基于PLC的電梯控制電氣設計

1、設計（論文）題目：PLC控制氣壓系統(tǒng)學院：北京化工大學專業(yè)： 機電一體化班級：華電專111學生： 李亞男指導老師：韓強1、設計（論文）的主要任務及目標熟悉三菱PLC基本編程技巧，針對需求完成編程任務能夠完成PLC程序的調(diào)試掌握氣動系統(tǒng)的設計使用能用PLC控制氣動系統(tǒng)熟練掌握WORD文檔編輯2、設計的基本要求完成PLC編程及調(diào)試任務完成氣動回路圖的設計完成項目報告3、主要參考文獻1廖常初主編.可編程序控制器應用技術M. 重慶：重慶大學出版社，20052陳遠齡主編機床與電氣自動控制M.重慶：重慶大學出版社，20063曹承志主編.電機、拖動與控制M.北京:機械工業(yè)出版社,20014唐介主編.電機拖動

2、與控制基礎M.北京:高等教育出版社,20025張勇主編.電機拖動與控制M.北京:機械工業(yè)出版社,20016程憲平主編.機電傳動與控制M.武漢:華中科技大學出版社,19977馮曉,仲恕編著.電機與電器控制M.北京:機械工業(yè)出版社,2005 4、進度安排設計（論文）個階段任務起 至 日 期1理解設計任務、復習PLC編程知識2復習氣壓傳動知識3編寫程序并調(diào)試4設計氣動回路圖5完成報告并發(fā)送教師信箱 設計（論文）任務書摘 要此次論文包含五個小章節(jié)，第一章講述了電梯的分類、它的發(fā)展及組成。第二章概述了五層電梯的設計方案，其中包含了電梯控制系統(tǒng)程序和PLC控制系統(tǒng)的組成。第三章描述了可編程控制器的結構與工

3、作原理。第四章講了PLC控制程序設計包括了FX2N可編程控制器簡介、PLC設計梯形圖。最后一章則寫了電梯的電氣控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的主要部件、功能。關鍵詞：電梯設計；PLC；電氣控制目 錄第一章 電梯的發(fā)展與分類21.1 概述21.2 電梯的分類31.3 電梯的主要參數(shù)及規(guī)格尺寸51.4 電梯的組成部件6第二章 五層電梯設計方案92.1電梯設計程序92.2電梯PLC控制系統(tǒng)的組成102.3電梯舒適度12第三章 可編程控制器的結構與工作原理143.1 PLC的結構143.2可編程控制器的基本結構143.3開關量I/0模塊163.4可編程控制器的工作原理163.5機型的選擇17第四章 PLC控制

4、程序設計194.1 FX2N可編程控制器簡介194.2 PLC設計梯形圖20第五章 電梯的電氣控制系統(tǒng)255.1 概述255.2 電梯電氣控制系統(tǒng)中的主要電器部件25參考文獻29致謝30第一章 電梯的發(fā)展與分類1.1 概述電梯產(chǎn)品的錄屬關系和在人民物質(zhì)生活中的作用在我國，電梯、手扶梯、自動人行道等屬于起重運輸設備。電梯是在垂直方向上運行的運輸設備，手扶梯是在斜面上運行的運輸設備。但是電梯和手扶梯都是把人或貨物從一個水平面提升到另一個水平面的起重運輸設備。隨著人口的增加、科學技術日新月異地發(fā)展、人們物質(zhì)生活水平的逐步提高，建筑業(yè)得以迅速發(fā)展，大批的高樓大廈拔地而起，十幾層至幾十層的賓館、飯店、辦

5、公樓、住宅樓鱗次櫛比。完全可以預想到，隨著社會的發(fā)展，電梯產(chǎn)品在人們物質(zhì)文化生活中的地位將會和汽車一樣，成為重要的運輸設備之一。電梯產(chǎn)品發(fā)展簡史據(jù)國外有關資料介紹，公元前2800年在古代埃及，為了建筑當時的金字塔，曾使用過由人力驅(qū)動的升降機械。公元1765年瓦特發(fā)明了蒸汽機后，1858年美國研制出以蒸汽機為動力，并通過帶傳動和蝸輪減速裝置驅(qū)動的電梯。1878年英國的阿姆斯特郎發(fā)明了水壓梯。并隨著水壓梯的發(fā)展，淘汰了蒸汽梯。后來又采用液壓泵和控制閥以及直接拄塞式和側拄塞式結構的液壓梯，這種液壓梯至今仍為人們所采用。但是電梯得以興盛發(fā)展的根本原因在于采用了電力作為動力來源。我國電梯的使用歷史悠久。

