1、摘要隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展,高層建筑日益增多,電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ?。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著,因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能,保證電梯的運行既高效節(jié)能又安全可靠。傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制電路,這種控制易出故障,維護不便,運行壽命短,占地空間大,正逐步被淘汰。為了提高自動控制系統(tǒng)的可靠性和設備的工作效率,設計了一套以PLC為核心控制器的電梯自動控制系統(tǒng),用來取代以往的較復雜的繼電器接觸器控制。系統(tǒng)的核心部分(控制部分使用了日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-80型PLC,因為在核心控制部分采用的是軟件程序控制,從而在保證電梯正常運行這個要求的情況下,大大的提

2、高了電梯故障檢查與維修的方便性和容易性,同時還克服了手動操作所帶來的一些人為干擾因素,取得了良好的預期效果。關(guān)鍵詞:電梯、PLC、梯形圖【Abstract】:With the development of modern cities,an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life.The quality of the lift performance of the impact on people's lives b

3、ecoming more and more obvious,it must strive to improve the performance of elevator systems,and ensure the operation of the lift is safe,reliable and energy efficient.The traditional elevator control system uses logic of the relay to control circuit,this kind of controls easily to be crash,maintains

4、 inconveniently,the movement life is short,and that occupying a large area of space,it being eliminated gradually.For raising the credibility of the automatic control system and the work efficiency of the equipments,design a set of take PLC as the core controller of the elevator auto control system,

5、using to replace former more complicated of after electric appliances-the contact machine control.The core part(control partof the system used a Japanese Mitsubishi company to produce of the FX2N-80type PLC is the software procedure control in the core because of what to control the part adoption,th

6、us Be promising the elevator circulates normally under the circumstance ofwiththis request, raised elevator to break down check and the convenience and easy for maintain consumedly,still overcame to move an operation some artificial interference factors bring in the meantime,obtain the good results.

7、KEYWORDS:Elevator,PLC,Ladder Diagram 錄 前言 (1第1章緒論 (21.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題 (21.2PLC及其在電梯控制中的應用特點 (2 1.341.4課題的主要討論內(nèi)容1.5電梯的功能要求 (5系列可編程序控制器介紹 (6第2章三菱FX2N2.2可編程序控制器的工作方式 (82.3PLC的編程語言 (9第3章電梯設備及電梯發(fā)展動態(tài) (113.1電梯的出現(xiàn)及發(fā)展 (113.2電梯設備 (12第4章PLC的選擇及其軟件開發(fā) (154.1可編程控制器(PLC的選型 (154.2交流雙速電梯的主電路 (154.3門機電路、抱閘電路、門鎖及安全

8、運行電路 (174.4電梯的主要電氣設備 (174.5輸入輸出設計 (204.6梯形圖的設計 (254.7梯形圖程序 (27第5章電梯模擬調(diào)試及安裝 (485.1電梯模擬調(diào)試 (485.2電梯安裝調(diào)試 (485.3程序的調(diào)試與運行監(jiān)控 (49第6章總結(jié) (51致謝 (52參考文獻 (53附錄 (541.電梯的主電路圖 (542.I/O連接圖 (55 前言近年來我國的經(jīng)濟飛速發(fā)展,人民生活水平的迅速梯高,工作居住條件得到了巨大的改善。電梯作為建筑物內(nèi)的垂直交通運輸工具,與人們的生活息息相關(guān)。傳統(tǒng)的電梯曳引電動機采用接觸器來實現(xiàn)電動機工作狀態(tài)的改變,另外,傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器接觸器控制邏輯組

9、成,存在著電氣元件多、功能弱、電氣 同時,由于電機交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)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(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行列的一個熱點。本課題的研究題目“基于PLC的電梯控制系統(tǒng)的設計”做詮釋如下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。其次課題開發(fā)的主要任務和內(nèi)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、安全保護信號、內(nèi)指令信號、外召喚信號、井道信號、門區(qū)信號、開關(guān)門及限位信號等信

10、號,并顯示電梯所到樓層、運行方向及呼梯應答等,實現(xiàn)開關(guān)門控制;拖動控制系統(tǒng)中曳引機的啟動、運行、制動停止,包括正反轉(zhuǎn)信號及多種速度信號,經(jīng)PLC運算、判斷后通過電機來實現(xiàn)。達到的要求是:通過深入的理論研究和編程實踐,全面認真的完成上述幾個內(nèi)容。本課題的核心問題有兩個:一是運行效率、平層精度和安全性的要求;二是PLC實現(xiàn)電梯信號控制及其軟件開發(fā)。對于第一個問題,通過選擇合適的PLC,進行合理的設計和編程便可以實現(xiàn)。本人選擇的PLC是日本三菱公司的FX2N-80型可編程控制器。第二個問題,根據(jù)電梯所要實現(xiàn)的功能以及PLC的順序執(zhí)行程序的特點,編寫PLC程序主要是采取模塊化編程思想,即根據(jù)各功能實現(xiàn)

