三层电梯的自动控制系统设计.doc
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1、毕业设计(论文)课题 三层电梯自动控制系统设计函授站 XXX 专 业 机电一体化 姓 名 上官叶烁 第 30 页摘 要 本论文阐述了可编程控制器PLC在电梯控制系统中应用,介绍了3层楼电梯PLC控制系统总体设计方案、设计过程、组成,列出了具体主要硬件电路、I/O分配表、电梯控制梯形图及指令表,并给出了系统组成框图与程序流程图。在分析处理随机信号逻辑关系基础上,进行了PLC编程方法,设计了一套完整电梯控制系统方案。 电梯电气系统由拖动系统与控制系统两部分组成。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC),功能变化灵活,编程简单,故障少,噪音低。维修保养方便,节能省工,抗干扰能力强,控制箱占地面积少,使
2、电梯运行更加安全、方便、舒适。当乘员进入电梯,按下楼层按钮,电梯门自动关闭后控制系统进行下列运作:根据轿厢所处位置及乘员所处层数。判定轿厢运行方向,较厢运行。将轿厢停在选定楼层上;同时,根据楼层呼叫,顺路停车,自动开关门。另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。 本论文总分了四章来系统介绍了电梯概述;电梯硬件设计;电梯软件设计及电梯安装及调试运行。主要从电梯一般运行状态,开门、关门、上升与下降总体阐述与设计三层电梯自动控制。关键字:电梯控制 程序设计 可编程控制(PLC)目 录绪 论IV0.1选题背景IV0.2方案论证IV第1章 电梯概述11.1电梯技术发展11.2电梯基本结构11
3、.3电梯类型5第2章 硬件设计62.1 PLC特点62.2 PLC控制电梯优点62.3 PLC型号选择62.4电梯主电路设计72.5 PLC输入输出接线示意图82.6硬件程序设计思路142.7 传感器选择15第3章 软件设计183.1电梯PLC I/O分配表183.2三层楼电梯梯形图程序203.3三层楼电梯指令表24第4章 电梯安装及调试运行304.1调试前准备工作314.2具体调试过程32结 论33致 谢34参考文献35绪 论选题背景 电梯作为现代化产物,早在上个世纪就进入了我们生活之中。大规模经济建设尤其是蓬勃发展房地产业给国内电梯行业开拓了更为广阔市场。随着经济建设持续高速发展,我国电梯
4、需求量越来越大。由此,一个更为庞大电梯市场已经在国内轰然形成。我国以前主要都是依靠国外进口技术,本国电梯厂商主要都是依靠为进口电梯作销售代理或者售后维修进行经营。但是随着技术革新与及国外交流,当今经济建设需求各类电梯,几乎全部都可以在中国生产。电梯生产作为一门国家新兴产业,它这种能有减少人口膨胀对环境所造成巨大压力特性,注定了其在中国具有一片光明前景。国内电梯生产能力、产品质量与制造成本有很强国际竞争力。关税降低使国外电梯产品进口量有可能增长,但同时也给国产电梯以及零部件出口提供了机会;我国电梯市场是很大市场,也是很挑剔市场。随着我国城市化、城镇化与村镇化建设步伐加快,尤其是西部大开发战略实施
5、,住宅建设势头不减,住宅电梯需求量继续看好;电梯是一种售后服务工作量特别大机电产品,其使用可靠性不但取决于产品制造及安装,而且更大程度上取决于完善维修及保养。为了更好地适应市场要求,电梯企业目前应该注意进一步遵守市场行为规范,努力培育自主开发能力,组建完善维修保养与售后服务网络,不断提高国产电梯与民族品牌市场竞争力。 方案论证 影响电梯质量好坏关键是它线复杂,故障率高,可靠性差,维护工作量大,二是有微机控制,其缺点是系统抗干扰能力弱,而采用PLC组控制系统。传统电梯自动控制一是由继电器接触器进行控制,其缺点是触点多,接成控制系统很好解决了上述问题,它工作可靠性高,灵活性好,通用性高,编程简单,
6、使用方便,而且它抗干扰能力远远强于传统电梯,它使电梯运行更加安全,方便。已成为目前电梯系统中使用最多控制方式。第1章 电梯概述电梯技术发展随着现代建筑发展,日益增高高层建筑已成为现代都市重要标志,作为高层建筑垂直运载工具电梯得到了快速发展。(1)结构不断紧凑化,体积不断轻型化、小巧化随着新技术、新结构、新材料、新工艺发展,电梯机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时,无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。(2)技术含量更高,性能更好电梯行业技术发展非常迅速,几年前推出具有先进性能、高舒适性VVVF电梯,如今已成为电梯行业标准配置,因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节
7、能、更洁挣、更安全、更安静、更经济特点,所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机主流:由于永磁技术先进性,将来很有可能取代VVVF技术。另外,网络控制与智能群控系统.以其控制先进性、快速性、准确性与可靠性亦是电梯发展潮流。电梯速度要求越来越快,高速、超高速电梯数量愈来愈多。 (3)安装更方便、更快捷高效、安全可重复使用无脚手架安装,将是高层电梯安装主要方式;随着新技术开发、应用,电梯硬件系统给安装带来更大方便,使电梯安装更快、效率更高。 (4)更加节能、绿色环保绿色理念是电梯发展总趋势。有专家预言“谁最先推出绿色产品并抢占市场,谁就掌握市场竞争主动权”。发展趋势主要有:不断改进产品设计,生产环保型
