机电一体化技术课程设计.doc

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1、漯河职业技术学院 10级机电一体化技术课程设计引言随着我国经济的高速发展，自动控制技术也得到了迅猛发展，而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，在工业、商业和民用方面应用已十分广泛，与人们的生活紧密相关。本文利用三菱可编程控制器编写的一个四层电梯的控制系统，主要分析并叙述了电梯的控制、运行情况、电梯电机的选择、控制系统的设计、行程开关的选择、电梯钢架的加工工艺等。一、绪论设计的背景近几年来，中国电梯行业迅速崛起，庞大的市场潜力令世界瞩目。1980年，全国制造电梯2249台，到2005年底全国生产电梯达到13.5万台。26年间，中国电梯产量增长了60多倍，年产量达到并超过世界总量的1/3，电梯制造

2、企业和制造总量居全球第一，中国已经成为电梯制造大国。随着社会发展和物质生活水平的提高，电梯成为人们工作、生活中不可或缺的楼宇交通工具，而电梯轿厢正是乘客了解电梯性能、感受电梯品质、品评电梯档次的最直接环节。资本和技术主宰一切的时代已经过去，创意的时代已经来临。这句从美国硅谷到华尔街的流行语，现在流行到了中国。作为世界上为数不多的电梯设计大赛，设计作品必须着眼未来，必须致力于让我们的生活每天都发生细微变化，致力于创造更理想的生活方式、创造更和谐的生活空间，彰显多彩多姿的电梯文化，倡导电梯轿厢设计的最新理念，探讨电梯轿厢设计的未来发展方向。正是基于此，中国电梯协会，中国电梯杂志编辑部、上海三菱电梯

3、有限公司共同举办上海三菱杯中国电梯轿厢设计大赛，提出人文、科技、时尚的主题，其目的是表彰、推动、宣传、展示电梯轿厢设计中的原创思维与创新精神；发现优秀的轿厢设计人才；探寻未来的轿厢设计趋势，使电梯轿厢在设计上达到科技、人性化与美感的高度融合和统一。设计的内容运用所学的Pro/E 或者CAXA绘制出电梯结构图电梯框架的加工及编程PLC的结构与选择电梯控制系统的设计接近开关或行程开关的工作原理及选择电机的工作原理及选择设计的目的和意义设计的目的：a、本次毕业设计通过此次设计使学生将本专业所学习的理论知识进行全面系地复习和总结,以便更好地掌握专业知识的主脉，并将其灵活应用到工作实践中。b、根据毕业设

4、计任务中的内容和要求, 使学生掌握电气工程设计的原则、步骤和方法，学会查找和运用有关设计手册和技术资料。指导学生将理论和实践相结合，能够较好地设计出一套安全可靠、切实可行的电气设计图纸。c、通过此次毕业设计,提高学生运用理论知识，分析、处理和解决实际问题的综合能力。d、本次毕业设计主要对PLC的结构、特点、性能以及与现场控制对象的连线进行具体的研究，并通过PLC实现电梯的自动控制以及消防运行；和对Pro/E的运用；行程开关或者接近开关的工作原理；电机的工作原理都有系统和深入的了解。设计的意义：本论文是以 三菱广泛应用的整体中型机FX2N-60MR为背景机，详细介绍其系统配置，兼顾介绍其指令系统

5、、编程方法和控制系统设计方法，也介绍了模块式PLC的一些智能单元。从而让我们能更多了解PLC和更好的使用它对电梯控制系统的应用及电梯电机和行程开关的工作原理及选择使自己对它们有了更深层次的研究，运用的更加熟练。二、电梯的介绍电梯的历史发展 自1889年美国奥梯斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来，电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具；而且作为载人工具，人们在运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能方面对它提出了更高的要求。1887年，美国奥梯斯

6、公司制造出世界上第一台电梯，这是一台以直流电动机传动的电梯。它被装设在1889年纽约德玛利斯大厦。这座古老的电梯，每分钟只能走10米左右。当初设计的电梯纯粹是为了省力。1900年，以交流电动机传动的电梯开始问世。1902年，瑞士的迅达公司研制成功了世界上第一台按钮式自动电梯，采用全自动的控制方式，提高了电梯的输送能力和安全性。随着超高层建筑的出现，电梯的设计、工艺不断得到提高，电梯的品种也逐渐增多。1900年，美国奥梯斯公司制成了世界上第一台电动扶梯。1950年又制成了安装在高层建筑外面的观光电梯，使乘客能在电梯运行中清楚地眺望四周的景色。电梯的组成1曳引系统：曳引系统的主要功能是输出与传递动

