场调试的工作量，它是电梯控制技术的发展方向，目前使用较多的微机控制系统主要有以下几类：
PLC控制、单片机嵌入式系统和工业控制计算机。
近几年，PLC控制的各类电梯，己经大批量地投向市场，由于PLC的可靠性、维修方便而受到广大用户的欢迎。
电梯是机电一体化产品。
其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。
各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。
尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。
2、PLC基本知识
可编程控制器（ProgrammableController）是现代制造业为了适应市场需求和提高竞争力，在生产设备和自动化生产线在柔性、可靠性、和产能上提出的更高要求的背景下应用而产生的新型工业控制装置。
它综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等，实现了控制装置的三电一体化，是当代工业生产水平的重要标志之一，在工业生产中的广泛应用使它得到了“蓝领计算机”的称谓。
PLC的产生是基于工业控制的需要，是面向工业控制领域的专用设备，具有以下几个显著特点:
（1）可靠性高，抗干扰能力强
用程序来实现逻辑顺序和时序，最大限度地取代传统的继电接触器系统中的硬件线路，大量减少机械触点和连线的数量。
单从这一角度而言，PLC在可靠性上优于继电接触器系统是明显的。
在抗干扰性能方面，PLC在结构设计、内部电路设计、系统程序执行等方面都给予了充分的考虑。
（2）灵活性强，控制系统具有良好的柔性
当生产工艺和流程进行局部的调整和改动时，通常只需要对PLC的软件程序进行改动，或者配合以外围电路的局部调整即可实现对控制系统的改造。
（3）编程简单，使用方便
梯形图语言是PLC最重要也是最普及的一种编程语言，其电路符号和表达方式与继电接触器电路原理图相似，读者可以很快掌握梯形图语言，并用来编制用户程序。
（4）控制系统易于实现，开发工作量少，周期短
由于PLC的系列化、模块化、标准化及良好的扩展性和联网性能，在大多数情况下，PLC系统是一个较好的选择。
它不仅能够完成多数情况下的控制要求，还能够大量节省系统设计、安装、调试的时间和工作量。
（5）维修方便
PLC有完善的故障诊断功能，可以根据装置上的发光二极管和软件提供的故障信息，方便地查明故障源。
二、电梯控制系统的硬件设计
1、四层电梯控制上下行主电路
图1.电梯上下行电机主电路
KMF、KMR为电动机正、反转接触器，用以实现电梯上、下控制，当KMF接通时，电机正转，实现电梯上行；当KMR接通时，电机反转，实现电梯下行。
2、电梯门开关主电路
图2.电梯开关门电机主电路
KMF、KMR为电动机正、反转接触器，用以实现电梯门开、关控制，当KMF接通时，电机正转，实现电梯开门；当KMR接通时，电机反转，实现电梯关门。
3、四层电梯控制电路图
本设计采用施耐德TWDLCAA40DRF型号PLC，如图3所示，PLC的I/O端口的“Q12”输出的信号控制电梯上行；由PLC的I/O端口的“Q13”输出的信号控制电梯下行。
当“Q12”输出为1时，KM12线圈得电，使KM12常开触点闭合，KM12常闭触点打开，上行回路接通，电机正传，实现电梯上行控制。
当“Q13”接通时，KM13线圈得电，使KM13常开触点闭合，KM13常闭触点打开，下行回路接通，电机反传，实现电梯下行控制。
同时，KM12常闭触点和KM13常闭触点形成互锁，使得两个回路不能同时接通，防止短路。
图3.PLC接线图
当电梯有要停层时，“Q12”和“Q13”均输出为0，电梯停止上下行，实现了电梯的停层。
电梯门开关由“Q14”和“Q15”控制，线圈KM14和KM15互锁，控制思想与电梯上下行一样。
5、四层电梯模拟控制面板
图4.四层电梯模拟控制面板
本次设计采用四层电梯实验教学模型，利用面板上的按钮来模拟实现四层电梯运行的状态。
它设置了电梯门，电梯内按钮指示，电梯内按钮信号，电梯外按钮信号，电梯平层、限位信号，电梯门限信号，电梯外部呼叫指示灯，电梯内部选择指示灯等装置，便于设计操作。
三、电梯控制系统的软件设计
1、四层电梯控制要求
⑴开始时，电梯处于任意一层。
⑵当有外呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时3S后自动关门。
⑶当有内呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时3S后自动关门。
