畢業(yè)綜合實踐題 目： PLC控制的電梯系統(tǒng)設計 系 別： 電氣電子工程系 專 業(yè)： 電氣自動化技術班 級： 自動化0902 學 號： 09033112 作 者： 傅凌穎 指導老師： 林向華 專業(yè)技術職務： 講師 2011年 12 月 浙江溫州 溫州職業(yè)技術學院畢業(yè)綜合實踐開題報告姓 名： 傅凌穎 學 號： 09033112 專 業(yè)： 電氣自動化技術 課程名稱： PLC控制的電梯系統(tǒng)設計 指導教師： 林向華 2011年 12月 19日本課題意義及現(xiàn)狀、需解決的問題和擬采用的解決方案 隨著城市建設的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多電梯已經成為不可缺少的運輸設備。電梯控制技術的發(fā)展主要經歷了三個階段：繼電器控制階段，微機控制階段，現(xiàn)場總線控制階段。目前電梯設計使用可編程控制器(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，控制箱占地面積少。當乘員進入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動關閉后控制系統(tǒng)進行下列運作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)，判定轎廂運行方向，保證轎廂平層時減速，將轎廂停在選定的樓層上，同時，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動開關門。另外在轎廂內外均要有信號燈顯示電梯運行方向及樓層數(shù)。隨著經濟的高速發(fā)展，微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調速技術已經進入一個嶄新的時代，其應用越來越廣。指導教師意見：指導教師： 年 月 日專業(yè)教研室審查意見： 教研室負責人： 年 月 日 目 次1 緒論.1 1.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題.11.1.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點.11.1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題.11.2 PLC及在電梯控制中的應用特點. 21.2.1 PLC的特點. 21.2.2 PLC控制電梯的優(yōu)點. 22 電梯結構原理及方案設計.32.1 電梯結構及原理 .3 2.1.1 電梯整體結構.32.1.2 電梯工作原理.42.1.3 電梯電氣系統(tǒng)原理結構圖.2.2 方案設計.42.2.1 電梯系統(tǒng)性能.42.2.2 電梯理想運行曲線圖.52.2.3 功能流程圖.63 PLC控制系統(tǒng)硬件設計. 73.1 I/O點數(shù)的分配. 73.1.1 I/O分配表. 73.2 外部接線圖及PLC的選擇.93.2.1 外部接線圖.93.2.2 PLC機型的選擇. 104 PLC控制系統(tǒng)部分軟件設計. 114.1 電梯開關門的控制.114.1.1 電梯關門程序.114.1.2 電梯慢速開關門程序.124.1.3 電梯開門程序.124.1.4 電梯平層開門程序.134.2 電梯控制系統(tǒng).155 變頻器的介紹.165.1 我國變頻器技術的發(fā)展及應用概況.165.1.1 變頻器的發(fā)展.165.1.2 我國變頻器的應用.165.1.3 國內變頻器技術的現(xiàn)狀和發(fā)展前景.175.1.4 變頻器調速運行的節(jié)能原理.175.2 變頻器的結構及機型的選擇.185.2.1 變頻器的結構.185.2.2 變頻器的選擇.185.2.3 電機的選擇.185.3 輸入輸出端子介紹.195.4 操作面板說明.205.5 基本操作過程.216 變頻調速及軟硬件調試過程.226.1 變頻調速原理 .22 6.2 PLC與變頻器硬件連接. 226.2.1 五層電梯曳引電機及門電機電路圖.226.2.2 變頻器實物接線圖.236.3 參數(shù)設置及操作過程.246.3.1 參數(shù)設置.246.3.2 參數(shù)設置過程.256.4 程序塊調試.27結論.28致謝.29參考文獻.30附錄A 整體梯形圖. 31 1 緒 論 PLC是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應用兒設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。同時，由于電機交流變頻調速技術的發(fā)展，電梯的拖動方式已原來直流調速逐漸過渡到交流變頻器調速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩(wěn)的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運行費用。