四层电梯报告.docx

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四层电梯报告

信息与电气工程学院

课程设计说明书

（2010/2011学年第二学期）

课程名称：

可编程序控制器课程设计

题目：

四层电梯模型控制

专业班级：

08级自动化3班

学生姓名：

学号：

指导教师：

王艳芬、刘增环、安宪军等

设计周数：

2周

设计成绩：

2011年7月8日

一.概述

1.1课题设计目的：

用PLC构成四层电梯自控系统，完成PLC应用设计。

1.2课题研究内容：

（1）.熟悉四层电梯实物模型的结构和运行方式，了解电梯模型的控制要求。

（2）.理清各路检测信号到PLC的输入通道，包括传感器的原理、连接方法、信号种类、信号调理电路、引入PLC的接线及PLC中的编址。

（3）.理清从PLC到各执行机构的各输出通道。

（4）.绘制电控系统的电路原理图，编制Ｉ/Ｏ地址分配表。

（5）.编制PLC的程序，结合实物模型完成系统调试。

1.3课题研究的背景及意义：

电梯在现代生产、生活中扮演的角色是越来越重要的，它是高层建筑的必需设备，像高层宾馆、住宅、商店等，都要以电梯作为最普遍的交通工具。

随着现代建筑高度的增加，对电梯的要求更是越来越高，比如电梯的调速精度、调速范围等。

所以，要研究这种不可或缺的效率工具，我们就要以认真、严谨的态度来对待。

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。

目前载人电梯都是微机控制的智能化、自动化设备，不需要专门的人员来操作驾驶，普通乘客只要按下列程序乘坐和操作电梯即可，虽然我们这次做的是使用PLC控制电梯，但是我们可以跟当前的控制系统做一下比较。

不过电梯的组成结构基本相同，基本上是以下几个部分：

牵引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电气控制系统、安全保护系统。

可编程序控制器（PLC）,是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器。

它是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。

自从第一台PLC问世以来，迄今已经３０多年，它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。

用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识，充分利用了微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯。

　　电梯的控制信号是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯控制提供了广阔的空间。

PLC是专门这样一种设备，为工业控制而设计。

PLC应用技术的不断发展，将使它的体积大大减小，功能不断完善，过程控制更加平稳，可靠抗干扰性增强，必将成为现代工业控制的关键技术。

1.4PLC控制电梯的发展前景：

随着可编程序控制器（PLC）技术的发展，PLC控制电梯已经成为典型的机电一体化产品。

人民的生活消费水平明显增长，居民购房愈来愈多，中高档的小高层及高层住宅楼，更是带动了住宅电梯的迅速增长，成为整个电梯市场的主要增长点，为PLC控制电梯技术的发展提供了广阔的空间。

未来电梯的发展方向更是向着：

电梯群控系统智能化、电梯速度超高速、蓝牙技术应用于电梯、绿色电梯等四个方向发展。

现在各国都在提倡绿色环保，尤其是技能。

PLC控制的电梯简直是节能的先锋军。

虽然在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行，但是PLC可编程控制器的灵活运用完全可以实现这一点。

PLC可实现电机软启动、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。

这样在节能上PLC完全占据了领头羊的位置。

因此可编程序控制器（PLC）技术未来的发展前景十分乐观。

二.电梯简介

2.1电梯的结构组成：

曳引系统：

曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。

曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。

导向系统：

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。

由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。

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电梯的分类：

可以按以下几个方面：

用途分类，驱动方式分类，速度分类，电梯有无司机分类

，操纵控制方式分类。

不过常用的分类是按速度分类：

电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。

低速梯：

常指低于1.00m/s速度的电梯。

中速梯；常指速度在1.00～2.00m/s的电梯。

高速梯；常指速度大于2.00m/s的电梯。

超高速梯；速度超过5.00m/s的电梯。

世界速度最快且运行距离最长的电梯：

迪拜哈利法塔电梯，速度最高达每秒17.4米。

（1050米/分，63.0公里/39.1英里小时）（该电梯是有蒂森克虏伯电梯公司进行生产安装的，包括机场用的登机桥）。

中国速度最快且运行距离最长的电梯：

台北101大楼，速度最高达每秒16.8米。

（1010米/分，60.6公里/37.7英里小时）。

随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。

三．总体方案设计

3.1电梯控制技术要求：

1）开始时，电梯处于任意一层。

2）当有外呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时3S后自动关门。

3）当有内呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯队信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时3S自动关门。

