基于plc电梯控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于plc电梯控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

影响非常大。 色彩宜人，格调高雅，制作精良的电梯，乘客自然会有一种安全的感觉，有一种视觉上的舒适。 用料低廉，款式陈旧，色彩沉闷，甚至破破烂 烂的电梯，乘客视觉协调无从谈起，乘坐电梯的第一感觉就是不安全。 国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的，甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。 ②消除电磁辐射。 如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小，而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。 这样不仅可以保证乘客的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化 (0A)、楼宇自动化 (BA)、通讯自动化 (CA)的正常运转。 ③舒适感。 通过采用高载频波矢量静 音变频器，可降低噪声变换频率及电第 1 章 绪论 7 压。 以 CPU 控制电压及频率的连续变换方式，按人体生理适应要求，利用计算机优化设计而成的理想运行曲线，实现更稳定、更舒适的运行。 对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。 此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。 随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内，心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。 因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶 梯的周围种植花草；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目；在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁；在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等。 电梯的功能要求 图 11 信号控制系统 （ 1）电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开 /关门的功能。 （ 2）利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。 （ 3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。 （ 4）电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。 电机正传，电梯上升；电佳木斯大学工学学士学位论文 8 梯反转，电梯下降。 （ 5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。 电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。 （ 6）每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的层面指令按。 （ 7）电梯启动、运行、到站实现速度调节。 （ 8）行车时，门厅和轿厢都不能开门；开门之后不能停车，有门锁连锁保护平层时可自动 开门、手动开门，夹人时自动开门。 设计的研究内容 我国国产电梯多为继电器和 PLC 控制方式，继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷， PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。 对比电梯的各种控制系统 PLC 更能适合当今现状的需求，本设计基于 PLC 实现八层载客电梯的控制系统设计。 设计的主要内容如下： 首先对电梯系统及可编程控制器（ PLC）作了比较全面的总结和介绍。 接着阐述了电梯控制系统的分类及特点，电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。 确定了系统的总体 结构，由 PLC 来实现电梯信号控制，通过双速电机、PLC 选型、 I/O 点数分配等完成系统硬件开发；同时，在分析电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图，提出了模块化编程思想，完成系统的软件开发。 第 2 章 控制对象介绍 9 第 2章 控制对象介绍 电梯简介绍 电梯是一种特殊的起重运输设备，有轿厢及配重拖动电机及减速传动机械井道及井道设备召唤系统及安全装置构成。 轿厢是载人或装货的部位，配重是为了改变电梯电机负载的特性以提高电梯的安全性而设置的。 