6、80年代中期以來，隨著我國對外開放，對內(nèi)告活經(jīng)濟的政策深入貫徹執(zhí)行，隨著技術引進工作的進一步開展，在國內(nèi)建立一批合資和獨資電纜生產(chǎn)廠，使我國的電梯工業(yè)又取得巨大的發(fā)展，我國又新頒布一批具有80年代國際水平的電梯制造標準，隨著采用新標準生產(chǎn)的電梯批量推向市場，技術性能和質(zhì)量明顯提高的電梯又進一步促進建筑業(yè)和電梯業(yè)的發(fā)展，電梯工業(yè)蓬勃發(fā)展的局面已經(jīng)形成。電梯的運行工作情況電梯在做垂直運行的過程中，有起點站也有終點站。對于三層以上建筑物內(nèi)的電梯，起點站和終點站之間還設有?？空?。起點站設在一樓，終點站設在最高樓，設在一樓的起點站常作為基站。起點站和終點站之間的?？空痉Q為中間站。各站的廳外設有召喚箱，箱

7、上設置有供乘用人員召喚電梯用的召喚按鈕或觸鈕。一般電梯在兩端站的召喚箱上各設置一只按鈕或觸鈕，中間層站的召喚箱上各設置兩只按鈕或觸鈕。對于無司機控制的電梯。在各層站的召喚箱上均設置一置有手柄開關或與層站對應的按鈕或觸鈕，供司機或乘用人員控制電梯上下運行。召喚箱上的按鈕或觸鈕稱為指令或觸鈕，操縱箱上的按鈕或觸鈕稱為內(nèi)指令按鈕或觸鈕。外指令按鈕或觸鈕發(fā)出的電信號稱為外指令信號。內(nèi)指令按鈕或觸鈕發(fā)出的電信號稱為內(nèi)指令信號。80年代中期后，觸鈕已被微動按鈕所取代。作為電梯基站的廳外召喚箱，除設置一只召喚按鈕或觸鈕外，還設置一只鑰匙開關，以便下班關閉電梯時，司機或管理人員把電梯開到基站后，可以通過專用鑰

8、匙扭動鑰匙開關，把電梯的廳轎門關閉妥當后，自動切斷電梯控制電源或動力源。電梯的運行工作情況和汽車有共同之處，但是汽車的起動、加速、?？康热克緳C控制操作，而且在運行過程中可能遇到的情況比較復雜，因此汽車司機必須經(jīng)過嚴格的培訓和考核。而電梯的自動化程度比較高，一般電梯的司機或乘用人員只需要通過操縱箱上按鈕或觸鈕向電氣控制系統(tǒng)下達一個指令，電梯就能自動關門、定向、起動、加速，在預定的層站平層?？块_門。對于自動化程度比較高的電梯，司機或乘用人員一次還可以下達一個一上的指令信號，電梯便能夠依次起動和停靠，依次完成任務。盡管電梯和汽車在運行工作過程有許多不同的地方，但仍有許多共同之處，其中乘客電梯的運行

9、工作情況類似公共汽車，在起點站和終點站之間往返運行，在運行方向前方的停靠站上有順向的指令信號時，電梯到站能自動平層?？块_門接客。而載貨電梯的運行工作情況下則類似卡車，執(zhí)行任務為一次性的，司機或乘用人員控制電梯上下運行時一般一次只能下達一個指令任務，當一個指令任務完成后才達另一個任務。在執(zhí)行任務的過程中，從一個層站出發(fā)到另一層站時，假若中間層站出現(xiàn)指令信號，一般都不能自動?？?，所以載貨電梯的自動化程度比乘客電梯低。1.2 電梯的分類電梯的分類比較復雜，一般常從不同的角度進行分類。按用途分類1）乘客電梯：為運送乘客而設計的電梯。主要用于賓館、飯店、辦公樓、大型商店等客流量大的場合。這類電梯為了提高

10、運送效率，其運行速度比較快，自動化程度比較高，轎廂的尺寸和結構形式多為寬度大于深度，使乘客能暢通地進出。而且安全設施齊全，裝潢美觀。2）載貨電梯：為運送貨物而設計的并通常有人伴隨的電梯。主要用于兩層樓以上的車間和各類倉庫等場合。這類電梯的裝潢不太講究，自動化程度和運行速度一般比較低，而載重量和轎廂尺寸的變化范圍比較大。3）病床電梯：為運送病床而設計的電梯。4）雜貨電梯（服務電梯）：供圖書館、辦公樓、飯店運送圖書、文件、食品等，并不允許人員進入的電梯。這種電梯的安全設施不齊全，不準運送乘客。為了不使人員進入轎廂，進入轎廂內(nèi)部的門洞及轎廂的面積都設得非常小，而且轎廂的凈高度一般不大于1.2m。5）

