毕业设计---基于s7-200的五层电梯控制系统的设计

毕业设计---基于s7-200的五层电梯控制系统的设计内容摘要：

达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。 有 /无司机电梯：这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。 标 ： （ 1）安全性 电梯时运送乘客的，即使载货电梯通常也有人相伴随，因此对电梯的第一要求就是安全。 电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系，任何一个环节出了问题，都可能造成不安全的隐患，以致造成事故。 （ 2）可靠性 电梯的可靠性很重要，如果一部电梯工作起来经常出故障，就会影响人们正常的生产与生活，给人们造成很大的不便，不可靠也是事故的 隐患，常常是不安全的起因。 要想提高可靠性，首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性，只有每个零部件都是可靠的，整个电梯才能使可靠的。 （ 3）停站的准确性 停站准确性又称平层准确度，平层精度。 GB/T100581997《电梯技术太原科技大学毕业设计（论文） 4 条件》对轿厢的平层准确度规定如下： 表 电梯类型 额定速度（ m/s） 平层准确度（ m/s） 交流双速电梯 或 ≤177。 15 或 ≤177。 30 交直流快速电梯 — ≤177。 15 交直流高速电梯 ≥ ≤177。 5 电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度，电梯的负载情况有密切关系。 负载重，则惯性大，提速高惯性也大。 因此检查平层准确度时，分别以空载，满载，上下运行，到达同一层站停测量平衡误差，取其最大值做平层站的平层准确度。 （ 4）振动、噪声及电磁干扰 现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。 因 此 要求电梯运行平稳，安静，无电磁干扰。 （ 5）舒适感和快速感 舒适度要求： 加速度 a=dv/dt≤ 178。 =amb 加加速度 p=da/dt=d2v/dt2≤ m/s178。 =pmb 快速 性要求：起动段的平均加速度 ap=vN/tQ≥ m/s178。 (vN≤ 2m/s 时 ) 式中 amb标准规定的允许最大加速度 pmb规定的允许最大加加速度 vN 电梯的额定速度 tQ – 起动段所用时间 （ 6）节能 现代电梯应该合理的选择拖动方式，以达到节能的目的 ： 1）额定载重量（ kg）：制造和设计规定的电梯载重量。 太原科技大学毕业设计（论文） 5 2）轿厢尺寸（ mm）：宽深高。 3）轿厢形式：有单或双面开 门及其它特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电风扇、电话的要求等。 4）轿门形式：有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。 5）开门宽度（ mm）：轿厢门和厅门完全开启的净宽度。 6）开门方向：人在厅外面对厅门，门向左方向的为左开门，门向右方向开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称为中分门。 7）曳引方式：常用的有半绕 1： 1 吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。 半绕 2： 1 吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。 全绕 1： 1吊索法，轿厢的运行速度等 于钢丝的运行速度。 8）额定速度（ m/s）：制造和设计所规定的电梯运行速度。 9）电气控制系统：包括控制方式、拖动系统的形式等。 如交流电机拖动或直流电机拖动，轿内按钮控制或集选控制等。 10）停层站数（站）：凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。 11）提升高度（ mm）：由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离。 12）顶层高度（ mm） :由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。 电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。 13）底坑深度（ mm）：由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距 离。 电梯的运行速度越快，底坑一般越深。 14）井道深度（ mm）：由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离。 15）井道尺寸（ mm）：宽深。 太原科技大学毕业设计（论文） 6 第 2章 电梯控制的原理与实现 电梯是机电一体化产品。 其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。 各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。 尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安 全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。 电梯的基本结构如图 所示。 1减速箱； 2曳引轮； 3曳引机底座； 4导向轮； 5限速器； 6机座； 7导轨支架； 8曳引钢丝绳； 9开关碰铁； 10紧急终端开关； 11导靴； 12轿架； 13轿门； 14安全钳； 15导轨； 16绳头组合； 17对重； 18补偿链； 19补偿链 导轮； 20张紧装置； 21缓冲器； 22底坑； 23层门； 24呼梯盒； 25层楼指示灯； 26随行电缆； 27轿壁； 28轿内操纵箱； 29开门机； 30井道传感器； 31电源开关； 32控制柜； 33曳引电机； 34制动器 图 电梯的基本结构 太原科技大学毕业设计（论文） 7 一、拽引系统 电梯拽 引 系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。 主要由拽引机，拽引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。 拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连 轴器，减速箱，和电磁制动器组成。 拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。 导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。 二、导向系统 导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。 它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。 三、门系统 门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。 轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架，等组成，层门设在层站入口处。 开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。 四、轿厢 轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。 它是 有轿厢架和轿厢体组成的。 轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。 轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢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客人数决定 五、重量平衡系统 重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。 对重由对重架和对重块组成。 对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。 重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。 六、电力拖动系统 电力拖动系统由拽引电机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，它的作用是对 电梯进行速度控制。 拽引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。 供电系统是为电机提供电源的装置。 速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。 一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。 调速装置对拽引电机进行速度控制。 七、电气控制系统 太原科技大学毕业设计（论文） 8 电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。 其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。 操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。 平层装置是发出平层控制信号，使电梯 轿厢准确平层的控制装置。 所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。 位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。 八、安全保护系统 安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。 机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用，缓冲器起冲顶和撞底保护作用，还有切断总电源的极限保护装置。 电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。 1） 曳引电动机： 齿轮曳引系统作为电 梯的提升机构，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。 2） 自动门机 用来完成电梯的开门与关门：电梯的门由厅门（每层站一个）和轿门（只有一个）。 只有当电梯停靠在某层站时，此层厅门才允许开启（由门机拖动轿门，轿门带动厅门完成）；也只有当厅门、轿门全部关闭后才允许启动运行（检修状态时，可以在不关门的状态下运行）。 3） 层楼指示 层楼指示也叫层显，过去常由低压灯泡构成，安装在每层站厅门的上方和轿厢内轿门的上方；现多由数码管或 LED 点阵结构组成，与呼梯盒、运行方向指示做成一体结构。 4） 呼梯盒 呼梯盒也叫召唤按钮或外呼盒，用以在每层站召唤电梯。 常安装在厅门外，离地 1m 左右的墙壁上。 基站与顶站只有一个按钮，中间层站由上呼和下呼两个太原科技大学毕业设计（论文） 9 按钮组成。 按钮带有呼梯记忆灯，灯亮时表示呼梯信号已经被接收并记忆；当电梯满足呼梯要求并停层开门时，呼梯记忆灯熄灭。 基站的呼梯盒上，常带有钥匙开关，供电梯管理员开关电梯。 5） 操纵箱 操纵箱安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作指令。 操纵箱上设有与电梯层数相同的内层选按钮（带指示记），上、下行启动按钮 (带上、下行指示记忆灯，检修时用 )，开、关门按钮，急停按钮， 电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动运行还是检修状态）以及风扇、照明等的控制开关。 6） 平层及开门装置 该装置由磁铁板和上、下平层感应器 1KR、 2KR 组成。 上行时， 1KR 首先插入隔 磁铁 板，发出减速信号，电梯开始减速，至 2KR 插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号，电机停转，机械抱闸；下行时， 2KR 首先插入隔磁铁板，发出减速信号至 1KR 插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号。 7） 停层装置 在电梯的井道内每层站装有一只磁铁板，当轿厢运动到相应层站时，磁铁板插入平层感应器内，以此检测电磁所处位置和产生平层信号。 8）安全窗及其开关，安全钳及其开关，限速器及其开关，上、下行限位开关，上、下行强迫停止开关，极限开关 电梯的轿厢顶部开有安全窗，供紧急情况下疏散乘客，当安全窗打开时，电梯不允许运行。 安全钳是为防止电梯曳引钢绳断裂及超速运行的机械装置，用以在上述情况下将轿厢挟持在导轨上。 限速器时用以检查电梯运行速度的机械装置，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。 以上三种装置的动作通过其相应开关来检测。 当电梯运行至上、下极限位置时仍不停车，上、下限位开关动作，发出停车信号，若仍不能停车，将压下上、下强迫停 止开关，强制电梯停止运行；若还不能停车，将通过机械装置带动极限开关 SQ0 动作切断电梯曳引电动机的电源，以达到停车目的，避免电梯出现冲顶与礅底事故 电梯的工作原理及功能要求 曳引绳两端分别连着轿厢与对重（又称配重），缠绕在曳引轮和导向轮上，太原科技大学毕业设计（论文） 10 曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。 固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中产生偏斜或摆动。 常闭式制动器在电动机工作时间松闸，使电梯运转， 在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。 轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少发动机功率。 补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。 电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。 指示呼叫系统随时显示轿厢的于东方向和所在楼层位置。 安全装置保证电梯运行安全。 变频调速回路 变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成 .三相电源 R、 S、 T 经接线端子进 入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端为 三 相电 接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。 旋转编码器用来检测电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。 变频器输入信号为：上、下行方向指令，低速、高速、检修速度编码指令。 输入输出回路 输入输出单元为 PLC 的 I/O 接口部分，主要由厅外呼叫、轿箱内选层、楼层及方向指示、开关门、井道内的上下平层、上下 强迫换速开关、门锁、安全保护继电器、检修、消防、泊梯、称重等单元构成。 （ 1） 输入单元为： 厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和消除；轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、消除和指示；开关门按钮，输入 PLC 控制轿门的开闭（厅门也同时动作）；上下平。