PLC电梯课程设计基于 PLC 控制的五层电梯系统

沈阳建筑大学课程设计学号 0908470511成绩课程设计说明书 设计名称 PLC编程与应用课程设计设计题目 基于PLC控制的五层电梯系统 设计时间 2012年11月26日12月7日 学 院 交通与机械工程学院 专 业 机电一体化 班 级 机电09-1班 姓 名 指导教师 2012 年 12 月 7 日摘要在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。随着高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期,电梯控制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，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。本次设计的内容为用欧姆龙CPM2A型可编程控制器（PLC）控制一个五层电梯。在介绍电梯基本结构的基础上，深入分析了电梯的工作原理，阐述了PLC的优点及特点，重点分析了电梯的硬件设计和软件设计，研究并提出了基于PLC电梯控制系统设计的实现方案。关键词 电梯；变频调速；PLC(可编程控制器)；欧姆龙AbstractIn the modern social and economic activities, computer technology, automatic control technology and power electronic technology has been rapid development, the lift has become a symbol of urban material. Especially in the high-rise building, the elevator is not a lack of vertical transportation equipment. With the rapid development of high-rise buildings of today, the lift industry also has entered a new period of development, elevator control technology has been developed to the FM speed regulator, the logic control by the PLC to replace the original relay control, many of its functions traditional relay control system can not be achieved. The content of the design for the use of CPM2AH OMRON PLC control a five-layer elevator.In introducing the basic structure of the lift on the basis of the depth analysis of the working principle of the elevator, on the merits and characteristics of PLC, the focus of an analysis of the lift hardware design and software design, research and PLC based control system designed to lift the achievement of the program. Keywords elevator ;VVVF inverter;PLC;OMRONPLC编程与应用课程设计说明书PLC编程与应用课程设计任务书设计时间2012年11月26日12月7日 设计题目基于PLC控制的五层电梯系统 设计条件见附页设计任务完成给定设计条件下的系统设计，主要内容有：1、绘制电气原理图和接线图；2、PLC选型、系统配置、I/O分配表；3、绘制程序流程图，编写PLC程序；4、机械系统规划；5、编写设计说明书，字数不少于3000字。设计要求1设计电路原理图一张（A2），程序流程图一张（A2）。2设计说明书一份。3要求图面整洁，说明书书写工整、规范。进度计划时间（周星期）设计内容11布置设计任务，系统总体设计，1213硬件系统设计1415软件系统设计2122绘制电路图和程序框图2324编写设计说明书，准备答辩25答辩成绩评定办法（评定考核项目、考核标准、所占比重）按平时出勤（10%）、方案设计+图纸（30%）、说明书（30%）、答辩（30%）给定设计成绩。