⑷在电梯运行过程中，电梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外号，但不响应二层向下外呼梯信号。
同时，如果电梯到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。
⑸电梯应具有最远反向外梯响应功能。
例如：
电梯在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯先去四楼响应四层向下外呼梯信号。
⑹电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。
平层且电梯停止运行后，按开门按钮电梯门打开，按关门电梯门关闭。
2、电梯运行流程图
如下图6所示，电梯上电后，系统自己先判断处于哪一层，若电梯正好停在一楼，接着判断电梯是否有向上召唤信号，如果有，那么就响应信号；如果没有，那么停在一楼待命。
如果电梯处在二楼时，首先判断电梯是在上升还是下降状态，如果正在上升，此时三楼或四楼又有向下的信息，那么记忆向下呼叫的信号，响应上升信号，继续上升至指令层；如果电梯正在下降，那么它将记忆向上呼叫的信号，先响应向下呼叫的信号，然后继续上行；如果没有呼叫信号，电梯则停在二楼待命。
如果电梯处于三楼时，首先判断电梯是在上升还是下降状态，如果正在上升，此时四楼有向下呼叫，那么记忆存储向下呼叫的信号，响应上升四楼信号；如果电梯正在下降，它将记忆存储向上呼叫的信号，响应向下呼叫的
图5.电梯运行流程图
信号；如果没有呼叫，则电梯继续停在三楼待命。
如果电梯处于四楼时，首先判断有没有向下呼叫的信号，如果此时有向上呼叫信号，向上运行指示灯点亮，电电梯将继续停在四楼待命。
2、输入/输出的分配如下
序号
名称
输入点
序号
名称
输出点
0
一层内呼
I0
0
一层内呼指示
Q2
1
二层内呼
I1
1
二层内呼指示
Q3
2
三层内呼
I2
2
三层内呼指示
Q4
3
四层内呼
I3
3
四层内呼指示
Q5
4
一层外呼上
I4
4
一层外呼上指示
Q6
5
二层外呼下
I5
5
二层外呼下指示
Q7
6
二层外呼上
I6
6
二层外呼上指示
Q8
7
三层外呼下
I7
7
三层外呼下指示
Q9
8
三层外呼上
I8
8
三层外呼上指示
Q10
9
四层外呼下
I9
9
四层外听下指示
Q11
10
开门开关
I10
10
电梯上行
Q12
11
关门开关
I11
11
电梯下行
Q13
12
一层平层
I12
12
门电机开
Q14
13
二层平层
I13
13
门电机关
Q15
14
三层平层
I14
15
四层平层
I15
16
开门限位
I16
17
关门限位
I17
18
电梯上升极限位
I18
19
电梯下降极限位
I19
3、PLC内部字、存储位分配表
序号
名称
存储位%M
序号
名称
内部字
0
门电机关软元件
M0
0
当前所在层数
MW0
1
门电机开软元件
M1
1
一层呼叫信号记忆
MW1
2
一四楼开门条件
M2
2
二层呼叫信号记忆
MW2
3
当前层外呼开门
M3
3
三层呼叫信号记忆
MW3
4
关门状态
M4
4
三层呼叫信号记忆
MW4
5
门电机停转
M5
6
二三楼开门条件1
M10
7
二三楼开门条件2
M11
8
上行软元件
M12
9
下行软元件
M13
10
二楼开门脉冲
M41
11
三楼开门脉冲
M42
12
上行记忆
M50
13
下行记忆
M51
4、四层电梯控制程序梯形图
⑴电梯上行、下行状态记忆
⑵当前层外呼开门
⑶电梯关门总控制
⑷电梯开门总控制
⑸当前层信号记忆与清除
⑹一至四层呼叫信号处理
⑺一至四楼开门信号处理
⑻一至四层内呼指示灯信号
⑼一至四层外呼指示灯信号
四、结语
本设计主要以PLC为核心，利用PLC强大的控制功能，实现了利用可编程控制器控制电梯的功能。
梯形图程序在模拟调试时可以非常直观的展现出4层电梯的运行过程。
在调试过程中，本设计充分发挥了PLC接线简单、编程直观等台电。
当建筑物的楼层增加时，硬件接线上只需要增加行程开关输入信号。
原来的接线不需改变，软件上只需要增加相应程序以及输出的功能，要改动的地方也比较少。
调试结果表明，在适应性、精确性和可靠性方面，基本上达到了设计的要求，表明该设计方案是可行的。
不过系统还存在两个漏洞，虽然不影响运行，但是若运用在实际中将会给乘客带来误解，日后我将会争取解决这个问题。
总的来说，通过这次的设计，我对四层电梯的运行流程有了更深的理解。
并且，可编程对控制器有了进一步的了解。
最后在此感谢同组同学的帮助，也感谢老师的悉心指导。
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