基于PLC的电梯控制系统设计Word文档下载推荐.docx
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1绪言......................................................................................................................6
2控制系统方案设计...............................................................................................6
2.1PLC控制系统与其他控制方式的比较.......................................................6
2.1.1PLC控制系统与继电器控制系统的比较........................................6
2.1.2PLC控制系统与计算机控制系统比较............................................72.2电梯控制系统方案设计.............................................................................8
2.3电梯控制系统原理框图设计......................................................................9
2.4电梯控制系统硬件结构框图.....................................................................9
3电气控制部分......................................................................................................10
3.1交流双速电梯的主电路............................................................................10
3.2电梯的主要电气设备................................................................................11
3.2.1曳引电动机......................................................................................11
3.2.2自动门机........................................................................................11
3.2.3层楼指示........................................................................................11
3.2.4呼梯盒............................................................................................11
3.2.5操纵箱............................................................................................11
3.2.6平层及开门装臵.............................................................................11
3.2.7停层装臵........................................................................................12
3.2.8开关装臵........................................................................................12
4PLC控制部分.......................................................................................................13
4.1PLC的选择................................................................................................13
4.2输入/输出电路的设计..............................................................................14
4.2.1PLC的电源控制电路......................................................................14
4.2.2输入设备........................................................................................15
4.2.3输出设备........................................................................................15
4.3梯形图设计...............................................................................................15
4.3.1开门环节........................................................................................15
4.3.2电梯的关门环节.............................................................................17
4.3.3开关门保护及故障显示电路..........................................................18
4.3.4层楼信号的产生与清除环节..........................................................18
4.3.5内选信号的登记、消除和显示环节..............................................19
