PLC在交流雙速集選電梯控制系統(tǒng)中的應用

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1、PLC在交流雙速集選電梯控制 系統(tǒng)中的應用,第一章 電梯慨述 第二章 電梯的曳引 第三章 電梯的主要機械部件 第四章 電梯的電力驅動 第五章 電梯的主驅動控制系統(tǒng) 第六章 PLC在電梯控制中的應用,前 言,隨著我國社會經濟的迅猛發(fā)展，人民物質文化生活水平日益提高，伴隨建筑業(yè)的發(fā)展，為建筑物內提供上下交通運輸?shù)碾娞莨I(yè)也在日新月異地發(fā)展著。 電梯已不僅是一種生產環(huán)節(jié)中的重要設備，更是一種人們頻繁乘用的交通運輸設備。 本論文分為： 電梯概述；電梯的拽引；電梯的主要機械部件；電梯的電力驅動；電梯的主驅動控制系統(tǒng)；電梯的電氣自動控制系統(tǒng)六部分。其前五部分對我國及國外的電梯情況和發(fā)

2、展作了系統(tǒng)的介紹，第六部分介紹用PLC實現(xiàn)電梯控制的原理、工作過程，比較了繼電器控制和 PLC控制的區(qū)別，分析PLC系統(tǒng)的優(yōu)、缺點。 本次論文的書寫過程中，由于是在業(yè)余情況下僅進行，時間比較，加之水平所限，錯誤和不妥 之處在所難免，敬請各位老師和同學予以指正。,緒論,隨著我國社會經濟的快速發(fā)展，全國各地高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為 高樓的垂直交通工具電梯，其需求量日益增長。各種類型規(guī)格繁多的電梯以在高樓內投入運行。為了確保電梯正常運行、安全使用，必須要了解電梯、管理電梯、維護好電梯。,一、電梯的定義,電梯是服務于規(guī)定樓層的固定式升降設備。它具有一個轎廂，運 行在至少兩列垂直的傾角小于15度的鋼性導軌

3、之間。轎廂尺寸與結構形式便于乘客出入或裝卸貨物。它適用于裝置在兩層以上的建筑 內，是輸送人員或貨物的垂直提升設備的交通工具。,隨著電子工業(yè)的發(fā)展，新技術、新產品不斷用于電梯控制系統(tǒng)， 如無觸點半導體邏輯控制別村（俗稱可控硅）的應用；集成電路和數(shù)字控制、電腦和機群控制及調頻調壓技術的應用；拖動系統(tǒng)簡化，性能提高。,,電梯發(fā)展概況,二、我國電梯的發(fā)展狀況,我國電梯事業(yè)起步較晚，但發(fā)展較快。 在控制技術方面，從手柄控制發(fā)展為按鈕信號控制。集選控制及多臺電梯機群管理控制；從繼電器接觸器的信號或集選控制到計算機（電腦）控制；從調壓調速到調頻速度控制系統(tǒng)。 微電腦（或稱微機）在電梯控制系統(tǒng)中得到廣泛的應

4、用，從而代替了傳統(tǒng)的數(shù)量眾多的繼電器、接觸器控制系統(tǒng)，微電腦電梯的特點：運行可靠、故障率低、耗能少；控制屏（柜）體積小，從而機房面積可相應減小；設備投資費減少；維修方便。調頻調壓的交流調速高速電梯也有了發(fā)展。,為了適應電梯運行的性能，再簡化驅動控制系統(tǒng)的前提下，提高電梯運行的性能，推出交流感應電動機和低轉速直流電動機，以便適應于電梯的四象限運行工作狀態(tài)的需要，因此，提高了電梯的平穩(wěn)性，使乘坐電梯的舒適感更好。在電梯速度方面，目前除了常見貨梯、客梯外，還開發(fā)了雙 層轎廂和觀光電梯。 在材料和裝飾方面，特別在電梯的機械部件、控制器、轎廂及其屬件上將使用輕質材料，使其在提高性能的同時，更便于操作，并

