PLC电梯控制程序

毕业设计（论文）
题目：电梯拖动系统的设计
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摘要错误！未定义书签。

PLC-based four-story elevator control system design 错误！未定义书签。

引言错误！未定义书签。

第一章可编程控制器错误！未定义书签。

1.1、可编程控制器的介绍.............................. 错误！未定义书签。

1.1.1 定义........................................ 错误！未定义书签。

1.1.2 PLC的构成.................................. 错误！未定义书签。

1.1.3 CPU的构成.................................. 错误！未定义书签。

1.1.4 I/O模块.................................... 错误！未定义书签。

1.1.5 电源模块.................................... 错误！未定义书签。

1.1.8 PLC的通信联网.............................. 错误！未定义书签。

1.2 可编程控制器的选用............................... 错误！未定义书签。

1.2.1、PLC控制系统的I/O点数计算................. 错误！未定义书签。

1.2.2 PLC的型号选择.............................. 错误！未定义书签。

第二章硬件接线错误！未定义书签。

2.1 外部接线图...................................... 错误！未定义书签。

2.2 I/O分配图...................................... 错误！未定义书签。

2.3 四层电梯模拟控制面板............................. 错误！未定义书签。

第三章系统软件设计错误！未定义书签。

3.1 PLC梯形图概述.................................... 错误！未定义书签。

3.2 MELSOFT系列GX Developer编程软件的操作方法...... 错误！未定义书签。

3.3系统工作过程分析.................................. 错误！未定义书签。

3.4 控制要求......................................... 错误！未定义书签。

3.5过程分析.......................................... 错误！未定义书签。

3.6 调试过程......................................... 错误！未定义书签。

3.6.1准备工作.................................... 错误！未定义书签。

3.6.2调试程序.................................... 错误！未定义书签。

结论错误！未定义书签。

参考文献错误！未定义书签。

附件一：梯形图错误！未定义书签。

附件二：指令表错误！未定义书签。

第一章绪论
电梯标志现代物质文明的垂直运输工具，是机电一体化的复杂运输设备，它涉及电子技术，机械工程，电力拖动系统和土建工程等各个科学领域。

目前电梯的生产情况和使用数量已经成为国家现代化城市的标志之一，随着现代化的城市的高度发展，每天都有大量人流和物流需要运输。

为节约用地和经贸实业的发展，一座座高楼拔地而起，这些高层建筑的垂直运输是一个突出的问题。

与人们的工作和生活息息相关。

目前，我国国产电梯大部分为继电器和PLC控制系统，继电器控制系统性能不稳定，经常造成停梯，给乘用人员的生活带来不便。

因而传统的电梯控制系统的更新势在必行。

可编程控制器在电梯控制中得到广泛应用。

电梯的可靠性在电梯的性能指标中尤为重要。

电梯的可靠性直接或间接的影响着人们的生产。

电梯的故障主要表现在电力拖动系统中，因此要提高可靠性也要从电力拖动系统入手。

电梯拖动系统通常利用电能驱动电梯机械装置运动，其主要功能是为电梯提供动力。

对电梯操纵过程进行控制，电梯拖动系统主要由曳引电动机，供电装置，换速检测装置，和调速装置等几个部分构成。

其中曳引电动机必须是能适应频繁起动制动的电梯装用电动机。

电梯的调速控制主要是对电动机的调速控制。

电梯运行性能的好坏很大程度取决于电梯
拖动系统系能的优劣。

本文通过对曳引电机的选择，电磁抱闸的设计，变频变压调速系统的设计，曳引控制PLC程序编写，曳引机安装流程等内容的编写对电梯拖动系统进行设计。

本文电梯的运行速度是1m/s 电梯轿厢的额定载重量是1500kg.
第二章曳引系统的设计
第一节曳引机的分类
曳引机是驱动电梯和轿厢和对重装置上下运行的装置，是电梯的主要部件。

一曳引机的分类
（1）按驱动电动机分
A直流电动机驱动的曳引机
B交流电动机驱动的曳引机
（2）按有无减速器分
A无减速器的曳引机（无齿曳引机）
B有减速器的曳引机（有齿曳引机）
第二节曳引电动机功率的计算
曳引电动机是驱动电梯上下运行的装置情况比较复杂，运行过程需要频繁启动制动正转反转，再生负载变化很大，经常工作正在短时状态，电动状态再生制动状态的情况下。

