基于PLC的電梯控制結(jié)構(gòu)的總體方案設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u7276基于PLC的電梯控制結(jié)構(gòu)的總體方案設(shè)計案例 1118321.1電梯的分類 1297581.2電梯的原理 2125061.2.1電梯的機(jī)械原理 231171.2.2電梯的工作原理 4202691.3電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 5117591.1.1電梯控制系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)分析 5261951.1.2電梯控制系統(tǒng)設(shè)計方案 570021.4客運(yùn)電梯參數(shù)及尺寸標(biāo)準(zhǔn) 61.1電梯的分類電梯的分類有幾十種之多，根據(jù)不同的分類方式，分出來的電梯類型也不一樣，具體如下：（1）按驅(qū)動方式分類：可分為直流電梯、交流電梯、齒輪齒條電梯、液壓電梯、螺桿式電梯。其中交流電梯的速度一般小于2m/s，直流電梯的速度一般大于2m/s。（2）按控制方式分類：可分為手柄開關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯、信號控制電梯、集選控制電梯、并聯(lián)控制電梯和群控電梯。（3）按運(yùn)行速度分，可分為低速電梯、中速電梯、高速電梯和超高速電梯；其中低速電梯速度在1m/s以下，中速電梯速度在1-2m/s，高速電梯速度在2m/s以上，超高速電梯速度在4m/s以上（4）按有無司機(jī)分類：可分為有司機(jī)電梯、無司機(jī)電梯兩種。（5）按用途分類：可分為乘客電梯、載貨電梯、醫(yī)用電梯、雜物電梯、觀光電梯、車輛電梯、船舶電梯、建筑施工電梯、以及一些特殊用途的電梯。電梯的速度直主要取決于地板的高度。通常，低于12層的電梯，運(yùn)行速度為1.5米/秒；12層至22層的電梯，速度為1.75米/秒；22層至32層的電梯，速度為2.0米/秒。本次設(shè)計的電梯按用途分類即為客運(yùn)電梯，且電梯設(shè)定為8層電梯，所以速度為1.5m/s，即本次設(shè)計的電梯又是中速的交流電梯。綜合來講，本次設(shè)計電梯為速度為1.5m/s的8層中速交流客運(yùn)電梯。1.2電梯的原理1.2.1電梯的機(jī)械原理電梯是將機(jī)與電緊密結(jié)合的復(fù)雜產(chǎn)品，它是垂直交通運(yùn)輸中使用最常用的工具，它的基本組成包括機(jī)械部份和電氣部份，其結(jié)構(gòu)包括四大空間(機(jī)房部分、底坑部分、井道、圍壁部分和層站部分)和八大系統(tǒng)(曳引系統(tǒng)、門系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、電力拖動系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng))組成。電梯基本結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。1）控制柜2）牽引機(jī)3）牽引鋼絲繩4）限速器5）限速器鋼絲繩6）限速器張緊固裝置7）轎廂8）安全裝置9）轎廂門安全觸板10）導(dǎo)軌11）對重12）廳門13）緩沖器圖1.1電梯基本結(jié)構(gòu)（1）電梯的機(jī)械結(jié)構(gòu)①曳引系統(tǒng)電梯曳引系統(tǒng)的作用是輸出動力和傳遞動力，從而使電梯完成向上或向下的運(yùn)動。電梯的曳引系統(tǒng)如圖1.2所示。圖1.2電梯的曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)由導(dǎo)向輪、曳引機(jī)、曳引鋼絲繩及反繩輪等組成。曳引機(jī)是電梯的主要拖動機(jī)械，它驅(qū)動電梯的轎廂和對重裝置作上、下運(yùn)動，是電梯的動力源。②導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)靴、導(dǎo)軌和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接。導(dǎo)靴裝在轎廂和對重架上，與導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對重的運(yùn)動服從于導(dǎo)軌的直立方向。一般有兩種導(dǎo)向系統(tǒng)：方案一：采用曳引機(jī)式的導(dǎo)向系統(tǒng)。這種方案主要是使用曳引鋼絲繩來拉拽轎廂，通過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制實現(xiàn)電梯的升降；方案二：采用液壓式的導(dǎo)向系統(tǒng)。