电梯控制技术课程设计报告(共25页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上扬 州 大 学本科生课程设计报告题 目 某大楼交流货梯的电气设计 课 程 电梯控制技术 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导老师 完成日期 目录1 设计方案142 拖动系统15五 设备器件选型23一 任务书1题 目某大楼交流货梯的电气设计电梯额定速度2m/s，载重1500kg；大楼层高3m, 8层。2原始资料2.1 控制要求（1）单片机、PLC、继电器控制均可；（2）对于某些交流电梯需要变频调速。2.2 电梯结构条件（1）根据需要自行选择曳引式或卷绕式。（2）选择曳引式结构需计算其对重。2.3 自然条件当地温度为-1045；为30%80%；海拔高度为100m。3具体任

2、务及技术要求本次课程设计共1周时间，具体任务与日程安排如下：周一：布置设计任务，熟悉有关电气设计规范，熟悉有关资料。 周二：确定设计方案, 计算并验证电梯的速度曲线。周三：电动机额定功率的粗选，电动机拖动主电路及控制电路的设计。周四：绘制I/O端子接线图、控制流程图和相关程序。周五：整理设计成果、书写并上交课程设计报告。4实物内容及要求课程设计报告文本内容包括：1.封面；2.任务书；3.目录；4.正文；5.致谢；6.参考文献；7.附录（课程设计有关图纸）。4.1 设计报告正文内容（1）工程设计对象简介（2）设计方案的确定（3）电动机额定功率的粗选（4）电梯速度曲线的计算并验证（5）电动机拖动主

3、电路设计（6）电动机拖动控制电路的设计（7）绘制I/O端子接线图（8）所用电器元件选型（9）控制流程图和相关程序设计报告正文编写的一般要求是：必须阐明设计主题，突出阐述设计方案、文字精炼、计算简明，条理清晰、层次分明。（变电所出线部分内容各有侧重）设计报告正文采用A4纸打印。4.2 设计图纸（1）电动机拖动主电路图（1张A3）（2）电动机拖动控制电路图（12张A3）（3）I/O端子接线图（13张A3）（4）相关控制程序(程序流程图附在正文中)设计图纸绘制的一般要求是：满足设计要求，遵循制图标准，依据设计规范，比例适当、布局合理，讲究绘图质量。设计图纸采用A3图纸CAD出图。与报告正文一起装订成

4、册。5参考文献1叶安丽主编电梯控制技术第二版、机械工业出版社、2007年7月。2史信芳主编电梯技术、电子工业出版社、1994年。3李秧耕主编电梯基本原理及安装维修全书、机械工业出版社、2001年。4国家建筑标准设计图集（电气）5刘江主编建筑电气设备选型北京，建筑工业出版社，20036完成期限任务书写于2013年9月23日，完成期限为2013年9月29日7、指导教师： 曹晴峰二 摘要电梯，作为大楼的输送设备，要保质保量地完成输送任务，必须对电梯设备从设计、制造、施工，到使用、维修等一系列环节的质量上来人手和加强。而电梯设计是最重要和最根本的一环。电梯设计包括电梯机械设计和电梯电气设计两个部分，它

5、们在整个电梯中占有重要的地位。相比较而言，由于电梯电气技术的发展和更新相当快，特别是电梯设计中的控制和动力方面，新技术层出不穷，电梯的电气设计主要包括：电梯电气器件设计、电梯拖动系统设计、电梯控制系统设计、电梯电气维修设计、电梯电气改造设计，本次课程设计主要研究电梯的拖动系统设计和电梯控制系统设计。电梯的拖动系统分为很多种，有交流拖动系统，直流拖动系统，交流拖动系统中还分为，交流单速电梯，交流双速电梯，交流调压调速电梯，变频调速电梯等。电梯的信号控制系统还分继电器控制，单片机控制，可编程控制器控制等等，随着新技术的不断运用，电梯的控制系统越来越先进，电梯的运行越来越安全，越来越舒适。关键词：电

