畢業(yè)設(shè)計(jì)五層電梯PLC控制與設(shè)計(jì)改造

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績?cè)u(píng)定書專業(yè)班級(jí)：08電氣自動(dòng)化 姓名：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題：五層電梯plc設(shè)計(jì)經(jīng)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯，評(píng)定該同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績?yōu)?畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)主任： 副主任： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書根據(jù) 電氣自動(dòng)化 專業(yè)教學(xué)計(jì)劃安排， 同學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)如下：1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題：五層電梯plc控制與設(shè)計(jì)改造 2、原始資料：五層電梯繼電器控制電氣原理圖一套，電梯電氣元件表一個(gè)，此電梯所用控制采用繼電器控制其選層、停層、平層以及各種呼梯信號(hào)。用各種行程限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)電梯的各種保護(hù)。3、設(shè)計(jì)要求：現(xiàn)將五層電梯繼電器控制改成plc

2、程序控制，達(dá)到電梯的環(huán)保運(yùn)行的目的，實(shí)現(xiàn)電梯更加準(zhǔn)確的停層和選層。繪制plc接線圖和系統(tǒng)圖。 4、設(shè)計(jì)時(shí)間：自4月5日至 5月27日指導(dǎo)教師： 教務(wù)處主任：年 月 日指導(dǎo)人評(píng)語：成績： 指導(dǎo)人： 年 月 日評(píng)閱人評(píng)語： 成績： 評(píng)閱人 年 月 日目錄第1章 緒論2第2章 電梯的概述32.1 電梯的工作原理32.2 電梯的主要參數(shù)及型號(hào)62.3 電梯的控制需求分析7第3章 交流雙速集選控制電梯電氣控制系統(tǒng)103.1 交流雙速集選控制電梯電氣控制103.2 交流雙速集選控制電梯綜合運(yùn)行分析283.3 plc的選型及輸入、輸出端口安排31第4章 基于plc實(shí)現(xiàn)五層電梯控制系統(tǒng)334.1 開關(guān)門環(huán)節(jié)3

3、34.2 層樓信號(hào)的產(chǎn)生與清除環(huán)節(jié)354.3停層信號(hào)的登記與消除環(huán)節(jié)364.4外呼信號(hào)的登記與消除環(huán)節(jié)374.5 電梯的定向環(huán)節(jié)404.6 自動(dòng)運(yùn)行時(shí)起動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié)424.7 停車制動(dòng)環(huán)節(jié)424.8 梯形圖的匯總47總 結(jié)48致 謝48參考文獻(xiàn)49第一章 緒論在現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展中，一幢幢高樓拔地而起，電梯的廣泛應(yīng)用已成為城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。特別是在高層建筑中，電梯作為不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備，已與人們的日常生活密不可分。電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足要求的。因此，電梯控制系統(tǒng)

4、應(yīng)采用隨機(jī)邏輯控制方式控制。目前電梯的控制普遍采用兩種控制方式：一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯的信號(hào)采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（plc）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方式并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多采用第二種方式，其原因在于用plc控制有許多優(yōu)點(diǎn)：1、可靠性高，由于采取了一系類的plc高可靠性的措施，plc的平均無故障時(shí)間（mtbf）一般可達(dá)35萬小時(shí)。而且plc的環(huán)境適應(yīng)性也很強(qiáng)，它能在工業(yè)環(huán)境下可靠地工作；2、編程簡單，plc最常用的編程語言是梯形圖語言。這種編程語

5、言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)，便于廣大現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)工作流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場(chǎng)改變程序，使用方便、靈活；3、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維修方便。plc的體積小，重量輕，便于安裝。一般plc都具有自診斷、故障報(bào)警、故障種類顯示等功能?？删幊炭刂破鞑粌H充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)、調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。總之，電梯的控制是比較復(fù)雜的，在計(jì)算機(jī)誕生前的幾十年里，繼

