東北石油大學
課程設計
2023年 11月 29 日
東北石油大學課程設計任務書
課程電氣工程課程設計
題目基於plc的電梯控制系統設計
專業姓名學號
主要內容：
為保證電梯執行既高效節能又安全可靠，必須改進電梯控制方式。根據順序邏輯控制的需要發展起來的可程式設計控制器(plc)，它是專門為工業環境應用而設計的數字運算操作的電子裝置。plc處理速度快，可靠性高，能夠保證電梯正常、安全、可靠地執行。
同時，由於電機交流變頻調速技術的發展，電梯的拖動方式己由原來直流調速逐漸過渡到變頻調速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩的精度，還可以降低能耗，節約能源，減小執行費用，本文將基於plc的變頻調速方法應用到電梯系統中。
參考資料：
[1]葉安麗.電梯技術基礎[m].北京:機械工業出版社，2007.65-80
[2]李秧耕，何喬治，何峰峰.電梯基本原理及安裝維修全書[m].北京:機械工業出版社，2003
[3]陳偉國.電梯的速度控制研究:碩十學位**[d].杭州:浙江工業大學，2005
[4]李雪楓，武麗梅，李立新.電梯機械系統的動態特性分析[m].機械工程師，2007
[5]鐘肇新，范建東.可程式設計序控制器原理及應用[j].廣州:華南理工大學出版社，2002
成期限 2013.11.18至2013.11.24
指導教師
專業負責人
2023年 11 月 29 日
目錄1 設計要求 1
2電梯裝置簡介 1
2.1電梯的分類 1
2.2電梯的主要引數 1
2.3電梯的安全保護裝置 2
3 plc電梯系統的選擇及其控制系統的發展 3
3.1電力調速系統的應用與發展 3
3.2電機調速系統的設計 3
3.3非同步電機的調速方法及經濟技術比較 4
3.4井道訊號系統的設計 7
3.5電梯控制系統的設計 7
3.6可程式設計控制器(plc)的選型 8
3.7設計思路 8
4 系統軟體開發 12
4.1電梯的自檢狀態 12
4.2電梯的正常工作狀態 12
4.3系統的軟體開發過程 12
4.4程式框圖設計 13
參考文獻15
附錄a電梯梯形圖控制程式16
隨著現代經濟和城市生活的發展，電梯成為人們日常生活必不可少的代步工具，電梯效能的好壞對人們生活的影響越來越顯著。傳統繼電器電梯控制系統，由於繼電器本身的機械和電磁慣性大，大大降低了電梯系統的可靠性和安全性。為了保證電梯執行既高效節能又安全可靠，必須改進電梯控制方式。
根據plc電梯控制系統所具有的優點，和電梯的變頻調速控制的介紹，及變頻器型別和引數設計的相關知識確定plc選型原則以及plc控制系統的設計思路。在此基礎上，根據電梯系統自身的工作狀態要求，進行電梯系統的plc軟體開發，通過軟體開發的特點，結合plc自身的控制規律，設計出可實現一定功能的plc電梯控制系統。最後的模擬除錯結果表明，基於plc的變頻調速電梯系統執行效率高，系統安全可靠性強，並且系統構造簡單易於實現，滿足了對電梯系統期望的要求。
2.1電梯的分類
電梯的分類有各式各樣：
⑴按用途分類乘客電梯；載貨電梯；客貨電梯；病床電梯；雜物電梯住宅電梯；特種電梯。
⑵按速度分類低速電梯1m/s以下；高速電梯1~2m/s超高速電梯4m/s以上。
⑶按驅動電源分類交流電梯速度一般小於2m/s,直流電梯速度一般大於2m/s。
⑷按控制方式分類層間控制；簡易集選控制；集選控制有無司機控制。
2.2電梯的主要引數
⑴載重量(kg)製造和設計規定，電梯的額定載重量。
⑵轎廂尺寸(mm)寬*深*高。
⑶轎廂形式有單或雙面開門及其他特殊要求等，以及對轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對**的要求等等。
⑷轎門形式有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙摺門、封閉式雙折中分門等。
⑸開門寬度(mm)轎廂門和層門完全開啟時的淨寬度。
⑹開門方向人在轎外面對轎廂門向左方向開啟的為左開門，門向右方向開啟的為右開門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門，也稱中分門。
⑺曳引方式常用的有半繞1：1吊索法，轎廂的執行速度等於鋼絲繩的執行速度。半繞2：
1吊索法，轎廂的執行速度等於鋼絲繩執行速度的一半。全繞1：1吊索法，轎廂的執行速度等於鋼絲繩的執行速度。
⑻額定速度(m/s)製造和設計所規定的電梯執行速度。
⑼電氣控制系統包括控制方式、拖動系統的形式等。如交流電機拖動或直流電機拖動，轎內按鈕控制或集選控制等。
⑽停層站數(站)凡在建築物內各樓層用於出入轎廂的地點均稱為站。
