電梯控制系統(tǒng)

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1、 畢業(yè)綜合實(shí)踐 題 目： PLC控制的電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 別： 電氣電子工程系 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 班 級(jí)： 自動(dòng)化0902 學(xué) 號(hào)： 09033112 作 者： 傅凌穎 指導(dǎo)老師： 林向華 專業(yè)技術(shù)職務(wù)： 講師 2011年 12 月 浙江溫州 溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)綜合實(shí)踐開(kāi)題報(bào)告 姓 名： 傅凌穎 學(xué) 號(hào)

2、： 09033112 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 課程名稱： PLC控制的電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 林向華 2011年 12月 19日 本課題意義及現(xiàn)狀、需解決的問(wèn)題和擬采用的解決方案 隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多電梯已經(jīng)成為不可缺少的運(yùn)輸設(shè)備。電梯控制技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段：繼電器控制階段，微機(jī)控制階段，現(xiàn)場(chǎng)總線控制階段。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程

3、簡(jiǎn)單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。當(dāng)乘員進(jìn)入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動(dòng)關(guān)閉后控制系統(tǒng)進(jìn)行下列運(yùn)作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)，判定轎廂運(yùn)行方向，保證轎廂平層時(shí)減速，將轎廂停在選定的樓層上，同時(shí)，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動(dòng)開(kāi)關(guān)門。另外在轎廂內(nèi)外均要有信號(hào)燈顯示電梯運(yùn)行方向及樓層數(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來(lái)越廣。 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師：

4、 年 月 日 專業(yè)教研室審查意見(jiàn)： 教研室負(fù)責(zé)人： 年 月 日 目 次 1 緒論.............................................................1 1.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題........

5、.....................1 1.1.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn).....................................1 1.1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題.................................1 1.2 PLC及在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)................................... 2 1.2.1 PLC的特點(diǎn)................................................... 2 1.2.2 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)................

6、........................... 2 2 電梯結(jié)構(gòu)原理及方案設(shè)計(jì)...........................................3 2.1 電梯結(jié)構(gòu)及原理 ................................................3 2.1.1 電梯整體結(jié)構(gòu).................................................3 2.1.2 電梯工作原理.................................................4 2.1.3 電梯電氣系統(tǒng)原

7、理結(jié)構(gòu)圖....................................... 2.2 方案設(shè)計(jì).......................................................4 2.2.1 電梯系統(tǒng)性能.................................................4 2.2.2 電梯理想運(yùn)行曲線圖...........................................5 2.2.3 功能流程圖.................................................

8、..6 3 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)............................................. 7 3.1 I/O點(diǎn)數(shù)的分配................................................. 7 3.1.1 I/O分配表................................................... 7 3.2 外部接線圖及PLC的選擇.........................................9 3.2.1 外部接線圖.........................

9、..........................9 3.2.2 PLC機(jī)型的選擇.............................................. 10 4 PLC控制系統(tǒng)部分軟件設(shè)計(jì)........................................ 11 4.1 電梯開(kāi)關(guān)門的控制..............................................11 4.1.1 電梯關(guān)門程序................................................11 4.1.2 電梯慢速開(kāi)關(guān)門程序

10、..........................................12 4.1.3 電梯開(kāi)門程序................................................12 4.1.4 電梯平層開(kāi)門程序............................................13 4.2 電梯控制系統(tǒng)..................................................15 5 變頻器的介紹....................................................

11、16 5.1 我國(guó)變頻器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用概況................................16 5.1.1 變頻器的發(fā)展................................................16 5.1.2 我國(guó)變頻器的應(yīng)用............................................16 5.1.3 國(guó)內(nèi)變頻器技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景..............................17 5.1.4 變頻器調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能原理....................................1

12、7 5.2 變頻器的結(jié)構(gòu)及機(jī)型的選擇......................................18 5.2.1 變頻器的結(jié)構(gòu)................................................18 5.2.2 變頻器的選擇................................................18 5.2.3 電機(jī)的選擇..................................................18 5.3 輸入輸出端子介紹.............................

