三层电梯课程设计

引言

随着城市建设的不断发展，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。电梯就是用于高层建筑物中的固定式升降运输设备，它有一个装载乘客的轿厢，沿着垂直或倾斜角度小于15°的导轨在各楼层间运行，是垂直运行的电梯(通常也简称为电梯)、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。截至2002年，全球在用电梯约635万台，其中垂直电梯约610万台，自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。如今，世界各国的电梯公司还在不断地进行电梯新品的研发、维修保养服务系统的完善，力求满足人们的对现代建筑交通日益增长的需求。

目录

第一章：PLC的特点及应用领域

第二章：电梯的组成和分 类

第三章 电梯工作原理

第四章 课题设计方案

第五章 可编程控制器的设计

第六章 三层电梯PLC设计梯形图及指令

第七章 设计结论

第八章 参考文献

第一章 PLC的特点

1.1可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。PLC的平均故障间隔时间可达几十万小时。一般有程序控制的数字设备产生故障有两种；软故障和硬故障。采用了隔离和设置故障检测与诊断程序使其加强抗干扰能力。

1.2编程简单，易于掌握

目前大多数的PLC采用了继电-接触器控制系统的梯形图编程方式，这是一种面向生产，面向用户的编程方式。与计算机语言相比更易被操作人员所接受并掌握。

1.3设计，安装容易，维护量少

由于实现了产品的系列化，标准化和通用化。因此用PLC组成的控制系统，在设计，安装，调试和维护等方面表现了明显的优越性。用软件功能取代了继电-接触器控制系统中大量的 中间继电器，时间继电器，计数器等器件，使控制柜的设计，安装接线工作量大大减少。由于本身的故障率低因此维修工作量少，PLC有完善的诊断和完善功能，如果是本身故障可以用更换

模板的方法迅速排除，因此维修极为方便。

1.4功能强，通用性好

PLC运用了计算机，电子技术和集成工艺的最新技术。在硬件和软件两方面不断发展。使其具备很强的信息处理能力和输出控制能力。编程语言的多样化以软件取代硬件控制的可编程程序使其成为工业控制中应用最广泛的一种标准化，系列控制器。。开发周期短，成功率高

PLC具有 开发周期短，成功率高的特点，只需正确，合理选用各种模块组成系统无需大量硬件配置和管理软件的二次开发，软件控制方式控制系统一旦构成便可在机械装置之前根据技术要求进行应用程序开发，并可以方便的通过模拟调试反复修改直至达到系统要求，保证最终配套连机调试的一次成功。 2.6体积小，重量轻，功耗低

由于PLC采用了半导体集成电路，其体积小，重量轻，结构紧凑，功耗低，因此是机电一体化的理想控制器.

第二章 电梯的结构

1.1电梯的结构

1曳引系统；输出与传递动力是电梯运行。由曳引机，曳引钢丝绳。导向轮，反绳轮组成。

2导向系统；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升降。

3轿厢；运送人或货物，由轿架和轿厢体组成。

4门系统；封住层站入口和轿厢入口，由轿厢门，层门，开机们，门锁装置组成。

5重量平衡系统；相对轿厢重量保证电梯曳引传动正常，由对重和重量补偿装置组成。

6电力拖动系统；提供电力使电梯速度控制，由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调进装置组成。

7电力控制系统；对电梯运行实行操纵和控制，由操纵装置，位置导业装置，控制柜，平层装置，选层器组成。

8安全保护系统；保证电梯使用安全，减少事故发生，由限速器，安全钳，缓冲器，组成。

第三章 电梯的工作原理

曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置

保证电梯运行安全。

第四章 课题设计方案

1 课程设计内容与要求

1.1设计题目的选择：

(1)设计题目：三层电梯PLC控制系统的设计

(2)题目的选择：可编程控制器来完成，

2: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。

2.2 设计的内容与要求：

2.2.1 概述：

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。

3.2.2 控制要求：

1．电梯轿箱的控制要求：

（1）：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。

（ 2）：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。

（3）：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

（1）：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。

（2）：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

第六章 可编程控制器的设计

1．可编程控制的选择：

（1）：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。 硬件接线图如图1-2所示。

（2）: 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%。

③ I/O点的分配：

输入：

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：

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。 3.2.5 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。

第七章 三层电梯PLC设计梯形图及指令

1 LD X015

2 OR MS01

3 ORI X011

4 ANI X016

5 ANI X017

6 OUT MS01

7 LD MS01

8 OUT Y016

9 LD X016

10 OR MS02

11 LDI

12 LDI

13 OUT

14 LD

15 OUT

16 LD

17 OR

18 ORI

19 OUT

20 LD

21 OUT

22 LD

23 AND

24 AND

X015 X017 MS02 MS02 Y017 X017 MS03 X012 MS03 MS03 Y020 X002 X003 X004

25 ANI M0

26 LDI X002

27 AND X010

28 ORB

29 ANI

30 ANI

31 ANI

32 OR

33 OUT

34 ANI

35 T10

36 OUT

37 LD

38 OR

39 ANI

40 OR

41 ANI

42 LD

43 AND

M2 Y011 T10 X010 Y010 MS1 K100 X005 X006 X001 X007 X002 MS01 MS1

44 OR M0

45 AND X002

46 ANI Y010

47 T11

48 OUT

49 ANI

50 OUT

51 LDI

52 ANI

53 AND

54 AND

55 AND

56 ANI

57 AND

58 OUT

59 LD

60 T20

61 OUT

62 LD

K100 T11 Y011 Y014 Y015 MS01 X003 X004 M2 X014 M2 M51 K100 T20

63 SET M52

64 LD M52

65SET M2

66LDI X014

67 RST

68LDI

69 ANI

70 AND

71 LD

72 ANI

73 ORB

74 LD

75 AND

76ORB

77AND

78 LD

79 ANI

80 ORB

81 ANI

M2 M1 X004 X003 T000 X004 M1 X014 X002 X005 X002 Y001

82 AND X001

83 OUT Y000

84 LDI M1

85 ANI X003

86 AND

87 LD

88 ANI

89 ORB

90 LD

91AND

92 ORB

93 AND

94 LD

95 ANI

96ORB

97 ANI

98 AND

99 OUT

100 LD

X004 Y001 X003 M1 Y015 X002 X006 X002 Y000 X001 Y001 X015

101 OR X015

102 OR X017

103 PLS M3

104ANI Y014

105 ANI Y015

106LD Y021

107 AND M501

108 ORB

109LD Y022

111 AND M502

112 ORB

113 LD Y023

114 AND M503

115 ORB

116AND M3

117 LD M2

118 AND M4

119 ORB

120 OUT M4

121 LD M4

122 OR M5

123 ANI T12

124 OUT M5

125ANI M4

126 T12

127OUT K10

128 END

第九章 参考文献

《建筑电器控制技术》 马小军主编 机械工业出版社 P325～331 P260～271

《智能建筑控制系统概论》 周洪等编著 中国电力出版社 P53～63

《电气与PLC控制技术》 陈志新等主编 中国林业出版社 P36 《可编程控制器原理及其应用》 常斗南 李全力 电子工业出版社 P252

《电梯控制系统与可编程控制器》 常小玲主编 机械工业出版社 P230～234