11、的條件及原則編寫各個功能模塊來實現(xiàn)。方案選擇是通過多種方案的比較和對照,完成電梯控制系統(tǒng)中控制方法的選擇。緒論1.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題(1所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn),線路直觀,易于理解和掌握,適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。 (2 (3(4多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯,技術(shù)成熟,已形成系列化產(chǎn)品,技術(shù)資料圖紙齊全,熟悉掌握的人員較多。(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(shù)水平難以提高。(3電磁機構(gòu)及觸點動作速度比較慢,機械和電磁慣性大,系統(tǒng)控

12、制精度難以提高。(4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高,大大降低了電梯的可靠性和安全性,經(jīng)常造成停梯,給乘用人員帶來不便和驚擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底,不但會造成電梯機械部件損壞,還可能出現(xiàn)人身事故。1.2PLC及其在電梯控制中的應用特點PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機,實質(zhì)上屬于計算機控制方式。PLC與普通微機一樣。以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器,實現(xiàn)字運算和數(shù)據(jù)存儲,另外還有位處理器(布爾處理器,進行點(位運算與控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修。

13、編程簡單、靈活性強等特點。1、可靠性對可維修的產(chǎn)品,可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。(1PLC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。(2PLC采用了一系列可靠性設計的方法進行設計,例如,冗余設計,斷電保護,故障診斷和信息保護及恢復等,提高了MTTF(平均無故障時間,使可靠性提高。(3PLC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。(4PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設計的控制裝置,它具有比通用計算機更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言,編程錯誤率大大降低,而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設計

14、的硬件使可靠性大大提高。(5在PLC的硬件方面,采用了一系列提高可靠性的措施。例如,采用可靠性的元件;采用先進的工藝制造流水線制造;對干擾的屏蔽、隔離和濾波等;對電源的斷電保護;對存儲器內(nèi)容的保護等。(6PLC的軟件方面,也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如,采用軟件濾波等;軟件自診斷;簡化編程語言等。2、易操作性PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面:(1操作方便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。編程器至少提供了輸入信息的顯示,對大中型的PLC,編程器采用了CRT屏幕顯示,因此,程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址

15、編號或接點號進行搜索或順序?qū)ふ?然后進行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。(2編程方便PLC有多種程序設計語言可供使用。對電氣技術(shù)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。采用布爾助記符編程語言,十分有助于編程人員的編程。(3維修方便PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求減低。當系統(tǒng)發(fā)生故障時,通過硬件和軟件的自診斷,維修人員可以很快的找到故障的部位,以便維修。3、靈活性PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面:(1編程的靈活性。PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應用面拓展。(2擴展的靈活性。PL

16、C的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據(jù)應用的規(guī)模不同,即可進行容量的擴展、功能的擴展、應用和控制范圍的擴展。(3操作的靈活性。操作十分靈活方便,監(jiān)視和控制變得十分容易(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(jié)構(gòu)簡單,外部線路簡化。(3PLC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。(4PLC可進行故障自動檢測報警顯示,提高運行安全性,并便于檢修。(5用于群控調(diào)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。此外,微機控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強的功能,但也存在抗擾性差,系統(tǒng)設計復雜,

17、一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷而沒被廣泛采用。PLC控制系統(tǒng)由于運行可靠性高,使用維修方便,抗干擾性強,設計和調(diào)試周期短等優(yōu) 1.3課題的提出PLC以其優(yōu)越的性能,在很多領域中得到了廣泛的應用。在電梯業(yè)也是如此,目前國內(nèi)7080年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制,線路復雜,節(jié)點接線多,故障率高,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大,能耗較高,機械動作噪音大,嚴重地影響電梯運行質(zhì)量。應對這些電梯進行更新和改造。但是更新需要大量資金,對使用單位來說有一定困難,所以對電梯進行局部改造是經(jīng)濟的、實際的。近年來,采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器(PLC來控制電梯,取得了良好效果。利用PLC和變頻器對舊電梯

