交流双速电梯的PLC控制系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。采用 护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。 本文了解了电梯控制技术的发展，讨论了 成了 合电梯运行的功能要求及 成了电 梯控制系统系统的硬件设计和软件设计，提高了电梯运行的安全性，增强了舒适感。实现了伺服自动、检修点动、自动平层功能，做到了厅门外上下行楼层显示、轿箱内上下行楼层显示、故障显示等信号显示，达到了热保护、超速、超载、上下限位、开关门等保护环节。对电梯的工作流程进行了分析，进行了电梯控制面板的设计。 关键词 ： 梯；可编程控制器；安全；舒适 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 he is a of as a of LC is a of be of of LC to of LC of of do up of up of a of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 题研究的背景和目的 . 1 梯的 发展状况 . 2 究的内容 . 3 术路线 . 3 第 2 章 总体方案设计 . 5 案论证 . 5 体方案 . 6 章小结 . 7 第 3 章 硬件设计 . 8 器件的选择 . 8 选型 . 8 动机的选择 . 9 流接触器的选择 . 9 制变压器的选择 . 10 断器的选择 . 11 继电器的选择 . 13 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 钮的选用 . 13 压断路器的选用 . 14 程开关的选用 . 15 匙开关的选用 . 15 换开关的选用 . 16 警器的选用 . 16 示灯的选用 . 16 器件清单 . 17 电路图 . 18 址分 配表 . 18 制面板 . 20 章小结 . 22 第 4 章 软件设计 . 23 程图 . 23 梯开关门流程图 . 23 梯上升下降流程图 . 24 形图 . 25 呼 . 25 速控制 . 25 先服务 . 26 选信号和平层 . 26 关门 . 28 速信号 . 29 序更正 . 31 时返回基站 . 31 警电路 . 31 时开关电梯 . 32 障显示 . 33 行 . 34 行 . 35 章小结 . 36 结论 . 37 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 致谢 . 38 参考文献 . 39 附录 . 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第 1 章 绪 论 题研究的背景及目的 电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。 电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和 保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此，可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是：乘电梯比走楼梯安全 5倍。掘资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为 80亿人次，而乘电梯的人数每年却有 540亿人次之多。目前，由可 编程序控制器 (微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用 制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。 可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。自 1969年针对工业自动控制的特点和需要而丌发的第一台 今己 30多年，它的发展虽然包含了前期控制技术的继 承和演变，但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。用户买到所需 需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可灵活而方便地将 且用户程序的编制、买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知 识。这样就破除了“电脑”的神秘感，推动了计算机技术的普遍应用。可编程序控制器 一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能，易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛 应用。 总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。 着 使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。 梯控制系统的发展状况 本次设计通过对几种常用拖动方式的比较，并结合课题的特 点及需要达到的要求，确定此拖动系统部分用交流变频电动机拖动。控制系统主要有继电器控制、微机控制、制 电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。 绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重 的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。 随着时代的发展进步，被称为微控制器的单片机得到了迅猛的发展，发展至今，已成为世界上数量最多的计算机，现代人类生活中所应用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 标等电脑配件中都配有 1单片机，而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作 ，汽车上一般配有 40 多部单片机，复杂的工业控制系统甚至可能有数百台单片机。但是，单片机需要懂 c 语言的人，一般人就是会编程也不容易读懂，就算弄懂了也很久时间过去了，而且单片机系统有的设置了密码了，你根本看不到内容单片机对以后的改进维护要求很高间接增加了成本。