【正文】 ................................................ 23 4 結(jié)論 ................................................................... 25 參考文獻(xiàn) ................................................................. 26 致謝 ..................................................................... 27 附錄 1 電氣圖 ............................................................28 附錄 2 程序 圖 ............................................................36重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 參考文獻(xiàn) 6 1 緒 論 電梯的起源與現(xiàn)狀 電梯 起源 很久 以前，人類就開始 使用 比較 原始 的方法來 運送人和貨物， 通過人或者畜提供動力給簡陋的機(jī)械 。 到了 1845 年， 研制 出世界上 第一臺 使用 液壓 作為動力的 升降機(jī)， 而 液壓驅(qū)動的介質(zhì)是水。 直到 1852 年美國楊克斯的機(jī)械工程師奧的斯先生發(fā)明了世界 上 第一臺安全升降機(jī)。 1862 年，奧的斯公司成功研制出只由 蒸汽機(jī)控制的升降機(jī)。 1889 年 12月，奧的斯公司在紐約的第瑪瑞斯特大樓成功安裝了 1 臺直接連接式升降機(jī)。 隨著 近年來建筑業(yè) 不斷的發(fā)展和人們對建筑的大量需求 ， 同時 高層建筑和智能化建筑的不斷 的 涌現(xiàn) 。 國內(nèi)電梯發(fā)展史 和國外比較起來 ， 我國因 受國外專利技術(shù)限制 ，使得 國內(nèi)在電梯 控制 系統(tǒng)方面的研究則起步較晚 。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 參考文獻(xiàn) 7 據(jù)統(tǒng)計，我國在用電梯 34 多萬臺，每年還 保持 5 萬 左右的增幅 。 在改革開放 之 后 ， 我國的電梯在數(shù)量和質(zhì)量方面有了很大的飛躍 。目前，我國已成為世界最大的新裝電梯市場和最大的電梯生產(chǎn)國。 自改革開放以來 中國電梯行業(yè)掀起 第 3 次發(fā)展浪潮。我國電梯年產(chǎn)量 如下表所示 。各類電梯的用途不一樣 ，比如： 客運用于 客流量較大的建筑物，為了滿足客流量和高效率，因此運行速度快。醫(yī)用電梯需要滿足同時裝載醫(yī)護(hù)人員和病床 ，因此轎廂要有足夠的長度 。 年份 里程碑 實際年產(chǎn)量 /萬臺 1983 突破 5 千臺 1986 突破 1 萬臺 1993 突破 2 萬臺 1998 突破 3 萬臺 20xx 突破 4 萬臺 20xx 突破 6 萬臺 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 參考文獻(xiàn) 8 PLC 可編程控制器 可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller， PLC），它采用一類可編程 的 存儲器 ，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。這種新型的工業(yè)控制裝置 具有 簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列 的 優(yōu)點，很快 在美國 及其全世界的 其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用 。 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成基本原理一樣， 都 以微處理器為核心，功能 的 實現(xiàn) 基于硬件 和 軟件的支持。 ② 存儲器 PLC 一共 配有兩種存儲器：系統(tǒng)存儲器 、 用戶存儲器 ③ 輸入輸出接口 作用：連接用戶和 PLC 控制器，將各輸入信號轉(zhuǎn)換成 PLC 標(biāo)準(zhǔn)電平供 PLC處理，再將處理好的輸出信號轉(zhuǎn)換成用戶設(shè)備所要求的信號。 