13、.................19 5.4 操作面板說(shuō)明..................................................20 5.5 基本操作過(guò)程..................................................21 6 變頻調(diào)速及軟硬件調(diào)試過(guò)程........................................22 6.1 變頻調(diào)速原理 .................................................22 6.2 PLC與變頻器硬件連接.......

14、................................... 22 6.2.1 五層電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖..............................22 6.2.2 變頻器實(shí)物接線圖............................................23 6.3 參數(shù)設(shè)置及操作過(guò)程............................................24 6.3.1 參數(shù)設(shè)置....................................................24 6.3.2 參數(shù)設(shè)置過(guò)

15、程................................................25 6.4 程序塊調(diào)試....................................................27 結(jié)論...............................................................28 致謝...............................................................29 參考文獻(xiàn).......................................

16、....................30 附錄A 整體梯形圖................................................. 31 1 緒 論 PLC是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來(lái)的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用兒設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)方式已原來(lái)直流調(diào)速逐漸過(guò)渡到交流變頻器調(diào)速，不僅能滿足乘客的舒適

17、感和保證平穩(wěn)的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運(yùn)行費(fèi)用。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)在電梯行業(yè)的熱點(diǎn)。 PLC控制是指電梯信號(hào)控制由PLC及其軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)的核心為PLC。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和內(nèi)容是：建立“PLC控制的電梯系統(tǒng)“的總體框架；信號(hào)控制系統(tǒng)利用PLC集中處理電梯運(yùn)行方式、內(nèi)指令信號(hào)、外召喚信號(hào)、開(kāi)關(guān)門及限位信號(hào)等信號(hào)，并顯示電梯所到樓層、運(yùn)行、制動(dòng)停止，包括正反轉(zhuǎn)信號(hào)及多種速度信號(hào)。 1 .1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題 1 .1 .1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) (1) 1.在電梯控制中采用PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性

18、大大提高。 (2).去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。 (3).PLC可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。 (4).PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。 (5).用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。 (6).更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。 (7)多年來(lái)我國(guó)一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。 1. 1. 2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題 (1)系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。 (2)普通控制電器及

19、硬件接線方法難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。 (3)電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。 (4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大。 (5)由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費(fèi)用高;而且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。出現(xiàn)故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生人員傷亡。 1. 2 PLC及在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn) 1. 2. 1 PLC的特點(diǎn) PLC是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。 (1)可靠性:對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性

20、包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。 A. PLC不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。 B. PLC有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。 (2)易操作性，PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面: A、操作方便對(duì)PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作,程序的輸入直接可以顯示。 B、編程方便PLC有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。 (3)靈活性，PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: A.編

21、程的靈活性。B.擴(kuò)展的靈活性。C.操作的靈活性。 1. 2. 2 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn) (1)在電梯控制中采用了PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。 (2)去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。 (3)PLC可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。 (4) PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。 (5)用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。 (6)更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。 2 電梯結(jié)構(gòu)原理及方案設(shè)計(jì) 2.1 電梯結(jié)構(gòu)及

22、原理 2.1.1 電梯整體結(jié)構(gòu) 控制柜 曳引機(jī) 曳引鋼絲繩 限速器 轎門

23、 轎廂體 轎廂架 隨行電纜 導(dǎo)軌 廳門 對(duì)重 召喚廂及指層器 緩沖器

24、 限速器漲緊 2.1.2 電梯工作原理 曳引驅(qū)動(dòng)是轎廂和對(duì)重裝置利用曳引輪通過(guò)鋼絲繩連接，由鋼絲繩和曳引輪繩槽之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)轎廂和對(duì)重上下運(yùn)行。這種力稱為曳引力，這種驅(qū)動(dòng)形式的電梯稱為曳引電梯。 2.1.3電梯電氣系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 2.2 方案設(shè)計(jì) 2.2.1 電梯系統(tǒng)功能要求 (1) 有／無(wú)專職司機(jī)控制；