⑾提公升高度(mm)由底層端站樓面至頂層端站樓面之間的垂直距離。
⑿頂層高度(mm)由底層端站樓面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構件之間的垂直的距離。電梯的執行速度越快，頂層高度一般越高。
⒀底坑深度(mm)由底層端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的執行速度越快，底坑一般越深。
⒁井道高度(mm)由井道底面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構件之間的垂直距離。
⒂井道尺寸(mm)寬*深。電梯的主要引數是電梯製造廠設計和製造電梯的依據。使用者選用電梯時，必須根據電梯的安裝使用地點、載運物件等，按標準的規定，正確選擇電梯的類別和有關引數與尺寸，並根據這些引數與規格尺寸，設計和建造安裝電梯的建築物，否則會影響電梯的使用效果。
⒃電器裝置及控制裝置：有曳引機，選層器傳動及控制櫃、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和廳外指示器組成。
⒄其它裝置：對重裝置、補償裝置等。
2.3電梯的安全保護裝置
⑴電磁制動器：裝於曳引機軸上，一般採用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停層後斷電制動。
⑵強迫減速開關：起分別裝於井道的頂部和底部，當轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上撞塊就觸動此開關，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。
⑶限位開關：當轎廂經過端站平層位置後仍未停車，此限位開關立即動作，切斷電源並制動，強迫停車。
⑷行程極限保護開關：當限位開關不起作用，轎廂經過端站時，此開關動作。
⑸急停按鈕：裝於轎廂司機操縱盤上，發生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。
⑹廳門開關：每個廳門都裝有門鎖開關。僅當廳門關上才允許電梯啟動;在執行中如出現廳門開關斷開，電梯立即停車。
⑺關門安全開關：常見的是裝於轎廂門邊的安全觸板，在關門過程中如安全觸板碰到乘客時，發出訊號，門電機停止關門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開關等。
⑻超載開關：當超載時轎底下降開關動作，電梯不能關門和執行。
⑼其它的開關：安全窗開關，鋼帶輪的斷帶開關等。
3 plc的選擇及其控制系統的硬體開發
3.1電力調速系統的應用與發展
隨著時代的進步和科技的發展，拖動控制的電力調速系統在工農業生產、交通運輸、國防軍事設施以及日常生活中越來越得到了廣泛的應用。根據轉速是否變化，可以將各類生產機械分為恆速拖動與變速拖動機械兩大類，而在現代的各行各業中，絕大多數的機械都有著調速的要求，使得對變速拖動系統的研究具有重要的現實意義。
長期以來，直流電機調速系統一直在調速領域佔主導地位，這主要是因為直流電動機調速方便。而且在磁場一定的條件下，它的轉速和電樞電壓成正比，使其轉動矩容易控制。因此直流電動機調速比較容易得到良好的動態特性，但是直流電動機的結構複雜、製造費時、**昂貴、可靠性差、執行出現火花等缺點使得直流電動機遠遠不能適應現代化生產向高速、大容量發展的要求。
交流電動機特別是鼠籠型非同步電動機，由於它結構簡單，製造方便，**低廉，而且堅固耐用，執行可靠，維護量少，可用於惡劣環境等優點，在工農業生產中得到了極其廣泛的應用。但由於交流電動機平滑調速比較困難，在早期採用的主要是繞線式非同步電動機轉子外串電阻和鼠籠型非同步電動機變極調速。在30年代提出了串級調速的方法，但是帶來調速系統複雜，不容易控制的矛盾。
直到本世紀50年代中期，閘流體研製成功，開創了電力電子技術發展的新時代，使交流電機調速技術得以應用。在印年代初期，幾位著名的專家提出了實用和高效的靜止變壓變頻器。雖然交流電動機有許多優點，但由於變頻器的成本高，以及需要比較複雜的控制系統，在與直流傳動的競爭中受到了阻礙，在70年代中期，在全世界範圍內出現能源危機，節約能源的問題世界矚目。
作為節約能源的乙個重要手段，電機的調速問題得到了重視，許多過去一般不調速的裝置也採用了調速，由此對交流電動機調速技術的發展起了很大的推動作用。由此可見，研究電力傳動系統，特別是交流調速的問題有著重要的意義。
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