18、進行改造,不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性,還可以降低能耗,節(jié)約能源,減少運行費用。1.4課題的主要討論內(nèi)容課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器(PLC改造在用電梯自動控制系統(tǒng)。由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳,用戶尋求對電梯的電控系統(tǒng)進行改造,以節(jié)約資金。因此,對電梯控制技術(shù)進行研究,找出一條適合國產(chǎn)老式電梯的改造之路,并進而提高國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量,具有十分重要的意義。針對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷,提出采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器(PLC來控制電梯。論文的主要內(nèi)容如下:首先對電梯系統(tǒng)及可編程控制器(PL

19、C作了比較全面的總結(jié)和介紹。接著闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點,電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號控制兩大部分。確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),由PLC來實現(xiàn)電梯信號控制,有雙速電機實現(xiàn)調(diào)速,完成了電機和可編程控制器(PLC的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā),完成了PLC的選型、I/O點數(shù)分配與PLC的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設計方法基礎上,設計出了軟件流程圖,提出了模塊化編程思想,介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)。最后對改造后的電梯系統(tǒng)進行模擬調(diào)試。1.5電梯的功能要求(1電梯運行到指定位置后應具有手動或自動開/關(guān)門的功能。(2利用指示燈顯示電梯轎廂外的呼喚信號、電梯轎廂內(nèi)的指令信號和電梯的到達信號。(3能自動判斷電梯的運

20、行方向,并發(fā)出響應的指示信號。(4電梯的上行下行有一臺交流雙速電機牽引。電機正傳,電梯上升;電梯反轉(zhuǎn),電梯下降。(5電梯轎廂門由另一臺小功率電機驅(qū)動。電機正傳,轎廂門打開;電機反轉(zhuǎn),轎廂門關(guān)閉。 1.三菱FX 2N PLC 的主要特點:1集成型高性能。CPU、電源、輸入輸出三為一體。對6種基本單元,可以以最小8點為單元連接輸入輸出擴展設備,最大可以擴展輸入輸出256點。2高速運算基本指令:0.08s/指令應用指令:1.52幾百s/指令3安全、寬裕的存儲器規(guī)格內(nèi)置8000步RAM 存貯器安裝存儲盒后,最大可以擴展到16000步。4豐富的軟元件范圍輔助繼電器:3072點,定時器:256點,計數(shù):2

21、35點數(shù)據(jù)寄存器;8000點5除了具有輸入輸出16256點的一般速途,還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。6面向海外的產(chǎn)品適合各種安全規(guī)格為大量實際應用而開發(fā)的特殊功能:開發(fā)了各個范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要-模擬I/O,高速計數(shù)器。對每一個FX 2N 主單元可配置總計達8個特殊功能模塊。2.PLC 的性能指標和分類1PLC 的主要性能指標l (1輸入/輸出點數(shù)(I/O 點數(shù)I/O 點數(shù)是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標志著可以接多少個開關(guān)、按鈕和可以控制多少個負載。l (2存儲容量存儲容量是指可編程序控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲器容量,一般以步為單位,二進制16位即

22、一個字為一步。l (3掃描速度一般以執(zhí)行1000步指令所需時間來衡量,單位為ms/k 步,也有以執(zhí)行一步指令所需時間來計算的,單位用µs/步。l (4功能擴展能力可編程序控制器除了主模塊之外,通常都可配備一些可擴展模塊,以適應各種特殊應用的需要,如A/D模塊、D/A模塊、位置控制模塊等。l(5指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺可編程序控制器指令的總和,它是衡量可編程序控制器功能強弱的主要指標。2PLC的分類通常,PLC產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進行分類。按結(jié)構(gòu)形式不同,可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規(guī)模大小、則可以分為小型、中型和大型PLC 三種類型。3.PLC系統(tǒng)的組成PLC是一種以微

23、處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置,其硬件結(jié)構(gòu)與微型計算機控制系統(tǒng)相似。PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。1PLC的硬件結(jié)構(gòu)一套PLC系統(tǒng)在硬件上由基本單元(包含中央處理單元、存儲器、輸入/輸出接口、內(nèi)部電源、I/O擴展單元及外部設備組成。2PLC的軟件PLC的軟件系統(tǒng)指PLC所使用的各種程序的集合,它由系統(tǒng)程序(系統(tǒng)軟件 應用程序。2.2可編程序控制器的工作方式1.PLC的掃描工作方式 圖2-1PLC的掃描過程可編程序控制器在進入RUN狀態(tài)之后,采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始,在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下,按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執(zhí)行程序,即按順序逐條執(zhí)行程序,直到

