淺析五層電梯的 PLC 運動控制與設計

摘 要:通過應用 FX02 可編程控制器完成一個具體生產過程的檢測或電氣，設備控制等設計實例，掌握 PLC 在實際應用中怎樣繪制電氣控制原理圖，接線圖和互連圖等工藝設計方法。

關鍵詞:五層電梯，PLC，控制設計

鍛煉 PLC 在實際應用中的系統程序設計能力，通過課程設計鍛煉學生熟練掌握資料的查詢圖書，網絡和綜合應用能力.

一設計方案與要求

設計方案的選擇: 對于電梯的控制， 可選用繼電-接觸系統或可編程控制器來完成， 但是二者有各自的特點: (1) ，繼電-接觸系統:它的優點是線路直觀，大部分電器均為常用 電器，更換方便，價格較便宜.但是他觸點繁多，線路復雜，電器的 電磁機構及觸點動作較慢， 能耗高， 機械動作噪音大， 而且可靠性差. (2) ，PLC 在設計和制造上采取了許多抗干擾措施，使用方便，擴展 容易.它使用了梯形圖和可編程指令，易于掌握.總之，PLC 取代繼 電-接觸系統已經成為大的趨勢. 基于上述原因，我選擇用可編程控制器來完成對電梯的控制.

運動控制要求: (1)，電梯轎箱的控制要求: 選向: 根據電梯各層內選外呼信號的先后和停止時轎箱所在的樓層位置決定電梯的運行方向. 選層換速:指電梯能夠根據轎箱內所選層而決定運行方向，而且 遵守或一直向上，或一直向下的原則.并且在每次平層的時候都能夠 換速. 樓層位置的指示:選用了數碼管顯示的方法.由于 FX2N 系列已 有內部計數-譯碼驅動模塊，所以只要外部加上 LED 七段顯示管和電 源就可以顯示樓層了. (2) ，電梯門的控制要求: 要求當電梯平層的時候，電梯門自動打開，經過 10 秒鐘后電梯 門自動關上.如果遇到有人在門中間的情況，電梯會因為光電開關的 作用而自動開門. (3) ，補充要求: 出了上述兩個要求以外， 還要注意的一點就是備用電梯電機的使 用，一但曳引電機出現故障，備用電機將手動控制轉入運行狀態，避 免因曳引惦記出故障而引發的不必要的麻煩.

主電路的設計: (1) ，拖動電機主電路: 為主電路的設計. 拖動電機的選擇及原理:電梯的種類多種多樣，按拖動系統來分 有交流單速/交流雙速拖動電梯，交流調壓調速電梯等等.在此次設 計中， 我將采用交流雙速電機作為曳引電機， 它的優點是簡單， 經濟， 更重要的是舒適感好. 備用電機的選擇:備用電機只要選擇和曳引電機一樣的型號即可. (2) ，門電機主電路: 門電機主電路的設計. 門電機的選擇及原理:只要滿足功率要求，門電機選用一般三相 異步電動機即可.如圖中所示電動機的正反轉來實現門的開關，采用星角降壓啟動，KS 為速度繼電器，用來對開關門到頭時制動，防止 轎，廳門的損壞.

可編程控制器的設計選擇:

(1) ，由于市面上三菱產品型號較多，種類齊全，技術先進，所以選 擇較前沿的產品三菱 FX2N 系列產品.

(2) ，可編程控制器的硬件設計

a，輸入輸出點的估算: 首先列出被控制對象輸入輸出的設備名稱， 并根據所需要的輸入 輸出點數進行統計，根據統計的數據，增加 10%～20%的可擴展余量 后就得到了輸入輸出點數的估計數據. 以此為依據可以算出 I/O 總點數約為 100 點.

b，開關量輸入，輸出模塊的選擇: 根據 PLC 輸入， 輸出量點數與性質， 可確定 I/O 模塊型號與數量， 高密度模塊如 32，64 點，平均每點價較低，但受到工作電壓，工作 電流和環境溫度的限制， 同時應注意同時接通的點數不應超過總數的 60%.

c，I/O 點的分配。

輸入: 名稱 關門極限開關 開門極限開關 上下平層干簧觸點 轎子內關門按鈕 轎子內開門按鈕 一層上行召喚按鈕 二層上行召喚按鈕 二層下行召喚按鈕 三層上行召喚按鈕 三層下行召喚按鈕。

