三層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

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1、 三層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：1) 總體方案設(shè)計(jì)2) 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3) 軟件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4) 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，完成系統(tǒng)控制硬件圖基本要求：1) 繪制系統(tǒng)的電氣控制線路原理圖；2) 繪制I/O端子接線圖表；3) PLC外部接線圖；4) 電梯控制程序流程圖；5) 程序仿真；6) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū)一份(要求參考相關(guān)學(xué)術(shù)論文5篇以上)。7) 查閱并翻譯1篇與設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的英文材料(2000字以上)。2. 設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)（1）當(dāng)電梯停于某層，有一高層呼叫時(shí)，電梯上升到呼叫層停止；當(dāng)停于某層有一底層呼叫是，電梯下降到呼叫層停止(2) 當(dāng)電梯停于某層有多

2、個(gè)高層呼叫時(shí)，電梯先上升到較低的呼叫層，停10秒后繼續(xù)上升到較高呼叫層，相應(yīng)完畢后停止。當(dāng)電梯停于某層有多個(gè)底層呼叫時(shí)，電梯先下降到較高的呼叫層，停10秒后繼續(xù)下降到低呼叫層，相應(yīng)完成后停止。（3）系統(tǒng)應(yīng)具備：有司機(jī)、無(wú)司機(jī)、消防三種工作模式（4）系統(tǒng)還應(yīng)具備以下幾種功能：a. 自動(dòng)響應(yīng)轎廂服務(wù)指令信號(hào)b. 自動(dòng)完成轎廂層樓位置顯示(二進(jìn)制方式)c. 自動(dòng)顯示電梯運(yùn)行方向。d.具有電梯直達(dá)功能和反向最遠(yuǎn)停站功能3指定查閱的主要參考文獻(xiàn)1 廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京 機(jī)械工業(yè)出版社，2004 2 王兆義.可編程控制器教程.北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 3 SIEMENS公司.SIMATIC

3、 S7-300可編程序控制器使用手冊(cè).2004. 4 SIEMENS公司.SIMATIC S7-300和S7-400梯形邏輯編程手冊(cè).2004.5 皮壯行.可編程序控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例M.北京 械工業(yè)出版社.20006 陳家盛.電梯結(jié)構(gòu)原理記安裝維修.機(jī)械工業(yè)出版社.2006 3進(jìn)度安排設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱(chēng)起 止 日 期1查閱和搜集設(shè)計(jì)資料，制定設(shè)計(jì)方案 2012.2.28 2硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3軟件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5評(píng)閱及答辯 2012.6.51摘 要IABSTRACTII第一章 緒論III1.1 有關(guān)電梯的論述III1.1.1 電梯的發(fā)展史III1.1.2 電梯的發(fā)

4、展趨勢(shì)V第二章 電梯的結(jié)構(gòu)12.1 電梯的主要構(gòu)成12.2 電梯的工作原理4第三章 硬件選型53.1 PLC的基本概念53.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)53.3 PLC的特點(diǎn)73.4 PLC控制電梯的特點(diǎn)83.5 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域8第四章 PLC硬件設(shè)計(jì)10 4.1 PLC的選擇104.1.1 電梯的初始狀態(tài)124.1.2 電梯的控制要求124.2 PLC的硬件選擇13第五章 電梯的硬件設(shè)計(jì)135.1 電梯的主機(jī)電力拖動(dòng)與調(diào)整145.2 曳引力的計(jì)算165.3 比壓計(jì)算175.4 減速器的設(shè)計(jì)與選擇185.5 電機(jī)容量與型號(hào)的選擇205.6 門(mén)的拖動(dòng)系統(tǒng)215.7電梯運(yùn)行狀態(tài)與邏輯運(yùn)行要求225.7.

5、1 應(yīng)具備的工作狀態(tài)225.7.2 開(kāi)/關(guān)門(mén)控制235.7.3 電梯信號(hào)的登記與消除235.7.4 電梯方向的確定、保持和改變24第六章 軟件設(shè)計(jì)256.1 PLC的工作原理256.2 PLC的編程語(yǔ)言256.2.1 梯形圖編程語(yǔ)言256.2.2 語(yǔ)句表編程語(yǔ)言266.3 PLC基本指令266.3.1 位邏輯指令266.3.2 輸出指令與其他指令276.3.3 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令286.4 程序流程圖306.5 I/O 端子分配表316.6 PLC型號(hào)選擇316.7 PLC的外部接線圖32第七章 程序設(shè)計(jì)357.1 無(wú)司機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的梯形圖：357.2有司機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的梯形圖：417.3 消防運(yùn)行

6、狀態(tài)梯形圖：447.4 無(wú)司機(jī)運(yùn)行仿真45第八章 結(jié)論47致謝48參 考 文 獻(xiàn)49四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要 電梯是一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物。也有臺(tái)階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱(chēng)自動(dòng)電梯。服務(wù)于規(guī)定樓層的固定升降設(shè)備。它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15o的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物。電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)重要方向，成為當(dāng)

7、前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。為此，自行設(shè)計(jì)并制作了3層 集選電梯。此電梯所采用的類(lèi)型為西門(mén)子公司 S7 系列的超小型S7-200 可編程序控制器。PLC程序設(shè)計(jì)采用模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實(shí)現(xiàn)的條件及原則設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊。設(shè)計(jì)的程序完成電梯自動(dòng)運(yùn)行功能如：內(nèi)選外召喚信號(hào)的登記、消號(hào)、到層開(kāi)門(mén)、上下自動(dòng)運(yùn)行等。合理分配轎廂內(nèi)指令的執(zhí)行和廳外召喚的應(yīng)答。關(guān)鍵詞：PLC 電梯 邏輯控制 程序設(shè)計(jì) ABSTRACTThe elevator is a motor for the power of the vertical lift, equipped with the box shape nac

8、elles, used for multistory buildings by people or shipped the goods. Also have TaiJieShi, step plate into the crawler continuous operation, commonly known as the automatic elevator. Service in the provisions of the floor and equipment fixed. It has a its compartments, run in at least two columns of

9、vertical or dip Angle is less than 15 o rigidity between guide. The size and structure form facilitate compartments in loading and unloading goods or passengers.The elevator as tall buildings important traffic tools and peoples work and life has become increasingly close contact. PLC as a new genera

10、tion of industrial controller, with its high reliability and technology advanced, in the elevator control have been widely used, so that the elevator from the traditional relay control mode for the development of the computer control of an important direction, become the elevator control and technol