单片机的抗干扰能力弱，电梯控制中，由于设备的频繁启停，电磁干扰等原因，单片机系统的正常工作亦受到严重影响，甚至不能正常工作。 制 电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。 为新一代工业控制器，以其高可靠性和 技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。 (1)在电梯控制中采用了 软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。 (2)去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。 (3)实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 (4)进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 (5)用于群控调配和管理，并提高电梯运行效 率。 (6)更改控制方案时不需改动硬件接线。 在对以上几种方法充分论证的基础上，再结合设计要求，决定控制系统采用模块化结构、扩展容易、程序编制简单、操作简单、可靠性高、有停电保护数据和状态的功能的 制。 究的主要内容 1 分析 交流双速电梯 的 制系统 的特点、性能要求、工艺过程 。 2根据技术要求确定总体方案 。 3 制 系统 的硬件设计 。 4 制 系统 的软件设计 。 术路线 1 电梯的安全性：在电梯中设必不可少的安全设 施，如 1）超速保护装置；轿厢 超越上 /下极限工作位置时，切断控制电路的装置； 2）交流电梯还应有切断主电路电买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 源的装置； 3）撞地缓冲装置； 4）对三相交流电源应设断相保护装置和相序保护装置 ;5)应设置厅门，轿门电器连锁装置等等。 2 电梯的制动： 电梯楼层为四层，拽引电动机为 ，自动门电动机为 11流电动机 。主电动机正反转运行，快速启动，加速运行，三级减速后慢行，自动门电动机驱动电梯门带动厅门开关，电梯运行速度为 1 米 /秒。 3 电梯运行中的舒适感： 电梯 运行的舒适性取决于其运行过程中加速度 a 和加速度变化率 p 的大小，过大的加速度或加速度变化率会造成乘客的不适感。同时，为保证电梯的运行效率， a、 p 的值不宜过小。 4停战准确性：电梯轿箱上设一个磁开关 ,每层都有平层信息 ,平层信息的位置与磁开关调整一致后 ,就是平层状态 ,一旦与磁开关发生位移 ,系统认为轿箱已经脱离了平层位置 ,就需要做一个补偿 ,告诉电机向上拉或向下放。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第 2 章 总体方案设计 案论证 本设计的电梯为四层办公楼用的交流双速电梯。其运行特点为，当电 梯检测到启动信号时进行高速起动。工作中，电梯从各种呼梯信号和当时的运行状态进行综合分析根据省时，高效的原则确定下一个工作状态。因此，要求具有自动定向、顺向截梯，反向保号，外呼记忆、提前换速自动开关门、停梯消号、自动达层，检修慢速和安全保护等各种功能。另外电梯的工作状态分为自动、司机、检修三种运行状态，电梯的上下行，开关门同样设有自动和手动部分；厅门及轿厢内应有操作面板及相应运行指示，应设层楼及方向批示，要求层楼显示采用批示灯指示 电梯的控制系统主要有继电器控制、微机控制、 制三种方式 . 电梯继电器控制 系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。 单片机需要懂 c 语言的人，一般人就是会编程也不容易读懂，就算弄懂了也很久时间过去了，而且单片机系统有的设置了密码了，你根本看不到内容单片机对以后的改进维护要求很高间接增加了成本。单片机的抗干扰能力弱，电梯控制中，由于设备的频繁启停，电磁干扰等原因，单片机系统的正常工作亦受到严重影响，甚至不能正常工作。 绝大多数控制继电器都是长期磨损和 疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。 其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为 当前电梯控制和技术改造的热点之一。 (1)在电梯控制中采用了 软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 (2)去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。 (3)实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 (4)进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 (5)用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。 (6)更改控制方案时不需改动硬件接线。 在对以上几种方法充分论证的基础上，再结合设计要求，决定 控制系统采用模块化结构、扩展容易、程序编制简单、操作简单、可靠性高、有停电保护数据和状态的功能的 制。 体方案 电梯信号控制基本由 件实现。电梯信号控制系统如图 示，输入到 行方式选择（如自动、有 /无司机、检修运行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、开关门及限位信号、门区和平层信号等。 梯 号控制系统的框图 电梯整个拖动系统由 ， 11流电动机 作并关门驱动机。主电动机双速正反转运行，减速运行，门电机正反转运行。 工作中的电梯从各种呼梯信号和当时的运行状态进行综合分析后，根据省时、高效的原则确定下一个工作状态。为此它要求具有自动定向、顺向截梯、反向保号、外呼记忆、提前换速、自动开关门停梯消号、自动达曾、检修慢速和保护各种功能。 如电梯停在顶层，第一、第二、第三同时有人呼上，电梯将按最佳的顺序运行，先到一层，然后二层停，再上行到三层停，再上行到四层，这叫反向 呼梯，优先为最 远服务。 