十层电梯plc控制实验装置设计Word格式.doc

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PLC采用三菱PLC（FX-2N）作为十层电梯实验装置的控制装置。

设计的实验装置可以模拟电梯的基本功能，可以进行PLC综合实验和编程模拟，增强对机电一体化的感性认识。

1.1设计目的及意义

用PLC构成电梯控制器主要目的是培养学生综合应用所学课程的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。

培养侧重从生产第一线获得生产实际知识和技能的能力。

通过课程设计获得工程技术应用性岗位工作的基本训练，树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。

（1）使学生进一步巩固和加深对所学的基础理论、基本技能和专业知识的掌握，使之系统化、综合化。

（2）培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识技能，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。

（3）培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。

（4）培养学生学会调查研究的方法、熟悉有关政策，提高运用国家标准、手册等工具书的能力，尤其注重培养学生独立获取新知识、新技术和新信息的能力。

（5）使学生初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法和手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。

（6）培养学生撰写符合规范要求的设计说明书和编写相关技术文件的能力。

1.2国内外电梯发展现状及发展趋势

1.2.1国外电梯发展现状

国外电梯行业发展迅猛，不仅在节能上做了很大的功夫，现在在智能化，远程化，集成化，可视化也已有了先进的技术！

例如：

（1）集垂直运输与水平运输的复合运输系统。

该系统采用直线电机驱动，在一个井道内设置多台轿厢。

轿厢在计算机导航系统控制下，可以在轨道网络内交换各自运行路线。

该系统节省了井道占用的空间，解决了超高层建筑电梯钢丝绳和电缆重量太大的问题，尤其适合于具有同一底楼的多塔形高层建筑群中前往空中大厅的穿梭直驶电梯。

（2）交流永磁同步无齿轮曳引机驱动的无机房电梯无机房电梯由于曳引机和控制柜置于井道中，省去了独立机房，节约了建筑成本，增加了大楼的有效面积，提高了大楼建筑美学的设计自由度。

而交流永磁同步无齿轮曳引机的特点是：

（A）结构简单紧凑，体积小，重量轻，形状可灵活多样；

（B）配以变频控制可以实现更大限度的节能；

（C）没有齿轮，于是没有齿轮振动和噪声，齿轮效率，齿轮磨损及油润滑问题，减少了维护工作，降低了油污染；

（D）由于失电时旋转的电机处于发电制动状态，增加了曳引系统的安全可靠性。

（3）彩色大屏幕液晶楼层显示器。

这类显示器可以以高分辨率的彩色平面或三维图像显示电梯的楼层信息（如位置、运行方向），还可以显示实时的载荷、故障状态等。

通过控制中心的设置还可以显示日期、时间、问候语、楼层指南、广告等，甚至还可以与远程计算机和寻呼系统联接发布天气预报、新闻等。

有的显示器又增加了触摸查询功能。

该装置缓解了陌生乘客在轿厢内面对面对视时的尴尬、无趣的局面，降低了乘客乘梯时心理等待焦虑感。

（4）电梯远程监控系统。

该系统是将控制柜中的信号处理计算机获得的电梯运行和故障信息通过公共电话网络或专用网络（都需要使用调制解调器）传输到远程的能够提供可视界面的专业电梯服务中心的计算机，以便那里的服务人员掌握电梯运行情况，特别是故障情况。

该系统一般具有显示故障、分析故障、故障统计与预测等功能，还有的可实现远程调试与操作，便于维修人员迅速进行维修应答和采取维修措施。

这样缩短了故障处理时间，简化了人工故障检查的劳动，保证了大楼电梯安全高效地运行。

1.2.2国内电梯发展现状

中国电梯行业从市场规模上已经有了很大提高，一些自主品牌也逐步提升了自己的产品质量和技术含量，我国政府提出的节约型社会正好让电梯行业中拥有节能电梯技术的企业有机会发展，另外，国外用户比以前更多地青睐中国产品也为中国电梯的崛起提供了机会。

目前我国节能电梯技术在某些方面已经达到了国际领先水平，但是节能电梯的普及率还很低，可节电30%以上的无齿轮电梯普及率不及10%，可以能源再生的造能电梯普及率不及2%。

