机电一体化毕业设计（论文）五层电梯的PLC设计

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1、 山山 东东 英英 才才 学学 院院 毕毕业业设设计计题题 目目 五层电梯的五层电梯的 PLCPLC 设计设计专专 业业 机电一体化机电一体化姓姓 名名 指导教师指导教师 二 O 一一 年 三 月 十五 日山东大学自学考试毕业设计（本科）1摘 要电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速发展, 其逻辑控制也由 PLC 代替原来的继电器控制。本文对电梯的结构零部件进行了简单的介绍并对电梯的零部件进行了选择。PLC 可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强，运行稳定可靠。采用 PLC 对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，

2、并改善了电梯运行的舒适性和安全性，使电梯达到了较为理想的控制效果。关键词关键词：PLC 控制 电梯 控制系统山东大学自学考试毕业设计（本科）2AbstractAs a modern high-rise building elevators the vertical transport is closely related with peoples lives, as people of their requirements increase, the elevator has been rapid development, the logic control also replace the

3、relays by the PLC control. In this paper, the structure of the elevator components for a brief introduction and a selection of elevator parts and components. PLC high reliability, convenient and flexible program design, anti-interference ability, stable and reliable. PLC controlled with the elevator

4、, through the rational selection and design to improve the level of the elevator control, elevator operation and improved comfort and security, allowing the elevator to reach a more satisfactory control effect.Key words : PLC control elevator control system山东大学自学考试毕业设计（本科）3目 录第一章 概述.31.1 PLC 的定义.31.

5、2 PLC 的优点及发展.3第二章 电梯的基本结构.52.1 电梯的定义.52.2 电梯的分类.52.2.1 按用途分类.52.2.2 按驱动系统分类.62.2.3 按操作控制方式分类.62.2.4 按速度分类.72.2.5 按曳引电动机的供电电源分类.72.2.6 按拖动方式分类.72.3 电梯的主要机械部件.72.4 电梯的 PLC 控制系统 .82.5 钢丝绳.112.6 轿厢.112.7 曳引系统.12第三章 电梯零部件的设计.143.1 电梯曳引机.143.1.1 曳引机的型号的确定.143.1.2 技术要求.153.2 钢丝绳的选择.153.2.1 钢丝.153.2.2 钢丝绳的强

6、度.163.3 电梯的主要参数.16第四章 PLC 控制程序的设计.194.1 PLC 控制系统的设计基本原则.194.2 PLC 编程步骤.194.3 PLC 提供的编程语言.194.4 电梯控制系统设计思想.20山东大学自学考试毕业设计（本科）4结 论.36致 谢.37参考文献.38山东大学自学考试毕业设计（本科）5第一章 概述1.1 PLC 的定义可编程控制器是计算机家族中的一员，是在继电器控制和计算机控制的基础上开发的产品，是为工业控制应用而设计制造的以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术和通讯技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Progra

7、mmable Logic Controller） ，简称 PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，还可以进行算术运算和模拟量控制等，因此，美国电器制造协会（NEMA）于 1980 年正式将这种装置命名为可编程控制器（Programmable Controller） ，简称 PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLC。1.2 PLC 的优点及发展个人计算机有很强的数据处理功能和图形显示功能，有丰富的软件支持，但是它们是为办公室自动化和家庭设计的，对环境要求很高，抗干扰

8、能力不强，一般不适合在工业现场使用。单片机只是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控制，还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大，要求设计者具有很强的计算机领域的理论知识和实践经验。工业控制计算机（简称工控机）也是为工业控制设计的，目前比较流行的是PC总线工控机，它与个人计算机兼容。工控机采用总线式结构，各厂家产品的兼容性强。工控机一般是在通用微机的基础上发展起来的，有实时操作系统的支持，因此在要求快速、实时性强、功能复杂的领域占有优势。工控机的价格较高，将它有与开关量控制以取代继电器系统有些大材小用。工控机的外部I/O接线一

9、般都用多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如可编程序控制器的接线端子那样方便可靠。以上各种计算机用语控制的程序一般都是用汇编语言编写的，不像可编程续控制器的梯形图语言那样易于被工厂的电气人员掌握。山东大学自学考试毕业设计（本科）6可编程序控制器是专为工厂现场应用环境设计的，结构上采取整体密封或插件组合型，对印刷电路板、电源、机架、插座的制造和安装，均采用了严密的措施。可编程序控制器由于具有前述的各种优点，在工业控制领域具有不可比拟的竞争力。当然在电梯的控制领域也具有重要的地位，把可编程序控制器用于电梯运动的核心部分是很合理的选择，而且可编程序控制器现在在市场上也是一种成熟的产品