11、住宅電梯：供住宅樓使用的電梯。6）客貨電梯：主要用做運送乘客，但也運送貨物的電梯，它與乘客電梯的區(qū)別在于轎廂內(nèi)部的裝飾結構不同。7）特殊電梯：除上述常用的幾種電梯外，還有為特殊環(huán)境、特殊條件、特殊要求而設計的電梯。如船舶電梯、觀光電梯、防腐電梯、車輛電梯等。按速度分類1）低速度：速度V1. 0m/s的電梯。2）快速度：速度1.0m/sV2.0m/s的電梯。3）高速度：速度V2.0m/s的電梯。按曳引電動機的供電電源分類（1）交流電源供電的電梯：1）采用交流異步雙速電機變極調(diào)速拖動的電梯，簡稱交流雙速電梯（速度一般小于1.0m/s）。2）采用交流異步雙繞組雙速電機調(diào)壓調(diào)速拖動的電梯（俗稱ACVV

12、拖動電梯）3）采用交流異步單繞組單速電機調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速拖動的電梯（俗稱VVVF拖動的電梯）（2）直流電源供電的電梯：80年代中期前用在中高檔乘客電梯上，以后不再產(chǎn)生。按有、無蝸輪減速器分類1）有蝸輪減速器的電梯：用于梯速為3.0m/s以下的電梯。2）無蝸輪減速器的電梯：用于梯速為3.0m/s以上的電梯。按驅(qū)動方式分類1）鋼絲繩式：曳引電動機通過蝸桿、蝸輪、曳引繩輪、驅(qū)動曳引鋼絲繩兩端的轎廂和對重裝置做上下運行的電梯。2）液壓式：電動機通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動轎廂上、下運行的電梯。按控制方式分類1）轎內(nèi)手柄開關控制的電梯；2）轎內(nèi)按鈕開關控制的電梯；3）轎內(nèi)、外按鈕開關控制的電梯；4）轎外按鈕開關控制的電

13、梯；5）信號控制的電梯；6）集選控制的電梯；7）2臺或3臺并聯(lián)控制的電梯；8）梯群控制的電梯。按拖動方式分類1）交流異步單速電機拖動的電梯；2）交流異步雙速電機變極調(diào)速拖動的電梯；3）交流異步雙繞組雙速電機調(diào)壓調(diào)速（俗稱ACVV）拖動的電梯；4）交流異步單速電機調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（俗稱VVVF）拖動的電梯；5）直流電機拖動的電梯。1.3 電梯的主要參數(shù)及規(guī)格尺寸電梯的主要參數(shù)1）額定載重量（kg）：制造和設計規(guī)定的電梯載重量。2）轎廂尺寸（mm）：寬×深×高。3）轎廂形式：有單或雙面開門及其它特殊要求等，以及對轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對電風扇、電話的要求等。4）轎門形

14、式：有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙拆門、封閉式雙拆中分門等。5）開門寬度（mm）：轎廂門和廳門完全開啟的凈寬度。6）開門方向：人在廳外面對廳門，門向左方向的為左開門，門向右方向開啟的為右開門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門，也稱為中分門。7）曳引方式：常用的有半繞1：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲的運行速度。半繞2：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲運行速度的一半。全繞1：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲的運行速度。8）額定速度（m/s）：制造和設計所規(guī)定的電梯運行速度。9）電氣控制系統(tǒng)：包括控制方式、拖動系統(tǒng)的形式等。如交流電機拖動或直流電機拖動，轎內(nèi)按鈕控制或集選控制等。10）停層站

15、數(shù)（站）：凡在建筑物內(nèi)各層樓用于出入轎廂的地點均稱為站。11）提升高度（mm）：由底層端站樓面至層頂端站樓面之間的垂直距離。12）頂層高度（mm）:由頂層端站樓面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構件之的垂直距離。電梯的運行速度越快，頂層高度一般越高。13）底坑深度（mm）：由層底端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的運行速度越快，底坑一般越深。14）井道深度（mm）：由井道底面至機房樓房或隔音層樓房板下最突出構件之間的垂直距離。15）井道尺寸（mm）：寬×深。我國有關標準對電梯主要參數(shù)和規(guī)格尺寸的規(guī)定為了加強對電梯產(chǎn)品的管理，提高電梯產(chǎn)品的使用效果，國家曾于1974年頒布了JBI43

16、5-74、JBI816-74、JB/Z110-74等一批電梯產(chǎn)品的部標準。電梯的主要參數(shù)是電梯制造廠和設計和制造電梯的依據(jù)。用戶選用電梯時，必須根據(jù)電梯的安裝使用地點、載運對象等，按標準的規(guī)定，正確選擇電梯的類別和有關參數(shù)與尺寸，并根據(jù)這些參數(shù)與規(guī)格尺寸，設計和建造安裝電梯的建筑物。否則會影響電梯的使用效果。1.4 電梯的組成部件電梯是一種復雜的機電產(chǎn)品，一般由機房、轎廂、廳門及井道和井底設備等4個基本部分組成。1.機房機房位于電梯井道的最上方或最下方，用于裝設曳引機、控制柜、限速器、選層器、地震檢測儀、配線板、總電源開關及通風設備等。當機房設在井道底部時，稱為下置式曳引方式。由于此種方式結構

