交流轿内按钮货梯PLC控制系统设计Word文档下载推荐.docx
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PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。
因此，它己经成为电梯运行中的关键技术。
第1章电梯的电动机控制系统的控制方案
1电梯的简介
1.1电梯的发展
一、电梯控制技术发展
电梯控制技术通常可分为如下八个发展阶段：
（1）司机控制（Carhandlecontrol；
Carswitchoperation）。
也称手柄开关控制，是指电梯司机转动手柄位置（开断／闭合）来操纵电梯运行或停止。
（2）按钮控制（Pushbuttoncontrol；
Pushbuttonoperation）。
是指电梯运行由轿厢内操纵盘上的选层按钮或层站呼梯按钮来操纵。
某层站乘客将呼梯按钮按下，电梯就起动运行去应答。
在电梯运行过程中如果有其他层站呼梯按钮按下，控制系统只能把信号记存下来，不能去应答，而且也不能把电梯截住，直到电梯完成前应答运行层站之后方可应答其他层站呼梯信号。
此按钮控制1894年由奥梯斯公刊发明，控制单速电梯。
（3）微驱动平层控制。
1915年奥的斯公司发明，用两台电动机控制，其中一台起动，满速运行；
另一台下层停车。
（4）集选控制（Collectiveselectivecontrol；
Selectivecollectiveautomaticoperation）。
是在信号控制的基础上把呼梯信号集合起来进行有选择的应答。
电梯为无司机操纵。
在电梯运行过程中可以应答同一方向所有层站呼梯信号和按照操纵盘上的选层按钮信号停靠。
电梯运行一周后若无呼梯信号，就停靠在基站待命。
为适应这种控制特点，电梯在各层站的停靠时间可以调整，轿门设有安全触板或其他近门保护装置，以及轿厢设有过载保护装置等。
此集选控制1925年发明。
（5）交流双速控制。
从20世纪30年代起实行。
（6）直流变压调速控制。
从20世纪30年代初发展起来的盲流发电机——电动机的直流调速系统。
（7）交流调速控制。
20世纪70年代初发展起来的一种控制方式。
适用于2m／s以下的电梯。
（8）计算机控制。
从有触点的继电器／接触器→半导体无触点逻辑控制→微处理器，用微电脑控制电动机已有1位、8位、16位乃至32位的微机控制系统。
二、电梯规格和控制手段
就电梯规格而言，据奥的斯公司对控制手段和跟踪给定速度曲线情况的统计，40层以下大楼宜用常规电梯；
40～80层宜用双层轿厢电梯；
80层以上宜用空中大厅形式布局。
就控制手段而言，20世纪70年代初、中期用模拟量作为控制量；
20世纪70年代中期以后，用微机调速，用数字量做控制量；
将来，要变成全数字量的速度控制系统。
就跟踪给定速度曲线的情况而言，20世纪70年代初，速度控制采用按时间原则使轿厢起、制动；
20世纪70年代中期以后采用起动按距离原则控制。
三、电梯拖动技术的发展
从1889午起，过去的升降机开始采用电力驱动，成为名符其实的电梯。
电梯的驱动控制技术经历了直流电动机驱动控制、交流单速电动机驱动控制、交流双速电动机驱动控制、直流有齿轮、无齿轮调速驱动控制、交流调压调速驱动控制、交流变压变频调速驱动控制、及交流永磁同步电动机变频调速驱动控制等阶段。
19世纪末，采用沃德—伦纳德系统驱动控制的直流电梯。
20世纪初，开始出现交流感应电动机驱动的电梯，后来槽轮式（即曳引式）驱动的电梯代替了鼓轮卷筒式驱动的电梯，为长行程和具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。
20世纪上半叶，直流调速系统在中、高速电梯中占有较大比例。
1967年，晶闸管用于电梯驱动，交流调压调速驱动控制的电梯出现了。
1983年，出现了变压变频驱动控制的电梯，并迅速成为电梯主流产品。
1996年，研制出采用交流永磁同步电动机驱动技术的无机房电梯，电梯技术又一次地进行了革新。
四、电梯元器件技术的发展
电梯刚出现时，开始使用直流电动机，利用电枢串联电阻控制速度。
后来出现了交流感应电动机，于1900年应用在电梯上。
交流电梯开始是单速的，以后出现了双速电梯。
1915年研制成功电梯自动平层装置。
1933年，电梯速度达到了6m／s。
1949年出现了群控电梯。
1955年，真空管用在电梯控制上。
1963年，无触点半导体逻辑控制用在电梯上。
1967年，电梯应用可控硅技术，简化了电梯拖动系统。
1971年，电梯应用集成电路。
1975年以后，电梯开始应用计算机技术，电梯元器件技术的发展进入了现代领域。
在1956年以前，电梯以电磁设备技术为主，主要是对电磁继电器、平层装置、选层器等进行小型化和高性能化的工作。
20世纪70年代在电梯上是应用晶体三极管和可控硅整流技术的年代，电梯电力变换和控制装置均采用这些半导体器件。
接着在群控系统中应用IC集成电路，并组成复杂的逻辑回路。
20世纪80年代，在控制装置中逐渐淘汰了继电器元件，而综合应用了计算机、电力电子设备和各种传感器技术，以及VVVF技术和人工智能技术。
1.2电梯的分类
根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。
目前电梯的基本分类方法大致如下:
1按用途分类:
