三層樓電梯自動(dòng)控制

題目：三層樓電梯自動(dòng)控制（英文）：Automaticthree-floorelevator院別：專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：日期：

摘要本設(shè)計(jì)主要利用歐姆龍系統(tǒng)完成。主要介紹了3層電梯的PLC的特點(diǎn)、PLC的功能、發(fā)展趨勢、PLC控制電梯的軟、硬件設(shè)計(jì)。在示意圖、接線圖、電梯的控制梯形圖、指令表、和程序流程圖的基礎(chǔ)之上提出了PLC的編程方法?？删幊炭刂葡到y(tǒng)（ProgrammableLogicController）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程。電梯是高層建筑不可缺少的運(yùn)輸工具，用于垂直運(yùn)送乘客和貨物，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器--接觸器進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問題，使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。目前PLC在電梯行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用。在層數(shù)和控制功能較少的場合，采用PLC控制較為方便。目錄第一章三層樓電梯自動(dòng)控制 4一．電梯設(shè)計(jì)要求 4二．電梯設(shè)計(jì)分析 51.分析被控對象 52.分配PLC的輸入/輸出端子 53.統(tǒng)計(jì)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)并選擇PLC型號(hào) 54.輸入/輸出端子接線圖 65.運(yùn)動(dòng)形式分析 66.助記符 11三．硬件配置設(shè)計(jì) 151.電梯控制構(gòu)成 162.主電路 16四．型號(hào)規(guī)格 16第一章三層樓電梯自動(dòng)控制電梯的電氣系統(tǒng)由拖動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。一．電梯設(shè)計(jì)要求1、圖2.4-8是三層樓電梯示意圖，電梯上、下由一臺(tái)電機(jī)控制：正轉(zhuǎn)（上升）、反轉(zhuǎn)（下降）。1）每層設(shè)有呼叫開關(guān)SBl一SB3；呼叫指示燈H1一H3和到位行程開關(guān)STl一ST3。2）若令電梯上升途中只響應(yīng)上升呼叫，下降途中只響應(yīng)下降呼叫，任何反方向呼叫均無效(以下簡稱“不可逆響應(yīng)”)，則其動(dòng)作要求如表2．4-1所示。3）因?qū)嶋H電梯的呼叫開關(guān)為按鈕式開關(guān)，所以SBl一SB3開關(guān)要求瞬間接通有效。4）各樓層問有效運(yùn)行時(shí)間應(yīng)小于10s，否則認(rèn)為有故障，自動(dòng)令電機(jī)停轉(zhuǎn)。注：第11、12項(xiàng)在運(yùn)行中，后發(fā)出的反方向呼叫無效。2、附加動(dòng)作要求：到達(dá)每層樓后，電梯應(yīng)有開、關(guān)門動(dòng)作二．電梯設(shè)計(jì)分析1.分析被控對象被控制的對象為三層樓電梯，在這個(gè)設(shè)計(jì)中動(dòng)作要滿足表2．4-1的要求。電梯運(yùn)行到位后，具有開、關(guān)門功能。能自動(dòng)判別電梯運(yùn)行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號(hào)。2.分配PLC的輸入/輸出端子輸入電路輸入端子輸出電路輸出端子開門行程開關(guān)SL1開門繼電器KM1關(guān)門行程開關(guān)SL2關(guān)門繼電器KM2紅外傳感器SA1上行繼電器KM3紅外傳感器SA2下行繼電器KM4一層到位行程開關(guān)ST1加速繼電器KM5二層到位行程開關(guān)ST2低速繼電器KM6三層到位行程開關(guān)ST3快速繼電器KM7一層呼叫按鈕SB1上行方向燈HL1一層呼叫按鈕SB2下行方向燈HL2一層呼叫按鈕SB3一層指示燈HL3一層內(nèi)指令按鈕SB4二層指示燈HL4二層內(nèi)指令按鈕SB5三層指示燈HL5三層內(nèi)指令按鈕SB6一層呼叫指示燈H1一層下行減速接近開關(guān)SA1二層呼叫指示燈H2二層上行減速接近開關(guān)SA2三層呼叫指示燈H3二層下行減速接近開關(guān)SA3三層上行減速接近開關(guān)SA43.