24、程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描,并周而復始地重復進行。可編程序控制器工作時的掃描過程如圖2-1所示,包括五個階段:內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關(guān)。2.PLC的程序執(zhí)行過程PLC的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個主要階段,如圖2-2所示。 圖2-2PLC的程序執(zhí)行過程3.PLC的掃描周期在PLC的實際工作過程中,每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段外,還要進行自診斷、與外設(如編程器、上位計算機通信等處理。即一個掃描周期還應包含自診斷及與外

25、設通信等時間。4.PLC的I/O響應時間PLC采用集中I/O刷新方式,在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段,即使輸入信號發(fā)生變化,輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會改變,還會影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化,這產(chǎn)生了PLC的輸入輸出響應滯后現(xiàn)象,最大滯后時間為2-3個掃描周期。2.3PLC的編程語言PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多,順序功能圖語言也在許多場合被采用。本課題所采用的編程語言為梯形圖語言。(1.可編程序控制器與繼電器、微機在電梯控制中的應用比較在電梯的電氣系統(tǒng)中,邏輯判斷起著主要的作用,其控制系統(tǒng)必須起動各種控制信號和執(zhí)

26、行元件(如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動機以及電子元件、電力電子器件等,要達到這些控制目的,其方法有:1.繼電器接觸器控制系統(tǒng)這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制系統(tǒng)。優(yōu)點:與其它控制系統(tǒng)比較,其簡單、易于理解和掌握、價格便宜。缺點:動合觸點易磨損,且電接觸不良;體積大;控制系統(tǒng)耗能大、動作噪聲大;維修保養(yǎng)工作量大、費用高。因此這種控制系統(tǒng)僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。2.微機控制系統(tǒng) 因此,十分方便于使用和管理,并提高系統(tǒng)的可靠性,減小控制系統(tǒng)體積,降低了能耗及其維修保養(yǎng)費用。雖然微機控制的電梯,與繼電器控制的電梯比較,它具有較大的優(yōu)越性。但是,對一般的電梯而言,應用微機控制也

27、有其局限性和不足之處。其缺點是:微型計算機是按數(shù)字運算的需要而設計的,功能比較齊全,結(jié)構(gòu)比較復雜;而一般的電梯控制只需要進行簡單的邏輯運算,運算方式多為“與”、“或”、“非”幾種,運算位數(shù)只需1位,即“1”與“0”。因此,使用微機就有“大材小用”之嫌。此外,微機的接口電路沒有標準件,而且一般不控制強電。但在電梯控制中,往往要求能直接控制110V或220V的用電設備,如用戶專門配備接口電路既不方便又不可靠。綜上所述,造成用微機控制的成本、運行和維修費用均較高,因此,如在一般的電梯上使用微機控制在經(jīng)濟上不合算。3.PLC控制系統(tǒng)PLC充分利用了微型計算機的原理和技術(shù),保留計算機控制的優(yōu)點,而克服了

28、它的缺點。它具有強大的生命力,各工業(yè)部門紛紛用它來改造舊有的電梯控制電路,取得了明顯的效果。總之,PLC是采用微機技術(shù)制造的通用自動控制設備,它能控制開關(guān)量、模擬量、具有可靠性高、抗干擾能力強、并具有完成邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術(shù)、運算等功能,可以取代繼電器為主的各種控制設備。它不僅能用于控制機械設備、流水線和各種設備的運行過程,將PLC用于控制電梯各種操作和處理相關(guān)信息也是可行的。電梯設備及電梯發(fā)展動態(tài)3.1電梯的出現(xiàn)及發(fā)展1854年,在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上,美國人伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明-歷史上第一部安全升降梯。從那以后,升降 輝

29、煌的旅程。150 垂直交通工具電梯,其需求量日益增長。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內(nèi)投入運行。為了確保電梯正常運行、安全使用,必須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護好電梯。 20世紀初,美國出現(xiàn)了曳引式電梯,其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示,從圖中可見,鋼絲繩懸掛在曳引輪上,一端與轎廂連接,而另一端與對重連接,隨曳引輪的轉(zhuǎn)動,靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力使轎廂與對重作一升一降的相反運動。顯然,鋼絲繩不用纏繞,因此鋼絲繩的長度和股數(shù)均不受限,當然轎廂的載重以及提升高度就得到了提高,從而滿足了人們對電梯的使用需求。因此,近一百年來,曳引式電梯一直受到重視,并發(fā)展沿用至今。圖3-1曳引式電梯示意圖在后來

