毕业设计载人电梯PLC控制系统.doc
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1、摘 要在现代社会和经济生活中,电梯已经成为城市物质文明的一种标志,特别是在高层建筑中,电梯是不可缺少的垂直运输设备。本文介绍了七层电梯的设计,主要介绍了PLC控制系统,该系统主要由PLC和逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为一体的控制系统。本机控制单元采用以三菱公司的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的升降、平层、启动、制动进行控制,其结构相对简单、运行效率高、平层精度高且易于理解和掌握。关键词 PLC控制系统、电梯、逻辑控制电路、梯形图ABSTRACTIn the modern soci
2、al and economic life, material lift has become a sign of the city, especially in high-rise buildings, the elevator is not the lack of vertical transportation equipment. This article describes the seven-story elevator design, introduces the PLC control system, the system is mainly controlled by the P
3、LC and the logic circuit. Including AC induction motors, relays, contactors, limit switch, button, LED indicator and inverter control system composed of a body. The machine control unit used to Mitsubishi PLC programmable controller controls the whole process of the machine. The entire system throug
4、h the PLC, logic control circuit of the elevator and down, leveling, start, brake control, its structure is relatively simple, high efficiency, high precision leveling and easy to understand and grasp.Keywords: PLC control system; Elevator; The logic controls electric circuit; Ladder-diagram;目 录摘 要I
5、IABSTRACTIII第1章 绪论1第2章 电梯简介32.1 电梯的分类32.2 电梯的主要参数及规格尺寸32.2.1 电梯的主要参数32.2.2 我国有关标准对电梯主要参数和规格尺寸的规定42.3 电梯的主要组成5第3章 PLC概述83.1 PLC的简介83.1.1 基本结构83.1.2 控制系统83.2 PLC控制系统的设计基本原则93.3 PLC的选型93.3.1 输入输出(I/O)点数的估算93.3.2 存储器容量的估算103.3.3 控制功能的选择103.3.4 机型的选择123.3.5 选层器的选择13第4章 电梯PLC控制设计154.1 电梯主电路设计154.1.1 拖动电机的
6、主电路154.1.2 门电机的主电路154.2 PLC设计174.2.1 PLC的硬件设计174.2.2 系统的硬件接线图184.2.3 PLC的软件设计204.3 PLC设计梯形图214.4 PLC设计逻辑程序的调试31结 论32致 谢33参考文献34第1章 绪论随着城市建设的不断发展,高层建筑不断增多,电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的,而呼叫是随机的,电梯实际上是一个人机交互式的控制系统,单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的,因此,电梯控制系统采用随机逻辑方式控
7、制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式,一是采用微机作为信号控制单元,完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定,实现电梯的自动调度和集选运行功能,拖动控制则由变频器来完成;第二种控制方式用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说,这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式,其原因在于生产规模较小,自己设计和制造微机控制装置成本较高;而PLC可靠性高,程序设计方便灵活,抗干扰能力强、运行稳 定可靠等特点,所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。电梯是将机械原理应用、电气技术、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集于一体的
8、机电设备,它是建筑物中的永久性垂直交通工具。为满足和提高人们的生活质量,电梯的智能化、自动化技术迅速发展。特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展,现代电梯的技术含量日益提高。在改善电梯性能的同时,对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求。根据所设计电梯的需要,可得到设计总体设计流程图,具体见图1-1。是否图1-1、总体设计流程图设计梯形图完成开始分析控制要求确定用户I/O设备PLC硬件系统配置分配I/O点绘制程序流程图程序输入PLC软件测试测试正常?编制技术文件修改程序第2章 电梯简介2.1 电梯的分类1.按用途可分为:乘客电梯、载货电梯、病床电梯、杂货电梯(服务电梯)、
