电气自动化毕业设计

新疆工业高等专科学校毕业设计( 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ) 基于PLC的电梯设计 系 别: 电气与信息工程系 专业班级: 电气自动化08-37(1)班 指导教师 司 马 月 完成日期: 2011.06.10 电气与信息工程系系毕业答辩情况 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 表 答辩人姓名 班 级 08-37(1)班 专 业 电气自动化 设计 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目 基于PLC的电梯设计 指导老师 答辩日期 2011年 06 月 日 答辩时间 时 分— 时 分 为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计了一套以 PLC和变频器为核心控制器的电梯自动控制系统，用来取代以往的较复杂 的继电器—接触器控制。使我们更加清楚现在高科技的东西越来越多在我 们生活中越来越常见，自动化得水平也越来越好了，为了使我们能更好的 乘坐电梯，为了我们安全的生活，我相信在我们plc的发展之下我的生活自 质量的到保证。 述 回 答 问 题 小 结 答辩组长: 年 月 日 新疆工业高等专科学校 毕业设计评定意见书 设计(论文)题目: 基于PLC的电梯设计 专 题: PLC编程 设 计 者:姓名 专业 电气自动化 班级 08-37(1)班 设计时间:2011年03月01日—2011年06月10日 指导教师:姓名 职称 高级实验师单位 新疆工业高等专科学校 评 阅 人:姓名 职称 单位 评定意见 评定成绩: 指导教师(签名): 年 月 日 评阅人(签名): 年 月 日 答辩委员会主任(签名): 年 月 日 毕业设计评定意见参考提纲 1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2.设计或论文(说明书)的优缺点，包括:学生理论水平、独立实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力、勤勉态度等。 3.设计或论文(说明书)中较成功的部分。 4.作毕业设计或论文(说明书)时遇到的困难和问题。 新疆工业高等专科学校 毕业设计任务书 一、题目: 二、指导思想和目的: 通过毕业设计，培养学生综合运用所学的知识和技能解决问题的本领，巩固和加深对所学知识的理解;培养学生调查研究的习惯和工作能力;培养学生建立正确的设计和科学研究的思想，树立实事求是、严肃认真的科学工作态度。 三、设计任务或主要技术指标: 本次设计的电梯要求运行迅速准确度高，在电梯的各层检测系统中许啊用用在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器。运用plc编程来控制电梯。 四、设计进度与要求: 1):布置设计任务，深入了解设计内容，阅读参考资料，学习有关内容。 2):学习PLC软件，对一些简单电路进行编程。 3):熟悉实验 课件 超市陈列培训课件免费下载搭石ppt课件免费下载公安保密教育课件下载病媒生物防治课件 可下载高中数学必修四课件打包下载 内容，做好虚拟实验仿真准备。 4):用PLC软件进行编程，并分析实验内容。 5):对实验进行画梯形图，编写实验内容。 6):整理实验数据，编写实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 。 7):修改、打印实验报告，再次熟悉实验内容，准备答辩。 主要参考书及参考资料: 继电传动控制(第三版)、交流调速电梯原理、王士兰PLC技术及应用、现代电梯控制、工厂电器控制设备、可编程序控制器的编程 专业班级:电气自动化 学生: 指导教师: 2011年06月10日 教研室主任(签名): 系(部)主任(签名): 年 月 日 摘 要 随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多。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。传统的电梯控制系统采用的是继电器逻辑控制电路，这种控制易出故障，维护不便，运行寿命短，占地空间大，正逐步被淘汰。 为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计了一套以PLC和变频器为核心控制器的电梯自动控制系统，用来取代以往的较复杂的继电器—接触器控制。系统的核心部分(控制部分)使用了日本三菱公司生产的FX2N-80MR型PLC，因为在核心控制部分采用的是软件程序控制，从而在保证电梯正常运行这个要求的情况下，大大的提高了电梯故障检查与维修的方便性和容易性，同时还克服了手动操作所带来的一些人为干扰因素，取得了良好的经济效益和社会效益。以变频器来控制电梯在升降启停过程中的速度，大大满足了人们的舒适感。关于PLC 控制系统的基本结构及电梯控制系统的安装与调试重点介绍如下。 关键词:电梯、PLC、变频器、程序设计 目 录 1.