基于plc的六层楼电梯控制系统的设计

基于plc的六层楼电梯控制系统的设计内容摘要：

调速系统的研制和开发，使交流电梯的调速性能有了明显的改善。 进入 20 世纪 80 年代，通过控制电动机定子供电电压与频率电梯运行速度的调压调频技术研制成功，出现了交流变压变频（ VVVF）调速电梯，开拓了电梯拖动的新领域。 1993 年，日本生产了 交流变压变频调速电梯，结束了直流电梯独占高速领域的历史。 12 电梯发展的今天，在使用需求和新技术应用方面都进入到全面发展时期 ，随着智能化、信息化建筑的兴起与完善，要求电梯不只是完成垂直运输的基本功能，还应以人为本提高舒适度，特别从电梯运行的控制智能化角度考虑，电梯的优质服务不再是单一的“时间最短”问题，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统等方法，以期实现单梯与群控管理的最佳模式。 合理的配置与使用远程监控与故障诊断、节能以及减少环境污染等。 本文中着重研究电梯的升降控制逻辑，不着重主电动机的升降速度以及电梯的安全保护措施。 电梯设备 电梯的分类 电梯的分类有各式各样： （ 1）按速度分类 低速电梯 1m/s 以下 高速电梯 23m/s 超高速电梯 310m/s （ 2）按用途分类 乘客电梯 住宅电梯 观光电梯 载货电梯 客货两用电梯 车辆电梯 其他电梯 （ 3）按拖动方式分类 交流电梯 直流电梯 液压电梯 齿轮齿条电梯 螺杆式电梯 （ 4）按有无司机分类 有司机电梯 无司机电梯 有 /无司机电梯 （ 5）按控制方式分类 手柄操纵控制电梯 按钮控制电梯 信号控制电梯 集选控制电梯 群控电梯 （ 6）按曳引机结构分类 有齿曳引机电梯 无齿曳引机电梯 （ 7）其它分类方 式 按轿厢尺寸的大小分类时，经常使用“小型”、“超大型”等词来描述电梯。 按机房位置不同可分为：机房位于井道顶部的上置式电梯；机房底部的下置式电梯。 电梯的主要组成部分 （ 1） 曳引部分：通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。 电动机带动曳引机旋转 使轿厢上下运动。 （ 2） 轿厢和厅门：轿厢由轿架，轿底，轿壁和轿门组成；厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式和直分式等。 （ 3） 电器设备及控制装置：有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅外指示器组成。 （ 4） 其它装置：对重装置、补偿装置等。 13 电梯的安全保护装置 （ 1） 电磁制动器：装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动。 （ 2） 强迫减速开关：分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。 （ 3） 限位开关：当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动，强迫停车。 （ 4） 行程极限保护开关：当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。 （ 5） 急停按钮：装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按 钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。 （ 6） 厅门开关：每个厅门都装有门锁开关。 仅当厅门关上才允许电梯启动；在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。 （ 7） 关门安全开关：常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。 （ 8） 超载开关：当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。 （ 9） 其它的开关：安全窗开关，钢带轮的断带开关等。 电梯技术发展情况 （ 1） 电梯的速度要求越来越快，高速、超 高速电梯的数量愈来愈多。 （ 2） 电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。 逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得到愈来愈 广泛的应用。 交流拖动电梯更是得到迅速的发展，已由以前的变级调速（ ACVP）发展成为调压调速（ ACVV）及调频调压调速（ ACVVVF），使得电梯的速度、加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。 （ 3） 电梯的逻辑控制已从过去简单的继电器 —— 接触器控制发展为可编程序控制器（ PLC）和微机控制，控制方式 也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯可靠性得到很大的提高。 （ 4） 电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足拥护的使用功能要求。 如紧急停车操作，消防员专用、防捣乱系统等。 （ 5） 智能群控管理得到广泛应用。 （ 6） 机械传动方面，由于国际上机构加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形式多样化。 电梯发展展望 （ 1） 结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化。 