畢業(yè)論文--十層電梯plc控制實(shí)驗裝置設(shè)計

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，樓群建筑不斷增多，電梯在當(dāng)今社會的生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為樓群建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，大部分電梯控制系統(tǒng)都采

2、用隨機(jī)邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號集選控制。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。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機(jī)控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、

3、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器（PLC）來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　在本次十層電梯實(shí)驗裝置控制系統(tǒng)中，我采用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)，因PLC具有可靠性高，故障率低，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。PLC采用三菱PLC（FX-2N）作為十層電梯實(shí)驗裝置的控制裝置。設(shè)計的實(shí)驗裝置可以模擬電梯的基本功能，可以進(jìn)行PLC綜合實(shí)驗和編程模擬，增強(qiáng)對機(jī)電一體化的感性認(rèn)識。</p><

4、p>　　1.1 設(shè)計目的及意義</p><p>　　用PLC構(gòu)成電梯控制器主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)課程的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生建立正確的設(shè)計思想，掌握工程設(shè)計的一般程序、規(guī)范和方法。培養(yǎng)側(cè)重從生產(chǎn)第一線獲得生產(chǎn)實(shí)際知識和技能的能力。通過課程設(shè)計獲得工程技術(shù)應(yīng)用性崗位工作的基本訓(xùn)練，樹立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生向工程技術(shù)人員的過渡。</p>&l

5、t;p>　?。?）使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深對所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識的掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化。</p><p>　?。?）培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用所學(xué)知識技能，提高解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題的能力，從而擴(kuò)大、深化所學(xué)的專業(yè)知識和技能。</p><p>　?。?）培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計計算、工程繪圖、實(shí)驗研究、數(shù)據(jù)處理、查閱文獻(xiàn)、計算機(jī)應(yīng)用、文字表達(dá)等基本工作實(shí)踐

6、能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路。</p><p>　　（4）培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會調(diào)查研究的方法、熟悉有關(guān)政策，提高運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)、手冊等工具書的能力，尤其注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取新知識、新技術(shù)和新信息的能力。</p><p>　?。?）使學(xué)生初步掌握解決工程技術(shù)問題的正確指導(dǎo)思想、方法和手段，樹立做事嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。

7、</p><p>　　（6）培養(yǎng)學(xué)生撰寫符合規(guī)范要求的設(shè)計說明書和編寫相關(guān)技術(shù)文件的能力。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外電梯發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2.1 國外電梯發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　國外電梯行業(yè)發(fā)展迅猛，不僅在節(jié)能上做了很大的功夫，現(xiàn)在在智能化，遠(yuǎn)程化，集成化，可視化也已有了先進(jìn)的技術(shù)！例如：（1）集垂直

8、運(yùn)輸與水平運(yùn)輸?shù)膹?fù)合運(yùn)輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用直線電機(jī)驅(qū)動，在一個井道內(nèi)設(shè)置多臺轎廂。轎廂在計算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)控制下，可以在軌道網(wǎng)絡(luò)內(nèi)交換各自運(yùn)行路線。該系統(tǒng)節(jié)省了井道占用的空間，解決了超高層建筑電梯鋼絲繩和電纜重量太大的問題，尤其適合于具有同一底樓的多塔形高層建筑群中前往空中大廳的穿梭直駛電梯。（2）交流永磁同步無齒輪曳引機(jī)驅(qū)動的無機(jī)房電梯無機(jī)房電梯由于曳引機(jī)和控制柜置于井道中，省去了獨(dú)立機(jī)房，節(jié)約了建筑成本，增加了大樓的有效面積，提高了大樓建

9、筑美學(xué)的設(shè)計自由度。而交流永磁同步無齒輪曳引機(jī)的特點(diǎn)是：（A）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，體積小，重量輕，形狀可靈活多樣；（B）配以變頻控制可以實(shí)現(xiàn)更大限度的節(jié)能；（C）沒有齒輪，于是沒有齒輪振動和噪聲，齒輪效率，齒輪磨損及油潤滑問題，減少了維護(hù)工作，降低了油污染；（D）由于失電時旋轉(zhuǎn)的電機(jī)處于發(fā)電制動狀態(tài)，增加了曳引系統(tǒng)的安全可靠性。（3）彩色大屏幕液晶樓層顯示器。這類顯示器可以以高分辨率的彩色平面或三維圖像顯示電梯的樓層信息（如位置、運(yùn)行方向&l