章绪论.....................................................................................................................1 1.1本次设计的背景..............................................................................................1 1.2本次设计的内容..............................................................................................2 1.3本次设计的目的和意义..................................................................................2 2.章系统控制方案的确定....................................................................................3 2.1电梯的概述.......................................................................................................3 2.2可编程控制器的概述.....................................................................................6 2.3采用PLC控制电梯的优点.............................................................................7 2.4 变频器的选择..................................................................................................7 2.5 总体设计方案.................................................................................................9 3.章控制系统硬件设计........................................................................................11 3.1输入输出(I/O)分配.....................................................................................11 3.2硬件外部接线图..............................................................................................12 4.章控制系统软件设计.........................................................................................13 4.1流程图...............................................................................................................13 4.2梯形图程序.......................................................................................................22 5.章电梯运行与维护.............................................................................................33 5(1电梯常见事故和排除方法...................................................................................33 总结……………………………………......................……………………...…36 致谢…………………………………….........................….............…………………37 参考文献……………………………………..................…………………………..38 基于PLC的电梯设计 1.绪论 1.1设计背景 1968年，美国最大的汽车制造商—通用汽车公司为满足市场需求，适应汽车生产工艺不断更新的需要，将汽车的生产方式由大批量、少品种转变为小批量、度品种。为此要解决因汽车不断改型而重新设计汽车装配线上各种继电器的控制线路问题，要寻求一种比继电器更可靠、响应速度更快，功能更强大的通用工业控制器。于是可编程控制器应运而生，1969年，美国数字设备公司研制出世界上第一台可编程控制器，从此，PLC开始活跃于控制领域。而且其影响也越来越大，应用也越来越广。 70年代后期，随着微电子技术和计算机的迅猛发展，是PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称PC(programmable controller)。但由于PC容易与个人计算机(programmable computer)相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。 