1.1乘客电梯,为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。
1.2载货电梯,主要为运送货物而设计,通常有人伴随的电梯。
1.3医用电梯,为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。
1.4杂物电梯,供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。
1.5观光电梯,轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。
1.6车辆电梯,用作装运车辆的电梯。
1.7船舶电梯,船舶上使用的电梯。
1.8建筑施工电梯,建筑施工与维修用的电梯。
1.9其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。
2按驱动方式分类:
2.1交流电梯,用交流感应电动机作为驱动力的电梯。
根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。
2.2直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。
这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。
2.3液压电梯,一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。
2.4齿轮齿条电梯,将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。
2.5螺杆式电梯,将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。
2.6直线电机驱动的电梯,其动力源是直线电机。
电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。
3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。
3.1低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。
3.2中速梯，常指速度在1.00～2.00m/s的电梯。
3.3高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。
3.4超高速，速度超过5.00m/s的电梯。
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。
4按电梯有无司机分类
4.1有司机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。
4.2无司机电梯，乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。
4.3有/无司机电梯，这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。
5按操纵控制方式分类
5.1手柄开关操纵，电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。
5.2按钮控制电梯：
是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。
5.3信号控制电梯，这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。
除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。
5.4集选控制电梯，是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。
5.5并联控制电梯，2～3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。
5.6群控电梯，是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。
群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。
6其它分类方式
6.1按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯。
6.2按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。
此外，还有双层轿厢电梯等。
7特殊电梯
7.1斜行电梯，轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行，是集观光和运输于一体的输送设备。
特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后，斜行电梯发展迅速。
7.2立体停车场用电梯，根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。
