电梯控制系统

毕业综合实践题 目： PLC控制的电梯系统设计 系 别： 电气电子工程系 专 业： 电气自动化技术班 级： 自动化0902 学 号： 09033112 作 者： 傅凌颖 指导老师： 林向华 专业技术职务： 讲师 2011年 12 月 浙江温州 温州职业技术学院毕业综合实践开题报告姓 名： 傅凌颖 学 号： 09033112 专 业： 电气自动化技术 课程名称： PLC控制的电梯系统设计 指导教师： 林向华 2011年 12月 19日本课题意义及现状、需解决的问题和拟采用的解决方案 随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多电梯已经成为不可缺少的运输设备。电梯控制技术的发展主要经历了三个阶段：继电器控制阶段，微机控制阶段，现场总线控制阶段。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，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。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，保证轿厢平层时减速，将轿厢停在选定的楼层上，同时，根据楼层的呼叫，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。随着经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。指导教师意见：指导教师： 年 月 日专业教研室审查意见： 教研室负责人： 年 月 日 目 次1 绪论.1 1.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题.11.1.1 电梯继电器控制系统的优点.11.1.2 电梯继电器控制系统存在的问题.11.2 PLC及在电梯控制中的应用特点. 21.2.1 PLC的特点. 21.2.2 PLC控制电梯的优点. 22 电梯结构原理及方案设计.32.1 电梯结构及原理 .3 2.1.1 电梯整体结构.32.1.2 电梯工作原理.42.1.3 电梯电气系统原理结构图.2.2 方案设计.42.2.1 电梯系统性能.42.2.2 电梯理想运行曲线图.52.2.3 功能流程图.63 PLC控制系统硬件设计. 73.1 I/O点数的分配. 73.1.1 I/O分配表. 73.2 外部接线图及PLC的选择.93.2.1 外部接线图.93.2.2 PLC机型的选择. 104 PLC控制系统部分软件设计. 114.1 电梯开关门的控制.114.1.1 电梯关门程序.114.1.2 电梯慢速开关门程序.124.1.3 电梯开门程序.124.1.4 电梯平层开门程序.134.2 电梯控制系统.155 变频器的介绍.165.1 我国变频器技术的发展及应用概况.165.1.1 变频器的发展.165.1.2 我国变频器的应用.165.1.3 国内变频器技术的现状和发展前景.175.1.4 变频器调速运行的节能原理.175.2 变频器的结构及机型的选择.185.2.1 变频器的结构.185.2.2 变频器的选择.185.2.3 电机的选择.185.3 输入输出端子介绍.195.4 操作面板说明.205.5 基本操作过程.216 变频调速及软硬件调试过程.226.1 变频调速原理 .22 6.2 PLC与变频器硬件连接. 226.2.1 五层电梯曳引电机及门电机电路图.226.2.2 变频器实物接线图.236.3 参数设置及操作过程.246.3.1 参数设置.246.3.2 参数设置过程.256.4 程序块调试.27结论.28致谢.29参考文献.30附录A 整体梯形图. 31 1 绪 论 PLC是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用儿设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已原来直流调速逐渐过渡到交流变频器调速，不仅能满足乘客的舒适感和保证平稳的精度，还可以降低能耗，节约能源，减小运行费用。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现在电梯行业的热点。 PLC控制是指电梯信号控制由PLC及其软件来实现，控制系统的核心为PLC。本次毕业设计的主要任务和内容是：建立“PLC控制的电梯系统“的总体框架；信号控制系统利用PLC集中处理电梯运行方式、内指令信号、外召唤信号、开关门及限位信号等信号，并显示电梯所到楼层、运行、制动停止，包括正反转信号及多种速度信号。1 .1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题1 .1 .1 电梯继电器控制系统的优点(1) 1.在电梯控制中采用PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，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可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。(4).PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。(5).用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。(6).更改控制方案时不需改动硬件接线。(7)多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。1. 1. 2 电梯继电器控制系统存在的问题(1)系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。(2)普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。(3)电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。(4)系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。(5)由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高;而且检查故障困难，费时费工。出现故障时，可能会发生人员伤亡。1. 2 PLC及在电梯控制中的应用特点1. 2. 1 PLC的特点PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。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。