10、。总之，经上述比较可得，我确定选用 PLC 控制电梯的运行。PLC 技术在我国的起步比较晚，直到 80 年代初才正式进入我国，目前，在我国使用比较普遍的 PLC 有日本 OMRON 公司的 C 系列，三菱公司的 F 系列，美国 GE 公司的 GE 系列和德国西门子公司的 S 系列等，目前国内使用 PLC 主要还是依靠进口和合资企业生产。但相信在不久的将来，我们一定能实现 PLC 的国产化。随着计算机科学的发展和工业自动化愈来愈高的需求，可编程控制技术得到了飞速的发展，其技术和产品日趋完善。今后 PLC 的发展向着以下几个方面发展：（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。P

11、LC 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。例如三菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均无故障工作时间则更长。（2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。（3）易学易用语言易于为工程技术人员接受 PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程简单。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外

12、部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，维护也变得容易。（5）体积小，重量轻，能耗低。山东大学自学考试毕业设计（本科）7第二章 电梯的基本结构随着我国社会经济的迅猛发展，人民物质文化生活水平日益提高，伴随建筑业的发展，为建筑物内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种人们频繁乘用的交通运输设备。为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、管理电梯、维护好电梯。2.1 电梯的定义电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的倾角小于 15 度的钢性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。它适用

13、于装置在两层以上的建筑内，是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具。 2.2 电梯的分类2.2.1 按用途分类(1) 客梯 代号 K 为运行乘客而设计的电梯,有完善的安全装置。(2) 货梯 代号 H 为运送货物而设计的电梯,通常有人操作,有必备的安全装置。(3) 客货梯 代号 L 主要用作运送乘客,但也可运送货物,它与客梯的区别在于轿厢内部装饰结构不同。(4) 病床电梯 代号 B 为运送病床而设计的电梯,具有轿厢长而窄的特点。(5) 住宅电梯 代号 Z 供住宅楼使用的电梯,一般采用下集选控制方式,轿厢内部装饰较简单。(6) 杂物电梯 代号 W 供图书馆,办公楼,饭店运送图书,文件,食品等.不容

14、许人员进入电梯,结构简单,无乘人必备的安全装置。(7) 船舶电梯 代号 C 用于船舶上的电梯,能在船舶摇晃中正常工作。 (8) 观光电梯 代号 G 轿厢壁透明供乘客观光之用。山东大学自学考试毕业设计（本科）82.2.2 按驱动系统分类(1) 交流电梯，用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。(2) 直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s 以上。(3)液压电梯,一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。(4)齿轮齿条电梯, 将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿

15、轮旋转使轿厢升降的电梯。(5)螺杆式电梯, 将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。(6)直线电机驱动的电梯,其动力源是直线电机。电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。2.2.3 按操作控制方式分类(1) 门外按钮控制小型杂物电梯(2) 内外按钮控制自动门电梯该电梯是一种乘客自己操作的电梯，电梯在各层站分别设有一个召唤按钮。轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，某一层等待电梯的乘客按下召唤按钮，就能使不被占用的轿厢到来，电梯停靠时立即自动开门，

16、乘客进入轿厢后，按下他要去的楼层的指令按钮，电梯就自动关门，自动行驶到该站。每次停靠时，电梯自动进行减速、平层、开门。(3) 集选控制电梯该电梯是一种乘客自己操作或有时也可以有专职司机操作的自动电梯。电梯在底层和顶层分别设有一个向上或向下的，而在其它层站设有向上、下两个召唤按钮。集选控制轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，当进入轿厢的乘客按下指令按钮，指令信号就被登记。电梯在向上过程中按登记的指令信号和向上召唤信号逐一停靠，直到有这些信号登记的最高层站和有向下召唤登记的最底层为止，然后又反向向下安置指令及向下召唤信号逐一停靠。每次停靠时电梯自动进行减速、平层、开门。山东大学自学考试

17、毕业设计（本科）92.2.4 按速度分类（1）低速度：速度 V1. 0m/s 的电梯。（2）快速度：速度 1.0m/sV2.0m/s 的电梯。（3）高速度：速度 V2.0m/s 的电梯。2.2.5 按曳引电动机的供电电源分类（1）交流电源供电的电梯：1）采用交流异步双速电机变极调速拖动的电梯，简称交流双速电梯（速度一般小于1.0m/s） 。2）采用交流异步双绕组双速电机调压调速拖动的电梯（俗称 ACVV 拖动电梯） 。3）采用交流异步单绕组单速电机调频调压调速拖动的电梯（俗称 VVVF 拖动的电梯（2）直流电源供电的电梯：80 年代中期前用在中高档乘客电梯上，以后不再产生。2.2.6 按拖动方

18、式分类（1）交流异步单速电机拖动的电梯。（2）交流异步双速电机变极调速拖动的电梯。（3）交流异步双绕组双速电机调压调速（俗称 ACVV）拖动的电梯。（4）交流异步单速电机调频调压调速（俗称 VVVF）拖动的电梯。（5）直流电机拖动的电梯。2.3 电梯的主要机械部件（1）轿厢 轿厢是是用来安全运送乘客及物品到目的层的箱体装置，它的运行轨迹是在曳引钢丝绳的牵引下沿导轨上下运行。（2）电梯门 电梯门是为确保在候梯厅的乘客安全而设置的开闭装置，只有在轿厢停层和平层时才被打开。（3）开关门机构 自动门机构必须随电梯轿厢移动，即要求把自动门机构安装于轿厢顶上，除了能带动轿厢门启闭外，还应能通过机械方法使电