6、梯 电梯拖动 电梯控制 交流电梯 直流电梯 三 货运电梯1 货运电梯的构造货运电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢及配重、拖动电机及减速传动机械、井道及井道设备、召唤系统及安全设置构成。轿厢是载人或载货的部位，配重是为了改变货运电梯电机夫在的特性以提高货运电梯安全性而设计的。下图是货运电梯拖动系统的示意图，由图2-1中可见货运电梯的轿厢及配重分系在钢丝绳两端，钢丝绳跨挂在曳引轮上，曳引轮经减速机构由电机拖动，形成轿厢的上下移动。图2-1 货运电梯拖动系统示意图1-电动机；2-减速机构；3-曳引轮；4-钢丝绳；5-轿厢；6-配重井道指建筑物中用于安装货运电梯并提供货运电梯运行的通道，轿厢及配重都

7、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，用于指示货运电梯的运行方向及货运电梯所在的位置。门厅里还设有呼梯盒，用于在每层站召唤货运电梯。呼梯盒常安装在厅门外离地面1m左右的墙壁上，基站与顶站只有一个按钮，中间层站有上呼和下呼两个按钮，按钮下带有呼梯记忆灯。基站的呼梯盒上还设有钥匙开关，供司机开关货运电梯。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。井道的底部和顶部还设有冲顶和蹲底的缓冲设备。轿厢中设有自动门机，用来完成货运电梯的开门及关门任务。货运电梯门分厅门及轿门，当货运电梯停靠某层时，此层的厅门在轿门的带动下开启及

8、关闭。货运电梯的操纵厢也安装在轿厢内，供司机及乘客对货运电梯发布动作命令。上面设有与货运电梯层站数相同的内选按钮（带内选指示记忆灯），上下行启动按钮（带上下行指示记忆灯），开关门按钮，急停按钮，风扇、照明、层楼指示灯的控制开关，货运电梯运行状态选择钥匙开关（选择货运电梯时自动运行、司机状态下运行，还是检修状态）等。货运电梯的安全是货运电梯最重要的技术指标。货运电梯的安全设备有：安全窗及其开关、安全钳及其开关、限速器及其开关、限速开关等。安全窗位于轿厢的顶部，供应急情况下疏散乘客，当安全窗打开时，货运电梯不准运行。安全钳是为了防止货运电梯曳引钢丝绳断裂及超速运行的机械装置，用以在上述情况下将轿厢

9、夹持在轨道上。限速器是检测货运电梯运行速度的装置，当货运电梯超速运行时，限速器动作，带动安全钳使货运电梯停止运行。极限开关、强迫换速开关是货运电梯位置安全装置，当货运电梯运行至上下极限位置时仍不停车，上下限开关动作，发出停车信号，若仍不能停车，将压下上下强迫停车开关，强制货运电梯停止运行，若还不能停车，将通过机械装置带动极限开关切断曳引电机电源，以达到停车的目的，避免货运电梯出现冲顶与蹲底事故。2 电气控制电气控制部分又称控制电路，它是货运电梯控制系统的主要部分。它包含两部分：拖动控制电路和信号控制电路。拖动控制电路因货运电梯的拖动方式不同而各异。可以是接触器线圈及其相关的控制电路，信号控制电

10、路与拖动的方式关系不大，主要与程序能够实现的功能有直接的关系，可以是传统的继电器控制方法，可以是先进的PLC或者单片机控制方法。3 控制功能在轿内操纵箱装有对应层站数的指令按钮。各层厅门外装有一只召唤盒。底层只有一只向上方向的召唤按钮。顶层也装有一只向下方向的召唤按钮。中间层站各装有两只，分别为向上和向下召唤按钮。 当厅外有人需要搭乘电梯，就根据目的地要求按下向上或向下召唤按钮，召唤信号就被登记。同时轿内操纵箱上就有显示某层有召唤请求，并且蜂鸣器鸣叫。司机按照召唤请求需要，按下相应的层站指令按钮。层站指令被登记并显示。电梯控制系统根据当前轿厢的位置与指令的要求，自动判断出运行方向，并在操纵箱的