17、較復雜，鋼絲繩彎折的次數(shù)較多，縮短了鋼絲繩的使用期限，增加了井道承重，且保養(yǎng)困難，所以一般不采用，只有機房不可能設在井道頂部時才采用。相反，機房上置式曳引方式因設備簡單，鋼絲繩彎折次數(shù)少，成本低，維護簡單等特點，最為普遍采用。如果機房即不可能設在井道底部，也不了能設在頂部時，可考慮選用液壓式電梯，即機房側置式。機房結構必須堅固，防震和隔音，有足夠的面積，、高度、承重能力和良好的通風條件，而且室內(nèi)經(jīng)常保持有適度的照明亮度，保持干燥清潔等。通常有如下的規(guī)定：1)面積一般至少為井道側面積的2倍以上，對交流電梯，一般為22.5倍；對直流電梯，一般為33.5倍。2)高度指機房地面至頂板的垂直距離。對客梯

18、、病房梯，一般為2.22.8m以上；對貨梯，一般為2.22.4m以上。3)承重能力。機房的地板要求能承重6kPa(雜物梯為4kPa)的均部載荷。在曳引機安裝的上方，應設吊鉤用于維修。鉤的承重能力如下：對額定載重量5003000kg的電梯，應大于2000kg；對額定載重量5000kg的電梯，應大于3000kg。4)對于機房的設置有以下3種方式：機房下置式、機房上置式和機房側置式。(1)曳引機 曳引機是電梯升降的動力源，由曳引電動機、電磁制動器、減速器、曳引輪和盤車手輪等組成，通過業(yè)余繩與曳引繩輪的摩擦產(chǎn)生的牽引力來實現(xiàn)轎廂和平衡對重升降驅(qū)動裝置。按曳引電動機與曳引輪之間有無減速箱，又可以分為有齒

19、輪曳引機和無齒輪曳引機。有齒輪曳引機采用渦輪蝸桿減速傳動。a)曳引電動機：根據(jù)梯形的不同，可分別采用籠型單速電動機、籠型雙速電動機、籠型三速電動機或直流電動機。b)電磁制動器：采用閉式雙制動瓦塊直流電磁制動器，電動機旋轉(zhuǎn)時松閘，停止時制動，以保持轎廂位置不變。c)曳引輪：具有V形、半圓形或帶缺口的繩槽輪，靠摩擦力曳引起動。d)盤車手輪：裝在曳引電動機的后端軸上，供盤手時使用。(2)控制柜 該裝置能發(fā)出指令，檢測各機器的動作情況，并具有控制功能，從而使電梯能安全、穩(wěn)妥、快速到達目的層。該裝置由主電路接觸器、管理繼電器、控制繼電器、時限繼電器、半導體器等組裝而成。因是精密設備，所以要防塵，并保持良

20、好的通風，以維持規(guī)定電溫度。(3)限速器 限速其為電梯限速保護裝置，是重要的安全設備。當電梯超過額定速度或失控時（為額定速度的115%），限速器能發(fā)出電信號，自動切斷控制電路。如果轎廂仍然繼續(xù)高速下行，此時限速器則以機械方式操縱安全鉗動作，將轎廂夾持在導軌上，阻止起繼續(xù)下降，避免產(chǎn)生不良后果。電梯上的限速器大多屬于離心式限速器，由輪盤、開關、纜繩和夾鉗裝置構成，以旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力反映電梯的運行速度，常見的有甩塊式和甩球式兩種。軸承、銷部的磨損是誤動作的主要原因，會降低安全裝置的機能，故要經(jīng)常檢查。2.轎廂與對重(1)轎廂 轎廂是是用來安全運送乘客及物品到目的層的箱體裝置，它的運行軌跡是在曳引

21、鋼絲繩的牽引下沿導軌上下運行。(2)對重 對重又稱平衡重，起到平衡轎廂的作用（但這種平衡是相對的和變化的）。對重與轎廂通過曳引繩的連接，利用曳引繩與曳引輪槽之間的摩擦力驅(qū)動轎廂的上升和下降。3.廳門（層門）廳門是為確保在候梯廳的乘客安全而設置的開閉裝置，只有在轎廂停層和平層時才被打開。4.井道與井底設備(1)曳引鋼絲繩 連接轎廂與對重，驅(qū)動轎廂上下運行。 (2)導軌 使轎廂和平衡對重在井道內(nèi)垂直升降的導向裝置。(3)限速鋼絲繩、張緊裝置 用以防止限速鋼絲繩的松弛或搖動，把轎廂速度正確地傳送到限速器的輔助裝置。(4)補償鏈 由于轎廂升降，轎廂側與對重側的曳引鋼絲繩重量比隨之變化。為了修正這個變化