11、ogical transformation one of the hotspots. Therefore, to be designed and made three layers of collection selection elevator. The elevator the types of Siemens company S7 series of small-sized S7-200 PLC. PLC program design USES modular programming ideas, according to each function of the realization

12、 of the principle and design conditions each functional modules. Design process automatically run the elevator function like: choose the call of the signal in the registration and elimination number, to open the door, automatic running up and down the floor, etc. Reasonable distribution in the execu

13、tion of the instructions compartments and hall summoned the response. 第一章 緒論1.1 有關(guān)電梯的論述1.1.1 電梯的發(fā)展史 據(jù)國(guó)外有關(guān)資料介紹，公元前2800年在古代埃及，為了建筑當(dāng)時(shí)的金字塔，曾今使用過(guò)由人力驅(qū)動(dòng)的升降機(jī)械。公元1765年瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)后，1858年美國(guó)研制出以蒸汽為驅(qū)動(dòng)力、并通過(guò)帶傳動(dòng)和渦輪減速裝置驅(qū)動(dòng)的電梯。1878年英國(guó)的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯，并隨著水壓提的出現(xiàn)，淘汰了蒸汽梯。后來(lái)又出現(xiàn)了采用液壓泵和控制閥以及直接柱塞式和側(cè)塞式結(jié)構(gòu)的液壓梯，這種液壓梯至今仍為人們所采用。 梯得以廣泛使用的根

14、本原因在于采用了電力作為動(dòng)力來(lái)源。18世紀(jì)末發(fā)明了點(diǎn)擊，隨著電動(dòng)機(jī)的發(fā)展，19世紀(jì)初開(kāi)始使用交流異步單速和雙速電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力的交流單、雙速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電梯，特別是交流雙速電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，顯著改善了電梯的工作性能。由于這種電梯的制造和和維修成本低廉，因此，在速度為0.63m/s一下的電梯品種中，至今仍廣泛采用這類(lèi)交流雙速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯。在20世紀(jì)初，美國(guó)的奧的斯電梯公司首先使用直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，生產(chǎn)出一槽輪式驅(qū)動(dòng)的直流電梯，從而為后來(lái)的高速度、高行程電梯的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)30年代美國(guó)紐約市的102層摩天大樓建成美國(guó)的奧的斯電梯公司為這座大樓制造和安裝了74臺(tái)速度為6.0m/s的電梯。從此

15、以后，電梯一直在日新月異地發(fā)展，目前電梯的產(chǎn)品，不但規(guī)格品種多、自動(dòng)化程度高，而且安全可靠、乘坐舒適。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，PC成功地應(yīng)用到電梯的電氣控制系統(tǒng)中去后，電梯產(chǎn)品的質(zhì)量和運(yùn)行效果顯著提高，電梯的速度已高達(dá)10m/s以上。1967年，由于電子技術(shù)及半導(dǎo)體器件的發(fā)展，出現(xiàn)了交流調(diào)壓調(diào)速(ACVV)控制。交流調(diào)壓調(diào)速是通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓來(lái)改變轉(zhuǎn)差率s的方法實(shí)現(xiàn)調(diào)速。交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)晶閘管交流調(diào)壓電路中晶閘管的觸發(fā)脈沖相位，即調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的端電壓，達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。交流調(diào)壓調(diào)速控制電梯在起動(dòng)、穩(wěn)速及制動(dòng)的全過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，將速度給定曲線以模擬量或數(shù)字量的形式送入電

16、梯傳動(dòng)系統(tǒng)，在反饋控制的作用下，使電機(jī)轉(zhuǎn)速跟蹤給曲線變化。其制動(dòng)減速可采用能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)等方式，乘坐舒適感、平層精度均優(yōu)于變極調(diào)速雙速電梯，其缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的發(fā)熱較大、能量消耗較大。1976年，微處理器應(yīng)用于電梯控制。在1980年，出現(xiàn)了將微機(jī)用于速度控制和運(yùn)行管理控制的全電子化交流反饋控制的電梯，其精確的控制使電梯的舒適感和群控性能得到進(jìn)一步提高。應(yīng)用微機(jī)取代繼電器控制邏輯實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，進(jìn)一步提高電梯的性能和可靠性，并減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試要求，是電梯控制技術(shù)的方向。 1984年，由于固態(tài)功率器件的不斷發(fā)展及微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速(VVVF)電梯控制系統(tǒng)。交流變頻調(diào)速是通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)定

17、子繞組供電電壓的幅值及頻率來(lái)調(diào)速的。它通過(guò)電壓、電流和速度的信號(hào)反饋，由計(jì)算機(jī)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)控制，使電梯運(yùn)行效率大大提高，運(yùn)行性能更加完善。VVVF電梯以其獨(dú)特的先進(jìn)技術(shù)和性能，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、快速、舒適、平層、準(zhǔn)確、低噪音、安全等目標(biāo)。由于其具有優(yōu)越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)能效果，已取代交流調(diào)壓調(diào)速電梯成為電梯控制方式的主流。在電梯控制系統(tǒng)方面，目前國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的電梯正在推廣32位微機(jī)控制系統(tǒng)。并已經(jīng)開(kāi)始淘汰16位以下微機(jī)控制系統(tǒng)。利用微機(jī)對(duì)電梯的控制不僅能使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)的提高，也將大大提高電梯運(yùn)行效率。它們都采用閉環(huán)反饋單微處理機(jī)控制系統(tǒng)或多微處理機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。在電梯傳動(dòng)系統(tǒng)方面，采

18、用交流變壓變頻(VVVF)調(diào)速技術(shù)，使電梯從超低速到高速無(wú)級(jí)調(diào)速高精度運(yùn)行，具有節(jié)能、對(duì)電網(wǎng)污染小、乘坐舒適感佳等優(yōu)點(diǎn)。在交流電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中通常采用矢量控制技術(shù)，這種控制方式能使得電機(jī)在各種速度運(yùn)行時(shí)具有良好的機(jī)械特性，特別是在低速控制性能尤為突出。在電梯反饋系統(tǒng)方面，采用絕對(duì)值位置編碼器從電梯轎廂上反饋轎廂絕對(duì)位置信號(hào)，對(duì)曳引電機(jī)進(jìn)行以距離為原則的控制，以實(shí)現(xiàn)直接平層技術(shù)，來(lái)達(dá)到優(yōu)越的電梯運(yùn)行效果 電梯的使用歷史悠久。從1908年在上海會(huì)中飯店等一些高層建筑里安裝了第一批進(jìn)口電梯，到新中國(guó)成立，全國(guó)各大城市中安裝使用的電梯已有數(shù)百臺(tái)，上海和天津等地也相繼建立了幾家電梯修配廠，從事電梯