19、梯轿厢在各个层楼门区安全范围内能方便地使各层的外层门也能随着轿厢门的启闭而同步启闭。当轿厢门和某层楼的层门闭合后，应由电气机械设备的机械钩子和电气接点予以表现和考核。开关门动山东大学自学考试毕业设计（本科）10作平稳，不得有剧烈的抖动和异常响声，按国家标准规定，开关门系统在开关门过程中其运行噪声不得大于 65dB(A 级)。关门时间一般为 3-5s，而开门时间一般为 25-4s。自动门系统调整简单方便，便于维修。门电机要具有一定的堵转能力。（4）层门门锁（5）机械安全装置 终端保护装置即安全装置，终端保护装置由终端电气保护装置和机械缓冲装置两部分组成，终端电气保护装置由换速开关、限速开关和极限

20、开关组成。机械缓冲装置是指位于底坑的各种缓冲器，它们是电梯安全保护的最后一道措施，设置在井道底坑中且正对轿厢和对重，起作用是防止轿厢和对重冲顶撞底。常用的缓冲器有弹簧缓冲器和油压缓冲器两种。电梯中，限速器、安全钳装置是十分重要的机械安全保护装置。它的作用在于：因机械或电气的某种原因，例如断绳或失控使电梯超速下降时当下降速度达到一定限值时，将轿厢擎停在导轨上。不论是限速器还是安全钳都不能单独完成上述任务。上述任务的完成是靠它们的配合动作来完成的。2.4 电梯的 PLC 控制系统PLC 实质上是一种被专用于工业控制的计算机，其硬件结构和微机是基本一致的。如下图所示：系统程序存储区用户程序存储区电源

21、编程器中央处理单元（CPU）输入电路输出电路 图 2-1 PLC 硬件的基本结构山东大学自学考试毕业设计（本科）11可编程序控制器简称为 PLC（Programmable Logic Controller）主要由 CPU 模块、输入模块、输出模块和编程器组成。 （如图 2-2 所示） 图 2-2PLC 控制系统示意图可编程序控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控 系统相似，甚至与之无异。可编程序控制器主要由 CPU（中央处理单元） 、存储器（RAM 和EPROM） 、输入/输出模块（简称 I/O 模块） 、编程器和电源五大部分组成。（1）CPU 模块CPU 模块又叫中央处理

22、单元或控制器，它主要由微机处理器（CPU）和存储器组成。CPU 的作用类似于人类的大脑和心脏。它采用扫描方式工作，每一次扫描要完成以下工作：输入处理：将现场的开关量输入信号和数据分别读入输入映像寄存器和数据寄存器。程序执行：逐条读入和解释用户程序，产生相应的控制信号去控制有关的电路，完成数据的存取、传送和处理工作，并根据运算结果更新各有关寄存器的内容。输出处理：将输出映像寄存器的内容送给输出模块，去控制外部负载。（2）存储器存储器是具有记忆功能的半导体电路。作用：存放系统程序，用户程序，逻辑变量和其它一些信息。系统程序：控制 PLC 完成各种功能的程序，由 PLC 生产厂家编写，并固化到只读式

23、存储器 ROM 中，用户不能访问。用户程序：用户根据工程现场的生产过程和工艺要求编写的程序。通过编程器输入到 PLC 的随机存储器 RAM 中，允许修改，由用户启动运行。1）结构：由存储体、地址译码电路、读写控制电路、数据寄存器组成。山东大学自学考试毕业设计（本科）12存储体由存储单元构成，作用：存放二进制数据。地址译码电路的作用：根据地址总线上的地址编码选取相应的存储单元。读写控制电路的作用：将选中的存储单元的内容读到数据寄存器中或将数据寄存器的内容写到选中的存储单元中。数据寄存器的作用：存放从存储单元读出的数据，或者存放从数据总线送来并准备写到存储单元去的数据。2）存储器的工作过程：数据的

24、写入过程数据的读出过程3）PLC 中使用的存储器只读存储器 ROM随机存储器 RAMROM 为只读存储器，存放 PLC 制造厂家写入的系统程序，并永远驻留在 ROM 中，PLC去电后再上电，ROM 内容不变。RAM 为可读写的存储器，读出时其内容不被破坏，写入时，新写入的内容覆盖原有的内容。为防止掉电后信息丢失，配有后备锂电池。除此而外，PLC 还有 EPROM、EEPROM 存储器。PLC 产品样本或使用说明书中给出的存储器形式或容量等均指用户存储器。存储器容量是PLC 的一个重要性能指标。（3）I/O 模块I/O 模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和 CPU 模块的桥梁。输入模块用