PLC的定义: 可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 PLC是继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在数学处理、顺序控制方面具有一定优势。继电器在控制系统中主要起两种作用:(1)逻辑运算(2)弱点控制强电 PLC是集自动控制技术，计算机技术个通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，以跃居工业自动化散打支柱(PLC、ROBOT、CAD/CAM)的首位。可编程控制器，简称PLC。它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。具有1、可靠性高、抗干扰能力强2、设计、安装容易，维护工作量少3、功能强、通用性好4、开发周期短、成功率高5、体积小、重量轻、能耗低等特点。具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小，重量轻等优点。已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。与继电接触器系统相比系统更加可靠;占位空间比继电接触器控制系统小;价格上能与继电接触器控制系统竞争;易于在现场变更程序。便于使用、维护、维修;能直接推动电磁阀、接触器与之相当的执行机构;能向中央执行机构、中央数据处理系统直接传输数据等。 1.2设计内容 1 基于PLC的电梯设计 本次设计从一下几个方面对PLC电梯控制系统进行研究和论证 1、电梯类型的选择:综合电梯的类别和各类的特点和要求，在本次设计中，主要研究五层电梯的上下行控制，开、关控制、内外呼叫控制。 2、电梯硬件系统的设计:本次设计的电梯要求运行迅速准确度高，在电梯的各层检测系统中许啊用用在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器，运用感应器的开关量信号输入给PLC来实现PLC对电梯的控制。在硬件系统的设计过程中主要考虑了电梯的经济实用、稳定的需要。 3、电梯控制系统软件的设计:本次设计选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯形图的编程能直观明了的设计出机械手控制的要求，梯形图的编写运用SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，此软件支持全部三菱FX系列的PLC，并且具有强大的诊断功能，能更快的查找出故障的原因，从而大大缩短了维修时间。 1.3设计的目的和意义 随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，电梯已成为人类现代生活广泛使用的人员运输工具。随着人们对电梯运行安全性、高效性、舒适性等要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。 可编程控制器(PLC)因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。电梯控制要求介入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。通过PLC对程序设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感。因此PLC在电梯控制系统中的应用非常广泛，非常有实际价值。 2 基于PLC的电梯设计 2. 系统控制方案的确定 2.1电梯的概述 2.1.1电梯的发展 据国外有关资料介绍，公元前2800年在古代埃及，为了建筑当时的金字塔，曾使用过由人力驱动的升降机械。公元1765年瓦特发明了蒸汽机后，1858年美国研制出以蒸汽为动力，并通过带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯。1878年英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。并随着水压梯的发展，淘汰了蒸汽梯。后来又出现了液压泵和控制阀以及直接柱塞式和侧柱塞式结构的液压梯。这种液压梯至今仍为人们所采用。 但是，电梯得以兴盛发展的根本原因在于采用了电力作为动力来源。18世纪末发明了电机，并随着电机技术的发展，19世纪初开始使用交流异步单速和双速电动机作动力的交流电梯，特别是交流双速电动机的出现，显著改善了电梯的工作性能。在20世纪初，美国奥的斯电梯公司首先使用直流电动机作为动力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯，从而为后来的高速度、高行程电梯的发展奠定了基础。20世纪30年代美国纽约市的102层摩天大楼建成，美国奥的斯电梯公司为这座大楼制造和安装了74台速度为6.0m/s的电梯。从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异地发展着。目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。随着电子工业的发展，可编程序控制器(PLC)和电子计算机成功地应用到电梯的电气控制系统中去后，电梯产品的质量和运行效果显著提高。 2.1.2电梯的分类 电梯是用电力拖动的轿厢运行于铅垂的或倾斜不大于15,#176;的两列刚性导轨之间运送乘客或货物的固定设备。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。