9、住宅电梯、客货电梯、特殊电梯;2.按速度可分为:低速度(速度V1. 0m/s的电梯)、快速度(速度1.0m/sV2.0m/s的电梯)、高速度(速度V2.0m/s的电梯);3. 按曳引电动机的供电电源分类:交流电源供电的电梯、直流电源供电的电梯; 4. 按有无蜗轮减速器分类:有蜗轮减速器的电梯、无蜗轮减速器的电梯;5. 按驱动方式分:钢丝绳式、液压式;6. 按控制方式分:轿内手柄开关控制的电梯、轿内按钮开关控制的电梯、轿内、外按钮开关控制的电梯、轿外按钮开关控制的电梯、信号控制的电梯、集选控制的电梯、2台或3台并联控制的电梯、梯群控制的电梯;7. 按拖动方式分:交流异步单速电机拖动的电梯、交流异
10、步双速电机变极调速拖动的电梯、交流异步双绕组双速电机调压调速(俗称ACVV)拖动的电梯、交流异步单速电机调频调压调速(俗称VVVF)拖动的电梯、直流电机拖动的电梯。2.2 电梯的主要参数及规格尺寸2.2.1 电梯的主要参数1) 额定载重量(kg):制造和设计规定的电梯载重量;2)轿厢尺寸(mm):宽深高;3)轿厢形式:有单或双面开门及其它特殊要求等,以及对轿顶、轿底、轿壁的处理,颜色的选择,对电风扇、电话的要求等;4)轿门形式:有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等;5)开门宽度(mm):轿厢门和厅门完全开启的净宽度;6)开门方向:人在厅外面对厅门,门向左方向的为左开门,门向
11、右方向开启的为右开门,两扇门分别向左右两边开启者为中开门,也称为中分门;7)曳引方式:常用的有半绕1:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。半绕2:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。全绕1:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度;8)额定速度(m/s):制造和设计所规定的电梯运行速度;9)电气控制系统:包括控制方式、拖动系统的形式等,如交流电机拖动或直流电机拖动,轿内按钮控制或集选控制等;10)停层站数(站):凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站;11)提升高度(mm):由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离;12)顶层高度(mm):由顶层端站楼面至机房楼板
12、或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。电梯的运行速度越快,顶层高度一般越高;13)底坑深度(mm):由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越快,底坑一般越深;14)井道深度(mm):由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离;15)井道尺寸(mm):宽深。2.2.2 我国有关标准对电梯主要参数和规格尺寸的规定为了加强对电梯产品的管理,提高电梯产品的使用效果,国家曾于1974年颁布了JBI435-74、JBI816-74、JB/Z110-74等一批电梯产品的部标准。电梯的主要参数是电梯制造厂和设计和制造电梯的依据。用户选用电梯时,必须根据电梯的安装使用地点、载运
13、对象等,按标准的规定,正确选择电梯的类别和有关参数与尺寸,并根据这些参数与规格尺寸,设计和建造安装电梯的建筑物。否则会影响电梯的使用效果。2.3 电梯的主要组成1机房机房用来安装曳引机、电控屏、限速器等。2曳引系统曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮组成。曳引机由电动机联轴器、制动器、减速器、机座、曳引轮等组成,它是电梯的动力源;曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重装置(或者两端固定在机座房上),依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢的升降;导向轮的作用是分开轿厢和对重装置的距离,采用复绕型时还可增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或重梁上。3导向系统导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成
14、。它的作用是限制轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导轨固定在导轨架上;导轨架是支承导轨的组件,与井道壁联接;导靴装在轿厢和对重架上,与导导轨配合,强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。4门系统门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。轿厢门社在轿厢入口,由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成;层门社在层站入口,由门扇、门导轨架、门靴和门锁装置及开锁装置组成;开门机社在轿厢上,是轿厢门和层门启闭的动力源。5轿厢轿厢是用以运送乘客和货物的电梯组件。它由轿厢架和轿厢体组成。轿厢架是轿厢体的承重构架。是由上横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成;轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装
15、饰件和轿内操纵按钮等组成;轿厢体空间的大小由额定载重量和额定载客量决定。6门厅每一层电梯门口装的门,门上带有机器锁及电气接点。客梯多为自动开关门,开关门由轿厢门上的开门刀带动厅门上的橡皮勒辘来完成的,而轿厢门是由轿厢上的开关门装置驱动的。7井道井道由围壁、顶板及底坑围成一个在纳电梯轿厢和对重的有限空间。为了出人,在每个层站开有入口。8围壁围壁的作用是将电梯与外界分隔开,当导轨架直接安装在围壁上时,它还应承受费切力。围壁的结构分为封闭式和空格式。9顶板井道的顶部是机房,它是维修人员工作的地方。因此顶板必须是封闭型的,将井道与机房完全隔离。顶板还具有阻止机房即传向井道的作用。对于快、高速电梯,为了
