1、评分： 电气控制与可编程控制器课 程 设 计设计题目： 五层电梯的 PLC 控制 班 级： 电气 06-2 姓 名： 胡晓俊 学号： 14 指导教师： 陈政石 茂名学院自动化实验室实验日期：2009 年 6 月 22 日- 2 -目 录一 设计题目第 3 页二 设计目的第 3 页三 设计方案与要求第 3 页1 方案的选择第 3 页2 控制要求第 4 页 四 设计内容第 4 页1 主电路的设计第 4 页2 可编程控制器的设计- 3 -第 6 页五 原理分析第 9 页1 主电路原理分析第 9 页2 梯形图原理分析第 10 页3 电梯 PLC 及网络控制示意图第 15 页六 设计结果第 16 页七
2、体会心得第 17 页一、设计题目：五层电梯的 PLC 控制二、设计目的：- 4 -1、掌握通用可编程控制器基本应用设计方法，进一步熟炼掌握三菱FX02 系列小型可编程控制器的硬、软组织资源、功能及编程软件。掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。掌握可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。2、通过应用 FX02 可编程控制器完成一个具体生产过程的检测或电气设备控制等设计实例，掌握 PLC 在实际应用中怎样绘制电气控制原理图、接线图和互连图等工艺设计方法。3、锻炼 PLC 在实际应用中的系统程序设计能力。4、通过课程设计锻炼学生熟练掌握资料的查询（图书、网络）和综合应用能
3、力。三、设计方案与要求：1、方案的选择：对于电梯的控制，可选用继电-接触系统或可编程控制器来完成，但是二者有各自的特点：（1） 、继电-接触系统：它的优点是线路直观，大部分电器均为常用电器，更换方便，价格较便宜。但是他触点繁多，线路复杂，电器的电磁机构及触点动作较慢，能耗高，机械动作噪音大，而且可靠性差。（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。总之，PLC 取代继电-接触系统已经成为大的趋势。基于上述原因，我选择用可编程控制器来完成对电梯的控制。- 5 -2、控制要求：（1） 、电梯轿箱的控制要求：选向：根据电梯各层内选外
4、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。选层换速：指电梯能够根据轿箱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。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
5、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。四、设计内容：1、主电路的设计：（1） 、拖动电机主电路：如图 1 为主电路的设计。- 6 -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。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：如图 2 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
6、压启动，KS 为速度继电器，用来对开关门到头时制动，- 7 -防止轿，厅门的损坏。2、可编程控制器的设计选择：（1） 、由于市面上三菱产品型号较多，种类齐全，技术先进，所以选择较前沿的产品三菱 FX2N 系列产品。系统设计的硬件接线图如图3 所示。 图 3（2） 、可编程控制器的硬件设计- 8 -a、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。 b、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
7、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%。c、I/O 点的分配输入：名称 输入点 名称 输出点关门极限开关 X000 轿内一层呼钮 X020开门极限开关 X001 轿内二层呼钮 X021上下平层干簧触点 X002 轿内三层呼钮 X022轿子内关门按钮 X003 轿内四层呼钮 X023轿子内开门按钮 X004 轿内五层呼钮 X024一层上行召唤按钮 X005 一层上行干簧感应触点X025二层上行召唤按钮 X006 二层上行干簧感应触点X026二层下行召唤按钮 X007 二层
8、下行干簧感应触点X027三层上行召唤按钮 X010 三层上行干簧感应触点X030三层下行召唤按钮 X011 三层下行干簧感应触点X031四层上行召唤按钮 X012 四层上行干簧感应触 X032- 9 -点四层下行召唤按钮 X013 四层下行干簧感应触点X033五层下行召唤按钮 X014 五层下行干簧感应触点X034轿内开门开关 X015 上下行强迫换速开关 X035轿内关门开关 X016 速度继电器感应触点 X036门区感应开关 X017 光点感应触点 X037输出：名称 输入点 名称 输出点轿门开门接触器 Y003 四层轿内指示按钮 Y026轿门关门接触器 Y007 五层轿内指示按钮 Y02
9、7上行交流接触器 Y010 一层上行召唤指示灯 Y030下行交流接触器 Y011 二层上行召唤指示灯 Y031加速接触器 Y012 二层下行召唤指示灯 Y032快速接触器 Y013 三层上行召唤指示灯 Y033慢速接触器 Y014 三层下行召唤指示灯 Y034第一慢速减速接触器 Y015 四层上行召唤指示等 Y035第二慢速减速接触器 Y016 四层下行召唤指示等 Y036空 Y017 五层上行召唤指示等 Y037楼层显示器 Y020楼层显示器 Y021楼层显示器 Y022一层轿内指示按钮 Y023二层轿内指示按钮 Y024- 10 -三层轿内指示按钮 Y025（3） 、可编程控制器的软件设计
10、内部继电器 名称M100M104 楼层感应中间继电器M105M101 层中间继电器M130 上行中间继电器M131 下行中间继电器M134 换速中间继电器M135 门锁中间继电器M140 上平层中间继电器M141 门区感应中间继电器M142 下平层中间继电器M143 运行中间继电器M144 换速中间继电器五、原理分析：1、主电路图原理分析（1） 、拖动电机工作原理：如图 1，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
11、 运行，在延时一段时间- 11 -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。（2） 、门电机原理分析：如图 2，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1213由梯形图得指令表为：LD M130AND X036LD M131AND X035ORBOUT M100LD M130AND X034LD M131AND X033ORBOUT
12、 M101LD M130AND X032LD M131AND X031ORBOUT M102LD M130AND X030LD M131AND X027ORBOUT M103LD M130AND X026LD M131AND X025ORBOUT M104LD M100LDI M101AND M105ORBOUT M105LD M101LDI M100AND M106ANI M102ORBOUT M106LD M102LDI M101AND M107ANI 103ORBOUT M107LD M103LDI M102AND M110ANI M104ORBOUT M110LD M104LDI M1