5、能減少安裝費用和節(jié)約機房空間。 電梯轎廂的裝飾日趨豪華。,二、我國電梯的發(fā)展狀況,第一章 電梯慨述,電梯是服務于規(guī)定樓層的固定式 升降設備，它具有一個轎廂，運行 至少兩列垂直的傾角小于15度的鋼性 導軌之間。轎廂尺寸與結構,1、按用途分類,乘客電梯 載貨電梯 客貨電梯 病床電梯 消防電梯 觀光電梯 船舶電梯,2、按驅動系統(tǒng)分類,交流電梯 直流電梯 液壓電梯,3、按操作控制方式分類,門外按鈕控制小型雜物電梯 內外按鈕控制自動門電梯 集選控制電梯,內外按鈕控制自動門電梯,該電梯是一種乘客自己操作的電梯， 電梯在各層站分別設有一個召喚按鈕。 轎廂操作箱上則設有與停站數(shù)相等的相應 的指令按鈕，某一層

6、等待電梯的乘客按下 召喚按鈕，就能使不被占用的轎廂到來， 電梯?？繒r立即自動開門，乘客進入轎廂 后，按下他要去的樓層的指令按鈕，電梯 就自動關門，自動行駛到該站。每次?？?時，電梯自動進行減速、平層、開門。,集選控制電梯,,該電梯是一種乘客自己操作或有時也可以有專職司機操作的自動電梯。 電梯在底層和頂層分別設有一個向上或向下的，而在其它層站設有向上、下兩個召喚按鈕。（集選控制）轎廂操作箱上則設有與停站數(shù)相等的相應的指令按鈕，當進入轎廂的乘客按下指令按鈕，指令信號就被登記。電梯在向上過程中按登記的指令信號和向上召喚信號逐一?？浚钡接羞@些信號登記的最高層站和有向下召喚登記的最底層為止，然后又反向

7、向下安置指令及向下召喚信號逐一?？?。每次?？繒r電梯自動進行減速、平層、開門 集選控制電梯，功能齊全，操作簡便，便于控制，所以本文著重的集選控制電梯進行研究。,第二章 電梯的拽引,拽引電機別區(qū)動電梯上下運行的動力源，其運行情況比較復雜。運行過汗呈中需要頻繁的起動、制動、正轉、反轉，而且負載變化很大，經常工作在重復短時狀態(tài)、電動狀態(tài)、再生制動狀態(tài)的情況下。因此，要求拽引電機不但應能適應頻繁起制動要求，而且要求起動電流小、起動力知大、機械特性硬、噪聲小，當供電電壓在額定電壓7的范圍內變化，還能正常起動和運行 。,2、三相交流雙速異步電動機的拽引系統(tǒng),此種交流電動機具有兩種速度，這樣可以使起動與穩(wěn)定

8、運行時具 有較高的速度，從而可太大的提高電梯的輸送能力。同時它又具有準確停層所需的較低速度，也保證了電梯停層準確度（對額定速度為1.OMS時，一般停層準確度為 3 OMM。所以電梯的運行效率較單速電梯時大大提高。 該驅動系統(tǒng)雖然比單速電梯的復雜，但相對其他電梯來說還是比較簡單的。系統(tǒng)雖然有級調速，但可以分別對高低速進行控制和調節(jié)。 因此電梯的運行效率和性能得到相當大的提高和改善，從而使得這種 驅動程序系統(tǒng)在一般低速電梯中得到廣泛的應用。,這種電梯驅動系統(tǒng)和減速過程是采用低繞組的再生發(fā)電制動原理，即在減速開始的瞬間，快速繞組雖已從電網撤出，并立即把低速繞組接入電網而電動機的實際轉述因電梯機械傳

9、動系統(tǒng)的慣性，仍維持在原快速狀態(tài)時的轉速。因此，對低速繞組來說，此時的實際轉速已大大高于低速繞組的同步轉速，從而在低速繞組中產生發(fā)電制動減速過程。對低速繞組來說，電動機處于發(fā)電機的工作狀態(tài)，即把在快 速運行時所具有的動能反饋到電網中去。這樣的減速制動方式是較經濟的，電能消耗相對較少。,2、三相交流雙速異步電動機的拽引系統(tǒng),第三章 電梯的主要機械部件,1、轎廂 2、電梯門 3、開關門機構 4、層門門鎖 5、機械安全安全裝置,5、機械安全安全裝置,人們常為電梯的安全問題擔心因為電梯乘客的生命就系在幾根 鋼絲繩上，頗有千鈞一發(fā)之感，其實電梯并不存在這樣的危險。因為： 1電梯拽引鋼絲繩的報數(shù)一般都