因此，PLC控制技術加變頻調速已成為現(xiàn)在電梯行業(yè)的熱點。 PLC控制是指電梯信號控制由PLC及其軟件來實現(xiàn)，控制系統(tǒng)的核心為PLC。本次畢業(yè)設計的主要任務和內容是：建立“PLC控制的電梯系統(tǒng)“的總體框架；信號控制系統(tǒng)利用PLC集中處理電梯運行方式、內指令信號、外召喚信號、開關門及限位信號等信號，并顯示電梯所到樓層、運行、制動停止，包括正反轉信號及多種速度信號。1 .1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題1 .1 .1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(1) 1.在電梯控制中采用PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。(2).去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結構簡單，外部線路簡化。(3).PLC可實現(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。(4).PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。(5).用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。(6).更改控制方案時不需改動硬件接線。(7)多年來我國一直生產這類電梯，技術成熟，已形成系列化產品，技術資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。1. 1. 2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題(1)系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。(2)普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術水平難以提高。(3)電磁機構及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。(4)系統(tǒng)結構龐大，能耗較高，機械動作噪音大。(5)由于線路復雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高;而且檢查故障困難，費時費工。出現(xiàn)故障時，可能會發(fā)生人員傷亡。1. 2 PLC及在電梯控制中的應用特點1. 2. 1 PLC的特點PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質上屬于計算機控制方式。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點。(1)可靠性:對可維修的產品，可靠性包括產品的有效性和可維修性。A. PLC不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。B. PLC有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發(fā)生操作的錯誤。(2)易操作性，PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面:A、操作方便對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進行輸入和更改的操作,程序的輸入直接可以顯示。B、編程方便PLC有多種程序設計語言可供使用。對電氣技術人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。(3)靈活性，PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面:A.編程的靈活性。B.擴展的靈活性。C.操作的靈活性。1. 2. 2 PLC控制電梯的優(yōu)點(1)在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。(2)去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結構簡單，外部線路簡化。(3)PLC可實現(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。(4) PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。(5)用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。 (6)更改控制方案時不需改動硬件接線。2 電梯結構原理及方案設計 2.1 電梯結構及原理2.1.1 電梯整體結構 控制柜 曳引機 曳引鋼絲繩 限速器轎門 轎廂體 轎廂架 隨行電纜 導軌廳門 對重召喚廂及指層器 緩沖器 限速器漲緊2.1.2 電梯工作原理 曳引驅動是轎廂和對重裝置利用曳引輪通過鋼絲繩連接，由鋼絲繩和曳引輪繩槽之間的摩擦力驅動轎廂和對重上下運行。