8、低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染电梯。电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳,钢皮带等无润滑油污染曳引方式。电梯装璜将采用无(少)环境污染材料。电梯空载上升与满载下行电机再生发电回收技术。安装电梯将无需安装手脚架。电梯零件在生产与使用过程中对环境没有影响(如刹车皮一定不能使用石棉)并且材料是可以回收。电梯是机电合一大型复杂产品,机械部分相当于人躯体,电器部分相当于人神经。机及电高度合一,使电梯成了现代科学技术综与产品。对于电梯结构而言,传统方法是分为机械部分与电气部分,但以功能系统来描述,则更能反映电梯特点。下面简单介绍电梯机械部分结构,而我们主要目是怎样来控制它。【曳引
9、系统-导向系统-门系统-轿厢-重量平衡系统-电力拖动系统-电气控制系统-安全保护系统】I曳引系统:曳引系统由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成;曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成,它是电梯动力源;曳引钢丝绳两端分别连接轿厢与对重(或者两端固定在机房上),依靠钢丝绳及曳引轮绳槽之间摩擦力来驱动轿厢升降;导向轮作用是分开轿厢与对重间距,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承重梁上。 II导向系统:导向系统由导轨、导靴与导轨架等组成。它作用是限制轿厢与对重活动自由度,使轿厢与对重只能沿着导轨作升降运动;导轨固定在导轨架上,导轨架是承重导轨组件,及井道壁
10、联接;导靴装在轿厢与对重架上,及导轨配合,强制轿厢与对重运动服从于导轨直立方向。 III门系统:门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成;轿厢门设在轿厢入口,由门扇、门导轨架、门靴与门刀等组成;层门设在层站入口,由门扇、门导轨架、门靴、门锁装置及应急开锁装置组成;开门机设在轿厢上,是轿厢门与层门启闭动力源。 IV轿厢:轿厢用以运送乘客或货物电梯组件。它是由轿厢架与轿厢体组成。轿厢架是轿厢体承重构架,由横梁、立柱、底梁与斜拉杆等组成。轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件与轿内操纵按钮板等组成。轿厢体空间大小由额定载重量或额定载客人数决定。 V重量平衡系统:重量平衡
11、系统由对重与重量补偿装置组成。对重由对重架与对重块组成。对重将平衡轿厢自重与部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢及对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响装置。VI电力拖动系统:电力拖动系统由曳引电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成,对电梯实行速度控制;曳引电机是电梯动力源,根据电梯配置可采用交流电机或直流电机;供电系统是为电机提供电源装置;速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器,及电机相联;调速装置对曳引电机实行调速控制。 VII电气控制系统:电气控制系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成,它作用是对电梯运行
12、实行操纵与控制;操纵装置包括轿厢内按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶与机房中检修或应急操纵箱;控制屏安装在机房中,由各类电气控制元件组成,是电梯实行电气控制集中组件;位置显示是指轿内与层站指层灯。层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在层站;选层器能起到指示与反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。VIII安全保护系统:安全保护系统包括机械与电气各类保护系统,可保护电梯安全使用;机械方面有:限速器与安全钳起超速保护作用;缓冲器起冲顶与撞底保护作用;还有切断总电源极限保护等;电气方面安全保护在电梯各个运行环节都有。根据上述得出电梯基本结构图如图1-1所示图1-1电梯结构图1-减速
13、箱;2-曳引轮;3-曳引机底座;4-导向轮;5-限速器;6-机座;7-导轨支架; 8-曳引钢绳; 9-开关碰铁;10-紧急开关;11-导靴;12-轿架;13-轿门;14-安全钳;15-导轨;16-绳头组合; 17-对重;18-补偿链;19-补偿链导轮;20-张紧置;21-缓冲器;22-底坑;23-层门;24-呼梯盒; 25-层楼指示灯;26-随行缆;27-轿壁;28-轿内操纵箱;29-开门机;30-井道传器;31-电源开关;32-控制柜。 (1)按使用性质分:客梯:用于运送乘客为主,兼以运送重量与体积合适日用物件。适用于高层住宅、办公大楼、宾馆或饭店等人员流量较大公共场合。其轿厢内部装饰要求较
