五层电梯PLC控制 (毕业论文).doc
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1、 五层电梯的自动控制五层电梯的自动控制目录摘要1导言21 电梯的概述21.1 电梯的起源和发展21.2 电梯的分类31.3 电梯的主要性能指标42 电梯控制系统62.1 电梯的结构62.2 电力拖动系统72.3 电气控制系统82.4 电梯的工作原理83 PLC可编程序控制器93.1 PLC的定义93.2 PLC的特点93.3 PLC的结构及工作原理103.3.1 PLC结构103.3.2 工作原理123.4 PLC控制系统与继电器控制系统的比较124电梯的PLC设计144.1 电梯的控制要求144.2 电梯PLC控制系统设计144.3 PLC的选择144.4 电梯结构图154.5 输入输出分配
2、表154.6 内部继电器说明164.7 PLC梯形图17总结46致谢46参考文献47第 49 页 共 50 页摘要电梯是楼宇现代文明的标志,已成为高层建筑中不可缺少的垂直交通工具。随着科学技术的发展,近年来,我国的电梯生产技术得到了迅速发展,随着自动控制理论与微电子技术的发展,电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化,交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式:继电器控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点,目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能,但也存在抗扰性差、系统设
3、计复杂。一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高,使用维修方便,抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点,倍受人们重视等优点,已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式,目前也广泛用于传统继电器电梯控制系统的技术改造。关键字:PLC控制;交流调速;电梯拖动导言电梯作为现代智能建筑内的代步工具,越来越显示出它的重要作用。传统的电梯控制系统主要采用继电器-接触器进行控制,其缺点是触点多,故障率高、可靠性差、维修工作量大等,而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题。PLC是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。它的编程软件采用易学易懂的梯形
4、图语言!控制灵方便,抗干扰能力强,运行稳定可靠,本次设计对传统电梯控制方式加以更新,实现了PLC对电梯的自动化控制。使电梯运行更加安全、方便、舒适。1 电梯的概述1.1 电梯的起源和发展电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术分支于一体的机电设备,它是建筑物中的永久性垂直交通工具。在电梯发明之前,人类就有了用“电梯”运货物或供人上下高层建筑的设计。早在公元前1世纪,罗马建筑师维特罗斯就利用升降台上下运货或运人了。不过,这种升降台是用人力、畜力或水力通过滑轮来操纵的。中世纪时期,有许多修道院建在险峻的峭壁上,进出修道院唯一的通道,就是用篮
5、子做的升降台。乘客站在里面,然后用绳子通过滑轮吊着篮子上升下降。这就是最原始的“电梯”。到了19世纪,在世界博览会上首次展示了老式木制电梯。一位勇敢的男子乘坐这种电梯升到4层楼的高处,俯视者参观数秒钟后,又平安的落到地面,而不是像当时其他类似机器那样剧烈的撞到地上。这就是电梯的初次公开亮相。由于电梯的发明,数百万旅游者可以从帝国大厦的顶层观看梦幻般的景色,或者进入自由女神像、里约热内卢的耶稣像内部参观。英国的白金汉宫、莫斯科的克里姆林宫和梵蒂冈的圣彼得大教堂也是由于有了电梯才得以对外展示。随着电梯技术的不断发展,节约能源、提高工作效益、制作精良的设备以最高效和最可靠的方式来提高生产力成为电梯技
6、术发展的一个重要方向。1.2 电梯的分类根据建筑的高度、用途及客流量(或物流量)的不同,而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下。 1 按用途分类 1.1 乘客电梯, 为运送乘客设计的电梯,要求有完善的安全设施以及一 定的轿内装饰。 1.2 载货电梯, 主要为运送货物而设计, 通常有人伴随的电梯。 1.3 医用电梯, 为运送病床、担架、医用车而设计的电梯。1.4 杂物电梯, 供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。 1.5 观光电梯, 轿厢壁透明,供乘客观光用的电梯。 1.6 车辆电梯, 用作装运车辆的电梯。 1.7 船舶电梯, 船舶上使用的电梯。 1.8 建筑施工
7、电梯, 建筑施工与维修用的电梯等。 2 按驱动方式分类 2.1 交流电梯,用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。 2.2 直流电梯,用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度 一般在2.00m/s以上。 2.3 液压电梯,一般利用电动泵驱动液体流动,由柱塞使轿厢升降的电梯。 2.4 齿轮齿条电梯, 将导轨加工成齿条,轿厢装上与齿条啮合的齿轮,电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。 2.5 螺杆式电梯, 将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹,再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶,然后通过电机经减速机(或皮带)带动螺母旋转,从而