19、的安裝和維修業(yè)務(wù)。新中國(guó)成立以后，先后在上海、天津、沈陽(yáng)、西安、北京、廣州等地建立了電梯制造廠，使我國(guó)的電梯工業(yè)蓬勃發(fā)展起來(lái)。 國(guó)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始批量生產(chǎn)電梯，用我國(guó)自己生產(chǎn)的電梯產(chǎn)品裝備了人民大會(huì)堂、北京飯店等。20世紀(jì)60年代開(kāi)始批量生產(chǎn)自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道，用我國(guó)自己生產(chǎn)的自動(dòng)扶梯裝備了北京地鐵車(chē)站，用我國(guó)自己生產(chǎn)的自動(dòng)人行道裝備了北京首都機(jī)場(chǎng)。 20世紀(jì)80年代中期以來(lái)，隨著我國(guó)對(duì)外開(kāi)放，對(duì)內(nèi)搞活經(jīng)濟(jì)政策的深入貫徹執(zhí)行，隨著技術(shù)引進(jìn)工作的進(jìn)一步開(kāi)展，在我國(guó)國(guó)內(nèi)建立一批合資和獨(dú)立電梯生產(chǎn)廠，使我國(guó)的電梯工業(yè)取得了巨大發(fā)展。產(chǎn)品連續(xù)多年成倍增長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量和整機(jī)性能明顯提高。為了進(jìn)一步

20、推動(dòng)電梯工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)有新頒布一批具有國(guó)際水平的電梯制造標(biāo)準(zhǔn)，隨著采用新標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的電梯批量推向市場(chǎng)，技術(shù)性能和質(zhì)量明顯提高的電梯又進(jìn)一步促進(jìn)建筑業(yè)和電梯業(yè)的發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)在電梯產(chǎn)品的技術(shù)、質(zhì)量水平已基本和世界接軌，并出現(xiàn)由賣(mài)方市場(chǎng)向買(mǎi)方市場(chǎng)轉(zhuǎn)變的局面。1.1.2 電梯的發(fā)展趨勢(shì)1.1.2.1 電梯的發(fā)展趨勢(shì)(1) 電梯品種的變化 電梯技術(shù)的研究與發(fā)展以及新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應(yīng)該適應(yīng)市場(chǎng)和社會(huì)發(fā)展的需要。電梯的品種要隨著建筑需求而變化，電梯制造商提供的品種愈多，其市場(chǎng)占有量也一定愈大。隨著超高層建筑的增多，就需要高速、大容量的電梯。近幾年住宅電梯的開(kāi)發(fā)的熱潮已出現(xiàn)，多層及小高層大樓配置的廉價(jià)、實(shí)用可靠的

21、經(jīng)濟(jì)型住宅電梯是一個(gè)必然趨勢(shì)。無(wú)機(jī)房電梯是在電梯驅(qū)動(dòng)裝置及其布置方式上具有獨(dú)特風(fēng)格的一種產(chǎn)品。它把影響建筑整體造型美觀和人們居室日照的樓頂機(jī)房去掉了，既節(jié)省了建筑空間，又減低了制造成本。它代表了電梯技術(shù)的一種發(fā)展趨勢(shì)。(2) 電梯的智能化 計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的發(fā)展，使大樓的信息得以快速傳遞，從而可實(shí)現(xiàn)大廈智能化。智能化的電梯首先要與智能化的大廈所有自動(dòng)化信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，如與消防、保安、樓宇設(shè)備控制等系統(tǒng)交互聯(lián)系，使電梯成為安全舒適、高效優(yōu)質(zhì)的服務(wù)工具。串行通訊以其布線簡(jiǎn)單，信息傳輸量大等優(yōu)點(diǎn)，在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用日益增多，由于去掉了微機(jī)接口板上大量輸入和輸出電路，減少了井道、機(jī)房中的布線數(shù)量，可

22、靠性大大提高。 電梯困人故障一直因擾著電梯的承包商，遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)集通訊、故障、診斷、微處理機(jī)為一體，可以通過(guò)市話線傳遞電梯的運(yùn)行和故障信息到遠(yuǎn)程服務(wù)中心。遠(yuǎn)程維修監(jiān)控中心始終監(jiān)控著他們所承包的電梯，隨時(shí)可以知道電梯的運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)生故障的屬性，維修人員故障梯之前就已知道該維修的項(xiàng)目，減少了維修服務(wù)的成本和時(shí)間，這種預(yù)保養(yǎng)式的售后服務(wù)方式將是電梯工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。(3) 綠色電梯 綠色電梯的研究的重點(diǎn)主要在電梯的制造、配置以及安裝和使用過(guò)程中的節(jié)能和減少環(huán)境污染等方面。減少電梯能耗的措施是多方面的，主要包括：原材料的充分利用和再利用；電梯數(shù)量和電梯參數(shù)的優(yōu)化配置；選擇高效的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

23、減少電梯機(jī)械系統(tǒng)的慣性和磨擦阻力；合理應(yīng)用對(duì)重或平衡重；選用節(jié)能照明；客流和運(yùn)貨的規(guī)劃；出入口的布置等。而減少能耗的另一途徑是電梯運(yùn)行過(guò)程的能耗控制。利用電梯空載上行、滿載下行時(shí)電機(jī)處以發(fā)電狀態(tài)的特性，將再生能量反饋給電網(wǎng)。利用電梯機(jī)房在樓頂?shù)膬?yōu)勢(shì)，充分利用太陽(yáng)能作為梯的補(bǔ)充能源也將是新的課題。51四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第二章 電梯的結(jié)構(gòu)2.1 電梯的主要構(gòu)成 電梯的結(jié)構(gòu) 電梯是機(jī)、電、電子技術(shù)一體化的產(chǎn)品。其機(jī)械部分好比是人軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)、微機(jī)控制部分相當(dāng)人的大腦。各部分密切協(xié)同，使電梯可靠地運(yùn)行。 電梯是一個(gè)具有特種容載裝置轎廂沿著恒定不變的鉛垂導(dǎo)軌，在不同水平面間歇運(yùn)動(dòng)的用電