25、 (2) 自動(dòng)開(kāi)關(guān)門； (3) 到達(dá)預(yù)定?？康闹虚g層站時(shí)，提前自動(dòng)將額定快速運(yùn)行切換為慢速運(yùn)行,平層時(shí)自動(dòng)停靠開(kāi)門； (4) 到達(dá)兩端站時(shí)，提前自動(dòng)強(qiáng)迫電梯由額定快速運(yùn)行切換為慢速運(yùn)行，平層時(shí)自動(dòng)停靠開(kāi)門； (5) 廳外有召喚裝置，而且有召喚時(shí)能進(jìn)行 (1)廳外有記憶指示燈信號(hào)； (2)轎內(nèi)有音響信號(hào)和召喚人員所在層站位置及要求前往方向記憶指示燈信號(hào)； (6) 廳外有電梯運(yùn)行方向和所在位置指示燈信號(hào)； (7) 自動(dòng)平層； (8) 召喚響應(yīng)后，自動(dòng)消除轎內(nèi)外召喚和指示燈信號(hào)； (9) 在有司機(jī)狀態(tài)下，司機(jī)控制程序和電梯性能與信號(hào)控制電梯相同。在無(wú)司機(jī)狀態(tài)下除與轎內(nèi)外按鈕控制電

26、梯相同外，增加轎內(nèi)多指令登記和廳外順向召喚指令信號(hào)截梯性能等。 2.2.2 電梯理想運(yùn)行曲線圖 電梯運(yùn)行控制的方式根據(jù)其拖動(dòng)形式確定。電梯常用的拖動(dòng)形式包括交流雙速電機(jī)變極調(diào)速、交流調(diào)壓調(diào)速和交流調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速等。有以上條件后電梯運(yùn)行控制就可以實(shí)現(xiàn)。電梯運(yùn)行控制包括以下幾個(gè)方面： 1. 啟動(dòng)：電梯起動(dòng)運(yùn)行的條件包括安全條件、關(guān)門起動(dòng)、方向條件等。 2. 減速：電梯減速的條件有選層功能中的停車樓層的選定、減速點(diǎn)信號(hào)。為平層停車作準(zhǔn)備。 3. 平層停車：所謂平層位置，是指電梯減速運(yùn)行至停車樓層，而且轎門地坎與廳門地坎相平齊的狀態(tài)，是電梯停車制動(dòng)的準(zhǔn)確位置。同時(shí)也是電梯停

27、車自動(dòng)開(kāi)門的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 電梯理想運(yùn)行曲線如圖2-3所示： 3 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 I/0點(diǎn)數(shù)的分配 3.1.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算 采用PLC構(gòu)成五層簡(jiǎn)易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕和指示燈，二層有上升呼叫按鈕和指示燈以及下降呼叫按鈕和指示燈，三層有上升呼叫按鈕和指示燈以及下降呼叫按鈕和指示燈，四層有上升呼叫按鈕和指示燈以及下降呼叫按鈕和指示燈,五層

28、有上升呼叫按鈕和指示燈以及下降呼叫按鈕和指示燈。一層，二層，三層，四層，五層 有上平層和下平層信號(hào)。電梯內(nèi)一層，二層，三層，四層，五層有呼叫按鈕和指示燈，電梯開(kāi)門和關(guān)門按鈕，電梯開(kāi)門和關(guān)門分別通過(guò)電磁鐵KM3和KM4控制，關(guān)門到位由行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)，開(kāi)門到位由行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)。轎廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。 另外，還有方式按鈕，司機(jī)按鈕，直駛按鈕，慢上和慢下按鈕。 綜上所述，輸入點(diǎn)共有32個(gè)，輸出點(diǎn)共有31個(gè), 選擇三菱公司生產(chǎn)的QCPU系列機(jī)128個(gè)點(diǎn)足以滿足要求。 3.1.2 I/O分配表 該系統(tǒng)占用PLC的63個(gè)I/O口，32個(gè)輸入點(diǎn)，