因此要求曳引电动机应能适应频繁起动制动的要求，而且要求起动电流小，起动转巨大，机械特性硬，噪声小，当供电电压在额定电压+_7%的范围内变化时，还能正常启动和制动运行。

因此电梯所用电动机是专用电动机。

对于交流电动
机的结构形式和基本参数尺寸应符合国家标准GB/TI<<交流电动机专用技术条件的规定>>由于曳引电动机的工作条件比较复杂，所以对电动机功率的计算比较麻烦。

一般乘用以下公式：
P=(1-kp)vq/102m
p------曳引电动机轴功率(kw)
kp-----电梯平衡系数0.4-0.5
q------电梯轿厢额定载重量kg
v-----电梯额定运行速度-1m/s
m-----曳引机传动总功率0.55
采用有齿曳引机的电梯设定电梯平衡系数为0.45电梯间想额定载重量为1500kg电梯额定运行速度为1m/s曳引机传动总功率为0.55将这些代入上式中
=（1-0.45）x1500/102x0.55=825/56.1=14.71kw
通过我们的设置我们就可以计算出电动机的功率为14.71kw曳引机电机选型时应该大于14.71kw
第三节曳引机的选型
一曳引机的工作原理
曳引式电梯曳引驱动关系如图2—2所示。

安装在机房的电动机与减速箱、制动器等组成曳引机，是曳引驱动的动力。

曳引钢丝绳通过曳引轮一端连接轿厢，一端连接对重装置。

为使井道中的轿厢与对重各自沿井道中导轨运行而不相蹭，曳引机上放置一导向轮使二者分开。

轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮槽内产生摩擦力。

这样，电动机转动带动曳引轮转动，驱动钢丝绳，
拖动轿厢和对重作相对运动。

即轿厢上升，对重下降；对重上升，轿厢下降。

于是，轿厢在井道中沿导轨上、下往复运行，电梯执行垂直运送任务。

轿厢与对重能作相对运动是靠曳引绳和曳引轮间的摩擦力来实现的。

这种力就叫曳引力或驱动力。

运行中电梯轿厢的载荷和轿厢的位置以及运行方向都在变化。

为使电梯在各种情况下都有足够的曳引力，国家标准GB 7588—1997《电梯安装与制造的规范》的规定：
曳引条件必须满足：T1/T2×C1×C2≤efα
式中：T1/T2——为载有125%额定载荷的轿厢位于最低层站及空轿厢位于最高层站的两种情况下，曳引轮两边的曳引绳较大静拉力与较小静拉力之比。

C1——与加速度、减速度及电梯特殊安装情况有关的系数，一般称为动力系数
C2——由于磨损导致曳引轮槽断面变化的影响系数(对半圆或切口槽：C2=1，对V型槽：C2=1．2)。

efa中，f为曳引绳在曳引槽中的当量摩擦系数，α为曳引绳在曳引导轮上的包角。

efa称为曳引系数。

它限定了T1/T2的比值，efa越大，则表明了T1/T2允许值和T1—T2允许值越大，也就表明电梯曳引能力越大。

因此，一台电梯的曳引系数代表了该台电梯的曳引能力。

第四节曳引电动机
电梯的曳引电动机有交流电动机和直流电动，曳引电动机是驱动电梯上下运行的动力源。

电梯是典型的位能性负载。

根据电梯的工作性质，电梯曳引电动机应具有以下特点：
1、能频繁地起动和制动：电梯在运行中每小时起制动次数常超过100次，最高可达到每小时180～240次，因此，电梯专用电动机应能够频繁起、制动，其工作方式为断续周期性工作制。

2、起动电流较小：在电梯用交流电动机的鼠笼式转子的设计与制造上，虽然仍采用低电阻系数材料制作导条，但是转子的短路环却用高电阻系数材料制作，使转子绕组电阻有所提高。

这样，一方面降低了起动电流，使起动电流降为额定电流的2．5～3．5倍左右，从而增加了每小时允许的起动次数；另一方面，由于只是转子短路端环电阻较大，利于热量直接散发，综合效果使电动机的温升有所下降。