图 21 是电梯拖动系统示意图，图中可见电梯的轿厢及配重分系在钢丝绳的两端，钢丝绳跨挂在曳引轮 上，曳引轮经减速器机构由电机拖动，形成轿厢的上下运动。 图 21 电梯拖动系统示意图 1— 电动机； 2— 减速机构； 3— 曳引轮； 4— 钢绳； 5— 轿箱； 6— 配重 井道指建筑物中用于安装电梯并提供电梯运行的通道，轿厢及配重都是在井道中运行的。 井道在各楼层设有门厅及呼梯设备。 门厅有门厅门，厅门顶部装有层楼指示灯，用于指示电梯的运行方向及电梯所在的位置。 门厅里还设有呼梯盒，用于在每层站召唤电梯。 呼梯盒常安在厅门外离地面 1 米左右的墙壁上，基站与顶站只有一个按钮，中间层站有上呼与下呼两个按钮，按钮下带有呼梯记忆灯。 基站 的呼梯盒上还设有钥匙开关，供司机开关电梯。 为了实现轿厢的正常运行及准确停车，井道中往往要安装许多定位装置及安全设备。 井道的顶部和底部还设有冲顶及蹲底的缓冲设备。 轿厢中设有自动门机，用来完成电梯的开门及关门任务。 电梯门分厅门及轿门，当电梯停靠某层时，此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭。 电梯的操佳木斯大学工学学士学位论文 10 纵箱也安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作命令。 上面设有与电梯层站数相同的内选层按钮（带内选指示记忆灯），上下行启动按钮（带上下行指示记忆灯），开关按钮，急停按钮，层楼指示灯的控制开关，电梯运行状态选择钥匙开关（选 择电梯是自动运行司机状态下运行，还是检修状态）等。 电梯的主要组成部分 （ 1）曳引部分：通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。 电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。 （ 2）轿厢和厅门：轿厢由轿架，轿底，轿壁和轿门组成；厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式和直分式等。 （ 3）电器设备及控制装置：有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅外指示器组成。 （ 4）其它装置：对重装置、补偿装置等。 电梯的安全保护装置 （ 1）电磁制动器：装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断 电制动。 （ 2）强迫减速开关：分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。 （ 3）限位开关：当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动 ,强迫停车。 （ 4）行程极限保护开关： 当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。 （ 5）急停按钮：装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。 （ 6）厅门开关：每个厅门都装有门锁开关。 仅当厅门关上才允许电梯启动；在运行中如出现厅门开 关断开，电梯立即停车。 第 2 章 控制对象介绍 11 （ 7）关门安全开关：常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。 （ 8）超载开关：当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。 （ 9）其它的开关：安全窗开关，钢带轮的断带开关等。 电梯的安全运行有以下一些主要控制要求 拽引电机引导轮磁铁板平层感应器厅门轿门上磁铁板下磁铁板对重电梯的平层,停层装置示意图 图 22 电梯的平层、停层装置 佳木斯大学工学学士学位论文 12 轿厢中的乘客及门厅中的等待电梯的人都需要知 道电梯的位置，因而轿厢及门厅中都设有以楼层标志的电梯位置。 电梯的运行还需要更加准确的电梯位置信号，以满足制动停车等控制的要求。 传统电梯的位置信号一般由设在井道中的位置开关，如磁感应器提供，当轿厢上设置的隔磁板插入感应器时，发出位置信号，并启动楼层指示（见图 22）。 司机及乘客可按下轿厢内操作盘上的选层按钮选定电梯运行的目的楼层，此为内选信号。 按钮按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯电亮。 在门厅等候的电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤信号，此为外唤信号。 该信号也需要 记忆并点亮门厅的上行或下行指示灯，这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。 电梯自动运行时应根据内选及外唤信号，决定电梯的运行方向及在哪些站点停站。 一般情况下电梯按先上后下的原则安排运送乘客的次序，而且规定在运行方向确定之后，不响应中途的反向呼唤要求，直到到达本方向的最远信号站点才开始返程。 轿厢在运动方向确定，轿厢门已关好时启动运行，运行的初始阶段是加速运行阶段，其后是稳定运行阶段。 