办公楼交流电梯的电气设计.docx

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办公楼交流电梯的电气设计

课程设计报告

课程名称：

电梯控制技术课程设计

题目名称：

政府办公楼交流电梯的电气设计

年级专业及班级：

姓名：

学号：

指导教师：

评定成绩：

教师评语：

指导老师签名：

2013年9月29日

电梯控制技术课程设计任务书

1．题目

政府办公楼交流电梯的电气设计

电梯额定速度1.5m/s，载重1300kg；大楼层高4.8m,9层。

2．原始资料

控制要求

（1）单片机、PLC、继电器控制均可；

（2）对于某些交流电梯需要变频调速。

电梯结构条件

（1）根据需要自行选择曳引式或卷绕式。

（2）选择曳引式结构需计算其对重。

自然条件

当地温度为-10℃～45℃；为30%～80%；海拔高度为100m。

3．具体任务及技术要求

本次课程设计共1周时间，具体任务与日程安排如下：

周一：

布置设计任务，熟悉有关电气设计规范，熟悉有关资料。

周二：

确定设计方案,计算并验证电梯的速度曲线。

周三：

电动机额定功率的粗选，电动机拖动主电路及控制电路的设计。

周四：

绘制I/O端子接线图、控制流程图和相关程序。

周五：

整理设计成果、书写并上交课程设计报告。

4．实物内容及要求

课程设计报告文本内容包括：

1.封面；2.任务书；3.目录；4.正文；5.致谢；6.参考文献；7.附录（课程设计有关图纸）。

设计报告正文内容

（1）工程设计对象简介

（2）设计方案的确定

（3）电动机额定功率的粗选

（4）电梯速度曲线的计算并验证

（5）电动机拖动主电路设计

（6）电动机拖动控制电路的设计

（7）绘制I/O端子接线图

（8）所用电器元件选型

（9）控制流程图和相关程序

设计报告正文编写的一般要求是：

必须阐明设计主题，突出阐述设计方案、文字精炼、计算简明，条理清晰、层次分明。

（变电所出线部分内容各有侧重）

设计报告正文采用A4纸打印。

设计图纸

（1）电动机拖动主电路图（1张A3）

（2）电动机拖动控制电路图（1～2张A3）

（3）I/O端子接线图（1～3张A3）

（4）相关控制程序（程序流程图附在正文中）

设计图纸绘制的一般要求是：

满足设计要求，遵循制图标准，依据设计规范，比例适当、布局合理，讲究绘图质量。

设计图纸采用A3图纸CAD出图。

与报告正文一起装订成册。

5．参考文献

[1]叶安丽主编《电梯控制技术》第二版、机械工业出版社、2007年7月。

[2]史信芳主编《电梯技术》、电子工业出版社、1994年。

[3]李秧耕主编《电梯基本原理及安装维修全书》、机械工业出版社、2001年。

[4]国家建筑标准设计图集（电气）

[5]刘江主编．建筑电气设备选型．北京，建筑工业出版社，2003

摘要

一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。

也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。

服务于规定楼层的固定式升降设备。

它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。

轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。

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。

简单使用方法（紧急情况下面有解决方法）

　　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 电梯电梯结构图电梯内部结构图驾驶，普通乘客只要按下列程序乘坐和操作电梯即可。