8、使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。 2.6 直线电机驱动的电梯,其动力源是直线电机。 电梯问世初期,曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯,现已基本绝迹。 3 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。 3.1 低速梯,常指低于1.00m/s速度的电梯。 3.2 中速梯,常指速度在1.002.00m/s的电梯。 3.3 高速梯,常指速度大于2.00m/s的电梯。 3.4 超高速,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。 4 按电梯有无司机分类 4.1 有司机电梯,电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。
9、 4.2 无司机电梯,乘客进入电梯轿厢,按下操纵盘上所需要去的层楼按钮,电梯自动运行到达目的层楼,这类电梯一般具有集选功能。 4.3 有/无司机电梯,这类电梯可变换控制电路,平时由乘客操纵,如遇客流量大或必要时改由司机操纵。 5 按操纵控制方式分类 5.1 手柄开关操纵,电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关,实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。 5.2 按钮控制电梯:是一种简单的自动控制电梯,具有自动平层功能,常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。 5.3 信号控制电梯,这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层,自动开门功能外,尚具有轿厢命令登记,层站召唤登记,
10、自动停层,顺向截停和自动换向等功能。 5.4 集选控制电梯,是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯,与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。 5.5 并联控制电梯,23台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制,共用层站外召唤按钮,电梯本身都具有集选功能。 5.6 群控电梯,是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。 6 其它分类方式 6.1 按机房位置分类,则有机房在井道顶部的(上机房)电梯、机房在井道底部旁侧的(下机房)电梯,以及有机房在井道内部的(无机房)电梯。 6.2 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,
11、还有双层轿厢电梯等。 1.3 电梯的主要性能指标电梯作为建筑物的垂直交通工具,其性能好坏直接影响到人们的生产生活,越来越引起人们的关注。对电梯性能的要求,一般有安全性、可靠性、舒适感和快速性、停站准确性、振动、噪声及电磁干扰、节能和装潢等几项。1.安全性电梯是运送乘客的,即使载货电梯通常也有人伴随,因此对电梯的第一要求便是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系。任何一个环节出了问题,都可能造成不安全的隐患,以致造成事故。电梯中设置有必要的安全设施,主要包括:(1) 超速保护装置;(2) 轿厢超越上下极限工作位置时,应切断控制电路的装置;(3) 撞底缓冲装置;(4) 对三
12、项交流电源,应设有断相保护装置和相序保护装置;(5) 设置厅门、轿门;(6) 电梯因中途停电或电气系统有故障不能运行时,应有轿厢慢速移动措施。2.可靠性电梯的可靠性也很重要,如果一部电梯工作起来经常出故障,就会影响人们正常的生产和生活,给人们造成很大的不便。不可靠是事故的隐患,常常是不安全的起因。3.舒适感与快速性电梯作为一种交通工具,对于快速性的要求是必不可少的,快速可以节省时间,这对于处在现代社会中的乘客是很重要的,快速性主要通过以下方法得到:(1) 提高电梯额定速度;(2) 集中布置多台电梯,通过增加电梯台数来节省乘客候梯时间;(3) 尽可能的减少电梯起、停过程中加、减速所用时间。4.停
13、站准确性停站准确性又称平层准确度、平层精度。梯速在1m/s以上的电梯,减速停车阶段通常都采用速度闭环控制,强制轿厢按预定的速度曲线运行,因此平层精确度可以大大提高。5.振动、噪声及电磁干扰6.节能现代电梯应合理的选择拖动方式,以达到节能的目的。7.装潢现代电梯除了注重以上个方面性能外,还很注重外表装潢。总之,现代电梯操纵简单,乘坐舒适、快捷,安全可靠,是高新技术的结晶,电梯技术越来越成为工业技术中的一个重要门类,引起广大的科技、管理人员的兴趣。 2 电梯控制系统2.1 电梯的结构电梯是机电合一的大型复杂产品,机械部分相当于人的躯体,电器部分相当于人的神经.机与电的高度合一,使电梯成了现代科学技
