三層電梯模型控制系統(tǒng)設計電梯課程設計.doc

三層電梯模型控制系統(tǒng)設計設計人：班級：電氣工程及其自動化摘要：電梯是垂直方向的運輸設備，是高層建筑重不可缺少的交通運輸設備。它靠電力，拖動一個可以載人或載物的轎廂，在建筑的井道內(nèi)導軌上做垂直升降運動，在人們生活中起著舉足輕重的作用。該系統(tǒng)主要由電梯拖動系統(tǒng)的控制和電梯邏輯控制系統(tǒng)的控制組成，電梯拖動系統(tǒng)主要包括兩臺異步電動機及接觸器等組成，邏輯控制系統(tǒng)由各種繼電器、行程開關(guān)及指令按鈕組成。本系統(tǒng)主要借助中間繼電器實現(xiàn)對機器的全程控制。 整個系統(tǒng)實現(xiàn)了電梯的上升、下降及各種信號顯示。原理清晰，易于理解。關(guān)鍵字：電梯，異步電機，接觸器，繼電器，行程開關(guān)1 設計任務1.1 設計任務本設計要求實現(xiàn)：能夠自動響應樓層召喚信號（含上召喚和下召喚）能夠自動響應轎廂服務指令信號能夠自動完成轎廂樓層位置顯示能夠自動顯示電梯運行方向1.2 設計方案 本設計主要由電梯拖動系統(tǒng)和電梯邏輯控制系統(tǒng)組成，電梯拖動系統(tǒng)為兩臺異步電動機控制轎廂上升下降及轎廂門開關(guān)，電梯邏輯控制系統(tǒng)借助多個繼電器完成主回路電機正反轉(zhuǎn)的實現(xiàn)及各種信息顯示。電梯邏輯控制系統(tǒng)中，當接收到上升或下降指令之后，相應的中間繼電器得電，主電機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，直到到達指定位置后失電停轉(zhuǎn)。電梯停止后，相應的中間繼電器獲得信號指令后實現(xiàn)開關(guān)門電機的正反轉(zhuǎn)，并借助時間繼電器對電梯門狀態(tài)進行延時。在整個控制過程中，中間繼電器同時實現(xiàn)各種信息狀態(tài)的顯示。2 基本結(jié)構(gòu)及原理2.1 電梯控制指令及顯示電梯控制指令及顯示主要由樓層指令按鈕、樓層召喚指令、開關(guān)門指令、消防按鎖及樓層登記顯示、樓層召喚顯示、樓層運行顯示、上下行顯示、開關(guān)門顯示。如圖1所示。電梯外部：樓層召喚指令是外部人員要求進入電梯的指令，在按下該指令的同時該指示燈點亮；樓層運行顯示顯示當前電梯運行位置，轎廂內(nèi)部及各層樓外均布置一個。電梯內(nèi)部：樓層指示按鈕是人員進入電梯內(nèi)部后選層指令，按下同時指示燈亮；開關(guān)門指令是手動開關(guān)指示，按下同時指示燈點亮，直到門完全打開或關(guān)閉；上下行顯示僅安裝在轎廂內(nèi)部，指示當前電梯是上升還是下降狀態(tài)。圖1 樓層外及電梯內(nèi)部按鈕及指示燈顯示2.2 電梯的控制系統(tǒng)2.2.1 電梯的控制系統(tǒng)組成電梯的控制系統(tǒng)是由電梯拖動系統(tǒng)和邏輯控制系統(tǒng)組成，電梯拖動控制系統(tǒng)控制兩臺電機的運轉(zhuǎn)與停止，邏輯控制系統(tǒng)控制控制拖動系統(tǒng)電機的正反轉(zhuǎn)及指示燈的顯示。電梯拖動系統(tǒng)上下行是由一臺4KW異步電動機、兩對接觸器的常開觸點、熔斷器及熱繼電器組成。接觸器觸電的通斷由邏輯控制系統(tǒng)控制，熔斷器和熱繼電器實現(xiàn)對電機的短路和過載保護。開關(guān)門是由一臺80W異步電動機、一臺380220V變壓器、兩對接觸器的常開觸點及熔斷器組成。