6、電器控制系統(tǒng)為電梯控制的發(fā)展起到了巨大的作用，然而其控制性能與自身的功能已經(jīng)無法滿足與適應(yīng)電梯控制的要求和發(fā)展，與plc相比較，存在質(zhì)的差別。電梯使用繼電接觸器控制的時(shí)代，很難設(shè)計(jì)出質(zhì)量優(yōu)良的電梯控制系統(tǒng)，而現(xiàn)在，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了更廣闊的空間。plc是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，使它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠、抗干擾性能增強(qiáng)、機(jī)械與電氣部件被機(jī)結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計(jì)算機(jī)的功能綜合在一起。因此它已成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。第2章 電梯的概述電梯是指用電力拖動(dòng)，將具有乘客或載貨的轎廂，運(yùn)行于垂直的或垂直方向傾斜角不大于15的兩根剛性

7、導(dǎo)軌之間，運(yùn)送乘客和貨物的固定式提升設(shè)備。電梯是以轎廂沿垂直導(dǎo)軌在垂直方向上作間歇運(yùn)動(dòng)的電力起重設(shè)備。它適于裝設(shè)在兩層以上的高層建筑內(nèi)，用作上下運(yùn)送乘客和貨物，廣泛使用在公共建筑、住宅、工廠倉庫等場(chǎng)所。2.1電梯的工作原理曳引驅(qū)動(dòng)電梯是垂直交通運(yùn)輸工具中使用最普遍的一種電梯，其基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。曳引鋼繩的一端懸掛著轎廂，另一端懸掛著對(duì)重裝置，依靠曳引輪的繩槽與曳引繩之間的摩擦力來傳動(dòng)拽引繩，以帶動(dòng)轎廂上、下運(yùn)行，按工作指令去完成垂直運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)。其基本結(jié)構(gòu)由以下幾部分組成：1-減速箱； 2-曳引輪；3-曳引機(jī)底座 4-導(dǎo)向輪； 5-限速器 6-機(jī)座； 7-導(dǎo)軌支架； 8-曳引鋼絲繩； 9-

8、開關(guān)碰鐵； 10-緊急終端關(guān)； 11-導(dǎo)靴； 12-轎架； 13-轎門； 14-安全鉗； 15-導(dǎo)軌； 16-繩頭組合； 17-對(duì)重， 18-補(bǔ)償鏈； 19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪； 20-張緊裝置21-緩沖器； 22-底坑； 23-層門； 24-呼梯盒； 25-層樓指示燈； 26-隨行電纜； 27-轎壁； 28-轎內(nèi)操縱箱； 29-開門機(jī)； 30-井道傳感器； 31-電源開關(guān)； 32-控制柜； 33-曳引電機(jī)； 34-制動(dòng)器 2 -1 曳引電梯的基本結(jié)構(gòu)示意圖2.1.1.曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪等組成。曳引機(jī)由電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、機(jī)座、曳引輪等組成，它是電梯的動(dòng)力源；

9、曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和対重（或者兩端固定在機(jī)座房上），依靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力來驅(qū)動(dòng)轎廂升降；導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對(duì)重的距離，采用復(fù)繞型時(shí)還可以增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝在曳引機(jī)架上或重梁上。 2.1.2導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和 導(dǎo)架等組成。它的作用是限制轎廂和対重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上；導(dǎo)軌架是支承導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接；導(dǎo)靴裝在轎廂和対重架上，與導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和対重的運(yùn)動(dòng)服從于導(dǎo)軌的直立方向。2.1.3門系統(tǒng)門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門鎖等組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇，門導(dǎo)軌架、門靴和門刀等組成；層門設(shè)在層站入口，由門扇、