24、力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)械，它適宜于裝置在二層以上的高層建筑物內(nèi)，專(zhuān)供上下運(yùn)送人員或貨物之用。電梯的結(jié)構(gòu)及其裝備可分為機(jī)械、電氣兩大部分，現(xiàn)將組成電梯的主要部件按其安裝部位的不同分別介紹，并說(shuō)明其作用如下： 機(jī)房部分1、曳引機(jī) 電梯的起重機(jī)構(gòu)，安裝在專(zhuān)用承重鋼梁上，其主要有下列部件組成： a. 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用變壓變頻（VVVF）驅(qū)動(dòng)方式，對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，電梯起動(dòng)時(shí)，逆變部分使定子頻率從零赫茲，按要求上升到額定頻率，使轉(zhuǎn)速相應(yīng)從零速平滑地上升到額定值，電梯停站前電源頻率從額定頻率按要求下降，使轉(zhuǎn)速平滑地下降為零速，實(shí)現(xiàn)電梯停層，保證了電梯具有良好的舒適感。 b.制動(dòng)器閉式型電磁制動(dòng)器，只有在制動(dòng)器通電時(shí)松

25、閘，或當(dāng)電梯停駛時(shí)即時(shí)制動(dòng)。并保持轎廂位置不變，即制動(dòng)器通電松閘，關(guān)電制動(dòng)，充分保證工作的可靠性。 c.減速器采用蝸輪蝸桿減速器或永磁同步驅(qū)動(dòng)技術(shù)，蝸輪蝸桿減速器具有承載能力大，驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)，永磁同步驅(qū)動(dòng)具有高效率及低噪音特點(diǎn)。 d.防振裝置采用橡膠防振裝置安裝于曳引機(jī)與承重大梁之間，以消除或減小曳引機(jī)的振動(dòng)，提高電梯運(yùn)行時(shí)的舒適感。 2、限速器 由限速器的制動(dòng)裝置和漲緊裝置組成，它通過(guò)安全繩索與轎廂連接，把轎廂的運(yùn)動(dòng)傳遞給限速器隨轎廂速度相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轎廂的運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)允許的安全速度時(shí)，限速器即起作用，其過(guò)程分為： a. 首先通過(guò)超速限位開(kāi)關(guān)，切斷控制電路； b. 如果電梯繼續(xù)超速，則限速器

26、動(dòng)作帶動(dòng)安全鉗或夾繩器動(dòng)作。 3、控制柜 控制柜是電梯電氣控制的中心，采用先進(jìn)的微電子及電力電子元件，用現(xiàn)代的微機(jī)技術(shù)及變壓變頻技術(shù)對(duì)電梯進(jìn)行電氣控制。在操縱裝置的配合下，使電梯正確地實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和停止、上行或下行、快速和慢速，以及達(dá)到設(shè)定的自動(dòng)功能和安全性能。當(dāng)按下廳外召喚或轎內(nèi)指令按鈕時(shí)，控制系統(tǒng)按原先編制設(shè)定的程序，通過(guò)輸入輸出接口電路將信號(hào)輸入微處理器，根據(jù)電梯當(dāng)時(shí)的狀態(tài)確定電梯的運(yùn)行，屏內(nèi)裝有自動(dòng)/檢修轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，以及上行/下行按鈕，可對(duì)電梯實(shí)行機(jī)房控制。 4、主開(kāi)關(guān) 每臺(tái)電梯單獨(dú)裝設(shè)一只能切斷該電梯所供電電路（下列供電電路除外）的主動(dòng)力開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)不應(yīng)切斷下列供電電路。 a.轎廂照明、通

27、風(fēng)； b.轎頂電源插座； c.機(jī)房照明、電源插座； d.電梯井道照明； e.報(bào)警裝置，該開(kāi)關(guān)裝于機(jī)房門(mén)內(nèi)。2、導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎 廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。3、門(mén)系統(tǒng)門(mén)系統(tǒng)由轎廂門(mén)、層門(mén)、開(kāi)門(mén)機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門(mén)鎖等組成。轎廂門(mén)設(shè)在轎廂入口，由門(mén)扇、門(mén)導(dǎo)軌架、門(mén)靴和門(mén)刀等組成。層門(mén)設(shè)在層站入口，由門(mén)扇、門(mén)導(dǎo)軌架、門(mén)靴、門(mén)鎖裝置及應(yīng)急開(kāi)鎖裝置組成。開(kāi)門(mén)機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂門(mén)和層門(mén)啟閉的動(dòng)力源。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接。導(dǎo)靴裝在轎廂和對(duì)重架上，與導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對(duì)重的運(yùn)動(dòng)服從于導(dǎo)軌的直立方向

28、。 4、轎廂 轎廂用以運(yùn)送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。 5、重量平衡系統(tǒng) 重量平衡系統(tǒng)由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì)重塊組成。對(duì)重將平衡轎廂自重和部分的額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)曳引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。 6、電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，對(duì)電梯實(shí)行速度控制。曳引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電

29、梯配置可采用交流電機(jī)或直流電機(jī)。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電機(jī)相聯(lián)。調(diào)速裝置對(duì)曳引電機(jī)實(shí)行調(diào)速控制。 7、電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成,它的作用是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開(kāi)關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急操縱箱?？刂破涟惭b在機(jī)房中，由各類(lèi)電氣控制元件組成，是電梯實(shí)行電氣控制的集中組件。位置顯示是指轎內(nèi)和層站的指層燈。層站上一般能顯示電梯運(yùn)行方向或轎廂所在的層站。如下：(1) 運(yùn)行方向燈在電梯確定了運(yùn)行

30、方向后，其方向指，示燈即被點(diǎn)亮，方向指示燈一般與層樓位置指示燈放在一起，其外形如下圖所示。這一方向燈是表明電梯向上(或向下)運(yùn)行。只有在消失運(yùn)行方向后，此燈才熄滅。圖2.1 運(yùn)行方向指示燈(2) 預(yù)報(bào)運(yùn)行方向指示燈 隨著電梯的無(wú)司機(jī)狀態(tài)使用狀況增多，預(yù)報(bào)電梯下一次準(zhǔn)備運(yùn)行的方向燈也將得到日益推廣使用。而這種預(yù)報(bào)運(yùn)行方向燈常與電梯到站鐘常用層樓指示器正面圖 一起使用。當(dāng)電梯按轎廂內(nèi)指令或樓層的召喚信號(hào)而制動(dòng)減速停車(chē)前，可使預(yù)報(bào)方向燈點(diǎn)亮，并同時(shí)發(fā)出到站鐘聲，以告知乘客：電梯即將到達(dá)，告知下一次電梯即將運(yùn)行的方向。因此電梯在某一層不準(zhǔn)備停車(chē)時(shí)，該層的預(yù)報(bào)方向燈也不點(diǎn)亮，到站鐘也不響。只有電梯在該層