接觸器觸點的通斷由邏輯控制系統(tǒng)控制，熔斷器實現(xiàn)對電機的短路保護。邏輯控制系統(tǒng)是由28個中間繼電器、11個控制按鈕、19個行程開關(guān)及3個通電延時繼電器組成，由控制按鈕、行程開關(guān)及通電延時繼電器控制中間繼電器的通電，從而控制兩臺電機的運行。信息顯示主要對電梯上下行、樓層位置、開關(guān)門及按鈕指令顯示，由23個紅色指示燈組成，由邏輯控制系統(tǒng)控制。2.2.2 工作原理 電梯的控制系統(tǒng)中，其工作原理包括上下行過程、開關(guān)門過程及指示燈顯示過程。其總的原理圖如圖2所示。原理圖中開關(guān)按鈕及指示燈符號如表1、2所示：表1 開關(guān)按鈕及型號開關(guān)按鈕代表符號一樓指令按鈕A1JSB1二樓指令按鈕A2JSB2三樓指令按鈕A3JSB3一樓上召喚按鈕A1SSB4二樓上召喚按鈕A2SSB5二樓下召喚按鈕A2XSB6三樓下召喚按鈕A3XSB7三樓直通鎖SB8梯間紅外傳感器SB9梯內(nèi)開門按鈕KMSB10梯內(nèi)關(guān)門按鈕GMSB11一樓行程開關(guān)1YCSQ1二樓行程開關(guān)2YCSQ2三樓行程開關(guān)3YCSQ3轎廂門開門限位開關(guān)（左）SQ4 （右）SQ5轎廂門關(guān)門限位開關(guān)SQ6 SQ7一樓門 開門限位開關(guān)SQ8 SQ9一樓門 關(guān)門限位開關(guān)SQ10 SQ11二樓門 開門限位開關(guān)SQ12 SQ13二樓門 關(guān)門限位開關(guān)SQ14 SQ15三樓門 開門限位開關(guān)SQ16 SQ17三樓門 關(guān)門限位開關(guān)SQ18 SQ19表2 指示燈及符號指示燈符號上行顯示DCSHL1下行顯示DCXHL2一樓指令信息登記顯示1DTAHL3二樓指令信息登記顯示2DTAHL4三樓指令信息登記顯示3DTAHL5梯內(nèi)顯示樓層顯示一樓HL6一樓外顯示樓層顯示一樓HL7二樓外顯示樓層顯示一樓HL8三樓外顯示樓層顯示一樓HL9梯內(nèi)顯示樓層顯示二樓HL10一樓外顯示樓層顯示二樓HL11二樓外顯示樓層顯示二樓HL12三樓外顯示樓層顯示二樓HL13梯內(nèi)顯示樓層顯示三樓HL14一樓外顯示樓層顯示三樓HL15二樓外顯示樓層顯示三樓HL16三樓外顯示樓層顯示三樓HL17開門顯示KMHL18關(guān)門顯示GMHL19一樓上召喚信息登記顯示1DASHL20二樓上召喚信息登記顯示2DASHL21二樓下召喚信息登記顯示2DAXHL22三樓下召喚信息登記顯示3DAXHL23上下行過程上行過程：若電梯轎廂停在一樓，且電梯內(nèi)外門均已關(guān)閉，若2樓有上升請求或轎廂內(nèi)有到2樓要求，則KA2得電，同時自鎖，KM1得電，主觸點閉合，主電機正轉(zhuǎn)，直到撞下2樓行程開關(guān)，KA2失電，主電機停轉(zhuǎn)。若轎廂門關(guān)閉后，無上升或下降的指令信號，則電梯停在2樓，若有三樓下召喚指令或轎廂內(nèi)有到三樓要求，則KM4得電同時自鎖，KM1得電，主觸點閉合，電機正轉(zhuǎn)，直到撞下3樓行程開關(guān)，主電機停轉(zhuǎn)。若電梯停在一樓，且門關(guān)閉后，若3 樓有下召喚指令，或轎廂內(nèi)有 到3樓請求，且2樓無任何指令，則KA3得電，且自鎖，主電機正轉(zhuǎn)，直到撞下3樓行程開關(guān)，主電機停轉(zhuǎn)。