7、力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。2导向系统：导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。3轿厢：轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。4门系统：门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。5重量平衡系统：系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。6电力拖动系统：电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速

8、度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。7电气控制系统：电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。8安全保护系统：保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由限速器，安全钳，缓冲器，站保护装置组成。2.3电梯的分类按用途分类a乘客电梯b载货电梯c医用电梯d杂物电梯e观光电梯f车辆电梯g船舶电梯h建筑施工电梯g其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。按驱动方式分类a交流电梯b直流电梯c液

9、压电梯d齿轮齿条电梯e螺杆式电梯f直线电机驱动的电梯按速度分类电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。a低速梯:常指低于1.00m/s速度的电梯。b中速梯:常指速度在1.002.00m/s的电梯。c高速梯:常指速度大于2.00m/s的电梯。e超高速梯:速度超过5.00m/s的电梯。随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。按电梯有无司机分类a有司机电梯b无司机电梯按操纵控制方式分类a手柄开关操纵b按钮控制电梯c信号控制电梯d集选控制电梯e并联控制电梯f群控电梯2.3.6、其它分类方式a按机房位置分类：则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房

10、在井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯。b按轿厢尺寸分类：则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。此外，还有双层轿厢电梯等。电梯得主要控制方式目前电梯的控制普遍采用了两种方式：（一）采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成（二）控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制.1、广泛开发应用交流变压变频调速（vvvf）控制技术，而且其控制型式逐渐由 GTR向GTR和IGBT发展，使其控制性能更为完善和提高。2、 取直线电机驱动，使电梯的驱动方式取得根本性的突破。电

11、梯的发展趋势在现代化城市的高速发展中,一幢幢高楼拔地而起。电梯是楼房里上下运送乘客或货物的垂直运输设备。我国电梯行业的发展历程，从改革开放到今天，电梯行业在不知不觉中走过了一个从无到有，从有到多，从多到精的发展历程。随着住宅市场的巨大变化，中国已经成为全球容量最大、增长最快的电梯市场。目前，我国电梯保有量已超过100万台，且保持每年20%的递增速度，市场前景乐观。这些电梯服务于写字间、公寓、商场等各种场所。自1889美国的奥的斯升降机公司推出了世界第一部以直流电动机为动力诞生名副其实的电梯，从而彻底改写了人类使用升降工具的历史。上世纪90年代，随的升降机着世界经济快速发展及经济全球化, 发达的

12、工业化国家纷纷研制出高速及超高速电梯，电梯不仅是代步的工具,也是人类文明的标志,其技术的发展正体现了社会的进步与文明。随着电梯技术的发展,绿色化、低能耗、智能化、网络化、蓝牙技术的电梯成为一段时间内的发展趋势。三、可编程控制器的结构及其功能可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机， 其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：一、电源 :可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。二、中央处理单元(CPU):中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。三、存储器 :存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。四、输入输出接口电路

13、:1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。 2现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。五、功能模块 如计数、定位等功能模块。 六、通信模块七、PLC的工作原理：当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段， 即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 八、可编程逻辑控制器的类型可编程逻辑控制器按结构分为整体型

14、和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。 整体型可编程逻辑控制器的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型可编程逻辑控制器提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。三、控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。1、运算功能 2、控制功能 3、通信功能4、编程功能 5、诊断功能 6、处理速度 PLC机型的选择步骤与原则

15、随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。3.6.1PLC机型的选择PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：a 合理的结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。整体式PLC的每一个IO点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小,

16、一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在IO点数、输入点数与输出点数的比例、IO模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。b 安装方式的选择PLC系统的安装方式分为集中式、远程IO式以及多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程IO硬件，系统反应快、成本低；远程IO式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程IO可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程IO电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。c相应的功能要求一般小型(低档)P

17、LC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带AD和DA转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。d响应速度要求 PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速

18、IO处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。e系统可靠性的要求对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。f 机型尽量统一一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题：)机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。)机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。)机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。3.6.2 PLC容量的选择步骤与原则PLC的容量包括IO点数和用户存储容量两个方面。a IO点数的选择PL

