基于PLC的三层电梯控制设计

本论文通过讨论电梯控制系统的组成，阐述可编程控制器(PLC)在电梯控制中的应用，采用三菱PLC编程的控制方式，提出了三层电梯的PLC控制系统总体方案、设计过程、组成、列出了具体的主要硬件电路，电梯的控制梯形图及指令表，并给出了系统组成框图和程序流程图，在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上，提出了PLC的编程方法，设计了一套完整的电梯控制系统方案，采用本方案实现电梯控制，能够解决继电器—接触器触点多，故障率高，可靠性差，安装调试周期长，维修工作量大，接线复杂等缺点。

使电梯运行更加安全、方便、舒适。

关键词：电梯、PLC、梯形图引言 (1)一电梯概述 (1)1.1电梯的发展史 (1)1.2 PLC发展简介 (1)1.3 电梯控制系统进行PLC改造的目的及意义 (1)二三层电梯的主要组成与控制要求 (2)2.1三层电梯的控制要求 (2)2.2 电梯的组成与系统简介 (2)2.3电梯的基本原理 (2)三三层电梯PLC控制系统设计 (3)3.1三层电梯的硬件电路设计 (3)3.2 三层电梯的主电路设计 (3)3.3三层电梯梯形图程序 (3)结束语 (4)致谢 (5)参考文献 (6)引言电梯是高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物，传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用 PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题。

随着科学技术的发展、近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展．一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。

更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。

目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(“早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC 控制系统、微机控制系统。

继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。

微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。

而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改一电梯概述1.1 电梯的发展史电梯进入人们的生活已经150年了。

1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明。

他站在装满货物的升降梯平台上，命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。

令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空中——奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。

“一切安全，先生们。

”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。

谁也不会想到，这就是人类历史上第一部安全升降梯。

人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。

早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统，这套系统的基本原理至今仍无变化：即一个平衡物下降的同时，负载平台上升。

早期的升降工具基本以人力为动力。

1203年，在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机，这才结束了用人力运送重物的历史。

英国科学家瓦特发明蒸汽机后，起重机装置开始采用蒸汽为动力。

紧随其后，威廉·汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯，液压的介质是水。

在这些升降梯的基础上，一代又一代富有创新精神的工程师们在不断改进升降梯的技术。

然而，一个关键的安全问题始终没有得到解决，那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时，负载平台就一定会发生坠毁事故。

奥的斯先生的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史。

从那以后，搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戏”了，升降梯在世界范围内得到广泛应用。

1889年12月，美国奥的斯公司制造出了名副其实的电梯，它采用直流电动机为动力，通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索，悬挂并升降轿厢。

1892年，美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置，取代传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式，为操纵方式现代化开了先河。

生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。

150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新——手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。

如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。

调频门控、智能远程控制、主机节能、控制拒低噪音耐用、复合钢带环保——一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。

1.2 PLC的发展简介一、PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。

固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。

模块式PLC 包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

二、CPU的核心CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。

进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。

CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。

内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元三、I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。

I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。

I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。

1.3 电梯控制系统进行PLC改造的目的及意义电梯作为现代智能建筑内的代步工具，越来越显示它的重要作用，为了适应电梯的快速发展，由PLC控制代替传统的继电器控制已成为发展的定局。

PLC是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。

它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言。

控制灵活方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠。

本次设计对传统电梯控制方式加以更新，运用高性价比的现代PLC控制方式，力求以人性化、智能化、置消防为一体的现代化电梯。

实际上电梯是根据外部呼叫信号和自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制都不能满足控制要求。

二三层电梯的主要组成与控制要求2.1 三层电梯的控制要求每层电梯外有上下两个按钮，电梯内部有开门，关门、1、2、3五个按钮控制要求，某层当电梯有输入信号时电梯开始工作。

当电梯接收到某层的输入信号时，在该层停止，由楼上楼下的输入信号决定电梯的运动方向。

停止时间由开门关门的信号决定，开门关门的信号每次工作20s.电梯。

每次工作完成后停在1楼PLC电梯控制系统流程图：2.2 电梯的组成与系统简介一电梯的结构及其装备可分为机械、电气两大部分，现主要介绍其机械组成系统结构：（1）曳引系统（2）导向系统（3）轿厢（4）门系统（5）重量平衡系统（6）电力拖动系统（7）电气控制系统（8）安全保护系统电梯控制系统硬件结构图二组成系统简介：1 曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。

曳引系统主要有曳引机、曳引钢丝绳、导向轮，反绳轮组成。

2 导向系统导向系统的主要功能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。

导向系统主要由导轨、导靴和导轨架组成。

3 轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。

轿厢由轿厢架和轿厢体组成。

4 门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。

门系统由轿厢门、层门、开门机、门锁装置组成。

5 重量平衡系统重量平衡系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。

重量平衡系统主要由对重和重量补偿装置组成。

6 电力拖动系统电力拖动系统的主要功能是提供动力，实行电梯速度控制。

电力拖动系统由曳引电动机、供电系统、速度反馈装置、电动机调速装置等组成。

7 电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。

电梯控制系统主要有操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成。

8 安全保护系统保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。

安全保护系统主要由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。

2.3 电梯的基本原理一电梯的工作原理由升降机械的电动机带动曳引机，驱动曳引钢绳与悬吊装置，拖动轿厢和对重在井道内作相对运动，轿厢上升对重下降，轿厢下降则对重上升，由此实现轿厢在井道中沿轨道上下运动。

二机械安全保护装置的工作原理电梯的轿厢两侧装有导靴，导靴从三个方面箍紧在导轨上，以便使轿厢和对重在水平方向准确定位。

一旦发生运行超速或曳引钢绳拉力减弱的情况，安装在轿厢上（有的在对重上）的安全钳启动，牢牢地把轿厢卡在导轨上，避免事故发生。

如果当轿厢和对重的控制系统发生故障时急速坠落，为了避免与井道地面发生碰撞，在井坑下部设置了档铁和弹簧式缓冲器，以缓和着地时的冲击。

三三层电梯PLC控制系统设计3.1 三层电梯的硬件电路设计硬件电路是系统用于驱动外部设备执行工作的部分，分为主电路和辅助电路，这电路采用380V的三相电源，经交流接触器，热继电器等常用低压电器直接驱动三相电机的运转。

辅助电路以PLC器件为主，结合开关按钮用于控制主电路中各接触器、继电器的通断，从而控制主电路的运行状态。

它采用交流220V和直流24V两路电源供电，其中24V电源连接按钮和开关，可以确保乘客的操作安全。

3.2 三层电梯的主电路设计电梯的运行状态有4种：开门和关门，上升和下降。