基于PLC的电梯控制电气设计.docx

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基于PLC的电梯控制电气设计

设计（论文）题目：

PLC控制气压系统

学院：

北京化工大学

专业：

机电一体化

班级：

华电专111

学生：

李亚男

指导老师：

韩强

1、设计（论文）的主要任务及目标

①熟悉三菱PLC基本编程技巧，针对需求完成编程任务

②能够完成PLC程序的调试

③掌握气动系统的设计使用

④能用PLC控制气动系统

⑤熟练掌握WORD文档编辑

2、设计的基本要求

①完成PLC编程及调试任务

②完成气动回路图的设计

③完成项目报告

3、主要参考文献

[1]廖常初主编.可编程序控制器应用技术[M].重庆：

重庆大学出版社，2005

[2]陈远龄主编．机床与电气自动控制[M].重庆：

重庆大学出版社，2006

[3]曹承志主编.电机、拖动与控制[M].北京:

机械工业出版社,2001

[4]唐介主编.电机拖动与控制基础[M].北京:

高等教育出版社,2002

[5]张勇主编.电机拖动与控制[M].北京:

机械工业出版社,2001

[6]程宪平主编.机电传动与控制[M].武汉:

华中科技大学出版社,1997

[7]冯晓,仲恕编著.电机与电器控制[M].北京:

机械工业出版社,2005

4、进度安排

设计（论文）个阶段任务

起至日期

1

理解设计任务、复习PLC编程知识

2010.6.17

2

复习气压传动知识

2010.6.17

3

编写程序并调试

2010.6.20

4

设计气动回路图

2010.6.22

5

完成报告并发送教师信箱

2010.6.28

设计（论文）任务书

摘要

此次论文包含五个小章节，第一章讲述了电梯的分类、它的发展及组成。

第二章概述了五层电梯的设计方案，其中包含了电梯控制系统程序和PLC控制系统的组成。

第三章描述了可编程控制器的结构与工作原理。

第四章讲了PLC控制程序设计包括了FX2N可编程控制器简介、PLC设计梯形图。

最后一章则写了电梯的电气控制系统及电气控制系统的主要部件、功能。

关键词：

电梯设计；PLC；电气控制

第一章电梯的发展与分类

1.1概述

电梯产品的录属关系和在人民物质生活中的作用

在我国，电梯、手扶梯、自动人行道等属于起重运输设备。

电梯是在垂直方向上运行的运输设备，手扶梯是在斜面上运行的运输设备。

但是电梯和手扶梯都是把人或货物从一个水平面提升到另一个水平面的起重运输设备。

随着人口的增加、科学技术日新月异地发展、人们物质生活水平的逐步提高，建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼鳞次栉比。

完全可以预想到，随着社会的发展，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将会和汽车一样，成为重要的运输设备之一。

电梯产品发展简史

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机为动力，并通过带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯。

1878年英国的阿姆斯特郎发明了水压梯。

并随着水压梯的发展，淘汰了蒸汽梯。

后来又采用液压泵和控制阀以及直接拄塞式和侧拄塞式结构的液压梯，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。

我国电梯的使用历史悠久。

80年代中期以来，随着我国对外开放，对内告活经济的政策深入贯彻执行，随着技术引进工作的进一步开展，在国内建立一批合资和独资电缆生产厂，使我国的电梯工业又取得巨大的发展，我国又新颁布一批具有80年代国际水平的电梯制造标准，随着采用新标准生产的电梯批量推向市场，技术性能和质量明显提高的电梯又进一步促进建筑业和电梯业的发展，电梯工业蓬勃发展的局面已经形成。

