PLC电梯设计

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：学号：

指导教师：

茂名学院自动化实验室

实验日期：2009 年6 月22 日

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·································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 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：

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。 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。

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。

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 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：

（3）、可编程控制器的软件设计

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 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。

（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

由梯形图得指令表为： LD M130 AND X036 LD M131 AND X035 ORB OUT M100 LD M130 AND X034 LD M131 AND X033 ORB OUT M101 LD M130 AND X032 LD M131 AND X031 ORB OUT M102 LD M130 AND X030 LD M131 AND X027 ORB OUT M103 LD M130 AND X026 LD M131 AND X025 ORB OUT M104 LD M100 LDI M101 AND M105 ORB OUT M105 LD M101 LDI M100 AND M106 ANI M102 ORB OUT M106 LD M102 LDI M101

AND M107 OR X131 ANI 103 AND Y025 ORB ORB OUT M107 ANI M603 LD M103 OUT Y025 LDI M102 LD X023 AND M110 LD X130 ANI M104 OR X131 ORB AND Y024 OUT M110 ORB LD M104 ANI M603 LDI M103 OUT Y024 AND M111 LD X024 ORB LD X130 OUT M111 OR X131 LD M105 AND Y023 OR M107 ORB OR M111 ANI M603 OUT Y020 OUT Y023

LD M107 （以上为轿厢内选层OR M110 按钮指示灯控制） OUT Y021 LD X005 LD M105 LDI M105 OR M106 AND Y030 OUT Y022

ANI M130 (以上为楼层显示控ORB 制) OUT Y030 LD X020 LD X006 LD X130 LDI M106 OR X131 AND Y031 AND Y027 ANI M131 ORB ORB ANI M603 OUT Y031 OUT 027 LD X007 LD X021 LDI M106 LD X130 AND Y032 OR X131 ANI M130 AND Y026 ORB ORB OUT Y032 ANI M603 LD X010 OUT Y026 LDI M107 LD X022 AND Y033 LD X130

ANI M131

ORB OUT Y033 LD X011 LDI M107 AND Y034 ANI M130 ORB OUT Y034 LD X012 LDI M010 AND Y035 ANI M131 ORB OUT Y035 LD X013 LDI M010 AND Y036 ANI M130 ORB OUT Y036 LD X014 LDI M011 AND Y037 ANI M131 ORB OUT Y037

(以上为门厅呼层按钮控制) LD M112 ANI M105 LD M113 ANI M106 ANI M105 ORB LD M114 ANI M107 ANI M106 ANI M105 ORB LD M115 ANI M101 ANI M107 ANI M106

ANI M105 ORB LD M116 ANI M109 ANI M108 ANI M107 ANI M106 ANI M105 ORB ANI 133 LDI Y OR M130 ANB ANI M131 OUT M130 LD M116 ANI M111 LD M115 ANI M110 ANI M111 ORB LD M114 ANI M107 ANI M110 ANI M111 ORB LD M113 ANI M106 ANI M107 ANI M108 ANI M109 ORB LD M112 ANI M105 ANI M106 ANI M107 ANI M110 ANI M111 ORB ANI 132 LDI Y OR M131 ANB ANI M130

OUT M131 （以上为选向控制） LD M105 LD M113 AND M106 ORB LD M114 AND M107 ORB LD M115 AND M110 OR M111 ORB LD M130 ANI M131 OR M134 ORB ANI M144 OUT M134 LDI M105 ANI M106 ANI M107 ANI M110 ANI M111 OUT M144 LD X017 OUT M141 OUT M135 LDI X037 AND M130 LDI X037 AND M131 ORB AND M135 ANI M134 OUT M143 LD M143 ANI Y014 OUT Y013 LD X037 OR X037 ANI M141 ANI Y013 OUT Y014

LD Y014 OUT T052 LD T052 OUT Y005 OUT T053 LD T053 OUT Y006

（电梯起动和一、二级制动控制） LD X002 OUT M140 LD X017 OUT M141 LD X002 OUT M142 LD T450 AND Y011 AND Y011 LDI M141 AND Y011 AND Y011 ORB LDI M603 ANI M142 ANI M143 ANI M140 ORB ANI M431 OUT Y010 LD T450 AND Y011 AND Y011 LDI M141 AND Y011 AND Y011 ORB LDI M603 ANI M140 ANI M143 ANI M142 ORB ANI M430 OUT Y011 LD M140

AND M141 AND M142 ANI X001 OR KSR OR X002 ANI Y010 OR Kg OUT Y011 LDI Y011 AND M140 AND M141 AND M142 OUT T053 LD T053 ANI X000 OR X002 OR KSF ANI Kg ANI Y011 OUT Y010

（以上为电梯平层控制）

（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。

（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。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 （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1.8—2.1倍。门电机根据拖动要求选择额定功率为3KW 的电机。

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. 2. 3. 4.

史国生. 《电气控制与可编程控制器技术》. 化学工业出版社 陈志新. 《电气与PLC 控制技术》. 中国林业出版社

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 常小玲. 《电梯控制系统与可编程控制器》. 机械工业出版社