22、，減輕電動機的負載，將轎廂與對重用補償鏈連接起來，一般用于提升高度超過30m的電梯。(5)終端保護裝置 終端保護裝置由終端電氣保護裝置和機械緩沖裝置兩部分組成，終端電氣保護裝置由換速開關、限速開關和極限開關組成。機械緩沖裝置是指位于底坑的各種緩沖器，它們是電梯安全保護的最后一道措施，設置在井道底坑中且正對轎廂和對重，起作用是防止轎廂和對重沖頂撞底。常用的緩沖器有彈簧緩沖器和油壓緩沖器兩種。第二章 五層電梯設計方案PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。PLC及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個

23、整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。 2.1電梯設計程序目前，電梯行業(yè)在我國迅速的發(fā)展，在一定程度上占有很大的市場。而在今天選擇控制電梯運動的設備已經(jīng)從傳統(tǒng)的繼電器接觸器轉(zhuǎn)變成可

24、編程序控制器（PLC）?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）與其他計算機控制相比較：個人計算機有很強的數(shù)據(jù)處理功能和圖形顯示功能，有豐富的軟件支持，但是它們是為辦公室自動化和家庭設計的，對環(huán)境要求很高，抗干擾能力不強，一般不適合在工業(yè)現(xiàn)場使用。單片機只是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號相連。要將它用于工業(yè)控制，還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大，要求設計者具有很強的計算機領域的理論知識和實踐經(jīng)驗。工業(yè)控制計算機（簡稱工控機）也是為工業(yè)控制設計的，目前比較流行的是PC總線工控機，它與個人計算機兼容。工控機采用總線式結構，各廠家產(chǎn)品的兼容性強。工控機一

25、般是在通用微機的基礎上發(fā)展起來的，有實時操作系統(tǒng)的支持，因此在要求快速、實時性強、功能復雜的領域占有優(yōu)勢。工控機的價格較高，將它有與開關量控制以取代繼電器系統(tǒng)有些大材小用。工控機的外部I/O接線一般都用多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如可編程序控制器的接線端子那樣方便可靠。以上各種計算機用語控制的程序一般都是用匯編語言編寫的，不像可編程續(xù)控制器的梯形圖語言那樣易于被工廠的電氣人員掌握。可編程序控制器是專為工廠現(xiàn)場應用環(huán)境設計的，結構上采取整體密封或插件組合型，對印刷電路板、電源、機架、插座的制造和安裝，均采用了嚴密的措施?？删幊绦蚩刂破饔捎诰哂星笆龅母鞣N優(yōu)點，在工業(yè)控制領域

26、具有不可比擬的競爭力。當然在電梯的控制領域也具有重要的地位，把可編程序控制器用于電梯運動的核心部分是很合理的選擇，而且可編程序控制器現(xiàn)在在市場上也是一種成熟的產(chǎn)品?？傊?，經(jīng)上述比較可得，我確定選用PLC控制電梯的運行。2.2電梯PLC控制系統(tǒng)的組成1).機房機房用來安裝曳引機、電控屏、限速器等。機房可以設置在井道頂部，也可設置在井由自部。當機房設于井道底部時，即為曳引機下置式曳引方式。這種方式結構復雜，建筑物承重大，對井道尺寸要求大，只有在機房無法頂置時才使用。對于絕大多數(shù)電梯，橢均設于井道頂部。機房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好的通風條件。2).曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)主要由曳引機、曳引鋼絲

27、繩、導向輪組成。曳引機由電動機聯(lián)軸器、制動器、減速器、機座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源；曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重裝置（或者兩端固定在機座房上），依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動轎廂的升降；導向輪的作用是分開轎廂和對重裝置的距離，采用復繞型時還可增加曳引能力。導向輪安裝在曳引機架上或重梁上。當鋼絲繩的繞繩比大于1時，在轎廂和對重架上應增設反繩輪。反繩輪的個數(shù)可以是1個、2個，甚至3個，這與曳引比有關。3).導向系統(tǒng)導向系統(tǒng)由導軌、導靴和導軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對重只能沿著導軌作升降運動。導軌固定在導軌架上；導軌架是支承導軌的組件，與井道壁聯(lián)接；導靴裝在轎廂和對重架

28、上，與導導軌配合，強制轎廂和對重的運動服從于導軌的直立方向。4).門系統(tǒng)門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機、聯(lián)動機構、門鎖等組成。轎廂門社在轎廂入口，由門扇、門導軌架、門靴和門刀等組成；層門社在層站入口，由門扇、門導軌架、門靴和門鎖裝置及開鎖裝置組成；開門機社在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。5).轎廂轎廂是用以運送乘客和貨物的電梯組件。它由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構架。是由上橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成；轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕等組成；轎廂體空間的大小由額定載重量和額定載客量決定。6).門廳每一層電梯門口裝的門，門上帶有機器鎖及

