电梯可编程控制器的系统设计论文(编辑修改稿)

电梯可编程控制器的系统设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳引电动机等几十个分散安装在电梯 井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。 电气控制系统通过电路控制电毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸 佳木斯大学教务处 第 7 页 力拖动系统工作程序，完成各种电气动作功能，保证电梯安全运行。 电梯一般是由电动机来拖动的，其运行过程大多包括启动、正（反）转、停止等，这整个过程是由电气控制系统来完成。 具体地说电梯的控制主要是指对电动机的起动、停止、运行方向、层楼指示、层站召唤、轿厢内指令等进行处理。 其操纵是实行各个控制环节的方式和手段。 电梯电气控制系统与电力拖动系统比较，变化范围比较大。 当一台电梯的类别、额定载重量和额定运行速度确定后，电力拖动系统各零部件就基本确定了， 而电气控制系统则有比较大的选择范围，必须根据电梯安装使用地点、乘载对象进行认真选择，才能最大限度地发挥电梯的使用效益。 电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。 随着科学技术的发展和技术引进工作的进一步开展，电气控制系统发展换代迅速。 继电器控制系统的电梯故障率高，大大降低了电梯的运行可靠性和安全性，所以基本上已经被淘汰。 而 PLC 以其体积小、功能强、故障率低、寿命长、噪声低、维护保养简便、修改逻辑灵活、程序容易编制，易联成控制网络等诸多优点得到了广泛的应用。 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸 佳木斯大学教务处 第 8 页 第 2 章 电梯 的构造及控制要求 电梯的构造 电梯是一种特殊的起重运输设备，有轿厢及配重 拖动电机及减速传动机械 井道及井道设备 召唤系统及安全装置构成。 轿厢是载人或装货的部位，配重是为了改变电梯电机负载的特性以提高电梯的安全性而设置的。 图 21 是电梯拖动系统示意图，图中可见电梯的轿厢及配重分系在钢丝绳的两端，钢丝绳跨挂在曳引轮上，曳引轮经减速器机构由电机拖动，形成轿厢的上下运动。 图 21 电梯拖动系统示意图 1— 电动机； 2— 减速机构； 3— 曳引轮 ； 4— 钢绳； 5— 轿箱； 6— 配重 井道指建筑物中用于安装电 梯并提供电梯运行的通道，轿厢及配重都是在井道中运行的。 井道在各楼层设有门厅及呼梯设备。 门厅有门厅门，厅门顶部装有层楼指示灯，用于指示电梯的运行方向及电梯所在的位置。 门厅里还设有呼梯盒，用于在每层站召唤电梯。 呼梯盒常安在厅门外离地面 1 米左右的墙壁上，基站与顶站只有一个按钮，中间层站有上呼与下呼两个按钮，按钮下带有呼梯记忆灯。 基站的呼梯盒上还设有钥匙开关，供司机开关电梯。 为了实现轿厢的正常运行及准确停车，井道中往往要安装许多定位装毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸 佳木斯大学教务处 第 9 页 置及安全设备。 井道的顶部和底部还设有冲顶及蹲底的缓冲设备。 轿厢中设有自动门机，用 来完成电梯的开门及关门任务。 电梯门分厅门及轿门，当电梯停靠某层时，此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭。 电梯的操纵箱也安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作命令。 上面设有与电梯层站数相同的内选层按钮（带内选指示记忆灯），上下行启动按钮（带上下行指示记忆灯），开关按钮，急停按钮 风扇 照明 层楼指示灯的控制开关，电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动运行 司机状态下运行，还是检修状态）等。 电梯的安全是电梯最重要的技术指标。 电梯的安全设备有：安全窗及其开关 安全钳及其开关 限速器及其开关 限速开关等。 安全窗 位于轿厢的顶部，供应急情况下疏散乘客，当安全窗打开时，电梯不准运行。 安全钳是为了防止电梯曳引钢丝绳断裂及超速运行的机械装置，用于在上述情况下将轿厢夹持在轨道上。 限速器是检测电梯运行速度的装置，当电梯超速运行时，限速器动作，带动安全钳使电梯停止运行。 极限开关 强迫换速开关是电梯位置安全装置，当电梯运行至上下极限位置时仍不停车，上下限开关动作，发出停车信号，若仍不停车，将压下上下强迫停车开关，强制电梯停止运行，若还不能停车，将通过机械装置带动限位开关切断曳引电机电源，以达到停车的目的，避免电梯出现冲顶与蹲底事故。 1. 电梯模型结构 1) 电梯模型的主体结构与控制柜 图 22 为五层电梯的简化模型和控制柜示意图。 电梯主体包括升降电机、轿厢、滑轮、钢丝绳、行程开关等。 升降电机为交流可逆电动机，轿厢套在钢丝绳上，电机带动钢丝绳正转或反转时，轿厢对应上升或下降。 每层楼均安装行程开关，利用机械碰撞，给出各楼层的层信号。 电梯控制柜是电梯电气控制系统完成各种主要任务，实现各种性能的中心。 主要包括 FX60MR PLC、继电器 /接触器、显示部分、开关电源。 LED 显示部分主要包括轿厢运行方向显示、楼层显示。 2) 电梯层门 电梯层门是为了确保安全， 而在各层楼的停靠站，通向井道的入口处，设置供司机、乘用人员和货物等出入的门。 图 23 为电梯层门示意图。 电梯层门旁装有消防按钮、上召唤按钮和下召唤按钮（最底层只有上召唤按钮、最高层只有下召唤按钮） ,并有召唤登记指示灯。 层门上方装有毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸 佳木斯大学教务处 第 10 页 LED 数码管，以显示轿厢所在层楼位置，另外还有轿厢上行和下行指示灯。 图 22 五层电梯的简化模型和控制柜示意图 图 23 电梯层门示意图 图 24 轿厢内控制屏示意图 TCP/IP RS232 电梯控制柜 继电器 /接触器 FX –60MR PLC 开关 电源 LED 显示 电路 RS422 1 2 3 4 5 配重 电梯控制柜 轿厢 电动机 减速器 ZXF 1 2 3 4 5 YSJ AJ 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸 佳木斯大学教务处 第 11 页 3) 轿厢内控制屏 轿厢内控制屏示意图如图 24 所示。 