統(tǒng)計(jì)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)并選擇PLC型號(hào)輸入信號(hào)有17個(gè)，考慮到有15%的備用點(diǎn),即17×(1+15%)=19.55，取整數(shù)20，因此共需20個(gè)輸入點(diǎn)。輸出信號(hào)有15個(gè)，考慮到有15%的備用點(diǎn),即15×(1+15%)=17.25，取整數(shù)18，因此共需18個(gè)輸出點(diǎn)。因此可選用C60PCPU類型可編程序控制器，它有32個(gè)輸入點(diǎn)，28個(gè)輸出點(diǎn)，滿足本設(shè)計(jì)要求。（1）開、關(guān)門的控制電路如圖所示。自動(dòng)開門：當(dāng)電梯運(yùn)行到位后（運(yùn)行繼電器10.00為OFF），相應(yīng)的樓層到位行程開關(guān)閉合，即0.05或0.06或0.07接點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器TIM0000開始計(jì)時(shí)，計(jì)到3s時(shí)，TIM0000觸點(diǎn)閉合，使0504線圈有效，驅(qū)動(dòng)開門接觸器，打開電梯門，直至到位，開門行程開關(guān)動(dòng)作，即0.01動(dòng)斷觸點(diǎn)打開，開門過程結(jié)束。自動(dòng)關(guān)門：當(dāng)開門行程開關(guān)0.01觸點(diǎn)閉合，經(jīng)時(shí)間繼電器TIM0001延時(shí)5s后，使TIM0001觸點(diǎn)閉合，0505有效，驅(qū)動(dòng)關(guān)門繼電器，關(guān)閉電梯門，直至到位，關(guān)門行程開關(guān)0.02動(dòng)作，關(guān)門動(dòng)作結(jié)束。關(guān)門保護(hù)：自動(dòng)關(guān)門時(shí)，可能夾住乘客，可在門上裝設(shè)紅外傳感器。當(dāng)有人進(jìn)出時(shí)，0.03或0.04閉合，關(guān)門被禁止，同時(shí)開門接觸器工作，把門打開，至限位位置后，重新執(zhí)行關(guān)門動(dòng)作。圖5.1開、關(guān)門的控制電路（2）電梯到站指示如圖所示。當(dāng)電梯到達(dá)一層時(shí)，一層到位行程開關(guān)閉合，一層指示燈亮。其他樓層情況類似。圖5.2電梯到站指示（3）各層呼叫指示當(dāng)乘客按下某層樓的呼叫按鈕或某層樓的內(nèi)指令按鈕時(shí)，相應(yīng)的指示燈亮，指示燈一直保持到電梯到達(dá)該樓層。圖5.3各層呼叫指示（4）電梯起動(dòng)和運(yùn)行方向選擇如圖所示。假設(shè)電梯原先停在一樓，按了二層呼叫按鈕（1.02），二層呼叫指示燈亮（6.09閉合），因?yàn)橐粚拥轿恍谐涕_關(guān)閉合，所以上行方向燈（5.08）亮，起動(dòng)中間繼電器（10.06）工作，上行繼電器（5.00）運(yùn)行，電梯上升，到了二層，碰到二層到位行程開關(guān)，二層指示燈亮，前沿微分指令1005為ON一個(gè)掃描周期，用以切斷起動(dòng)控制信號(hào)，起動(dòng)中間繼電器停止工作，電梯停在二層。如果按了三層呼叫按鈕，情況與此類似。電梯在上升途中，電梯的三層停止輔助繼電器工作，此時(shí)按一層或二層呼叫按鈕無效。如果同時(shí)按了二、三層呼叫按鈕，上行方向燈亮，電梯上升，到了二層，二層停止輔助繼電器和計(jì)時(shí)器開始工作，電梯停2秒后，上升方向燈繼續(xù)亮，電梯繼續(xù)上升，直到三層才停止。下降情況與上升類似，故不贅訴。由于有TIM0003故障檢測，當(dāng)電梯在各樓層間運(yùn)行時(shí)間超過10s，就認(rèn)為有故障，自動(dòng)令電機(jī)停轉(zhuǎn)。圖5.4電梯起動(dòng)和運(yùn)行方向（5）電梯速度的變換如圖所示電梯起動(dòng)后快速運(yùn)行，2s后開始加速；在接近目標(biāo)樓層時(shí)，相應(yīng)的接近開關(guān)（1.07、1.08、1.09或1.10）動(dòng)作，電梯開始減速，直至達(dá)到目標(biāo)樓層時(shí)停止。圖5.5電梯速度的變換LDT0000TIM0000#0030LDT0001TIM0001#0050ANDNOTT0002TIM000220ANDNOTT0003ANDNOTT0003TIM000310ORLDORLDTIM000420LDT0004ORLDORLDORLDANDLDEND(001)三．