因此专家预计，节能电梯市场会在“十一五”期间进入快速增长期。

节能电梯从2001年开始进入我国办公楼、住宅楼、酒店等场所，经过5年的发展，全国的无齿轮电梯市场从几千台增长到近6万台。

目前我国已超过日本成为世界最大的新装电梯市场。

由于房地产业、城市公共建设等产业发展迅速，预计未来10年，我国的电梯市场仍将保持每年20%的递增速度，年平均销售额至少500亿美元。

房地产市场快速发展，对电梯的需求继续扩大。

专家估计未来50年我国新增住房面积将达到200亿平方米。

目前国家规定20米以上高楼就应安装电梯，因此未来电梯最大的市场就是住宅市场。

此外，机场、商场、地铁等大型公共设施建设对自动扶梯、观光电梯等电梯的需求量也十分可观。

西部地区的小城镇建设速度加快。

东部地区城市化经过20年的发展，有些发达地区城市化水平已达到80%，基本饱和，甚至出现了逆城市化的趋势。

而近年来西部地区国民生产总值的增长速度，已经与电梯需求高速发展所需的GDP水平相吻合。

电梯更新进入高峰期。

虽然国家对电梯寿命目前没有提出强制标准，但是按国外电梯使用寿命的惯例，一般日本系列电梯设计寿命为15年，欧美电梯设计寿命为25年。

根据我国电梯选购的实际情况，采用日本系列产品或技术的比例大约有60%以上，国内在1990年前安装的日系电梯已经全部到了更新期。

而且1990年以前的电梯生产技术相对比较落后，电梯的耗电水平是现在节能电梯的三到四倍。

按电梯使用寿命及15年前电梯安装数量看，预计2007年将有15000至20000台电梯需要更新。

电梯节能潜力巨大，电梯和空调被认为大型建筑两大耗能大户。

据了解，目前我国星级酒店每平方米平均年耗电量为150千瓦时，一座3万~5万平方米的星级酒店，其年总能耗大约相当于3000至4000吨标准煤，其中将近一半用于电梯供电。

电梯行业协会统计，2005年在我国所有使用的电梯中如果有80%采用节能电梯，全年可以节约耗电122亿千瓦时。

如果2015年全部采用节能电梯，将节电800亿千瓦时，几乎等于三峡大坝一年的发电量。

1.2.3电梯技术发展趋势

（1）环保：

绿色理念是电梯发展总趋势。

有专家预言“谁最先推出绿色产品并抢占市场，谁就掌握市场竞争主动权”。

发展趋势主要有：

不断改进产品的设计，生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。

电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳，钢皮带等无润滑油污染曳引方式。

电梯装璜将采用无（少）环境污染材料。

电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术。

安装电梯将无需安装手脚架。

电梯零件在生产和使用过程中对环境没有影响（如刹车皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。

（2）蓝牙技术在电梯上应用。

安装过电梯的人都知道放线、对线是费时、费力、极容易错的工作。

如果控制屏与召唤系统通过蓝牙技术连接起来实现无线召唤将会是电梯控制的另一场革命同时为我们带来巨大好处。

A安装期将减少30％以上，其直接好处是降低安装成本，客户也因从订梯到使用电梯周期费用减少和提高现金周转率。

B在电梯上使用蓝牙技术一定会使电梯控制系统大量使用最新最快微机，这将会进一步提高电梯整机可靠性，故障率大大降低，控制精度也进一步提高，带来的结果是电梯更加舒适，平层更加准确。

C很好地解决了电梯控制与外围设备的兼容和联系。

特别是可以把电梯和扶梯归纳到大楼管理系统或智能化管理小区系统中。

据国外有关资料介绍，公元前2800年在古代埃及，为了建筑当时的金字塔，曾使用过由人力驱动的升降机械。

公元1765年瓦特发明了蒸汽机后，1858年美国研制出以蒸汽为动力，并通过带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯。

1878年英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。

并随着水压梯的发展，淘汰了蒸汽梯。

后来又出现了液压泵和控制阀以及直接柱塞式和侧柱塞式结构的液压梯。

这种液压梯至今仍为人们所采用。

但是，电梯得以兴盛发展的根本原因在于采用了电力作为动力来源。

18世纪末发明了电机，并随着电机技术的发展，19世纪初开始使用交流异步单速和双速电动机作动力的交流电梯，特别是交流双速电动机的出现，显著改善了电梯的工作性能。

在20世纪初，美国奥的斯电梯公司首先使用直流电动机作为动力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯，从而为后来的高速度、高行程电梯的发展奠定了基础。

20世纪30年代美国纽约市的102层摩天大楼建成，美国奥的斯电梯公司为这座大楼制造和安装了74台速度为6.0m/s的电梯。

从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异地发展着。

目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。

随着电子工业的发展，可编程序控制器（PLC）和电子计算机成功地应用到电梯的电气控制系统中去后，电梯产品的质量和运行效果显著提高。

1.3PLC控制发展现状及发展趋势

1.3.1PLC控制发展现状

世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。

限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。

20世纪70年代初出现了微处理器。

人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。

为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。

此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。

　　20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。

更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。

这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。

这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。

这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

　　20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。

从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；

从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；

从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。

目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