11、方向按钮上显示。 司机根据方向显示，按向上或向下的方向按钮，电梯开始关门，待门全部关好，电梯向上运行，通过压降起动、加速后进入稳速快车运行。电梯运行过程中，装在厅门外的楼层显示器不断刷新当前轿厢的位置。当电梯到达目的层时，自动由快车转为慢车，并通过回馈制动使电梯速度逐级下降。电梯到达平层位置停止运行，制动器抱闸。随即电梯开门，完成了一个电梯运行的过程。 电梯检修状态的运行：电梯操纵箱、轿顶、机房都装有一只检修开关和上行、下行按钮，当处于检修位时，电梯切断自动定向、快车启动等回路，使电梯只能运行于慢车状态。检修人员只要按下向上或向下按钮，电梯即慢速上行或下行。但检修有优先级别，即轿顶操作权最优先

12、。四 设计过程1 设计方案本次采用继电器控制电路来控制电梯的信号控制电路，目前电梯已大多采用多微机网络控制系统，串行通信、智能化管理、变频调速等技术使电梯的可靠性与舒适感大大提高，传统的继电器控制系统已退出了历史的舞台，但是了解传统继电器控制的原理也是非常有必要的。交流双速电梯的系统结构简单，运行舒适感差，额定梯速一般在1m/s一下，这种电梯通常采用继电器控制，所以本次设计不采用。交流调压调速能够实现电梯运行的速度曲线，获得良好的运行舒适感，提高平层准确度。变频调速是目前多采用的拖动方式，梯速可达6m/s之多。本次设计梯速达到2m/s,主电路变频调速的方式。2 拖动系统（1） 电梯的电力拖动系

13、统的功能1) 足够的驱动力和制动力2) 正确的速度控制，良好的舒适性和平层准确度。3) 动作灵活，反应迅速，特殊情况可以急停。4) 工作效率高，节省能量。5) 运行平稳安静。6) 动作可靠，维修量小，寿命长。（2） 常见的拖动系统1） 直流拖动：单相励磁，三项励磁式，晶闸管式，斩波控制式。2） 交流拖动：交流双速，交流调压，变频调压，直线电动机拖动等。本次采用变频变压调速拖动方式。（3） 速度曲线计算 电梯速度曲线图中ABCD就是这样的速度曲线。其中AEFB段是由静止起动到匀速运行的加速段速度曲线；BC段是匀速运行段，其梯速为额定梯速；CGHD段是由匀速运行制动到静止的减速段速度曲线，通常是一

14、条与起动段对称的曲线。加速度段速度曲线AEFB段的AE段是一条抛物线，EF段是一条在E点与抛物线AE相切的直线，而FB段则是一条反抛物线，它与AE段抛物线以直线EF段的中心点相对称。设计电梯的速度曲线，主要就是设计起动加速度段AEFB段曲线，而CGHD段与AEFB段镜像对称，很容易由AEFB段的数据推出，BC段为恒速段，其速度为额定速度，无需计算。速度加速度加加速度AE段v=kt2=dv/dt=2kt=d/dt=2kEF段v=vE+E(t-tE)=dv/dt=E=d/dt=0FB段v=vN+K(tB-t)2=dv/dt=2k(tB-t)=d/dt=-2k对于货梯按照舒适性要求选取：am=1.2

15、m/s2， m=1.6 m/s21、 AE段（抛物线段）v=kt2a=dv/dt=2kt =da/dt=2k=m k=m/2=(1.6/2)m/s2=0.8 m/s2 对于E点：tE=aE/2k=0.75 s vE=ktE2=0.8*0.752=0.45m/s 代入数据后的AE段方程 v=0.8t2 (0t0.75)2、 EF段（直线段） v=vE+aE(t-tE) (tE-tF)FB段和AE段对称，所以 EF=FB=vEEF段的速度变化为 EF=vN-2vE=(2-2*0.45)=1.1m/s EF段所需时间 tEF=EF/ aE=1.1/1.2=0.917s tF=tE+tEF=0.75s