16、取得良好的隔声效果,常在井道顶部设隔音层,此时的井道顶成了双层结构。10底坑井道的底坑深入地面,用于安装缓冲器、限速器、钢丝绳涨紧装置等。由于深人了地面,因此要求防水,最好有排水设施。11重量平衡系统该系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成,对重将平衡轿厢自重和部分的额定载重;重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯设计影响的装置。12电力拖动系统该系统由曳引机、供电系统、速度反馈装置、调速装置和变频器等组成。对电梯实行速度控制。曳引电动机是电梯的动力源,根据电梯的配置可用交流电动机或直流电动机;供电系统是为电动机提供电源的装置;速度反馈装置是为调速系统
17、提供电梯运行速度信号,一般采用测速发电机或速度脉冲发生器,与电动机相连;调速装置对曳引电动机实行调速控制;变频器可以通过改变频率的大小来控制其运行速度的快慢。13电器控制系统该系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成,它起着操纵和控制电梯运行的作用。操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急;位置显示装置是指轿内和层站的指层灯;层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站;控制屏安装在机房中,由各类电气控制元件(或板)组成,是电梯实行电气控制的集中组件;选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。14安全保护系
18、统电梯上设有机械和电气的各类保护系统,以保证电梯安全使用。机械方面的有限速器和安全钳,起超速保护作用;缓冲器,起冲顶和撞底保护作用;切断总电源的极限保护。第3章 PLC概述3.1 PLC的简介3.1.1 基本结构可编程序控制器实际上是一种工业控制计算机,它的硬件结构与一般微机控制系统相似,甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)、存储器(RAM和EPROM)、输入/输出模块(简称I/O模块)、编程器和电源五大部分组成。PLC实质上是一种被专用于工业控制的计算机,其硬件结构和微机是基本一致的。其硬件的基本结构如图3-1所示。编程器中央处理单元(CPU)输入电路输出电路系统程序存储
19、区用户程序存储区电源图3-1.PLC硬件的基本结构3.1.2 控制系统可编程序控制器简称为PLC(Programmable Logic Controller)主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。(如图3-2所示)图3-2.PLC控制系统示意图3.2 PLC控制系统的设计基本原则1) 最大限度的满足被控对象的控制要求;2) 在满足控制要求的前提下,力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便;3) 保证控制系统安全可靠;4) 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量时应适当留有余量。3.3 PLC的选型为了能够更好的选型,工程设计选型和估算时,应详细分析工艺过程的特点、控制要求,明
20、确控制任务和范围确定所需的操作和动作,然后根据控制要求,估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等,最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。3.3.1 输入输出(I/O)点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量,通常根据统计的输入输出点数,再增加10%20%的可扩展余量后,作为输入输出点数估算数据。实际订货时,还需根据制造厂商PLC的产品特点,对输入输出点数进行圆整。3.3.2 存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小,程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小,因此程序容量小于存储器容量。为了设计选型时能对程序容量
21、有一定估算,通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式,许多文献资料中给出了不同公式,大体上都是按数字量I/O点数的1015倍,加上模拟I/O点数的100倍,以此数为内存的总字数(16位为一个字),另外再按此数的25%考虑余量。3.3.3 控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。1)运算功能简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能;普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能;较复杂运算功能有代数运算、数据传送等;大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现,目前在PLC中
22、都已具有通信功能,有些产品具有与下位机的通信,有些产品具有与同位机或上位机的通信,有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发,合理选用所需的运算功能。大多数应用场合,只需要逻辑运算和计时计数功能,有些应用需要数据传送和比较,当用于模拟量检测和控制时,才使用代数运算,数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。2)控制功能控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等,应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制,因此,大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制,有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能,提高
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