毕业设计住宅楼客梯的PLC控制.docx
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毕业设计住宅楼客梯的PLC控制
毕业设计
题目小区五层住宅楼客梯的PLC控制
院系：
友嘉机电学院
专业：
电气自动化技术
班级：
工自0611
姓名：
汪路明
指导老师：
李春英
2009年3月3日
目录
1毕业设计的性质、任务………………………………3
2毕业设计目的…………………………………………3
3毕业设计内容与要求…………………………………3
3.1毕业题目的选择……………………………….3
3.2毕业设计的要求……………………………….4
3.2.1概述………………………………………4
3.2.2控制要求…………………………………4
3.2.3主电路的设计……………………………5
3.2.4可编程控制器的设计…………………7
3.2.5原理分析…………………………………16
3.2.6设备选择…………………………………18
3.3设计心得……………………………………….20
3.4参考文献……………………………………….21
1毕业设计的性质和任务
毕业设计，是在大三的下学期，这一个学期都要从事的工作，也是一个必修环节，是对你在学校里所学知识的融会贯通。
毕业设计是对所学专业基础知识的运用和深化，就是运用已有的专业基础知识，独立进行设计，分析和解决一个理论问题或实际问题，把知识转化为能力的实际训练。
电气控制技术是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业课，该课程不但有较高的理论基础要求，而且工程实践性很强，因此除安排上完理论课时外，还安排了两周的的课程设计。
通过毕业设计一方面可巩固已学过的理论知识，更重要的是给自己一次独立设计的实践机会，以培养其设计能力和实际工作能力
2毕业设计的目的
通过毕业设计，使学生加深理解所学的理论知识，提高运用所学知识的能力，按照给定的设计资料和设计要求，使学生掌握电气控制系统设计的基本技能，增强独立分析与解决问题的能力。
毕业设计对大学生而言是一个很重要的环节，也是学习能力及对所学本学科知识运用能力最好的考查。
通过毕业设计，会使学生的综合素质得到提高，那些要毕业了却不知道自己将来在社会上能从事何种工作的学生，通过毕业设计，就应该底气足了，起码知道自己能干啥了。
3毕业设计内容与要求
3.1设计题目的选择
1．设计题目：
小区五层住宅楼客梯的PLC控制。
2．题目的选择：
对于电梯的控制，可选用继电-接触系统或可编程控制器来完成，但是二者有各自的特点：
a:
继电-接触系统：
它的优点是线路直观，大部分电器均为常用电器，更换方便，价格较便宜。
但是他触点繁多，线路复杂，电器的电磁机构及触点动作较慢，能耗高，机械动作噪音大，而且可靠性差。
b:
PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，使用方便，扩展容易。
它使用了梯形图和可编程指令，易于掌握。
总之，PLC取代继电-接触系统已经成为大的趋势。
基于上述原因，我选择用可编程控制器来完成对电梯的控制。
3.2设计的内容与要求
3.2.1概述
随着时代的发展，工业自动化程度的不断提高，PLC行业已经在工业市场上占有一大片领地。
PLC（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可靠性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。
它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。
随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。
电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。
PLC在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。
由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。
在电梯控制过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。
PLC控制电梯有如下的特点：
1，可靠性高，PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达3~5万小时。
而且能在工业环境下可靠地工作；2，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，当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活；3，体积小、结构紧凑、安装、维修方便。
在此次设计中，我将利用PLC来实现对电梯的控制。
其中包括对PLC硬件的设计，软件设计，驻点路的设计，控制柜的设计，以及电梯惦记和其他设备的选择，还有原理分析等。
相信此次设计后，我对电梯的实际运行能有初步的了解。
3.2.2控制要求：
1．电梯轿箱的控制要求：
a：
选向：
根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼曾位置决定电梯的运行方向。
b：
选层换速：
指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原则。
并且在每次平层的时候都能够换速。
c：
