PLC五层电梯控制系统的设计毕业设计(论文)word格式.doc
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1、目 录前 言1第1章 电梯的概述21.1电梯的工作原理21.1.1.曳引系统31.1.2导向系统31.1.3门系统31.1.4轿厢31.1.5重量平衡系统31.1.6电力拖动系统31.1.7电气控制系统41.1.8安全保护系统41.2电梯的主要参数及型号41.2.1电梯的主要参数41.2.2电梯的型号51.3电梯的控制需求分析51.3.1电梯的位置的确定与显示51.3.2轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号61.3.3电梯自动运行时的信号响应61.3.4轿厢的启动与运行61.3.5轿厢的平层与停车61.3.6安全保护6第2章 交流双速集选控制电梯电气控制系统82.1交流双速集选控制电梯电气控制82
2、.1.1自动开关门电路112.1.2指层电路与定向控制142.1.3轿厢指令控制与厅外召唤控制172.1.4电梯的起动加速和减速平层控制182.2交流双速集选控制电梯综合运行分析222.3 PLC的选型及输入、输出端口安排24第3章 基于PLC实现五层电梯控制系统263.1开关门环节263.2层楼信号的产生与清除环节283.3停层信号的登记与消除环节293.4外呼信号的登记与消除环节303.5电梯的定向环节323.6自动运行时起动加速和稳定运行环节343.7停车制动环节343.8梯形图的汇总及总结38第4章 PLC在高速计数器定位电梯控制上的应用394.1光电编码器与高速计数器394.1.1光
3、电编码器的结构与工作原理394.1.2PLC的高速计数器及高速计时器的指令394.2基于高速计数器的轿厢位置确定424.3内呼外唤及定向信号的获取434.4停层信号的获取45总 结47致 谢48参考文献49附 录50附录 TKJ/JX型电梯电气原理图50前 言随着现代经济的发展,日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要的标志。电梯是服务于三分之一楼层的固定式升降设备,建筑的发展必然带来了电梯行业的决速发展。科技的飞速发展,更是给电梯带来了日新月异的变化。PLC控制一般具有高可靠性,易操作,维修,编程简单,灵活性强等特点。因此电梯多体用PLC来控制。用软件实现对电梯运行的自动控制,可靠性大大提高。
4、控制系统结构简单,外部线路简化,另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示,提高运行安全性,便于检修。PLC与交流变频调速技术相结合,能够以其优异的调速性能和起制动性,高效率,高功率因数和节电效果,广泛的用于电梯控制系统。第1章 电梯的概述电梯是指用电力拖动,将具有乘客或载货的轿厢,运行于垂直的或垂直方向倾斜角不大于15的两根刚性导轨之间,运送乘客和货物的固定式提升设备。电梯是以轿厢沿垂直导轨在垂直方向上作间歇运动的电力起重设备。它适于装设在两层以上的高层建筑内,用作上下运送乘客和货物,广泛使用在公共建筑、住宅、工厂仓库等场所。1.1电梯的工作原理曳引驱动电梯是垂直交通运输
5、工具中使用最普遍的一种电梯,其基本结构如图1-1所示。曳引钢绳的一端悬挂着轿厢,另一端悬挂着对重装置,依靠曳引轮的绳槽与曳引绳之间的摩擦力来传动拽引绳,以带动轿厢上、下运行,按工作指令去完成垂直运输的任务。其基本结构由以下几部分组成: 图1-1 曳引电梯的基本结构示意图1控制屏 2拖动电动机 3限速器 4限速钢丝绳 5曳引钢绳 6安全钳 7轿厢门安全触版 8导轨 9对重 10限速器预紧装置 11缓冲器 12门厅 13轿厢 1.1.1.曳引系统 曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮等组成。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