4.3.6外呼信号的登记、消除和显示环节..............................................19
4.3.7电梯的定向环节.............................................................................20
4.3.8停层信号的产生和消除环节..........................................................21
4.3.9停车制动环节.................................................................................22
4.3.10自动运行时启动加速和稳定运行环节........................................23
5结论.....................................................................................................................23谢辞.........................................................................................................................25参考文献.................................................................................................................26
1
电梯是一种大型机电产品,作为一种现代的运输工具已广泛的进驻到人们的
生活中。
当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一,它必须具有高度的安全性与科学性,因此它的控制系统就受到了广泛的关注。
早期的国产电
梯控制系统中,电梯信号的逻辑控制一般是由继电器电路来实现的。
继电器控制
系统故障率高,降低了电梯的运行可靠性与安全性。
传统的继电器控制方式已经被计算机控制方式所代替,其控制方式有:
单片机控制、单板机控制、单微机控制、多微机控制以及可编程序控制器(PLC)控制等多种方式。
其中单片机控制具有成本低,通用性强等优点,但它不适于较复杂的控制算法和故障诊断等要求;
微机控制的配件使系统设计和调试更加复杂,它必须具有相应的大型开发系统,这无疑会增加电梯的成本,因此对于一个小型的电梯控制系统利用PLC进行控制将是一个最佳的选择。
继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。
但是,进入
九十年代,随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用,人们对电梯的安全性、
可靠性的要求越来越高,继电器控制的弱点就越来越明显。
可编程序控制器(PLC)最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的,是专
门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装臵。
鉴于其种种优点,目前,
电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制所代替。
同时,由于电机交流变频调速
技术的发展,电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。
因
此,PLC控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。
电梯继电器控制系统的优点:
所有控制功能及信号处理均由硬件实现,线路
直观,易于理解和掌握,适合于一般技术人员和技术工人所掌握;
系统的保养、
维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器;
大部分电器均为常用控制
电器,更换方便,价格较便宜;
多年来我国一直生产这类电梯,技术成熟,己形
成系列化产品,技术资料图纸齐全,熟悉、掌握的人员较多。
但是,电梯继电器控制系统存在很多的问题:
系统触点繁多、接线线路复杂,
且触点容易烧坏磨损,造成接触不良,因而故障率较高;
普通控制电器及硬件接
线方法难以实现较复杂的控制功能,使系统的控制功能不易增加,技术水平难以
提高;
电磁机构及触点动作速度比较慢,机械和电磁惯性大,系统控制精度难以
系统结构庞大,能耗较高,机械动作噪音大;
由于线路复杂,易出现故障,
因而保养维修工作量大,费用高,而且检查故障困难,费时费工。
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。
PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机,实质上属于计算机控制方式。
PLC与普通微机一样,以通用或专用CPU作为字处理器,实现通道(字)的运算和数据存储,另外还有位处理器(布尔处理器),进行点(位)运算与控制。
PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。
PLC控制电梯的优点:
(1)在电梯控制中采用了PLC,用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)PLC可实现各种复杂的控制系统,方便地增加或改
变控制功能。
(4)PLC可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。
为便于比较PLC控制系统与继电器控制系统优缺点现列表如
下,详见表2-1。
表2-1PLC控制系统与继电器控制系统
比较项目继电器控制系统PLC控制系统控制功能有许多继电器,采用接线的方式来完成控制功各种控制功能通过编制的程序来实现
实现能
对控制要求变更适应性差,需要重新设计,改变继电器和接线适应性强,只需针对程序进行修改适应性
控制速度低,靠机械动作实现极快,靠微处理器进行处理特殊功能一般没有有安装,施工连线多,施工繁安装容易,施工方便可靠性差,触点多,故障多高,因元器件采取了筛选和抗老化等可靠
性措施
寿命短长可扩展性困难容易
维护工作量大,故障不易查找有自诊能力,维护工作量小
从表2-1可以看出,PLC控制系统具有继电器控制系统无法比拟的优点,因
此传统的继电器控制系统将逐渐被PLC控制系统所取代是大势所趋。
计算机控制系统在工业控制领域中,其主机一般采用能够在恶劣工业环境下
可靠运行的工控机。
工控机有通用微机应用发展而来,在硬件结构方面总线标准
化程度高,品种兼容性强,软件资源丰富,能提供实时操作系统的支持,故对要
求快速,实时性强,模型复杂的工业对象的控制占有优势。
但是,它的使用和维
护要求工作人员应具有一定的专业知识,技术水平较高,且工控机在整机水平上
尚不能适应恶劣工作环境。