14、高,运行舒适感要求严格,具有良好照明及通风设施,为限制乘客人数,其轿厢内面积有限,轿厢宽深比例较大,以利于人员出入。为提高运行效率,其运行速度较快。派生品种有住宅电梯、观光电梯等。货梯:用于运送货物为主,并能运送随行装卸人员。因运送货物物理性质不同,其轿厢内部容积差异较大。但为了适应装卸货物要求,其结构要求坚固。由于运送额定重量大,一般运行速度较低,以节省设备投资与电能消耗。轿厢宽深比例一般小于。观光电梯:是把竖向交通工具与登高流动观景相结合电梯(2)按电梯行驶速度分: 高速电梯。速度大于2m/s。 中速电梯。速度在2m/s1.5m/s之间。 低速电梯。运送食物电梯常用低速,速度在1.5m/s
15、以内。第2章 硬件设计2.1 PLC特点PLC是一种用于工业自动化控制专用计算机,实质上属于计算机控制方式。PLC及普通微机一样,以通用或专用CPU作为字处理器,实现通道(字)运算与数据存储,另外还有位处理器(布尔处理器),进行点(位)运算及控制。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。 PLC控制电梯优点 (1)在电梯控制中采用了PLC,用软件实现对电梯运行自动控制,可靠性大大提高。 (2)去掉了选层器及大部分继电器,控制系统结构简单,外部线路简化。 (3)PLC可实现各种复杂控制系统,方便地增加或改变控制功能。 (4) PLC可进行故障自动检测及报警显示,提高运
16、行安全性,并便于检修。 (5)用于群控调配与管理,并提高电梯运行效率。2.3 PLC型号选择PLC种类非常繁多,不同种类之间功能设置差异很大,这既给PLC机型挑选提供了十分广阔空间,同时也带来了一定难度。机型选择基本原则应是在功能满足要求前提下,力争最好性价比,并有一定升级空间。考虑到本次设计电梯系统只有3层,且开关量居多,模拟量较少;对于开关量控制为主系统而言,一般PLC响应速度足以满足控制要求,在小型PLC中整体式比模块式价格便宜,体积也小,但是在设计活动中,经常碰到一些估计指标,在设计活动中需要进行局部调整,另外模块式PLC排除故障所需时间短;我们估算输入输出接口比较多;由于考虑到本次设
17、计电梯系统只有3层,考虑到工厂造价,我们采用离线编程方式,以减小软硬件开销。统计输入、输出点数并选择PLC型号:输入信号有18个,输出信号有14个,因此可选用三菱FX-2N系列可编程控制器,它有20个输入点,16个输出点,满足本例要求。 电梯运行状态有4种:开门与关门,上升与下降。开门与关门可由一台电机正反转来控制实现。电机正传时电梯开门,反转电梯关门。门开到位或关紧时压下行程开关以切断电源,使开门电机停转。电梯上升与下降也有一台电动机来实现,正转电梯上升,反转电梯下降。并在每层楼中双向行程开关,电梯每达到一个楼层时,压下该楼层平层开关,从而切断升降电机电源使电梯停车,为了防止电机长期过载运行
18、或缺相运行而发热以至烧坏,在主电路中设有热继电器加以保护。同时设有熔断器加以短路保护,一旦发生电机短路、过载或缺相运行时,这些电器就会动作,从而及时切断电源。此外,在三相电源输入端设有组合开关,在主电路出现故障时,可以切断并隔离电源给检修带来安全与方便。根据设计要求得出电梯主电路如图2-1所示图2-1 电梯主电路如图2-1所示L1、L2、L3为三相电源,三相电动机M3为电梯轿厢上行与下行电动机,由KM7与KM8分别控制电动机正反转从而控制轿厢上行与下行;M1、M2、M3为电梯开关门控制直流电机,分别由接触器KM1KM6触点控制;QS1为总开关,起隔离电源作用;FU为熔断器,起短路与严重过载保护
19、;FR为热继电器,起过载与短相保护作用。2.5 PLC输入输出接线示意图 1.根据整体设计要求与需要输入端子数量得出三层楼电梯输入端子分配表见表2-1所示。表2-1 电梯输入信号I/O地址端子分配表输入接口分配表(I)X001一层内呼SB1X013一层开门到位SQ1X004一层到位SQ7X002二层内呼SB2X014二层开门到位SQ2X005二层到位SQ8X003三层内呼SB3X015三层开门到位SQ3X006三层到位SQ9X023一层外呼SB4X020一层关门到位SQ4X010一层防夹SQ10X024二层外呼SB5X021二层关门到位SQ5X011二层防夹SQ11X025三层外呼SB6X02
20、2三层关门到位SQ6X012三层防夹SQ122.根据整体设计要求与需要输出端子数量得出三层楼电梯输出端子分配表见表2-2所示。表2-2电梯输出信号I/O地址端子分配表输出接口分配表(O)Y1灯LY14一层关门KM4Y2上升显示L4Y15二层关门KM5Y3下降显示L5Y16三层关门KM6Y4一层到位显示L1Y13电梯上升输出KM7Y5二层到位显示L2Y17电梯下降输出KM8Y6三层到位显示L3Y11二层开门KM2Y10一层开门KM1Y12三层开门KM3LL4L5L1L2L3KM1KM2KM3KM7KM4KM5KM6KM8 L COM 24 220V COM N Y0 0 COM 220V COM
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