16、+0.917s=1.667svF=vE+EF=0.45+1.1=1.55m/s EF段方程v=0.45+1.2（t-0.75） (0.75t1.667)3、 FB段（反抛物线段） v=vN-k(tB-t)2 / (tFtB) tB=tF+tE=1.667+0.75=2.417svB=vN=2m/s FB段方程 v=2-0.8（2.417-t）2 /（1.667t2.417） 计算结果归纳如下： 对AE段： v=0.8t2 (0) a=t=1.6m/s2 EF段：v=0.45+1.2*（t-0.75） a=1.2 m/s2 FB段：v=2-0.8（2.417-t）2 /（1.667t2.417）

17、 a=2.45-t=-1.6m/s3 起动期间的平均价速度： ap= vN/tQ=vB/tB=2/2.417=0.83m/s3 满足快速性要求。（4） 曳引电动机功率的确定采用有对重曳引系统，有齿轮曳引机，1:1绕法P=K（1-Kp）mNvN/102$mN=1500Kg,$=0.55,Kp=0.45,vN=2,代入得到功率范围为32.4Kw-47.1Kw。（5）变频调速的主电路（4）拖动系统的控制同许多工业生产过程一样，电梯作为电机紧密结合的产品，在其运行过程中，为了维持正常的工作条件，就必须对某些物理量进行控制，使得其按照一定的规律变化。 电梯拖动控制系统要满足稳定性，快速性，准确性，抗干扰

18、性。此次设计采用变频变压调速的方式，即VVVF电梯控制系统。使用带有矢量变换的变频变压控制系统，能够使得高速电梯充分满足系统的动态调节要求。电梯的控制系统如下。3 I/O端子图（1）PLC输入/输出分配表输入点对应信号输出点对应信号X1外呼按钮1Y0KM1电动机正转X2外呼按钮2X3外呼按钮2Y1KM2电动机反转X4外呼按钮3X5外呼按钮3Y2上行指示X6外呼按钮4Y3下行指示X7外呼按钮4Y4开门指示X10外呼按钮5Y5关门指示X11外呼按钮5Y101外呼指示X12外呼按钮6Y112外呼指示X13外呼按钮6Y122外呼指示X14外呼按钮7Y133外呼指示X15外呼按钮7Y143外呼指示X16

19、外呼按钮8Y154外呼指示X17内呼按钮去1楼Y164外呼指示X20内呼按钮去2楼Y175外呼指示X21内呼按钮去3楼Y205外呼指示X22内呼按钮去4楼Y216外呼指示X23内呼按钮去5楼Y226外呼指示X24内呼按钮去6楼Y237外呼指示X25内呼按钮去7楼Y247外呼指示X26内呼按钮去8楼Y258外呼指示X271楼平层信号Y26内呼按钮去1楼指示X302楼平层信号Y27内呼按钮去2楼指示X313楼平层信号Y30内呼按钮去3楼指示X324楼平层信号Y31内呼按钮去4楼指示X335楼平层信号Y32内呼按钮去5楼指示X346楼平层信号Y33内呼按钮去6楼指示X357楼平层信号Y34内呼按钮去

20、7楼指示X368楼平层信号Y35内呼按钮去8楼指示X37热继电器（2）内部继电器使用说明M1011楼上升M2261层有效开门信号M1022楼上升M2272层有效开门信号M1032楼下升M2283层有效开门信号M1043楼上升M2294层有效开门信号M1053楼下升M2305层有效开门信号M1064楼上升M2316层有效开门信号M1074楼下升M2327层有效开门信号M1085楼上升M2338层有效开门信号M1095楼下升T0开门时间M1106楼上升T1关门时间M1116楼下升M2111楼上升M1127楼上升M2122楼上升M1137楼下升M2132楼下降M1148楼下升M2143楼上升M501