該種方案是使用液壓，通過控制油液的進(jìn)出來實現(xiàn)電梯的升降。經(jīng)過比較上述兩種方案，因為曳引機(jī)式的導(dǎo)向拖動系統(tǒng)可以不受外界溫濕度的影響，穩(wěn)定性相對于液壓式來說更高一些，且對功率的要求也更低，也無需經(jīng)常更換油液。綜上，方案一比方案二更加節(jié)能，更加綠色環(huán)保，成本更低，所以本次設(shè)計選擇的拖動系統(tǒng)為曳引機(jī)式導(dǎo)向拖動系統(tǒng)。③門系統(tǒng)門系統(tǒng)由層門、轎廂門、聯(lián)動機(jī)構(gòu)、開門機(jī)和門鎖等組成。轎廂門位于轎廂入口，由門導(dǎo)軌架、門扇、門靴、門刀等組成。層門位于層站入口，由門導(dǎo)軌架、門扇、門靴、門鎖裝置和應(yīng)急開鎖裝置組成。門機(jī)安裝在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。④電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，對電梯實行速度控制。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號。一般采用測速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電機(jī)相聯(lián)。調(diào)速裝置對曳引電機(jī)實行調(diào)速控制。曳引電機(jī)是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或直流電機(jī)。因此有以下兩種方案。方案一：交流拖動系統(tǒng)，交流拖動系統(tǒng)具有交流雙速電動機(jī)，交流電壓調(diào)節(jié)速度控制系統(tǒng)和變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速可比同功率的直流電動機(jī)更高，且不受換向器限制，單機(jī)功率更高，成本較低，維護(hù)更方便，且交流電梯速度一般小于2m/s。方案二：直流拖動系統(tǒng)，直流拖動系統(tǒng)能夠調(diào)速的范圍比較寬并且可以連續(xù)地調(diào)速，還能很穩(wěn)定地達(dá)到控制者所設(shè)定的準(zhǔn)確值，對于操作者來說相對會較為快捷簡便。但是直流拖動系統(tǒng)占地面積大，且造價較為昂貴，對于日常的維護(hù)和定期檢查要求就會較高，這相應(yīng)會增加量其成本，除此之外，該系統(tǒng)不節(jié)能也不環(huán)保。且直流電梯速度一般大于2m/s?？紤]到本電梯的最大運(yùn)行速度為1.5m/s，故選擇交流拖動系統(tǒng)。⑤安全報警系統(tǒng)安全報警系統(tǒng)用于監(jiān)控電梯的安全運(yùn)行和故障報警，電梯出現(xiàn)困人、卡層、超速等故障信息的時候可以主動報警信息，以便及時進(jìn)行救援?，F(xiàn)在有成熟的安全報警系統(tǒng)可直接進(jìn)行安裝，本次設(shè)計選用的電梯運(yùn)行實時監(jiān)控系統(tǒng)由電梯安全報警系統(tǒng)主機(jī)NE-ES2000-SE和電梯寶NE-E1000組成。1.2.2電梯的工作原理電梯主要由曳引繩、轎相、對重、導(dǎo)向輪、電動機(jī)、減速器、制動器等組成。曳引繩的兩端分別與轎廂和對重相連，并纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，電動機(jī)通過減速器調(diào)速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，主要依靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，來完成轎廂和對重的升降運(yùn)動，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道壁上的固定導(dǎo)軌上下往復(fù)運(yùn)動，以防止轎廂在運(yùn)行中偏轉(zhuǎn)或擺動。電動機(jī)工作時，常閉式塊制動器被釋放，從而使電梯運(yùn)行，并在斷電的情況下進(jìn)行制動，從而使電梯轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是一個載有乘客或其他貨物的箱形部件，對重用于平衡轎廂負(fù)載并降低電動機(jī)的功率。補(bǔ)償裝置用于補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動中的張力和重量變化，使曳引電動機(jī)的負(fù)載穩(wěn)定，使轎廂準(zhǔn)確?？