基于三菱plc的五层电梯控制系统设计(编辑修改稿)

基于三菱plc的五层电梯控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

(1)电梯启动，当电梯运行到指定楼层时，这时轿厢内应具有手动或自动开关门的功能 (2)电梯应能自动判断运行方向，可以发出响应的指示信号 (3)电梯轿厢由装在顶层的曳引机牵引着上下运动。 曳引机正向传动，电梯轿厢往上运动；曳引机反向传动，电梯轿厢往下运动 (4)打开电梯的轿厢门是利用电机的驱动。 电机正向传动，轿厢门打开；电机反向传动，轿厢门关闭； (5)电梯轿厢运动是，轿厢门和厅门都不能打开。 同样，开门之后不能控制电梯运行 (6) 电梯平层时，电梯课自动打开轿门，如果有人或货物夹住时，电梯的轿门课自动打开 电梯 的 结构 电梯驱动可以分为几种方式，其中有种叫曳引机曳引驱动。 其基本结构如 图21 所示。 曳 引钢绳 的两端连接着不同的物体， 一端 连接 着轿厢， 而 另一端 与 对重装置 连接 ， 曳引轮利用其与钢丝绳之间的摩擦力 ，以带动轿厢 做升降， ，按工作指令去完成垂直 运动 的任务。 电梯 7 大系统：曳引机系统； 导向系统 ； 门系统 ；轿厢平衡系统 ； 电力系统 ； 电气系统。 电梯的控制系统 ， 主要 指 的是针启动 电梯主曳引电动机和门机 ，及对它们的运行方向、减速、停止进行 控制，以及 显示很多指令信号，包括每一层站，任一召唤站，轿厢内指令以及安全保护的信号，并对它们进行管理。 轿厢内有块操作箱，操作箱可以提供给乘客操作，也 是实行每个 控制环节的方式和手段。 其基本结构由一下几部分组成： 2020 届广东海洋大学本科毕业设计 4 图 21 曳引电梯的基本结构示意图 1— 控制屏 2— 拖动电动机 3— 限速器 4— 限速钢丝绳 5— 曳引钢绳 6— 安全钳 7— 轿厢门安全触板 8— 导轨 9— 对重 10— 限速器预紧装置 11— 缓冲器 12—门厅 13— 轿厢 曳引系统 曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮等组成。 曳引机由电动机连轴器、制动器、减速器、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源；曳引机 钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重（或者两端固定在机座房上），依靠钢丝绳与曳引轮槽之间 的摩擦力来驱动轿厢升降；导向轮的作用是分开轿厢和对重的距离，采用复绕型时还可以增加曳引能力。 导向轮安装在曳引机架上或重梁上。 导向系统 导向系统由导轨、导靴和导架等组成。 它的作用是限制轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。 导轨固定在导架上。 导轨架是支撑导轨的组件，与井道壁联 接。 导靴装在轿厢和对重上，与导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。 2020 届广东海洋大学本科毕业设计 5 门系统 门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。 轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门轨导架，门靴和门刀等组成；层门设在层站入口，由 门扇，门导轨架，门靴和门锁装置组成。 开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。 轿厢 系统 轿厢是以运送乘客或货物的电梯组件。 它由轿厢架和轿厢体组成。 轿厢是轿厢体的承重构架。 是由上横梁、立柱、低梁和斜拉杆等组成。 轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶和照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮板等组成，轿厢体空间的大小由额定载重量和额定载客量决定。 重量平衡系统 该系统有对重和重量补偿装置组成。 对重由对重和对重块组成，对重将平衡轿厢自重和部分的额定载重；重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重 侧曳引钢丝绳长度的变化对电梯的设计影响的装置。 电力拖动系统 该系统曳引电动机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成。 对电梯实现速度控制。 曳引电动机是电梯的动力源，根据电梯的配置可用交流电动机或直流电动机；供电系统是为电动机提供电源的装置；速度反馈装置是为了调速系统提供电梯运行速度信号，一般采用测速电机或速度脉冲发生器，与电动机相连，调速装置对曳引电动机实现调速控制。 