高级技师论文—PLC在电梯控制中的应用

技师专业论文（高级）工种：维修电工PLC控制器在电梯设备中的应用姓名：身份证号：等级：高级技师准考证号：申报者单位：培训单位：、鉴定单位：、日期：2012年月引言如今，随着科技的进步，自动控制这一领域也得到了迅速发展，相关科技得到了广泛普及和应用。在工业控制方面，采用微机技术的可编程序控制器（简称PLC）正在世界各地，各个领域得到迅速发展。电梯——标志现代物质文明的运输工具，是机电一体化的复杂运输设备。目前电梯的生产情况和使用数量已经成为国家现代化城市的标志之一，随着现代化的城市的高度发展，每天都有大量人流和物流需要运输。以上两项事实，使得PLC在电梯控制领域中的应用成为一种必然的需要，本文主要论述的内容就是这一应用中的一些问题。目录摘要----------------------------------------------1第一章PLC简介---------------------------------------21.1PLC的概念与功能----------------------------------21.2PLC的特点及组成----------------------------------2第二章PLC在电梯控制领域中的应用---------------------32.1电梯领域中PLC与其他控制方式的对比----------------32.2PLC工作原理--------------------------------------52.3电梯自动控制方式---------------------------------62.4有PLC参与的电梯控制系统-------------------------72.5PLC对电梯变频电机的控制--------------------------82.6PLC用于电梯控制的梯形图--------------------------9总结-----------------------------------------------11参考文献----------------------------------------121摘要随着我国科技与经济的进步，电梯逐渐融入我们的日常生活与工作当中。它不仅仅是高层建筑里的必备设施，在多层建筑里也是不可缺少的运输工具。电梯的控制系统已由初期的继电控制向微机控制发展。可编程控制器由于具有可靠性高，功能强大等特点已经成为电梯微机控制系统的核心。比较先进的电梯设备控制单元普遍采用可编程控制器PLC对机器进行全过程控制整个控制系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的升降；加、减速；平层、起动、开关门等过程进行自动控制。其机构简单、运行效率高、平层精度高，易于操作与维护。【关键词】PLC电梯设备自动控制2第一章PLC简介1.1PLC的概念与功能PLC即可编程序控制器，它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。他采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、时序运算、定时、计数和算数运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC在传统顺序控制器的基础上，引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术形成的新型工业控制装置，目的是取代传统继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能。1.2PLC的特点及组成可编程序控制器的特点总结为如下几条。（1）通用性好：PLC是通过软件来实现控制的。同一台PLC可用于不同的控制对象，只需改变软件就可以实现不同的控制要求。（2）硬件的可靠性高，环境适应性好，抗干扰能力强。（3）功能强：既可对数字量进行控制，也可对模拟量进行控制；既可单控，又可群控；既可现场控制，又可远距离控制；（4）编程简单，使用方便：采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容易掌握。（5）体积小、重量轻、功耗低、采用半导体集成电路。PLC实质上是一种工业控制用的专用计算机。PLC系统也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。（1）PLC的硬件系统：PLC的硬件系统是指构成PLC的物理实体3或称物理装置，也就是它的各个结构部件。由中央处理器CPU、存储器、I/O模块、编程器、I/O扩展机、外部设备和电源等组成。图1.PLC硬件系统基本组成（2）PLC的软件系统：PLC的软件系统是指PLC所使用的各种程序集合，包括系统程序（系统软件）和用户程序（应用软件）。系统程序包括监控程序、编译程序及诊断程序；用户程序是用户根据现场控制的需要，使用PLC的程序语言编制的应用程序，用以实现各种控制要求，这部分正是本次设计的核心工作，即本次设计使用PLC的过程语言编制出应用程序。硬件系统和软件系统是相辅相成的，它们共同构成PLC系统，缺一不可，没有软件的PLC系统称为裸机系统，是没有什么用途的。同样，没有硬件系统，软件系统也就无立足之地。第二章PLC在电梯控制领域中的应用2.1电梯领域中PLC与其他控制方式的对比目前，我国国产电梯大部分为继电器和PLC控制系统，继电器控制系统性能不稳定，故障较多，给乘用人员的生活带来不便。因而传统的电梯控制系统的更新势在必行。可编程控制器在电梯控制中得到4广泛应用。电梯的可靠性在电梯的性能指标中尤为重要。电梯的可靠性直接或间接的影响着生产力的发展。在电梯控制领域，采用PLC控制技术来取代传统控制方式，也已经成为当今工业及民用领域的发展主流。