三层电梯模型控制系统设计电梯课程设计.doc

三层电梯模型控制系统设计设计人：班级：电气工程及其自动化摘要：电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑重不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以载人或载物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。该系统主要由电梯拖动系统的控制和电梯逻辑控制系统的控制组成，电梯拖动系统主要包括两台异步电动机及接触器等组成，逻辑控制系统由各种继电器、行程开关及指令按钮组成。本系统主要借助中间继电器实现对机器的全程控制。 整个系统实现了电梯的上升、下降及各种信号显示。原理清晰，易于理解。关键字：电梯，异步电机，接触器，继电器，行程开关1 设计任务1.1 设计任务本设计要求实现：能够自动响应楼层召唤信号（含上召唤和下召唤）能够自动响应轿厢服务指令信号能够自动完成轿厢楼层位置显示能够自动显示电梯运行方向1.2 设计方案 本设计主要由电梯拖动系统和电梯逻辑控制系统组成，电梯拖动系统为两台异步电动机控制轿厢上升下降及轿厢门开关，电梯逻辑控制系统借助多个继电器完成主回路电机正反转的实现及各种信息显示。电梯逻辑控制系统中，当接收到上升或下降指令之后，相应的中间继电器得电，主电机实现正反转，直到到达指定位置后失电停转。电梯停止后，相应的中间继电器获得信号指令后实现开关门电机的正反转，并借助时间继电器对电梯门状态进行延时。在整个控制过程中，中间继电器同时实现各种信息状态的显示。2 基本结构及原理2.1 电梯控制指令及显示电梯控制指令及显示主要由楼层指令按钮、楼层召唤指令、开关门指令、消防按锁及楼层登记显示、楼层召唤显示、楼层运行显示、上下行显示、开关门显示。如图1所示。电梯外部：楼层召唤指令是外部人员要求进入电梯的指令，在按下该指令的同时该指示灯点亮；楼层运行显示显示当前电梯运行位置，轿厢内部及各层楼外均布置一个。电梯内部：楼层指示按钮是人员进入电梯内部后选层指令，按下同时指示灯亮；开关门指令是手动开关指示，按下同时指示灯点亮，直到门完全打开或关闭；上下行显示仅安装在轿厢内部，指示当前电梯是上升还是下降状态。图1 楼层外及电梯内部按钮及指示灯显示2.2 电梯的控制系统2.2.1 电梯的控制系统组成电梯的控制系统是由电梯拖动系统和逻辑控制系统组成，电梯拖动控制系统控制两台电机的运转与停止，逻辑控制系统控制控制拖动系统电机的正反转及指示灯的显示。电梯拖动系统上下行是由一台4KW异步电动机、两对接触器的常开触点、熔断器及热继电器组成。接触器触电的通断由逻辑控制系统控制，熔断器和热继电器实现对电机的短路和过载保护。开关门是由一台80W异步电动机、一台380220V变压器、两对接触器的常开触点及熔断器组成。接触器触点的通断由逻辑控制系统控制，熔断器实现对电机的短路保护。逻辑控制系统是由28个中间继电器、11个控制按钮、19个行程开关及3个通电延时继电器组成，由控制按钮、行程开关及通电延时继电器控制中间继电器的通电，从而控制两台电机的运行。信息显示主要对电梯上下行、楼层位置、开关门及按钮指令显示，由23个红色指示灯组成，由逻辑控制系统控制。2.2.2 工作原理 电梯的控制系统中，其工作原理包括上下行过程、开关门过程及指示灯显示过程。其总的原理图如图2所示。