25、来接收和采集输入信号。输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字开关、限位开关、接收开关、关电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟量输入信号。可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器，可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。CPU 模块的工作电压一般是 5V，而可编程序控制器的输入/输出信号电压一般较高，如直流 24V 和交流 220V。从外部引入的尖蜂电压和干扰噪声可能损坏 CPU 模块中的元器件，或使可编程序控制器不能正常工作，所以 CPU 模块不能直

26、接与外部输入/输出装置相连。I/O 模块除了传递信号外，还有电平转换与噪声隔离的作用。山东大学自学考试毕业设计（本科）13（4）编程器编程器除了用来输入和编辑程序外，还可以用来监视可编程序控制器运行时梯形图中各种编程元件的工作状态。编程器可以永久地连续在可编程序控制器上，将它取下来后可编程序控制器也可以运行。一般只在程序输入、调试阶段和检修时使用，一台编程器可供多台可编程序控制器公用。（5）电源作用：将交流电转换成 PLC 内部所需的直流电源。类型：目前大部分 PLC 采用开关式稳压电源供电。PLC 除上述五部分外，随机型的不同还有多种外部设备，其作用是帮助编程，实现监控以及网络通讯，常用的外

27、部设备有编程器，打印机，盒式磁带录音机，计算机等。2.5 钢丝绳电梯专用钢丝绳联接轿厢和对重，并靠曳引机驱动使轿厢升降。它承载着轿厢、对重装置、额定载重量等重量的总和。 钢丝绳是用多根或多股细钢丝拧成的挠性绳索，钢丝绳是由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。在物料搬运机械中，供提升、牵引、拉紧和承载之用。钢丝绳的强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断，工作可靠。钢丝绳按拧绕的层次可分为：单绕绳、双绕绳和三绕绳。三饶绳包括：a 右交互捻 ZS：绳右捻，股左捻 股捻的方向与股内钢丝捻的方向相反称交互捻 b 左交互捻 SZ：绳左捻，股右捻 c 右同向捻 ZZ：绳右捻，股

28、右捻 d 左同向捻：绳左捻，股左捻 e 右混合捻：绳右捻，部分股左捻，部分股右捻 f 左混合捻：绳左捻，部分股右捻，部分股左捻钢丝绳按股中每层钢丝之间的接触状态分为 ：点接触、线接触或面接触 3 种。山东大学自学考试毕业设计（本科）142.6 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。2.7 曳引系统曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮组成。曳引机由电动机联轴器、制动器、减速器、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源；曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重装置（或者两端固定在机座房上） ，依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢的升降；导向轮的作用是分

29、开轿厢和对重装置的距离，采用复绕型时还可增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或重梁上。当钢丝绳的绕绳比大于1时，在轿厢和对重架上应增设反绳轮。反绳轮的个数可以是1个、2个，甚至3个，这与曳引比有关。图 2-3 曳引系统1-曳引机；2-曳引绳；3-导向轮；4-绳头组合；5-曳引绳木电动机按其功能可分为驱动电动机和控制电动机；按电能种类分为直流电动机和交流电动机；从电动机的转速与电网电源频率之间的关系来分类可分为同步电动机与异步电动机；按电源相数来分类可分为单相电动机和三相电动机；按防护型式可分为开启式、防护式、封闭式、隔爆式、防水式、潜水式；按安装结构型式可分为卧式、立式、带底脚、带凸缘等；按绝

30、缘等级可分为 E 级、B 级、F 级、H 级等。 山东大学自学考试毕业设计（本科）151按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。2按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。 同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同电动机。 异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流

31、电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 3按起动与运行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容盍式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。 4按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。 驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其

32、它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 5按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。 低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。 调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无极变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM 变频调速电动机和开关磁阻调速

33、电动机。 山东大学自学考试毕业设计（本科）16第三章 电梯零部件的设计3.1 电梯曳引机3.1.1 曳引机的型号的确定曳引机额定速度(ms)系列如下： 063、100、125、160、200、250。曳引机额定载重量(kg)系列如下：400、630、800、1000、1250、1600、2000、2500。计算公式： N=QV(1-Kp)/102 Q：电梯额定载重量，值： 1600 kgV：电梯额定速度，值： 1.0 m/sKp：电梯平衡系数，取值： 0.5：曳引机传动总效率，取值： 0.5 N=16001.0（1-0.5）/1020.5=15.7 kw 表 3-1 电动机的参数型 号功率/k

34、W额定电压/V额定频率/Hz极数同步转速/（r/min）额定电流/A额定转矩电机转动惯量/（kgm2）额定转矩额定电流重量/kgYTD132-C4/18A 3.2/0.7 380 50 4/18 1500/333 9 22.10.03585YTD132-C4/18A4/0.9380 50 4/18 1500/333 11 27.70.03585YTD132-C4/18C5/1.1380 50 4/18 1500/333 13 34.60.05110YTD132-C4/18C 6.3/1.4 380 50 4/18 1500/333 16 43.60.05110YTD132-C4/18D8/1.