21、1楼平层M2153楼下降M5022楼平层M2164楼上升M5033楼平层M2174楼下降M5044楼平层M2185楼上升M5055楼平层M2195楼下降M5066楼平层M2206楼上升M5077楼平层M2216楼下降M5088楼平层M2227楼上升M201內呼去1楼M2237楼下降M202內呼去2楼M2248楼下降M203內呼去3楼M204內呼去4楼M205內呼去5楼M206內呼去6楼M207內呼去7楼M208內呼去8楼（3）PLC的外部电气控制接线图4 程序设计（1） 厅外呼梯（2） 厅内呼梯到N层 （3） 平层（4） 开关门（5） 上下行 （6） 上下行指示五 设备器件选型1、 曳引机 选

22、用有齿轮曳引机，功率32.4Kw-47.1Kw。2、 减速器 选用蜗杆上置式蜗轮蜗杆传动减速器。3、 制动器 选用电磁制动器。4、 补偿绳 对称补偿的方式。5、 门入口保护装置 选用非接触式，光电感应保护装置。6、 限速器 选用离心式限速器，电梯的实际速度通过限速器甩锤或者甩球的旋转所产生的离心力的大小来实现。7、 安全钳 采用瞬时式安全钳，它通常与甩锤式限速器配套使用，当电梯出现故障时，轿厢迅速下降，从而限速器动作，带动连杆系统，继而安全钳的相对上提，将轿厢卡在导轨上。8、 超速保护装置 选用双向限速器和双向安全钳，用一台限速器实现电梯双向测速，双向分别动作，与双向安全钳联动工作可以完成对上

23、下行轿厢的双向测速制停。9、 缓冲器 采用液压缓冲器，因为弹簧缓冲器受到撞击后释放弹性势能，产生反弹，造成缓冲不平稳，因此只适用于速度1m/s的电梯。10、 换速平层装置 使得电梯的快速运行切换到平层前的慢速运行，并且使得在平层时能够自动停靠的装置。11、 位置显示装置 轿厢和厅站的指示灯，用数码管显示楼层号码和上下行方向。12、 呼梯按钮盒 给厅外人员提供召唤电梯的装置，下端站装有上下行呼梯盒，上端站只设置下行呼梯按钮盒，下端站还应设置钥匙开关盒消防开关。13、 平层装置 分遮磁板盒干簧管感应器平层装置，圆形永磁铁与双稳态开关平层装置，此处选用遮磁板盒干簧管感应器平层装置，当轿厢运行到平层位

24、置时，井道上的遮光板顺序插入干簧管感应器中，达到控制继电器发出平层停车指令的目的。14、 选层器 分机械选层器，继电器选层器，微机选层器，此次选择微机选层器中的格雷码编码选层器，先进，可靠。总结此次的课程设计是电梯电气设计，表面上看电梯的结构好像挺简单，曳引机拖动轿厢上下运动，其实，电梯的控制是非常的复杂，在设计过程中，总是把一些关键细节遗漏，因为电梯的运行是一个连锁结构反应，所以每一个细节之处都不容出错，这家需要用到很多的传感器和中间继电器来完成，而不是简单的继电器的组合。设计过程中遇到的最大的困难就是，将每个环节连贯起来，使得其能够连贯动作，每个传感器，中间继电器直接都存在着联系。这种逻辑

25、性很强的设计过程就必须借助流程图来考虑，将电梯的运行过程通过流程图来反映出来，接着一步步的设计，这样就不会遗漏关键点，在设计过程中对平层的方法还比较模糊，经过请教老师知道平层需要通过传感器和中间继电器来完成，而不是通过程序直接完成。电梯的设计过程还要考虑到用哪一种电力拖动方式，目前较为广泛采用的是变频调压调速的方式，而信号控制电路目前广泛采用的是PLC控制，传统的继电器控制以及逐渐被取代，继电器控制系统比较繁琐，需要设置机房，另外维修起来也不方便。这次课程设计收货很多，工作量也很大，对于即将到来的毕业设计也会有很大的帮助。 参考文献1叶安丽主编电梯控制技术第二版、机械工业出版社、2007年7月。2史信芳主编电梯技术、电子工业出版社、1994年。3李秧耕主编电梯基本原理及安装维修全书、机械工业出版社、2001专心-专注-专业