其控制部分如圖3所示。下行過程：若電梯停在三樓，且門已關(guān)閉，若2樓有下召喚指令，或轎廂內(nèi)有到2樓要求，則KA7得電，同時自鎖，KM2得電，觸點閉合，電機反轉(zhuǎn)，直到撞到2樓行程開關(guān)，KA1失電，電機停轉(zhuǎn)。若轎廂們關(guān)閉后，無上升或下降的指令信號，則電梯停在2樓，若1樓有上召 喚指令或梯內(nèi)有到一樓請求，則KA9得電， 圖3 電梯上行控制圖主電機反轉(zhuǎn)，直到撞到1樓行程開關(guān)，電機停轉(zhuǎn)。若電梯停在三樓，門已關(guān)閉，1樓有下召喚指令或梯內(nèi)有到1樓請求，且2樓無任何指令，則KA8得電，主電機反轉(zhuǎn)，直到撞到1樓行程開關(guān)，電機停轉(zhuǎn)。控制圖如圖4所示。開關(guān)門過程在停在指定的某一層樓上后，通電延時繼電器KT0得電，延時5S后，開關(guān)門電機進行正轉(zhuǎn)，若在5S延時期間按下KM按鈕，則電機立刻正轉(zhuǎn)，直到4扇門都撞到限位開關(guān)后，電機停轉(zhuǎn)，通電延時繼電器KT1得電，延時30S后，使電機反轉(zhuǎn)，若延時過程中按下GM按鈕，則電機也立刻反轉(zhuǎn)，直到撞到限位開關(guān)后，電機停轉(zhuǎn)，然后延時5S后，電梯繼續(xù)運行，無上下行要求，則停在原地。如圖5。圖4 下行控制圖 圖5 開關(guān)狀況圖指示燈顯示過程若電梯停在某一樓，樓外指示燈及轎廂內(nèi)顯示樓層數(shù)均為該層。假設電梯停在一樓，若一樓有人按下上行按鈕，電梯門打開，同時轎廂門內(nèi)開門指示燈亮，完全打開后指示燈滅，延時時間到或人為按下轎廂內(nèi)關(guān)門按鈕，該關(guān)門按鈕指示燈亮，關(guān)閉完全后，指示燈滅。當在電梯中按下欲到樓層之后，轎廂內(nèi)目的樓層指示燈亮，電梯上行過程中，上行指示燈亮，一樓至二樓之間，轎廂內(nèi)及轎廂外各層均顯示1樓指示燈亮，直至電梯在二樓停下，一樓指示燈熄滅，二樓指示燈亮，上行指示燈熄滅，開門指示燈亮，重復上述電梯門開關(guān)過程。其他上行過程雷同。電梯在下行過程中，假設當由三樓到二樓時，轎廂內(nèi)及外部均顯示3樓，下行指示燈亮 ，直至在2樓停下時，轎廂內(nèi)及外部均顯示2樓，下行指示燈滅，重復上述電梯門開關(guān)過程。其他下行過程雷同。3 元件的計算及選型（1）刀開關(guān)QS選擇本設計中，兩臺電機最大容量為4KW，最大電流為8.8A，因此選用HZ10-25（380AC），額定電流25A,可控制電動機最大容量5.5KW，額定電流12A型號開關(guān)。（2）熱繼電器FR的選擇主電機為星形接法異步電動機，選用三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。熱元件額定電流由公式IN=(0.951.05)IMN得以計算 主電機 IMN=8.8AIN=(0.951.05)*8.8A=8.369.24A經(jīng)過電流整定可運用額定電流為11A的熱元件因此選用JR16-20/10,熱元件額定電流為11A，熱繼電器額定電流為20A。（3）接觸器的選擇本設計中，對KM1 KM2 KM3 KM4進行選擇主電機中，M1額定電流為8.8A,控制回路電壓為380V，主觸點KM1 KM2兩對，輔助觸點常開觸點2對，輔助常閉觸點8對。選用MRC1-2-1810/380V，額定電壓380V，額定電流9A。