30、的幾十年里,電梯的自動平層控制系統(tǒng)以及1轎廂2曳引輪3對重通過變換電動機極數(shù)的調(diào)速方法來調(diào)整電梯的運行速度的技術(shù)相繼研制成功, 1933年世界上第一臺運行速度為6m/s的電梯被安裝在美國紐約的帝國大廈。第二次世界大戰(zhàn)后,建筑業(yè)的發(fā)展促使電梯進入了高峰發(fā)展時期,代表新技術(shù)的電子技術(shù)被廣泛應用于電梯領域的同時,陸續(xù)出現(xiàn)了群控電梯、超高速電梯、交流變頻變壓調(diào)速電梯。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,晶閘管變流裝置越來越多地用于電梯系統(tǒng),使電梯的拖動系統(tǒng)簡化,性能提高。同時交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的研制和開發(fā),使交流電梯的調(diào)速性能有了明顯的改善。進入20世紀80年代,通過控制電動機定子供電電壓與頻率電梯運行速度的調(diào)壓調(diào)

31、頻技術(shù)研制成功,出現(xiàn)了交流變壓變頻(VVVF調(diào)速電梯,開拓了電梯拖動的新領域。1993年,日本生產(chǎn)了12.5m/s的世界高速交流變壓變頻調(diào)速電梯,結(jié)束了直流電梯獨占高速領域的歷史。電梯發(fā)展的今天,在使用需求和新技術(shù)應用方面都進入到全面發(fā)展時期,隨著智能化、信息化建筑的興起與完善,要求電梯不只是完成垂直運輸?shù)幕竟δ?還應以人為本提高舒適度,特別從電梯運行的控制智能化角度考慮,電梯的優(yōu)質(zhì)服務不再是單一的“時間最短”問題,而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)等方法,以期實現(xiàn)單梯與群控管理的最佳模式。合理的配置與使用遠程監(jiān)控與故障診斷、節(jié)能以及減少環(huán)境污染等。本文中著重研究電梯的升降控制邏輯,不著重

32、主電動機的升降速度以及電梯的安全保護措施。3.2電梯設備電梯的分類有各式各樣:(1按速度分類低速電梯1m/s以下高速電梯2-3m/s超高速電梯3-10m/s(2按用途分類乘客電梯住宅電梯觀光電梯載貨電梯客貨兩用電梯車輛電梯其他電梯(3按拖動方式分類交流電梯直流電梯液壓電梯齒輪齒條電梯螺桿式電梯(4按有無司機分類有司機電梯無司機電梯有/無司機電梯(5按控制方式分類手柄操縱控制電梯按鈕控制電梯信號控制電梯集選控制電梯群控電梯(6按曳引機結(jié)構(gòu)分類有齒曳引機電梯無齒曳引機電梯(7其它分類方式按轎廂尺寸的大小分類時,經(jīng)常使用“小型”、“超大型”等詞來描述電梯。按機房位置不同可分為:機房位于井道頂部的上置

33、式電梯;機房底部的下置式電梯。(1曳引部分:通常有曳引機和曳引鋼絲繩組成。電動機帶動曳引機旋轉(zhuǎn)使轎廂上下運動。(2轎廂和廳門:轎廂由轎架,轎底,轎壁和轎門組成;廳門一般有封閉式、中分式、雙折中分式和直分式等。(3電器設備及控制裝置:有曳引機,選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和廳外指示器組成。(4其它裝置:對重裝置、補償裝置等。(1電磁制動器:裝于曳引機軸上,一般采用直流電磁制動器,啟動時通電松閘,停層后斷電制動。(2強迫減速開關(guān):分別裝于井道的頂部和底部,當轎廂駛過端站換速未減速時,轎廂上撞塊就觸動此開關(guān),通過電器傳動控制裝置,使電動機強迫減速。(3限位開關(guān):當轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍

34、未停車,此限位開關(guān)立即動作,切斷電源并制動,強迫停車。 (4 作。 (5源,電磁制動器制動,電梯緊急停車。(6廳門開關(guān):每個廳門都裝有門鎖開關(guān)。僅當廳門關(guān)上才允許電梯啟動;在運行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開,電梯立即停車。(7關(guān)門安全開關(guān):常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板,在關(guān)門過程中如安全觸板碰到乘客時,發(fā)出信號,門電機停止關(guān)門,反向開門,延時重新開門,此外還有紅外線開關(guān)等。(8超載開關(guān):當超載時轎底下降開關(guān)動作,電梯不能關(guān)門和運行。(9其它的開關(guān):安全窗開關(guān),鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。(1電梯的速度要求越來越快,高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。(2電梯的拖動技術(shù)有了較大的發(fā)展,直流電梯由于能耗大、維修量大