成绩分五档：优、良、中、及格、不及格。参考资料（1）可编程控制器原理及应用，宫淑贞，人民邮电出版社，北京：2004（2）机床电气自动控制，刘金琪 编著，哈尔滨工业大学出版社，哈尔滨：1999（3）电气传动技术原理与应用，娄国焕 等 编著，中国电力出版社，北京：2007（4）电气控制电路图，郑凤翼 杨洪升 等，人民邮电出版社，北京：2008指导教师（签字） 年 月 日目录第一章 概述11.1可编程控制器综述11.1.1 PLC的产生与发展11.1.2 PLC的特点11.1.3 PLC的基本组成21.2.1 电梯的定义与结构21.2.2变频调压调速电梯简介4第2章 电梯控制的原理与实现52.1电梯控制系统构成52.2电梯的工作原理及功能要求62.2.1变压变频调速基本原理62.2.2输入输出回路6第3章 电梯控制系统设计73.1控制系统整体设计73.1.1设计步骤73.1.2控制要求分析83.1.3系统流程设计93.2系统硬件设计113.2.1确定I/O点数113.2.2 PLC机型的选择123.2.3变频器型号的选择123.2.4电动机型号的选择143.2.5楼层位置显示功能143.3软件系统设计153.3.1输入输出点分配153.3.2开关门控制163.3.3关门控制193.3.4电梯的内指令、外召唤信号的登记、消除回路203.3.5电梯起动和运行方向选择电路分析223.3.6楼层位置指示243.3.7接近目标层减速变换263.3.8电梯速度变换27第四章 结论28沈阳建筑大学课程设计第一章 概述1.1可编程控制器综述1.1.1 PLC的产生与发展 可编程控制器（PLC）是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，目前已被广泛应用于各个领域。1987年，国际电工委员会（IEC）在可编程控制器国际标准草案第3稿中对可编程控制器的定义是：可编程控制器是一种书记运算操作的电子系统，转为工业环境下应用而设计。可编程控制器可采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。 PLC是生产力发展的必然产物。首先提出PLC概念的是美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司（GM）。1968年，该公司提出用以后总新型控制装置替代继电器控制，这种控制装置要把计算机的通用、灵活、功能完备等优点与继电器控制的简单、易懂、操作方便、价格便宜等特点结合起来，而且要使那些不很熟悉计算机的人也能方便地使用。根据这种设想，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台PLC。 我国从20世纪70年代中期开始研制PLC。1977年，我国采用美国Motorola公司的一位机集成芯片，研制成功了国内第一台有实用价值的PLC。伺候，在不断引进国外PLC生产线的同时，积极开发国产PLC。许多企业在PLC的应用方面进行了积极的探索，取得了成功的经验和良好的效益。可以预见，PLC技术的推广应用会使我国的工业自动化水平产生一个革命性的飞跃。 1.1.2 PLC的特点 PLC的性能表现在一下几个方面： 1.灵活性和通用性强； 2.抗干扰能力强、可靠性高； 3.编程语言简单易学； 4.PLC与外部设备的连接简单、使用方便； 5.PLC的功能强、功能的扩展能力强； 6.PLC控制系统的设计、调试周期短； 7.PLC体积小、重量轻、易于实现机电一体化。 1.1.3 PLC的基本组成 PLC基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等）、外部设备编程器及电源模块组成，见图1-1。PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。 图1-1 PLC的基本组成 1.2 电梯综述 1.2.1 电梯的定义与结构 DB11-418电梯日常维护保养规则中规定：电梯是动力驱动，利用沿刚醒导轨运动的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行送人、货物的机电设备，包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。 电梯整体结构如图1-2。简单介绍电梯机械部分的结构。 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。