10、在三根以上，拽引鋼絲繩的 強度安全系數(shù)都規(guī)定在12倍以上，所以根本就不存在鋼絲繩完全 斷裂的可能性。 2所有可能出現(xiàn)危害人身安全的故障，在電梯設計中都給予 充分的考慮而解決了。即使拽引鋼絲繩完全斷裂，載人或載貨的 轎廂也不會一落到底，而是就地擎停在導軌上。 電梯的安全裝置分為電氣安全裝置和機械安全裝置。,電梯中，限速器、安全鉗裝置是一分重要的機械安全保護裝置。 它的作用在于：因機械或電氣的某種原因，例如斷繩或失控使電梯超速下降時當下降速度達到一定限值時，將轎廂擎停在導軌上。不論是 限速器還是安全錯都不能單獨完成上述任務。上述任務的完成是靠它們的配合動作來完成的。,5、機械安全安全裝置,,1

11、-減速箱；2-曳引輪；3-曳引機底座； 4-導向輪；5-限速器；6-機座；7-導軌支架；8-曳引鋼絲繩；9-開關碰鐵；10-緊急終端開關；11-導靴； 12-轎架；13-轎門； 14-安全鉗；15-導軌； 16-繩頭組合；17-對重， 18-補償鏈；19-補償鏈導輪； 20-張緊裝置；21-緩沖器； 22-底坑；23-層門；24-呼梯盒；25-層樓指示燈； 26-隨行電纜；27-轎壁；28-轎內操縱箱；29-開門機； 30-井道傳感器；31-電源開關；32-控制柜；33-曳引電機；34-制動器 電梯的基本結構剖視圖,電梯的主要機械部件,第四章 電梯的電力驅動,電梯電力驅動系統(tǒng)的定義及構成,

12、電梯的電力驅動系統(tǒng)分為兩大類：交流驅動系統(tǒng)和直流驅動 系統(tǒng)，由以下幾部分組成。（請看下圖）,電源,自動系統(tǒng)4,電動機3,傳動機構2,電梯轎廂1,,,,,,,,,,電梯驅動系統(tǒng)構成圖,1、電梯電力驅動系統(tǒng)構成,2、電梯電力驅動系統(tǒng)的要求,電梯的電力系統(tǒng)要求是 “快 穩(wěn) 準”,3、交流感應電動機的轉速調節(jié)及其評價,以三相交流感應電動機為驅動的交流電梯中，在現(xiàn)有的條件下， 交流電梯的運行速度一般均在1M/S用以下。而lMSV20MS則屬 交流調速（或稱快速）電梯的范疇 。,1）改變三相交流感應電動機定子電壓轉速調節(jié)特性,這種調速方法的拽引電機工作在非正常狀態(tài)下，如果長期處于低于額定電壓下的運行，

13、雖達到調速的墓頂，但其能耗、特性硬度、最大轉矩等特性均低于額定電壓時的情況，因此這種調速方法是不經濟的，且性能也不理想，故這種調速方法今僅用于起動和制動的短暫時間內，以限制起動電流和改善電梯的舒適感。,2、改變三相交流感應電動機定于繞組的極對數(shù)時的轉速,由公式n060f/p中可知，當電動機的極對數(shù)P改變時交流感應電動機的同步轉速n0也將改變。所以，交流電梯中也常用改變電動機及對數(shù)P的方法獲得電梯所需的轉速調節(jié)特性。 這種具有二種以上及對數(shù)的電動機，我們通常稱之為雙速、三速電動機。這種電動機的定于繞組有兩種結構形式：A各獨立統(tǒng)組的多速電動機（例如JTD系列電動機）；B按特殊接線方法而改變極對數(shù)