35、等缺點。逐步被交流電梯所替代,液壓電梯由于運行平穩(wěn),機房位置靈活等特點,使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展,已由以前的變級調(diào)速(AC-VP發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速(AC-VV及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速(AC-VVVF,使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求,電梯的舒適感大為改善。(3電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器接觸器控制發(fā)展為可編程序控制器(PLC和微機控制,控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等,電梯可靠性得到很大的提高。(4電梯的管理功能不斷加強,電梯廣泛采用微機控制技術(shù),不斷滿足擁護的使用功能要求。如緊急停車操作,消防員專用、防搗亂系

36、統(tǒng)等。(5智能群控管理得到廣泛應用。(6機械傳動方面,由于國際上機構(gòu)加工水平的不斷提高,使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應用日益廣泛,已使電梯的傳動形式多樣化。(1結(jié)構(gòu)不斷緊湊化,體積不斷輕型化、小巧化。隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展,電梯的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時,無機房電梯在新世紀將會有較大速度發(fā)展。(2技術(shù)含量更高,性能更好。電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速,幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的VVVF 電梯,如今已成為電梯行業(yè)的標準配置,因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟的特點,所以永磁同步曳引機逐步成

37、為新型曳引機的主流;由于永磁技術(shù)的先進性,將來很有可能取代VVVF技術(shù)。另外,網(wǎng)絡控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進性、快速性、準確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。(3安裝更方便、更快捷高效、安全、可重復使用的無腳手架安裝,將是高層電梯安裝的主要方式,隨著技術(shù)的開發(fā)、應用,電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便,使電梯安裝更快、效率更高。此外,電梯的雙向安全裝置、無底坑、無線控制、綠色環(huán)保安全、環(huán)保、 4.PLC 的選擇及其軟件開發(fā)4.1可編程控制器(PLC的選型考慮到本次設計的電梯系統(tǒng)有六層,且開關(guān)量居多,模擬量較少;對于開關(guān)量控制為主的系統(tǒng)而言,一般PLC 的響應速度足以滿足控制的要求,在小型PL

38、C 司生產(chǎn)的FX 2N FX 2N 系統(tǒng)1FX 2N 配置靈活,除主機單元外,還可擴展I/O 模塊,A/D 模塊,D/A 模塊和其它特殊功能模塊。2FX 2N 指令功能豐富,有各種指令107條,且指令執(zhí)行速度快。3FX 2N 可用內(nèi)部輔助繼電器M,狀態(tài)繼電器S,定時器T,寄存器D,計數(shù)器C 的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要。4FX 2N 的編程可用編程器,也可以在PC 機上使用三菱公司的專用編程軟件包MELSOFT 系列的GX Developer 來進行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用PC 機對系統(tǒng)實時進行監(jiān)控。為調(diào)試和維護提供了極大的方便。4.2交流雙速電梯的主電路圖4-1是交流

39、雙速電梯的主電路圖。圖中M1為電梯專用型雙速籠型異步電動機;KM1、KM2為電動機正反轉(zhuǎn)接觸器,用以實現(xiàn)電梯上、下行控制;KM3、KM4為電梯高低速運行接觸器,用以實現(xiàn)電梯的高速或者低速運行;KM5為啟動加速接觸器;KM6、KM7、KM8為減速制動接觸器,用以調(diào)整電梯制動時的加速度;L 1、L 2與R 1、R 2為串入電動機定子電路中的電抗和電阻,當KM1或者KM2與KM3通電吸合時,電梯將進行上行或下行啟動,延時后KM5通電吸合,切除R 1、L 1,電梯將轉(zhuǎn)為上行或下行的穩(wěn)速運行;當電梯接收到停層指令后,KM3斷電釋放,KM4通電吸合,電機轉(zhuǎn)為低速接法,接入阻抗制動,實現(xiàn)上升與下降的低速運行