曳引系统主要由曳引钢丝绳、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 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。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。电气控制系统主要由操纵装置、位置显示装置、控制屏(柜)、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。由限速器,安全钳、缓冲器、端站保护装置组成。图1-2电梯结构1.2.2变频调压调速电梯简介1.特点 交流变压变频调速电梯也称为VVVF电梯，VVVF是改变电压、改变频率，英文Variable Voltage and Variable Frequency的缩写。VVVF电梯速度调节平滑，能获得十分良好的乘坐舒适感；能明显地降低电动机的起动电流。与其它类型交流调速系统相比，性能最好，运行效率最高，可以节能30%50%。2.调速原理从电机学可知交流双速电梯的转速公式：式中，n电动机的转数，s转差率，f电源频率，p磁极对数。 由公式可知,转速n和电源频率f1成正比,连续均匀地改变供电电源的频率,就可平滑地改变电动机的转速,但同时也改变了电动机的最大转矩而电梯为恒转矩负载,要求调速时保持最大转矩不变。因此,改变频率的同时必须改变电压，保持磁通不变。这种调速实际是变压变频(VVVF)调速。VVVF电梯的核心是变频器,可以说,交流异步电动机电梯的调速性能取决于变频器的性能第二章 电梯控制的原理与实现2.1电梯控制系统构成 电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及 PLC 单元构成，由如图2-1所示，PLC用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，安全保护等指令信号进行管理和控制功能。图2-1电梯控制系统原理图2.2电梯的工作原理及功能要求2.2.1变压变频调速基本原理由于变压变频调速（VVVF)在各种异步电动机调速系统中效率最高、性能也最好，所以这种技术一问世，就得到了迅速推广。目前变压变频调速是电梯中各种调速方式中应用最为广泛的调速方法。由异步电动机的转速公式：可知：当转差率s变化不大时，n基本上正比于f。所以，要改变交流电动机转速，只需改变定子频率f即可。但是，在改变转速的同时，希望主磁通基本保持不变。若磁通太弱，则没有充分利用铁心，电动机容许的输出转矩减小，电动机的功率得不到充分利用而浪费；若增大磁通，将引起磁通路过分饱和，铁心发热，严重时会因绕组过热而损坏电动机。根据公式： 2-2可知：要想在改变f的时候磁通不变，只需同时改变，使。 所以异步电动机的变频调速必须按照一定的顾虑同时改变其定子电压和频率，即必须通过变频器获得电压和频率均可调节的供电电源。2.2.2输入输出回路输入输出单元为 PLC 的 I/O 接口部分，主要由厅外呼叫、轿箱内选层、楼层及方向指示、开关门、井道内的上下平层、上下强迫换速开关、门锁、安全保护继电器、检修、消防、泊梯、称重等单元构成。1.输入单元厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和消除；轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、消除和指示；开关门按钮，输入 PLC 控制轿门的开闭（厅门也同时动作）；上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层；上下限强迫换速开关，用于保护电梯的高速运行安全，避免电梯出现冲顶或蹲底事故，当电梯到达上下端站时，装在轿厢边的上下限强迫换速开关打板，信号输入 PLC，PLC 发出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置；门锁装置（或轿门和厅门联锁保护装置），轿门闭合和各厅门闭合上锁是电梯正常起动运行的前提；安全回路，通常包括轿内急停开关、轿顶内急停开关、安全钳开关、限速器断绳开关、限速器超速开关、底坑急停开关、相序保护继电器、上下限极限开关等；检修、消防和泊梯，检修、消防和泊梯为电梯的三种运行方式，检修运行为电梯检修时的慢速运行方式，消防运行有消防返回基站和消防员专用两种运行状态，泊梯状态，消除内选和外呼信号，自动返回泊梯层、关门并断电；称重单元，用来检测轿厢负荷，判断电梯处于欠载、满载或超载状态，然后输出数字信号给 PLC，根据负载情况进行起动力矩补偿，使电梯运行平稳。