三层楼电梯PLC控制系统设计与仿真

专业课程设计报告题目：三层楼电梯PLC控制系统设计与仿真所在学院电气工程学院专业班级13电气7班学生姓名学生学号同组队员指导教师罗永超提交日期 2016年11月16日电气工程学院专业课程设计评阅表学生姓名学生学号同组队员专业班级13电气7班题目名称三层楼电梯PLC控制系统设计与仿真一、学生自我总结二、指导教师评定目录一、设计目的 (3)二、设计要求和设计指标 (3)2.1设计要求 (3)2.2设计指标 (3)三、设计内容 (4)3.1可编程序控制器(PLC)简介 (4)3.2电梯的基本结构 (5)3.3 PLC控制电梯的优点 (6)3.4 PLC型号选择 (6)3.5电梯PLC I/O配线表 (7)3.6三层楼电梯梯形图程序 (8)3.7三层楼电梯语句表程序 (9)四、本设计改进建议 (10)五、总结 (10)六、主要参考文献 (11)三层楼电梯PLC控制系统设计与仿真一、设计目的1、熟悉PLC编程与应用；2、学习三菱PLC编程软件(GX Developer)的使用；3、锻炼思维拓展及动手操作能力；4、掌握PLC编程知识等；5、实现简易电梯的理论控制。

二、设计要求和设计指标2.1设计要求设计三层简易电梯控制程序，该系统输入信号有：一层呼叫按钮PB1、二层呼叫按钮PB2、三层呼叫按钮PB3，一层行程开关LS1、二层行程开关LS2、三层行程开关LS3；输出信号有：电梯上升KM1、电梯下降KM2，控制要求如下：1、不允许同时有两层楼要求停电梯；2、当二层不需要停时，能越过二层直接到达所需楼层。

2.2设计指标所设计的电梯模型共三层，电梯每层的楼厅均设有按钮呼叫电梯。

工作中的电梯控制系统的主要任务是对各种呼梯信号和当前电梯运行状态进行综合分析，再确定下一个工作状态，根据实际情况增添三个输出信号，分别是一楼指示灯L1，二楼指示灯L2，三楼指示灯L3。

具体设计思路为：当电梯停于一楼或二楼时，按PB3，则电梯上升到LS3停止，L3亮;当电梯停于三楼或二楼时，按PB1，则电梯下降到LS1停止，L1亮；当电梯停于一楼，按PB2，则电梯上升到LS2停止，L2亮；当电梯停于三楼，按PB2，则电梯下降到LS2停止，L2亮；当电梯停于一楼，而二、三楼均有人呼叫时，电梯上升到LS2时L2亮，然后继续上升到LS3，L3亮；当电梯停于三楼，而一、二楼均有人呼叫时，电梯下降到LS2时L2亮，然后继续下降到Ls1，L1亮；当电梯上升途中，任何反方向的下降信号无效，当电梯下降途中，任何反方向的上升呼叫无效。

表2-1 电梯动作要求三、设计内容3.1可编程序控制器(PLC)简介PLC--Programmable Logic Controller即可编程序控制器。

它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

所以它是一台工业控制计算机，目前已被广泛的应用于各个领域。

PLC具有通用计算机所不及的各种显著的特点和功能。

它体积小，重量轻，能耗低；可靠性高，抗干扰能力强；控制功能完善，适应性强；安装接线简单，配套齐全，易学易用，深受工程技术人员欢迎；系统设计周期短，维护方便，改造容易。

不过它也有缺陷，如：PLC工作速度较计算机慢，输出对输入的响应有滞后现象；使用中、高档PLC，要求使用者具有相当的计算机知识。

由于PLC把自动化技术、计算机技术和通信技术融于一体，它能完成逻辑控制；定时控制；计数控制；步进控制；A/D、D/A变换；数据处理；通信联网和监控的功能。

正是因为PLC具有上述的许多优点和功能，所以在工业控制方面，目前PLC已广泛应用于冶金、化工、轻工、机械、电力、建筑、交通和运输等工业企业。

根据PLC 控制类型的不同，PLC应用于以下几个方面：1. 开关逻辑控制（多机群控制，自动化流水线，电梯控制，高炉上料，注塑机，印刷机，组合机床，磨床，包装生产线，电镀流水线）2. 模拟量控制（温度，压力，流量，液位，速度）3. 运动控制：驱动电机（机械，机床，机器人，电梯）4. 过程控制（冶金，化工，热处理，锅炉控制）5. 数据处理6. 通信及联网7. 闭环自动控制8. 机械加工的数字控制3.2电梯的基本结构电梯是机电合一的大型复杂产品,机械部分相当于人的躯体,电器部分相当于人的神经.机与电的高度合一,使电梯成了现代科学技术的综和产品.对于电梯的结构而言,传统的方法是分为机械部分和电气部分,但以功能系统来描述,则更能反映电梯的特点.下面简单介绍电梯机械部分的结构,而我们的主要目的是怎样来控制它.1.曳引系统曳引系统由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成。

曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源。

曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重（或者两端固定在机房上），依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。

导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型时还可增加曳引能力。

导向轮安装在曳引机架上或承重梁上。

当钢丝绳的绕绳比大于1时，在轿厢顶和对重架上应增设反绳轮。

反绳轮的个数可以是1个、2个甚至3个，这与曳引比有关。

2.导向系统导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。

它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。

导轨固定在导轨架上，导轨架是承重导轨的组件，与井道壁联接。

导靴装在轿厢和对重架上，与导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。

3.门系统门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。

轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。

层门设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴、门锁装置及应急开锁装置组成。

开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。

4.轿厢轿厢用以运送乘客或货物的电梯组件。

它是由轿厢架和轿厢体组成。

轿厢架是轿厢体的承重构架，由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。

轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮板等组成。

轿厢体空间的大小由额定载重量或额定载客人数决定。

5.重量平衡系统重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。

对重由对重架和对重块组成。

对重将平衡轿厢自重和部分的额定载重。

重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。

6.电力拖动系统电力拖动系统由曳引电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成，对电梯实行速度控制。

曳引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或直流电机。

供电系统是为电机提供电源的装置。

速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号。

一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，与电机相联。

调速装置对曳引电机实行调速控制。

7.电气控制系统电气控制系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成,它的作用是对电梯的运行实行操纵和控制。

操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱。

控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件组成，是电梯实行电气控制的集中组件。

位置显示是指轿内和层站的指层灯。

层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站。

选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。

8.安全保护系统安全保护系统包括机械和电气的各类保护系统，可保护电梯安全使用。

机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用；缓冲器起冲顶和撞底保护作用；还有切断总电源的极限保护等。

3-曳引机底座；4-导向轮；5-限速器；6-机座；7-导轨支架；8-曳引钢绳；9-开关碰铁；10-紧急开关；11-导靴；12-轿架；13-轿门；14-安全钳；15-导轨；16-绳头组合；17-对重；18-补偿链；19-补偿链导轮；20-张紧置；21-缓冲器；22-底坑；23-层门；24-呼梯盒；25-层楼指示灯：26-随行缆；27-轿壁；28-轿内操纵箱；29-开门机；30-井道传器；31-电源开关；32-控制柜；图3-1 电梯结构图3.3 PLC控制电梯的优点1．在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。

2．去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。

3．PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。

4．PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。

5．用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。

6．更改控制方案时不需改动硬件接线。

3.4 PLC型号选择PLC的种类非常繁多，不同种类之间的功能设置差异很大，这既给PLC机型的挑选提供了十分广阔的空间，同时也带来了一定的难度。

机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下，力争最好的性价比，并有一定的升级空间。

考虑到本次设计的电梯系统只有3层，且开关量居多，模拟量较少；对于开关量控制为主的系统而言，一般PLC的响应速度足以满足控制的要求，在小型PLC中整体式比模块式的价格便宜，体积也小，但是在设计活动中，经常碰到一些估计的指标，在设计活动中需要进行局部调整，另外模块式PLC排除故障所需时间短；估算输入输出接口比较多；由于考虑到本次设计的电梯系统只有3层，考虑到工厂造价，采用离线编程的方式，以减小软硬件的开销。

统计输入、输出点数并选择PLC型号：输入信号有7个，输出信号有5个，考虑到有备用点，因此可选用三菱公司FX2N-MR16类型可编程控制器，它有8个输入点，8个输出点，满足要求。

3.5电梯PLC I/O配线表三层楼电梯输入输出端子分配表见表3-1表3-1 三层楼电梯输入信号的I/O地址分配表3-2 三层楼电梯输出信号的I/O地址分配表3-3 三层楼电梯运动方向与按钮组合表四、本设计改进建议本次课程设计是简易三层电梯的程序设计，老师给的设计内容比较简单但是不易执行，设计前期总遇到些逻辑上的问题，在查阅大量资料和文献后我认为可以给电梯加上指示灯等比较现实且实用的东西，最主要的是无法仿真和做出实物，只能实现理论上的设计。

五、总结转眼之间，已经是大四上学期，而这近一个月的课程设计也马上就结束了，这将是我大学之中最重要的一个设计——毕业设计前的练手。

这次课程设计是考验我们将大学这四年来所学到的知识能够融会贯通、熟练应用，并要求我们能够理论联系实际，培养我们的综合运用能力以及解决实际问题的能力。

但由于能力和时间的关系，这次电梯设计总是觉得有很多不尽人意的地方，譬如功能不全、程序不健全、无法仿真、没有做出实物等。

但做一件事情，不必过于在乎最终的结果，可贵的是过程中的收获。