開關(guān)門電機M2額定電流為0.63A,控制回路電壓為220V。因此KM3 KM4選用DIL00MC（220V-230V50HZ），額定電壓220V，額定電流1A。（4）中間繼電器的選擇本設計中，中間繼電器所用觸點個數(shù)小于4個，且線路電壓為380V，因此選用JI15-44,觸點及吸引線圈額定電壓均為380V，常開、常閉觸點各4對，額定電流為10A。（5）熔斷器的選擇1） FU2對M1進行短路保護，INF=(1.52.5)IMN=(1.52.5)*8.8A=13.222A則選用RC1A-30，熔體額定電流為25A,熔斷器額定電流為30A,額定電壓為380V。2） FU3對開關(guān)門電機M2進行保護，額定電壓為220V,INF=(1.52.5)IMN=(1.52.5)*0.65A=0.9751.625A選用XRNP1-10/2A , 熔體額定電流為2A,額定電壓為380V。3) 母線熔斷器熔斷電流應大于1.6倍的各級熔斷器電流。FU1 1.6*22=35.2A選用RC1A-60,熔體額定電流為40A,熔斷器額定電流為60A,額定電壓為380V。（6）按鈕的選擇選用LA-18型即可，額定電流5A。（7）指示燈的選擇選擇交流額定電壓36V,功率40W，紅色指示燈。4 元器件清單表3 元件選擇清單符號名稱型號規(guī)格數(shù)量M1三相異步電動機Y112-44KW,380V,8.8A,1440r/min1M2三相異步電動機Y112-480W,220V,0.65A,930r/min1QS組合開關(guān)HZ10-25380V,25A1KM1，KM2交流接觸器MRC1-2-1810/380V380V,9A2KM3，KM4交流接觸器DIL00MC（220V-230V50HZ）220V,1A2KA1-KA4KA7-KA30交流中間繼電器JZ15-44380V,10A28FR熱繼電器JR16-20/10熱繼電器額定電流20A，熱元件11A1FU1熔斷器RC1A-60380V,熔體40A1FU2熔斷器RC1A-30380V,熔體25A1FU3熔斷器XRNP1-10/2A380V,熔體2A1TC控制變壓器BK-500500VA,380V/220V1SB1-SB11控制按鈕LA-185A11HL1-HL23指示燈36V,40W,紅色23SQ1-SQ19行程開關(guān)LX32-1Q380V,0.79A19KT0.KT2通電延時繼電器JS20-5380V,5S2KT1通電延時繼電器JS20-30380V,30S14 結(jié)論本設計通過主電機的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)電梯的上下行，通過小電機實現(xiàn)電梯門及外門的開關(guān)控制，通過延時繼電器的延時，使電梯平穩(wěn)起步和停止，通過紅外傳感器檢測電梯門是否可以正常關(guān)閉。本設計可靠性高，實際生活可以應用。在本次設計中了解到繼電器、接觸器的工作原理以及電動機正反轉(zhuǎn)的原理。并且根據(jù)設計的要求對于各種器件進行計算和選型，借助多個中間繼電器實現(xiàn)了電機的控制，了解了傳統(tǒng)電梯的工作原理，為以后更為先進的電梯設計提供了很好的原材料。參考文獻 1 張百令、袁克文主編.電梯安裝維修工.北京：中國社會勞動保障出版社.2002.2 廖常初主編.可編程序控制器應用技術(shù).重慶：重慶大學出版社.2005.3 張勇主編.電機拖動與控制.北京：機械工業(yè)出版社.2001.4 鄭萍主編.現(xiàn)代