　　1．在乘梯楼层电梯入口处，根据自己上行或下行的需要，按上方向或下方向箭头按钮，只要按钮上的灯亮，就说明你的呼叫已被记录，只要等待电梯到来即可。

　　2．电梯到达开门后，先让轿厢内人员走出电梯，然后呼梯者再进入电梯轿厢。

进入轿厢后，根据你需要到达的楼层，按下轿厢内操纵盘上相应的数字按钮。

同样，只要该按钮灯亮，则说明你的选层已被记录；此时不用进行其他任何操作，只要等电梯到达你的目的层停靠即可。

　　3．电梯行驶到你的目的层后会自动开门，此时按顺序走出电梯即结束了一个乘梯过程。

第一章工程概况及设计依据

项目名称

政府办公楼交流电梯的电气设计

项目概况

电梯额定速度1.5m/s，载重1300kg；大楼层高4.8m,9层。

设计依据

GB/T10058-1997《电梯技术条件》规定：

乘客电梯额定速度为时，电梯平均加、减速度不小于s2；当乘客电梯速度为s时，电梯平均加、减速度不小于s2；电梯的起制动应平稳、迅速，加、减速度最大值不大于s2。

第二章电梯电力拖动系统

设计方案确定

常用的电梯拖动系统有曳引式拖动系统和卷绕式拖动系统，卷绕式拖动系统是一种无对重系统，通常普遍应用于起重机的拖动中；曳引式拖动系统相比较卷绕式拖动系统而言，稳定性、舒适性较好，本课题是为政府大楼设计电梯，舒适性要求相对较高，所以选择有对重的曳引式拖动系统。

本电梯采用有齿曳引机、1:

1绕法的曳引系统。

对重

对重装置安装在电梯井道内，在电梯运行中起到平衡轿厢及电梯负载重量并减少电动机功率损耗的作用，它是曳引电梯不可缺少的部分。

对重的重量值，必须严格按照电梯额定载重量的要求配置，其重量可由下式来计算：

P=G+KQ

式中P-对重的重质量（kg）；

G-轿厢自重（kg）；

K-平衡系数（一般取）；

Q-电梯的额定载重（kg）。

本项目对重质量P=G+KQ=1200+*1300=1850kg。

电机功率粗选

曳引电动机额定功率:

Pn=[K（1-Kp）mNvN]/（102η）

=[根据实际电动机额定功率系列，粗选26kW电动机即可满足要求。

电梯的速度曲线

图1梯速为s的电梯起动段速度曲线

由于本项目额定梯速较小，因此考虑采用起动段无直线段的速度曲线，如图1所示。

此时

Ve==*=s

若取ρm=s3

则Ve=am2/（2ρm）

最大加速度am=√2ρmVe=s2

此时am﹤amb，满足标准要求

te=am/ρm==

tb=2te=

起动段平均加速度

Ap=vb/tb==s2≥s2

满足快速性要求。

起动段的速度曲线方程为

AE段：

v=

a=t

ρ=s3（0

BE段：

v=（）2

a=（

ρ=s3

起动和制动过程所走距离：

H=***2=。

电动机拖动主电路

本项目采用的是双绕组6/24级变极电动机用作电梯曳引电动机的主电路。

如图2所示，图中电动机M有两套绕组，快速（6极）绕组的引出端为XK1、XK2和XK3，在内部三相形成Y形接法；慢速（24极）绕组的引出端为XM1、XM2和XM3,在内部三相也形成Y形接法。