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 乘客电梯 :为运送乘客而设计的电梯，应用范围广泛。 载货电梯 :以运送乘客为主，但也可以运送货物的电梯。 病床电梯 :为运送病床(包括病人)及医疗设备而设计的电梯，应用在医院和医疗中梯 :可以有人随乘，主要为运送货物而设计的电梯，应用在工厂厂房和仓库中。 住宅电梯 :为便于运送乘客和家具、沙发、担架等而设计的，供住宅楼使用的电梯。 杂物电梯 :轿厢空间受限制，不允许人员进入，主要用于运送少量食品、图书和文件等。 3 基于PLC的电梯设计 汽车电梯 :用作运送车辆而设计的电梯，应用在立体停车设备中。 特种电梯 :应用在一些有特殊要求场合的电梯，包括防爆电梯、防腐电梯、船用电梯等。 观光电梯 :井道和轿厢壁至少有一侧透明，乘客可观看轿厢外景物的电梯，主要运送乘客。 2. 按驱动方式分类 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)、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。 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。 )、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4 带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。 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，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。 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 1)、 低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。 2)、 中速梯，常指速度在1.00,2.00m/s的电梯。 3)、 高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。 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 1)、有司机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。 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。 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 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。 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。 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 4 基于PLC的电梯设计 层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。 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)、并联控制电梯，2,3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。 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。 2.1.3电梯的组成及工作原理 1. 组成 1)、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机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。 2)、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。 3)、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。 4)、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。 5)、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。 6)、电力拖动系统:电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。 7)、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。由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。 2.原理 曳引绳两端分别连着轿厢和对重，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 5 基于PLC的电梯设计 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。 2.2可编程控制器的概述 2.2.1可编程控制器的定义 可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。 