电梯的运行工作情况

电梯在做垂直运行的过程中，有起点站也有终点站。

对于三层以上建筑物内的电梯，起点站和终点站之间还设有停靠站。

起点站设在一楼，终点站设在最高楼，设在一楼的起点站常作为基站。

起点站和终点站之间的停靠站称为中间站。

各站的厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮或触钮。

一般电梯在两端站的召唤箱上各设置一只按钮或触钮，中间层站的召唤箱上各设置两只按钮或触钮。

对于无司机控制的电梯。

在各层站的召唤箱上均设置一置有手柄开关或与层站对应的按钮或触钮，供司机或乘用人员控制电梯上下运行。

召唤箱上的按钮或触钮称为指令或触钮，操纵箱上的按钮或触钮称为内指令按钮或触钮。

外指令按钮或触钮发出的电信号称为外指令信号。

内指令按钮或触钮发出的电信号称为内指令信号。

80年代中期后，触钮已被微动按钮所取代。

作为电梯基站的厅外召唤箱，除设置一只召唤按钮或触钮外，还设置一只钥匙开关，以便下班关闭电梯时，司机或管理人员把电梯开到基站后，可以通过专用钥匙扭动钥匙开关，把电梯的厅轿门关闭妥当后，自动切断电梯控制电源或动力源。

电梯的运行工作情况和汽车有共同之处，但是汽车的起动、加速、停靠等全靠司机控制操作，而且在运行过程中可能遇到的情况比较复杂，因此汽车司机必须经过严格的培训和考核。

而电梯的自动化程度比较高，一般电梯的司机或乘用人员只需要通过操纵箱上按钮或触钮向电气控制系统下达一个指令，电梯就能自动关门、定向、起动、加速，在预定的层站平层停靠开门。

对于自动化程度比较高的电梯，司机或乘用人员一次还可以下达一个一上的指令信号，电梯便能够依次起动和停靠，依次完成任务。

尽管电梯和汽车在运行工作过程有许多不同的地方，但仍有许多共同之处，其中乘客电梯的运行工作情况类似公共汽车，在起点站和终点站之间往返运行，在运行方向前方的停靠站上有顺向的指令信号时，电梯到站能自动平层停靠开门接客。

