四层电梯控制及其运行分析研究电气工程专业

四层电梯控制及其运行分析 摘要 电梯是高层建筑和多层建筑不可缺少的垂直运输工具。其中电梯功能的优劣，不仅和内部硬件有关，此外和主要系统也有紧密的关系。PLC（Programmable logic controller）凭借自身便利高效、稳定性高、便于维护与抗干扰水平高，科技完善，可规模化制造等优势，在多种行业都得到普遍使用。本设计主要依照电梯结构和控制标准，使用三菱ＦＸ2Ｎ-64ＭＲ可编程控制器当做主体，设计完善的电梯控制系统。此类系统主要功能模块包含单按钮双用、手动开关门、安全与显示模块、变频与超重报警、内部运行流程等诸多部分。此控制系统具备稳定性与效率高等优势，维护与故障修理便利，运作费用不高等。 关键词: 电梯 控制系统 可编程控制器 Abstract The elevator is indispensable to high-rise buildings and as multi-storey building vertical transports. As the good or bad of elevator performance, in addition to the motor, such as other hardware, control system is the core factor. PLC (Programmable logic controller) because of it is simple and easy to use, high reliability, convenient maintenance, and the else advantages of strong anti-jamming capability, Mature technology，has been production standardized, And was applied widely in the field of elevator control. This design according to the structure and control requirements of the elevator, using Mitsubishi FX2N - 64 - MR PLC as elevator control system of the main controller. The control system of main function modules include single button double using module, open and close doors by hand module, elevator safety module, display module of the elevator, the elevator inverter module, alarm module, overweight elevator running process module, etc. The elevator control system has high security and reliability, daily maintenance and troubleshooting of convenient, low operation cost. Key Words: Elevator，Control system ，Programmable Logic Controller 目录 摘要 I Abstract II 目录 III 1 绪论 1 1.1 电梯的发展背景 1 1.2 电梯的基本结构 2 1.3 电梯的工作原理 3 1.4 可编程控制器的简介 4 1.4.1 PLC的产生与发展 4 1.4.2 PLC的特点 6 2 控制系统的硬件设计及其设备的选择 10 2.1 方案设计与论证 10 2.1.1控制方案的设计与论证 10 2.1.2显示界面方案的设计与论证 10 2.1.3输入输出方案的设计与论证 10 2.2状态设定、运行分析及控制要求 10 2.2.1电梯状态设定 10 3.2.2电梯在运行过程中的分析 11 2.2.3电梯运行后的状态 13 2.2.4电梯的控制要求 13 2.3电梯内部控制硬件的功能 15 2.4 PLC型号的选择 15 2.4.1控制系统I/O点数的确定 15 2.4.2PLC型号的确定 15 2.5显示模块的设计 16 2.6 楼层显示原理 16 2.7电梯变频驱动设计 17 3 硬件和软件设计 18 3.1 电梯的曳引电机及门电机电路图 18 3.2 PLC接线图 19 3.3 程序流程图 20 3.4 梯形图 22 3.4.1电梯的平层信号登记与消除 22 3.4.2轿内指令信号登记及消除 24 3.4.3轿内停层灯信号登记 25 3.4.4厅门招呼开关信号的保持 26 3.4.5电梯定向信号登记 27 3.4.6电梯停站信号登记 30 3.4.7电机正反转信号登记 31 3.4.8 电梯开关门信号登记 31 3.4.9时间继电器信号 32 3.4.10运行楼层显示部分 33 3.4.11轿内停层灯显示部分 33 3.4.12厅门招呼指示灯显示部分 33 3.4.13电机运行状态 34 4 程序运行 35 4.1 电梯安装调试 35 4.2 程序的调试与运行监控 35 4.3 调试过程中出现的问题及解决办法 36 4.4 程序最终调试运行情况 36 总结 46 参考文献 47 致谢 48 1 绪论 1.1 电梯的发展背景 电梯出现到现在逐渐超过一百多年，在长达百年的发展过程中，电梯即便出现明显的改变，但是始终不变的就是给大众生活带来的便利性。 