2.2.2可编程控制器的特点 1、可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 2、易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 3、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 4、体积小，重量轻，能耗低 以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 纵观以上特点使得我们能够更好地去了解、学习、掌握编程器，同时展现了在工业生产生活上的方便和优化性，这次选用PLC作为电梯控制系统的核心是必然可靠的。 6 基于PLC的电梯设计 2.2.3 PLC的选型 随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从美国、日本、德国等国引进的PLC产品及国内厂家自行开发的产品已有几十个系列、上百种型号。PLC的品种繁多，其结构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC，对于提高PLC在控制系统中的应用起着重要作用。 1.输入/输出的选择 PLC是一种工业控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时 应再增加10%,20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有所不同。根据估算这次设计的I/O点数为输入35点，输出34点。 2.软件选择 在系统的实现过程中，PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能有所了解。通常情况下，一个系统的软件总是用于处理控制器具备的控制硬件的。但是，有些应用系统也需要控制硬件部件以外的软件功能。例如，一个应用系统可能包括需要复杂数学计算和数据处理操作的特殊控制或数据采集功能。指令集的选择将决定实现软件任务的难易程度。可用的指令集将直接影响实现控制程序所需的时间和程序执行的时间。 机型的选择 PLC机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。 目前，国内众多的生产厂家生产了多种系列功能各异的PLC，通过对输入/输出点的选择、对编程软件及机型的认识，决定选择三菱公司生产的FX2N系列的FX2N-80MR-D型号的可编程控制器作为电梯的控制器。 2.3采用PLC控制电梯的优点 PLC控制电梯的优点: (1) 线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。 (2) 系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。 (3) 多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已经形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。 (4) 系统触点少、接线线路简单，不会经常出现故障。 (5) 系统结构小，能耗低，输出开关量音量小。 2.4 变频器的选择 7 基于PLC的电梯设计 2.4.1 变频器的作用 变频调速能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。变频应用可以大大地提高工艺的高效性(变速不依赖于机械部分)，同时可以比原来的定速运行电机更加节能。其主要作用有以下几个方面: (1) 控制电机的启动电流。 当电机通过工频直接启动时，它将会产生7到8倍的电机额定电流。这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。而变频调速则可以在零速零电压启动(当然可以适当加转矩提升)。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可以按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能充分降低启动电流，提高绕组承受力，用户最直接的好处就是电机的维护成本将进一步降低、电机的寿命则相应增加。 (2) 可控的加速功能。 变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行光滑地加速，而且其加速曲线也可以选择(直线加速、S形加速或者自动加速)。而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。另外，变频启动还能应用在类似灌装线上，以防止瓶子倒翻或损坏。 (3) 可调的运行速度。 运用变频调速能优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。 (4) 可调的转矩极限。 通过变频调速后，能够设置相应的转矩极限来保护机械不致损坏，从而保证工艺过程的连续性和产品的可靠性。目前的变频技术使得不仅转矩极限可调，甚至转矩的控制精度都能达到3,,5,左右。在工频状态下，电机只能通过检测电流值或热保护来进行控制，而无法像在变频控制一样设置精确的转矩值来动作。 (5) 可逆运行控制 在变频器控制中，要实现可逆运行控制无须额外的可逆控制装置，只需要改变输出电压的相序即可，这样就能降低维护成本和节省安装空间。 (6) 减少机械传动部件 由于目前矢量控制变频器加上同步电机就能实现高效的转矩输出, 从而节省齿轮箱等机械传动部件, 最终构成直接变频传动系统。从而就能降低成本和空间, 提高稳定性。 2.4.2 变频器的选型 随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速已应用到许多领域，由于变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。目前，有为电 8 基于PLC的电梯设计 梯控制而设计的专业变频器，其功能较强，使用灵活，但其价格相对较贵。因此，这次设计没有采用专用变频器，而是选用了通用变频器，通过合理的配置、设计和编程，同样可以达到专业变频器的控制效果。这是这次设计的特点之一。 目前，市场流行的通用变频器的种类繁多，而电梯行业中使用的变频器的品牌也不少，其控制系统的结构也不尽相同，但其总的控制思想却是大同小异。 根据自己对变频器掌握的程度以及本设计的要求，选择了熟悉的学校所用的FR-S520SE变频器。 2.5 总体设计方案 电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及PLC单元构成，电梯控制系统结构图，用来完成对电梯曳引电机及开关门机的启动，加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿厢内操作，安全保护等指令信号进行管理和控制功能。 1.变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成。三相电源R、S、T经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端U、V、W接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。旋转编码器用来检测电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。变频器输入信号为:上、下行方向指令，零速、爬行、速度等各种速度编码指令、复位和使能信号变频器输出信号为: (1)变频器准备就绪信号，在变频器运转正常时，通知控制系统变频器可以正常运行; (2)运行中信号，通知PLC变频器正在正常输出;(3)零速信号，当电梯运行速度为零时，此信号输出有效并通知PLC完成抱闸，停车等动作。 2.输入输出单元为PLC的I/O接口部分，主要由厅外呼叫、轿厢内选层、楼层及方向指示、开关门、井道内的上下平层、门锁、安全保护继电器、消防、泊梯等单元构成。 (1)厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和消除，而且兼有无司机状态的“本层厅外开门”功能，全集选方式的呼梯信号为2N-2个(N为层站数)，下集选方式的呼梯信号为N个; (2)轿厢内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、消除和指示，呼梯信号数为电梯停站层数N; (3)开关门按钮，输入PLC控制轿门的开闭(厅门也同时动作); (4)上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准备平层，通常设置在轿顶，电梯轿箱上行接近预选层站时，上平层感应器限进入遮磁板，电梯仍继续慢速运行，当下平层感应器再进入遮磁板时，上行接触器线圈失电，制动器抱闸停车; (5)门锁装置(或轿门和厅门联锁保护装置)，轿门闭合和各厅门闭合上锁 9 基于PLC的电梯设计 是电梯正常起动运行的前提; (6)安全回路，通常包括轿内急停开关、轿顶内急停开关、相序保护继电器、上下限极限开关等;输出单元:楼层及方向指示单元包括电梯上下行方向指示灯、层楼指示灯以及报站灯等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示放肆和点阵显示方式，本设计考虑情况用的是输出等和显示屏上的数字配合来报告到达的楼层;开关门单元，用于控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭，在自动定向完成或电梯平稳停靠后，PLC给出相关指令，有变频门机完成开关门动作。PLC单元为电梯控制系统的核心部分，有PLC提供变频器的运行方向和速度指令，使变频器根据电梯需要的速度曲线调节运行方向和速度。通过PLC的合理编程，实现自动平层、自动开关门、自动掌握停站时间、内外呼信号的登记与消除，顺向载梯及自动换向等集选控制功能。 10 基于PLC的电梯设计 3. 