29、電氣接點?？吞荻酁樽詣娱_關門，開關門由轎廂門上的開門刀帶動廳門上的橡皮勒轆來完成的，而轎廂門是由轎廂上的開關門裝置驅(qū)動的。7).井道井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個在納電梯轎廂和對重的有限空間。為了出人，在每個層站開有入口。8).圍壁圍壁的作用是將電梯與外界分隔開，當導軌架直接安裝在圍壁上時，它還應承受費切力。圍壁的結構分為封閉式和空格式。9).頂板井道的頂部是機房，它是維修人員工作的地方。因此頂板必須是封閉型的，將井道與機房完全隔離。頂板還具有阻止機房即傳向井道的作用。對于快、高速電梯，為了取得良好的隔聲效果，常在井道頂部設隔音層，此時的井道頂成了雙層結構。10).底坑井道的底坑深入地面，用于

30、安裝緩沖器、限速器、鋼絲繩漲緊裝置等。由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水設施。11).重量平衡系統(tǒng)該系統(tǒng)由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成，對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重；重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側曳引鋼絲繩長度變化對電梯設計影響的裝置。12).電力拖動系統(tǒng)該系統(tǒng)由曳引機、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置和變頻器等組成。對電梯實行速度控制。曳引電動機是電梯的動力源，根據(jù)電梯的配置可用交流電動機或直流電動機；供電系統(tǒng)是為電動機提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號，一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器，與電動機相連；調(diào)速裝置對曳引電動機

31、實行調(diào)速控制；變頻器可以通過改變頻率的大小來控制其運行速度的快慢。13).電器控制系統(tǒng)該系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它起著操縱和控制電梯運行的作用。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關箱、層站召喚按鈕、轎頂和機房中的檢修或應急；位置顯示裝置是指轎內(nèi)和層站的指層燈；層站上一般能顯示電梯運行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機房中，由各類電氣控制元件（或板）組成，是電梯實行電氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運行方向、發(fā)出加減速信號等作用。它可由機械式、繼電器式或電子式組成。14).安全保護系統(tǒng)電梯上設有機械和電氣的各類保護系統(tǒng)，以保證電梯

32、安全使用。機械方面的有限速器和安全鉗，起超速保護作用；緩沖器，起沖頂和撞底保護作用；切斷總電源的極限保護。2.3電梯舒適度可編程序控制器是由繼電器邏輯控制而來的，所以它在開關量處理、順序控制方面具有一定的優(yōu)勢，發(fā)展初期主要側重于開關量順序控制。隨著計算機技術的發(fā)展，可編程序控制器增加了數(shù)值運算、PID閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，并開始與個人計算機或小型計算機聯(lián)網(wǎng)，它本身也可以構成網(wǎng)絡系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破鞯膽妙I域，在發(fā)達的工業(yè)國家，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應用在所有的工業(yè)部門，隨著可編程序控制器的性能價格比的不斷提高，過去許多使用專用計算機的場合也可以使用可編程序控制器。比如用在開關量的控制，這是可編程序控

33、制器最基本最廣泛的應用，它的輸入和輸出信號都是只有通、斷狀態(tài)的開關量信號，這種控制與繼電器控制最為接近，可以用價格較低，僅有開關量控制的功能的可編程序控制器作為繼電器控制系統(tǒng)的替代物。開關量邏輯控制可以用于單臺設備，也可以用于自動線生產(chǎn)線，如機床控制、沖壓、鑄造機械、運輸帶、包裝機械的控制，同樣也可以用于電梯的控制。通過上述的簡述，我希望在控制系統(tǒng)中能夠達到如下要求：1).乘坐舒適感根據(jù)人們生活中的經(jīng)驗證明，在運動速度不變的情況下，速度值的大小對人們的器官基本上沒有什么影響，這只是指人們沿地面或空中的沿與地面平行的任意方向運動的情況而言的。高速的升降運動就和上述運動有所不同。這是由于在升降運動

34、中，人體周圍氣壓的迅速變化，對人們的器官產(chǎn)生影響。例如耳膜會感到壓力而嗡嗡響等等。只要采取一定措施，這些影響是可以消除的。所以目前電梯的運行速度雖已高達10m/s。仍能使乘客無大的不適感。2).電梯理想運行曲線根據(jù)大量的研究和實驗表明，人可接受的最大加速度為am1.5m/s2，加速度變化率m3m/s3,電梯的理想運行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲線實現(xiàn)較為困難，而三角形曲線最大加速度和在啟動及制動段的轉(zhuǎn)折點處的加速度變化率均大于梯形曲線，即 m跳變到-m或由-m跳變到 m的加速度變化率，故很少采用，因梯形曲線容易實現(xiàn)并且有良好加速度變化率頻繁指標，故被廣泛采用

35、。變頻器構成的電梯系統(tǒng)，當變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯方向信號，變頻器依據(jù)設定的速度及加速度值，啟動電動機，達到最大速度后，勻速運行，在到達目的層的減速點時，控制器發(fā)出切斷高速度信號，變頻器以設定的減速度將最大速度減至爬行速度，在減速運行過程中，變頻器的能夠自動計算出減速點到平層點之間的距離，并計算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運行，使低速爬行時間縮短至0.3s,在電梯的平層過程中變頻器通過調(diào)整平層速度或制動斜坡來調(diào)整平層精度。即當電梯停得太早時，變頻器增大低速度值或減少制動斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動斜坡值，在電梯到距平層位置410cm時，有平層開關自動斷開低速信號，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實