接触器KS是用于接通快速绕组实现快速起动、运行用的，接触器KM1是用于接通慢速绕组实现慢速起动、运行用的。

KS和KM1不能同时吸合，所以应该互锁。

上升接触器KM和下降接触器KMR是用来改变电动机相序实现正反转运行的接触器。

KR和KR1分别是快速运行热继电器和慢速运行热继电器，是用来保护快速绕组和慢速绕组，防止由于电动机过载造成电动机绕组过热而损坏的事故。

图2双速电梯主电路

第三章电梯控制系统

电梯控制流程图

电梯运行时，首先感应的是门厅或者轿厢的呼叫，再确认此时轿厢是否与目标层同层，接着才是电梯的起动运行，到达目标层的停止。

其流程图如图3所示。

图3电梯控制流程图

电梯的PLC控制

PLC的特点

高可靠性是电气控制设备的关键性能。

PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。

从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。

此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。

在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。

这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

主要设备及选型

序号

名称

型号及主要参数

1

熔断器

施耐德FupactISFL熔断器额定电压220/380V额定电流40-800A

2

断路器

施耐德EA9AN 2P30A小型断路器 整定电流30A

3

热继电器

施耐德LRD28C TeSys D系列热过载继电器 额定电流18-28A

4

中间继电器

施耐德CA2-DN 额定电压380V

5

交流接触器

施耐德交流接触器LC1-D65额定电流60A 额定功率

6

导线

LJ-10

7

交流电机

YDDL160L-6/8 额定功率12KW 额定电压380V 额定电流25A

8

直流电机

Y100L-2 额定功率3KW 额定电压380V 额定电流7A

电梯PLC控制设计

一、输入/输出接线列表:

（一）输入：

序号

名称

输入点

序号

名称

输出点

0

四层内选按钮SB4

X015

7

一层上呼按钮SB5

X016

1

三层内选按钮SB3

X014

8

二层上呼按钮SB6

X017

2

二层内选按钮SB2

X013

9

三层上呼按钮SB9

X021

3

一层内选按钮SB1

X012

10

一层行程开关SQ1

X006

4

四层下呼按钮SB10

X023

11

二层行程开关SQ3

X007

5

三层下呼按钮SB8

X022

12

三层行程开关SQ6

X010

6

二层下呼按钮SB7

X020

13

四层行程开关SQ9

X011

（二）输出：

序号

名称

输入点

序号

名称

输出点

0

四层指示E4

Y005

8

二层内选指示B

Y007

1

三层指示E3

Y004

9

一层内选指示A

Y006

2

二层指示E2

Y003

10

一层上呼指示E5

Y012

3

一层指示E1

Y002

11

二层上呼指示E7

Y013

4

轿厢下降指示KM2

Y000

12

三层上呼指示E9

Y015

5

轿厢上升指示KM1

Y001

13

二层下呼指示E6

Y014

6

四层内选指示D

Y011

14

三层下呼指示E8

Y016

7

三层内选指示C

Y010

15

四层下呼指示E10

Y017

二、定时器、继电器地址

名称

符号

名称

符号

按键监控

M0

内呼三楼继电器

M9

单层继电器

M1

内呼四楼继电器

M10

双层继电器

M2

无按键信号时动作

M11

一楼外呼灯继电器

M3

开门延时继电器

M12

二楼外呼灯继电器

M4

定时器

三楼外呼灯继电器

M5

名称

符号

四楼外呼灯继电器

M6

信号刷新延时1秒

T0

内呼一楼继电器

M7

判定输入信号延时10秒

T1

内呼二楼继电器

M8

到层开门延时2秒

T2

三、梯形图

四、过程分析

1.电梯在一、二、三、四层楼分别设置一个行程开关，在轿厢内设置四个楼层选按钮。

在行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4都断开的情况下，呼叫不起作用。

2．用指示灯来模拟电梯的运行过程。

（1）从一层到二层：

接通X006即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按SB2，即X013接通，表示呼叫楼层2，则Y007接通，二层内选指示灯B亮，Y000接通，表示电梯上升。

接通SQ2，Y2断开，Y007断开（二层内选指示灯B灭），Y000断开（表示电梯上升停止），二层指示灯E2亮，电梯到达二层。

在轿厢原停楼层为1时，按SB6，E7亮，电梯运行过程同上。

（2）从一层到三层：

接通X006即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按SB3，即X014接通，表示呼叫楼层3，则Y010接通，三层内选指示灯C亮，Y000接通，表示电梯上升。

接通SQ6，Y2断开，Y010断开（三层内选指示灯C灭），Y000断开（表示电梯上升停止），三层指示灯E3亮，电梯到达三层。

在轿厢原停楼层为1时，按SB9，E9亮，电梯运行过程同上。

（3）从一层到四层：

接通X006即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按SB4，即X015接通，表示呼叫楼层4，则Y011接通，四层内选指示灯D亮，Y000接通，表示电梯上升。