35、8380 50 4/18 1500/333 19 55.40.062130YTD160-C4/18C 1./2.2 380 50 4/18 1500/333 23 69.20.11170YTD160-C4/18D 12.5/2.8380 50 4/18 1500/333 29 86.50.14200YTD200-C4/24C 16/2.7 380 50 4/24 1500/250 38 1110.352.2/1.53.8/1.5320山东大学自学考试毕业设计（本科）17YTD200-C4/24C 17/2.8 380 50 4/24 1500/250 38117.60.35320YTD200-

36、C4/24D 18.5/3 380 50 4/24 1500/250 39 1280.43390经计算曳引机电机选型时，功率应大于 15.7kw，因此我选择型号为 YTD200-C4/24C。3.1.2 技术要求制造曳引机的原材料均应具有合格证，否则应进行检验，确认合格后方可使用。零部件应经检验合格后方可装配；外购件、外协件应有合格证明书方可装配。需要润滑的零部件均应装有作用可靠、易于维护的润滑装置。海拔高度不超过 1 000m，机房内的空气温度应保持在 540之间；环境相对湿度月平均值最高不大于 90，同时该月月平均最低温度不高于 25，供电电压波动与额定值偏差不超过7，环境空气不含有腐蚀性

37、和易燃性气体， 引钢丝绳表面不得涂上润滑剂与其他杂物。3.2 钢丝绳的选择3.2.1 钢丝钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形（或异形）丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理。制绳用钢丝的技术要求应符合下表的规定。 钢丝抗拉强度等级 1MPa钢丝绳中钢丝的位置1180 和 132013701570 和16201770 1960外股的外层钢丝YB/T5198YB/T5198YB/T5198YB/T5198GB/T8919内层钢丝，中心钢丝和绳芯钢丝_GB/T8919GB/T8919GB/T8919填充钢丝_GB

38、/T8919GB/T8919GB/T8919注 1：钢丝直径大于 1.8mm 时，执行 GB/T8919 标准注 2: 执行 GB/T8919 时，按一般用途钢丝绳用钢丝的规定注 3：同一层的所有钢丝应具相同的抗拉强度等级山东大学自学考试毕业设计（本科）18表 3-2 钢丝的技术要求绳芯 钢丝绳的绳芯分为纤维芯和钢芯，纤维芯应符合GB/T15030 中优等的要求，钢芯分为独立的钢丝绳（ IWB）和钢丝股芯（ IWS） 。3.2.2 钢丝绳的强度 最小破断力 Fmin,用 KN 表示，应按以下计算：Fmin=(k.d2 .Rr)/1000 式中：d-钢丝绳的直径，用mm 表示Rr-钢丝绳的等级，

39、用Mpa 表示，双强度钢丝绳等级见下表K-最小破断力经验系数钢丝绳的等级 /MPa钢丝绳类别Rdr/MPa1180/17701180/17701180/17701320/16201370/17701370/17701370/17701570/17701570/17701570/1770619 和 819 纤维芯819 钢芯819 钢芯619 和 819 纤维芯619 和 819 纤维芯819 钢芯819 钢芯619 和 819 纤维芯819 钢芯819 钢芯13701475147514101500157015701640167016701）钢丝绳外股与钢丝绳芯分层捻制2）钢丝绳外股与钢丝绳芯一

40、次平行捻制表 3-3 双强度钢丝绳的Rdr 值一般的电梯的钢丝绳的等级为1400-1500MP，所以我选择819 的钢芯的钢丝绳。山东大学自学考试毕业设计（本科）19 3.3 电梯的主要参数1）额定载重量（kg）：制造和设计规定的电梯载重量。有 630、1000、1600、20003000、5000kg 等几种。 2）轿厢尺寸（mm）：宽深高。宽根据不同的额定载重量有1100、1300、1500、2200、 2400mm、等几种。深根据不同的额定载重量有1400、1750、2250、2700、3600mm 等几种。高根据不同的额定载重量有 2200、2500mm 等几种。 3）轿厢形式：有单或

41、双面开门及其它特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电风扇、电话的要求等。4）轿门形式：有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。5）开门宽度（mm）：轿厢门和厅门完全开启的净宽度。6）开门方向：人在厅外面对厅门，门向左方向的为左开门，门向右方向开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称为中分门。7）曳引方式：常用的有半绕 1：1 吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。半绕 2：1 吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。全绕 1：1 吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。8）额定速度（m/s）：制造和设计所规定的电梯运行速度。有

42、0.25 、0.40、0.63 1.00m/s。9）电气控制系统：包括控制方式、拖动系统的形式等。如交流电机拖动或直流电机拖动，轿内按钮控制或集选控制等。10）停层站数（站）：凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。11）提升高度（mm）：由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离。12）顶层高度（mm）:由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。当 v0.63m/s 时，额定载重量为3000kg 时顶层高度为 4300mm。额定载重量为 5000kg 时顶层高度为 4500mm。当 v1.00m/s时，额定载重量为 630kg