10、t;/p><p>　　1.2.2 國內(nèi)電梯發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　中國電梯行業(yè)從市場規(guī)模上已經(jīng)有了很大提高，一些自主品牌也逐步提升了自己的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)含量，我國政府提出的節(jié)約型社會正好讓電梯行業(yè)中擁有節(jié)能電梯技術(shù)的企業(yè)有機(jī)會發(fā)展，另外，國外用戶比以前更多地青睞中國產(chǎn)品也為中國電梯的崛起提供了機(jī)會。目前我國節(jié)能電梯技術(shù)在某些方面已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，但是節(jié)能電梯的普及率還很低，可節(jié)電3

11、0%以上的無齒輪電梯普及率不及10%，可以能源再生的造能電梯普及率不及2%。因此專家預(yù)計，節(jié)能電梯市場會在“十一五”期間進(jìn)入快速增長期。節(jié)能電梯從2001年開始進(jìn)入我國辦公樓、住宅樓、酒店等場所，經(jīng)過5年的發(fā)展，全國的無齒輪電梯市場從幾千臺增長到近6萬臺。目前我國已超過日本成為世界最大的新裝電梯市場。由于房地產(chǎn)業(yè)、城市公共建設(shè)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，預(yù)計未來10年，我國的電梯市場仍將保持每年20%的遞增速度，年平均銷售額至少500億美元。房地產(chǎn)

12、市場快速發(fā)展，對電梯的需求繼續(xù)擴(kuò)大。專家估計未來50年我國新增住房面積將達(dá)到200億平方米。目前國家規(guī)定20米以上高樓就應(yīng)安裝電梯，因此未來電梯最大的市場就是住宅市場。此外，機(jī)場、商場、地鐵等大型公共設(shè)施建設(shè)對自動扶梯、觀光電梯等電梯的</p><p>　　1.2.3 電梯技術(shù)發(fā)展趨勢</p><p>　?。?）環(huán)保：綠色理念是電梯發(fā)展總趨勢。有專家預(yù)言“誰最先推出綠色產(chǎn)品并搶占市場，誰就

13、掌握市場競爭主動權(quán)”。發(fā)展趨勢主要有：不斷改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計，生產(chǎn)環(huán)保型低能耗、低噪聲、無漏油、無漏水、無電磁干擾、無井道導(dǎo)軌油漬污染的電梯。電梯曳引采用尼龍合成纖維曳引繩，鋼皮帶等無潤滑油污染曳引方式。電梯裝璜將采用無（少）環(huán)境污染材料。電梯空載上升和滿載下行電機(jī)再生發(fā)電回收技術(shù)。安裝電梯將無需安裝手腳架。電梯零件在生產(chǎn)和使用過程中對環(huán)境沒有影響（如剎車皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。</p><p>　

14、　（2）藍(lán)牙技術(shù)在電梯上應(yīng)用。安裝過電梯的人都知道放線、對線是費(fèi)時、費(fèi)力、極容易錯的工作。如果控制屏與召喚系統(tǒng)通過藍(lán)牙技術(shù)連接起來實(shí)現(xiàn)無線召喚將會是電梯控制的另一場革命同時為我們帶來巨大好處。A安裝期將減少30％以上，其直接好處是降低安裝成本，客戶也因從訂梯到使用電梯周期費(fèi)用減少和提高現(xiàn)金周轉(zhuǎn)率。B在電梯上使用藍(lán)牙技術(shù)一定會使電梯控制系統(tǒng)大量使用最新最快微機(jī)，這將會進(jìn)一步提高電梯整機(jī)可靠性，故障率大大降低，控制精度也進(jìn)一步提高，帶來的結(jié)

15、果是電梯更加舒適，平層更加準(zhǔn)確。C很好地解決了電梯控制與外圍設(shè)備的兼容和聯(lián)系。特別是可以把電梯和扶梯歸納到大樓管理系統(tǒng)或智能化管理小區(qū)系統(tǒng)中。</p><p>　　據(jù)國外有關(guān)資料介紹，公元前2800年在古代埃及，為了建筑當(dāng)時的金字塔，曾使用過由人力驅(qū)動的升降機(jī)械。公元1765年瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)后，1858年美國研制出以蒸汽為動力，并通過帶傳動和蝸輪減速裝置驅(qū)動的電梯。1878年英國的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。并隨著