2.输出单元楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向指示灯、层楼指示灯以及报站钟等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示方式和点阵显示方式，本系统为七段码显示方式；开关门单元，用于控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭，在自动定向完成或电梯平稳停靠后，PLC给出相关指令，完成开关门动作。第三章 电梯控制系统设计3.1控制系统整体设计3.1.1设计步骤本次PLC控制系统设计分为以下几个步骤： 分析控制要求； 确定I/O点数； 选择PLC机型； 选择输入、输出设备，分配PLC的I/O； 程序设计（包括梯形图的绘制）； 调试。其步骤如图3-1所示： 图3-1 PLC控制系统设计的一般步骤3.1.2控制要求分析此次设计所涉及的电梯模型共有五层，电梯的每一层面均有升降及轿厢所在楼层的指示灯显示；1-5所对应的指示灯表示楼层号，每层的楼厅均有输入（分上行和下行）按钮召唤电梯。工作中的电梯主要对各种呼梯信号和当时的运行状态进行综合分析，再确定下一个工作状态，为此它要求具有自动选向、顺向截梯、反向保号，外呼记忆，自动开/关门状态，停梯消号，自动达层等功能。电梯工作情况分析如下：1.梯在某一层时，有一高层呼叫上（下），电梯上升到该层响应。2.梯在某一层时，有一低层呼叫上（下），电梯下降到该层响应。3.梯在某一层时，有多个高层呼叫下，电梯先响应较高层的呼叫，再响应较低层的呼叫。4.梯在某一层时，有多个低层呼叫上，电梯先响应较低层的呼叫，再响应较高层的呼叫。5.梯在某一层时，有多个高层呼叫上，电梯先响应较低层的呼叫，再响应较高层的呼叫。6.梯在某一层时，有多个低层呼叫下，电梯先响应较高层的呼叫，再响应较低层的呼叫。7.梯在某一层时，有一（多）高层呼叫上，另一（多）较高层呼叫下，先按照规则5响应高层，再按照规则3响应较高层。8.梯在某一层时，有一（多）高层呼叫下，另一（多）较高层呼叫上，先按照规则5响应较高层，再按照规则6响应高层。9.梯在某一层时，有一（多）低层呼叫上，另一（多）较低层呼叫下，先按照规则6响应较低层，再按照规则5响应低层。10.在某一层时，有一（多）低层呼叫下，另一（多）较低层呼叫上，先按照规则6响应低层，再按照规则响应较低层。11.当电梯在某一层时，同时存在多个低层指令，先响应较高层指令，再响应较低层指令。12.当电梯在某一层时，同时存在多个高层指令，先响应低高层指令，再响应较高层指令。3.1.3系统流程设计根据电梯的工作原理与功能要求，来绘制电梯的主程序流程图和设计电梯的程序梯形图。电梯程序流程图为图3-2。梯形图分成：初始化、指层控制、开关门控制、轿内呼叫与标记控制、厅外呼叫与标记控制、电梯上下行选择指示控制、电梯的运行控制来编写与调试。最后再组合输入软件CX-Programmer中进行调试。图3-2电梯程序流程图3.2系统硬件设计3.2.1确定I/O点数根据电梯控制的特点，输入信号应该包括以下几个部分：（1） 轿厢内及各层门厅外呼按钮轿厢内的楼层选择按钮共有5个数字键15，各层门厅的外呼按钮除第一层只有上升按钮，第五层只有下降按钮外，其余三层均设有上升、下降两个按钮，故一共需要13个输入。（2） 位置信号平层传感器安装于各楼层的电梯停靠位置的五个传感器，此传感器主要用于检测平层用的，平时为常开，当电梯运行到平层时关闭。还有一个上下限位开关，另外还有一组红外线传感器，此传感器主要用于门机上保护人或物不被夹伤的装置。故位置信号一共需要8个输入。（3） 电梯门控制信号大部分电梯都具有开门按钮以及关门按钮，以方便手动开门，故电梯门控制信号一共需要2个输入。（4） 其他：有超载、上下极限、有司机/无司机方式选择等开关或触电，共9个。综上所述，共需要输入点32个。输出信号应该包括：（1） 内呼指示信号内呼指示信号有5个，分别表示15层的内呼被接受，并在内呼指令完成后，信号消失。（2） 外呼指示信号外乎信号共有8个，分别表示15层的外呼被接受，并在外呼指令完成后，信号消失。（3） 电梯上下行指示信号，共2个。（4） 电动机M1正反转，共需要输出点2个。（5） 开门蜂鸣器1个。（6） LED层显示段，共需要7段。（7） 其他6个。综上所述，共需输出点32个。3.2.2 PLC机型的选择输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点。