其中包括上行、下行显示及 LED 层楼位置的显示。 另外还有 1 楼－ 5 楼的指令按钮及登记显示和有司机／无司机的选择按钮。 在有司机工作状态下还有指令专用开关，即只响应指令信号，不响应召唤信号。 此外，还有消防按钮，当发生火灾时，立即清除所有指令信号和召唤信号，电梯直达底楼后开门。 需要说明的是，本实验装置在无司机状态下，利用定时器控制开门、关门和上下客时间；有司机状态下，则直接由司机控制开门 、关门和上下客时间。 电梯的控制要求 电梯的安全运行有以下一些主要控制要求： 图 25 电梯的平层、停层装置 1~5—KR1~KR5（ 1~5 层感应器）； 6—KR6（上平层感应器）； 7—KR7（下平层感应器） 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸 佳木斯大学教务处 第 12 页 轿厢中的乘客及门厅中的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。 电梯的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的要求。 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（见图 25）。 司机及乘客可按下轿厢内操作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电亮。 在门厅等候的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。 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，直到到达本方向的最远信号站点才开始返程。 轿厢在运动方向确定，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，其后是稳定运行阶段。 轿厢运行后需确定在哪一层站停车，平层即指停车时，轿厢的底与门厅“地平面”应相平齐，一般都有具体的平层误差规定，如平层时两平面相差不得超过 5 毫米。 平层停车过程需在轿厢底面与停车楼面相平之前开始，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。 如图 2 所示，上平层感应器 KR6 及下平层感应器 KR7 装在轿厢顶部，隔磁板安装在井道壁上。 上行时，KR6 首先插入隔磁板，发出减速信号，电梯开始减速，至 KR7 插入隔磁板时，发出开门及停车信号，电动机停车，抱闸抱死；下行时 KR7 首先插入隔磁板，发出减速信号，电梯开始减速，至 KR6 插入隔磁板时，发出开门及停车信号。 电梯的安全保护很多，如前面提到的冲顶与蹲底，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。 电毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸 佳木斯大学教务处 第 13 页 梯的提升机构，齿轮曳引轮主要由驱动电动机 电磁制动器（也称电磁抱闸） 减速器及曳引轮组成。 驱动电机可以是直流电动机也可以是交流电动机。 为了满足电梯的运行过程中速度变化的要求，在应用变频前，电梯交流拖动多使用多绕组变速电机，变频器诞生以来，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向，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。 电梯还有一些高层次的性能指标，如电机加减速曲线控制及高准确度的平层控制要求等，前者涉及电梯运行过程中的加速大小，关系到乘客的舒适感，后者涉及乘客数量变化对准确平层的影响。 总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前，电梯使用继电接触器控制的时代，很难生产出质量优良的电梯，而现在，可编程控制的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。 随着 PLC 应用技术的不断发展，它已经成为电梯运行中的关键技术。 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸 佳木斯大学教务处 第 14 页 第 3 章 PLC 在电梯控制中的应用 虽然轿厢定位 采用什么方法对电梯的控制原则不会发生什么影响，但 PLC 程序的编制却大不一样，本节以五层交流双速电梯为例介绍感应器定位电梯程序的编制要点，并说明 PLC 在电梯控制中的重要作用。 本例使用三菱 F 系列 PLC 完成。 交流双速电梯的主电路及电器元件 主电路 图 31 交流双速电梯主电路 图 31 是交流双速电梯的主电路图。 图中 M1 为 YTD 系列电梯专用双速笼型异步电动机（ 6/24 极）； KM1 KM2 为电动机正反转接触器，用以实现电梯上 下行控制； KM3 KM4 为电梯高低速运行接触器，用以实现电梯的高速或低速运行； KM5 为启动加速接触器； KM6 KM7 KM8 为减速制动时的加速器； L1 L2 与 R1 R2 为串入电动机定子电路中的电抗与电阻，与 KM5—KM8 配合实现对电机的加减速控制。 当 KM1 或 KM2 与毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸 佳木斯大学教务处 第 15 页 KM3 通电吸合时，电梯将进行上行或下行起动，延时后 KM5 通电吸合，切除 R1 L1 电梯将转为上行或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令后， KM3 断电释放， KM4 通电吸合，电机转为低速接法，串入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且 KM6—KM8依次通电吸合，用来控制 动过程的强度，提高停车制动时的舒适感。 至平层位置时，接触器全部断电释放，抱闸抱死，电梯停止运行。 在检修状态时，电梯只能在低速接法下点动运行。 电气。