31、準(zhǔn)備停車(chē)，即將到達(dá)該層時(shí)，才會(huì)點(diǎn)亮該層的準(zhǔn)備下一次運(yùn)行方向燈，同時(shí)發(fā)出到站鐘聲以引起乘客注意。(3) 轎內(nèi)指令記憶燈及層樓廳外召喚信號(hào)記憶燈 這種信號(hào)燈通常裝于指令按鈕內(nèi)和廳外召喚按鈕內(nèi)，它們是由撳按按鈕后使繼電器吸合的該繼電器中的一對(duì)觸點(diǎn)接通而點(diǎn)亮的。當(dāng)該繼電器被消號(hào)釋。2.2 電梯的工作原理 曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘

32、，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來(lái)補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？?。電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測(cè)速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。 圖2-2 1-減速箱； 2-曳引輪；3-曳引機(jī)底座； 4-導(dǎo)向輪；5-限速器； 6-機(jī)座；7-導(dǎo)軌支架； 8-曳引鋼絲繩；9-開(kāi)關(guān)碰鐵； 10-緊急終端開(kāi)關(guān)；11-導(dǎo)靴； 12-轎架；13-轎門(mén)； 1

33、4-安全鉗；15-導(dǎo)軌； 16-繩頭組合；17-對(duì)重； 18-補(bǔ)償鏈；19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪； 20-張緊裝置；21-緩沖器； 22-底坑；23-層門(mén)； 24-呼梯盒；25-層樓指示燈； 26-隨行電纜；27-轎壁； 28-轎內(nèi)操縱箱；29-開(kāi)門(mén)機(jī)； 30-井道傳感器；31-電源開(kāi)關(guān)； 32-控制柜；33-曳引電機(jī)； 34-制動(dòng)器四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第三章 硬件選型3.1 PLC的基本概念 現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)做出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器（Programmable L

34、ogical Controller，PLC）正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，他是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。 PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用早各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，PLC在其他領(lǐng)域，例如民用核家庭自動(dòng)化的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。PLC仍然處于不斷的發(fā)展之中，其功能不斷強(qiáng)大，更為開(kāi)放。它不但是單機(jī)自動(dòng)化中應(yīng)用最廣的控制設(shè)備，在大型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也占有不可動(dòng)搖的低位。PLC應(yīng)用面之廣、普及程度之高，是其他計(jì)算機(jī)控制設(shè)備無(wú)法比擬的。 國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在1985年的PLC便準(zhǔn)草案第三稿中，對(duì)PLC做出了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子

35、系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。他采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)張其功能的原則設(shè)計(jì)?！睆纳鲜龆x可以看出PLC是一種用程序來(lái)改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計(jì)算機(jī)通信聯(lián)網(wǎng)的功能3.2 PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC主要是由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、和編程器組成。（如下圖所示） 可編程序控制器實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī) 控制系統(tǒng)相似，甚

36、至與之無(wú)異?？删幊绦蚩刂破髦饕?CPU（中央處理單元）、 存儲(chǔ)器（RAM 和 EPROM）、輸入/輸出模塊（簡(jiǎn)稱(chēng) I/O 模塊）、編程器和電源五大 部分組成。3.2.1 CPU 模塊 ： CPU 模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機(jī)處理器（CPU）和存儲(chǔ) 器組成。CPU 的作用類(lèi)似于人類(lèi)的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃 描要完成以下工作： 1） 輸入處理：將現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器 和數(shù)據(jù)寄存器。 2） 程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制有 關(guān)的電路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新各有關(guān)寄 存器的內(nèi)容。 3）

37、 輸出處理：將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負(fù)載。 3.2.2 I/O 模塊 I/O 模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和 CPU 模塊的橋梁。輸 入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)。輸入信號(hào)有兩類(lèi)：一類(lèi)是從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接收開(kāi)關(guān)、關(guān)電開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等來(lái)的開(kāi)關(guān)量輸入信 號(hào)；另一類(lèi)是由電位器、熱電偶、測(cè)速發(fā)電機(jī)、各種變送器提供的連續(xù)變化的 模擬量輸入信號(hào)。 可編程序控制器通過(guò)輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào) 速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類(lèi)外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示 裝置和報(bào)警裝置等。 CPU 模塊的工作電壓一般是 5V，而可編程序

38、控制器的輸入/輸出信號(hào)電壓一 般較高，如直流 24V 和交流 220V。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞 CPU 模塊中的元器件， 或使可編程序控制器不能正常工作， 所以 CPU 模塊不能直 接與外部輸入/輸出裝置相連。I/O 模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲 隔離的作用。 3.2.3 編程器 編程器用來(lái)生成用戶程序，并用它來(lái)編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表，因此又叫做指令編程器。它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來(lái)給小型PLC編程，或者用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)。使用編程軟件可以在計(jì)算機(jī)上屏幕上直接生成和編輯梯形圖或指

39、令表程序，并且可以實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言之間的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以存盤(pán)或打印，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或電話線，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。3.3 PLC的特點(diǎn)1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)

40、千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使

41、用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可

42、能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5.體積小，重量輕，能耗低 以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。3.4 PLC控制電梯的特點(diǎn) （1） 在電梯中采用了PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的自動(dòng)控制，可靠性高。 （2） 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。 （3) PLC可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。 （4） PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。 （5） 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。 （6） 更改控制方案時(shí)

43、不需要改動(dòng)硬件接線。3.5 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在很多的工業(yè)部門(mén)，隨著其性?xún)r(jià)比的不斷提高，PLC的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，主要有一下幾個(gè)方面：（1）. 數(shù)字量邏輯控制 PLC用“與”、“或”、“非”等邏輯控制指令來(lái)實(shí)現(xiàn)接觸器和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制、定時(shí)控制與順序邏輯控制。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺(tái)設(shè)備，也可以用于自動(dòng)生產(chǎn)線，其應(yīng)用領(lǐng)域已遍布各行各業(yè)，甚至深入到家庭。（2）運(yùn)動(dòng)控制 PLC使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的位置、速度和加速度進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸、三軸和多軸的位置控制，是運(yùn)動(dòng)控制與順序控制有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。PLC的運(yùn)動(dòng)控制功能廣