16、水壓梯的發(fā)展，淘汰了蒸汽梯。后來又出現(xiàn)了液壓泵和控制閥以及直接柱塞式和側(cè)柱塞式結(jié)構(gòu)的液壓梯。這種液壓梯至今仍為人們所采用。</p><p>　　但是，電梯得以興盛發(fā)展的根本原因在于采用了電力作為動力來源。18世紀(jì)末發(fā)明了電機(jī)，并隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，19世紀(jì)初開始使用交流異步單速和雙速電動機(jī)作動力的交流電梯，特別是交流雙速電動機(jī)的出現(xiàn)，顯著改善了電梯的工作性能。在20世紀(jì)初，美國奧的斯電梯公司首先使用直流電動機(jī)作為

17、動力，生產(chǎn)出以槽輪式驅(qū)動的直流電梯，從而為后來的高速度、高行程電梯的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)30年代美國紐約市的102層摩天大樓建成，美國奧的斯電梯公司為這座大樓制造和安裝了74臺速度為6.0m/s的電梯。從此以后，電梯這個產(chǎn)品，一直在日新月異地發(fā)展著。目前的電梯產(chǎn)品，不但規(guī)格品種多，自動化程度高，而且安全可靠，乘坐舒適。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，可編程序控制器（PLC）和電子計算機(jī)成功地應(yīng)用到電梯的電氣控制系統(tǒng)中去后，電梯產(chǎn)品的質(zhì)量和運(yùn)行效

18、果顯著提高。</p><p>　　1.3 PLC控制發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　1.3.1 PLC控制發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　世界上公認(rèn)的第一臺PLC是1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制的。限于當(dāng)時的元器件條件及計算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微

19、處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計算機(jī)存儲元件都以繼電器命名。此時的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。 　　20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其

20、功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升</p><p>　　1.3.2 PLC控制發(fā)展趨勢</p>&l

21、t;p>　　1、向高速度、大容量方向發(fā)展</p><p>　　為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲容量。目前，有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標(biāo)。</p><p>　　2、向超大型、超小型兩個方向發(fā)展</p><p>　　當(dāng)前中小型PLC比較多，為了適應(yīng)市場的多種需要，今后PL

22、C要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展?，F(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲器，功能強(qiáng)。</p><p>　　3、PLC大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力</p><p>　　為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些帶C

23、PU和存儲器的智能I/O模塊，既擴(kuò)展了PLC功能，又使用靈活方便，擴(kuò)大了PLC應(yīng)用范圍。</p><p>　　4、增強(qiáng)外部故障的檢測與處理能力</p><p>　　根據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。前二項共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測、處理；而其余80%的故障

24、屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p><b>　　5、編程語言多樣化</b></p><p>　　在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語言、面向過

25、程控制的流程圖語言、與計算機(jī)兼容的高級語言（BASIC、C語言等）等。多種編程語言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是PLC進(jìn)步的一種趨勢。</p><p><b>　　1.4 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1、了解本課題目前相關(guān)情況，完成開題報告和英文資料翻譯。</p><p>　　2、十層電梯PLC控制實(shí)驗裝置總體設(shè)計，對實(shí)驗裝置總體方案和布局進(jìn)行

26、研究。繪制總體布局圖1張，A0。 </p><p>　　3、十層電梯PLC控制實(shí)驗裝置機(jī)械設(shè)計，繪制機(jī)械部分裝配圖，A0。 </p><p>　　4、十層電梯PLC控制實(shí)驗裝置控制系統(tǒng)設(shè)計，對軟件系統(tǒng)梯形圖、控制程序研究設(shè)計。繪制I/O接</p><

27、p>　　線圖1張，梯形圖1張，編寫控制程序。 </p><p>　　5、編寫設(shè)計說明書1份，字?jǐn)?shù)滿足教研室要求。</p><p><b>　　1.5 功能描述</b></p><p>　　我設(shè)計的電梯實(shí)驗裝置有如下功能：</p><p>　　1、記憶呼梯信號功能</p>