40、,且KM6-KM8依次通電吸合,用來控制制動過程的強度,提高停車制動時的舒適感;至平層位置時,接觸全部斷電釋放,抱閘抱死,電梯停止運行。 圖4-1主電路圖4.3門機電路、抱閘電路、門鎖及安全運行電路圖4-2為電梯的門機、抱閘、門鎖及安全運行電路。門電動機為他勵直流電動機,可由KM9、KM10控制其正反轉(zhuǎn)。KM9接通時,電阻R2與電動機電樞并聯(lián),電流由電樞左端流向右端,電動機正轉(zhuǎn)實現(xiàn)開門,壓下SQ8時,R2部分被短接,實現(xiàn)開門調(diào)速。KM10接通時,電動機將反轉(zhuǎn),實現(xiàn)關(guān)門,并由SQ9、SQ10與R3一起實現(xiàn)關(guān)門調(diào)速。當電梯上下運行時,抱閘應打開,其線圈應通電。電梯停止運行時,抱閘應抱死,其線圈應斷

41、電。將所有廳、轎門開關(guān)串聯(lián)在一起,控制門鎖繼電器KA1,實現(xiàn)全部門關(guān)閉后電梯才能運行的控制。將安全窗開關(guān)、安全鉗開關(guān)、限速器開關(guān)、轎內(nèi)急停開關(guān)、上下強迫停止開關(guān)、基站開關(guān)梯開關(guān)以及熱繼電器觸點FR1、FR2KA2的觸點控制PLC的 RUN 圖4-2門機、抱閘、門鎖及安全運行電路4.4電梯的主要電氣設備(1牽引電動機齒輪牽引機為電梯的提升機構(gòu)。主要由驅(qū)動電動機,電磁 制動器(也稱電器包閘,減速器牽引輪組成。(2自動門機用來完成電梯的開門與關(guān)門。電梯的門分為廳門(每層站一個與轎門(只有一個。只有當電梯停靠在某層站時,此層廳門才允許開啟(由門機拖動轎門,轎門帶動廳門完成;也只有當廳門,轎門全部關(guān)閉后

42、才允許啟動運行。(3層樓指示燈層樓指示燈也叫層顯,安裝在每層站廳門的上方和轎箱內(nèi)轎門的上方,用以指示電梯的運行方向及電梯所處的位置。過去常由低壓燈泡構(gòu)成,現(xiàn)多由LED組成,且與呼梯盒做成一體結(jié)構(gòu)。(4呼梯盒用以產(chǎn)生呼叫信號。常安裝在廳門外,離地面一米左右的墻壁上。基站與底站只有一只按鈕,中間層站由上呼叫與下呼叫兩個按鈕組成。(5操縱箱操縱箱安裝在轎箱內(nèi),供乘客對電梯發(fā)布動作命令。其上面設有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕。(6平層及開門裝置該裝置如圖4-3所示。由平層感應器及樓層感應器組成。上行時,上磁鐵板先觸發(fā)樓層感應器,發(fā)出減速停車信號,電梯開始減速, 及時向控制系統(tǒng)發(fā)出所需要的信號。其主要功

43、能是:根據(jù)登記的內(nèi)選與外呼信號和轎廂的位置關(guān)系,確定運行方向;當電梯將要到達所需停站的樓層時,給曳引電動機減速信號,使其換速;當平層停車后,發(fā)出信號以消去已應答的選層、呼梯信號,并指示轎廂當前位置,選層器種類較多,通常分為三大類,即機械選層器、繼電器選層器和微機選層器。其中機械選層器與繼電器選層器將隨著繼電器控制電梯的逐步淘汰而淘汰。位置檢測方法主要有如下幾種:(1用干簧管磁感應器或其它位置開關(guān)。這種方法直觀、簡單,但由于每層需使用一個磁感應器,當樓層較高時,會占用PLC太多的輸入點。(2利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)。這種方法需對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進行編碼,在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼,進

44、行運算時需采用PLC指令譯碼,比較麻煩,軟件譯碼也使程序變的龐大。由于本文是六層電梯的控制故選用感應器檢測轎廂位置。 圖4-3電梯的平層、停層裝置示意圖4.5輸入輸出設計為了便于對電梯的工作原理及PLC系統(tǒng)進行分析,現(xiàn)列出電梯所用電器元件表。表4-1電梯電氣元件表元件符號名稱及作用元件符號名稱及作用KM1上行接觸器1HL-5HL1-5層層樓指示燈KM2下行接觸器6HL-7HL上行、下行指示燈KM3高速接觸器HL81樓外呼記憶燈KM4低速接觸器HL92樓上呼記憶燈 KM5 KM6-KM8KM9開門接觸器HL123樓下呼記憶燈KM10關(guān)門接觸器HL134樓上呼記憶燈SQ5基站開關(guān)HL144樓下呼記