而且保证了足够的起动转矩，一般为额定转矩的2．5倍左右。

不过，与普通交流电动机相比，其机械特性硬度和效率有所下降，转差率也提高到0．1～0．2。

机械特性变软，使调速范围增大，而且在堵转力矩下工作时，也不致烧毁电机。

3、电动机运行噪声低：为了降低电动机运行噪声，采用滑动轴承。

此外，适当加大定子铁芯的有效外径，并在定子铁芯冲片形状等方面均作合理处理。

按曳引机工作的计算及电梯额定载重量运行速度，我们所熟悉的曳引机有限公司生产的j1.1jv曳引机主要参数：
电梯额定载重量为：1500kg
电梯的运行速度：1m/s
减速比：57/2
电机功率：18.5kw
额定转速：950r/min
极数：6极
此型号电机功率符合电梯运行需要。

2电动机转速限值计算：
曳引轮转速允许在-8%-5%之间波动
（1）曳引轮转速限值计算公式：
N=60v/3.14d
式中：
v-------曳引轮线速度
d--------电梯额定速度值为曳引轮节圆直径
n=60x1/3.14x0.76=25,142474
(2)电动机转速n1限值计算
N1=in
式中：
i-------曳引机减速比值为：57/2
所以n1=57/2x25.142474=943r/min
电动机最低允许值n=950x(1-8%)=874r/min
电动机最高允许值n=950x(1+5%)=997.5r/min 所以曳引机电动机选型转速符合电梯运行要求
第五节制动器
电梯采用的是机一电摩擦型常闭式制动器，所谓常闭式制动器，指机械不工作时制动器制动，机械运转时松闸。

电梯制动时，依靠机械力的作用，使制动带与制动轮摩擦而产生制动力矩；电梯运行时，依靠电磁力使制动器松闸，因此又称电磁制动器。

根据制动器产生电磁力的线圈工作电流，分为交流电磁制动器和直流电磁制动器。

由于直流电磁制动器制动平稳，体积小，工作可靠，电梯多采用直流电磁制动器。

因此这种制动器的全称是常闭式直流电磁制动器。

制动器是保证电梯安全运行的基本装置，对制动器的要求是：能产生足够的制动力矩，而且制动力矩大小应与曳引机转向无关；制动时对曳引电动机的轴和减速箱的蜗杆轴不应产生附加载荷；当制动器松闸或制动时，要求平稳，而且能满足频繁起、制动的工作要求；制动器应有足够的刚性和强度；制动带有较高的耐磨性和耐热性；结构简单、紧凑、易于调整；应有人工松闸装置；噪声小。

制动器功能基本要求：
①当电梯动力电源失电或控制电路电源失电时，制动器能立即进行制动。

②当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度运行时，制动器应能使曳引机停止运转。

③电梯正常运行时，制动器应在持续通电情况下保持松开状态；断开制动器的释放电路后，电梯应无附加延迟地被有效制动。

④切断制动器的电流，至少应用两个独立的电气装置来实现。

电梯停止时，如果其中一个接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再运行。

⑤装有手动盘车手轮的电梯曳引机，应能用手松开制动器并需要一持续力去保持其松开状态。

制动器的构造及其工作原理
制动器的工作原理：当电梯处于静止状态时，曳引电动机，电磁制动器的线圈中均无电流通过，这时因电磁铁芯间没有吸引力、制动瓦块在制动弹簧压力作用下，将制动轮抱紧，保证电机不旋转；当曳引电动机通电旋转的瞬间，制动电磁铁中的线圈同时通上电流，电磁铁芯迅速磁化吸合，带动制动臂使其制动弹簧受作用力，制动瓦块张开，与制动轮完全脱离，电梯得以运行；当电梯轿厢到达所需停站时，曳引电动机失电、制动电磁铁中的线圈也同时失电，电磁铁芯中的磁力迅速消失，铁芯在制动弹簧的作用下通过制动臂复位，使制动瓦块再次将制动轮抱住，电梯停止工作。

第六节减速器和联轴器
减速器被用于有齿轮曳引机上。

安装在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间。

减速器(箱)的种类及其特点：蜗杆减速器是由带主动轴的蜗杆与安装在壳体轴承上带从动轴的蜗轮组成，其速比可在18～120范围内，蜗轮的齿数不少于30，其效率不如齿轮减速器，但其结构紧凑，外型尺寸不大。

