变频调速电梯的PLC控制

河北建筑工程学院2003年毕业设计１1变频调速电梯的PLC控制系统设计任务书一控制要求电梯是现代高层建筑中必不可少的起重运输设备。本设计对象为一变频调速电梯，要求具有以下基本功能：1轿内指令登记与消除。2厅外召唤指令的登记与消除。由司机状态下，厅外召唤不参与选向而由司机控制。无司机状态下，轿内指令具有优先权，即电梯停靠后，从电梯自动开门到自动关门结束前，轿内指令优先于召唤指令。在这段时间内，召唤指令不参与选向控制。3自动开关门。电梯到达预定层站并停靠后应自动将门打开。由专职司机状态下，按下关门按钮，关门后自动运行；无专职司机状态下，延时后自动开门，关门后自动运行。4楼层及运行方向指示。5自动选项。电梯应能根据所处的楼层及轿内指令确定目的楼层（无司机状态下，召唤指令必须也参与选向）并自动选择合理的运行方向。6自动运行，换速及平层。7应具有各种相应的安全保护以及报警（如超载报警等），照明等功能。8电梯运行状态由三档位钥匙开关实现。电梯运行状态又有司机，无司机和检修三种状态组成。检修状态时，点动控制开关门，电梯慢速点动上下，以便利于维修。9具有停电应急处理措施。10具有满载直驶功能。二设计任务1电梯电气控制方案的选择。河北建筑工程学院2003年毕业设计２12安控制要求设计主电路和各种辅助电路。3安控制要求统计I/O点数，选择PLC型号，完成I/O端口分配；选择变频器型号，熟悉其端口情况。4设计可编程序控制器及变频器I/O接口电路。5设计梯形图，编制控制程序（以利于现场调试）。6程序调试（视条件而定）。三技术报告要求1阐述当前电梯和变频控制概况及国内外水平，电梯及变频器的基本结构，基本工作原理及控制要求。2控制方案分析，程序设计技巧及心得体会。3绘制电气原理图，指令表。4列出参考资料目录。河北建筑工程学院2003年毕业设计３1第一章电梯简介第一节电梯的发展史随着我国经济建设事业的迅猛发展，人民物质文化生活的迅速提高，我国的建筑也已成为支柱行业，并日益发展壮大起来。伴随建筑业的发展，为建筑物内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异的发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种工作和生活中的必须设备，电梯和汽车一样，已经使人们频繁乘用的交通运输工具。就然我们关注一下电梯的发展史：1852年美国人伊莱沙。格雷夫斯。奥梯斯发明了世界上第一部以蒸汽机为动力，配有安全装置的客梯，在1857年被安装在纽约市豪华商厦里。1889年美国奥迪斯电梯公司首先推出用电力拖动的电梯，他安装在纽约的戴纳斯特大厅里。1903年美国制造商奥迪斯发明了由直流电动机带动的拽引式电梯。1971年电梯控制电路中，采用了集成电路。1972年生产出了数控电梯，是控制系统结构紧凑，提高了系统的可靠性。随着微型计算机技术的发展，微处理机系统于1976年用于电梯控制系统（VVVF系统）。它不仅降低了电梯的能耗和维修费用，提高了控制系统的可靠性，更便于电梯的适用于管理。进入80年代，电梯控制技术又有了新的变化，1984年日本推出了用交流电动机变压变频调速拖动系统电梯，通过电压电流和速度的信号反馈，有计算机对交流电动机进行调节，从而改善了电梯的运行效率。他将取代直流调速电梯和交流调速电梯，是我国电梯制造的发展方向。同年在日本将其用于2m/s以上的高速电梯。1985年以后，又将其延伸到中，低速交流调速电梯。交流变频调速技术，被认为是电梯行业的当代技术。河北建筑工程学院2003年毕业设计４11985年日本生产出世界上第一台螺旋式自动扶梯，使启明显减小了占地面积。1993年日本生产的12.5m/s世界上最高速的交流变频调速电梯已投入运行。第二节电梯生产与使用情况当今世界，电梯的生产情况与使用数量已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。有一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。进入90年代，在世界各地运行的电梯有400多万台，其中日本就有4万台。