13、03AND M111ORBOUT M111LD M105OR M107OR M111OUT Y020LD M107OR M110OUT Y021LD M105OR M106OUT Y022(以上为楼层显示控制)LD X020LD X130OR X131AND Y027ORBANI M603OUT 027LD X021LD X130OR X131AND Y026ORBANI M603OUT Y026LD X022LD X130OR X131AND Y025ORBANI M603OUT Y025LD X023LD X130OR X131AND Y024ORBANI M603OUT Y024LD X
14、024LD X130OR X131AND Y023ORBANI M603OUT Y023（以上为轿厢内选层按钮指示灯控制）LD X005LDI M105AND Y030ANI M130ORBOUT Y030LD X006LDI M106AND Y031ANI M131ORBOUT Y031LD X007LDI M106AND Y032ANI M130ORBOUT Y032LD X010LDI M107AND Y033ANI M131ORBOUT Y033LD X011LDI M107AND Y034ANI M130ORBOUT Y034LD X012LDI M010AND Y035ANI M1
15、31ORBOUT Y035LD X013LDI M010AND Y036ANI M130ORBOUT Y036LD X014LDI M011AND Y037ANI M131ORBOUT Y037(以上为门厅呼层按钮控制)LD M112ANI M105LD M113ANI M106ANI M105ORBLD M114ANI M107ANI M106ANI M105ORBLD M115ANI M101ANI M107ANI M106ANI M10514ORBLD M116ANI M109ANI M108ANI M107ANI M106ANI M105ORBANI 133LDI YOR M130AN
16、BANI M131OUT M130LD M116ANI M111LD M115ANI M110ANI M111ORBLD M114ANI M107ANI M110ANI M111ORBLD M113ANI M106ANI M107ANI M108ANI M109ORBLD M112ANI M105ANI M106ANI M107ANI M110ANI M111ORBANI 132LDI YOR M131ANBANI M130OUT M131（以上为选向控制）LD M105LD M113AND M106ORBLD M114AND M107ORBLD M115AND M110OR M111ORBL
17、D M130ANI M131OR M134ORBANI M144OUT M134LDI M105ANI M106ANI M107ANI M110ANI M111OUT M144LD X017OUT M141OUT M135LDI X037 AND M130LDI X037AND M131ORBAND M135ANI M134OUT M143LD M143ANI Y014OUT Y013LD X037OR X037ANI M141ANI Y013OUT Y014LD Y014OUT T052LD T052OUT Y005OUT T053LD T053OUT Y006（电梯起动和一、二级制动控制）
18、LD X002OUT M140LD X017OUT M141LD X002OUT M142LD T450AND Y011AND Y011LDI M141AND Y011AND Y011ORBLDI M603ANI M142ANI M143ANI M140ORBANI M431OUT Y010LD T450AND Y011AND Y011LDI M141AND Y011AND Y011ORBLDI M603ANI M140ANI M143ANI M142ORBANI M430OUT Y011LD M140AND M141AND M142ANI X001OR KSROR X002ANI Y010O
19、R KgOUT Y011LDI Y011AND M140AND M141AND M142OUT T053LD T053ANI X000OR X002OR KSFANI KgANI Y011OUT Y010（以上为电梯平层控制）15（1） 、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。（2） 、轿箱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。（3） 、门厅召唤电路：当电梯位于 1 楼，如果 3
20、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。（4） 、电梯选向电路：当电梯位于 2 层楼，则 M110 接通，如果按下3 楼指令按钮，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。（5） 、梯平层、换速电路：如 3 楼有有指令
21、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。（6） 、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。16（7） 、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
22、。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、电梯 PLC 及网络控制示意图：（1） 、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（2） 、备用曳引电机：选型同上17（3） 、门电机型号：Y100L-2；额定功率：3KW；额定电压：380V；额定电流：7A；功率因数：0.87（4） 、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
23、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：HH3-15/2-10六、设计结果：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 1.82.1 倍。门电机根据拖动要求选择额定功率为 3KW 的电机。18七、体会心得：通过这次设计使我对电梯的控制有了深入的了解，尤其是电梯的 PLC 控制。在这次设计中，我经历了查资料、做笔记、思考、定位、选设备的过程，使我了解的不仅仅是电梯的控制，或是设备的选择，或浅或深，最重要的是我掌握了一种设计的方法，思维的方式，使我受益非浅。参考文献：1. 史国生.电气控制与可编程控制器技术.化学工业出版社2. 陈志新.电气与 PLC 控制技术.中国林业出版社3. 常斗南 李全力.可编程控制器原理及其应用.电子工业出版社4. 常小玲.电梯控制系统与可编程控制器.机械工业出版社