45、憶燈SQ6開門到位開關(guān)HL155樓下呼記憶燈SQ7關(guān)門到位開關(guān)1KR5KR各樓層感應器SQ8開門調(diào)速開關(guān)6KR上平層感應器SQ9、SQ10關(guān)門調(diào)速開關(guān)7KR下平層感應器SQ11-SQ161-6樓廳門鎖開關(guān)1SB14SB11-4樓上行外呼按鈕SQ17上限位開關(guān)2SB25SB22-5樓下行外呼按鈕SQ18下限位開關(guān)SB1開門按鈕SQ19上行強迫停止開關(guān)SB2關(guān)門按鈕SQ20下行強迫停止開關(guān)SB3上行啟動按鈕SQ1安全窗開關(guān)SB4下行啟動按鈕SQ2安全鉗開關(guān)SB5-SB101-6樓層內(nèi)選層按鈕SQ3限速器開關(guān)SA1運行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)SQ4轎內(nèi)急停開關(guān)SA2基站開關(guān)梯鑰匙開關(guān)SQ16轎門關(guān)閉到位開關(guān)

46、SQ電源開關(guān)8KR5樓上呼記憶燈 HL176 KA2安全運行按鈕SA1-1自動運行按鈕1SB11樓上呼按鈕6SB26樓下呼按鈕2SB12樓上呼按鈕2SB22樓下呼按鈕3SB13樓上呼按鈕3SB23樓下呼按鈕4SB14樓上呼按鈕4SB24樓下呼按鈕5SB15樓上呼按鈕5SB25樓下呼按鈕HL186層層樓指示燈HL196層內(nèi)選記憶燈綜合考慮輸入輸出要求,估計需要PLC輸入輸出點73左右。因此,采用三菱FX2N-80可編程控制器完成本次設計。其輸入輸出接口電路如圖4-4所示。 圖4-4I/O接線圖程序的基本控制流程如圖4-5所示。(其中不包括檢修及司機開關(guān)電梯環(huán)節(jié),只是電梯運行的基本流程圖。 圖4-

47、5程序基本流程圖表4-2程序中間繼電器元件符號名稱及作用元件符號名稱及作用M100開門輔助繼電器M1301層上行輔助繼電器M101關(guān)門輔助繼電器M1312層上行輔助繼電器M102自動運行時開門禁止M1322層下行輔助繼電器 M103 M104M105停車輔助繼電器M1354層上行輔助繼電器M106制動過程輔助繼電器M1364層下行輔助繼電器M107停層輔助繼電器M1375層下行輔助繼電器M1101樓樓層信號輔助繼電器M141上平層感應輔助繼電器M1112樓樓層信號輔助繼電器M142下平層感應輔助繼電器M1123樓樓層信號輔助繼電器M143、M144上行輔助繼電器M1134樓樓層信號輔助繼電器M

48、145、M146下行輔助繼電器M1145樓樓層信號輔助繼電器M1501樓停車輔助繼電器M120內(nèi)選1層輔助繼電器M1512樓停車輔助繼電器M121內(nèi)選2層輔助繼電器M1523樓停車輔助繼電器M122內(nèi)選3層輔助繼電器M1534樓停車輔助繼電器M123內(nèi)選4層輔助繼電器M1545樓停車輔助繼電器M124內(nèi)選5層輔助繼電器T50停層時間計時T51啟動延時T52-T54減速延時M140平層開門M1156樓樓層信號輔助繼電器M125內(nèi)選6層輔助繼電器M1605層上行輔助繼電器M1616層下行輔助繼電器M1556樓停車輔助繼電器4.6梯形圖的設計梯形圖的設計可以分成幾個環(huán)節(jié)進行,然后再將這些環(huán)節(jié)組合在一起形成完整的梯形圖。1.開關(guān)門環(huán)節(jié)電梯的開關(guān)門,存在以下幾種情況:(1電梯投入運行前的開門。此時電梯位于基站,將開關(guān)梯鑰匙插入SA2內(nèi)旋轉(zhuǎn)至開梯位置,則電梯應自動開門。乘客或司機進入轎廂,選層后電梯自動運行。(2電梯檢修時的開關(guān)門。檢修狀態(tài)下,開關(guān)門均為手動狀態(tài),由開關(guān)門按鈕SB1、SB2實施開門與關(guān)門。(3電梯自動運行停層時的開門。電