43、时顶层高度为 4100mm。额定载重量为 1000kg 时顶层高度为4100mm。额定载重量为 1600kg 时顶层高度为 4300mm。额定载重量为 2000kg 时顶层高度为4300mm。13）底坑深度（mm）：由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度山东大学自学考试毕业设计（本科）20越快，底坑一般越深。v0.63m/s 时，额定载重量为 3000 5000kg 时的底坑深度为1400mm。v1.00m/s 时，额定载重量为 630 1000kg 时的底坑深度为 4100mm，额定载重量为 1600 2000kg 时的底坑深度为 4300mm。14）井道深度（mm）：由井道

44、底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离。15）井道尺寸（mm）：宽深。宽根据额定载重量的不同可分为 2100、2400、2700 、3600、4000mm 等几种，深根据额定载重量的不同可分为 1900、2300、2800、3200、3400 、4300mm 等几种。山东大学自学考试毕业设计（本科）21第四章 PLC 控制程序的设计4.1 PLC 控制系统的设计基本原则1) 最大限度的满足被控对象的控制要求。2) 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。3) 保证控制系统安全可靠。4) 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择 PLC 容量时应适当留有余量。

45、4.2 PLC 编程步骤具体编制一个PLC 控制程序的基本步骤如下：1)确定系统必须完成的各项任务及其顺序2)将 PLC 的 I/O 位分配给输入输出设备3)编制 PLC 程序（梯形图或指令代码）4)通过 PC 机、GPC 或 FIT 输入程序至 PLC5)检查程序有无错误（无错运行程序，有错修改返回，修改后继续运行）4.3 PLC 提供的编程语言1)标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言，它有以下特点；A A. .它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。B B. .梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是PLC 输

46、入点接的开关也可以是 PLC 内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。C C. .梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU 内部使用。D D. .PLC 是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当条件使用。山东大学自学考试毕业设计（本科）222)语句表语言，类似于汇编语言。3)逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能，左边画输入、右边画输出。4.4 电梯控制系统设计思想电梯控制是 PLC 控制的一个典

47、型应用。下面以五层楼电梯为例,说明利用 PLC 设计电梯的思想。首先，要开发一个模拟电梯作为被控对象,该模拟电梯应能满足如下要求: (1)能够发出 PLC 所需要的输入信号： 1）各楼层电梯到位行程开关模拟信号。2）电梯门开到最大的行程开关模拟信号，电梯门完全关闭的行程开关模拟信号。3）电梯的外部呼叫信号：一楼上呼叫，二楼上呼叫，二楼下呼叫，三楼上呼叫，三楼下呼叫，四楼上呼叫，四楼下呼叫，五楼下呼叫。4）电梯内部的：一楼呼叫, 二楼呼叫, 三楼呼叫,四楼呼叫,五楼呼叫,电梯开门按钮模拟信号，电梯关门按钮模拟信号。 (2)能够接受 PLC 发出的控制信号并完成相应的动作。 1）电梯的上行,电梯的

48、下行,接到“停信号”后停止。 2）接到“开门信号”后开门,接到“关门信号”后关门。3）接到某“楼层显示信号”后相应的楼层显示灯亮。4）接到“电梯上行显示信号”后电梯上行显示灯亮,接到“电梯下行显示信号”后电梯下行显示灯亮。 5）接到某“呼叫保持信号”后相应的呼叫保持灯亮。(3)模拟电梯能够直观地反映 PLC 程序运行的结果：1）模拟电梯显示电梯的物理位置，以比较 PLC 发出的楼层指示信号是否正确。2）模拟电梯显示电梯的运行方向，以比较 PLC 发出的电梯运行方向指示信号是否正确。3）模拟电梯显示电梯开关门的动作, 以配合 PLC 发出的开关门信号。4）模拟电梯是以运行的形式反映 PLC 程序

49、执行结果的，故模拟应尽可能的逼真,给人身临其境的感觉。 5）该模拟电梯可实现真实电梯所要求的功能,对 PLC 编程没有任何的附加限制,用户山东大学自学考试毕业设计（本科）23所编写的程序不同,可实现的电梯运行方式亦不同,即电梯的运行方式只受用户的程序控制,而不受模拟电梯的限制。该模拟电梯的控制分两部分,一部分是电梯的内部控制,另一部分是电梯的外部控制。模拟电梯可以满足 PLC 对控制对象(五层电梯)的所有要求,“用户”可以用手点电梯上的按钮,表示“呼叫”,同时,此呼叫信号发向 PLC ,PLC 接到该信号后,经过控制程序发出控制指令,模拟电梯上的指示灯及楼层指示信号代替真正电梯的机械、显示等动