(1)可靠性:对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。A. PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。B. PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。(2)易操作性，PLC的易操作性表现在下列几个方面:A、操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作,程序的输入直接可以显示。B、编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。(3)灵活性，PLC的灵活性表现在以下几个方面:A.编程的灵活性。B.扩展的灵活性。C.操作的灵活性。1. 2. 2 PLC控制电梯的优点(1)在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，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可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。(4) PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。(5)用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。 (6)更改控制方案时不需改动硬件接线。2 电梯结构原理及方案设计 2.1 电梯结构及原理2.1.1 电梯整体结构 控制柜 曳引机 曳引钢丝绳 限速器轿门 轿厢体 轿厢架 随行电缆 导轨厅门 对重召唤厢及指层器 缓冲器 限速器涨紧2.1.2 电梯工作原理 曳引驱动是轿厢和对重装置利用曳引轮通过钢丝绳连接，由钢丝绳和曳引轮绳槽之间的摩擦力驱动轿厢和对重上下运行。这种力称为曳引力，这种驱动形式的电梯称为曳引电梯。2.1.3电梯电气系统原理结构图2.2 方案设计2.2.1 电梯系统功能要求 (1) 有无专职司机控制； (2) 自动开关门；(3) 到达预定停靠的中间层站时，提前自动将额定快速运行切换为慢速运行,平层时自动停靠开门；(4) 到达两端站时，提前自动强迫电梯由额定快速运行切换为慢速运行，平层时自动停靠开门；(5) 厅外有召唤装置，而且有召唤时能进行 (1)厅外有记忆指示灯信号； (2)轿内有音响信号和召唤人员所在层站位置及要求前往方向记忆指示灯信号；(6) 厅外有电梯运行方向和所在位置指示灯信号；(7) 自动平层；(8) 召唤响应后，自动消除轿内外召唤和指示灯信号；(9) 在有司机状态下，司机控制程序和电梯性能与信号控制电梯相同。在无司机状态下除与轿内外按钮控制电梯相同外，增加轿内多指令登记和厅外顺向召唤指令信号截梯性能等。 2.2.2 电梯理想运行曲线图 电梯运行控制的方式根据其拖动形式确定。电梯常用的拖动形式包括交流双速电机变极调速、交流调压调速和交流调频调压调速等。有以上条件后电梯运行控制就可以实现。电梯运行控制包括以下几个方面：1. 启动：电梯起动运行的条件包括安全条件、关门起动、方向条件等。2. 减速：电梯减速的条件有选层功能中的停车楼层的选定、减速点信号。为平层停车作准备。3. 平层停车：所谓平层位置，是指电梯减速运行至停车楼层，而且轿门地坎与厅门地坎相平齐的状态，是电梯停车制动的准确位置。同时也是电梯停车自动开门的驱动信号。电梯理想运行曲线如图2-3所示：3 PLC控制系统硬件设计3.1 I/0点数的分配3.1.1 I/O点数的估算采用PLC构成五层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮和指示灯，二层有上升呼叫按钮和指示灯以及下降呼叫按钮和指示灯，三层有上升呼叫按钮和指示灯以及下降呼叫按钮和指示灯，四层有上升呼叫按钮和指示灯以及下降呼叫按钮和指示灯,五层有上升呼叫按钮和指示灯以及下降呼叫按钮和指示灯。一层，二层，三层，四层，五层 有上平层和下平层信号。电梯内一层，二层，三层，四层，五层有呼叫按钮和指示灯，电梯开门和关门按钮，电梯开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制，关门到位由行程开关检测，开门到位由行程开关检测。轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制，并有上行记忆和下行记忆两路指示灯。另外，还有方式按钮，司机按钮，直驶按钮，慢上和慢下按钮。综上所述，输入点共有32个，输出点共有31个, 选择三菱公司生产的QCPU系列机128个点足以满足要求。3.1.2 I/O分配表该系统占用PLC的63个I/O口，32个输入点，31个输出点，具体的I/O分配如表3-1所示：表3-1序号名称输入点序号名称输出点1门锁信号X01一层指示Y12一层上平层信号X602二层指示Y23二层上平层信号X23三层指示Y34三层上平层信号X34四层指示Y45四层上平层信号X45五层指示Y56五层上平层信号X56六层指示Y67六层上平层信号X67七层指示Y78七层上平层信号X78上行方向指示Y109上限位开关X109一层内选指示Y1110一层下平层信号X1110二层内选指示Y1211二层下平层信号X1211三层内选指示Y1312三层下平层信号X1312四层内选指示Y1413四层下平层信号X1413五层内选指示Y1514五层下平层信号X1514六层内选指示Y1615六层下平层信号X1615七层内选指示Y1716七层下平层信号X1716下行方向指示Y2017下限位开关X2017一层上召指示Y2118一层内选按钮X2118二层上召指示Y2219二层内选按钮X2219三层上召指示Y2320三层内选按钮X2320四层上召指示Y2421四层内选按钮X2421五层上召指示Y2522五层内选按钮X2522六层上召指示Y2623六层内选按钮X2623上运行Y3024七层内选按钮X2724二层下召指示Y3225慢上按钮X3025三层下召指示Y3326一层上召按钮X3126四层下召指示Y3427二层上召按钮X3227五层下召指示Y3528三层上召按钮X3328六层下召指示Y3629四层上召按钮X3429七层下召指示Y3730五层上召按钮X3530下运行Y4031六层上召按钮X3631关门继电器Y4132慢下按钮X4032开门继电器Y4233二层下召按钮X4233快速运行Y4334三层下召按钮X4334超载报警Y4435四层下召按钮X4435自动指示Y4536五层下召按钮X4536司机指示Y4637六层下召按钮X4637直驶指示Y4738七层下召按钮X4738慢速开关门Y5039开门按钮X5040超载信号X5141夹人信号X5242关门行程开关X5343关门按钮X5444方式按钮X5545司机钥匙X5646检修按钮X5747开门行程开关X6148直驶按钮X6214