10、門導(dǎo)軌架、門靴和門鎖裝置組成；開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動(dòng)力源。2.1.4轎廂轎廂是以運(yùn)送乘客或貨物的電梯組件。它由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架。是由上橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成；轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成；轎廂體空間的大小由額定載重量和額定載客量決定。2.1.5重量平衡系統(tǒng)該系統(tǒng)由対重和重量補(bǔ)償裝置組成。対重由対重架和対重塊組成，対重將平衡轎廂自重和部分的額定載重；重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與対重側(cè)拽引鋼絲繩長度的變化對(duì)電梯的設(shè)計(jì)影響的裝置。2.1.6電力拖動(dòng)系統(tǒng)該系統(tǒng)由曳引電動(dòng)機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋

11、裝置、調(diào)速裝置等組成。對(duì)電梯實(shí)行速度控制。曳引電動(dòng)機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯的配置可用交流電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)；供電系統(tǒng)是為電動(dòng)機(jī)提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)，一般采用測(cè)速電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電動(dòng)機(jī)相連；調(diào)速裝置對(duì)曳引電動(dòng)機(jī)實(shí)行調(diào)速控制。2.1.7電氣控制系統(tǒng)該系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器組成，它起著操縱和控制電梯運(yùn)行的作用。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操縱箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急；位置顯示裝置是指轎內(nèi)和層站的指示燈；層站上一般能顯示電梯運(yùn)行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機(jī)房中，由各類電器控制元件(或板)

12、組成，是電梯實(shí)行電氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運(yùn)行方向、發(fā)出加減信號(hào)等作用。2.1.8安全保護(hù)系統(tǒng)電梯上設(shè)有機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，以保證電梯的安全使用。機(jī)械方面有限速器和安全鉗，起超速保護(hù)作用；緩沖器，起沖頂和撞底保護(hù)作用；切斷總電源的極限保護(hù)。2.2電梯的主要參數(shù)及型號(hào)2.2.1電梯的主要參數(shù)（1）額定載重量 電梯設(shè)計(jì)規(guī)定的載重量，單位為kg。（2）轎廂尺寸 以寬x深x高表示，單位為mm。（3）額定速度 設(shè)計(jì)所規(guī)定的電梯運(yùn)行速度，單位為m/s。（4）拖動(dòng)方式 電梯采用的動(dòng)力種類，有交流電力拖動(dòng)、直流電力拖動(dòng)、液壓傳動(dòng)等（5）控制方式 電梯運(yùn)行實(shí)行的操縱方式。如手

13、柄開關(guān)控制、按鈕控制、信號(hào)控制、集選控制、并聯(lián)控制等。（6）停層站數(shù) 各層樓用于出入轎廂的地點(diǎn)稱為層站，其數(shù)值即為停層站數(shù)。（7）提升高度 由底層端戰(zhàn)樓面至頂層端戰(zhàn)樓面之間的垂直距離，單位為mm。（8）轎門形式 指電梯門的結(jié)構(gòu)形式。客梯常用封閉式中分門、封閉式雙折門。（9）開門方向 人在轎箱內(nèi)面對(duì)轎門，門向左方向開啟為左開門，門向右開啟的為右開門，兩扇門分別向左右兩邊開啟的為中開門，也稱中分門。（10）頂層高度 由頂層端站樓面至機(jī)房樓板或隔音層樓板下最突出的構(gòu)件之間的垂直距離，單位為mm。（11）底坑深度 由底層端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的運(yùn)行速度越高，底坑一般越深。單位為mm。（

14、12）井道高度 由井道底面至機(jī)房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)建之間的垂直距離，單位為mm。2.2.2電梯的型號(hào)國家標(biāo)準(zhǔn)gb70251986對(duì)已批量生產(chǎn)的乘客電梯、住宅電梯、病床電梯、雜物電梯等類別電梯的主要參數(shù)及轎廂、井道、機(jī)房形式與尺寸作了具體規(guī)定。12345/677其中 1產(chǎn)品類別（類），電梯、液壓電梯均用t表示。 2產(chǎn)品品種（組） k：乘客電梯; h：載貨電梯 l：客貨兩用電梯 b：病床電梯 z：住宅電梯 w：雜物電梯 g：觀光電梯 3拖動(dòng)方式 j：交流電力拖動(dòng) z：直流電力拖動(dòng) y：液壓傳動(dòng) 4改型代號(hào)。 5額定載重量，單位kg。 6額定速度，單位m/s。 7控制方式 sz：手柄開關(guān)控制