接通SQ9，Y2断开，Y011断开（四层内选指示灯D灭），Y000断开（表示电梯上升停止），四层指示灯E4亮，电梯到达四层。

在轿厢原停楼层为1时，按SB10，E10亮，电梯运行过程同上。

（4）从二层到三层：

接通X007即接通SQ3，表示轿厢原停楼层2，按SB3，即X014接通一下，表示呼叫楼层3，则Y010接通，三层内选指示灯C亮，Y000

接通，表示电梯上升。

接通SQ6，Y010断开（三层内选指示灯C灭），Y000断开（表示电梯上升停止），三层指示灯E3亮，电梯到达三层。

在轿厢原停楼层为2时，按SB9，E9亮，电梯运行过程同上。

（5）从二层到四层：

接通X007即接通SQ3，表示轿厢原停楼层2，按SB4，即X015通SQ9，Y3断开，Y011断开（四层内选指示灯D灭），Y000断开（表示电梯上升停止），四层指示灯E4亮，电梯到达四层。

在轿厢原停楼层为2时，按SB10，E10亮，电梯运行过程同上。

（6）从三层到四层：

接通X010即接通SQ6，表示轿厢原停楼层3，按SB4，即X015接通，表示呼叫楼层4，则Y011接通，四层内选指示灯D亮，，Y000接通，表示电梯上升。

接通SQ9，Y4断开，Y011断开（四层内选指示灯D灭），Y000断开（表示电梯上升停止），四层指示灯E4亮，电梯到达四层。

在轿厢原停楼层为3时，按SB10，E10亮，电梯运行过程同上。

（7）从四层到三层：

接通X011即接通SQ9，表示轿厢原停楼层4，按SB3，即X014接通，表示呼叫楼层3，则Y010接通，三层内选指示灯C亮，Y001接通，表示电梯下降。

接通SQ6，Y5断开，Y010断开（三层内选指示灯C灭），Y001断开（表示电梯下降停止），三层指示灯E3亮，电梯到达三层。

在轿厢原停楼层为4时，按SB8，E6亮，电梯运行过程同上。

（8）从四层到二层：

接通X011即接通SQ9，表示轿厢原停楼层4，按SB2，即X013接通，表示呼叫楼层2，则Y007接通，二层内选指示灯B亮，Y001接通，表示电梯下降。

按下SQ6，Y5断开，E3亮，电梯到达三层，接通SQ3，Y1断开，Y007断开（二层内选指示灯B灭），Y001断开（表示电梯下降停止），二层指示灯E2亮，电梯到达二层。

在轿厢原停楼层为4时，按SB7，E6亮，电梯运行过程同上。

（9）从四层到一层：

接通X011即接通SQ9，表示轿厢原停楼层4，按SB1，即X012接通，表示呼叫楼层1，则Y006接通，一层内选指示灯A亮，Y001接通，表示电梯下降。

按SQ6，E4灭，E3亮，电梯到达三层，按SQ3电梯到达二层，E3灭，E4亮，SQ1接通，Y006断开（一层内选指示灯A灭），Y001断开（表示电梯下降停止），一层指示灯E1亮，电梯到达一层。

在轿厢原停楼层为4时，按SB7，E6亮，电梯运行过程同上。

（10）从三层到二层：

接通X010即接通SQ6，表示轿厢原停楼层3，按SB2，即X013接通，表示呼叫楼层2，则Y007接通，二层内选指示灯B亮，Y001接通，表示电梯下降。

接通SQ3，Y004断开，，Y007断开（二层内选指示灯B灭），Y001断开（表示电梯下降停止），接通SQ3，Y004断开，Y007断开（三层内选指示灯B灭），二层指示灯E2亮，电梯到达二层。