44、泛地用于各種機(jī)械，例如金屬切削機(jī)床、金屬成形機(jī)械、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。（3） 閉環(huán)過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過(guò)模擬量I/O模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量實(shí)行閉環(huán)PID（比例-積分-微分）控制。小型PLC用PID指令實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán)控制。PID閉環(huán)控制功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用與塑料擠壓成型機(jī)、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設(shè)備，以及輕功、化工、機(jī)械、冶金、電力、建材等行業(yè)。 （4 ）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括整數(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、字邏輯運(yùn)算、以及求反、求補(bǔ)、循環(huán)和移

45、位等）、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、微操作等功能，也可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析、和處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值進(jìn)行比較，也可以用通信功能傳達(dá)到別的智能裝置，或者將它們打印制表。 （5）. 通信連網(wǎng) PLC的通信包括PLC與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC與其他智能控制設(shè)備（例如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布控制系統(tǒng)。 第四章 PLC硬件設(shè)計(jì) 4.1 PLC的選擇 目前，電梯行業(yè)在我國(guó)迅速的發(fā)展，在一定程度上占有很大的市場(chǎng)。而在今天選擇控制電梯運(yùn)動(dòng)的設(shè)備已經(jīng)從傳統(tǒng)的繼電器接觸器轉(zhuǎn)變成可編程序控

46、制器（PLC）?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）與其他計(jì)算機(jī)控制相比較： 個(gè)人計(jì)算機(jī)有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能和圖形顯示功能，有豐富的軟件支持，但是它們是為辦公室自動(dòng)化和家庭設(shè)計(jì)的，對(duì)環(huán)境要求很高，抗干擾能力不強(qiáng)， 一般不適合在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用。 單片機(jī)只是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號(hào)相連。要將它用于 工業(yè)控制，還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設(shè)計(jì)、制作和程 序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大，要求設(shè)計(jì)者具有很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的理論知識(shí)和實(shí)踐 經(jīng)驗(yàn)。 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)工控機(jī)）也是為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，目前比較流行的 是PC總線工控機(jī)，它與個(gè)人計(jì)算機(jī)兼容。工控機(jī)采用總線式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品 的兼容性強(qiáng)

47、。工控機(jī)一般是在通用微機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，因此在要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域占有優(yōu)勢(shì)。工控機(jī)的價(jià)格較高，將它有與開(kāi)關(guān)量控制以取代繼電器系統(tǒng)有些大材小用。工控機(jī)的外部I/O接線一般都用多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如可編程序控制器的接線端子那樣方便可靠。以上各種計(jì)算機(jī)用語(yǔ)控制的程序一般都是用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的，不像可編程 續(xù)控制器的梯形圖語(yǔ)言那樣易于被工廠的電氣人員掌握?？删幊绦蚩刂破魇菍?zhuān)為工廠現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)上采取整體密封或 插件組合型，對(duì)印刷電路板、電源、機(jī)架、插座的制造和安裝，均采用了嚴(yán)密的措施?？删幊绦蚩刂破饔捎诰哂星笆龅母鞣N優(yōu)點(diǎn)，

48、在工業(yè)控制領(lǐng)域具有不比擬的競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)然在電梯的控制領(lǐng)域也具有重要的地位，把可編程序控制器用于電梯運(yùn)動(dòng)的核心部分是很合理的選擇，而且可編程序控制器現(xiàn)在在市場(chǎng)上也是一種成熟的產(chǎn)品。我所選擇的PLC型號(hào)為西門(mén)子生產(chǎn)的PLCS7-200系列，它具有如下特點(diǎn)：(1) 功能強(qiáng)a. S7-200有5中CPU模塊，最多可以擴(kuò)展7個(gè)擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量I/O或38路模擬量I/O，最多有30多KB的程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。(2) 集成了6個(gè)有12種工作模式的高速計(jì)數(shù)器和兩點(diǎn)高速脈沖發(fā)生器/脈沖寬度調(diào)制器，CPU224XP的高速計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)頻率為200kHz，高速輸出的最高頻率為100kHz。b.

49、直接讀、寫(xiě)模擬量I/O模塊，不需要復(fù)雜的編程。CPU224XP集成有2路模擬量輸入，1路模擬量輸出。(3) 使用向?qū)е械腜ID調(diào)節(jié)控制面板，可以實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)自整定。c.S7-200的CPU模塊集成了很強(qiáng)的位置控制功能呢，此外還有位置控制模塊EM253。使用位置控制向?qū)Э梢苑奖愕貙?shí)現(xiàn)位置控制的編程。d.有配方和數(shù)據(jù)記錄功能，以及相應(yīng)的編程向?qū)?，配方?shù)據(jù)和數(shù)據(jù)保留在EEP-ROM存儲(chǔ)卡中。e.稱(chēng)重模塊SIWAREX MS可以用于電子稱(chēng)、料斗秤、臺(tái)秤、吊車(chē)秤，或者監(jiān)測(cè)輸送帶張緊力，測(cè)量工業(yè)貨梯或軋制生產(chǎn)線的負(fù)荷。f.普通PLC的溫度使用范圍為055O。寬溫型S7-200SIPLUS的溫度使用范圍為

50、-25+70O。(3) 先進(jìn)的程序結(jié)構(gòu) S7-200的程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰，在編程軟件中，主程序、子程序和中斷程序分頁(yè)存放。使用各種程序塊中的局部變量，易于將程序塊移植到別的項(xiàng)目。子程序用輸入、輸出變量做軟件接口，便于實(shí)現(xiàn)構(gòu)化編程。(4) 靈活方便的尋址方法 S7-200的輸入（I）、輸出（Q）、位存儲(chǔ)器（M）、順序控制繼電器（S）、變量存儲(chǔ)器（V）、和局部變量（L）均可以按照（bit)、字節(jié)、字和雙字讀寫(xiě)。(5) 功能強(qiáng)大、使用方便的編程軟件編程軟件STEP7-Micro/WIN V4.0可以使用包括中文在內(nèi)的多種語(yǔ)言，有梯形圖、語(yǔ)句表和功能塊編程語(yǔ)言，和SIMATIC、IEC 61131-3兩