PLC 輸入 輸出接口的類型：模擬量輸入輸出接口、開關(guān)量輸入輸出接口（直流、交流及交直流）。 ① 開關(guān)量輸入接口電路 一般的電源輸入 ：直流 (12∽ 24)V 輸入、交流 (100∽ 120)V 輸入與交流 (200∽ 240)V 輸入和交直流 (12∽ 24)V 輸入。 ②開關(guān)量輸出接口電路 有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。 開關(guān)量輸出端的負(fù)載電源一般由用戶提供，輸出電流一般不超過 2A。 可編程控制器的工作原理 PLC 有運行模式和停止模式，運行模式包括 內(nèi)部處理、輸入處理、通信操作、輸出處理、程序執(zhí)行 一共 五個階段。 （ 2） 通信服務(wù)階段 ： PLC 與一些智能模塊通信響應(yīng) 輸入命令 。在此階段順序讀取所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 參考文獻(xiàn) 10 所讀取的信息存到輸入映象寄存器中，此時，輸入映像寄存器被刷新。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。 PLC 的工作 特點：集中采樣、集中輸出、周期性循環(huán)掃描，“串行” 的 工作方式 PLC 的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式 為掃描周期。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 參考文獻(xiàn) 11 ?102)1( QVKP ??2 電梯的機(jī)械系統(tǒng) 電梯的機(jī)械系統(tǒng)由驅(qū)動、轎廂、對重裝置、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎門、開關(guān)門系統(tǒng)、紅外傳感系統(tǒng) 、安全保護(hù)系統(tǒng)組成。電梯的電機(jī)要求頻繁的 起 動和制動， 起步電流要小，起動力矩要大，同時滿足噪聲小。綜合各種因素，選擇繞線型 Y 系列三相異步電動機(jī)。 轎廂和對重裝置 轎廂由轎門、廳門、開門機(jī)、門鎖等組成，主體分為轎廂架和轎廂體。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 參考文獻(xiàn) 13 圖 對重結(jié)構(gòu)示意圖 對重裝置位于井道內(nèi)，主要由重架和重塊構(gòu)成 ，對重裝置的作用是讓電梯保持平衡，減小電機(jī)功率的損耗。 對重裝置的 重量計算公式為： P=G+KQ （式子 ） P：對重裝置總重量（ kg）； G：轎廂凈重 (kg)； K：平衡系數(shù)（一般為 ~）； Q：電梯額定載重量（ kg）。因此選用變壓變頻調(diào)速（ VVVF） 。 變壓變頻調(diào)速基本原理 異步電動機(jī)定子三相對稱繞組互為 120176。 在轉(zhuǎn)差率 s 變化不大時， n 正比于 f，即改變轉(zhuǎn)速，只需要改變定子頻率 f。所以必須通過變頻器獲得電壓和頻率可調(diào)節(jié)的供電電源。 直接變頻：只用一個變換環(huán)節(jié)就可以吧恒壓恒頻的交流電源變成變壓變頻電源。 （ 2）從電源性質(zhì)分類：電壓源變頻器，在交 直 交變頻器中，中間直流環(huán)節(jié)采用的是大電容濾波。 電流源變頻器，在交 直 交變頻器中，中間直流環(huán)節(jié)采用的是大電感濾波。 器 選型 電梯調(diào)速系統(tǒng)必須符合 工業(yè)控制的靜態(tài) 、動態(tài)性能，同時也要滿足其舒適度 。 MM420 變頻器是模塊化設(shè)計的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器，屬于 控制三相交流電動機(jī)速度的變頻器系列，由微處理器控制。 MM420 參數(shù)設(shè)置 變頻器參數(shù)設(shè)計原則： （ 1）較小的啟動電流，較小的速度環(huán)比例，較大的積分時間常數(shù)； （ 2）為了提高電梯運行效率，快車頻率選工頻，爬行頻率盡可能最低，減小停車時候的沖擊； （ 3）電梯沒運行時頻率設(shè)計為 0HZ。 摩擦力 因素忽略不計。在直接主回路上安裝制動電阻是變頻器調(diào)速不可或缺的一部分。若快速制動出現(xiàn)過電壓，說明電阻值過大，應(yīng)減少制動電阻值。 