硬件配置設(shè)計(jì)人按動(dòng)相應(yīng)的控制按鈕，發(fā)出命令信號(hào)，由PLC接受，經(jīng)PLC內(nèi)部控制指令處理后，將控制信號(hào)傳給變頻器，通過變頻器來控制電壓、電流的強(qiáng)度，來決定拖動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及速度。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其各部分功能說明如下。Q1—三相電源斷路圖K1—電源控制接觸器K2—負(fù)載電機(jī)通斷控制接觸器VS—變頻器BU—制動(dòng)單元Ra—能耗制動(dòng)電阻M—主拖動(dòng)曳引電機(jī)在電梯運(yùn)行的啟動(dòng)段是關(guān)系到電梯運(yùn)行舒適感指標(biāo)的主要環(huán)節(jié),而舒適感又與加速度直接相關(guān),根據(jù)控制理論,要使某個(gè)量按預(yù)定規(guī)律變化必須對其進(jìn)行直接控制,對于電梯控制系統(tǒng)來說,要使加速度按理想曲線變化就必須采用加速度反饋,當(dāng)啟動(dòng)上升段速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的90%時(shí)，將系統(tǒng)由加速度控制切換到速度控制，因?yàn)樵诜€(wěn)速段，速度為恒值控制波動(dòng)較小，加速度變化不大，且采用速度閉環(huán)控制可以使穩(wěn)態(tài)速度保持一定的精度，為制動(dòng)段的精確平層創(chuàng)造條件。在系統(tǒng)的速度上升段和穩(wěn)速段雖都采用PI調(diào)節(jié)器控制，但兩段的PI參數(shù)是不同的，以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。在系統(tǒng)的制動(dòng)段，即要對減速度進(jìn)行必要的控制，以保證舒適感，又要嚴(yán)格地按電梯運(yùn)行的速度和距離的關(guān)系來控制，以保證平層的精度。1.電梯控制構(gòu)成由于電梯的運(yùn)行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號(hào)、行程信號(hào)進(jìn)行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機(jī)的，因此，系統(tǒng)控制采用隨機(jī)邏輯控制。即在以順序邏輯控制實(shí)現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)的輸入信號(hào)，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時(shí)的控制電梯的運(yùn)行。另外，轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送PLC的計(jì)數(shù)器來進(jìn)行控制。同時(shí)，每層樓設(shè)置一個(gè)接近開關(guān)用于檢測系統(tǒng)的樓層信號(hào)。為便于觀察，對電梯的運(yùn)行方向以及電梯所在的樓層進(jìn)行顯示，采用LED和發(fā)光管顯示，而對樓層和轎廂的呼叫信號(hào)以指示燈顯示(開關(guān)上帶有指示燈)。為了提高電梯的運(yùn)行效率和平層的精度，系統(tǒng)要求PLC能對轎廂的加、減速以及制動(dòng)進(jìn)行有效的控制。根據(jù)轎廂的實(shí)際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實(shí)現(xiàn)。為了電梯的運(yùn)行安全，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置可靠的故障保護(hù)和相應(yīng)的顯示。采用PLC實(shí)現(xiàn)的電梯控制系統(tǒng)由以下幾個(gè)主要部分構(gòu)成。2.主電路主電路由三相交流輸入、變頻驅(qū)動(dòng)、曳引機(jī)和制動(dòng)單元幾部分組成。由于采用交-直-交電壓型變頻器，在電梯位勢負(fù)載作用下，制動(dòng)時(shí)回饋的能量不能饋送回電網(wǎng)，為限制泵升電壓，采用受控能耗制動(dòng)方式。見圖2。圖2四．型號(hào)規(guī)格設(shè)備型號(hào)作用電源控制接觸器CJ10-20頻繁操作和遠(yuǎn)程控制負(fù)載斷電控制接觸器CJ10-20頻繁操作和遠(yuǎn)程控制變頻器SJ300控制電梯的運(yùn)行速度及停止制動(dòng)單元BU