51、種編程模式。S7-200的指令功能強(qiáng)，易于掌握。 STEP 7Micro/WIN的監(jiān)控功能形象直接、使用方便?？梢杂?種編程語(yǔ)言監(jiān)控程序的執(zhí)行情況，使用狀態(tài)表監(jiān)視、修改和強(qiáng)制變量，使用趨勢(shì)圖監(jiān)視變量。用系統(tǒng)快設(shè)置參數(shù)方便直觀。 STEP 7Micro/WIN具有強(qiáng)大的中文幫助功能，在線幫助、右鍵快捷鍵菜單、指令和子程序的拖放功能使編程軟件的使用非常方便。 S7-200有4種加密等級(jí)，此外還可以對(duì)單獨(dú)的程序塊和項(xiàng)目文件加密。STEP 7Micro/WIN提供包括時(shí)間標(biāo)記和事件標(biāo)記的事件記錄，以“后進(jìn)先出”的原則存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中。(6) 簡(jiǎn)化復(fù)雜編程任務(wù)的向?qū)Чδ?PID控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速度輸入/

52、輸出、位置控制、數(shù)據(jù)記錄、配方和文本顯示器等編程和應(yīng)用是PLC程序設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，用普通的方法對(duì)它們編程既繁瑣又容易出錯(cuò)。 S7-200的編程軟件為此提供了大量的編程向?qū)В恍枰谙驅(qū)У膶?duì)話框中輸入一些參數(shù)，就可以自動(dòng)生成包括中斷程序在內(nèi)的用戶程序。(7) 強(qiáng)大的通信功能 S7-200的CPU模塊有一個(gè)或兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RS-485接口，用于編程或通信，不要增加硬件就可以與別的S7-200、S7-300/400PLC、變頻器和計(jì)算機(jī)通信。S7-200可以使用PPI、MPI、ModbusRTU從站、ModbusRTU主站和USS等通信協(xié)議，以及自由端通信模式。通過(guò)不同的通信模塊，S7-200可以連接到以

53、太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS-DP、AS-i,可以使用TCP/IP和S7協(xié)議。通過(guò)Modem模塊EM 241，就可以用模擬電話線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備的通信。編程軟件提供多種與通信有關(guān)的向?qū)?。PC AcessV1.0 是專(zhuān)門(mén)為S7-200設(shè)計(jì)的OPC服務(wù)器，支持所有的S7-200數(shù)據(jù)形式和所有的S7-200協(xié)議，支持多PLC連接及標(biāo)準(zhǔn)的OPC客戶機(jī)。在內(nèi)置的客戶機(jī)測(cè)試功能。(8) 品種豐富的配套人機(jī)界面 S7-200有配套的用編程軟件組態(tài)的文本顯示器TD 200C和TD 400C。用戶可以用鍵盤(pán)設(shè)置工具設(shè)計(jì)文本顯示器的面板。K-TP 178micro是為S7-200CN和中國(guó)用戶量身定做的5.7in接

54、觸屏。此外西門(mén)子還有多款與S7-200配套的觸摸屏。4.1.1 電梯的初始狀態(tài) 電梯的初始狀態(tài) 假設(shè)電梯開(kāi)始時(shí)處于第1 層待命、各層顯示器都被初始化, 電梯處于以下 狀態(tài): 各層呼叫燈均不亮。電梯內(nèi)部及外部各樓層顯示器顯示均為“1”。電梯內(nèi)部及外部各樓電梯門(mén)均關(guān)閉。電梯運(yùn)行過(guò)程中 按下某層呼叫按鈕( 13 層) 后, 該層呼叫燈亮, 電梯響應(yīng)該層呼叫。電梯上行或下行直至該層。各樓層顯示隨電梯移動(dòng)而改變, 各層指示燈也隨之而變運(yùn)行中電梯門(mén)始終關(guān)閉, 到過(guò)指定層時(shí), 門(mén)才打開(kāi)。在電梯運(yùn)行過(guò)程中, 支持其他呼叫。 電梯運(yùn)行后狀態(tài)在到達(dá)指定樓層后, 電梯會(huì)繼續(xù)待命, 直到新命令產(chǎn)生。電梯在到達(dá)指定 樓

55、層后, 電梯門(mén)會(huì)自動(dòng)打開(kāi), 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉, 在過(guò)程中, 支持手動(dòng)開(kāi)門(mén)或關(guān)門(mén)。各樓層顯示值為該層所在位置, 且上行與下行指示燈均滅。4.1.2 電梯的控制要求（1）開(kāi)始時(shí)，電梯處于任意一層。（2）當(dāng)有外呼電梯信號(hào)到來(lái)是，轎廂響應(yīng)該呼梯信號(hào)，達(dá)到該樓層時(shí)，轎廂停止運(yùn)行，（轎廂門(mén)打開(kāi)，延時(shí)10秒后自動(dòng)關(guān)門(mén)）（3）當(dāng)有內(nèi)呼電梯信號(hào)到來(lái)是，轎廂響應(yīng)該呼梯信號(hào)，達(dá)到該樓層時(shí)，轎廂停止運(yùn)行，（轎廂門(mén)打開(kāi)，延時(shí)10秒后自動(dòng)關(guān)門(mén)）（4）在電梯轎廂運(yùn)行過(guò)程中，即轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信號(hào)均不響應(yīng)，但如果反方向外呼梯信號(hào)前方再無(wú)其他內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí)，則電梯響應(yīng)該外呼梯信號(hào)。例

56、如，電梯轎廂在一樓，將要運(yùn)行到三樓，在次過(guò)程中可以響應(yīng)二層向上的外呼梯信號(hào)，但不響應(yīng)二層向下的外呼梯信號(hào)。當(dāng)?shù)竭_(dá)二層，如果三層沒(méi)有任何呼梯信號(hào)，則電梯可以響應(yīng)二層向下外呼梯信號(hào)。否則，電梯將繼續(xù)運(yùn)行至三樓，然后向下運(yùn)行響應(yīng)二層向下外呼梯信號(hào)。（5）電梯具有最遠(yuǎn)反向外呼梯功能。例如，電梯轎廂在一樓，而同時(shí)有二層向下呼梯，三層向下呼梯則電梯轎廂先去三樓響應(yīng)三層向下外呼梯信號(hào)。（6）電梯未平層或運(yùn)行時(shí)，開(kāi)門(mén)按鈕和關(guān)門(mén)按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運(yùn)行后，按開(kāi)門(mén)按鈕轎廂開(kāi)門(mén)，按關(guān)門(mén)按鈕轎廂關(guān)門(mén)。4.2 PLC的硬件選擇 根據(jù)電梯的控制要求和組成部分，繪制PLC的硬件圖，如下：圖4-1 PLC硬件圖