19、C平均的IO点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的IO点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的IO点最少，但必须留有一定的裕量。通常IO点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上1015的裕量来确定。b 存储容量的选择用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。可编程控制器的发展趋势纵观2009年，PLC在大部分OEM行业的应用都将维持低迷的态势，只有少数如食品机械和包装机械等受经济周期影响不大的行业仍能

20、保持一定的增长。但是，一些行业如，汽车、公共设施、矿业、市政等直接受国家刺激政策的拉动，PLC需求不减，成为PLC稳步增长的中坚力量。 PLC的未来发展除了产品本身的发展，更大程度上取决于用户和市场的发展，任何产品存在的根本在于用户和市场的需求。随着经济的回暖和国家政策的推动，自动化产品市场的需求持续旺盛。特别是在低碳时代，制造企业充分认识到了自动化产品的作用，以及其对于企业利润和在竞争激烈的全球市场中取得成功的贡献，因而继续在自动化设备上加大资本投资。 PLC产品可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域，并在各个制造行业保持稳固增长。基于对更高自动化程度和更高能效的需要，制造业会越来越多地应

21、用PLC。在制造过程中，以最低生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求，给PLC的创新与发展提供了不竭的动力。一些新兴行业的运用以及新能源产生、储存和基础设施建设的需要，无疑给PLC带来了巨大的机遇，特别是在OEM、楼宇自控等低迷的行业中，将会有很大的起色。 四、总体设计方按设计要求序号输入输出原停靠楼梯召唤楼层运行方向运行情况12F或3F1F呼下行电梯下行至1F停21F2F上呼或2F下呼上行电梯上行至2F停33F2F上呼或2F下呼下行电梯下行至2F停41F或2F3F呼上行电梯上行至3F停53F1F呼、2F下同时呼下行电梯下行至2F停10s后，继续下行至1F停61F2F上、3F

22、同时呼上行电梯上行至2F停10s后，继续上行至3F停73F先2F上呼、后1F呼先下后上电梯下行至1F停10s后，继续上行至2F停81F先2F下呼、后3F呼先上后下电梯上行至3F停10s后，继续下行至2F停93F先1F呼、后2F上呼停反向召唤无效101F先3F呼、后2F下呼停反向召唤无效控制三层电梯的 PLC控制器的选择及其I/O的分配与接线图将3层电梯中各楼层厅门口的呼梯按钮和楼层限位接近开关分别接入PLC的输入端子，将各楼层呼梯指示灯（LL）、上行指示灯（SLSL并联）、下行指示灯（XL1XL2并联）、7段数码管的ag段分别接入PLC的输出端子。系统共有24点输入和输出，因此选择FX2n-4

23、8MR的PLC。输入输出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件作用X01AS1层上呼按钮Y1L11层呼梯指示灯X12AS2层上呼按钮Y2L22层呼梯指示灯X22AX2层下呼按钮Y3L33层呼梯指示灯X33AX3层下呼按钮Y4SL1SL3上行指示灯X41LS1层接近开关Y5XL1XL3下行指示灯X52LS2层接近开关Y6KA1上升X63LS3层接近开关Y7KA2下降Y10Y16ag7段显示码显示轿厢位置系统结构框图系统由轿厢、开关门机构、曳引机构、控制系统等组成，如图所示。五、三相异步电动机的工作原理及选择实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相

24、互转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。对于各种电动机我们应该了解下列几个方面的问题：（1）基本构造；（2）工作原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基本原理和基本方法；（5）应用场合和如何正确使用。 三相异步电动机的结构与工作原理1三相异步电动机的构造三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。此外还有端盖、风扇等附属部分，如图5-1所示。图 5-1 三相电动机的结构示意图1）定子三相异步电动机的定子由三部分组成：定子定子铁心由厚度为0.5mm的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片内圆上有均匀分布的

25、槽，其作用是嵌放定子三相绕组AX、BY、CZ。定子绕组三组用漆包线绕制好的，对称地嵌入定子铁心槽内的相同的线圈。这三相绕组可接成星形或三角形。机座机座用铸铁或铸钢制成，其作用是固定铁心和绕组2）转子三相异步电动机的转子由三部分组成：转子转子铁心由厚度为0.5mm的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片外圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放转子三相绕组。转子绕组转子绕组有两种形式： 鼠笼式 - 鼠笼式异步电动机。 绕线式 - 绕线式异步电动机。转轴转轴上加机械负载鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用得最广泛的一种电动机。为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一