输 入 信 号 输 出 信 号 呼梯信号显示 楼层显示 运行方向选择 呼梯铃 开关门控制 安全保护信号 运行控制信号 运行方式选择 内指令信号 外指令信号 拖动控制信号 门区或平层信号 开关门信号 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 当 描到起动信号时，并加速运行，根据舒适感的要求，起动电阻的切除时间为 1s 左右，可通过 电梯运行到距本层位置 稳态开关发出换速信号， 断快速接触器，接通慢速接触器，电梯进行减速过程，一定时间后在进入把性爬行阶段，然后由本层干簧管感应器发出平层信号， 据此信号停梯、开门，完成一次主控运行服务。 电梯的控制系统实现如下功能： (1)行车方向由内选信号决定 ,顺向优先执行 ; (2)行车途中如遇呼梯信号时 ,顺向截车 ,反向不截车 ; (3)内选信号、呼梯信号具有记忆功能 ,执行后解除。 (4)内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示 (5)停层时可延时自动开门、手动开门、 (关门过程中 )本层顺向呼梯开门 ; (6)有内选信号时延时自动关门 ,关门后延时自动行车 ; (7)无内选时延时 5s 自动关门，但不能自动行车 ; (8)行车时不能手动开门或本层呼梯开门 ,开门不能行车。 章小结 本章主要讲述了交流双速电梯的 制系统设计的总体方案的确定，对方案的可行性进行论证。介绍了 制系统的 优点，选择 制系统作为本设计的控制方式。 介绍了电梯的运行过程以及电梯控制系统的主控过程，明确了电梯所需要达到的各种功能，绘制了电梯的控制系统框图。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 第 3 章 硬件设计 器件的选择 选型 制系统的设计原则 （ 1）用的 （ 2）选用的 要适当地考虑到未来发展的需要； （ 3）在满足上述二个前提的情况 下力求使该系统具有较好的性能价格比。 列 我们所学的 列，我选用三菱公司的 菱公司的 具特色，极有代表性且应用广泛的超小型可编程序控制器。它有多种模块，功能齐全，性能价格比高。 根据统计可知在本系统中所需的 I/O 点数为 44 点（其中输入占 26 点、输出占 18点），而且选用的 64粗略估算程序所需程序步为 (26+18) 12=528 步。 64程序容量为 8足要求。 列有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出三种，各输出规格如表 系统中负载为交流负载且系统的响应和动作的快速性不是很高，为避免高快速性带来的不便，甚至引起误动作，因此本系统选用继电器输出形式。所以选用的型号为 64 本设计中要求 64有上述功能，满足要求。 综上所述本系统中 用 64中 示系列代号 64 表示总的输入输出点数 M 表示基本单元 R 表示继电器输出形式 V 表示 电源电压类型为交流 200/220V。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 列 入特性表如表 示 表 X 系列 入特性表 项目 入 入 品种 内） 入信号电压 0% 120V10%50/60入信号电流 7入 流 上 上 上 A 输入 下 1下 下 输入响应时间 约 100 0 15 30可高速输入 输入信号形式 无电压接点或 开路输出晶体管 电路隔离 电路隔离，耦合隔离（ 输入动作显示 输入 亮 动机的选择 电梯楼层为四层，拽引电动机为 ，自动门电动机为 11流电动机 。 流接触器的选择 交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。 选择原则：主触头额定电压、额定电流、最大控制容量 (1)主电机接触 （ 选择 主触头的额 定电压： 380V 额定电流： 1000 （式中 K 取 380/ 20 )(A 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 故选 40。 电压为交流 220V。 (2)门电机接触器 (KU 1000 380/ )(A 故选用 5。 表 X 系列 出特性表 项目 继电器输出 晶闸管输出 晶体管输出 外部电源 外部整流二极管） 240V 30V 最大负载 电阻负载 2A/1 点、 8A/4 点、 8A/8 点 点 点 点 点 感性负载 8050000020V 12W/ 100W 30W 睡 漏电流 1下 响应时间 约 10N 时： 1： 10N 时： 2下 ： 2下 大电流时为 下 电路隔离 机械隔离 光点晶闸管隔离 光耦合隔离 输出动作显示 继电器线圈通电时 亮 光点晶闸管驱动时亮 光耦合驱动时 亮 制变压器 1、控制变压器容 量的计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 当控制线圈比较复杂，控制种类比较多时需要采用控制变压器进行变换，以提高工作的可靠性和安全性。控制变压器的容量可以根据由它供电的控制线路在最大工作负载时所需要的功率来考虑，并留有一定的余量。即： C。式中 控制变压器（ 控制线路在最大工作负载时所有吸持电器消耗功率的总和。对于交流电磁式， 取其视在功率（ 变压器容量储备系数，一般取 以： 1接触器所需容量 5 的起动功率 5持功率 640 的起动功率 30持功率 2 )632( 取 J 2 需容量： 0 3指示灯所需容量： L 33133 4报警器所需容量： 0 总容量： 选用容量为 200控制变压器。 2、线圈额定电压的选择 初级： 380V 次级： 6/220V 综上所述选用 300 380/220 36 型变压器。 表 K 300 380/220 36 型变压器的技术规格 总容量（ 规格 电压（ V） 总匝数 导线直径（ 300 380/220 36 380/220 36 524 177 足要求。 断器的选择 选择原则：熔断器的类型、熔断器的额定电流、熔体的额定电流 选用熔断器的方法如下： 于电度表额定电流或线路安全电流的 1 倍，或为线路上所装设备工作电流总和的 1 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 于该电动机额定电流的 。 于线路上功率最大一台电动 机额定电流的 ，再加上其他电动机额定电流的总和。 (1) 主电路熔断器 选用 因为是安装在柜内的所以选用螺旋式的；安装在主电路所以熔断器额定电压选用380体额定电流由下面计算得出： II m a x) 故熔体额定电流选用 50熔断器的额定电流熔体额定电流，选用 60A 的。 综上所述选用 60/50。 (2) 门电机电路熔断器 选择 综上所述选用： 15/4。 因为是安装在柜内的所以选用螺旋式的；安装在主电路所以熔断器额定电压选用 380V 的；熔体