全世界每年电梯需求量大约在15万台左右。其中日本需3万台美国需2万台，欧洲需5万台，东南亚需1。2万台。预计近十年内世界年平均增长率为7%，亚太地区的年增长率为9%。世界上有名的几家电梯公司，诸如：美国奥梯斯公司，瑞士迅达公司，日本三菱和日立公司，芬兰科恩公司等，其电梯的产量，已占世界市场的51%。其中澳梯斯公司和三菱公司是世界上年产量最大的电梯生产企业。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成为电梯家族中新的组成部分。电梯式机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动，电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性，舒适感和美学等问题。而对现代电梯尤其重要的是，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已采取了多项安全保护措施。在中国，解放前，全国只有2000台电梯，几乎没有电梯生产企业。解放后，随着我国经济建设的发展，电梯企业应运而生。我国的电梯企业由60年代开始起步，到了70年代以初具规模。在1949年至1979年的30年中，我国总共生产安装电梯约1万台。那时电梯产品以低速直流梯和双速梯为主，生产厂不超过10家。自1979年至今的20年间电梯产量有了飞速的增长：全国共生产电梯28.8万台（其中自动扶梯和自动人行道3.13万台），出口电梯2555台（其中扶梯1703台）；产品的结构也发生了明显的变化：老的直流电梯已被淘汰，交流双速梯、ACVV交流调速梯逐渐被VVVF交流变频变压调速电梯所取代，控制系统已在大量采用PLC和微电脑控制技术，最高梯速已达到4m/s；行业出现了翻天覆地的变化：电梯企业的生产条件、人类素质、管理水平有了极大的改善与提高，上海三菱、天津OTIS、中国河北建筑工程学院2003年毕业设计５1迅达、苏州迅达、广州日立、西子OTIS等一批企业的面貌已可与国际上最先进的电梯公司相媲美；民族品牌如苏州江南、常州飞达、上海华立、浙江巨人、天津利通、山东百斯特等在市场上也很活跃，并有一定量的出口。目前，我国已引进转化了发达国家的先进技术标准，已成为国际标准化组织ISO/TC178电梯、自动扶梯和自动人行道技术委员会的正式成员。我国电梯已形成了设计制造、安装调试、维修保养一条龙服务的一个完整的行业，维持着全国30万台在用电梯的正常运行，新装电梯年销售额超过了100亿人民币。电梯是机-电一体的用于高层建筑的复杂运输设备。它涉及机械工程、电子技术、电力电子技术、电机与拖动理论、自动控制理论、电力拖动自动控制系统、微机技术和土建工程等多学科领域。目前电梯的生产情况和使用数量已成为一个国家现代程度标志之一自改革开放以来，我国的电梯产业，无论是电梯产量还是技术管理水平，都取得了飞速发展。随着微电子技术和电力电子技术的发展和完善，交流调速技术不断发展并日趋成熟。因此，在电梯控制技术上，已呈现出用交流调速取代直流调速的趋势。采用交流双速异步电动机作为电动机的双速电梯的双速电梯，由于其拖动系统和电气控制系统的结构简单，成本低廉，维修方便。因此，在1.0m/s以下的低速梯中，仍被广泛使用着。但采用交流调频调压调速拖动系统的电梯，可以比较好的消除交流调压调速拖动系统电梯的缺陷。与采用交流调压调速拖动系统的电梯比较可节能40%--50%,与直流拖动电梯比较节能在65%--70%左右。目前交流调压调速电梯技术已趋成熟，一些企业都有成功的产品。微机控制电梯时电梯技术的方向，一些生产企业与科研单位相结合，相继推出了微机控制的电梯新机型，是控制功能得到增强，电梯的性能得到改善，明显提高了可靠性。除了合资企业外，也有其他厂家开发出了变频调速电梯新产品。另外，用可编程序控制器（PC）取代继电器控制系统的机型也已投产，使电梯性能得到改善，故障率明显降低。在技术上，应该说这是一大进步，用PC对电梯进行控制还是有前途的。有些生产企业开发了紧急供电装置，防火厅门，地震控制，自监测以及语言合成等电梯新功能；对机械系统采用了新结构，新材料，新技术和新工艺。