而载货电梯的运行工作情况下则类似卡车，执行任务为一次性的，司机或乘用人员控制电梯上下运行时一般一次只能下达一个指令任务，当一个指令任务完成后才达另一个任务。

在执行任务的过程中，从一个层站出发到另一层站时，假若中间层站出现指令信号，一般都不能自动停靠，所以载货电梯的自动化程度比乘客电梯低。

1.2电梯的分类

电梯的分类比较复杂，一般常从不同的角度进行分类。

按用途分类

1）乘客电梯：

为运送乘客而设计的电梯。

主要用于宾馆、饭店、办公楼、大型商店等客流量大的场合。

这类电梯为了提高运送效率，其运行速度比较快，自动化程度比较高，轿厢的尺寸和结构形式多为宽度大于深度，使乘客能畅通地进出。

而且安全设施齐全，装潢美观。

2）载货电梯：

为运送货物而设计的并通常有人伴随的电梯。

主要用于两层楼以上的车间和各类仓库等场合。

这类电梯的装潢不太讲究，自动化程度和运行速度一般比较低，而载重量和轿厢尺寸的变化范围比较大。

3）病床电梯：

为运送病床而设计的电梯。

4）杂货电梯（服务电梯）：

供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等，并不允许人员进入的电梯。

这种电梯的安全设施不齐全，不准运送乘客。

为了不使人员进入轿厢，进入轿厢内部的门洞及轿厢的面积都设得非常小，而且轿厢的净高度一般不大于1.2m。

5）住宅电梯：

供住宅楼使用的电梯。

6）客货电梯：

主要用做运送乘客，但也运送货物的电梯，它与乘客电梯的区别在于轿厢内部的装饰结构不同。

7）特殊电梯：

除上述常用的几种电梯外，还有为特殊环境、特殊条件、特殊要求而设计的电梯。

如船舶电梯、观光电梯、防腐电梯、车辆电梯等。

按速度分类

1）低速度：

速度V≤1.0m/s的电梯。

2）快速度：

速度1.0m/s＜V＞2.0m/s的电梯。

3）高速度：

速度V≥2.0m/s的电梯。

按曳引电动机的供电电源分类

（1）交流电源供电的电梯：

1）采用交流异步双速电机变极调速拖动的电梯，简称交流双速电梯（速度一般小于1.0m/s）。

2）采用交流异步双绕组双速电机调压调速拖动的电梯（俗称ACVV拖动电梯）

3）采用交流异步单绕组单速电机调频调压调速拖动的电梯（俗称VVVF拖动的电梯）

（2）直流电源供电的电梯：

80年代中期前用在中高档乘客电梯上，以后不再产生。

按有、无蜗轮减速器分类

1）有蜗轮减速器的电梯：

用于梯速为3.0m/s以下的电梯。

2）无蜗轮减速器的电梯：

用于梯速为3.0m/s以上的电梯。

按驱动方式分类

1）钢丝绳式：

曳引电动机通过蜗杆、蜗轮、曳引绳轮、驱动曳引钢丝绳两端的轿厢和对重装置做上下运行的电梯。

2）液压式：

电动机通过液压系统驱动轿厢上、下运行的电梯。

按控制方式分类

1）轿内手柄开关控制的电梯；

2）轿内按钮开关控制的电梯；

3）轿内、外按钮开关控制的电梯；

4）轿外按钮开关控制的电梯；

5）信号控制的电梯；

6）集选控制的电梯；

7）2台或3台并联控制的电梯；

8）梯群控制的电梯。

按拖动方式分类

1）交流异步单速电机拖动的电梯；

2）交流异步双速电机变极调速拖动的电梯；

3）交流异步双绕组双速电机调压调速（俗称ACVV）拖动的电梯；

4）交流异步单速电机调频调压调速（俗称VVVF）拖动的电梯；

5）直流电机拖动的电梯。

1.3电梯的主要参数及规格尺寸

电梯的主要参数

1）额定载重量（kg）：

制造和设计规定的电梯载重量。

2）轿厢尺寸（mm）：

宽×深×高。

3）轿厢形式：

有单或双面开门及其它特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电风扇、电话的要求等。

4）轿门形式：

有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。

5）开门宽度（mm）：

轿厢门和厅门完全开启的净宽度。

6）开门方向：

人在厅外面对厅门，门向左方向的为左开门，门向右方向开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称为中分门。

7）曳引方式：

常用的有半绕1：

1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。

半绕2：

1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。

全绕1：

1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。

8）额定速度（m/s）：

制造和设计所规定的电梯运行速度。

9）电气控制系统：

包括控制方式、拖动系统的形式等。

如交流电机拖动或直流电机拖动，轿内按钮控制或集选控制等。

10）停层站数（站）：

凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。

11）提升高度（mm）：

由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离。

12）顶层高度（mm）:

由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。

电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。

13）底坑深度（mm）：

由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。

电梯的

运行速度越快，底坑一般越深。

14）井道深度（mm）：

由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离。

15）井道尺寸（mm）：

宽×深。

我国有关标准对电梯主要参数和规格尺寸的规定

为了加强对电梯产品的管理，提高电梯产品的使用效果，国家曾于1974年颁布了JBI435-74、JBI816-74、JB/Z110-74等一批电梯产品的部标准。

电梯的主要参数是电梯制造厂和设计和制造电梯的依据。

用户选用电梯时，必须根据电梯的安装使用地点、载运对象等，按标准的规定，正确选择电梯的类别和有关参数与尺寸，并根据这些参数与规格尺寸，设计和建造安装电梯的建筑物。

否则会影响电梯的使用效果。

1.4电梯的组成部件

电梯是一种复杂的机电产品，一般由机房、轿厢、厅门及井道和井底设备等4个基本部分组成。

1.机房

机房位于电梯井道的最上方或最下方，用于装设曳引机、控制柜、限速器、选层器、地震检测仪、配线板、总电源开关及通风设备等。

当机房设在井道底部时，称为下置式曳引方式。

由于此种方式结构较复杂，钢丝绳弯折的次数较多，缩短了钢丝绳的使用期限，增加了井道承重，且保养困难，所以一般不采用，只有机房不可能设在井道顶部时才采用。

相反，机房上置式曳引方式因设备简单，钢丝绳弯折次数少，成本低，维护简单等特点，最为普遍采用。

如果机房即不可能设在井道底部，也不了能设在顶部时，可考虑选用液压式