6、和対重(或者两端固定在机座房上),依靠钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降;导向轮的作用是分开轿厢和对重的距离,采用复绕型时还可以增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或重梁上。 1.1.2导向系统导向系统由导轨、导靴和 导架等组成。它的作用是限制轿厢和対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;导靴装在轿厢和対重架上,与导轨配合,强制轿厢和対重的运动服从于导轨的直立方向。1.1.3门系统门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。轿厢门设在轿厢入口,由门扇,门导轨架、门靴和门刀等组成;层门设在层站入口,由门扇、门导轨架、门靴和门锁装置组成
7、;开门机设在轿厢上,是轿厢门和层门启闭的动力源。1.1.4轿厢轿厢是以运送乘客或货物的电梯组件。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、轿厢装饰件和轿内操纵按钮板等组成;轿厢体空间的大小由额定载重量和额定载客量决定。1.1.5重量平衡系统该系统由対重和重量补偿装置组成。対重由対重架和対重块组成,対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対重侧拽引钢丝绳长度的变化对电梯的设计影响的装置。1.1.6电力拖动系统该系统由曳引电动机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成。对电梯
8、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提供电梯运行速度信号,一般采用测速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。1.1.7电气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纵箱或手柄开关箱、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示灯;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,由各类电器控制元件(或板)组成,是电梯实行电气控制的集
9、中组件;选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减信号等作用。1.1.8安全保护系统电梯上设有机械和电气的各类保护系统,以保证电梯的安全使用。机械方面有限速器和安全钳,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。1.2电梯的主要参数及型号1.2.1电梯的主要参数(1)额定载重量 电梯设计规定的载重量,单位为kg。(2)轿厢尺寸 以宽x深x高表示,单位为mm。(3)额定速度 设计所规定的电梯运行速度,单位为m/s。(4)拖动方式 电梯采用的动力种类,有交流电力拖动、直流电力拖动、液压传动等(5)控制方式 电梯运行实行的操纵方式。如手柄开关控制、按钮控制、信号控
10、制、集选控制、并联控制等。(6)停层站数 各层楼用于出入轿厢的地点称为层站,其数值即为停层站数。(7)提升高度 由底层端战楼面至顶层端战楼面之间的垂直距离,单位为mm。(8)轿门形式 指电梯门的结构形式。客梯常用封闭式中分门、封闭式双折门。(9)开门方向 人在轿箱内面对轿门,门向左方向开启为左开门,门向右开启的为右开门,两扇门分别向左右两边开启的为中开门,也称中分门。(10)顶层高度 由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出的构件之间的垂直距离,单位为mm。(11)底坑深度 由底层端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越高,底坑一般越深。单位为mm。(12)井道高度 由井道底面至