电气控制 系统 该系统由操纵装置，位置显示装置，控制屏，平层装置，选层器组成。 它起着操纵和控制电梯运行的作用。 操纵装置包括轿厢内的按钮操纵箱或手柄开关箱， 层站召唤按钮，轿厢顶和机房中的检修或应急；位置显示装置是指轿厢内和层站的指示灯；层站上一般能显示想、电梯运行方向或轿厢所在的层站；控制屏安装在机房中，由各类电器控制元件组成，是电梯实行电器控制的耳机中组件；选层器能起到指示和反馈轿厢位置，决定运行反向，发出加减信号等作用。 2020 届广东海洋大学本科毕业设计 6 控制系统方案 当前电梯的控制系统主要分为三种控制方式：继电器控制系统、 PLC 控制系统和 微机控制系统。 继电器控制系统是早期安装电梯的控制系统，由于技术限制，这种控制系统的故障率高，控制方式不灵活，可靠性差以及消耗功率大等缺点，目前这种控制系统已经被淘汰。 微机控制系统虽然在智能控制方面有较强的功能，但是也存在很多缺点，比如抗扰性差，系统设计复杂以及一般维修人员难以掌握维修技术。 而 PLC 控制系统由于运行可靠性高，抗干扰能力强，使用维修方便以及调试周期短的特点，得到人们的重视，成为了目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。 同时，一些传统的电梯需要更换控制系统，而 PLC 控制系统是最好的选择。 作为国内三 大电梯巨头之一的三菱电梯，其 FX2 系列的 PCL 构成的电梯控制系统得到很好的诠释。 本设计的控制系统结构 图 23 系统结构框图。 由PLC 控制信号的传送，可控制曳引机、门机、显示器、变频器以及现场信号。 这种控制系统具有如下特点： （ 1）可靠性高，抗干扰能力强。 高可靠性是电气 控制设备的必备性能。 此类 PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，内部电路采取了先进的抗干扰技术，因此具有很高的可靠性。 （ 2） 功能完善，适用性强。 此类控制系统具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。 （ 3） 易学易用，深受工程技术人员欢迎。 此 类控制系统结构简单，省去了很多继电器，简化了一些电路连接。 图 22 系统结构框图 2020 届广东海洋大学本科毕业设计 7 主电路设计图 图 23 主电路电气原 理图。 电机 2 台，分别为曳引机和开关门的直流电机。 其工作原理：切换 KM1 和 KM2，可以让曳引机正反转，实现电梯 做升降运动。 让开关 KM3 闭合 ， 图中的 定子绕组被接成三角形， 这是 电梯 做 低速 上下 运行； 让开关 KM4 闭合 ，定子绕组被接成双星形，电梯 做 高速 上下 运行。 而 切换 KM6 和 KM7，让图中的 直流电机 实现 正反转 动 ，实现电梯开关门。 图 23 主电路电气原 理图2020 届广东海洋大学本科毕业设计 8 第三章 电梯 PLC 控制系统设计 PLC 与其他工业控制系统的比较 PLC 与继电器控制系统的比较 几十年来，继电器控制系统为工业系统的发展起到了巨大的作用，而且目前任然在工业领域中大量地应用，然而控制性能与自身的功能已无法满足于适应工业控制的要求和发展，与 PLC 相比较，存在本质上的区别，表 31 PLC 与继电器控制功能与特点比较 给出了 PLC 与继电器控制系统功能与特点的比较。 表 31 PLC 与 继电器控制功能与特点比较 2020 届广东海洋大学本科毕业设计 9 PLC 与计算机控制系统的比较 通用计 算机具有十分强大的计算与数据处理能力，同时数据的处理速度已经达到极高的水平，但是应用通用计算机进行工业控制，在很多方面远远没有 PLC功能强大，表 32PLC 与计算机控制系统功能与特点比较 给出了它们的对比。 表 32 PLC 与计算机控制系统功能与特点比较 从上边的论述和比较可以看出，由 PLC 的硬件决定了它的可靠性和控制功能比继电器控制系统高的多，它是专门为工业控制场合设计的，所以他的稳定性也比一般通用计算机要好得多，而且它操作简单灵活，易于实现系统升级和功能扩展，所以本设计采用 PLC 来进行逻辑控制。 可编程控制器机型的选择 FX2， FX1， FX2C 系列是三菱公司最近几年推出的高性能小型可编程控制器，FXOS,FXON,FX2N 是微型可编程控制器。 它们的体积都比较小，但功能强大，内置高速计数器，外观，高度，深度都差不多，但性能和价格有很大的差别。 如表33 FXOS,FXON,FX2N 性能比较 所示。 2020 届广东海洋大学本科毕业设计 10 表 33 FXOS,FXON,FX2N 性能比较 FXOS 的功能简单，价格便宜，可以用于小型开关量的控制系统， FXON 可用于控制要求较高的中小型控制系统， FX2N 的功能最强，可用于控制要 求很高的。