4）在电梯轿厢运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。

例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在此过程中可以响应二层向上外呼梯信号，但不响应二层向下外呼梯信号。

同时，如果电梯到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。

否则，电梯轿厢将继续运行至四楼，然后向下运行响应三层向下外呼梯信号。

5）电梯应具有最远反向外呼梯响应功能。

例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯轿厢先去四楼响应四层向下外呼梯信号。

6）电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。

平层且电梯轿厢停止运行后，按开门按钮轿厢门打开，按关门钮轿厢门关闭。

3.2总体方案分析：

（1）.选用设备：

由于要求PLC输入输出点数分别为20,16，故选用40点PLC主机。

并选用TVT-99A电梯模型。

（2）I/O输入输出地址分析：

输入：

一层内呼、二层内呼、三层内呼、四层内呼、一层外呼上、二层外呼下、二层外呼上、三层外呼下、三层外呼上四层外呼下、开门开关、关门开关、一层平层、二层平层、三层平层、四层平层、开门限位、关门限位、轿厢上升极限位、轿厢下降极限位，共20个输入。

输出：

一层内呼指示、二层内呼指示、三层内呼指示、四层内呼指示、一层外呼上指示、二层外呼下指示、二层外呼上指示、三层外呼下指示、三层外呼上指示、四层外呼下指示、电梯轿厢上行、电梯轿厢下行、门电机开、门电机关、电梯上行指示、电梯下行指示，共16个输出。

（3）实验步骤：

1）将PLC（选用40点主机）与TVT-99A电梯模型按I/O分配接好连接线。

2）启动电源，通过计算机将演示程序输入PLC下载到模型中去。

3）调试并运行程序，将PLC运行在监控状态下，按动电梯模型选层的内呼或外呼按键，相应的PLC输入状态显示灯亮，若接线正确，将PLC置于“RUN”状态，电梯模型将按内、外呼按键指令正常运行。

四.硬件部分设计

4.1方案设计及信号处理设计：

（1）.选用设备：

1）、PLC（40点主机），TVT-99A电梯模型。

2）、PLC主机与TVT-99A电梯模型所需的实验连接导线。

（2）.TVT-99A电梯模型使用方法、注意事项：

1）将电源及模型与PLC主机入、出口的联线。

检查无误后，接通电源。

模型处于待机状态，启动PLC运行程序，按动模型选层的内呼或外呼按键，若PLC运行程序编制正确的话，电梯模型将按内、外呼按键指令正常运行。

2）电梯模型上的信号输出端子（内选按钮信号、外选按钮信号、平层、限位信号、厢门限位信号及公共端Ⅰ等）计二十四个，应分别与PLC主机输入端子联接，公共端I与主机输入COM点联接，COM点极性为正。