11、机房楼板或隔音层楼板下最突出构建之间的垂直距离,单位为mm。1.2.2电梯的型号国家标准GB70251986对已批量生产的乘客电梯、住宅电梯、病床电梯、杂物电梯等类别电梯的主要参数及轿厢、井道、机房形式与尺寸作了具体规定。12345/677其中 1产品类别(类),电梯、液压电梯均用T表示。 2产品品种(组) K:乘客电梯; H:载货电梯 L:客货两用电梯 B:病床电梯 Z:住宅电梯 W:杂物电梯 G:观光电梯 3拖动方式 J:交流电力拖动 Z:直流电力拖动 Y:液压传动 4改型代号。 5额定载重量,单位kg。 6额定速度,单位m/s。 7控制方式 SZ:手柄开关控制,自动门 SS:手柄开关控制
12、,手动门 AZ:按钮控制,自动门 AS:按钮控制,手动门 XH:信号控制 JH:集选控制电路 JXW:微机控制,集选控制电路 BL:并联控制1.3电梯的控制需求分析电梯的安全运行有以下一些主要控制要求:1.3.1电梯的位置的确定与显示轿厢中的乘客及门厅中等待电梯的人都需要知道电梯的位置,因而轿厢及门厅中都设有以楼层标志的电梯位置。但这还不够,电梯运行还需要更加准确的电梯位置信号,以满足制动停车等控制需要。传统电梯的位置信号一般由设在井道中的位置开关,如磁感应器提供,当轿厢上设置的隔磁板插入感应器时,发出位置信号,并启动楼层指示。1.3.2轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号司机及乘客可按下轿厢内操
13、控盘上的选层按钮选定电梯运行的目的楼层,此为内选信号。按钮按下后,该信号应被记忆并使相应的指示灯点亮。在门厅等候电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤信号,此为外唤信号。该信号也需要记忆并点亮门厅的上行或下行指示灯,这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。1.3.3电梯自动运行时的信号响应电梯自动运行时应根据内选及外唤信号,决定电梯的运行方向及在哪些站点停站。一般情况下电梯按先上后下的原则安排运送乘客的次序,而且规定在运行方向确定之后,不响应中途的反向呼唤要求,直至到达本反向的最远点才开始返程。1.3.4轿厢的启动与运行轿厢在运行方向确定,轿厢门已关好时启动运行,运行的初始阶段是加速运行阶段,
14、其后是稳定运行阶段。1.3.5轿厢的平层与停车轿厢运行后需确定在哪一层站停车,平层即是指停车时,轿厢的底与门厅“地平面”应相平齐,一般有具体的平层误差规定,如平层时两平面相差不得超过5mm。平层停车过程需在轿厢底面与停层楼面相平之前开始,先是减速,再是制动,以满足平层的准确性及乘客的舒适感。传统电梯的平层开始信号由平层感应器发出。1.3.6安全保护电梯的安全保护很多,如前边提到的冲顶与蹲底,断钢丝绳,轿厢内人员的跌落、逃生等保护,还有消防运行等多项。 除了控制要求外,电梯常见的工程问题还涉及电梯的拖动设备及拖动控制方式。电梯的提升机构,齿轮曳引机主要由驱动电动机、电磁制动器、减速器及曳引轮组成
15、。驱动电机可以是直流电动机也可以是交流电动机。为了满足电梯运行过程中速度变化的要求,在应用变频器前,电梯交流拖动多使用多绕组变速电机,变频器的诞生以来,已有越来越多的电梯采用变频驱动。采用变速电机时,电机的正反向运转使用接触器换相,启动调速采取改变电机绕组及切换电机绕组中所串电阻实现。采用变频调速时,电机换向及变速都通过变频器控制端子实现。在这两种拖动方式中,电磁抱闸都是很重要的,它是电机制动的主要设备,抱闸要求有足够的制动力,抱闸一般在通电时打开,断电时闸死。第2章 交流双速集选控制电梯电气控制系统2.1交流双速集选控制电梯电气控制指层如图2-1所示,是电梯各部分的电路控制关系图。交流双速电
16、梯电气控制系统由拖动电路部分、直流控制电路部分、交流控制电路部分、照明电路部分厅外召唤电路部分,以及指示灯信号显示电路等六部分组成。采用不同控制方式的交流双速电梯电气控制系统,除直流控制电路部分有较大的区别外,其余五部分基本相同。而交流双速集选控制电梯电气控制系统在单台运行的交流双速电梯中,具有最完善的性能、最高的自动化程度,多被用在速度v1.0m/s以下的乘客电梯上位置信号层楼信号轿内指令厅门召唤平 层 感应器平层拖动起动定向选层减速安全保护图2-1 电梯各部分电路的控制关系交流双速集选控制电梯电气控制系统按电路功能分为:自动门的开关电路、轿厢外指令控制与厅外招呼控制电路、指层电路与定向控制