50、作。 PLC 控制电梯系统既克服了继电接触器控制电梯系统工作可靠性差,事故率高的缺点；又克服了单片机控制电梯系统抗干扰能力差的缺点,所以具有广阔的发展前景。程序流程：当行程开关无信号时，电梯停止不动，当行程开关有信号时，分为下列几种情况：A当电梯在一楼时，如果 2.3.4.5 楼有信号时，电梯上升；如果没有信号，流程停止。B当电梯不在一楼，在二楼时，如果 1 楼有信号时，电梯下降；如果 3.4.5 楼有信号，电梯上升。如果都没信号，这个流程停止。C当电梯也不在二楼，在三楼时，如果 1.2 楼有信号时，电梯下降；如果 4.5 楼有信号时，电梯上升；如果都没有信号，这个流程停止。D当电梯也不在三楼

51、，在四楼时，如果 1.2.3 楼有信号时，电梯下降；如果 5 楼有信号时，电梯上升；如果都没有信号，这个流程停止。E当电梯也不在四楼时，在五楼时，如果 1.2.3.4 楼有信号时，电梯下降；如果都没有信号，这个流程停止。F如果都不在这些楼层，则电梯处于上升状态或下降状态。如果处于上升状态，执行上升流程；如果处于下降状态，分为下列几种情况：当四楼向下呼叫或选层，如果四楼行程开关有信号，则在四楼停下；如果没有，则继续往下执行。当三楼向下呼叫或选层，如果三楼行程开关有信号，则在三楼停下；如果没有，则继续往下执行。当二楼向下呼叫或选层，如果二楼行程开关有信号，则在二楼停下；如果没有，继续往下执行。当一

52、楼向下呼叫或选层，一楼的行程开关到，在一楼停下来；当不是，则复位等待，一楼的行程开关到，在一楼停下。山东大学自学考试毕业设计（本科）24 是 否 是 是电梯在一楼 否 否2345 是否有信号电动机正转电梯上升停止 是 是 否 电梯在 2楼 是 否1 楼是否有信号电动机反转电梯下降345 楼是否有信号电动机正转电梯上升 否行程是否有信号电梯静止山东大学自学考试毕业设计（本科）25 是 是 否停止电梯在 3 楼 是 否12 楼是否有信号电梯反转电梯下降 否45 楼是否有信号电梯正转电梯下降 是 是 否停止电梯在 4 楼 是 否123 是否有信号电动机反转电梯下降5 楼是否有信号 否山东大学自学考试

53、毕业设计（本科）26电动机正转电梯上升停止 是 是 否电梯在 5楼1234 是否有信号电动机反转电梯下降 否执行上升流程 是 是执行下降流程 否4 楼向下或选层4 楼行程开关是否有信号4 楼停 是 是3 楼向下或选层 否山东大学自学考试毕业设计（本科）273 楼行程开关是否有信号3 楼停 是 是 否2 楼行程开关是否有信号2 楼停2 楼向下或选层 是 是1 楼向下或选层 否1 楼行程开关是否有信号1 楼停复位等待图 4-1 电梯运行的流程图 山东大学自学考试毕业设计（本科）28 上面的图是外乎设置，当电梯外面有呼叫时相应的开关闭合，给上升沿微分位一个脉冲，并且相应的线圈通电并自锁。上升沿微分位

54、 DIFU 主要功能是检测上升变化。呼叫显示功能回路通过自锁来实现。山东大学自学考试毕业设计（本科）29例如：当有三层上外呼的时候，0.04 闭合，DIFU 25.00 得到一个脉冲，10.05 通电，常开开关 10.05 自锁，电梯上升。上面的图是内呼设置，当电梯里面有呼叫时相应的开关闭合，给上升沿微分位一个脉冲，并且相应的线圈通电并自锁。例如：当有四层内呼的时候，1.00 闭合，DIFU 41.00 得到一个脉冲，11.05 通电，常开开关 11.05 自锁。山东大学自学考试毕业设计（本科）30上图主要功能是当电梯到达指定楼层时，相应的限位开关闭合，并给上升沿微分位一个脉冲。限位开关又称行

55、程开关，可以安装在相对静止的物体(如固定架、门框等，简称静物)上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上。当运动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机。例如：当电梯到达二层时，限位开关 1.03 闭合，给 DIFU31.00 一个脉冲信号。山东大学自学考试毕业设计（本科）31上面的图的主要功能是楼层的显示，当电梯到达某楼层时，相应的限位开关闭合，线圈通电，回路自锁，并把相应的数字移到 DM0 通道。七段译码显示器 SDEC 则把 DM0 通道中的数字翻译出来，结果就显示出了相应的数字。山东大学自学考试毕业设计（本科