楼层位置的指示：
选用了数码管显示的方法。
由于FX2N系列已有内部计数-译码驱动模块，所以只要外部加上LED七段显示管和电源就可以显示楼层了。
2．电梯门的控制要求：
要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过10秒钟后电梯门自动关上。
如果遇到有人在门中间的情况，电梯会因为光电开关的作用而自动开门。
3．补充要求：
出了上述两个要求以外，还要注意的一点就是备用电梯电机的使用，一但曳引电机出现故障，备用电机将手动控制转入运行状态，避免因曳引惦记出故障而引发的不必要的麻烦。
3.2.3主电路的设计
1．拖动电机主电路的设计：
如图1-1图2为主电路的设计
a：
拖动电机的选择及原理：
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，我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。
b：
备用电机的选择：
备用电机只要选择和曳引电机一样的型号即可。
2．门电机主电路的设计：
如图1-1图1所示为门电机主电路的设计
门电机的选择及原理：
只要满足功率要求，门电机选用一般三相异步电动机即可。
如图中所示电动机的正反转来实现门的开关，采用星角降压启动，KS为速度继电器，用来对开关门到头时制动，防止轿，厅门的损坏
3.2.4可编程控制器的设计
1．可编程控制的选择：
a：
由于市面上三菱产品型号较多，种类齐全，技术先进，加之本人对三菱产品的青睐，所以我选择较前沿的产品三菱FX2N系列产品。
b:
可编程控制器的硬件设计：
1输入输出点的估算：
首先列出被控制对象输入输出的设备名称，并根据所需要的输入输出点数进行统计，根据统计的数据，增加10%～20%的可扩展余量后就得到了输入输出点数的估计数据。
以此为依据可以算出I/O总点数约为100点。
2开关量输入、输出模块的选择：
根据PLC输入、输出量点数与性质，可确定I/O模块型号与数量，高密度模块如32、64点，平均每点价较低，但受到工作电压、工作电流和环境温度的限制，同时应注意同时接通的点数不应超过总数的60%。
3I/O点的分配：
输入：
名称
输入点
名称
输出点
关门极限开关
X000
轿内一层呼钮
X020
开门极限开关
X001
轿内二层呼钮
X021
上下平层干簧触点
X002
轿内三层呼钮
X022
轿子内关门按钮
X003
轿内四层呼钮
X023
轿子内开门按钮
X004
轿内五层呼钮
X024
一层上行召唤按钮
X005
一层上行干簧感应触点
X025
二层上行召唤按钮
X006
二层上行干簧感应触点
X026
二层下行召唤按钮
X007
二层下行干簧感应触点
X027
三层上行召唤按钮
X010
三层上行干簧感应触点
X030
三层下行召唤按钮
X011
三层下行干簧感应触点
X031
四层上行召唤按钮
X012
四层上行干簧感应触点
X032
四层下行召唤按钮
X013
四层下行干簧感应触点
X033
五层下行召唤按钮
X014
五层下行干簧感应触点
X034
轿内开门开关
X015
上下行强迫换速开关
X035
轿内关门开关
X016
速度继电器感应触点
X036
门区感应开关
X017
光点感应触点
X037
输出：
名称
输入点
名称
输出点
轿门开门接触器
Y003
四层轿内指示按钮
Y026
轿门关门接触器
Y007
五层轿内指示按钮
Y027
上行交流接触器
Y010
一层上行召唤指示灯
Y030
下行交流接触器
Y011
二层上行召唤指示灯
Y031
加速接触器
Y012
二层下行召唤指示灯
Y032
快速接触器
Y013
三层上行召唤指示灯
Y033
慢速接触器
Y014
三层下行召唤指示灯
Y034
第一慢速减速接触器
Y015
四层上行召唤指示等
Y035
第二慢速减速接触器
Y016
四层下行召唤指示等
Y036
空
Y017
五层上行召唤指示等
Y037
楼层显示器
Y020
楼层显示器
Y021
楼层显示器
Y022
一层轿内指示按钮
Y023
二层轿内指示按钮
Y024
三层轿内指示按钮
Y025
PLC硬件接线图如下图所示：
3．可编程控制器的软件设计
为了更好的阐述起原理现给出起内部说明：
内部继电器
名称
M100—M104
楼层感应中间继电器
M105—M101
层中间继电器
M130
上行中间继电器
M131
下行中间继电器
M134
换速中间继电器
M135
门锁中间继电器
M140
上平层中间继电器
M141
门区感应中间继电器
M142
下平层中间继电器
M143
运行中间继电器
M144
换速中间继电器
PLC梯形图如下图所示：
电梯PLC及网络控制示意图：
3.2.5原理分析
1．主电路图原理分析：
a：
拖动电机工作原理：
如图1-1图2，起动电机串如电抗LQ、经一段时间后KM1接触器接通，电动机转入固有特性运转。
减速时KMK断开、KMM接通，慢速绕组串电抗LM和电阻RM运行，延时一段时间后，KM2接通，短接RM，电动机串入电抗LM运行，在延时一段时间后，KM3接通，电动机在慢速固有特性上运行，直到KMS或KMX断开，电动机停止运转。
b：
门电机原理分析：
如图1-1图1，当电梯平层时，开门触点KMK闭合，电机正转，轿门打开；当定时继电器到时，KMG闭合，电机反转，轿门关闭；当有人在门中间出现时，光感触点闭合，电梯强迫正转，轿门打开；当轿门碰到开、关极限开关时，KMK或KMG断开，并反向制动。
2梯形图原理分析
a楼层感应电路：
当电梯在遗漏时M104接通、M111接通并保持，电梯达到2楼是M103接通→M110接通，并保持，同时切断M111。