在轿厢原停楼层为3时，按SE7，E6亮，电梯运行过程同上。

（11）从三层到一层：

接通X010即接通SQ6，表示轿厢原停楼层3，按SB1，即X012接通，表示呼叫楼层1，则Y006接通，一层内选指示灯A亮，Y001接通，表示电梯下降。

接通SQ3，三层指示灯E3灭，二层指示灯E2亮，接通SQ1，Y006断开（一层内选指示灯A灭），Y001断开（表示电梯下降停止），一层指示E1亮，电梯到达一层。

在轿厢原停楼层为3时，按SB5，E5亮，电梯运行过程同上。

（12）从二层到一层：

接通X007即接通SQ3，表示轿厢原停楼层2，按SB1，即X012接通，表示呼叫楼层1，则Y006接通，一层内选指示灯A亮，Y001接通，

表示电梯下降。

接通SQ3，Y003断开，Y006断开（一层内选指示灯A灭），Y001

断开（表示电梯下降停止），一层指示灯E1亮，电梯到达一层。

在轿厢原停楼层为2时，按SB5，E5亮，电梯运行过程同上。

（13）从一层到二、三、四层：

接通X006即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按SB2、SB3、SB4，即X013、X014、X015接通，表示呼叫楼层为2、3、4，则Y007、Y010、Y011接通，二层内选指示灯B、三层内选指示灯C、四层内选指示灯D亮，Y000接通，表示电梯上升。

接通SQ3，E1灭，E2亮，二层内选指示灯B灭，接通SQ6，E2灭，E3亮，三层内选指示灯C灭，接通SQ9，E3灭，四层内选指示灯D灭，Y000断开（表示电梯上升停止），四层指示灯E4亮，电梯到达四层。

在轿厢原停楼层为1时，按SB6、SB9、SB10，E7、E9、E9亮，电梯运行过程同上。

（14）从一层到二、三层：

接通X006即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按SB2、SB3，即X013、X014接通，表示呼叫楼层为2、3，则Y007、Y010接通，二层内选指示灯B、三层内选指示灯C，Y000接通，表示电梯上升，接通SQ3，E1灭，E2亮，二层内选指示灯B灭，接通SQ6，E2灭，三层内选指示灯C灭，Y000断开（表示电梯上升停止），三层指示灯E3亮，电梯到达三层。

在轿厢原停楼层为1时，按SB6、SB9，E7、E9亮，电梯运行过程同上。

（15）从一层到三、四层：

接通X006即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按SB3、SB4，即X014、X015接通，表示呼叫楼层为3、4，则Y010、Y011接通，三层内选指示灯C、四层内选指示灯D亮，接通SQ3，E1灭，E2亮，接通SQ6，E2灭，E3亮，三层内选指示灯C灭，接通SQ9，E3灭、E4亮，四层内选指示灯D灭，Y000断开（表示电梯上升停止），四层指示灯E4亮，电梯到达四层。

在轿厢原停楼层为1时，按SB9、SB10，E9、E10亮，电梯运行过程同上。

（16）从一层到二、四层：

接通X006即接通SQ1，表示轿厢原停楼层1，按SB2、SB4，即X013、X014接通，表示呼叫楼层为2、4，则Y007、Y011接通，二层内选指示灯B、四层内选指示灯D亮，Y000接通，表示电梯上升。

接通SQ3，E1灭，E2亮，二层内选指示灯B灭，接通SQ6，E2灭，E3亮，接通SQ9，E3灭、E4亮，四层内选指示灯D灭，Y000断开（表示电梯上升停止），四层指示灯E4亮，电梯到达四层。

在轿厢原停楼层为1时，按SB6、SB10，E7、E10亮，电梯运行过程同上。

（17）从二层到三、四层：

接通X007即接通SQ3，表示轿厢原停楼层2，按SB3、SB4，即X000、X001接通，表示呼叫楼层为3、4，则Y010、Y011接通，三层内选指示灯C、四层内选指示灯D亮，Y000接通，表示电梯上升。

接通SQ6，E2灭，E3亮，三层内选指示灯C灭，接通SQ9，E3灭、E4亮，四层内选指示灯D灭，Y000断开（表示电梯上升停止），四层指示灯E4亮，电梯到达四层。