14 随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械 系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。 同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。 （ 2） 技术含量更高，性能更好。 电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的 VVVF 电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁净、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流；由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代 VVVF 技术。 另外，网络控制和智能群控系统以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。 （ 3） 安装更方便、更快捷 高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式，随着技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更 大的方便，使电梯安装更快、效率更高。 此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保 —— 安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。 15 的选择及其软件开发 可编程控制器（ PLC）的选型 考虑到本次设计的电梯系统有 六 层，且开关量居多，模拟量较少；对于开关量控制为主的系统而言，一般 PLC 的响应速度足以满足控制的要求，在小型 PLC中整体式比模块式的价格便宜，体积也小， 综合考虑后，系统选择了日本三菱公司生产的 FX2N 系列 PLC。 FX2N 系统 PLC 具有以下几方面的优 点： 1） FX2N 配置灵活，除主机单元外，还可扩展 I/O 模块， A/D 模块， D/A 模块和其它特殊功能模块。 2） FX2N 指令功能丰富，有各种指令 107 条，且指令执行速度快。 3） FX2N可用内部辅助继电器 M，状态继电器 S，定时器 T，寄存器 D，计数器 C 的功能和数量满足了系统控制要求的需要。 4） FX2N的编程可用编程器，也可以在 PC 机上使用三菱公司的专用编程软件包 MELSOFT 系列的 GX Developer 来进行。 编程语言可用梯形图或指令表。 尤其是可用 PC 机对系统实时进行监控。 为调试和维护提供了极大的方便。 交流双速电梯的主电路 图 41 是交流双速电梯的主电路图。 图中 M1 为电梯专用型双速笼型异步电动机； KM KM2 为电动机正反转接触器，用以实现电梯上、下行控制； KM KM4 为电梯高低速运行接触器，用以实现电梯的高速或者低速运行； KM5 为启动加速接触器； KM KM KM8 为减速制动接触器，用以调整电梯制动时的加速度； L L2与R R2为串入电动机定子电路中的电抗和电阻，当 KM1 或者 KM2 与 KM3 通电吸合时，电梯将进行上行或下行启动，延时后 KM5 通电吸合，切除 R 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，接入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且 KM6KM8 依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高停车制动时的舒适感；至平层位置时，接触全部断电释放，抱闸抱死，电梯停止运行。 16 图 41 主电路图 17 门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路 图 42 为电梯的门机、抱闸、门锁及安全运行电路。 门电动机为他励直流电动机，可由 KM KM10 控制其正反转。 KM9 接通时，电阻 R2 与电动机电枢并联 ，电流由电枢左端流向右端，电动机正转实现开门，压下 SQ8 时， R2 部分被短接，实现开门调速。 KM10 接通时，电动机将反转，实现关门，并由 SQ SQ10 与 R3 一起实现关门调速。 当电梯上下运行时，抱闸应打开，其线圈应通电。 电梯停止运行时，抱闸应抱死，其线圈应断电。 将所有厅、轿门开关串联在一起，控制门锁继电器 KA1，实现全部门关闭后电梯才能运行的控制。 将安全窗开关、安全钳开关、限速器开关、轿内急停开关、上下强迫停止开关、基站开关梯开关以及热继电器触点 FR FR2串联在一起，构成安全回路，控制安全运行继电器 KA2，用 KA2 的触点控制 PLC 的RUN 口，只有当该 KA2 吸合时，才允许 PLC 处于运行状态。 这样可以节省 PLC 的输入口，又可以实现在多种紧急情况下的立即停车。 图 42 门机、抱闸、门锁及安全运行电路 18 电梯的主要电气设备 （ 1）牵引电动机 齿轮牵引机为电梯的提升机构。 主要由驱动电动机，电磁制动器（也称电器包闸），减速器牵引轮组成。 （ 2）自动门机 用来完成电梯的开门与关门。 电梯的门分为厅门（每层站一个）与轿门（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。 （ 3）层楼指示灯 层楼指示灯也叫层显，安装在每层站厅门的上方和轿箱内轿门的上方，用以指示电梯的运行方向及电梯所处的位置。 过去常由低压灯泡构成，现多由 LED 组成，且。