輸入點 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 名稱 轎內一層呼鈕 轎內二層呼鈕 轎內三層呼鈕 轎內四層呼鈕 轎內五層呼鈕 一層上行干簧感應觸 點 二層上行干簧感應觸 點 二層下行干簧感應觸 點 三層上行干簧感應觸 點 三層下行干簧感應觸。

輸出點: X020 X021 X022 X023 X024 X025 X026 X027 X030 X031 四層上行召喚按鈕 四層下行召喚按鈕 五層下行召喚按鈕 轎內開門開關 轎內關門開關 門區感應開關。

輸出: 名稱 轎門開門接觸器 轎門關門接觸器 上行交流接觸器 下行交流接觸器 加速接觸器 快速接觸器 慢速接觸器 第一慢速減速接觸器 第二慢速減速接觸器 空 樓層顯示器 樓層顯示器 樓層顯示器 一層轎內指示按鈕 X012 X013 X014 X015 X016 X017 點 四層上行干簧感應觸 點 四層下行干簧感應觸 點 五層下行干簧感應觸 點 上下行強迫換速開關 速度繼電器感應觸點 光點感應觸點 X032 X033 X034 X035 X036 X037 輸入點 Y003 Y007 Y010 Y011 Y012 Y013 Y014 Y015 Y016 Y017 Y020 Y021 Y022 Y023 名稱 四層轎內指示按鈕 五層轎內指示按鈕 一層上行召喚指示燈 二層上行召喚指示燈 二層下行召喚指示燈 三層上行召喚指示燈 三層下行召喚指示燈 四層上行召喚指示等 四層下行召喚指示等 五層上行召喚指示等 輸出點 Y026 Y027 Y030 Y031 Y032 Y033 Y034 Y035 Y036 Y037 二層轎內指示按鈕 三層轎內指示按鈕 Y024 Y025。

(3) 可編程控制器的軟件設計

內部繼電器 M100—M104 M105—M101 M130 M131 M134 M135 M140 M141 M142 M143 M144 名稱 樓層感應中間繼電器 層中間繼電器 上行中間繼電器 下行中間繼電器 換速中間繼電器 門鎖中間繼電器 上平層中間繼電器 門區感應中間繼電器 下平層中間繼電器 運行中間繼電器 換速中間繼電器。

二 原理分析

主電路圖原理分析 (1) ，拖動電機工作原理:起動電機串如電抗 LQ，經一段時 間后 KM1 接觸器接通，電動機轉入固有特性運轉.減速時 KMK 斷開， KMM 接通，慢速繞組串電抗 LM 和電阻 RM 運行，延時一段時間后，KM2 -9- 接通，短接 RM，電動機串入電抗 LM 運行，在延時一段時間后，KM3 接通，電動機在慢速固有特性上運行，直到 KMS 或 KMX 斷開，電動機 停止運轉. (2) ，門電機原理分析:如圖 2，當電梯平層時，開門觸點 KMK 閉合， 電機正轉，轎門打開;當定時繼電器到時，KMG 閉合，電機反轉，轎 門關閉;當有人在門中間出現時，光感觸點閉合，電梯強迫正轉，轎 門打開;當轎門碰到開，關極限開關時，KMK 或 KMG 斷開，并反向制 動。

三 設計結果

根據電梯最大載重量可算出電梯所需要的功率，約 11KW.因此選擇 YKKL160L-6/8 型號的交流雙速電機.然后根據此電機的額定電流選 出接觸器，熔斷器和熱繼電器等數據，注意熔斷器額定電流約為電機 電流的 1.8—2.1 倍.門電機根據拖動要求選擇額定功率為 3KW 的電 機. 16 七，體會心得: 體會心得: 通過這次設計使我對電梯的控制有了深入的了解， 尤其是電梯的 PLC 控制.在這次設計中，我經歷了查資料，做筆記，思考，定位， 選設備的過程，使我了解的不僅僅是電梯的控制，或是設備的選擇， 或淺或深，最重要的是我掌握了一種設計的方法，思維的方式，使我 受益非淺.

參考文獻:

【1】史國生.《電氣控制與可編程控制器技術》.化學工業出版社

【2】陳志新.《電氣與 PLC 控制技術》.中國林業出版社

【3】常斗南 李全力.《可編程控制器原理及其應用》.電子工業出版社

【4】常小玲.《電梯控制系統與可編程控制器》.機械工業出版社 17