29、31個(gè)輸出點(diǎn)，具體的I/O分配如表3-1所示： 表3-1 序號(hào) 名稱 輸入點(diǎn) 序號(hào) 名稱 輸出點(diǎn) 1 門鎖信號(hào) X0 1 一層指示 Y1 2 一層上平層信號(hào) X60 2 二層指示 Y2 3 二層上平層信號(hào) X2 3 三層指示 Y3 4 三層上平層信號(hào) X3 4 四層指示 Y4 5 四層上平層信號(hào) X4 5 五層指示 Y5 6 五層上平層信號(hào) X5 6 六層指示 Y6 7 六層上平層信號(hào) X6 7 七層指示 Y7 8 七層上平層信號(hào) X7 8 上行方向指示 Y10 9 上限位開(kāi)關(guān)

30、X10 9 一層內(nèi)選指示 Y11 10 一層下平層信號(hào) X11 10 二層內(nèi)選指示 Y12 11 二層下平層信號(hào) X12 11 三層內(nèi)選指示 Y13 12 三層下平層信號(hào) X13 12 四層內(nèi)選指示 Y14 13 四層下平層信號(hào) X14 13 五層內(nèi)選指示 Y15 14 五層下平層信號(hào) X15 14 六層內(nèi)選指示 Y16 15 六層下平層信號(hào) X16 15 七層內(nèi)選指示 Y17 16 七層下平層信號(hào) X17 16 下行方向指示 Y20 17 下限位開(kāi)關(guān) X20 17 一層上召指示 Y21 1

31、8 一層內(nèi)選按鈕 X21 18 二層上召指示 Y22 19 二層內(nèi)選按鈕 X22 19 三層上召指示 Y23 20 三層內(nèi)選按鈕 X23 20 四層上召指示 Y24 21 四層內(nèi)選按鈕 X24 21 五層上召指示 Y25 22 五層內(nèi)選按鈕 X25 22 六層上召指示 Y26 23 六層內(nèi)選按鈕 X26 23 上運(yùn)行 Y30 24 七層內(nèi)選按鈕 X27 24 二層下召指示 Y32 25 慢上按鈕 X30 25 三層下召指示 Y33 26 一層上召按鈕 X31 26 四層下召指示 Y34

32、27 二層上召按鈕 X32 27 五層下召指示 Y35 28 三層上召按鈕 X33 28 六層下召指示 Y36 29 四層上召按鈕 X34 29 七層下召指示 Y37 30 五層上召按鈕 X35 30 下運(yùn)行 Y40 31 六層上召按鈕 X36 31 關(guān)門繼電器 Y41 32 慢下按鈕 X40 32 開(kāi)門繼電器 Y42 33 二層下召按鈕 X42 33 快速運(yùn)行 Y43 34 三層下召按鈕 X43 34 超載報(bào)警 Y44 35 四層下召按鈕 X44 35 自動(dòng)指示 Y45 36 五層下

33、召按鈕 X45 36 司機(jī)指示 Y46 37 六層下召按鈕 X46 37 直駛指示 Y47 38 七層下召按鈕 X47 38 慢速開(kāi)關(guān)門 Y50 39 開(kāi)門按鈕 X50 40 超載信號(hào) X51 41 夾人信號(hào) X52 42 關(guān)門行程開(kāi)關(guān) X53 43 關(guān)門按鈕 X54 44 方式按鈕 X55 45 司機(jī)鑰匙 X56 46 檢修按鈕 X57 47 開(kāi)門行程開(kāi)關(guān) X61 48 直駛按鈕 X62 14