原理图中开关按钮及指示灯符号如表1、2所示：表1 开关按钮及型号开关按钮代表符号一楼指令按钮A1JSB1二楼指令按钮A2JSB2三楼指令按钮A3JSB3一楼上召唤按钮A1SSB4二楼上召唤按钮A2SSB5二楼下召唤按钮A2XSB6三楼下召唤按钮A3XSB7三楼直通锁SB8梯间红外传感器SB9梯内开门按钮KMSB10梯内关门按钮GMSB11一楼行程开关1YCSQ1二楼行程开关2YCSQ2三楼行程开关3YCSQ3轿厢门开门限位开关（左）SQ4 （右）SQ5轿厢门关门限位开关SQ6 SQ7一楼门 开门限位开关SQ8 SQ9一楼门 关门限位开关SQ10 SQ11二楼门 开门限位开关SQ12 SQ13二楼门 关门限位开关SQ14 SQ15三楼门 开门限位开关SQ16 SQ17三楼门 关门限位开关SQ18 SQ19表2 指示灯及符号指示灯符号上行显示DCSHL1下行显示DCXHL2一楼指令信息登记显示1DTAHL3二楼指令信息登记显示2DTAHL4三楼指令信息登记显示3DTAHL5梯内显示楼层显示一楼HL6一楼外显示楼层显示一楼HL7二楼外显示楼层显示一楼HL8三楼外显示楼层显示一楼HL9梯内显示楼层显示二楼HL10一楼外显示楼层显示二楼HL11二楼外显示楼层显示二楼HL12三楼外显示楼层显示二楼HL13梯内显示楼层显示三楼HL14一楼外显示楼层显示三楼HL15二楼外显示楼层显示三楼HL16三楼外显示楼层显示三楼HL17开门显示KMHL18关门显示GMHL19一楼上召唤信息登记显示1DASHL20二楼上召唤信息登记显示2DASHL21二楼下召唤信息登记显示2DAXHL22三楼下召唤信息登记显示3DAXHL23上下行过程上行过程：若电梯轿厢停在一楼，且电梯内外门均已关闭，若2楼有上升请求或轿厢内有到2楼要求，则KA2得电，同时自锁，KM1得电，主触点闭合，主电机正转，直到撞下2楼行程开关，KA2失电，主电机停转。若轿厢门关闭后，无上升或下降的指令信号，则电梯停在2楼，若有三楼下召唤指令或轿厢内有到三楼要求，则KM4得电同时自锁，KM1得电，主触点闭合，电机正转，直到撞下3楼行程开关，主电机停转。若电梯停在一楼，且门关闭后，若3 楼有下召唤指令，或轿厢内有 到3楼请求，且2楼无任何指令，则KA3得电，且自锁，主电机正转，直到撞下3楼行程开关，主电机停转。其控制部分如图3所示。下行过程：若电梯停在三楼，且门已关闭，若2楼有下召唤指令，或轿厢内有到2楼要求，则KA7得电，同时自锁，KM2得电，触点闭合，电机反转，直到撞到2楼行程开关，KA1失电，电机停转。若轿厢们关闭后，无上升或下降的指令信号，则电梯停在2楼，若1楼有上召 唤指令或梯内有到一楼请求，则KA9得电， 图3 电梯上行控制图主电机反转，直到撞到1楼行程开关，电机停转。若电梯停在三楼，门已关闭，1楼有下召唤指令或梯内有到1楼请求，且2楼无任何指令，则KA8得电，主电机反转，直到撞到1楼行程开关，电机停转。控制图如图4所示。开关门过程在停在指定的某一层楼上后，通电延时继电器KT0得电，延时5S后，开关门电机进行正转，若在5S延时期间按下KM按钮，则电机立刻正转，直到4扇门都撞到限位开关后，电机停转，通电延时继电器KT1得电，延时30S后，使电机反转，若延时过程中按下GM按钮，则电机也立刻反转，直到撞到限位开关后，电机停转，然后延时5S后，电梯继续运行，无上下行要求，则停在原地。如图5。图4 下行控制图 图5 开关状况图指示灯显示过程若电梯停在某一楼，楼外指示灯及轿厢内显示楼层数均为该层。假设电梯停在一楼，若一楼有人按下上行按钮，电梯门打开，同时轿厢门内开门指示灯亮，完全打开后指示灯灭，延时时间到或人为按下轿厢内关门按钮，该关门按钮指示灯亮，关闭完全后，指示灯灭。当在电梯中按下欲到楼层之后，轿厢内目的楼层指示灯亮，电梯上行过程中，上行指示灯亮，一楼至二楼之间，轿厢内及轿厢外各层均显示1楼指示灯亮，直至电梯在二楼停下，一楼指示灯熄灭，二楼指示灯亮，上行指示灯熄灭，开门指示灯亮，重复上述电梯门开关过程。其他上行过程雷同。电梯在下行过程中，假设当由三楼到二楼时，轿厢内及外部均显示3楼，下行指示灯亮 ，直至在2楼停下时，轿厢内及外部均显示2楼，下行指示灯灭，重复上述电梯门开关过程。其他下行过程雷同。3 元件的计算及选型（1）刀开关QS选择本设计中，两台电机最大容量为4KW，最大电流为8.8A，因此选用HZ10-25（380AC），额定电流25A,可控制电动机最大容量5.5KW，额定电流12A型号开关。