蜗杆减速器特点：传动比大，噪音小、传动平稳，而且当由蜗轮传动蜗杆时，反效率低，有一定的自锁能力；可以增加电梯制动力矩，增加电梯停车时的安全性。

联轴器
联轴器是连接曳引电动机轴与减速器蜗杆轴的装置，用以传递由一根轴延续到另一根轴上的扭矩，又是制动器装置的制动轮。

在曳引电动机轴端与减速器蜗杆轴端的会合处。

电动机轴与减速器蜗杆轴是在同一轴线上，当电动机旋转时带动蜗杆轴也旋转，但是两者是两个不同的部件，需要用合适的方法把它们连接在同一轴线上，保持一定要求的同轴度。

联轴器的种类：
刚性联轴器：对于蜗杆轴采用滑动轴承的结构，一般采用刚性联轴器，因为此时轴与轴承的配合间隙较大，刚性联轴器有助于蜗杆轴的稳定转动。

刚性联轴器要求两轴之间有高度的同心度，连接后不同心度不应大于0.02mm。

弹性联轴器：由于联轴器中的橡胶块在传递力矩时会发生弹性变形，从而能在一定范围内自动调节电动机轴与蜗杆轴之间的同轴度，因此允许安装时有较大的同心度(允差0．1mm)，使安装与维修方便，同时，弹性联轴器对传动中的振动具有减缓作用。

第七节钢丝绳
概述
曳引钢丝绳也称曳引绳，电梯专用钢丝绳联接轿厢和对重，并靠曳引机驱动使轿厢升降。

它承载着轿厢、对重装置、额定载重量等重量的总和。

曳引机在机房穿绕曳引轮、导向轮，一端联接轿厢，另一端联接对重装置。

曳引钢丝绳的结构、材料要求
曳引钢丝绳一般为圆形股状结构，主要由钢丝、绳股和绳芯组成。

钢丝绳股由若干根钢丝捻成，钢丝是钢丝绳的基本强度单元；绳股由钢丝捻成的每股绳直径相同的钢丝绳，股数多，疲劳强度就高。

电梯用一般是6股和8股。

绳芯是被绳股的缠绕的挠性芯棒，通常由纤维剑麻或聚烯烃类(聚丙烯或聚乙烯)的合成纤维制成，能起到支承和固定绳的作用，且能贮存润滑剂。

钢丝绳中的钢丝的材料由含碳量为0．4%～1%的优质钢制成，为了防止脆性，材料中的硫、磷等杂质的含量不应大于0．035%。

钢丝绳的更换准则
一般可以从以下四个方面来考虑：大量出现断裂的钢丝绳。

磨损与钢丝绳的断裂同时产生和发展。

表面和内部产生腐蚀，特别是内产腐蚀，可以用磁力探伤机检查。

钢丝绳使用的时间已相当长。

当然不能随使用频率而一概而论，一般安全期最少要有一年，如已经用3～5年就值得考虑，要正确地判定时间，还需从定期检查的记
录中进行分析判断。

断丝在各绳股之间均布。

在一个捻距内的最大断丝数超过32根(约为钢丝绳总丝数的20%)。

断丝集中在一或二个绳股中。

在一个捻距内的最大断丝数超过16根(约为钢丝绳总丝数的10%)。

曳引绳磨损后其直径小于或等于原钢丝绳公称直径的90%。

曳引绳表面的钢丝有较大磨损或腐
第八节曳引轮
曳引轮是曳引机上的绳轮，也称曳引绳轮或驱绳轮。

是电梯传递曳引动力的装置，利用曳引钢丝绳与曳引轮缘上绳槽的摩擦力传递动力，装在减速器中的蜗轮轴上。

如是无齿轮曳引机，装在制动器的旁侧，与电动机轴、制动器轴在同一轴线上。

(1)曳引轮的材料及结构要求
①材料及工艺要求：由于曳引轮要承受轿厢、载重量、对重等装置的全部动静载荷，因此要求曳引轮强度大、韧性好、耐磨损、耐冲击，所以在材料上多用QT60—2球墨铸铁。