14、的單繞組多速電動機（例如YTD系列電動機） 。,1只能是有極的調節(jié)交流感應電動機的轉速而不是無極的，因此在轉速的調節(jié)過程中，即從一個極對數(shù)相對應的速度調節(jié)至另一極對數(shù)相對應的轉述過程中，必定要采取有效措施防止電梯系統(tǒng)給乘客帶來不舒服感覺和對機械傳動系統(tǒng)產生沖擊，這樣為了轉速的調節(jié)需添置眾多的附加設備（例如接觸器、電阻或電抗器等）。,2、改變三相交流感應電動機定于繞組的極對數(shù)時的轉速,2假若在改變電動機極對數(shù)P的調節(jié)過程中，如保持其他參數(shù)基本不變，則從前面的式于和圖中可以看出，對同一電動機的不同極對數(shù)P時的機械特性曲線基本上是平行的。這是我們十分希望的調速特性。也就是希望其調速后新的機械特性硬度

15、p保持不變，這樣才能保證交流雙速電梯在不同負荷時其停層準源互保持不變。,2、改變三相交流感應電動機定于繞組的極對數(shù)時的轉速,3由于在同一定于內需要布置兩套三相統(tǒng)組（或改變單相統(tǒng)組的不同接線方法），則其不同極對數(shù)時相應的磁通量和功率是不一樣的，因而極對數(shù)P越大，其最大轉矩 Mk也將有稍許變化。,2、改變三相交流感應電動機定于繞組的極對數(shù)時的轉速,3外力口渦流制動器等的轉速調節(jié)特性,在交流電梯中除了三相交流感應電動機的本身進行速度調節(jié)外，還可以利用外加器件調節(jié)交流感應電動機的最后輸出速度。這種情況常見的有：在電機內的一個獨立統(tǒng)組中加一個可控制的直流電流或在交流感應電動機的軸端加一個可控制的渦流制動

16、器。但比較理想且控制方便的是渦流制動器的速度調節(jié)方法。 雖然這種調速方法的機械特性曲線較為理想，但其能量消耗是大的，而且把電動機的原有動能全部消耗在渦流制動器的發(fā)熱上了。,第五章 電梯的主驅動控制系統(tǒng),首先接通電梯的總電源及控制電源、照明電源；把電梯的層門和轎廂門打開；司機進入電梯轎廂內，合上轎廂內操作箱上應該合上的各種開關，并點亮轎廂內的照明燈；司機根據(jù)轎廂內乘客欲往的樓層或轎廂內無乘客時根據(jù)某個樓層的廳外召喚信號，司機锨按操作箱上相應的一個樓層或幾個樓層數(shù)的指令按鈕；自動定出電梯的運行方向；司機锨按起動開車按鈕；自動關門；自動起動；分級加速至穩(wěn)速運行；在接近目的樓層時，井道內該層永磁開關

17、自動發(fā)出減速信號； 自動分級減速制動；自動平層停車；自動開門，讓乘客出入電梯轎廂； 司機再次掀按起動開車按鈕，電梯內可以有專職司機操作，也可以有進入轎廂內的乘客自己操作，也可以有某個或幾個樓層的廳外召喚信號而把電梯召喚來，而且在運行應答完最后一個（即最遠一個）召喚信號后，電梯即可自動換向。但是樓層廳外召喚信號的作用只有在電梯門關閉后方可起作用，此即所謂電梯轎廂內的指令信號“優(yōu)先”于 廳外召喚信號。,1、交流調速電梯的運行工藝過程,,1主驅動系統(tǒng)的結構原理： 此交流雙速電梯的主驅動系統(tǒng)結構原理： 三相交流異步電動機定于內具有兩個不同極對數(shù)的繞組。國內一般為 6極（同步轉速為 100