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實現(xiàn)了對電梯運(yùn)動的控制，同時完成樓層選擇、調(diào)平、速度測量、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的移動方向和樓層位置。安全裝置保證電梯的運(yùn)行安全。本次設(shè)計的電梯模型就能通過指示燈等信號明確電梯正在執(zhí)行的指令，也能通過外界的輸入信號，將命令傳至控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)輸出指令完成相應(yīng)的工作任務(wù)。1.3電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1.1電梯控制系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)分析電梯作為一種運(yùn)載工具，他的安全性與穩(wěn)定性至關(guān)重要，因此，需要將更多的精力投入到電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)中。設(shè)計控制系統(tǒng)時，最重要的是信號響應(yīng)問題，如果電梯同時接收到了兩個或更多的信號，則系統(tǒng)需要能夠進(jìn)行自我判斷，弄清第一個接收到的信號并對其進(jìn)行定位，然后調(diào)整電梯的移動路徑，在第一個信號響應(yīng)完成后，系統(tǒng)才可以繼續(xù)進(jìn)行下一個運(yùn)行響應(yīng)。還有對于電梯控制需求的分析，由于需要為乘坐電梯的人員展示電梯的運(yùn)行情況，因此在電梯內(nèi)部與等待區(qū)都有樓層顯示屏，以便電梯乘客可以及時地知道電梯的位置以及下一步運(yùn)行方向。與此同時，在電梯運(yùn)行期間，還有必要有效的控制位置信號，位置信號主要是通過電梯井內(nèi)的來發(fā)射的，如果電梯內(nèi)的磁隔離板中的傳感器正常運(yùn)作，就能夠顯示出電梯的位置，此時，乘客可以通過按下相應(yīng)的樓層按鈕選擇他們想要到達(dá)的樓層。乘客按下按鈕的一瞬間，電梯的控制系統(tǒng)就會記錄下相應(yīng)的信號，然后提示燈將亮起，以上主要是內(nèi)選信號。而外喚信號則是等待電梯的人按壓上下鍵所發(fā)出的信號。1.1.2電梯控制系統(tǒng)設(shè)計方案目前電梯控制系統(tǒng)有以下兩種方案：方案一：采用傳統(tǒng)繼電器電氣控制系統(tǒng)，繼電器控制系統(tǒng)由元器件和導(dǎo)線連接而成，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。同時，由于其簡單的原理，工程技術(shù)人員也很容易掌握。然而，對于復(fù)雜系統(tǒng)，繼電器控制系統(tǒng)在整個系統(tǒng)的設(shè)計和安裝方面具有特別大的工作量，有時還有可能無法完成。機(jī)械觸點(diǎn)的物理接觸容易帶來損壞；接線也容易受振動等影響，可靠性會降低。方案二：采用單片機(jī)控制系統(tǒng)，通過使用單片機(jī)開發(fā)的電子技術(shù)產(chǎn)品,具有壽命長,精度高,安全性能高等優(yōu)點(diǎn),且單片機(jī)體積小，功耗低，經(jīng)濟(jì)實惠，成本相對較低。但是單片機(jī)抗干擾能力差，處理任務(wù)單一，運(yùn)算速度慢。因此一般不用于工業(yè)設(shè)備。方案三：采用PLC可編程序控制器控制系統(tǒng)，PLC應(yīng)用廣泛，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝。內(nèi)部電路采用先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，可靠性高。PLC發(fā)展到今天，已形成大型，中,小系列各種規(guī)格的產(chǎn)品?？捎糜诟鞣N尺寸的工業(yè)控制場合。但是PLC缺點(diǎn)是處理任務(wù)和單片機(jī)同樣單一，且成本相對單片機(jī)要高?？紤]到本次電梯模型系統(tǒng)設(shè)計，施工工作量小，易于維護(hù)，易于轉(zhuǎn)換，PLC采用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備的外部接線，使控制系統(tǒng)的設(shè)計和施工周期大大縮短。同時維護(hù)也變得容易。更重要的是使相同的設(shè)備可以通過改變程序來改變生產(chǎn)過程。由于體積小，可以很容易地裝入機(jī)器。故選擇PLC可編程控制器控制系統(tǒng)。1.4客運(yùn)電梯參數(shù)及尺寸標(biāo)準(zhǔn)車上的乘客電梯的形狀和大小的主要參數(shù)，井道和機(jī)房是指國標(biāo)GB/T7025.1-2008。電梯參數(shù)如表1.1所示。表1.1