可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220V电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电，如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源，为了防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号的隔离室必要的，有时也可采用简单的二级管或熔丝管隔离。通过上述分析，且又知道此五层电梯程序实现运行时需使用23个输入和27个输出，又对PLC机型的选择做了详细分析可得出对于电梯控制系统可以选用一些小型PLC来实现，如欧姆龙CPM2AH系列的PLC。根据本次课程设计的要求有32个输入信号，32个输出信号，再考虑现有设备，所以选用OMRON C系列的PLC CPM2AH-60CDR-A。3.2.3变频器型号的选择变频器选型的重要性及要求在市场经济环境下，电梯价格战激烈，电梯厂家不断地从电梯的配置下功夫，配件尽量买最低价的，以达到降低成本的目的，提高整部电梯的价格竞争力，而其中最能省钱的部件就是变频器。而变频器性能不佳又对电梯的整体稳定性影响相当大，因为电梯负荷变化大，经常急停，而机房或机器设备间的温度一般又比较高，所以电梯变频器相对于其它电梯零件是比较容易出故障的。此外在设计过程中，厂家为了节约成本往往忽略了变频器和电动机的一些具体参数，结果导致较高的故障率，影响了电梯的正常运行，给用户带来不少的困扰和损失。对于电梯来说，变频器只驱动1 台电动机，故作为连续运转的变频器其容量应满足以下三个要求：(1) 负载输出：变频器容量 3-1式中， 负载要求的电动机轴输出，KW； 电机效率（通常约为0.85）；k电流波形补偿系数；cos 电机功率因素（通常约为0.75）。(2) 电动机容量：变频器容量 3-2式中，电动机额定电压，V；电机额定电流，A；(3) 电动机电流： 变频器额定电流 3-3根据变频器额定输出容量与电动机额定容量的关系，在选用变频器和电动机时有两种方法： 利用电动机的参数选择变频器；利用变频器的参数选择电动机。此外在确定电动机的容量时还应考虑以下几个因素： 所选电动机的容量应大于负载所需要的功率； 负载所需要的起动转矩与电机的最大转矩相比，后者要有足够的裕量；即使电源电压降低了额定值的10%，电机也足以能够输出所需的转矩；考虑到电机的寿命，应在规定的温升内使用；能频繁地起动和制动，因为电梯在运行高峰期每小时起、制动次数经常超过100 次，最高可达180240 次，故其工作方式为断续周期工作制。综上所述，选择安川L1000A系列VS一616G5型变频器，这样不仅可以降低功耗，提高运行效率和可靠性，使用单位也可以获得较满意的性价比。 3.2.4电动机型号的选择在电力拖动系统中，电动机的选择是一项重要的内容，它包括电动机的类型、容量、额定电压及额定转速等的选择。电动机选择的依据，首先要按照生产机械对电力拖动提出的具体要求和工作情况来确定应该选择何种类型的电动机，然后根据生产机械的实际负载确定所需要的电动机的容量，所以，选择的电动机型号如下所述：电动机种类选择主要是从生产机械对调速性能的要求来考虑，选择交流电动机；电动机结构形式选择：电梯要在垂直方向工作，可选择直立式的；电动机额定电压选择一般是由工厂或车间的供电条件据安定的，在电梯系统中，应选择标准的交流三相电压。此次选择YVP系列电梯专用变频调速三相异步电动机YVP225S-4作为电梯的电力拖动电机。3.2.5楼层位置显示功能1.显示及外部控制版面如图3-3所示图3-3 轿厢内控制屏示意图2.LED数码管显示规则如图3-4所示数码管显示器采用共阴极接法，七段显示组合与数字对照表如表3-1所示（1表示接通，0表示断开）。表3-1七段显示组合与数字对照表显示数字a段b段c段d段e段f段g段1011000021101101311110014011001151011011图3-4 LED数码管显示层楼示意3.3软件系统设计3.3.1输入输出点分配本次设计的输入/输出点的地址分配如表3-2所示。