基于西门子PLC电梯控制系统设计(2)

2020-02-20 22:51

江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书

先进水平的重要标志之一。

总之,电梯的控制是比较复杂的,可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。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,它已经成为电梯运行中的关键技术。

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1.3 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景

目前,在电梯的控制方式上,主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PLC实际上是一种专用计算机,它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务,而且依靠程序运行,这就保证只有正确的程序才能运行,否则电梯不会工作。又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元,因此,它比继电器控制有着明显的优越性,运行寿命更长,工作更加可靠安全,自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式,它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代,是电梯控制系统中理想的控制新技术。

随着科技的进步,电梯也更加安全、舒适。然而,人们的追求并没有就此停止下来,仍在不断地进行研究改进。绿色是和平,绿色是天然,绿色是和谐。电梯是载人的机电设备,要实现“绿色”,也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务,强调电梯与环境的协调与和谐。

目前意义上的“绿色”,一般是强调“天然”的一面,强调与环境的协调与和谐。电梯属于纯粹的工业产品,其天然性应表现为对环境影响的尽可能小,与环境的协调与平衡,以及电梯本身的人性化。这也应是绿色电梯的发展方向。

(1)智能化。我们这里所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排,说到底是一种程序控制,是一种周期性的系统自动控制,实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点,不仅具有传统的人工智能的所有优点,而且还有传统的人工智能无法比拟的东西,具有动念和随机处理各种问题的能力。诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息,自动地制定每次最优的运动速度和停车政策;自动选择运动方面;双向语音交流;到达目的层的语音提示等,让乘客有更多的主动性,使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能,让电梯自己能够检测到电梯的故障所在,并及时报警予以排除。

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(2)安全。运行安全是电梯的根本和关键。可以说,电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的,使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射,使用安全材料和运行稳定,而且要有一种良好的视觉效果,让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。

(3)与环境的协调和平衡,包括以下几个方面:

①视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展:视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人,格调高雅,制作精良的电梯,乘客自然会有一种安全的感觉,有一种视觉上的舒适。②消除电磁辐射。如前所述,由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶,所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小,而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康,而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)的正常运转。③舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器,可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式,按人体生理适应要求,利用计算机优化设计而成的理想运行曲线,实现更稳定、更舒适的运行。

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图1-1电梯运行速度曲线

随着时代的发展,对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内,心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此,提倡对电梯进行豪华性装修。

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1.4课题研究的内容

课题所研究的内容主要是用可编程控制器(PLC)改造在用电梯自动控制系统。由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳,用户寻求对电梯的电控系统进行改造,以节约资金。因此,对电梯控制技术进行研究,找出一条适合国产老式电梯的改造之路,并进而提高国产电梯的技术水平和质量,具有十分重要的意义。

针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷,提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器(PLC)来控制电梯。

论文的主要内容如下:

首先对电梯系统及可编程控制器(PLC)作了比较全面的总结和介绍。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点,电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统的总体结构,由 PLC 来实现电梯信号控制,完成了电机和可编程控制器(PLC)的选择。然后是系统硬件开发,完成了 PLC 的选型、I/O 点数分配与 PLC 的连接。最后是系统软件设计,设计出电梯运行流程图,利用编程软件,编制梯形图。

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第2章电梯的机械部分设计

2.1电梯的主要参数及性能指标

1.性能指标: (1)安全性

电梯时运送乘客的,即使载货电梯通常也有人相伴随,因此对电梯的第一要求就是安全。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。 (2)可靠性

电梯的可靠性很重要,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与生活,给人们造成很大的不便,不可靠也是事故的隐患,常常是不安全的起因。要想提高可靠性,首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性,只有每个零部件都是可靠的,整个电梯才能使可靠的。 (3)停站的准确性

停站准确性又称平层准确度,平层精度。GB/T10058-1997《电梯技术条件》对轿厢的平层准确度规定如下:

电梯类型 交流双速电梯 0.75或1.0 交直流快速电梯 交直流高速电梯

电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度,电梯的负载情况有密切关系。负载重,则惯性大,提速高惯性也大。因此检查平层准确度时,分别以空载,满载,上下运行,到达同一层站停测量平衡误差,取其最大值做平层站的平层准确度。 (4)振动、噪声及电磁干扰

现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。因侧要求电梯运行平稳,安静,无电磁干扰。

(5)舒适感和快速感

1.5—2.0 ≥2.0 ≤±30 ≤±15 ≤±5 额定速度(m/s) 0.25或0.5 平层准确度(mm) ≤±15

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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,这对于快节奏的现代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和减速度的过分增大的不合理变化又会造成乘客的不适感。因此在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感这两个互相矛盾的因素。 (6)节能

现代电梯应该合理的选择拖动方式,以达到节能的目的 2.主要参数:

(1)额定载重量(kg):制造和设计规定的电梯载重量。 (2)轿厢尺寸(mm):宽×深×高。

(3)轿厢形式:有单或双面开门及其它特殊要求等,以及对轿顶、轿底、轿壁的处理,颜色的选择,对电风扇、电话的要求等。

(4)轿门形式:有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。 (5)开门宽度(mm):轿厢门和厅门完全开启的净宽度。

(6)开门方向:人在厅外面对厅门,门向左方向的为左开门,门向右方向开启的为右开门,两扇门分别向左右两边开启者为中开门,也称为中分门。

(7)曳引方式:常用的有半绕1:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。半绕2:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。全绕1:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。

(8)额定速度(m/s):制造和设计所规定的电梯运行速度。

(9)电气控制系统:包括控制方式、拖动系统的形式等。如交流电机拖动或直流电机拖动,轿内按钮控制或集选控制等。

(10)停层站数(站):凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。 (11)提升高度(mm):由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离。

(12)顶层高度(mm):由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。电梯的运行速度越快,顶层高度一般越高。

(13)底坑深度(mm):由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越快,底坑一般越深。

(14)井道深度(mm):由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离。 (15)井道尺寸(mm):宽×深。

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