控制系统硬件设计 3.1输入输出(I/O)分配 表3-1 输出(I/O)分配 输入 输出 一层内呼 SB1 X0 一层内呼指示 HL1 Y0 二层内呼 SB2 X1 二层内呼指示 HL2 Y1 三层内呼 SB3 X2 三层内呼指示 HL3 Y2 四层内呼 SB4 X3 四层内呼指示 HL4 Y3 五层内呼 SB5 X4 五层内呼指示 HL5 Y4 六层内呼 SB6 X5 六层内呼指示 HL6 Y5 一层外呼上 SB7 X6 一层外呼上指示 HL7 Y6 二层外呼下 SB8 X7 二层外呼下指示 HL8 Y7 二层外呼上 SB9 X10 二层外呼上指示 HL9 Y10 三层外呼下 SB10 X11 三层外呼下指示 HL10 Y11 三层外呼上 SB11 X12 三层外呼上指示 HL11 Y12 四层外呼下 SB12 X13 四层外呼下指示 HL12 Y13 四层外呼上 SB13 X14 四层外呼上指示 HL13 Y14 五层外呼下 SB14 X15 五层外呼下指示 HL14 Y15 五层外呼上 SB15 X16 五层外呼上指示 HL15 Y16 六层外呼下 SB16 X17 六层外呼上指示 HL16 Y17 开门开关 SB17 X20 电梯轿厢上升 KM1 Y20 关门开关 SB18 X21 电梯轿厢下降 KM2 Y21 一层平层 SQ1 X22 门电机开 KM3 Y22 二层平层 SQ2 X23 门电机关 KM4 Y23 三层平层 SQ3 X24 电梯上行指示 HL17 Y24 四层平层 SQ4 X25 电梯下降指示 HL18 Y25 五层平层 SQ5 X26 一层到达指示 HL19 Y26 六层平层 SQ6 X27 二层到达指示 HL20 Y27 开门限位 SQ7 X30 三层到达指示 HL21 Y30 关门限位 SQ8 X31 四层到达指示 HL22 Y31 轿厢上升极限位 SQ9 X32 五层到达指示 HL23 Y32 轿厢下升极限位 SQ10 X33 六层到达指示 HL24 Y33 报警按钮 SB19 X34 报警指示 KM5 Y34 急停按钮 SB20 X35 3.2硬件外部接线图 11 基于PLC的电梯设计 NL COM0HL1SB1Y0X0HL2SB2Y1X1HL3SB3Y2X2HL4SB4Y3X3COM1HL5SB5Y4X4HL6SB6Y5X5HL7SB7Y6X6HL8Y7SB8COM2X7HL9Y10SB9HL10X10Y11SB10COM3HL11X11Y12SB11HL12X12NLY13SB12HL13X13Y14SB13HL14X14Y15SB14HL15X15Y16SB15HL16Y17X16上升COM4SB16STFY20X17下降SB17STRY21X20KM3SB18变Y22X21MKM4SQ1Y23X22频HL17SQ2Y24X23HL18器SQ3Y25X24HL19FR-S520SESQ4Y26X25HL20SQ5Y27X26COM5HL21SDSQ6X27HL22SQ7Y31Y30X30HL23SQ8Y32X31HL24X33SQ9Y33X32X34SQ10X35Y34COM6220VCOM 图3.1硬件外部接线图 12 基于PLC的电梯设计 4. 控制系统软件设计 4.1流程图 图4.1电梯初始化，停到一楼层位置 图4.2电梯楼层指示 图4.3电梯内呼控制及指示灯 13 基于PLC的电梯设计 图4.4电梯在相反的方向呼叫时不做反应，在达到底层或顶层返回时再响应响应的控制 14 基于PLC的电梯设计 图4.5电梯上下外呼及外面指示灯 15 基于PLC的电梯设计 图4.6电梯达到响应层门电动机开，延时八秒自动关门及手动内选关门开门 16 基于PLC的电梯设计 图4.7当电梯在上升过程中，如果有向下的方向要求，则电梯不响应，此时人在外等待，只有在电梯下降 时才响应该要求 17 基于PLC的电梯设计 图4.8当电梯在下降过程中，如果有向上方向的要求，则电梯不响应，此时人在外等待，只有在电梯上 降时才响应该要求 18 基于PLC的电梯设计 图4.9电梯上升下降方向指示灯 19 基于PLC的电梯设计 图4.10电梯停在某曾，某曾内外呼叫，电梯上升控制程序 20 基于PLC的电梯设计 21 基于PLC的电梯设计 图4.11电梯停在某曾，某曾内外呼叫，电梯下降控制程序 图4.12报警控制及急停按钮 4.2梯形图 22 基于PLC的电梯设计 23 基于PLC的电梯设计 24 基于PLC的电梯设计 25 基于PLC的电梯设计 26 基于PLC的电梯设计 27 基于PLC的电梯设计 28 基于PLC的电梯设计 29 基于PLC的电梯设计 30 基于PLC的电梯设计 31 基于PLC的电梯设计 图4.13梯形图 32 基于PLC的电梯设计 5. 电梯运行与维护 5.1电梯常见事故和排除方法 5.1(1在基站将钥匙开关合后，电梯不开门 1).控制电路的保险丝断开。更换保险丝，并查找原因。 2).钥匙开关接点接触不良或折断。如接触不良，可用无水酒精清洗，并调整接点弹簧片;如触点折断，则更换。 3).基站钥匙开关继电器线圈损坏或继电器触点接触不良。如线圈损坏，则更换;如触点接触不良，清洗修复。 4).有关线路出了问题。在机房人为使基站开关继电器吸合，视其一下线路接触器或继电器是否动作，如扔不能启动，则应进一步检修，直至找出故障，并加以排除。 5.1.2 按下选层按钮后没有信号(灯不亮) 1).按钮接触不良或折断。修复和调整。 2).信号灯接触不良或烧坏。排除接触不良或更换灯泡。 3).选层继电器失灵或自锁接点接触不良。更换或修理。 4).有关线路断开或接线松动。用万用表检查并排除。 5).选层器上信号灯活动接点接触不良，使选层继电器不能吸合。调整动触头弹簧，或修复清理触头。 5.1.3 有选层信号，但方向箭头灯不亮 1).信号灯接触不良或烧坏。排除接触不良或奉还灯泡。 2).宣称器上自动定向触点接触不良，使方向继电器不能吸合。用万用表检测，并调整修复。 3).选层继电器常开触点接触不良，使方向继电器不能吸合。修复及调整。 4).上、下行方向继电器回路中的二极管损坏。用万用表找出损坏的二极管，并更换。 5.1.4 按下关门按钮后，门不关 1).关门按钮接点接触不良或损坏。用导线端接法检查确定，然后修复。 2).轿厢顶关门限位开关常闭触点和开门按钮的常闭接点闭合不好，从而导致整个关门控制回路有断电，使关门继电器不能吸合。用导线短接法将门控制回路中的断点找到，然后修复。 