這種力稱為曳引力，這種驅動形式的電梯稱為曳引電梯。2.1.3電梯電氣系統(tǒng)原理結構圖2.2 方案設計2.2.1 電梯系統(tǒng)功能要求 (1) 有無專職司機控制； (2) 自動開關門；(3) 到達預定?？康闹虚g層站時，提前自動將額定快速運行切換為慢速運行,平層時自動?？块_門；(4) 到達兩端站時，提前自動強迫電梯由額定快速運行切換為慢速運行，平層時自動?？块_門；(5) 廳外有召喚裝置，而且有召喚時能進行 (1)廳外有記憶指示燈信號； (2)轎內有音響信號和召喚人員所在層站位置及要求前往方向記憶指示燈信號；(6) 廳外有電梯運行方向和所在位置指示燈信號；(7) 自動平層；(8) 召喚響應后，自動消除轎內外召喚和指示燈信號；(9) 在有司機狀態(tài)下，司機控制程序和電梯性能與信號控制電梯相同。在無司機狀態(tài)下除與轎內外按鈕控制電梯相同外，增加轎內多指令登記和廳外順向召喚指令信號截梯性能等。 2.2.2 電梯理想運行曲線圖 電梯運行控制的方式根據(jù)其拖動形式確定。電梯常用的拖動形式包括交流雙速電機變極調速、交流調壓調速和交流調頻調壓調速等。有以上條件后電梯運行控制就可以實現(xiàn)。電梯運行控制包括以下幾個方面：1. 啟動：電梯起動運行的條件包括安全條件、關門起動、方向條件等。2. 減速：電梯減速的條件有選層功能中的停車樓層的選定、減速點信號。為平層停車作準備。3. 平層停車：所謂平層位置，是指電梯減速運行至停車樓層，而且轎門地坎與廳門地坎相平齊的狀態(tài)，是電梯停車制動的準確位置。同時也是電梯停車自動開門的驅動信號。電梯理想運行曲線如圖2-3所示：3 PLC控制系統(tǒng)硬件設計3.1 I/0點數(shù)的分配3.1.1 I/O點數(shù)的估算采用PLC構成五層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機拖動，電動機正轉為電梯上升，反轉為下降。一層有上升呼叫按鈕和指示燈，二層有上升呼叫按鈕和指示燈以及下降呼叫按鈕和指示燈，三層有上升呼叫按鈕和指示燈以及下降呼叫按鈕和指示燈，四層有上升呼叫按鈕和指示燈以及下降呼叫按鈕和指示燈,五層有上升呼叫按鈕和指示燈以及下降呼叫按鈕和指示燈。一層，二層，三層，四層，五層 有上平層和下平層信號。電梯內一層，二層，三層，四層，五層有呼叫按鈕和指示燈，電梯開門和關門按鈕，電梯開門和關門分別通過電磁鐵KM3和KM4控制，關門到位由行程開關檢測，開門到位由行程開關檢測。轎廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。另外，還有方式按鈕，司機按鈕，直駛按鈕，慢上和慢下按鈕。綜上所述，輸入點共有32個，輸出點共有31個, 選擇三菱公司生產的QCPU系列機128個點足以滿足要求。3.1.2 I/O分配表該系統(tǒng)占用PLC的63個I/O口，32個輸入點，31個輸出點，具體的I/O分配如表3-1所示：表3-1序號名稱輸入點序號名稱輸出點1門鎖信號X01一層指示Y12一層上平層信號X602二層指示Y23二層上平層信號X23三層指示Y34三層上平層信號X34四層指示Y45四層上平層信號X45五層指示Y56五層上平層信號X56六層指示Y67六層上平層信號X67七層指示Y78七層上平層信號X78上行方向指示Y109上限位開關X109一層內選指示Y1110一層下平層信號X1110二層內選指示Y1211二層下平層信號X1211三層內選指示Y1312三層下平層信號X1312四層內選指示Y1413四層下平層信號X1413五層內選指示Y1514五層下平層信號X1514六層內選指示Y1615六層下平層信號X1615七層內選指示Y1716七層下平層信號X1716下行方向指示Y2017下限位開關X2017一層上召指示Y2118一層內選按鈕X2118二層上召指示Y2219二層內選按鈕X2219三層上召指示Y2320三層內選按鈕X2320四層上召指示Y2421四層內選按鈕X2421五層上召指示Y2522五層內選按鈕X2522六層上召指示Y2623六層內選按鈕X2623上運行Y3024七層內選按鈕X2724二層下召指示Y3225慢上按鈕X3025三層下召指示Y3326一層上召按鈕X3126四層下召指示Y3427二層上召按鈕X3227五層下召指示Y3528三層上召按鈕X3328六層下召指示Y3629四層上召按鈕X3429七層下召指示Y3730五層上召按鈕X3530下運行Y4031六層上召按鈕X3631關門繼電器Y4132慢下按鈕X4032開門繼電器Y4233二層下召按鈕X4233快速運行Y4334三層下召按鈕X4334超載報警Y4435四層下召按鈕X4435自動指示Y4536五層下召按鈕X4536司機指示Y4637六層下召按鈕X4637直駛指示Y4738七層下召按鈕X4738慢速開關門Y5039開門按鈕X5040超載信號X5141夾人信號X5242關門行程開關X5343關門按鈕X5444方式按鈕X5545司機鑰匙X5646檢修按鈕X5747開門行程開關X6148直駛按鈕X6214