26、定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在0.21.0mm之间。2三相异步电动机的转动原理1）基本原理为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。图 5-2 三相异步电动机工作原理(1)演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。(2)现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。转子转动的方向和磁极旋转的方

27、向相同。(3)结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。2）旋转磁场（1）产生图5-3表示最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互差1200的规律对称排列。并接成星形与三相电源U、V、W相联。则三相定子绕组便通过三相对称电流：随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场(图5-4)。 图 5-3 三相异步电动机定子接线当wt=00时，AX绕组中无电流；为负，BY绕组中的电流从Y流入B1流出；为正，CZ绕组中的电流从C流入Z流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（a）所示。当wt=1200时，BY绕组中无电流；为正，AX绕组中的电流从A流入X

28、流出；为负，CZ绕组中的电流从Z流入C流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（b）所示。当wt=2400时，CZ绕组中无电流；为负，AX绕组中的电流从X流入A流出；为正，BY绕组中的电流从B流入Y流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（c）所示。可见，当定子绕组中的电流变化一个周期时，合成磁场也按电流的相序方向在空间旋转一周。随着定子绕组中的三相电流不断地作周期性变化，产生的合成磁场也不断地旋，因此称为旋转磁场。 图 5-4 旋转磁场的形成（2）旋转磁场的方向旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转磁场的方向，只要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中

29、的任意两根对调即可。这时，转子的旋转方向也跟着改变。3）三相异步电动机的极数与转速（1）极数（磁极对数p）三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数。旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关。当每相绕组只有一个线圈，绕组的始端之间相差1200空间角时，产生的旋转磁场具有一对极，即p=1；当每相绕组为两个线圈串联，绕组的始端之间相差600空间角时，产生的旋转磁场具有两对极，即p=2；同理，如果要产生三对极，即p=3的旋转磁场，则每相绕组必须有均匀安排在空间的串联的三个线圈，绕组的始端之间相差400（=1200/p）空间角。极数p与绕组的始端之间的空间角q的关系为：（2）转速n三相异步电动机旋转磁场的转速n

30、0与电动机磁极对数p有关，它们的关系是： （5-1）由（5-1）可知，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1和磁场的极数p。对某一异步电动机而言，f1和p通常是一定的，所以磁场转速n0是个常数。在我国，工频f1=50Hz，因此对应于不同极对数p的旋转磁场转速n0，见表5-1表5-1p123456n0300015001000750600500（3）转差率s电动机转子转动方向与磁场旋转的方向相同，但转子的转速n不可能达到与旋转磁场的转速n0相等，否则转子与旋转磁场之间就没有相对运动，因而磁力线就不切割转子导体，转子电动势、转子电流以及转矩也就都不存在。也就是说旋转磁场与转子之间存在转速差，因此我们把

31、这种电动机称为异步电动机，又因为这种电动机的转动原理是建立在电磁感应基础上的，故又称为感应电动机。旋转磁场的转速n0常称为同步转速。转差率s用来表示转子转速n与磁场转速n0相差的程度的物理量。即： (5-2)转差率是异步电动机的一个重要的物理量。当旋转磁场以同步转速n0开始旋转时，转子则因机械惯性尚未转动，转子的瞬间转速n=0，这时转差率S=1。转子转动起来之后，n0，（n0-n）差值减小，电动机的转差率S1。如果转轴上的阻转矩加大，则转子转速n降低，即异步程度加大，才能产生足够大的感受电动势和电流，产生足够大的电磁转矩，这时的转差率S增大。反之，S减小。异步电动机运行时，转速与同步转速一般很

32、接近，转差率很小。在额定工作状态下约为0.0150.06之间。根据式(4-2),可以得到电动机的转速常用公式 (5-3)六、接近开关的工作原理及选择接近开关是一种不需要与运动部件进行机械接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动交流或直流电器或给计算机装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器（即无无触点开关），它即有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型。接近开关又称无触点接近开关，