18、0rmin）和 24極（同步轉速為 250rmin）兩個統(tǒng)組。這兩個統(tǒng)組可以是各自獨立的雙繞組（例如JTD系列電 動機），也可以是單繞組雙速（通過工藝接線法使一個統(tǒng)組獲得兩種極對數(shù)，例如YTD系列電動機） 這種主驅動系統(tǒng)的工作過程如下：快速繞組（6極）作為起 動和穩(wěn)速（即額定速度）運行之用；而慢速繞組（24極）作為制動，減速平層停車之用。起動按時間原則，串電阻，電抗一極加速；而減速制動也按時間原則進行兩極在發(fā)電制動減速，以慢速繞組進行低速穩(wěn)定運行，直到平層車。,2交流雙速電梯的土驅動系統(tǒng),2交流雙速電梯的主要性能與

19、特點：,1這種電梯的交流電動機具有兩種速度，這樣就使起動與穩(wěn)定運行時具有較高的速度，從而可以大大提高電梯的輸送能力。同時它又具有準確停層所需的較低速度，也保證了 電梯的停層準確度（對額定速度為1OMS時，一般停層準確 為3 OMM）。所以電梯的運行效率較單速電梯的大大提高。 2主驅動系統(tǒng)雖然比單速電梯的復雜，但相對其他電梯來說還是比較簡單的。系統(tǒng)雖然有級調速，但可以分別對高低速進行控制和調節(jié)。因此電梯的運行效率和性能得到相當大的提高和改善，從而使得這種驅動系統(tǒng)在一般低速電梯中得到廣泛的應用。 3這種電梯主驅動系統(tǒng)的制動和減速過程是采用低速繞組的再生發(fā)電制動原理，即在減速開始的瞬間，快速繞組雖然

20、從電網撤出，并立即把低速繞組接入電網而電動機的實際轉速因電梯機械傳動系統(tǒng)的慣性，仍維持在原快速狀態(tài)時的轉速。因此，對低速繞組來說此時的實際轉速已大大高于低速繞組的同步轉速，從：而在低速繞組中產生再生發(fā)電制動減速過程。對低速饒組來說，電動機處于發(fā)電機的工作狀態(tài)，即把快速運行時所具有的功能反饋到電網中去。這樣的減速制動方式是較經濟的，電能消耗相對較少。,第六章 PLC在電梯控制中的應用,PLC控制技術在現(xiàn)今工業(yè)控制中的應用得到長足的發(fā)展，在電梯行業(yè)中，也得到廣泛的應用，一般用于完成邏輯控制，拖動調速系統(tǒng)一般使用變極調速、調頻調壓調速等方式。,電梯控制原理框圖,定向、選層,平層信號,平層,拖動系統(tǒng),

21、減速,減速點信號,啟動,安全保護系統(tǒng),門鎖保護,轎內指令 廳外召喚,層樓信號,層樓信號的取得,樓層指示,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,電梯的啟動所需條件,安全保護系統(tǒng)正常 門鎖鎖閉 定向部分選擇好電梯的運行方向,電梯停車所需的條件,選層部分選擇好停車樓層 電梯必須到達要停車樓層的減速點 電梯到達目標樓層的平層位置,,五層五站電梯的 PLC外部接線圖,PLC在電梯樓層信號的取得，常用的方法是在轎頂安裝兩個感應器，在井道內每層上、下減速點位置安裝隔磁板，在取得減速點信號的同時，也取的樓層信號。實現(xiàn)思想是利用PLC算數(shù)運算和比較功能。用PLC的一個存儲單元存儲樓層信號，當電梯上升一層存

22、儲單元自動加一，電梯下降一層存儲單元自動減一，然后分別與1、2、3、4、5比較，如等于幾就表示電梯在幾層，以此方法獲得樓層信號驅動PLC內部樓層繼電器，并轉化為BCD碼，在輸出給 數(shù)碼顯示管。,1對樓層信號的處理,當0102有輸入時，電梯在底層端站，當0101有輸入時電梯頂層端站，通過MOVE傳送指令將立即數(shù)0001或0005送入HRO表示電梯按1或5樓。0504為電梯的上行狀態(tài)，0505為下行狀態(tài)，使用功能指令 ADD或SUB使電梯上行（下行）一層時，將HRO內的數(shù)加（減）1,然后通過CMP將HRO內的數(shù)分別與15比較，HRO內的數(shù)等于幾，就輸出到與其對應的內部繼電器1001-1005,并將