15、，自動(dòng)門 ss：手柄開關(guān)控制，手動(dòng)門 az：按鈕控制，自動(dòng)門 as：按鈕控制，手動(dòng)門 xh：信號(hào)控制 jh：集選控制電路 jxw：微機(jī)控制，集選控制電路 bl：并聯(lián)控制2.3電梯的控制需求分析2.3.1電梯的位置的確定與顯示轎廂中的乘客及門廳中等待電梯的人都需要知道電梯的位置，因而轎廂及門廳中都設(shè)有以樓層標(biāo)志的電梯位置。但這還不夠，電梯運(yùn)行還需要更加準(zhǔn)確的電梯位置信號(hào)，以滿足制動(dòng)停車等控制需要。傳統(tǒng)電梯的位置信號(hào)一般由設(shè)在井道中的位置開關(guān)，如磁感應(yīng)器提供，當(dāng)轎廂上設(shè)置的隔磁板插入感應(yīng)器時(shí)，發(fā)出位置信號(hào)，并啟動(dòng)樓層指示。2.3.2轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門廳的召喚信號(hào)司機(jī)及乘客可按下轎廂內(nèi)操控盤上的選

16、層按鈕選定電梯運(yùn)行的目的樓層，此為內(nèi)選信號(hào)。按鈕按下后，該信號(hào)應(yīng)被記憶并使相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。在門廳等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號(hào)，此為外喚信號(hào)。該信號(hào)也需要記憶并點(diǎn)亮門廳的上行或下行指示燈，這些保持信號(hào)在要求得到滿足時(shí)應(yīng)能自動(dòng)消號(hào)。2.3.3電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的信號(hào)響應(yīng)電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)根據(jù)內(nèi)選及外喚信號(hào)，決定電梯的運(yùn)行方向及在哪些站點(diǎn)停站。一般情況下電梯按先上后下的原則安排運(yùn)送乘客的次序，而且規(guī)定在運(yùn)行方向確定之后，不響應(yīng)中途的反向呼喚要求，直至到達(dá)本反向的最遠(yuǎn)點(diǎn)才開始返程。2.3.4 轎廂的啟動(dòng)與運(yùn)行轎廂在運(yùn)行方向確定，轎廂門已關(guān)好時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行的初始階段是加速運(yùn)行階段，其后是穩(wěn)

17、定運(yùn)行階段。2.3.5轎廂的平層與停車轎廂運(yùn)行后需確定在哪一層站停車，平層即是指停車時(shí)，轎廂的底與門廳“地平面”應(yīng)相平齊，一般有具體的平層誤差規(guī)定，如平層時(shí)兩平面相差不得超過5mm。平層停車過程需在轎廂底面與停層樓面相平之前開始，先是減速，再是制動(dòng)，以滿足平層的準(zhǔn)確性及乘客的舒適感。傳統(tǒng)電梯的平層開始信號(hào)由平層感應(yīng)器發(fā)出。2.3.6安全保護(hù)電梯的安全保護(hù)很多，如前邊提到的沖頂與蹲底，斷鋼絲繩，轎廂內(nèi)人員的跌落、逃生等保護(hù)，還有消防運(yùn)行等多項(xiàng)。 除了控制要求外，電梯常見的工程問題還涉及電梯的拖動(dòng)設(shè)備及拖動(dòng)控制方式。電梯的提升機(jī)構(gòu)，齒輪曳引機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電磁制動(dòng)器、減速器及曳引輪組成。驅(qū)動(dòng)電