（2）热继电器FR的选择主电机为星形接法异步电动机，选用三相结构热继电器。热元件额定电流由公式IN=(0.951.05)IMN得以计算 主电机 IMN=8.8AIN=(0.951.05)*8.8A=8.369.24A经过电流整定可运用额定电流为11A的热元件因此选用JR16-20/10,热元件额定电流为11A，热继电器额定电流为20A。（3）接触器的选择本设计中，对KM1 KM2 KM3 KM4进行选择主电机中，M1额定电流为8.8A,控制回路电压为380V，主触点KM1 KM2两对，辅助触点常开触点2对，辅助常闭触点8对。选用MRC1-2-1810/380V，额定电压380V，额定电流9A。开关门电机M2额定电流为0.63A,控制回路电压为220V。因此KM3 KM4选用DIL00MC（220V-230V50HZ），额定电压220V，额定电流1A。（4）中间继电器的选择本设计中，中间继电器所用触点个数小于4个，且线路电压为380V，因此选用JI15-44,触点及吸引线圈额定电压均为380V，常开、常闭触点各4对，额定电流为10A。（5）熔断器的选择1） FU2对M1进行短路保护，INF=(1.52.5)IMN=(1.52.5)*8.8A=13.222A则选用RC1A-30，熔体额定电流为25A,熔断器额定电流为30A,额定电压为380V。2） FU3对开关门电机M2进行保护，额定电压为220V,INF=(1.52.5)IMN=(1.52.5)*0.65A=0.9751.625A选用XRNP1-10/2A , 熔体额定电流为2A,额定电压为380V。3) 母线熔断器熔断电流应大于1.6倍的各级熔断器电流。FU1 1.6*22=35.2A选用RC1A-60,熔体额定电流为40A,熔断器额定电流为60A,额定电压为380V。（6）按钮的选择选用LA-18型即可，额定电流5A。（7）指示灯的选择选择交流额定电压36V,功率40W，红色指示灯。4 元器件清单表3 元件选择清单符号名称型号规格数量M1三相异步电动机Y112-44KW,380V,8.8A,1440r/min1M2三相异步电动机Y112-480W,220V,0.65A,930r/min1QS组合开关HZ10-25380V,25A1KM1，KM2交流接触器MRC1-2-1810/380V380V,9A2KM3，KM4交流接触器DIL00MC（220V-230V50HZ）220V,1A2KA1-KA4KA7-KA30交流中间继电器JZ15-44380V,10A28FR热继电器JR16-20/10热继电器额定电流20A，热元件11A1FU1熔断器RC1A-60380V,熔体40A1FU2熔断器RC1A-30380V,熔体25A1FU3熔断器XRNP1-10/2A380V,熔体2A1TC控制变压器BK-500500VA,380V/220V1SB1-SB11控制按钮LA-185A11HL1-HL23指示灯36V,40W,红色23SQ1-SQ19行程开关LX32-1Q380V,0.79A19KT0.KT2通电延时继电器JS20-5380V,5S2KT1通电延时继电器JS20-30380V,30S14 结论本设计通过主电机的正反转实现电梯的上下行，通过小电机实现电梯门及外门的开关控制，通过延时继电器的延时，使电梯平稳起步和停止，通过红外传感器检测电梯门是否可以正常关闭。本设计可靠性高，实际生活可以应用。在本次设计中了解到继电器、接触器的工作原理以及电动机正反转的原理。并且根据设计的要求对于各种器件进行计算和选型，借助多个中间继电器实现了电机的控制，了解了传统电梯的工作原理，为以后更为先进的电梯设计提供了很好的原材料。参考文献 1 张百令、袁克文主编.电梯安装维修工.北京：中国社会劳动保障出版社.2002.2 廖常初主编.可编程序控制器应用技术.重庆：重庆大学出版社.2005.3 张勇主编.电机拖动与控制.北京：机械工业出版社.2001.4 郑萍主编.现代