为了减少曳引钢丝绳在曳引轮绳槽内的磨损，除了选择合适的绳槽槽型外，对绳槽的工作表面的粗糙度、硬度应有合理的要求。

②曳引轮的直径：曳引轮的直径要大于钢丝绳直径的40倍。

在实际中，一般都取45～55倍，有时还大于60倍。

因为为了减小曳引机体积增大，减速器的减速比增大，因此其直径大小应适宜。

③曳引轮的构造型式：整体曳引轮分成两部分构成，中间为轮筒(鼓)，外面制成轮圈式绳槽切削在轮圈上，外轮圈与内轮筒套装，并用铰制螺栓连结在一起成为一个曳引轮整体。

其曳引轮的轴就是
减速器内的蜗轮轴。

(2)曳引轮绳槽形状:曳弓旧区动电梯运行的曳引力是依靠曳引绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力产生的。

第三章电梯曳引系统的安装
第一节机房布置
从机房平面预留孔（轿厢中心，对重中心）处，放下线锤，线锤中心分别对准轿厢导轨间距中心点，对重导轨间距带你。

在机房平面将二线锤在机房平面的引出点连成一线。

并延长中心线1在轿厢间距中心点做垂直于中心线1的线即中心线2.根据机房平面布置所标的各个尺寸，以中心线1,2为基准，复核各个预留孔的大小，如钢丝绳孔，限速器绳孔，承重梁预留孔，等。

如不符，则修正至达到图样要求后，上述工作完成后，清扫机房平面。

第二节承重梁的安装
机房承重梁担负着电梯传动部分的全部动负荷和静负荷。

因此要可靠架设在坚固的墙或横梁上。

在机房平面图所标称重量的位置处，用膨胀螺栓将承重梁固定在地面上分别放置10号槽钢较好水平并垂直于中心线1焊接承重梁与槽钢使之固定。

此目的是使底面离地面的距离大于等于100毫米。

确定承重梁两端超过墙或者过两中心20毫米并不小于75毫米然后用混凝土浇灌
槽钢底部及承重梁座带保养期后进行下面的工作。

把两根承重梁分别放在槽钢上承重梁中心分别距曳引绳中心250毫米和200毫米用小角铁或其他材料焊接。

校好水平包括承重梁的水平度小于等于1.5/1000相互的水平误差小于等于1.5/1000两根承重梁的平行度总长度小于6毫米。

第三节防震橡胶垫的安装
第四节导向轮的安装
一机房楼板上或者承重梁上，对准井道顶端样板加上的对重中心和轿厢中心各放一铅垂线，在导向轮两个侧面，根据导向轮宽度各放置两个辅助铅垂线，在同一平面内史两辅助铅垂线连线垂直两条中心线连线，用以矫正导向轮水平偏摆。

二导向轮和曳引轮的平行度允许不大于正负1毫米。

三在曳引轮轮槽边吊线锤，要求垂直度小于等于5毫米，若超过则可在
曳引机座和曳引机台之间填垫片，但垫片不得超过3毫米，由于此时曳引机尚未承受负载（轿厢）因此要注意倾斜方向，在达到要求后，必须在曳引机承受负载后，复验上述垂直度要求，若不符合则需要在调整直至达到要求。

导向轮的垂直度要求与曳引轮一样不大于5毫米。

若不符合，则在导向轮轴与加高台间加垫片来调整。

四导向轮安装位置误差在前后方面为正负0.5毫米，在左右方向为1毫米。

第五节限速器的安装
一轿厢无论在什么位置，钢丝绳和导管的内壁面均应有最小为5毫米的间隙。

二限速器绳轮的不垂直度允许之间为正负0.5毫米之内。

三(1)固定机房地板混凝土厚度不小于50毫米是用规定的地脚螺栓牢固地固定在机房地面上。

（2）机房地面混凝土厚度小于50毫米要在限速器下设置加强材料。

四限速器安装后与安全钳做联动动作实验时可按压限速器动
第六节曳引机的安装
曳引机安装的正确与否，直接影响到电梯的工作质量，安装时必须严格把关。

一曳引机的放置
承重梁放在两个高为450-600毫米的钢筋混凝土的台阶上时候，将一块曳引机底盘的钢底板承重梁向固定。

在钢板上布置防震橡胶，然后
将曳引机连同另一块钢板安装在防震橡皮上，货梯采用框架式承重梁，两端采用复合防震措施。

二曳引机根据复绕式不同分别进行安装，绳绕形式分为以下两种：（1）1:1布置法
可在曳引机上方拉一水平线从该线从该线上挂上两根铅垂线分别
对准井道样板架上标出的线轿厢中心点与对重中心点该水平线的垂直投影与样板加上轿厢，对重中心的连线相重合。