36、現(xiàn)高精度的平層，從而達到平層的準確可靠。（其速度曲線如下所示）拋物線直線綜合速度曲線拋物線直線綜合速度曲線的加速時間的起始階段（ta/n）和最末段（ta/n）均為拋物線形速度曲線，而中間段（n-2）ta/n為直線形的速度曲線；n為起動時間系數(shù)。第三章 可編程控制器的結構與工作原理3.1 PLC的結構 PLC實質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構和微機是基本一致的。如下圖所示：編程器中央處理單元（CPU）輸入電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲區(qū)用戶程序存儲區(qū)電源PLC硬件的基本結構3.2可編程控制器的基本結構 可編程序控制器簡稱為PLC（Programmable Logic Controller

37、）主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。（如下圖所示）可編程序控制器實際上是一種工業(yè)控制計算機，它的硬件結構與一般微機控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異?？删幊绦蚩刂破髦饕蒀PU（中央處理單元）、存儲器（RAM和EPROM）、輸入/輸出模塊（簡稱I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。(1) CPU模塊CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機處理器（CPU）和存儲器組成。CPU的作用類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作：1） 輸入處理：將現(xiàn)場的開關量輸入信號和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。2） 程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應的

38、控制信號去控制有關的電路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運算結果更新各有關寄存器的內(nèi)容。3） 輸出處理：將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負載。(2) I/O模塊I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關、數(shù)字開關、限位開關、接收開關、關電開關、壓力繼電器等來的開關量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。可編程序控制器通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類外部負載是指示燈、數(shù)

39、字顯示裝置和報警裝置等。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而可編程序控制器的輸入/輸出信號電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以CPU模塊不能直接與外部輸入/輸出裝置相連。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲隔離的作用。(3) 編程器編程器除了用來輸入和編輯程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。編程器可以永久地連續(xù)在可編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以運行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。3.3

40、開關量I/0模塊開關量模塊的輸入輸出信號僅有接通和斷開兩種狀態(tài)。電壓等級有直流5V，12V，24V，48V和交流110V，220V等。輸入輸出電壓的允許范圍很寬，如某交流220V輸入模塊的允許低電壓為070V，高電壓為70256V，頻率為4763HZ。各I/O點的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管或其它元件顯示在面板上，外部I/O接線一般接在模塊的接線端子上，某些模塊使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部連線的情況下，可以迅速地更換模。開關量I/O模塊可能4，8，16，32，64點。3.4可編程控制器的工作原理可編程序控制器是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中

41、的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出繼電器等。這種計算機程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理結構在功能上某些相似之處?？删幊绦蚩刂破饔袃煞N基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運行狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復不斷地重復執(zhí)行，直至可編程序控制器停機或切換到STOP工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可編程序控制器還要完成，內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段?？删幊绦蚩刂破鞯倪@種周而復始的循環(huán)工作方

42、式稱為掃描工作方式。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入-輸出關系來看，處理過程似乎是同時完成的。在內(nèi)部處理聯(lián)合階段?？删幊绦蚩刂破鳈z查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。當可編程序控制器處于停止（STOP）狀態(tài)時，只執(zhí)行以上的操作?？删幊绦蚩刂破魈幱冢≧UN）狀態(tài)時，還要完成另外3個階段的操作。3.5機型的選擇(一)PLC的類型PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、3

43、2位、64位等。從應用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點數(shù)選型。整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。(二)輸入、輸出模塊的選擇輸入、輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，

44、過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致?？筛鶕?jù)應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本?？紤]是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。(三)電源的選擇PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管

45、隔離。(四)存儲器的選擇由于計算機集成芯片技術的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。(五)冗余功能的選擇1控制單元的冗余（1）重要的過程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應1：1冗余。（2）在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構成的熱備冗余系統(tǒng)、兩重化或三重化冗余容錯系統(tǒng)等。2 I/O接口單元的冗余（1）控制回路的多點I/O卡應冗余配置。（2）重要檢測點的多點I/O卡可冗余配置。（3）根據(jù)需要對重要的I/O信號，可選用兩重化或三重化的I/O接口單元。(

46、六)經(jīng)濟性的考慮選擇PLC時，應考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應增加，因此，點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。第四章 PLC控制程序設計4.1 FX2N可編程控制器簡介FX2N 是FX系列中功能最強、速度最高的微型可編程序控制器。它的基本指令執(zhí)行時間高達0.08s每條指令，遠遠超過了