18、機(jī)可以是直流電動(dòng)機(jī)也可以是交流電動(dòng)機(jī)。為了滿足電梯運(yùn)行過程中速度變化的要求，在應(yīng)用變頻器前，電梯交流拖動(dòng)多使用多繞組變速電機(jī)，變頻器的誕生以來，已有越來越多的電梯采用變頻驅(qū)動(dòng)。采用變速電機(jī)時(shí)，電機(jī)的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)使用接觸器換相，啟動(dòng)調(diào)速采取改變電機(jī)繞組及切換電機(jī)繞組中所串電阻實(shí)現(xiàn)。采用變頻調(diào)速時(shí)，電機(jī)換向及變速都通過變頻器控制端子實(shí)現(xiàn)。在這兩種拖動(dòng)方式中，電磁抱閘都是很重要的，它是電機(jī)制動(dòng)的主要設(shè)備，抱閘要求有足夠的制動(dòng)力，抱閘一般在通電時(shí)打開，斷電時(shí)閘死。第3章 交流雙速集選控制電梯電氣控制系統(tǒng)3.1 交流雙速集選控制電梯電氣控制指層如圖3-1所示，是電梯各部分的電路控制關(guān)系圖。交流雙速電梯電氣

19、控制系統(tǒng)由拖動(dòng)電路部分、直流控制電路部分、交流控制電路部分、照明電路部分廳外召喚電路部分，以及指示燈信號(hào)顯示電路等六部分組成。采用不同控制方式的交流雙速電梯電氣控制系統(tǒng)，除直流控制電路部分有較大的區(qū)別外，其余五部分基本相同。而交流雙速集選控制電梯電氣控制系統(tǒng)在單臺(tái)運(yùn)行的交流雙速電梯中，具有最完善的性能、最高的自動(dòng)化程度，多被用在速度v1.0m/s以下的乘客電梯上位置信號(hào)層樓信號(hào)轎內(nèi)指令廳門召喚平 層 感應(yīng)器平層拖動(dòng)起動(dòng)定向選層減速安全保護(hù)圖3-1 電梯各部分電路的控制關(guān)系交流雙速集選控制電梯電氣控制系統(tǒng)按電路功能分為：自動(dòng)門的開關(guān)電路、轎廂外指令控制與廳外招呼控制電路、指層電路與定向控制電路，

20、電梯的起動(dòng)加速與減速平層電路等。各電路之間的控制關(guān)系如圖3-1所示。正是上述電路的相互配合，曳引電動(dòng)機(jī)按指令起動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、調(diào)速、制動(dòng)、停止。實(shí)現(xiàn)電梯各種工作狀態(tài)的運(yùn)行。下面以tkj/jx集選控制電梯型交流雙速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)為例，分析其電氣控制?？刂齐娐分饕鐖D3-1所示。tkj/jx集選控制電梯型交流雙速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)集選控制電梯電氣原理圖如圖3-2所示。為了清晰和便于分析起見，可將圖3-2電氣原理圖按控制功能分解為若干張基本環(huán)節(jié)圖來敘述，而各圖之間的關(guān)聯(lián)均在圖3-3（見附表）中。表3-1 五層五站電梯電氣元件表符號(hào)名稱及用途符號(hào)名稱及用途m1曳引雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)ka11運(yùn)行繼電器m開關(guān)門直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)ka12運(yùn)行繼電器km1上行接觸器ka13m控制電路中的起動(dòng)繼電器km2下行接觸器ka14過載繼電器km3快速接觸器ka15超載信號(hào)繼電器km4慢速接觸器ka16上下行方向繼電器km5快加速接觸器ka17門鎖繼電器km6慢加速接觸器（第1級(jí)）ka19下行方向繼電器km7慢加速接觸器（第2級(jí)）ka20下行方向輔助繼電器km8慢加速接觸器（第3級(jí)）ka21下行起動(dòng)繼電器ka主電路斷相和相序保護(hù)繼