总之，与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距，但国内电梯技术正以迅猛的发展速度赶超世界先进水平。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年需量已达1万台左右，约占亚洲市场的1/5。一些合资企业在出口创汇方面也作了贡献。河北建筑工程学院2003年毕业设计６1第三节电梯的基本结构从总体来讲，电梯由机械系统和控制系统组成。其机械部分由拽引系统、轿箱和门系统、平衡系统、导向系统以及机械安全保护装置等部分组成；而电气控制部分由电力控制系统、运行逻辑功能控制系统组成。1拽引系统拽引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由拽引机、拽引钢丝绳、导向轮和反绳轮组成。1）拽引机拽引机位电梯的运行梯用动力，由电动机、拽引轮和电磁制动组成。根据电动机与拽引轮之间是否有减速箱，又可分为有齿拽引机和无齿拽引机。其中无齿拽引机的电动机直接驱动拽引轮，一般用于2m/s以上的高速电梯。由于这种电梯没有减速箱，所以其传动效率较高，噪声小，传动平稳。而有齿拽引机的电动机通过减速箱驱动拽引轮，从而降低了电动机的输出转速，提高了输出转矩。如果拽引机的拽引轮安装在主轴的伸出端，称为单支撑式（悬臂式）拽引机，这种结构简单轻巧，适用于起重量较小（额定起重量不大于1t）的电梯。如果拽引轮两侧均有支撑，则称为双支撑式拽引机。这种结构适用于大重量的电梯。2）拽引钢丝绳拽引钢丝绳由钢丝绳股和俄绳芯组成。我国使用钢丝绳的强度有1274、1327、1519n/mm*mm三种。电梯拽引钢丝绳承受着电梯的全部悬挂重量，并绕着拽引轮、导向轮、反响轮反复弯曲，绳在拽引轮绳槽中承受很高的比压，还要频繁承受电梯启动和制动的冲击。因此，对电梯拽引钢丝绳的强度、耐磨性和绕行均有很高的要求。2轿箱和对重装置轿箱是用来运送乘客或货物的电梯组件，由轿箱架和轿箱体组成。对中装置位于井道内，通过拽引绳井拽引轮与轿箱连接。在电梯运行过程中，对中装置通过对重导靴在对中到柜上滑行，其平衡作用。对中装置由对重架和对重铁块两部分组成。3导向轮和反向轮河北建筑工程学院2003年毕业设计７1导向轮使将拽引钢丝绳一向对重或轿箱的钢丝绳轮，安装在拽引机架或承重梁上。反绳轮使设置在轿箱顶部和对中顶部位置的动滑轮以及设置在机房里的定滑轮。4减速箱有齿拽引机的减速箱一般采用蜗轮蜗杆传动。其优点是：传动比大、运行平稳、噪声低和体积小。在减速箱中，蜗杆可以置于蜗轮的上面，称为蜗杆上置式结构。这种结构的蜗轮蜗杆啮合面不易进入杂物，但可润滑性较差。若蜗杆置于蜗轮下面，则称为蜗杆下置式结构。这种结构的蜗杆可浸在减速箱体的润滑油中，是齿的啮合面得到充分润滑，但要求蜗杆的伸出端要有良好的密封，以防润滑油渗漏。5拽引轮拽引轮安装在拽引轮的主轴上，是拽引轮的工作部分，在拽引轮缘上开有绳槽，拽引轮靠钢丝绳与绳槽之间的摩擦力来传递动力，当拽引轮两侧的钢丝绳有一定拉力差时，应保证拽引刚绳不打滑。为此必须使绳槽具有一定的形状。在电梯中常见的绳槽形状有半圆槽、带切口半圆槽和楔形槽三种。6电磁制动器电梯制动器安装在电动机轴与蜗杆轴的连接处，是通过制动瓦对制动轮抱合时产生的摩擦力来使电梯停止运动的装置。电磁制动器一般由以下几部分组成：电磁铁、制动臂、制动瓦、制动弹簧。第四节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被作为基站。起点站和终点站称两端站，两端站之间的停靠站称中间站。各站的厅外设有召唤箱，箱上设有供乘用人召唤电梯用的召唤按钮和触钮。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只按钮或触钮。而河北建筑工程学院2003年毕业设计８1电梯的轿箱内都设置有（杂物电梯除外）操纵箱，操纵箱上设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外指令按钮或触钮，操纵箱上的按钮或触钮发出的电信号称内指令信号。80年代中后期，触钮已被微动按钮所