可编程控制器对此进行了改进,变通用为专用,有利
于降低成本,缩小体积,提高可靠性等特性,更适应过程控制的要求。
PLC控制系统与计算机系统比较见表2-2。
表2-2PLC控制系统与通用计算机系统的比较比较项目通用计算机系统PLC控制系统工作目的科学计算工业自动控制工作环境对工作环境要求高对工作环境要求低,可在恶劣的工业现场工作工作方式中断处理方式循环扫描方式系统软件需配备功能较强的系统软件一般只需简单的监控程序采用的特殊措掉电保护等一般性措施采用多种抗干扰措施,自诊断,断电保护,可在线
施维修编程语言汇编语言,高级语言,如BASIC,C梯形图,助记符语言,SFC标准化语言
等
对操作人需专门培训,并具有一定的计算机基一般的技术人员,稍加培训即可操作使用员的要求础
对内存的要求容量大容量小
价格价格高价格低
其他若用于控制,一般需自行设计机种多,模块种类多,易于集成系统
从表2-2可见,在控制功能方面,PLC与通用计算机相比,工作更稳定可靠,
而且编程简单,使用方便,应用设计和调试周期可大大缩短,加之又能在恶劣的
工业环境下和强电一起工作,容易实现机电一体化。
本设计通过多种方案的比较和参照,可看出PLC控制具有显著的优点:
在电
梯控制中采用了PLC,用软件实现对电梯运行的自动控制,可靠性大大提高;
可
实现各种复杂的控制系统,方便地增加或改变控制功能;
可进行故障自动检测与
报警显示,提高运行安全性和可靠性,并便于检修;
用于群控调配和管理,并提
高电梯运行效率。
综上所述,本设计采用PLC控制。
电梯控制系统原理框图如图1所示,主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、
主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平
层检测传感器及PLC电路等组成的。
图1电梯控制系统原理框图
系统由曳引机构、开、关门机构、轿厢、控制系统等组成,如图2所示。
曳引系统的主要功能是输出和传递动力,使电梯运行。
门系统的功能是封住层站入
口和轿厢人口。
而轿厢是运送乘客和货物的电梯组件,是电梯的主要工作部分。
图2电梯控制系统硬件结构框图
下图图3为交流双速电梯的主电路图。
图中,M1为YYYD系列电梯专用型双速笼型异步电动机(4/16极),KM1、KM2为电动机正、反转接触器,用以实现电
梯上、下行控制;
KM3、KM4为电梯高、低速运行接触器,用以实现电梯的高速
或低速运行;
KM5为启动加速接触器;
KM6、KM7、KM8为减速制动时的接触器;
L1、L2与R1、R2为串入电动机定子电路中的电感与电阻,与KM5-KM8配合实现对电机的加、减速控制。
当KM1或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,KM3断电释放,KM4通电吸合,电动机转为低速接法,串入阻抗制动,实现上升与下降的低速运行,且KM6-KM8依次通电吸合,用来控制制动过程的强度,提高停车制动的舒适度,至平层位臵时,接触器全部
断电释放,机械抱闸,电梯停止运行。
在检修状态时,电梯只能在低速接法下点
动运行。
图3交流双速电梯的主电路图
曳引电动机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。
用来完成电梯的开门与关门:
电梯的门的有厅门(每层站一个)和轿门(中
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。
层楼指示也叫层显,过去常有低压灯泡构成,安装在每层站厅门的上方和轿
门内轿门的上方;
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。
呼梯盒用以在每层站召唤电梯。
常安装在厅门外,离地面1米左右的墙壁上。
基站与顶站有一个按钮,中间层站由上呼与下呼两个按钮组成。
按钮带有呼梯记
忆灯,灯亮时表示呼梯号已被接收并记忆;
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。
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
电梯经层站数相同的内选层按钮(带有标记),上下层启动按钮(带有上,下行
指示灯,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。
该装臵如图4所示,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首先插入隔梯铁板,发出减速信号至1KR插入隔梯铁板时,发出停车及开门信号。
图4电梯的平层、停层装臵示意图
图4所示,在电梯的井道内每层站装有一只磁铁板,当轿厢运行到相应层站
时,磁铁板插入平层感应器内,以此检测电梯所处位臵和平层信号。
安全窗及其开关,安全钳及其开关,限速器及其开关,上,下限位开关,上
下强迫停止开关,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臵,用以
在是述情况下,将轿厢夹持在导轨上。
限速器是用以检测电梯运行速度的机械装
臵,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
臵的动作通过其相应天关来检测。
当电梯运行至上,下极限位臵时仍不停车,
上,下限位开关动作,发出停车信号,若不能停车,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,将通过机械装臵带动极限开关SQ0动作,切断电梯曳引电动机的电源,以达到停车的目的,避免电梯出现冲顶与蹾底事故。
为了便于对电梯的工作原理及PLC控制系统进行分析,现列出5层5站电梯
的电见下表:
5层5站电梯电气元件表
元件符号名称及作用元件符号名称及作用KM1上行接触器1SB1-4SB11楼-4楼上行外呼按钮KM2下行接触器2SB2-5SB22楼-5楼下行外呼按钮KM3高速接触器1HL-5HL1楼-5楼指示灯KM4低速接触器6HL、7HL上、下行指示灯KM5启动加速接触器HL6、HL7操纵箱上、下行指示记忆灯KM6-KM8制动减速接触器HL81楼外呼指示记忆灯KM9开门接触器HL92楼上呼指示记忆灯KM10关门接触器HL102楼下呼指示记忆灯SQ5基站开关HL113楼上呼指示记忆灯SQ6开门到位开关HL123楼下呼指示记忆灯SQ7关门到位开关HL134楼上呼指示记忆灯SQ8开门调速开关HL144楼下呼指示记忆灯SQ9-SQ10关门调速开关HL155楼下呼指示记忆灯SQ11-SQ151楼-5楼厅门锁开关SA1状态运行选择钥匙开关SQ16轿门关闭到位开关SA2基站开关梯钥匙开关SQ17上限位开关SQ1安全窗开关SQ18下限位开关SQ2安全钳开关SQ19上行强迫停止开关SQ3限速器开关SQ20下行强迫停止开
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- 基于 PLC 电梯 控制系统 设计