信号电平24V，负载能力不小于100MA。

3）电梯模型上的输入信号端子（外呼指示灯、轿厢控制、内选指示灯、厢门控制、公共端Ⅱ等）计十八个，应分别与PLC主机输出端子联接，公共端Ⅱ与主机输出COM点联接。

COM点极性为正，模型输入信号负载为24V10MA/口。

4）若使PLC主机对模型实现完全控制，应选用40点FP1机型（输入口大于20点、输出口大于14点）;也可以选用38点FP0机型。

5）、模型上的各端正子应用专用插头联接，特别要注意，在联接信号输出端子导线时，不要与公共端Ⅰ短路。

6）、楼层微动开关在使用中若发现有失灵现象，可松开两个固定螺母，调整左右位置。

7）、因运输原因模型上的上支架已反装，用户应按装配图重新安装，并将电机线插接在主电路板上部的两芯插座上。

（3）.电梯模型图：

如图1-1所示：

图1-2

4.2I/O分配表：

I/O分配表见表1-1所示

输入

输出

一层内呼

I0.0

一层内呼指示

Q0.0

二层内呼

I0.1

二层内呼指示

Q0.1

三层内呼

I0.2

三层内呼指示

Q0.2

四层内呼

I0.3

四层内呼指示

Q0.3

一层外呼上

I0.4

一层外呼上指示

Q0.4

二层外呼下

I0.5

二层外呼下指示

Q0.5

二层外呼上

I0.6

二层外呼上指示

Q0.6

三层外呼下

I0.7

三层外呼下指示

Q0.7

三层外呼上

I1.0

三层外呼上指示

Q1.0

四层外呼下

I1.1

四层外呼下指示

Q1.1

开门开关

I1.2

电梯轿厢上行

Q1.2

关门开关

I1.3

电梯轿厢下行

Q1.3

一层平层

I1.4

门电机开

Q1.4

二层平层

I1.5

门电机关

Q1.5

三层平层

I1.6

电梯上行指示

Q1.6

四层平层

I1.7

电梯下行指示

Q1.7

开门限位

I2.0

关门限位

I2.1

轿厢上升极限位

I2.2

轿厢下降极限位

I2.3

表1-1

4.3系统硬件各单元调试:

（1）.可按下述控制要求，编制四层电梯的控制程序，上机调试并运行程序。

1）电梯启动后，轿厢在一楼，若有一层呼梯信号则开门。

2）运行过程中，可记忆并响应其它信号，内选优先。

当呼梯信号大于当前楼层时上升，呼梯信号小于当前楼层时下降。

3）到达呼叫楼层平层后开门，消除该记忆。

当前楼层呼梯时可延时关门。

4）开门期间，可进行多层呼梯选择，若呼叫信号来自当前楼层两侧，且距离相等，则记忆并保持原运动方向，到达呼梯楼层后再反向运行，响应该呼梯。

5）若呼叫信号来自当前楼层两侧，且距离不等，则记忆并选择距离短的楼层优先响应。

6）若无呼梯信号，则轿厢停在当前楼层。

7）延时10分钟后（实验时可延时1分钟），接下来按以下时间段运行。

若是在上午：

自动运行到底层

若是在下午：

自动运行到顶层

8）电梯不用时，回到一层，开门后断电，再使用时重新启动。

（2）.检查电梯轿厢上下与厢门开关是否正常。

提示:

用一根导线，一头插在“公共端

”上，另一头点在轿厢上，此时轿厢向上运行。

其它相同。

（3）.楼层微动开关在使用中发现有失灵现象应如何处理。

提示:

此时将数字万用表拔在电压档上,一个表笔插在“公共端

”上，另一只点在内选信号1，此时万用表有电压约24V的指示。

（4）.模型上的各端子应使用专用插头联接，特别应注意几方面问题。

五.软件部分设计

5.1系统程序流程图分析：

5.2系统程序设计：

5.3系统实施：

使用STEP_7-Micro/WIN_V4_SP3将梯形图程序下载到ＰＬＣ可编程控制器中。

将ＰＬＣ主机上的stop/run按钮拨至run状态后，STEP_7软件可以软件停止或运行PLC主机。

点击软件上的运行按钮，按照控制要求实施程序。

六.课程设计总结或结论

七.参考文献：

[1]张凤珊．电气控制及可编程序控制器．2版[M]．北京:

中国轻工业出版社，2003．

[2]张万忠．可编程控制器应用技术[M]．北京:

化学工业出版社，2001．

[3]王兆义．小型可编程控制器实用技术[M]．北京:

机械工业出版社，2002．

课程设计

评语

课程设计

成绩

指导教师

（签字）

年月日

注：

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