56、）32例如：当电梯到达三层时，限位开关 1.05 闭合，线圈 45.01 通电，开关 45.01 自锁，并且把要翻译的数字 3 移到 DM0 通道 ，同时七段译码器 SDEC 工作，把 3 翻译并显示出来。山东大学自学考试毕业设计（本科）33上面两图：当图中其中一个上升沿开关闭合时，KEEP 指令得电，保持上行或下行，当电梯在每个楼层都有呼叫时 KEEP 指令不能复位。当无呼叫时，电梯到达某一楼层相应的限位开关闭合，KEEP 指令复位，上升保持下降保持停止。例如：当电梯在一层，有三层上外呼时 DIFU23.00 有脉冲，KEEP35.00 和 KEEP36.00得电保持，如果三层以上没有呼叫的

57、话，到达三层时触动限位开关，32.00 就会得到脉冲，KEEP35.00 复位。山东大学自学考试毕业设计（本科）34上图：主要功能是上行停止，当电梯在上行过程中有呼叫的话，那么相应的开关就会闭合，当到达相应楼层时，相应的限位开关也会闭合，那么这个回路中的线圈就会通电，常闭开关 35.01 断开，线圈 11.07 和 13.00 断电，上升和上升显示停止。同时时间继电器开始计时，10 秒之后时间继电器及时完毕，常闭开关 TIM000 断开线圈 35.01 断电。电梯继续上升，有上行显示。例如：电梯从一层上升，有三层上外呼，那么常开开关 35.00 一直闭合，线圈 11.07和 13.00 通电即

58、电梯上升有上升显示，同时常开开关 10.05 闭合，当电梯到第三层时脉冲开关得电，线圈 35.01 通电，线圈 11.07 和 13.00 断电，并且在 10 秒后电梯继续上升。山东大学自学考试毕业设计（本科）35上图：主要功能是下行停止，当电梯在下行过程中有呼叫的话，那么相应的开关就会闭合，当到达相应楼层时，相应的限位开关也会闭合，那么这个回路中的线圈就会通电，常闭开关 36.01 断开，线圈 12.00 和 13.01 断电，下降和下降显示停止。同时时间继电器开始计时，10 秒之后时间继电器及时完毕，常闭开关 TIM001 断开线圈 36.01 断电。电梯继续下降，有下降显示。山东大学自学

59、考试毕业设计（本科）36上面两张图：当上行停止和下行停止时，开关 35.01、36.01 闭合，给 DIFU46.00 一个脉冲。所以常开开关 46.00 通电，回路中的线圈 46.01 闭合，开关 46.01 自锁，TIM002 计时。4 秒之后常开开关 TIM002 闭合，线圈 46.02 通电，开关 46.02 自锁，常开开关 46.02 闭合，KEEP 47.00 得电保持，常开开关 47.00 闭合，线圈 10.00 通电即电梯开门。同时时间继电器 TIM003 开始计时，6 秒后常闭开关 TIM003 断开，线圈 46.02 断开，山东大学自学考试毕业设计（本科）37常开开关 TI

60、M003 闭合，线圈 36.03 通电，开关 36.03 自锁，TIM004 开始计时。4 秒后，常闭开关 TIM004 断开回路断电，常开开关 TIM004 闭合，KEEP 47.00 复位，线圈 10.00断电（开门停止）；KEEP 47.01 得电，常开开关 47.01 闭合，线圈 10.01 得电（关门运行）；线圈 36.04 通电，开关 36.04 自锁，时间继电器 TIM005 开始计时，6 秒后常闭开关 TIM005 断开，线圈 36.04 断电，常开开关 TIM005 闭合，KEEP 47.01 复位，常开开关断开，线圈 10.01 断电（关门停止）。 山东大学自学考试毕业设计

61、（本科）38结 论毕业设计是专科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的设计出电梯 PLC 控制，我摆脱了单纯的理论知识学习状态。通过实际设计相结合，锻炼了我综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平。通过 PLC 控制电梯，实现电梯的运行速度、反映时间和停层的准确度达到一定的标准，而对电梯的速度、运行状态、安全、可靠、消防等进行合理的设计。综合考虑电梯 PLC 控制系统，能够达到“稳、准、快”的要求，这就要求我们的设计必须严密、可靠。通过这次毕业设计，提高了我的意志力和品质力，提升了自

62、己的忍耐力，懂得了怎样缓解压力，学会了独立思考、逻辑思维、提出问题、分析问题、解决问题的方法。这是我们希望看到的，也正是我们进行毕业设计的目的所在。山东大学自学考试毕业设计（本科）39致 谢历时几个月的毕业课题设计接近尾声，在这段课题设计时间中遇到不少困惑，在理论分析和实际情况结合在一起，对此让我有了新的认识。毕业设计是一个不断发现问题、解决问题的过程，是一个自我完善、自我提高的过程。 本次毕业课题设计能够顺利进行并最终室成，除了自身的努力外，还要感谢指导老师对我的课题自始至终的关爱和热心的指导。另外感谢检查和督促我们毕业设计的各位同学和老师。山东大学自学考试毕业设计（本科）40参考文献（1）

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