7.3建筑施工电梯，是一种采用齿轮齿条啮合方式（包括销齿传动与链传动，或采用钢丝绳提升），使吊笼作垂直或倾斜运动的机械，用以输送人员或物料，主要应用于建筑施工与维修。
它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械。
1.3电梯的基本规格、型号和主要性能指标
一、电梯的主参数及基本规格
电梯的主参数及基本规格是一台电梯最基本的表征，通过这些参数可以确定电梯的服务对象、运载能力和工作特性。
1．电梯的主参数
电梯的主参数包括额定载重量和额定速度。
（1）额定载重量：
单位为公斤（kg），是指保证电梯正常运行的允许载重量。
这是制造厂家设计制造电梯及用户选择电梯的主要依据，也是安全使用电梯的主要参数。
对于乘客电梯常用乘客人数（一般按75kg／人）这一参数表示。
电梯载重量主要有以下几种（kg）：
400、630、800、1000、1250、1600、2000、2500等。
（2）额定速度：
单位为米／秒（m／s），指电梯设计所规定的轿厢运行速度，是设计制造和选用电梯的主要依据。
常见有以下几种：
0．63、1．06、1．60、1．75、2．50、4．00m／s等。
2．基本规格
主要有如下几种参数组成：
（1）电梯的用途：
指客梯、货梯、病床梯等，它确定了电梯的服务对象。
（2）额定载重量：
电梯的主参数之一。
（3）额定速度：
电梯主参数之一。
（4）拖动方式：
指电梯采用的动力驱动类型，可分为交流电力拖动、直流电力拖动、液压拖动等。
（5）控制方式：
指对电梯运行实行操纵的方式，可分为手柄控制、按钮控制、信号控制、单梯集选控制、并联控制、梯群控制等。
（6）轿厢尺寸：
指轿厢内部尺寸和外廊尺寸，以深×
宽表示。
内部尺寸由梯种和额定载重量（或乘客人数）确定,它也是司梯人员应掌握用以控制载重量的主要内容。
外廊尺寸关系到井道的设计。
（7）厅、轿门的型式：
指电梯门的结构型式。
按开门方向可分为中分式、旁开式（侧开式）、直分式（上下开启）等几种。
按材质和功能有普通门、消防门、双折门等。
按门的控制方式有手动开关门和自动开关门等。
（8）层站数：
各层楼用以出入轿厢的地点为站，电梯运行行程中的建筑层为层。
如电梯实际行程15层，有11个出入轿厢的层门，则为15层／11站。
二、电梯的型号
1．进口电梯型号的表示
随着改革开放，众多国外电梯制造厂家产品涌入国内及兴办合资、独资电梯制造厂。
每个国家都有自己的电梯型号表示方法，合资厂也沿用引进国命名型号的规定使用，无法一一列举。
总体分以下几类：
①以电梯生产厂家公司及生产产品序号如：
TOEC—90，前面的字母是厂家英文字头，为天津奥的斯电梯公司，90代表其产品类型号。
②以英文字头代表电梯的种类，以产品类型序号区分，如：
三菱电梯GPS—Ⅱ,前面字母为英文字头代表产品种类,Ⅱ代表产品类型号。
③以英文字头代表产品种类，配以数字表征电梯参数，如：
“广日”牌电梯，YP—15—CO90，YP表示交流调速电梯，额定乘员15人，中分门，额定速度90m／min。
以及其它表示方法等等。
因此，必须根据其产品说明书了解其参数。
2．我国标准规定电梯型号的表示
1986年我国城乡建设环境保护部颁发的JJ45—86《电梯、液压梯产品型号的编制方法》中，对电梯型号的编制方法作了如下规定：
电梯、液压梯产品的型号由类、组、型、主参数和控制方式等三部分组成。
第二、第三部之间用短线分开。
第一部分是类、组、型和改型代号。
类、组、型代号用具有代表意义的大写汉语拼音字母（字头）表示，产品的改型代号按顺序用小写汉语拼音字母表示，置于类、组、型代号的右下方。
第二部分是主参数代号，其左上方为电梯的额定载重量，右下方为额定速度，中间用斜线分开，均用阿拉伯数字表示。
第三部分是控制方式代号，用具有代表意义的大写汉语拼音字母表示。
如下图1-1所示：
三、电梯的性能指标
评价电梯调速方法的好坏，主要看这种调速方法的调速指标如何。
调速指标分为技术指标和经济指标。
选择调速方法时，要在满足技术指标要求的前提下，考虑经济指标。
1、技术指标
技术指标又分为静态性能指标和动态性能指标。
（1）静态性能指标。
静态性能指标指系统稳定运行时的性能指标。
对电梯系统来说比较重要的静态性能指标有静差率、调速范围、平滑性和调速时的输出等。
1）静差率。
静差率也称速度变化率，是指电动机由理想空载转速到额定负载时转速的变化率。
静差率与电动机机械特性曲线的硬度及理想空载转速有关。
理想空载转速一定时，机械特性越硬，静差率越小，表明电动机相对稳定性就越高；
在机械特性曲线硬度相同的情况下，理想空载转速越高，静差率越小。
2）调速范围。
调速范围是指在额定负载时，电动机能运行的最高速度Nmax和最低速度Nmin之比，不同的生产机械对调速范围有不同的要求，但希望调速范围大些是共同的要求。
对于电梯而言，Nmax越大意味着电梯运行速度越快，Nmin越小意味着电梯平层准确度越高。
要想提高调速范围，必须设法提高Nmax。
或降低Nmin。
电梯的最高速度Nmax主要受到机械强度、换向及人体承受能力等方面的限制，最低速度Nmin主要受到低速时相对稳定性和静差率的限制。
静差率和调速范围这两个指标是互相制约的。
3）调速的平滑性。
平滑性用平滑系数φ来衡量，表示调速时相邻两级转速的接近程度，它等于相邻两级转速之比，平滑系数φ越接近1，相邻两级速度就越接近，调速的平滑性就越好，对于电梯来说，表现为乘坐舒适感越好。