在轿厢原停楼层为2时，按SB9、SB10，E9、E10亮，电梯运行过程同上。

（18）从三层到二、一层：

接通X010即接通SQ6，表示轿厢原停楼层3，按SB2、SB1，即X012、X013接通，表示呼叫楼层为2、1，则Y007、Y006接通，二层内选指示灯B、一层内选指示灯A亮，Y001接通，表示电梯下降。

接通SQ3，E3灭，E2亮，二层内选指示灯B灭，接通SQ1，E2灭，一层内选指示灯A灭，Y001断开（表示电梯下降停止），一层指示灯E1亮，电梯到达一层。

在轿厢原停楼层为3时，按SB7、SB5，E6、E5亮，电梯运行过程同上。

（19）从四层到三、二、一层：

接通X011即接通SQ9，表示轿厢原停楼层4，

按SB3、SB2、SB1，即X014、X013、X012接通，表示呼叫楼层为3、2、1，则Y010、

Y007、Y006接通，三层内选指示灯C、二层内选指示灯B、一层内选指示灯A亮，

Y001接通，表示电梯下降。

接通SQ6，E4灭，E3亮，三层内选指示灯C灭，接通SQ3，E3灭，E2亮，二层内选指示灯B灭，接通SQ1，E2灭，一层内选指示灯A灭，Y001断开（表示电梯下降停止），一层指示灯E1亮，电梯到达一层。

在轿厢原停楼层为4时，按SB8、SB7、SB5，E8、E6、E5亮，电梯运行过程同上。

（20）从四层到三、二层：

接通X011即接通SQ9，表示轿厢原停楼层4，按SB3、SB2，即X014、X013接通，表示呼叫楼层为3、2，则Y010、Y007接通，三层内选指示灯C、二层内选指示灯B亮，Y001接通，表示电梯下降。

接通SQ6，E4灭，E3亮，三层内选指示灯C灭，接通SQ3，E3灭，二层内选指示灯B灭，Y001断开（表示电梯下降停止），二层指示灯E2亮，电梯到达二层。

在轿厢原停楼层为4时，按SB8、SB7，E8、E6亮，电梯运行过程同上。

（21）从四层到二、一层：

接通X011即接通SQ9，表示轿厢原停楼层4，按SB2、SB1，即X013、X012接通，表示呼叫楼层为2、1，则Y007、Y006接通，二层内选指示灯B、一层内选指示灯A亮，Y001接通，表示电梯下降。

接通SQ6，E4灭，E3亮，接通SQ3，E3灭，E2亮，二层内选指示灯B灭，接通SQ1，E2灭，一层内选指示灯A灭，Y001断开（表示电梯下降停止），一层指示灯E1亮，电梯到达一层。

在轿厢原停楼层为4时，按SB7、SB5，E6、E5亮，电梯运行过程同上。

（22）从四层到三、一层接通X011即接通SQ9，表示轿厢原停楼层4，按SB3、SB1，即X014、X012接通一下，表示呼叫楼层为3、1，则Y010、Y006接通，三层内选指示灯C、一层内选指示灯A亮，Y001接通，表示电梯下降。

接通SQ6，E4灭，E3亮，三层内选指示灯C灭，接通SQ3，E3灭，E2亮，接通SQ1，E2灭，一层内选指示灯A灭，Y001断开（表示电梯下降停止），一层指示灯E1亮，电梯到达一层。

在轿厢原停楼层为4时，按SB8、SB5，E8、E5亮，电梯运行过程同上。

致谢

参考文献

[1]叶安丽主编《电梯控制技术》第二版、机械工业出版社、2007年7月。

[2]史信芳主编《电梯技术》、电子工业出版社、1994年。

[3]李秧耕主编《电梯基本原理及安装维修全书》、机械工业出版社、2001年。

[4]国家建筑标准设计图集（电气）

[5]刘江主编