47、很多大型可編程序控制器。用戶存儲器容量可擴展到16K步，最大可擴展到每256個I/O點，有5種模擬量輸入/輸出模塊、高速計數(shù)器模塊、脈沖輸出模塊、4種位置控制模塊、多種RS-232C/RS-242/RS-485串行通信模塊或功能擴展板，以及模擬定時器功能擴展板，使用特殊功能模塊和功能擴展板，可以實現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。4.2 PLC設計梯形圖平層 起動 換速第五章 電梯的電氣控制系統(tǒng)5.1 概述電氣控制系統(tǒng)是電梯的兩大系統(tǒng)之一。電氣控制系統(tǒng)由控制柜、操縱箱、指層燈箱、召喚箱、限位裝置、換速平層裝置、轎頂檢修箱等十幾個部件，以及曳引電動機、制動器線圈、開關門電動機及開關門調(diào)速開

48、關、極限開關等幾十個分散安裝在電梯井道內(nèi)外和各相關電梯部件中的電器元件構成。載重量和額定運行速度確定后，機械系統(tǒng)各零部件就基本確定了，而電氣控制系統(tǒng)則有比較大的選擇范圍，必須根據(jù)電梯安裝使用地點，乘載對象進行認真選擇，才能最大限度地發(fā)揮電梯的使用效益。電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的性能、自動化程度和運行可靠性。隨著科學和、技術的發(fā)展和技術引進工作的進一步開展，電氣控制系統(tǒng)發(fā)展換代迅速。在國產(chǎn)電梯中，在中間邏輯控制方面，已淘汰繼電器控制，采用PLC和微機控制。在拖動方面，除速度V0.63m/s的底速電梯仍有部分產(chǎn)品采用交流雙電動機變極調(diào)速外，對于速度V1.0m/s的各類電梯，均采用交流調(diào)壓調(diào)速和交流調(diào)

49、頻調(diào)速拖動系統(tǒng)。新電氣控制系統(tǒng)和拖動系統(tǒng)的出現(xiàn)，不但改善了電梯的性能，而且提高了電梯的運行可靠性能，使我國的電梯工業(yè)提高到一個新的水平，基本實現(xiàn)乘用安全、可靠、舒適的愿望。5.2 電梯電氣控制系統(tǒng)中的主要電器部件為了便于制造、安裝、調(diào)試和維修，常把電氣控制系統(tǒng)中幾百至成千萬個電器元件組裝在操縱箱，控制柜等十幾個部件內(nèi)。但是有些電器元件組裝到各電源部件中去后，反而會給制造、安裝、調(diào)試、維修帶來困難或不方便，這是，則將這部分電器元件分散裝到各有關電梯部件中去。電氣控制系統(tǒng)常用的主要電器部件如下：1）操縱箱操縱箱一般位于轎箱內(nèi)，是司機或乘用人員控制電梯上下運行的操縱控制中心。操縱箱裝置的電器元件與電

50、梯的控制方式、停層站數(shù)有關。操縱箱上裝配的電器元件一般包括下列幾種：發(fā)送轎內(nèi)指令任務，命令電梯起動和停靠層站的元件，如轎內(nèi)手柄控制電梯的手柄開關；轎內(nèi)按鈕控制、信號和集選控制電梯的轎內(nèi)指令按鈕；控制電梯工作狀態(tài)的手指開關或鑰匙開關；控制開關；急停按鈕；短接和應急按鈕；點動開門按鈕；轎內(nèi)照明燈開關、電風扇開關；蜂鳴器；外召喚人員所在位置指示燈；廳外召喚人員要求前往方向信號燈；但是近年來已出現(xiàn)操縱箱和指層箱合為一體新型操縱指層箱。2）指層燈箱是司機，轎內(nèi)、外乘人員提供電梯運行方向和所在位置指示燈信號的裝置。除雜物電梯外，一般電梯都在各?？空镜膹d門上設置有指層燈箱。但是，當電梯的轎廂門為封閉門，而且

51、轎門上沒有開設監(jiān)視窗時，在轎廂內(nèi)的轎門上方也必須設置指示層燈箱。位于廳門上方的指示燈箱廳稱廳外指層燈箱，位于轎門上方的指層燈箱在結構上是完全一樣的。近年來出現(xiàn)把層燈箱合并到轎內(nèi)操縱箱和廳外召喚箱中去的情況，而且采用數(shù)碼顯示。3）召喚按鈕（或觸鈕）箱召喚按鈕是設置在電梯?？空緩d門外側，給廳外乘用人員提供召喚電梯的裝置。根據(jù)處位的不同，召喚按鈕箱分位于上端站，只裝設一只下行召喚按鈕，位于下端站只裝設一只上行召喚按鈕的單鈕召喚箱。但是若下端站又作為基站時，召喚箱上還需加裝一只廳外控制自動開關門的鑰匙開關。位于中層站者，則是裝設一只上行召喚按鈕和一只下行召喚按鈕的雙召喚箱。4）轎頂檢修箱轎頂檢修箱位于轎廂頂上，以便于檢修人員安全、可靠、方便地檢修。檢修箱裝設的電梯電器元件一般包括控制電梯慢