此时，可将两端固定，然后再根据曳引轮节径在水平线上再挂一根铅垂线。

根据这两根相距为曳引轮节径的铅垂线来设置曳引机。

（2）2:1布置法
在曳引机上方拉两根水平线，从这两根线上挂两根铅垂线，分别对准井道顶部样板加上标出的轿厢中心点和一只轿顶轮节径位置处，另一根水平线挂两根铅垂线分别对准井道顶部样板架标出的对重中心与对重节径中心位置处，挂好之后，复核一下轿厢顶论与对重节径位置处挂的两根铅垂线的位置来放置曳引机。

三曳引机的调整
第七节曳引机的检查
一制动器
1）制动器动作应灵活可靠，线圈温升不应超过60k
2）线圈的接头不应有松动现象，外部绝缘良好。

3）保持制动瓦工作表面的清洁，不应混进有你或者油漆。

固定制动瓦的螺钉头必须沉入制动瓦，不允许与制动轮接触，制动瓦磨损过过
甚是螺钉露出或者磨损量超过制动瓦厚度的四分之一时，应及时更换。

转动销轴处应灵活，可用机油润滑。

二曳引轮
由于曳引钢丝绳张力不均，造成个绳槽磨损不一致。

则测量各个曳引绳直径顶部至曳引轮表面的距离差。

若钢丝绳直径顶端与曳引轮表面不一致时，应更换曳引轮。

三曳引机型号的确认
调试前，根据装箱清单确认曳引机的铭牌内容
四制动表面上防锈油是否清理
应确认：1）覆盖在制动轮上的薄膜已经完全清理干净，没有残留2）制动轮上的防锈油及其他可能的污物全部清洗干净制动轮表面光亮.
四制动轮间隙的调节方法
进行制动片调节时，需要按下述要领实施。

注意：
1进行制动片间隙调节时，可能会造成轿厢上升或者下落的情况，必须确定轿厢内没有乘客并且必须采取防止轿厢下落或者上升的措施。

2单侧制动器能保证有不大于额定载荷的静止状态。

因此在调节一侧制动器时必须确认另一侧制动器处于正常制动状态。

同时调节两侧制动器时，必须有附加的安全保护措施，保证轿厢和对重不移动。

1）制动片间隙调整
2）当制动器处于松闸状态。

旋出间隙调整螺钉至脱离电磁铁柱塞杆，然后缓慢拧出间隙调整螺钉，使用塞规尺进行间隙测量时抱闸间
隙为0.1毫米到0.12毫米旋出间隙调整螺钉将使制动片间隙减小
反之将使制动片间隙增大。

3制动片倾斜调节
当制动器处于松闸状态，调节扎瓦限位螺钉，使用塞规尺进行间隙测量。

使制动片上下均匀，要求制动片正上方向和正下方向的倾斜度在0.02毫米之内旋出闸瓦限位螺钉将使上部间隙减小，下部间隙增大。

反之，将使上部间隙增大，下部间隙减小。

4调节完毕后的确认
制动片间隙调整完毕后，应使电梯全程运行数次并确认以下问题：
1）抱闸噪声是否正常
2）制动面或者制动闸瓦温度是否正常。

3）曳引机电流是否正常。

五限速器
1限速器动作应该灵活可靠，对滚动轴承应该每年进行检查加注锂基润滑脂。

2保持限速器张紧装置正常工作，检查其段绳安全开关动作的可靠性。

3当限速器的绳索伸长到超出规定范围而切断控制电路时，应该将绳索截短。

4当限速器钢丝绳磨损严重时。

应该更换钢丝绳。

其更换要求与曳引钢丝绳相同。

5安全钳动作后必须对经过限速器压块摩擦的一段钢丝绳进行润滑。

第四章电气部分。