23、其轉換稱BCD碼的形式驅動輸出到0600-0602用于實施樓層。,2、對樓層信號的處理,轎內指令和廳外召喚的記憶和消除功能可以用keep指令 ，將轎內指令和廳外召喚的啟動保持信號介于S端,消除信號 接R端。當按下一個指令按鈕或召喚按鈕，且電梯不在本樓層 時，對應的PLC內部繼電器應保持該信號而且托過PLC的輸出 點亮相應的按鈕指示燈，當電梯正常到達該樓層時，如果滿足停車條件，電梯就在該層停車，并消除對應的指令或召喚信號。 轎內指令的記憶條件:安下轎內指令,且電梯不在本樓層. 廳外召喚的記憶條件:安下廳外召喚指令,且電梯不在本樓層.,3、對選向功能的處理,有了電梯的實際位置信號及對電梯發(fā)出的指令

24、和召喚， 就可以的對替的運行方向進行控制。 控制原則：有效的選向信號與電梯的實際位置比較， 有效的選向信號在電梯所所在樓層之上，則選擇上方運行，反之則選擇下方向運行。 實際決定電梯蕓的方向有3種： 1 自動選向 2 強迫選向 3 檢修選向,3、對選向功能的處理,圖中內部繼電器1700為廳外召喚信號選向的條件。 上方向選向的條件為：某一層出現(xiàn)選向信號時，電梯所處的位置不在該樓層之上（包括該樓層），內部繼電器0502為上方向繼電器。 下方向選向的條件為：某一層出現(xiàn)選向信號時，電梯所處的位置不在該樓層之下（包括該樓層），內部繼電器0503為上方向繼電器。 1505、1506用以司機強迫選擇電梯運行方

25、向。,3、對選向功能的處理,4、選層功能的實現(xiàn),當電梯上行進入某樓層時，電梯轎上安裝的上行換速感應器首先通過井道內 該層上行減速點位置 安裝的隔磁板，這表明電梯上行進入該層。若電梯在該層 ，該點就是電梯開始減速大位置.該層是否剔停車,就看有沒有符合停車條件的轎內指令和廳外召喚,選層的條件如下:,1自動選層 2端站站強迫減速停車 3運行時失去方向,當電梯在某樓層接到指令或 召喚,且滿足召喚響應大條件, 電梯到達該樓層減速點時電梯做 減速停車動作(0501),電梯運行控制包括以下幾方面: 1 啟動:電梯啟動運行的條件:安全條件 關門條件 方向條件. 2 減速:電梯減速大條件:停車樓層大選定 減速點

26、信號 為平層停車做準備. 3平層停車:所謂平層位置,指電梯減速運行至停車樓層,轎門地坎與廳門地坎相平齊大狀態(tài),是電梯停車制動大準確位置,同時也是電梯挺身而出自動開門大驅動信號.,5、運行部分的控制,5、運行部分的控制,1300為關門啟動繼電器, 當選向系統(tǒng)選好方向后,安全條件哈門鎖條件滿足 時,快速運行輸出(0506), 當選層系統(tǒng)選好停車樓層, 到達該層減速點位置時斷開快速輸出,輸出滿速運行(0507),減速過程中三次延時分別輸出01,0802,0803執(zhí)行三次減速到慢速爬行,當電梯平層時執(zhí)行停車動作斷開運行方向.,平層點信號為電梯 到達某樓層轎擦廂 門地坎和廳門地坎 的平齊位置,電梯處 于平層狀態(tài)(1512), 電梯執(zhí)行停車制動 和開門動作,一直保 持到門鎖打開(0003) 為止.,6、開關門功能的處理,一般情況下,當轎廂到 達某一樓層停車后,轎 門的門刀插入廳門的 門鎖中,在轎門的開關 的同時,帶動該層的廳 門開關,否則,廳門不 能打開.電梯的開關門 是通過開門繼電器和 關門繼電器控制門電 機的正反轉實現(xiàn)的. 開門方式包括:上班開門 按鈕開門 停車自動開門 安全觸板開門 本層開門 和超載開門. 關門方式包括:下班關門 按鈕關門 停站延時自動關門和滿載關門.,