表3-2 系统I/O表输入输出1开门行程开关SL10.01上行继电器KM110.002关门行程开关SL20.02下行继电器KM210.013红外感应器SA10.03低速继电器KM610.024红外感应器SA20.04快速继电器KM710.035一层到位行程开关ST10.05开门继电器KM310.046二层到位行程开关ST20.06关门继电器KM410.057三层到位行程开关ST30.07加电继电器KM510.068四层到位行程开关ST40.08上行方向灯HL110.079五层到位行程开关ST50.09下行方向灯HL211.0010超载保护器SL30.10蜂鸣器11.0111报警按钮SB110.11一层呼叫指示灯H111.0212手动开门按钮SB121.00二层呼叫指示灯H211.0313手动关门按钮SB131.01三层呼叫指示灯H311.0414一层轿外呼叫按钮SB11.02四层呼叫指示灯H411.0515二层轿外呼叫按钮SB21.03五层呼叫指示灯H511.0616三层轿外呼叫按钮SB31.04七段数码管a段11.0717四层轿外呼叫按钮SB41.05b段12.0018五层轿外呼叫按钮SB51.06c段12.0119一层轿内指令按钮SB61.07d段12.0220二层轿内指令按钮SB71.08e段12.0321三层轿内指令按钮SB81.09f段12.0422四层轿内指令按钮SB91.10g段12.0523五层轿内指令按钮SB101.1124一层下行减速接近开关SA12.0025二层上行减速接近开关SA22.0126二层下行减速接近开关SA32.0227三楼上行减速接近开关SA42.0328三楼下行减速接近开关SA52.043.3.2开关门控制开关门控制程序是按照双开门无司机控制来设计的。主要完成电梯的手动开门、无司机状态下的本层开门、电梯运行到达目的层站时的自动开门、手动关门、无司机状态下的自动延时关门等功能。图3-5为开关门控制的流程图。图3-5开关门控制流程图(1)本层开门本层开门是指电梯在停车状态条件下，当轿厢所在楼层有上召唤且没有定下方向，或有下召唤而没有定上方向时，电梯自动开门，电梯本层开门的条件也可简化为：在停车状态下，当轿厢所在层楼有厅外召唤时，电梯自动开门。图3-6本层开门(2)自动开门当电梯运行到位后，相应的楼层到位行程开关闭合，即005或006或007或0.08或0.09触点闭合，而轿门闭合(开门继电器1004为OFF)，开门保护继电器2100为OFF，则时间继电器TIM000开始计时，计时3S后TIM000触点闭合，驱动开门继电器，轿门打开至到位后，开门行程开关动作，即001动断触点断开，开门过程结束。图3-7自动开门(3)手动开门如轿内乘客在TIM000延时时间内按下开门按钮，则轿门打开。图3-8手动开门（4）开门保护电梯在运行过程中开门保护继电器为ON，不会实现开门动作。图3-9开门保护3.3.3关门控制关门的条件有以下几种：停车状态下按关门按钮、无司机状态下自动关门。（1）自动关门单开门行程开关0.01动合触点闭合，时间继电器TIM001延时5S后，使TIM001动合触点闭合，驱动关门继电器10.05，关闭电梯门至到位后，关门行程开关0.02动作，关门结束。图3-10关门控制 (2)关门保护停止关门或不关门的条件：关门到位碰到关门限位开关、有开门信号、开门继电器吸合、超载开关动作。自动关闭轿门时，有可能夹住乘客，当有人进出被夹住时，轿门上安装 的红外传感器003或004闭合，关门保护继电器2101闭合，关门继电器1005复原，关门被禁止，同时开门继电器工作，把门打开，直至限位位置(限位开关001)后，开门继电器复原，重新执行关门动作。图3-11关门保护如果电梯超载，触点010为闭合，线圈005不会闭合，不能关门运行。3.3.4电梯的内指令、外召唤信号的登记、消除回路轿内指令和厅外召唤登汜的条件是按下要登记的按钮，若此时电梯处在正常运行状态，而且电梯又不在登记的层楼，则该登记即为有效。轿内指令登记消号的条件是当电梯正常运行至登记楼层时，指令登记即被消号。厅外召唤消号的条件是：当电梯正常运行至厅外召唤的楼层且电梯的运行方向与召唤按钮的方向一致时，厅外召唤即被消号。(1)内指令信号处理内指令信号的处理指信号的登记。信号的登记采用自锁原理，不论电梯上行或下行，当轿厢运行至有内指令的梯层时，均要换速停车，并消除登记信号，不需反射信号。将1至3层轿内指令按钮信号输入到PLC的1.07到1.11输入端子，200-2004为1至4层楼层位置中间继电器，11.02到11.06为轿内指令登记信号。如有人想到2层时，按下2层的内指令按钮1.08，若轿厢不在2层，则二层到位行程开关006常闭触点为ON，所以11.03闭合，信号被登记并被保持；当轿厢到2层时，006常闭触点为为OFF，信号不会被登记。当电梯到达目标层时，楼层中间继电器(200-2004)的电，常闭触点断开，信号被消除。如图5-7所示。图3-12内指令信号处理 (2)外召唤信号处理厅外召唤信号同样需要进行登记。工作过程与内指令信号处理相同。3.3.5电梯起动和运行方向选择电路分析电梯的定向是综合考虑电梯的运行方式、轿内指令、厅外召唤及电梯所处楼层的位置的基础上，确定电梯的运行方向。选层是在有轿内指令或厅外召唤信号的情况下，电梯应响应哪个信号；电梯即将到达有轿内指令登记或与电梯运行方向相同的厅外召唤信号的楼层时，发出换速信号。