电梯课程设计

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1、PLC控制技术课程设计说明书题 目：PLC控制电梯系统系 部：专 业：班 级：学生姓名：学 号:指导教师20年 月 日1设计任务与要求01.1设计任务01.2设计要求02电梯的具体介绍02.1电梯的定义及组成02.1.1电梯的定义02.1.2电梯的组成及功能02.2电梯的工作原理12.3电梯的原理12.3.1电梯的结构原理12.3.2拽引系统22.3.3导向系统22.3.4门系统22.3.5 轿厢32.3.6重量平衡系统32.3.7电力拖动系统32.3.8电气控制系统32.3.9安全保护系统32.4电梯的PLC控制系统的功能分析32.5电梯PLC控制系统的解决思路43电梯硬件设计43.1电梯的

2、控制要求43.2可编程控制器机型的选择53.3输入/输出点分配63.4 PLC外部接线图73.4.1变频器自学习功能的应用方法73.4.2变频器容量计算83.4.3变频器制动电阻参数的计算84电梯软件设计84.1 PLC的编程语言84.2程序设计常用方法94.3系统结构框图104.3.1电梯开关门流程图104.3.2电梯上升下降流程图 11总 结12参考文献131设计任务与要求1.1设计任务用plc控制五层楼的电梯，实现电梯的各项功能1.2设计要求完成PLC设计的总体方案、系统硬件框图设计、系统硬件电路设计、系统软 件设计2电梯的具体介绍2.1电梯的定义及组成2.1.1电梯的定义一种以电动机为

3、动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载 运货物。2.1.2电梯的组成及功能现代电梯主要由曳引机（绞车）、导轨、对重装置、安全装置 （如限速器、安 全钳和缓冲器等）、信号操纵系统、轿厢与厅门等组成。这些部分分别安装在建筑 物的井道和机房中。通常采用钢丝绳摩擦传动，钢丝绳绕过曳引轮，两端分别连 接轿厢和平衡重，电动机驱动曳引轮使轿厢升降。电梯要求安全可靠、输送效率 高、平层准确和乘坐舒适等。电梯的基本参数主要有额定载重量、可乘人数、额 定速度、轿厢外廓尺寸和井道型式等。曳引系统：曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成，曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。导向

4、系统：导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对 重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。轿厢：轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架 和轿厢体组成。门系统：门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门， 层门，开门机，门锁装置组成.重量平衡系统：系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿 厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。电力拖动系统：电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力 拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等

5、组成。电气控制系统：电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏（柜），平层装置，选层器等组成。安全保护系统：保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由 限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成。2.2电梯的工作原理曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通 过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿 厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑 物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块 式制动器在电动机工作时松闸，使电梯

6、运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升 降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其 他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补 偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。 电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示 呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。2.3电梯的原理2.3.1电梯的结构原理电梯是机、电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人 的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电 梯可靠运行。尽管电梯

7、的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢 丝绳曳引式结构，图3.1所示是电梯的基本结构剖视直观图。从电梯空间位置使用看，由四个部分组成：依附建筑物的 机房、井道；运载 乘客或货物的空间一一轿厢；乘客或货物出入轿厢的地点一一层站。即机房、井 道、轿厢、层站。电梯的基本结构如图 3-1所示。1一控制柜（屏）2 一拽引机 3拽引钢丝绳 厢 8 一安全钳 9 一轿厢门安全触板4限速器5限速器钢绳1 0 导轨 1 1 对重6一限速器张紧装置7一轿1 2 厅门1 3 一缓冲器图3-1电梯的基本结构2.3.2拽引系统电梯拽系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由拽引机， 拽引钢丝绳，导

8、向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。拽引钢丝的两端分别连轿厢和对 重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢 和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。2.3.3导向系统导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自 由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。2.3.4门系统门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由 门扇，门导轨架，等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和 层门的动力源。2.3.5轿厢轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢

9、架和轿厢体组成的。轿厢 架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底， 轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿 厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定2.3.6重量平衡系统重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对 重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重 侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。2.3.7电力拖动系统电力拖动系统由拽引电机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，它 的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用 交流电机或者直流

10、电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为 调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机 相连。调速装置对拽引电机进行速度控制。2.3.8电气控制系统电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等 部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置 在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵 电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。 所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到 同一平面的操作。位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置