1854年，在纽约举办的全球博览会上，美国专家伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯首次向众人展览了个人发明。他屹立于满载物品的升降梯平台中，让助手把平台提高到大众可以观看到的高度，之后一声令下，让助手使用斧子砍断升降梯的提拉缆绳。让人吃惊的是，升降梯并未坠落，而是坚固的屹立在空中——奥的斯学者设计的升降梯安全装置发挥了作用。“一切安全，先生们。”站在此平台上的奥的斯学者向周围观看的民众如此说。谁也不曾料想到，这竟然是人类发展历程中的首部升降梯[1]。 大众通过升降方式运送物品、人员的时间很久。最初在公元前2600年，埃及人在创建金字塔的时候就采用最初的升降系统，此系统主要理论到现在依旧没有改变,也就是平衡物降低的时候，负载平台提高。初期升降工具主要将人力当做基础。1203年，在法国偏远的修道院内安置了以驴子为原动力的起重机，此刻才完结了使用人力运送物品的时期。英国科学家瓦特发明蒸汽机之后，起重机设备逐渐使用蒸汽当做动力。此后，威廉·汤姆逊设计出使用液压为动力的升降梯，液压需要使用水。在上述升降梯前提下，不断出现具备创新理念的工程师，他们在持续改善优化此类技术。但是，非常重要的现实问题并未被妥善处理，主要是假如升降梯拉升缆绳出现断裂，负载平台肯定会出现坠毁问题[2]。 奥的斯专家的发明扭转了大众使用降工具的状态。此后，称作升降梯并非是“勇敢者的专利”，升降梯在全球各个国家被普遍使用。1889年底，美国奥的斯电梯企业生产出让人钦佩的电梯，主要使用直流电动机当做动力来源，利用蜗轮减速器引导卷筒上出现的绳索，悬挂且抬高或降低轿厢。1892年，该企业逐渐使用按钮操纵设备，取代之前的轿厢内拉动绳索的操纵形式，为操纵形式的发展奠定基础。 大众生活更加丰富，技术发展成果显著，电梯也是如此。在一百多年的发展中，电梯材料从黑白到彩色，款式从直式到斜式，在操纵控制部分也出现相应的创新——手柄开关操纵、按钮控制等部分，多个电梯也可以并联控制，群控；双层轿厢电梯具备节约井道空间，提高运送水平的优点；变速式自动人行道扶梯的设计在一定程度上节约了大众时间；多种外形具备观赏性质的观光电梯就让乘坐的人们观看到更加宽广的视野。目前，以美国奥的斯企业为典型的全球众多知名企业充分施展自身才华，依旧在持续研究全新的产品，且持续健全维护与保养服务体系。调频门控、智能远程监控、主机节能等不同款式汇聚了大众在机械、电子、光学等行业全新研究成就的全新电梯产品相继出现，以前呆板的建筑也随之呈现出感性的光辉，大众生活也因此更方便和高效[3]。 中国早期的电梯出现在上海，是美国奥的斯企业在1901年安装。1932年该企业装置在天津利顺德酒店的电梯到现在依旧在正常运作。1951年，党中央指出要在天安门装置一台由国内自主生产与设计的电梯，天津从庆生电机厂接收此工作，四个月之后全面完成此工作。在我国对外开放之后，国内电梯领域开始步入全新发展阶段。目前，在国内城市中，电梯都被普遍使用。其给大众带来了方便的生活，为国内当代化发展奠定了良好的基础。 1.2 电梯的基本结构 电梯是机电融合的规模庞大的产品,机械类似于人类躯体,电器则是神经。机和电的全面融合,促使电梯变成当代科技发展的重要产品。对于内部结构来说,之前被划分成机械与电气,然而按照功能系统进行叙述,就可以呈现出电梯的主要特征。接下来大致叙述电梯机械结构,此时最终目标是如何对其进行控制[4]。 （1）曳引系统 此部分系统的现实作用是输出和传播动力，促使电梯运作。此系统通常包含曳引机、钢丝绳，导向轮等多个部分。 (2) 导向系统 此系统现实作用是限制轿厢与对重的活动范围，促使上述两个部分全面依照导轨进行相应运动。此系统通常包含导轨，导靴与导轨架等部分。 (3) 轿厢 此部分是运输物品和人员的重要组件，是关键的工作环节。此部分主要包含轿厢架与轿厢体等。 (4) 门系统 此系统现实作用是封住层站与轿厢入口。此部分主要包含轿厢门，层门，开门机等。 (5) 重量平衡系统 此系统现实作用是均衡轿厢重量，在电梯运作时期促使轿厢和对重之间的重量差维持在相应范围内，确保内部曳引传送顺利。主要包含对重与重量补偿设备。 (6) 电力拖动系统 此系统主要作用是供应动力，管控具体速度。此系统主要包含曳引电动机，供电系统，速度反馈设备，电动机调速设备等部分。 (7) 电气控制系统 此系统现实作用是对电梯运作进行操纵与管控。此系统通常包含操纵，位置显示，控制屏(柜)，平层等众多部分。 (8) 安全保护系统 确保电梯顺利运作，避免所有伤害人身健康的问题出现。主要包含电梯限速器、安全钳、缓冲器等诸多部分[5]。 1.3 电梯的工作原理 电梯主要原理是由曳引绳两边关联轿厢与对重，环绕在曳引轮与导向轮上，曳引电动机利用减速器变速之后引导曳引轮运送，依赖曳引绳和曳引轮摩擦出现牵引力，完成轿厢与对重的相应操作，进而完成运输目标。稳固在轿厢上的导靴可依照装置在建筑物井道墙体上的固定导轨反复升降操作，避免轿厢在运作中偏斜或摇晃。常闭块式制动器在电动机运作时松闸，促使其正常运作，在失电时期制动，促使轿厢暂停运动，且在特定层站上维持静止时期，让人员与物品进出。轿厢是运送人员或其余物品的箱体部分，对重主要是平衡轿厢载荷、降低电动机功率。补偿装置主要是弥补曳引绳运动内的张力与重量变动，促使曳引电动机负载平稳，轿厢精准停靠。电气系统完成对电梯运动的管控，此外进行选层、平层、测速工作。指示呼叫系统可以呈现出轿厢运动方向与楼层情况。安全装置确保电梯顺利运作[6]。 (1) 电梯在不同服务层站设置层门、轿厢运作方向指示灯、数学显示轿厢、运作位置指层器以及召唤电梯按钮。此类召唤按钮被使用时，上楼按照上方向，下楼与之相反。 (2) 轿厢顺利到达时，层楼方向指示就是轿厢运动朝向，乘坐的人员判定欲往方向与明确电梯无误之后步入轿厢，关注门扇关闭情况，不要在层和轿厢门口连接处暂停。 (3