轿厢运行后需确定在哪一层站停车，平层即指停车时 ，轿厢的底与门厅“地平面”应相平齐，一般都有具体的平层误差规定，如平层时两平面相差不得超过 5 毫米。 平层停车过程需在轿厢底面与停车楼面相平之前开始，先是减速，再是制动，以满足平层的准确性及乘客的舒适感。 传统电梯的平层开始信号由平层感应器发出。 如图 2 所示，上平层感应器 KR11 及下平层感应器 KR12 装在轿厢顶部，隔磁板安装在井道壁上。 上行时， KR12 首先插入隔磁板，发出减速信号，电梯开始减速，至 KR12 插入隔磁板时，发出开门及停车信号，电第 2 章 控制对象介绍 13 动机停车，抱闸抱死；下行时 KR11 首先插入隔磁板，发出减速信号，电梯开始减速 ，至 KR11 插入隔磁板时，发出开门及停车信号。 电梯的安全保护很多，如前面提到的冲顶与蹲底，断钢丝绳，轿厢内人员的跌落逃生等保护，还有消防运行等多项。 除了控制要求外，电梯常见的工程问题还涉及电梯的拖动设备及拖动控制方式。 电梯的提升机构，齿轮曳引轮主要由驱动电动机电磁制动器（也称电磁抱闸）减速器及曳引轮组成。 驱动电机可以是直流电动机也可以是交流电动机。 为了满足电梯的运行过程中速度变化的要求，在应用变频前，电梯交流拖动多使用多绕组变速电机，变频器诞生以来，已有越来越多的电梯采用变频驱动。 采用变速 电机时，电机的正反向运转使用接触器换向，启动调速采取改变电机绕组及切换电机绕组中所串电阻实现。 采用变频调速时，电机换向及变速都通过变频器控制端子实现。 在这两种拖动方式中，电磁抱闸都是很重要的，它是电机制动的主要设备，抱闸要求有足够的制动力，抱闸一般在通电时打开，断电时闸死。 电梯还有一些高层次的性能指标，如电机加减速曲线控制及高准确度的平层控制要求等，前者涉及电梯运行过程中的加速大小，关系到乘客的舒适感，后者涉及乘客数量变化对准确平层的影响。 总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前，电梯使用继电接触器控制的时代，很难生产出质量优良的电梯，而现在，可编程控制的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。 随着 PLC 应用技术的不断发展，它已经成为电梯运行中的关键技术。 第 3 章 硬件设计 15 第 3章 硬件设计 可编程控制器（ PLC）的选型 考虑到本次设计的电梯系统有八层，且开关量居多，模拟量较少；对于开关量控制为主的系统而言，一般 PLC 的响应速度足以满足控制的要求，在小型PLC 中整体式比模块式的价格便宜，体积也，综合考虑后，系统选择了日本三菱公司生产的 FX2N 系统。 FX2N 系统 PLC 具有以下几方面的优点： 1） FX2N 配置灵活，除主 机单元外，还可扩展 I/O 模块， A/D 模块， D/A模块和其它特殊功能模块。 2） FX2N 指令功能丰富，有各种指令 107 条，且指令执行速度快。 3） FX2N 可用内部辅助继电器 M，状态继电器 S，定时器 T，寄存器 D，计数器的功能和数量满足了系统控制要求的需要。 4） FX2N 的编程可用编程器，也可以在 PC 机上使用三菱公司的专用编程软件包。 交流双速电梯的主电路 图 31 是交流双速电梯的主电路图。 图中 M1 为电梯专用型双速笼型异步电动机； KM KM2 为电动机正反转接触器，用以实现电梯上、下行控制；KM KM4 为电梯高低速运行接触器，用以实现电梯的高速或者低速运行；KM5 为启动加速接触器； KM KM KM8 为减速制动接触器，用以调整电梯制动时的加速度； L L2 与 R R2 为串入电动机定子电路中的电抗和电阻，当 KM1 或者 KM2 与 KM3 通电吸合时，电梯将进行上行或下行启动，延时后KM5 通电吸合，切除 R L1，电梯将转为上行或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令后， KM3 断电释放， KM4 通电吸合，电机转为低速接法，接入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且 KM6KM8 依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高 停车制动时的舒适感；至平层位置时，接触全部断电佳木斯大学工学学士学位论文 16 释放，抱闸抱死，电梯停止运行。 图 31 交流双速电梯主电路 第 3 章 硬件设计 17 门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路 图 32 为电梯的门机、抱闸、门锁及安全运行电路。 门电动机为他励直流电动机，可由 KM KM10 控制其正反转。 KM9 接通时，电阻 R2 与电动机电枢并联，电流由电枢左端流向右端，电动机正转实现开门，压下 SQ8 时， R2部分被短接，实现开门调速。 KM10 接通时，电动机将反转，实现关门，并由SQ SQ10 与 R3 一起实现关门调速。 当电梯上下运行时，抱闸应 打开，其线圈应通电。 电梯停止运行时，抱闸应抱死，其线圈应断电。 将所有厅、轿门开关串联在一起，控制门锁继电器 KA1，实现全部门关闭后电梯才能运行的控制。 将安全窗。