【正文】 石家莊鐵道學(xué)院四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)PLC變頻調(diào)速六層電梯畢業(yè)論文第1章 緒 論有了電梯，摩天大樓才得以崛起，現(xiàn)隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑的不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。電梯是高層賓館、高層商店、高層住宅、多層廠房和多層倉(cāng)庫(kù)等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運(yùn)輸工具。作為升降設(shè)備，據(jù)說它起源于公元前236年的古希臘。當(dāng)時(shí)阿基米德設(shè)計(jì)出一種人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷?yè)P(yáng)機(jī)，共造出三臺(tái)，安裝在妮羅宮殿里。人們把這三臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)看作是現(xiàn)代電梯的鼻祖。事實(shí)上，早在公元前，我們的祖先和古埃及也都曾經(jīng)使用了這種人力卷?yè)P(yáng)機(jī)。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，曾使用過由人力驅(qū)動(dòng)的升降。在瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)之后，于1850年，在美國(guó)紐約市出現(xiàn)了世界第一臺(tái)由亨利沃特曼制作的以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的卷?yè)P(yáng)機(jī)。1852年美國(guó)人伊萊沙格雷夫斯奧梯斯(1811—1861年)發(fā)明了世界上第一部以蒸汽機(jī)為動(dòng)力、配有安全裝置的載人升降機(jī)。這便是世界上第一部備有安全裝置的客梯，在1857年被安裝在紐約市豪華商廈里。在此期間，英國(guó)的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。隨著水壓梯的發(fā)展，蒸汽梯也就被淘汰了。后來發(fā)展為采用油壓泵和控制閥的液壓梯。直到今天，液壓梯仍在使用。在1889年，美國(guó)奧梯斯升降機(jī)公司推出了世界第一部以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的升降機(jī)。在1903年，又將卷筒式(即鼓輪式)驅(qū)動(dòng)方式改進(jìn)為槽輪式(即拽引式)驅(qū)動(dòng)。所謂卷筒式驅(qū)動(dòng)，是將拽引繩纏卷在卷筒上來提升重物，而槽輪式也稱為拽引式馭動(dòng)，是在拽引繩一端提升重物，另一端為平衡重，依據(jù)拽引繩與拽引輪的繩槽之間的摩擦來驅(qū)動(dòng)重物作垂直運(yùn)動(dòng)。因此，只要在拽引系統(tǒng)的容量和強(qiáng)度允許范圍內(nèi)，通過改變拽引繩長(zhǎng)度就可適應(yīng)不同的提升高度，而不再像卷筒式那樣受卷筒長(zhǎng)度限制。此外，當(dāng)重物或平衡重碰底時(shí)，拽引繩與拽引槽會(huì)由于摩擦力減小而打滑。拽引式驅(qū)動(dòng)可以使用多條拽引繩，而卷筒式驅(qū)動(dòng)方式使用的拽引繩條數(shù)卻受到限制。拽引式驅(qū)動(dòng)方式為長(zhǎng)行程并具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)的電梯使用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，用改變串接在電樞回路中的電阻值的方法來調(diào)節(jié)電梯運(yùn)行速度。后來發(fā)明了交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，在1900年開始用于驅(qū)動(dòng)電梯。進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來越明顯。可編程序控制器(PLC)是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展電梯的拖動(dòng)方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。 PLC是一種用于自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方法。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡(jiǎn)單、用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。也可進(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。 電梯發(fā)展的現(xiàn)狀在現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中,電梯已成為城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。在高層建筑中,電梯更是不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備。每幢大型高樓都好比是一座垂直的城市。上海浦東的金貿(mào)大廈,層數(shù)88 層,建筑面積22 萬m2 ,集金融、商業(yè)、辦公和旅游為一體,其中60 臺(tái)電梯、18 臺(tái)自動(dòng)扶梯在這座垂直的城市中發(fā)揮著不容忽視的作用。電梯技術(shù)的研究與發(fā)展以及新產(chǎn)品的開發(fā),應(yīng)當(dāng)適應(yīng)市場(chǎng)和社會(huì)發(fā)展的需要。在改革開放政策的指引下，大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)尤其是蓬勃發(fā)展的房地產(chǎn)業(yè)給電梯行業(yè)開拓了廣闊的市場(chǎng) ，使電梯行業(yè)得到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。隨著城市化、城鎮(zhèn)化和村鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，尤其是西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，住宅建設(shè)勢(shì)頭不減，商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)和地鐵項(xiàng)目明顯增多，住宅電梯、自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的需求量繼續(xù)看好。近年來，我國(guó)的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展．一些電梯廠也在不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)、修改工藝。更新?lián)Q代生產(chǎn)更新型的電梯，電梯主要分為機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩大部份，隨著自動(dòng)控制理論與微電子技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化，交流調(diào)速是當(dāng)前電梯拖動(dòng)的主要發(fā)展方向。