33、是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。它广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节。接近开关具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强等特点。因此到目前为止，接近开关的应用范围日益广泛，其自身的发展和创新的速度也是极其迅速。2.接近开关的主要功能2.1检验距离2.2尺

34、寸控制2.3检测物体存在有否 检测生产包装线上有无产品包装箱；检测有无产品零件。2.4转速与速度控制2.5计数及控制2.6检测异常2.7计量控制2.8识别对象2.9信息传送3.接近开关分类及结构接近开关的作用是当某物体与接近开关接近并达到一定距离时，能发出信号。它不需要外力施加，是一种无触点式的主令电器。它的用途已远远超出行程开关所具备的行程控制及限位保护。 接近开关可用于高速计数、检测金属体的存在、测速、液位控制、检测零件尺寸以及用作无触点式按钮等。就目前应用较为广泛的接近开关按工作原理可以分为以下几种类型：高频振荡型：用以检测各种金属体电容型：用以检测各种导电或不导电的液体或固体光电型：用

35、以检测所有不透光物质超声波型：用以检测不透过超声波的物质电磁感应型：用以检测导磁或不导磁金属按其外型形状可分为园柱型、方型、沟型、穿孔（贯通）型和分离型。园柱型比方型安装方便，但其检测特性相同，沟型的检测部位是在槽内侧，用于检测通过槽内的物体，贯通型在我国很少生产，而日本则应用较为普遍，可用于小螺钉或滚珠之类的小零件和浮标组装成水位检测装置等。接近开关按供电方式可分为；直流型和交流型，按输出型式又可分为直流两线制、直流三线制、直流四线制、交流两线制和交流三线制。3.1两线制接近开关两线制接近开关安装简单，接线方便；应用比较广泛，但却有残余电压和漏电流大的缺点。3.2直流三线式直流三线式接近开关

36、的输出型有NPN和PNP两种，70年代日本产品绝大多数是NPN输出，西欧各国NPN、PNP两种输出型都有。PNP输出接近开关一般应用在PLC或计算机作为控制指令较多，NPN输出接近开关用于控制直流继电器较多，在实际应用中要根据控制电路的特性进行选择其输出形式。4.接近开关的选型和检测4.1.接近开关的选型对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，以使其在系统中具有高的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则：4.1.1.当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近开关，该类型接近开关对铁镍、A3钢类检测体检测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。4.1.2.

37、当检测体为非金属材料时，如；木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。4.1.3.金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。4.1.4.对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。4.2.接近开关技术指标检测4.2.1.动作距离测定；当动作片由正面靠近接近开关的感应面时，使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距离，测得的数据应在产品的参数范围内。4.2.2.释放距离的测定；当动作片由正面离开接近开关的感应面，开关由动作转为释放时，测定动作片离开感应面的最大距离。4.2.3.回差H的测定；最大动作距离

38、和释放距离之差的绝对值。4.2.4.动作频率测定；用调速电机带动胶木圆盘，在圆盘上固定若干钢片，调整开关感应面和动作片间的距离，约为开关动作距离的80%左右，转动圆盘，依次使动作片靠近接近开关，在圆盘主轴上装有测速装置，开关输出信号经整形，接至数字频率计。此时启动电机，逐步提高转速，在转速与动作片的乘积与频率计数相等的条件下，可由频率计直接读出开关的动作频率。4.2.5.重复精度测定；将动作片固定在量具上，由开关动作距离的120%以外，从开关感应面正面靠近开关的动作区，运动速度控制在0.1mm/s上。当开关动作时，读出量具上的读数，然后退出动作区，使开关断开。如此重复10次，最后计算10次测量

39、值的最大值和最小值与10次平均值之差，差值大者为重复精度误差.结束语本设计基本上达到了设计目的。利用通用变频器和PLC实现了对电梯的控制，通过合理的设备选型、参数设置和软件设计，提高了电梯运行的可靠性。通过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学度和严谨求实的工作作风。本设计中有很多的不足处如：电梯的超载问题，电梯在空载时是否回一楼等待，等问题。由于本人学习不精暂时不能完成。文中也可能出现很多错误，望各位老师指出纠正。在以后的工作学习中我会努力学习！在此，非常感谢曹艳丽老师的指导帮助我完成这次设计。她对本设计提出了很多宝贵的建议。第 20 页 共 20 页