1、成都理工大学工程技术学院毕业论文 五层电梯的自动控制设计 作者姓名： 高向旭 专业名称： 电气工程及其自动化 指导教师： 王 安 讲师 五层电梯的自 动控制设计 - I - 摘 要 电梯是楼宇现代文明的标志，已成为高层建筑中不可缺少的垂直交通工具。随着科学技术的发展，近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制系统、 PLC 控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性 差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐
2、被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差、系统设计复杂。一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而 PLC 控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器电梯控制系统的技术改造。 关键词： 电梯 控制系统 PLC 程序设计 五层电梯的自 动控制设计 - II - Abstract Building elevator is a sign of modern civilization and has become indispensable for hi
3、gh-rise building in the vertical transport. Along with sciences and technologys development ,the recent years,our countrys elevator production technology obtained the rapidly expand. The elevator mainly divides into the mechanical system and the control system two maior parts, along with the automat
4、ic control theory and microelectronic technologys development,elevators dragging way and the control method has had the very big change , the exchange velocity modulation is the current elevator dragging main development direction.At present the lift control system mainly has three controlmodes： Fol
5、lowing electric crircuit control system, PLC control, microcomputer control system. Because the black-white control system the failure rate is high ,the reliability is bad,control mode not nimble as well as consumed power big and so on shortcomings ,at present has been eliminated gradually. Keywords
6、: Elevator， Control system， PLC， Program design 五层电梯的自 动控制设计 - III - 目录 摘要 .I Abstract . II 目录 . III 前言 . 1 1 电梯的概述 . 2 1.1 电梯的起源和发展 . 2 1.2 电梯的分类 . 3 1.3 电梯的主要性能指标 . 4 2 电梯控制系统 . 7 2.1 电梯的结构 . 7 2.2 电力拖动系统 . 8 2.3 电气控制系统 . 8 2.4 电梯的工作原理 . 9 3 PLC 可编程序控制器 . 10 3.1 PLC 的定义 . 10 3.2 PLC 的特点 . 10 3.3 P
7、LC 的结构及工作原理 .11 3.3.1 PLC 结构 .11 3.3.2 工作原理 . 13 3.4 PLC 控制系统与继电器控制系统的比较 . 14 4 电梯的 PLC 设计 . 16 4.1 电梯的控制要求 . 16 4.2 电梯 PLC 控制系统设计 . 16 4.3 PLC 的 选择 . 16 4.4 电梯结构图 . 18 4.5 输入输出分配表 . 19 4.6 内部继电器说明 . 20 4.7 PLC 梯形图 . 21 总结 . 24 致谢 . 25 参考文 献 . 26 五层电梯的自 动控制设计 - 1 - 前言 电梯作为现代智能建筑内的代步工具 ， 越来越显示出它的重要作用
8、 。 传统的电梯控制系统主要采用继电器 -接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用 PLC 组成的控制系统可以很好地解决上述问题 。 PLC 是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言 !控制灵方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，本次设计对传统电梯控制方式加以更新， 实现了 PLC 对电梯的自动化控制。 使电梯运行更加安全、方便、舒适。 五层电梯的自 动控制设计 - 2 - 1 电梯的概述 1.1 电梯的起源和发展 电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学
9、科和技术分支于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。 在电梯发明之前，人类就有了用“电梯”运货物或供人上下高层建筑的设计。早在公元前 1 世纪，罗马建筑师维特罗斯就利用升降台上下运货或运人了。不过，这种升降台是用人力、畜力或水力通过滑轮来操纵的。中世纪时期，有许多修道院建在险峻的峭壁上，进出修道院唯一的通道，就 是用篮子做的升降台。乘客站在里面，然后用绳子通过滑轮吊着篮子上升下降。这就是最原始的“电梯”。 到了 19 世纪，在世界博览会上首次展示了老式木制电梯。一位勇敢的男子乘坐这种电梯升到 4 层楼的高处，俯视者参观数秒钟后，又平安的落到地面，而不是像当时其他类似机器那样剧烈的撞
10、到地上。这就是电梯的初次公开亮相。 由于电梯的发明，数百万旅游者可以从帝国大厦的顶层观看梦幻般的景色，或者进入自由女神像、里约热内卢的耶稣像内部参观。英国的白金汉宫、莫斯科的克里姆林宫和梵蒂冈的圣彼得大教堂也是由于有了电梯才得以对外展示。 随着电 梯技术的不断发展，节约能源、提高工作效益、制作精良的设备以最高效和最可靠的方式来提高生产力成为电梯技术发展的一五层电梯的自 动控制设计 - 3 - 个重要方向。 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
11、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 。 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 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。
12、 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
13、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。 五层电梯的自 动控制设计 - 4 - 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
14、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
15、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。 1.3 电梯的主要性能指标 电梯作为建筑物的垂直交通工具，
16、其性能好坏直接影响到人们的生产生活，越来越引起人们的关注。对电梯性能的要求，一般有安全性、五层电梯的自 动控制设计 - 5 - 可靠性、舒适感和快速性、停站准确性、振动、噪声及电磁干扰、节能和装潢等几项。 1.安全性 电梯是运送乘客的，即使载货电梯通常也有人伴随，因此对电梯的第一要求便是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及 检修各环节都有密切联系。任何一个环节出了问题，都可能造成不安全的隐患，以致造成事故。电梯中设置有必要的安全设施，主要包括： （ 1） 超速保护装置； （ 2） 轿厢超越上下极限工作位置时，应切断控制电路的装置； （ 3） 撞底缓冲装置； （ 4） 对三项交流电源，应设有
17、断相保护装置和相序保护装置； （ 5） 设置厅门、轿门； （ 6） 电梯因中途停电或电气系统有故障不能运行时，应有轿厢慢速移 动措施。 2.可靠性 电梯的可靠性也很重要，如果一部电梯工作起来经常出故障，就会影响人们正常的生产和生活，给人们造成很大的不便。不可靠是事故的隐患，常常是不安全的起因。 3.舒 适感与快速性 电梯作为一种交通工具，对于快速性的要求是必不可少的，快速可以节省时间，这对于处在现代社会中的乘客是很重要的，快速性主要通过以下方法得到： （ 1） 提高电梯额定速度； （ 2） 集中布置多台电梯，通过增加电梯台数来节省乘客候梯时间； （ 3） 尽可能的减少电梯起、停过程中加、减速所用时间。 五层电梯的自 动控制设计 - 6 - 4.停站准确性 停站准确性又称平层准确度、平层精度。梯速在 1m/s 以上的电梯，减速停车阶段通常都采用速度闭环控制，强制轿厢按预定的速度曲线运行，因此平层精确度可以大大提高。 5.振动、噪声及电磁干扰 6.节能 现代电梯应合理的选择拖动方 式，以达到节能的目的。 7.装潢 现代电梯除了注重以上个方面性能外，还很注重外表装潢。 总之，现代电梯操纵简单，乘坐舒适、快捷，安全可靠，是高新技术的结晶，电梯技术越来越成为工业技术中的一个重要门类，引起广大的科技、管理人员的兴趣。