3).关门继电器出现故障或损坏。排除或更换。 4).门电动机损坏或有关线路有断点。用万用表检查电机及有关线路，并进行修复或更换。 5).门机构传动皮带打滑。张紧皮带或更换。 5.1.5 电梯已接受选层信号，但门关闭后不能启动 33 基于PLC的电梯设计 1).门未关闭到位，门锁开关未能接通。重新开关门，如不奏效，应调整门速。 2).门锁开关出现故障。排除或更换。 3).轿门闭合到位开关未接通。调整和排除。运行继电器回路有断点或运行继电器出现故障。用万用表检查断点，并排除，修复、更换继电器。 5.1.6 门未关，电梯能选层启动 1).门锁开关触点黏连(对使用微动开关的门锁)。排除更换。 2).门锁控制回路短路。检查并排除。 5.1.7 到站平层后，电梯门不开 1).开门电机回路中的保险丝过松活熔断。拧紧或更换。 2).轿厢顶开门限位开关闭合不好或触点折断，使开门继电器不能吸合。排除或更换。 3).开门电气回路出故障或开门继电器的损坏。排除或更换。 4).开门继电器损坏。更换。 5.1.8 平层误差大 1).选层器上的换速接点与固定接点位置不合适，平层感应器与隔磁板位置不当，制动器弹簧过松。方法调整。 5.1.9 开门速度变慢 1).开门速度控制电路出现故障。检查低速开关门行程开关，排除故障。 2).开门皮带打滑。张紧皮带。 5.1.10 电梯在行驶中突然停车 1).外电网停电或倒闸换电。如停电时间过长，应通知维修人员采取营救措施。 2).由于某种原因引起电流过大，总开关保险丝熔断，或自动空气开关跳闸。找出原因，更换保险丝或重新合上空气开关。 3).门刀碰撞刀轮，使锁臂脱开，门锁开关断开。调整门锁滚轮与门刀位置。 4).安全钳动作。在机房断开总电源，将制动器松开，人为地将轿厢上移，使安全钳锲块脱离导轨，并使轿厢停靠在层门口，放出乘客。然后合上总电源开关，站在轿厢顶上，以检修速度检查各部分有无异常，并用锉刀将导轨上的制动痕修光。 5.1.11 电梯平层后又自动溜车 1).制动器弹簧松动，或制动器出现故障。收紧制动弹簧或修复调整制动器。 2).曳引绳打滑。修复曳引轮绳槽或更换。 5.1.12 电梯冲顶撞底 1).由于控制部分例如选层器换速触点、选层继电器、井道换速开关、极限开关等失灵、或选层器链条脱落等。查明原因后，酌情修复或更换元件。 34 基于PLC的电梯设计 2).快速运行继电器接点粘住，使电梯保持快速运行直至冲顶或撞底。冲顶时，由于轿厢惯性冲击力很大，当对重被缓冲器撑住，轿厢会产生急抖动下降，可能会使安全钳动作。此时应首先拉开总电源，使木柱支撑对重。用3t手动葫芦吊升轿厢，直至安全钳复位。 电梯启动和运行速度有明显下降 5.1.13 1).制动器抱闸未完全打开或局部未打开。调整。 2).三相电源中有一相接触不良。检查线路，紧固各接点。 3).行车上、下接触器触点接触不良。检修或更换。 4).电源电压过低。调整三相电压，电压值不超过规定值的正负百分之十。 5.1.14 预选层站不停车 1).轿内选层继电器失灵。修复和更换。 选层器上减速动触点与预选静触点接触不良。调整或更换。 2). 5.1.15 未选层站停车 1).快速保持回路接触不良。检查调整快速回路中的继电器与接触器触点，使其接触良好。 2).选层器上层间信号隔离二极管击穿。更换二极管。 35 基于PLC的电梯设计 总 结 经过近二十多天的研究工作，通过在图书馆、互联网上查阅相关资料，了解了电梯的起源和发展过程，并且加深了对电梯运行过程、控制系统的认识，熟悉了可编程控制器和变频器在电梯控制系统中的运用。并且，使我将原来所学的知识系统化、理论化、实用化，对如何使用已有知识及获取相关资料方面的能力又有了提高。通过这次设计，我还认识到无论做什么，都需要踏实，勤奋，严谨的工作态度，这对我以后的工作将会产生深远的影响。 本次设计达到了预定的设计目的。通过合理的设别选型、软件设计，提高了电梯运行的可靠性和运行效率，使电梯结构紧凑、噪音降低、维修简单、故障率低，改善了电梯运行的舒适感，并节约了电能。具有一定的经济效益和社会效益。 本设计还有许多需要改进的地方，如: 1. 把PLC和变频器完美地结合起来，使电梯运行更加舒适; 2. 优化电梯的选向功能，更好的满足乘客要求，达到高效运送乘客的目的; 3. 增加出现紧急情况时的电梯处理办法。 这些都有待于在日后工作和学习中进一步考察和完善。 36 基于PLC的电梯设计 致 谢 这次电梯毕业设计就此完成了，这也意味着大学三年时光也将告一段落，三年我学到许多关于电力方面的知识，同时在老师同学的帮助之下让我学到了一些课外的知识。这次毕业设计在段老师带领下，把所学的理论知识在这次设计中，得到了进一步的升华期间老师帮助我们解决问题，定时定点给予我们指导。在此感谢老师一路来的精心指导和帮助，同学们的耐心辅导和讨论，我将把所学的知识用到生活中，实现价值! 37 基于PLC的电梯设计 参考文献 【1】邓星钟.继电传动控制(第三版).武汉:华中科技大学出版社。2001. 【2】张福恩.交流调速电梯原理、设计及安装维修.北京:机械工业出社.1996. 【3】齐从谦.王士兰PLC技术及应用.机械工业出版社.2000. 【4】张汉杰.现代电梯控制.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版业出版社.1996 【5】赵明.工厂电器控制设备.背景:机械工业出版社.1998. 【6】廖常初.可编程序控制器的编程方法与工厂应用.重庆:重庆大学出版社.2001. 【7】芮靖康. 电梯电气控制技术. 中国建筑工业出版社. 2005 38