PLC在电梯控制上的应用主要是对PLC技术的理解、消化、吸收的基础上，将它运用于电梯的控制中，从而改变传统继电器接触式电梯可靠性差、接线繁琐、控制复杂的弊端使电梯的控制变得简单方便，而且经过PLC的控制还可使电梯的可靠性明显提高。PLC在电梯控制领域的优势总结如下：（1）在控制功能方面，PLC与单片机或通用微机相比，工作更可靠，编程十分简单，使用非常方便，应用设计和调试周期可大为缩短，又能在恶劣的环境下工作，因而深受人们的欢迎。（2）硬件的可靠性高：PLC由于采用了微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成；另外还采用了屏蔽、滤波、隔离等抗干扰的措施，使其故障率明显下降。PLC还具有完善的自诊断能力，检查判断故障迅速方便，因而便于维修。（3）环境适应性好，抗干扰能力强：PLC是专为工业控制设计的控制装置，能适应工业现场的恶劣环境；（4）接线简单：PLC的接线只需将输入信号的设备与PLC输入端子连接，将接受输出信号执行控制任务的执行元件与PLC的输出端子连接；总之PLC的结构紧凑，坚固耐用，又具有较强的环境适应性和较高的抗干扰能力，因此是实现机电一体化的理想控制设备。5当然，PLC也并非十全十美，其缺点是：（1）价格还比较高：一般来说，比继电器控制高，比一般的单板机系统也高。（2）工作速度较计算机慢，输出对输入的影响有滞后现象。（3）在使用中，要求使用者应具有一定的计算机知识。2.2PLC工作原理PLC有两种工作状态，即运行（RUN）状态和停止（STOP）状态。在运行状态，PLC通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直到PLC停机或切换到停止工作状态。PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。在工作状态下，执行一次下图所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期。其典型值为1-100ms，如图2所示。除了执行用户程序外，在每次循环过程中，PLC还要完成内部处理、通信处理等工作，每一次循环的具体阶段，如图3所示。图2.PLC扫描周期6图3.PLC工作过程示意图2.3电梯自动控制方式对于PLC控制的电梯系统而言，其一旦启动，将进入一个自动循环控制的过程中，这个过程也是一个逻辑判断的流程，电梯将根据外接的呼梯等输入信号，来自动判断何时应该执行上行，下行，停止等输出信号。当然这个过程也离不开许多传感器和控制逻辑。如图4所示，简单说明电梯控制过程。7图4.电梯系统控制过程2.4有PLC参与的电梯控制系统电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图5所示，为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC8输入接口送入PLC，存储在存储器中。经过PLC预先编制好的程序处理，形成输出信号传递到输出接口，向拖拽系统和门机控制系统等发出控制信号。从而实现了基于PLC的电梯自动控制。图5.PLC电梯控制系统2.5PLC对电梯变频电机的控制电梯能够升降，主要依靠拖拽电机，PLC对电梯的控制，也主要体现在对于拖拽电机的控制上，目前比较先进的是变频电机，这类电机可以通过改变输入频率来改变其输出的速度或者扭矩。以变频电机拖拽的电梯为例，说明一下PLC在其升降控制过程中的控制方式。图6.电梯运行曲线示意图电梯的运行由变频器控制，一次完整的运行过程，就是曳引电动机从起动、匀速运行到减速停车的过程。为使乘客拥有良好的舒适感，电9梯采用S型速度曲线，转换成频率曲线如图6所示。此处以高速50Hz，爬行速度6Hz,检修速度10Hz为例，来进行说明，当PLC发出正转（或反转）高速运行，变频器从0Hz到50Hz开始启动，启动经过一段时间后，维持50Hz运行。当换速信号到时，PLC撤消高速信号，同时输出爬行，爬行频率为6Hz。从50Hz下降到6Hz在短时间内完成。当到达6Hz速度时，就以此速度爬行。当平层信号达到时，撤消正转（或反转）及爬行信号，变频器从6Hz减速到0。电梯就会准确的停留在这一层了。在检修模式下，按下检修键后，只能以检修速度运行。按下检修上行时，以检修速度（10Hz）上行，松开按键，立即停止。同理，按下检修下行时，以检修速度(10Hz)下行，松开按键，立即停止。2.6PLC用于电梯控制的梯形图此处截取了部分梯形图，该部分是控制电梯上下行运行条件的，如图7所示。对于这一部分梯形图。解读如下：1.在非检修状态下，如若电梯没有下行接触器接通，门锁正常，按下向上按钮，电梯上行；反之按下向下按钮，电梯下行。当电梯行至要求的层数时会停止。2.在检修状态下，如果启动，则向上灯亮（意味着按下向上按钮），电梯上行，向下灯亮（意味着按下向下按钮），电梯下行。3.在检修状态下，如果没有启动信号，则电梯自动归位于上面或下面临近的一个楼层。10图7.PLC电梯控制梯形图（截取部分）11总结本论文对PLC的在电梯控制领域中的应用进行了介绍和论述。整片论文通过分析PLC控制原理，电梯运行过程，自动控制流程，PLC梯形图等方面，论述了PLC这种工业上流行的控制方式与电梯这种现代生活必不可少的运输工具之间的结合。从技术的角度考虑，PLC比较适合应用于电梯控制领域，同时也能够满足现代社会对于电梯控制的诸多要求，较为顺应时代潮流。但PLC作为控制领域一场技术革新的发起者的同时，针对于每个受控设备，也难免有一些不足之处。本论文仅对以上内容进行了简单但严谨的讨论和描述，如有不足之处，希望能够得到指正。12参考文献[1]李秧耕,何乔治,何峰《电梯基本原理及安装维修全书》北京：机械工业出版社，2003[2]刘载文，李毫升，钟亚林《电梯控制技术》电子工业出版社，1996[3]薛迎成，何坚强《PLC基础与实战》电子工业出版社，2010[4]俞国亮《PLC原理与应用》清华大学出版社，2005