電梯自動關(guān)門，當(dāng)門完全關(guān)閉后， 電梯開始啟動、加速，直至穩(wěn)速運行。當(dāng)轎廂到平層區(qū)，發(fā)出平層信號控制轎廂準(zhǔn)確，并自動取消 完成的信號 ，自動開門。當(dāng)同向登記 信號 已被執(zhí)行以后，電梯便自動換向運行，執(zhí)行另 一 方向的運行登記指令。如果坐 乘電梯的乘客正逢電梯關(guān)門時，可按 門廳外上、下按鈕進(jìn)行開門。 I/O 口計算分配 本 次 設(shè)計 是基于 PLC 的五層電梯系統(tǒng)設(shè)計。每層限位開關(guān)輸入共 5 個，出現(xiàn)火災(zāi)或者其他應(yīng)急情況一個緊急停止按鈕。一共 25個（包括開門到位、關(guān)門到位輸入）。 符號 地址 數(shù)據(jù)類型 外呼一層上 BOOL 外呼二層上 BOOL 外呼 二層下 BOOL 外呼三層上 BOOL 外呼三層下 BOOL 外呼四層上 BOOL 外呼四層下 BOOL 外呼五層下 BOOL 梯 1 內(nèi)呼一層 BOOL 梯 1 內(nèi)呼二層 BOOL 梯 1 內(nèi)呼三層 BOOL 梯 1 內(nèi)呼四層 BOOL 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 參考文獻(xiàn) 19 梯 1 內(nèi)呼五層 BOOL 梯 1 一層限位開關(guān) BOOL 梯 1 二層限位開關(guān) BOOL 梯 1 三層限位開關(guān) BOOL 梯 1 四層限位 開關(guān) BOOL 梯 1 五層限位開關(guān) BOOL 梯 1 紅外傳感器 BOOL 梯 1 超重 BOOL 梯 1 開門到位 BOOL 梯 1 關(guān)門到位 BOOL 強制停止 BOOL 梯 1 手動開門 BOOL 梯 1 手動 關(guān) 門 BOOL 表 單臺電梯 I/O 輸入 口 符號 地址 數(shù)據(jù)類型 梯 1 開門 Q BOOL 梯 1 關(guān)門 Q BOOL 梯 1 上升 Q BOOL 梯 1 下降 Q BOOL 外呼一層上燈 Q BOOL 外呼二層上燈 Q BOOL 外呼二層下燈 Q BOOL 外呼三層上燈 Q BOOL 外呼三層下燈 Q BOOL 外呼四層上燈 Q BOOL 外呼四層下燈 Q BOOL 外呼五層下燈 Q BOOL 梯 1 內(nèi)呼一層燈 Q BOOL 梯 1 內(nèi)呼二層燈 Q BOOL 梯 1 內(nèi)呼三層燈 Q BOOL 梯 1 內(nèi)呼四層燈 Q BOOL 梯 1 內(nèi)呼五層燈 Q BOOL 數(shù)碼管 1a 段 Q BOOL 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 參考文獻(xiàn) 20 數(shù)碼管 1b 段 Q BOOL 數(shù)碼管 1c 段 Q BOOL 數(shù)碼管 1d 段 Q BOOL 數(shù)碼管 1e 段 Q BOOL 數(shù)碼管 1f 段 Q BOOL 數(shù)碼管 1g 段 Q BOOL 電梯 1 上行顯示燈 Q BOOL 電梯 1 下行顯示燈 Q BOOL 梯 1 開門燈 Q BOOL 梯 1 關(guān)門燈 Q BOOL 表 單臺電梯 I/O 輸出 口 主體程序設(shè)計 本次設(shè)計 設(shè)計根據(jù) I/O 口的估算，使用西門子公司生產(chǎn)的 SIMATIC S7300系列 PLC。 將電梯從上升的所有 上升和下降 情況 （ 電梯 1 停在 1 層上到 2 層 、 電梯 1停在 1 層上到 3 層 、 電梯 1 停在 1 層上到 4 層 、 電梯 1 停在 1 層上到 5 層 、 電梯1 停在 1 層上到 5 層 、 電梯 1 停在 2 層 下到 1 層 …… ）羅列出所有的過程情況存入 M 區(qū)，用 M 記錄電梯運行的過程。程序一共分為2 部分，一部分是電梯在上升情況時電梯上升，一種是下降過程中電機(jī)下移程序 部分設(shè)計如圖： 圖 電梯上升或下降 電梯開門的時候電機(jī)不能上升或下降，否則會出現(xiàn)安全問題，為了方便檢測在主程序中加一個電梯功能塊： 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 參考文獻(xiàn) 22 圖 電梯 關(guān)門功能塊 電梯開門需要滿足： （ 1）電梯觸碰到限位開關(guān) （ 2）到達(dá)樓層時有相應(yīng)的外呼信號，并滿足順序截停的原則 （ 3）電梯處于超重，電梯關(guān)門，電梯開門到位等情況電梯都不能開