b轿内指令及门厅召唤电路：
人在轿箱内，当按下第3层选层按钮时，M502接通→M114接通并自保当电梯到达3层时搂层信号M102断开指令信号。
C门厅召唤电路：
当电梯位于1楼，如果3楼有上呼信号，2楼有上下呼信号，即M125、M122、M124接通，电梯到达楼时上呼信号消除。
d电梯选向电路：
当电梯位于2层楼，则M110接通，如果按下3楼指令按牛，M114接通，赭石由于M110的常闭触点断开，因此电梯向上方向继电器M130由M107、M106和M105的常闭触点而接通，选择上行方向。
反之，如果1楼指令按钮按下，M116接通，向下方向继电器M131接通，选择方向向下。
当上下方向均有指令时，如果电梯已经处于上行状态，则执行完M113、M112向上指令后，在执行M116向下指令。
e梯平层、换速电路：
如3楼有有指令位号，即M114接通。
在电梯将大到3楼时，M107接通，使换速继电器M134接通，发出换速信号，并保持；当电梯达到顶层或底层时，无论有无轿内指令都必须还俗。
M144接通，M134，折市电梯高速运行。
f梯起动电路：
当换速M134接通，M143断开→Y012断开，接通慢速继电器Y013，电机在固有特性上运行。
g梯平层电路：
如果电梯因不应有的原因，上行超越平层位置，SPG离开隔磁板，使X002断开，M140断开，这时Y011由Y013、M140、M143和Y010的常闭点和M142的常开触点而接通，电梯反向平层，直到M1140接通。
最后位于平层位置，M140、M141和M142均接通，Y010和Y011均断开，进行抱闸。
T450为延时断开时间继电器，用于快速运行断开的延时，以保护电动机绕组。
至此原理分析结束。
3.2.6设备选择
1．主回路设备的选择：
a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
b备用曳引电机选型通上
c门机型号：
Y100L-2，额定功率：
3KW，额定电压：
380V，额定电流：
7A，功率因数：
0.87
d其他：
曳引电机
交流接触器：
TYC4-25
熔断器：
BLR1-63/3P分断能力：
50000A
热继电器：
JR20-25
熔断式刀开关：
HH4-30/3-25
门电机
交流接触器：
TYC2-12-9
熔断器：
BLR1-63/3P-14
热继电器：
JR20-25-10
熔断式刀开关：
HH3-15/2-10
计算说明：
根据电梯最大载重量可算出电梯所需要的功率，约11KW。
因此选择YKKL160L-6/8型号的交流双速电机。
然后根据此电机的额定电流选出接触器，熔断器和热继电器等数据，注意熔断器额定电流约为电机电流的1.8—2.1倍。
门电机根据拖动要求选择额定功率为3KW的电机。
2．PLC型号及其开关输入输出量的选择：
根据要求可以估计I/O总点数约为90点。
所以我选择FX2N-128MR主机。
他的特点是：
a运算速度高：
0.08us/指令
b内置8000步RAM存储器辅助继电器3072点。
干簧继电器：
光电继电器：
显示数码管：
由于其内部计数-译码及A-D转换模块已经置好，所以可直接选用BS201A型号的LED七段数码管。
3.3体会心得：
谢辞
当我以学子的身份踏入杭州职业技术学院校门的那天起，便已注定我将在这里度过人生中最美丽的青春年华。
提笔写下“谢辞”，我才惊觉自己即将真正离开，人生亦从此展开新的画卷。
尽管不舍，却更珍惜，因为我的生命中有那么多可爱的人值得感激。
他们使我的大学生活充满了色彩，无论收获、遗憾，对我来说都是一笔宝贵的财富。
三年的大学生活不知不觉中就要结束了，在这段难忘的生活中，有我许多美好的回忆。
在这份大学的最后一页里，首先感谢党、感谢学院给我们提供这个能自我展示的平台，感谢我们的指导教师，李春英老师，你们从一开始的论文方向的选定，到最后的整篇文论的完成，都非常耐心的对我进行指导。
给我提供了大量数据资料和建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误，修改论文。
谢谢我们班主任老师，从大一到大三是你的悉心教导、孜孜不倦我们才能顺利的完成学业。
我要感谢在我三年的学习中无私传授我知识的各位老师，是你们将自己宝贵的财富无私地奉献给了我们，让我们能在学业上有所成绩；是你们让我倍感教师职业的伟大，交给我们知识，又不忘教育我们如何做人！
在此，我还要感谢寝室的兄弟们在我完成论文的过程中给予我的帮助和鼓励，也是他们陪我度过这三年的生活。
通过这次设计使我对电梯的控制有了深入的了解，尤其是电梯的PLC控制。
在这次设计中，我经历了查资料→做笔记→思考→定位→选设备的过程，使我了解的不仅仅是电梯的控制，或是设备的选择，或浅或深，最重要的是我掌握了一种设计的方法，思维的方式，使受益非浅。
在此次设计中，使我还体会到了要想飞快的进步就要有一盏明灯照路。
感谢李老师多次的指点迷津，使我突破了许多难关。
3.4参考文献
参考书目：
马小军主编《建筑电器控制技术》机械工业出版社1993
周洪等编著《智能建筑控制系统概论》中国电力出版社2006
陈志新等主编《电气与PLC控制技术》中国林业出版社2003
常斗南李全力《可编程控制器原理及其应用》电子工业出版社1999
常小玲主编《电梯控制系统与可编程控制器》机械工业出版社2003
王平、崔纳新编著《PLC在电梯控制中的应用》机械工业出版社1999
参考网站：
PLC技术网：
中国工控网：
自动化首页：
电气技术网：
中华自动化：
电梯行业：
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