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電路控制系統(tǒng)(“早期安裝的電梯多位繼電器控制系統(tǒng))、PLC控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點(diǎn)，目前已逐漸被淘汰。微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗干擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷。而PLC控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng),設(shè)計(jì)和調(diào)試周期較短，倍受人們重視等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。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)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。PLC是一種專門從事邏輯控制的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由于PLC具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)配置靈活等特點(diǎn)。因此在工業(yè)控制方面得到了廣泛應(yīng)用。自80年代后期PLC引入我國(guó)電梯行業(yè)以來，由PLC組成的電梯控制系統(tǒng)被許多電梯制造廠家普遍采用。并形成了一系列的定型產(chǎn)品。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中，PLC系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。電梯控制系統(tǒng)分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。調(diào)速部分的性能對(duì)電梯運(yùn)行是乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是電梯安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。為了改善電梯的舒適感和運(yùn)行的可靠性，現(xiàn)在都改為用PLC來控制電梯的運(yùn)行，這樣大大提高了電梯的性能。可編程控制器（Programmable Logic controller，簡(jiǎn)稱PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。它具有可靠性高、適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的高溫、沖擊和振動(dòng)等惡劣環(huán)境的特點(diǎn)，已成為解決自動(dòng)控制問題的最有效工具，是當(dāng)前先進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之一。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。PLC控制電梯有如下的特點(diǎn)：1）可靠性高， PLC的平均無故障時(shí)間（MTBF）一般可達(dá)3~5萬小時(shí)。而且能在工業(yè)環(huán)境下可靠地工作；2）編程簡(jiǎn)單，PLC最常用的編程語(yǔ)言是梯形圖語(yǔ)言。這種編程語(yǔ)言形象直觀，容易掌握，當(dāng)工作流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場(chǎng)改變程序，使用方便、靈活；3）體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維修方便。 利用PLC進(jìn)行控制，可方便的在程序中設(shè)置。各種保護(hù)環(huán)節(jié)，控制過程中的諸多延時(shí)時(shí)間可以方便地進(jìn)行調(diào)整。整個(gè)系統(tǒng)性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠。如果和上位計(jì)算機(jī)建立通信，則可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。所以，綜上所述，本設(shè)計(jì)就以PLC作為工具對(duì)升降電梯的各種操作進(jìn)行控制。我打算先對(duì)四層電梯的硬件部分作分析，看需要什么樣的開關(guān)，電機(jī)，信號(hào)燈等。然后，畫出它的控制面板圖，再根據(jù)控制面板圖估計(jì)一下I/O點(diǎn)數(shù)，這樣可以確定所選機(jī)型，然后在軟件設(shè)計(jì)，寫出流程圖，梯形圖，寫出語(yǔ)句。最后是進(jìn)行調(diào)試，看看此程序是否可行。第2章 電梯的結(jié)構(gòu)與控制進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來越明顯?？删幊绦蚩刂破?PLC)是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展電梯的拖動(dòng)方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動(dòng)機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動(dòng)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。 PLC是一種用于自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn) 電梯采用了PLC控制，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。也可進(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。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動(dòng)機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動(dòng)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。 電梯是機(jī)、電一體化產(chǎn)品。其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部分相當(dāng)于人的大腦。各部分通過控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)行。 盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動(dòng)、鋼絲繩拽引式結(jié)構(gòu)，其機(jī)械部分由拽引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)以及機(jī)械安全保護(hù)裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn)行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護(hù)等系統(tǒng)組成。