无级调速时φ=1，即表示转速连续可调，此时调速的平滑性最好。
电动机调速的方法不同，得到的调速级数和平滑性也不同。
4）调速时的输出。
调速时的输出指在保证电动机Ia=In的前提下，调速时电动机允许输出的功率和转矩。
按电动机调速时输出的功率和转矩不同，调速可分为恒转矩调速和恒功率调速。
属于恒转矩调速的调速方法有电枢回路串电阻调速和降压调速等；
属于恒功率调速的调速方法是弱磁调速。
每一个负载有自己的负载转矩特性，负载转矩特性有三种：
恒转矩负载特性、恒功率负载特性和泵类负载特性。
若想要使电动机得到充分利用，在为生产机械选择调速方案时，要注意调速方案与负载转矩特性的匹配问题，即恒转矩负载特性的生产机械要选择恒转矩调速方案。
电梯是恒转矩负载特性的生产机械，所以要选择恒转矩调速方案。
（2）动态性能指标。
动态性能指标用来衡量系统调节过程中的性能。
主要包括跟随性能指标和抗扰性能指标两种。
1）跟随性能指标。
跟随性能指标主要反映系统动态过渡的快速性和平稳性。
常有以下几个指标来衡量。
a．上升时间。
在阶跃响应过程中，输出量从零开始，第一次上升到稳态值所经历的时间称为上升时间，它反映系统动态响应的快速性。
b．超调量。
在阶跃响应过程中，输出量超出稳态值的最大偏差与稳态值之比的百分值称为超调量，它反映系统的相对稳定性，超调量越小，说明系统相对稳定性越好。
c．调节时间。
在阶跃响应过程中，输出衰减与稳定值之差进入±
5％或±
2％的允许误。
1.4电梯的运行过程简介
电机何时启动、换速以及电机转向是由PLC根据电梯呼梯、减速等信号做出决策,发出信号。
当继电器接收到PLC控制器发出的呼梯方向信号,启动电动机,达到最大速度后,匀速运行,在到达目的层的减速点时,PLC控制器发出切断高速度信号,异步电机以设定的减速度将最大速度减至爬行速度。
电梯的电气控制系统是一个控制逻辑十分复杂的大型控制系统，主要完成两大功能，其一是对主机的控制，即完成主机的启动、平层、停层、呼叫优先响应、信号回收、故障保护等控制功能，其中，以呼叫优先响应的控制逻辑最为复杂；
其二是对开关门电机的控制，即完成开关门电机的平层启动、呼叫响应、限时或信号关闭、故障保护等控制功能。
当乘客进入轿厢后，如果是由电梯司机（即经过专门训练的，并经有关部门考试认可的受权操纵的人）操纵的电梯，则由司机根据乘客欲前往的层站，逐一按下相应层站的选层按钮，便完成了运行指令的预先登记，电梯便自动决定运行方向。
再按启
动按钮，电梯自动关门，当门完全关闭后，门锁微动开关闭合，使门锁继电器吸合，电梯开始启动、加速，直至稳速运行。
当电梯到达欲停靠的目的层站前方某一距离位置时，由井道传感器向电梯控制系统发出转换信号，电梯便自动减速准备停靠。
当轿厢进入到平层区（即停靠层站上方或下方的一段有限距离）时，井道平层传感器动作，发出平层信号控制轿厢准确平层，并自动取消，自动开门。
对某类电梯，如果在平层时平层精度超过标准要求，则电梯进行校正运行，电梯以最低的速度慢行到准确平行位。
如果继续平向运行，司机只需按下启动按钮，电梯便按预先登记的楼层，按序逐一自动停靠，自动开门。
在电梯运行过程中，如果厅外有人按下厅门召唤电钮，只要申请乘梯方向符合此时电梯运行方向，则电梯能被顺向截停。
当同向登记指挥都已被执行以后，司机只要按下启动按钮，电梯便自动换向运行，执行另一方向的运行登记指令。
如果电梯在某一层站关门时，有人或物碰触了门安全触板，或被非接触式的光电式、电子式装置检测到关门障碍时，电梯便停止关门并立即转为开门。
如果欲乘电梯的乘客正逢电梯关门时，可按下厅外上、下召唤按钮中与电梯欲行方向相同的一个按钮，电梯便立即开门，这种操作，称为本层开门。
如果由于乘客过多而超载，则电梯超载检测装置发出超载信号，在声光提示的同时，阻止电梯启动并开门，直到满足限载要求，电梯方能恢复正常运行。
如果是无司机操作的电梯，当乘客进入轿厢时，只需按下欲前往的层站按钮。
电梯在到达规定的6-8s停站延迟时间时，便自动关门启动、加速，直至稳速运行。
在运行过程中，可逐一根据各楼层厅外召唤信号，对符合运行方向的召唤信号，将逐一应答，自动停靠，自动开门。
在完成同向全部登记以后，如有反向厅外召唤信号，则电梯自动换向运行，应答反向厅外召唤信号。
如果没有召唤信号时，电梯便自动关门停机，或自动驶回基站关门待命。
如果某一楼层再有召唤信号，电梯便自动启动前往应召。
在本课题中是三层楼电梯的电气控制系统，分别用PLC的指令表程序和梯形图语言来实现电梯主机的呼叫响应和开关门电机的启动和关闭控制。
1.5轿内按钮电梯的主要性能指标与特点
轿内按钮控制、自动平层、自动开关门电梯电气控制系统：
1有专职司机控制；
2自动开关门；
3到达预定停靠的中间曾站时，提前自动将预定快速运行切换为慢速运行，平层时自动停靠开门；
4到达两端站时，提前自动强迫电梯由额定快速运行切换为慢速运行，平层时自动停靠开门；
5厅外有召唤装置，而且召唤时；
（1）厅外有记忆指示灯信号；
（2）轿内有音响信号和召唤人员所在层站位置及要求前往方向记忆指示灯信号灯；
6厅外有电梯运行方向和所在位置指示灯信号；
7自动平层；
8召唤要求实现后，自动消除轿内外召唤位置和要求前往方向记忆指示灯信号；
9开电梯时，司机只需点按
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