17、电路,电梯的起动加速与减速平层电路等。各电路之间的控制关系如图2-1所示。正是上述电路的相互配合,曳引电动机按指令起动、正转、反转、加速、减速、调速、制动、停止。实现电梯各种工作状态的运行。下面以TKJ/JX集选控制电梯型交流双速电动机拖动为例,分析其电气控制。控制电路主要元件如图2-1所示。TKJ/JX集选控制电梯型交流双速电动机拖动集选控制电梯电气原理图如图2-2所示。为了清晰和便于分析起见,可将图2-2电气原理图按控制功能分解为若干张基本环节图来叙述,而各图之间的关联均在图2-3(见附表)中。表2-1 五层五站电梯电气元件表符号名称及用途符号名称及用途M1曳引双速笼型异步电动机KA11运
18、行继电器M开关门直流他励电动机KA12运行继电器KM1上行接触器KA13M控制电路中的起动继电器KM2下行接触器KA14过载继电器KM3快速接触器KA15超载信号继电器KM4慢速接触器KA16上下行方向继电器KM5快加速接触器KA17门锁继电器KM6慢加速接触器(第1级)KA19下行方向继电器KM7慢加速接触器(第2级)KA20下行方向辅助继电器KM8慢加速接触器(第3级)KA21下行起动继电器KA主电路断相和相序保护继电器KA22上行起动继电器KA2开门继电器KA23上下方向辅助继电器KA3关门继电器KA24上行方向继电器KA4开门启动继电器KA261层楼换位继电器KA5开关门启动继电器KA
19、272层楼换位继电器KA6向上平层停站继电器KA283层楼换位继电器KA7开门区域继电器KA294层楼换位继电器KA8向下平层继电器KA305层楼换位继电器KA9司机操作继电器KA311层楼位置继电器KA10检修继电器KA322层楼位置继电器KA333层楼位置继电器KR2S2楼干簧感应器KA344层楼位置继电器KR3S3楼干簧感应器KA355层楼位置继电器KR4S4楼干簧感应器KA361楼指令继电器(轿内操纵箱上)KR2X2楼干簧感应器KA372楼指令继电器(轿内操纵箱上)KR3X3楼干簧感应器KA383楼指令继电器(轿内操纵箱上)KR4X4楼干簧感应器KA394楼指令继电器(轿内操纵箱上)K
20、R5X5楼干簧感应器KA405楼指令继电器(轿内操纵箱上)KR1上平层感应器KA41厅外开门继电器KR2开门区域干簧继电器KA421楼上行召唤继电器KR3下平层感应器KA432楼上行召唤继电器KT1加速延时继电器KA443楼上行召唤继电器KT2减速延时继电器KA454楼上行召唤继电器KT3减速延时继电器KA462楼下行召唤继电器KT4减速延时继电器KA473楼下行召唤继电器KT5快速时间继电器KA484楼下行召唤继电器KT6停层继电器KA495楼下行召唤继电器KT7停层控制继电器KA50蜂鸣继电器KT8停层时间继电器KA51直驶继电器KV电压继电器KR1S1楼干簧感应器Q1轿厢顶检修箱上急停开
21、关Q2基站厅外钥匙开关SQ11称重装置上的超载开关Q3底坑安全开关SQ12轿厢门联锁开关Q4机房控制柜急停开关SQ131层站厅门联锁开关Q5轿内操纵箱上的钥匙开关SQ142 层站厅门联锁开关Q6轿顶检修开关SQ153层站厅门联锁开关Q7照明开关SQ164层站厅门联锁开关Q8风扇开关SQ175层站厅门联锁开关QS主电源开关SQ18称重装置满载开关QS1断路器SQ19开门2/3时压合的行程开关SB1轿厢内操纵箱上急停按钮SQ20关门第一速行程开关SB2直驶按钮SQ21关门第二速行程开关SB3警铃按钮SQ22安全触板微动开关SB4轿内操纵箱上开门按钮SQ23安全触板微动开关SB5轿内操纵箱上关门按钮
22、SQ24开门限位开关SB6上行起动按钮SQ25关门限位开关SB7下行起动按钮SQ26层到位限位开关SB8轿内开门按钮SQ27层到位限位开关SB9轿内开门按钮SQ28上端站限位开关SB1S1层上行厅外召唤按钮SQ29上端站限位开关SB2S2层上行厅外召唤按钮SQ30下端站限位开关SB3S3层上行厅外召唤按钮EV轿内风扇SB4S4层上行厅外召唤按钮EL1EL2萤火灯SB2X2层下行厅外召唤按钮FR1FR2M1快速、慢速热继电器SB3X3层下行厅外召唤按钮FU1FU6熔断器SB4X4层下行厅外召唤按钮HL1HL5分别为(15)层指示灯SB5X5层下行厅外召唤按钮HLS上行信号灯SB11楼带灯的轿内指
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