電梯的基本結(jié)構(gòu)如圖1—1所示。圖21 基本結(jié)構(gòu)1—控制柜(屏)。2一拽引機(jī)。3拽引鋼絲繩。4—限速器。5—限速器鋼繩。6—限速器張緊裝置。7—轎廂。8—安全鉗。9—轎廂門安全觸板。10—導(dǎo)軌。11—對(duì)重。12廳門；13—緩沖器 拽引系統(tǒng)電梯拽引系統(tǒng)的功能是輸出動(dòng)力和傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行。主要由拽引機(jī)，拽引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。拽引機(jī)為電梯的運(yùn)行提供動(dòng)力，由電動(dòng)機(jī)，拽引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動(dòng)器組成。拽引鋼絲的兩端分別連轎廂和對(duì)重，依靠鋼絲繩和拽引輪之間的摩擦來驅(qū)動(dòng)轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對(duì)重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加拽引力。 導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。它的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使得轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌做升降運(yùn)動(dòng) 門系統(tǒng)門系統(tǒng)有轎廂門，層門，開門，連動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇，門導(dǎo)軌架等組成，層門設(shè)在層站入口處。開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門的動(dòng)力源。 轎廂系統(tǒng)轎廂是運(yùn)送乘客或者貨物的電梯組件。它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機(jī)構(gòu)，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風(fēng)裝置，轎廂裝飾件和轎廂內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數(shù)決定。 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)拽引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯的平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)由拽引電機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，調(diào)速裝置等組成，它的作用是對(duì)電梯進(jìn)行速度控制。拽引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或者直流電機(jī)。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反饋系統(tǒng)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)相連。調(diào)速裝置對(duì)拽引電機(jī)進(jìn)行速度控制。 電氣控制系統(tǒng)電梯的電器控制系統(tǒng)由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)電梯的運(yùn)行邏輯功能要求，控制電梯的運(yùn)行，設(shè)置在機(jī)房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內(nèi)的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來操縱電梯的運(yùn)行的。平層裝置是發(fā)出平層控制信號(hào)，使電梯轎廂準(zhǔn)確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的停靠站時(shí)，欲使轎廂地坎與廳門地坎達(dá)到用——平面的操作。位置顯示裝置，是用來顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門的指示燈，廳門指示燈還用箭頭指示電梯的運(yùn)行方向。 安全保護(hù)系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械的和電氣的各種保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯安全的使用。機(jī)械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護(hù)作用，緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用，還有切斷總電源的極限保護(hù)裝置。電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。人們對(duì)現(xiàn)代電梯的自動(dòng)化程度和智能型的需求越來越高，可以有下列基本功能，這些功能有的是廠家作為標(biāo)準(zhǔn)功能配置在電梯上，有的是可按用戶要求配置。但是由于本次設(shè)計(jì)工作的時(shí)間有限，不可能實(shí)現(xiàn)下面的所有控制要求，只能完成其中的一些主要的最基本的控制要求。1. 司機(jī)操作。由司機(jī)關(guān)門啟動(dòng)電梯運(yùn)行，由轎內(nèi)指令按鈕選向，廳外召喚只能順向截梯，自動(dòng)平層。 2. 集選控制。集選控制是將轎廂內(nèi)指令與廳外召喚等各種信號(hào)集中進(jìn)行綜合分析處理的高度自動(dòng)控制功能。它能對(duì)轎廂指令、廳外召喚登記，停站延時(shí)自動(dòng)關(guān)門起動(dòng)運(yùn)行，同向逐一應(yīng)答，自動(dòng)平層自動(dòng)開門，順向截梯，自動(dòng)換向反向應(yīng)答，能自動(dòng)應(yīng)召服務(wù)。 3. 下行集選。只在下行時(shí)具有集選功能，因此廳外只設(shè)下行召喚按鈕，上行不能截梯。 4. 獨(dú)立操作。只通過轎內(nèi)指令駛往特定樓層，專為特定樓層乘客提供服務(wù)，不應(yīng)答其它層站和廳外召喚。 5. 特別樓層優(yōu)先控制。特別樓層有呼喚時(shí)，電梯以最短時(shí)間應(yīng)答。應(yīng)答前往時(shí)，不理會(huì)轎內(nèi)指令和其它召喚。到達(dá)該特別樓層后，該功能自動(dòng)取消。 6. 停梯操作。在夜間、周末或假日，通過停梯開關(guān)使用電梯停在指定樓層。停梯時(shí)，轎門關(guān)閉，照明、風(fēng)扇斷電，以利節(jié)電、安全。 7. 編碼安全系統(tǒng)。本功能用于限制乘客進(jìn)出某些樓層，只有當(dāng)用戶通過鍵盤輸入事先規(guī)定的代碼，電梯才能駛往限制樓層。 8. 滿載控制。當(dāng)轎內(nèi)滿載時(shí)，不響應(yīng)廳外召喚。 9. 防止惡作劇功能。本功能防止因惡作劇而按下過多的轎內(nèi)指令按鈕。該功能是自動(dòng)將轎廂載重量（乘客人數(shù)）與轎內(nèi)指令數(shù)進(jìn)行比較，若乘客數(shù)過少，而指令數(shù)