57、 第五章 電梯的硬件設(shè)計(jì)5.1 電梯的主機(jī)電力拖動(dòng)與調(diào)整 我國(guó)在20世紀(jì)6072年代生產(chǎn)的電梯，絕大部分使用交流雙速電梯，80年代生產(chǎn)的電梯也有相當(dāng)數(shù)量的雙速電梯。在當(dāng)前運(yùn)行的電梯中有一定數(shù)量的電梯是屬于這種拖動(dòng)方式的。交流雙速電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行舒適感較差，額定梯速一般在1m/s一下。這種電梯通常采用繼電器控制，故障率較高，越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的需求，目前產(chǎn)量逐年降低，被交流調(diào)速電梯替代，今后交流雙速拖動(dòng)方式將主要用于貨梯或客梯兩用梯中，控制部分也將由有觸電控制改為無(wú)觸電控制，提高其運(yùn)行可靠性。前幾年掀起的一股電梯改造熱，其主要對(duì)象就是這一批交流調(diào)速電梯，將其繼電器控制部分改造

58、成可編程控制器控制，以提高其可靠性，將其雙速電梯拖動(dòng)方式改造為調(diào)壓調(diào)速或變頻調(diào)速拖動(dòng)方式，以提高其運(yùn)行舒適感和平層準(zhǔn)確性。 調(diào)壓調(diào)速電梯的主電路 這種電梯采用雙速電動(dòng)機(jī)作電梯曳引機(jī)、對(duì)高速繞組實(shí)行調(diào)壓控制、對(duì)低速繞組實(shí)行能耗制動(dòng)的電梯是目前調(diào)壓調(diào)速電梯的主要拖動(dòng)方式。電路圖如下:圖5-1曳引機(jī)電路圖5.2 曳引力的計(jì)算已知客梯額定載重量為630kg，額定速度為1m/s，轎廂系統(tǒng)重量設(shè)為800Kg，鋼絲繩倍率=1，鋼絲繩直徑為13mm，鋼絲繩的數(shù)目為5，繩槽形狀為帶切口的V型槽（平衡系數(shù)0.45）。曳引機(jī)的轉(zhuǎn)速為： （設(shè)曳引機(jī)的轉(zhuǎn)差率為0.04，頻率為50Hz，額定電壓為380V）曳引輪與導(dǎo)向輪

59、的幾何關(guān)系如下圖：取，則由式可得，則電梯對(duì)重側(cè)的質(zhì)量為當(dāng)轎廂位于最低層且載有125%的額定載荷時(shí):當(dāng)空載轎廂位于最高層站時(shí):因此，后一種工況T1T2比前一種工況要好，因而打滑的危險(xiǎn)較小。轎廂的制動(dòng)減速度1.2m/s2,則c1為:（為轎廂的啟動(dòng)和制動(dòng)的加、減速度）（ 由于磨損導(dǎo)致曳引輪槽斷面變化的影響系數(shù)，半圓切口槽取為1）按第一工作情況計(jì)算：切口槽的切口角取120，摩擦系數(shù)取0.09，則當(dāng)量摩擦系數(shù)則所以，T1T2 c1c2,曳引能力足夠。5.3 比壓計(jì)算 最大許用比壓為鋼絲繩最大靜張力為：切口槽邊緣的最大比壓為：則，滿足要求5.4 減速器的設(shè)計(jì)與選擇減速器轉(zhuǎn)速為n=1440m/s 工作機(jī)載荷

60、平穩(wěn)，預(yù)期壽命為12000h，蝸桿布置在下方。取 設(shè)蝸桿圓周速度為4m/s7m/s 查機(jī)械設(shè)計(jì)表13.6可得： （1）選在機(jī)械設(shè)計(jì)圖13.11的線上選取A點(diǎn)，可得：=0.355 （），（2） 中心距計(jì)算傳動(dòng)裝置總效率：聯(lián)軸器：十字滑塊聯(lián)軸器 軸承：滾子軸承 蝸桿渦輪： 雙頭蝸桿=0.9820.9830.80.96=0.69曳引電動(dòng)機(jī)的容量在初選和核算時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)公式按凈功率計(jì)算，即： 取為蝸輪轉(zhuǎn)矩使用系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)表12.9得轉(zhuǎn)速系數(shù) （機(jī)械設(shè)計(jì)式13.17）彈性系數(shù) （機(jī)械設(shè)計(jì)表13.2）壽命系數(shù) （機(jī)械設(shè)計(jì)式13.19）接觸系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖13.12I查得接觸疲勞強(qiáng)度 由機(jī)械設(shè)計(jì)表13

61、.2查得接觸疲勞最小安全系數(shù) 自定 中心距 取160mm（機(jī)械設(shè)計(jì)式13.15）（3）傳動(dòng)基本尺寸蝸桿頭數(shù) Z1=2 （機(jī)械設(shè)計(jì)圖13.11）蝸輪齒數(shù) 模數(shù) 取 （機(jī)械設(shè)計(jì)式13.23）蝸桿分度圓直徑 ?。C(jī)械設(shè)計(jì)式13.21）蝸輪分度圓直徑蝸桿導(dǎo)程角 （機(jī)械設(shè)計(jì)表13.5）蝸輪寬度 取蝸桿圓周速度當(dāng)量摩擦系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表13.6查得（4） 齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算許用接觸應(yīng)力 （機(jī)械設(shè)計(jì)式13.14）最大接觸應(yīng)力 173MPa 合格（5） 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒根彎曲疲勞極限 （機(jī)械設(shè)計(jì)表13.2）彎曲疲勞最小安全系數(shù) 自取 需用彎曲疲勞應(yīng)力齒輪最大彎曲應(yīng)力 82MPa 合格（機(jī)械設(shè)計(jì)式13.24）（6） 蝸桿軸撓度驗(yàn)算軸慣性矩 允許蝸桿撓度 蝸桿軸撓度 （合格）（7） 溫度計(jì)算傳動(dòng)嚙合效率 攪油效率 自定 軸承效率 自定 總效率 散熱面積估算 箱體工作溫度 （合格）（8） 潤(rùn)滑油粘度和潤(rùn)滑方法潤(rùn)滑油粘度 根據(jù)由表13.7選取