14、术的综和产品.对于电梯的结构而言,传统的方法是分为机械部分和电气部分,但以功能系统来描述,则更能反映电梯的特点.下图是电梯的基本结构剖视图及机械部件说明:1-减速箱; 2-曳引轮;3-曳引机底座; 4-导向轮;5-限速器;6-机座;7-导轨支架;8-曳引钢丝绳;9-开关碰铁; 10-紧急终端开关;11-导靴; 12-轿架;13-轿门; 14-安全钳;15-导轨; 16-绳头组合;17-对重, 18-补偿链;19-补偿链导轮; 20-张紧装置;21-缓冲器; 22-底坑;23-层门; 24-呼梯盒;25-层楼指示灯; 26-随行电缆;27-轿壁; 28-轿内操纵箱;29-开门机; 30-井道传感
15、器;31-电源开关; 32-控制柜;33-曳引电机; 34-制动器一.曳引系统 曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行. 曳引系统主要由曳引钢丝绳,导向轮,反绳轮组成. 二.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. 三.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. 四.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. 五.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
16、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.六.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,端站保护装置组成. 2.2 电力拖动系统电梯主拖动类型有直流电动机拖动、交流电动机拖动、直流GM(即发电机电动机组供电)拖动、晶闸管供电(SCRM)的直流拖动和交流双速电动机拖动、交流调压调速(AVCC)拖动、交流变频调速(VVVF)等。因直流电梯的拖动电动机有电刷和换相器,维护量较大,可靠性低,现已被交流调速电梯所取代。为了得到较好的舒适感,要求曳引电动机在选定的调速方式下,电动机的输出转矩总能达到负载转矩的要求。考虑到电压
17、的波动、导轨不够平直造成的运动阻力增大等因素,电动机转矩还应有一定的裕度。 2.3 电气控制系统电气控制系统由控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳引电动机等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。电气控制系统通过电路控制电力拖动系统工作程序,完成各种电气动作功能,保证电梯安全运行。 电梯一般是由电动机来拖动的,其运行过程大多包括启动、正(反)转、停止等,这整个过程是由电气控制系统来完成。具体地说电梯的控制主要是指对电动机的起动、停止、运行方向、层楼指示、层站召唤、轿厢内指令等进行处理。其操纵是实行各个控制环节的方式和手段。电梯电气控制系统与电力拖动系统比较,变化范围比较大
18、。当一台电梯的类别、额定载重量和额定运行速度确定后,电力拖动系统各零部件就基本确定了,而电气控制系统则有比较大的选择范围,必须根据电梯安装使用地点、乘载对象进行认真选择,才能最大限度地发挥电梯的使用效益。 电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。随着科学技术的发展和技术引进工作的进一步开展,电气控制系统发展换代迅速。继电器控制系统的电梯故障率高,大大降低了电梯的运行可靠性和安全性,所以基本上已经被淘汰。而PLC以其体积小、功能强、故障率低、寿命长、噪声低、维护保养简便、修改逻辑灵活、程序容易编制,易联成控制网络等诸多优点得到了广泛的应用。2.4 电梯的工作原理曳引绳两端分别连着轿
19、厢和对重,缠绕在曳引轮和导向轮上,曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动,靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力,实现轿厢和对重的升降运动,达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动,防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸,使电梯运转,在失电情况下制动,使轿厢停止升降,并在指定层站上维持其静止状态,供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件,对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化,使曳引电动机负载稳定,轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制,同时完成选层、平层、测速、照明工
20、作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。3.7电梯控制系统硬件结构框图3 PLC可编程序控制器3.1 PLC的定义PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义: “PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过
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