在无司机正常运行状态下，厅外召唤信号根据电梯的所处位置来参与电梯的定向。(1)电梯定向电梯停在某层时，该层到位行程开关闭合，如果乘客按下的楼层信号在该层，则电梯不予登记，如不在该层时，该层方向灯点亮，实现电梯定向。假设电梯原来停在一楼，当选择按二层呼叫按钮(103)，二层呼叫指示灯亮(11.03闭合)因为一层到位行程开关(005)也已闭合，所以上行方向灯(10.07)亮，定向完成。图3-13电梯定向（2）电梯运行及停车当定向完成后，启动中间继电器（20.10）工作，上行继电器（10.00）动作，轿厢上升，当到达二层时，碰到二层行程到位开关（0.06），二层中间继电器（20.01）得电，前沿微分指令21.02为ON，经由一个扫描周期切断起动控制信号，电梯停止中间继电器（20.10）工作，电梯停在二层。如果是按了三层呼叫按钮，情况与之类似。图3-14电梯运行及停车(3)电梯多层呼叫运行如果同时按了多层层呼叫按钮，则电梯选向后开始运行，当电梯到底某层时，该层停止辅助继电器和计时器(TIM002)工作，轿厢停2S后上升方向灯继续亮，轿厢继续上升，到达下一层。例如电梯在一楼，如果同时按了三、四、五层呼叫按钮，上行方向灯亮，电梯上升，当电梯到达三层时，三层停止辅助继电器(21.04)和计时器(TIM002)工作，轿厢停2S后上升方向灯继续亮，轿厢继续上升，到达下一层。到达四层也进行相同的操作，到达五层停下。图3-15 电梯多层呼叫运行 (4)运行过程故障检测TIM003起到故障检测的作用，当电梯在各楼层的运行时间超过10秒时，就认为程序工作有问题，上行、下行继电器均会失电，自动令电机停转。图3-16运行过程故障检测3.3.6楼层位置指示PLC输出端直接与七段数码管连接，无需外部硬件译码器，由PLC软件进行七段译码，直接驱动数码管显示楼数，如表3-3所示。 表3-3为七段译码真值表：当输出笔段状态为1时表示该段亮，当输出笔段状态为0时表示该段灭。 表5-2中看到各字段状态为0表示消隐，状态为l表示点亮，表中状态0有19个，而状态1有30个，因而若按真值表中点亮状态设计七段译码显示梯形图会占用PLC太多功能内部触点，程序较长；而按消隐状态设计可简化梯形图，故选择按消隐状态设计。表5-2七段译码真值表显示数字输出笔状态楼层中间继电器abcdefg1011000020.002110110120.013111100120.024011001120.035101101120.04由M0到M4表示一至五层，对字段a，当M0为0N，逻辑变量取值为l或当M3为ON，逻辑变量取值为1时，a段灭，即a=0。 按灭零原则设计梯形图如图3-17所示。图3-17楼层位置指示3.3.7接近目标层减速变换电梯起动后快速运行，在接近目标楼层时，其相应的接近开关(2.00-2.07)动作，而由于还未到达目标层，目标层呼叫指示灯仍然得电，所以低速继电器(10.2)工作，电梯开始减速，到达目标层时低速继电器失电，电梯停止。如图3-18所示：图3-18接近目标层减速变换当电梯出现安全问题，按下警铃时利用特殊功能继电器POls产生周期为01S的报警声；超载时，利用PLC的特殊功能继电器P1s使蜂鸣器发生周期为1S的报警声，如图3-19所示：图3-19故障报警电路3.3.8电梯速度变换电梯启动后快速运行，2S后开始加速，在接近目标层时，相应的接近开关(2.00至2.07)动作，电梯开始减速，直至到达目标层时停止。图3-20电梯速度变换第四章 结论电动机拖动的电梯控制系统是一种典型的电器控制系统。各类电梯的电器控制系统都较为复杂，对控制的可靠性要求也很高。如果采用常规的继电器控制系统进行控制，要实现全部的控制功能，控制系统的元器件很多，接线复杂，可靠性较差。采用PLC进行电梯的运行控制，控制系统的硬件结构大为简化，同时由于采用的是“软接线”方法的程序控制，系统的可靠性和灵活性都大大提高。当然，电梯控制系统的信号输入点数较多，就初期投入来讲，PLC控制系统比继电器控制的成本要高，不过可以采用节省输入点的办法解决成本较高的问题。例如，可以采用编码/译码电路来减少PLC的输入点，降低成本，但要根据实际情况确定，不使硬件电路过于复杂而降低系统的可靠性。参考文献1宫淑贞.可编程控制器原理及应用.第二版.北京:人民邮电出版社,2008:13382常国兰.电梯自动控制技术.第一版.北京：机械工业出版社，2008：12183高钦和.可编程控制器应用技术与设计.北京：人民邮电出版社，2004：13414张汉杰,王锡仲,朱学莉.现代电梯控制技术.第一版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1996：135240