11、的轿内和厅门的指 示灯，厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。2.3.9安全保护系统安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。 机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用，缓冲器起冲顶和撞底保护作用， 还有切断总电源的极限保护装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。2.4电梯的PLC控制系统的功能分析整个升降电梯控制系统的组成由核心控制元件PLC、电机马达开关、开关、按钮、指示灯、和外部光电传感器等元部件组成。其中由面板旋钮开关或带锁的钥 匙旋钮开关选择整个系统的工作状态，通过状态安全继电器的得电或失电来区分 自动运行和手动运行的输出电源的通和断。这样就

12、使得系统只有在自动运行状态下时PLC的输出端子才有输出电压，当系统在手动运行状态下时，PLC输出端子上无输出电压。马达开关作用为当系统指令电机以工频方式工作时，起到保护电机 的作用。人机界面能够方便操作人员对设备进行操作和监控，实时显示设备工作 状态。指示灯向PLC传输外部状态信号，指示电梯的工作状态。自动化控制系统 中的安全部分的紧急停止按钮拥有最高的设备输出中止权，即无论在手动还是自 动状态下，只要紧停按钮被按下，设备都会立即停止任何动作。电梯井除了在高 处和低处安装了感应电梯吊篮位置的光电传感器，还在井架极限高位和极限低位 安装了机械式的行程限位开关，确保电梯轿厢不发生冲顶和撞底事故。2

13、.5电梯PLC控制系统的解决思路电梯系统电气部分的主要组成就是电机拖动，信号元件以及轿内和外部的控 制按扭。如何合理的设置和使用这些资源，对于解决这类问题至关重要。设计中 首先要了解控制对象的特点，从而确定有关的 PLC输入、输出点的选择。对于一个四层电梯的控制，要解决的主要问题包括以下几个方面：（1）轿内按扭以及各层门厅按扭的设置；（2）电梯运行位置的监测；（3）电梯和各层门厅开关门状态的监测；（4）确定控制的逻辑。通过上述问题的分析，可以完成对所需PLC的控制点数的选择，同样作为一个逻辑控制为主的系统，需要将被控电机作为唯一的控制目标，所有的逻辑实现 都是针对这一目标进行的，而对此目标的控

14、制又分成了正向/反向。当电梯轿内或门厅呼叫按钮按下时，根据监测到的上行或下行指令给出相应的信号，从而控制电梯的驱动电机进行相应的动作。当有多个呼叫信号到达时，执行方式为优先响 应电梯运行方向上的信号，再响应另一方向信号。对未及时响应的信号要进行保 留。3电梯硬件设计3.1电梯的控制要求上行要求：1. 当电梯停于1层或2层、或3层时，按S4按钮呼梯则电梯上升至LS4停。2. 当电梯停于1层，若按S2按钮呼梯，则电梯上升LS2停，若按S3按钮呼 梯，则电梯轿箱上升至LS3停。3. 当电梯停于2层，若按S3按钮呼梯，则电梯上升到LS3停，4. 当电梯停于1层而S2、S3按钮均有人呼梯时，电梯上升到

15、LS2暂停5秒后 继续上升到LS3停。5. 当电梯停于2层，而S3、S4按钮均有人呼梯时，电梯上升到 LS3暂停5秒 后继续上升到LS4暂停。6. 当电梯、停于1层，而S2、S4按钮均有人呼梯时，电梯上升到 LS2暂停5 秒后，继续上升到LS4停。7. 当电梯停于1层，而S3、S4按钮均有人呼梯时，电梯上升到 LS3暂停5秒 后继续上升到LS4停。8. 当电梯停于1层，而S2、S3、S4按钮均有人呼梯时，电梯上升到 LS2暂停 5秒后继续上升到LS3暂停5秒后继续上升到LS4停。下行要求：9. 当电梯在4层或3层或2层时，按S1呼梯，则电梯下降到LS1停。10. 当电梯停于4层，若按S3呼梯，则电梯下降到LS3停，若按S2呼梯，则 电梯下降到LS2停。11. 当电梯停于3层，若按S2按钮呼梯，则电梯下降到LS2停止。12. 当电梯停于4层，而S2、S3按钮均有人呼梯时，电梯下降到LS3暂停5秒后继续下降至LS2停。13. 当电梯停于4层，而S3、S1均有人呼梯时，电梯下降到 LS3暂停5秒， 继续下降到LS1停止。14. 当