28、<p>　　2、確定電梯運(yùn)行方向功能</p><p>　　3、響應(yīng)順向呼梯信號，并到層后消除對應(yīng)的呼梯信號功能</p><p>　　4、當(dāng)轎廂到達(dá)指定的樓層時，樓層指示燈閃爍，表示電梯門處于打開狀態(tài)，閃爍時間為3S</p><p>　　5、互鎖、上下限位保護(hù)功能</p><p>　　6、顯示轎廂所處的樓層位置、顯示呼梯信號<

29、;/p><p>　　7、自動開/關(guān)門功能</p><p>　　1.6 設(shè)計的重點(diǎn)與難點(diǎn)</p><p>　　1、設(shè)計的電梯實(shí)驗裝置，基本結(jié)構(gòu)是什么？尺寸參數(shù)如何確定？</p><p>　　2、設(shè)計的電梯實(shí)驗裝置，動力源參數(shù)如何確定？</p><p>　　4、設(shè)計的電梯實(shí)驗裝置，轎廂開關(guān)門機(jī)構(gòu)與層門開關(guān)門機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計電梯模

30、型的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，如何設(shè)計？</p><p>　　5、設(shè)計的電梯實(shí)驗裝置，變頻器如何選用？</p><p>　　6、設(shè)計的電梯實(shí)驗裝置，PLC控制程序梯形圖是本次設(shè)計電梯模型的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，如何設(shè)計？</p><p><b>　　1.7 設(shè)計方案</b></p><p>　　1.7.1電梯實(shí)驗裝置設(shè)計方案一</p&

31、gt;<p><b>　　如圖1.7.1</b></p><p><b>　　圖1.7.1</b></p><p>　　電梯的工作原理：由圖可見，帶懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，另一端與對重連接，隨曳引輪的轉(zhuǎn)動，靠帶與曳引輪之間的摩擦力，使轎廂與對重做一升一降的相反運(yùn)動。</p><p><b>

32、　　方案分析：</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：1、帶能緩和沖擊</p><p>　　2、電梯運(yùn)行平穩(wěn)、無噪聲</p><p><b>　　3、制造和安裝容易</b></p><p>　　缺點(diǎn)：1、在傳動過程中容易打滑</p><p><b>　　2、電梯不能自鎖</

33、b></p><p>　　3、電梯轉(zhuǎn)動比不能保證</p><p>　　本次電梯實(shí)驗裝置設(shè)計我采用方案一</p><p>　　1.7.2電梯實(shí)驗裝置設(shè)計方案二</p><p><b>　　如圖1.7.2</b></p><p><b>　　圖1.7.2</b></p

34、><p>　　電梯的工作原理：由圖可見，帶懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，另一端與對重連接，隨曳引輪的轉(zhuǎn)動，靠帶與曳引輪之間的摩擦力，使轎廂與對重做一升一降的相反運(yùn)動。</p><p><b>　　方案分析：</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：1、帶能緩和沖擊</p><p>　　2、電梯運(yùn)行平穩(wěn)、無噪聲</p>

35、<p><b>　　3、制造和安裝容易</b></p><p>　　缺點(diǎn)：1、在傳動過程中容易打滑</p><p><b>　　2、電梯不能自鎖</b></p><p>　　3、電梯轉(zhuǎn)動比不能保證</p><p>　　1.7.3電梯實(shí)驗裝置設(shè)計方案三 </p><p

36、><b>　　如圖1.7.3</b></p><p><b>　　圖1.7.3</b></p><p>　　電梯的工作原理：電機(jī)軸與絲杠相連，轎廂在絲杠上，電機(jī)帶動絲杠作正傳與反轉(zhuǎn)，廂對應(yīng)上升與下降</p><p><b>　　方案分析：</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)

37、：1、電梯轎廂在不運(yùn)行時，在絲杠中可以自鎖</p><p>　　2、電梯運(yùn)行過程中傳動平穩(wěn)</p><p>　　缺點(diǎn)：1、絲杠制造困難，價格高</p><p><b>　　2、安裝復(fù)雜</b></p><p>　　1.7.4電梯實(shí)驗裝置設(shè)計方案四 </p><p><b>　　如圖1.7

38、.4 </b></p><p><b>　　圖1.7.4</b></p><p>　　電梯的工作原理：通過液壓動力源把油壓入液壓缸，使柱塞向上，直接或間接地作用在轎廂上，使轎廂上升；轎廂的下降一般靠轎廂的自重使液壓缸內(nèi)的油返回郵箱中。</p><p><b>　　方案分析：</b></p><

39、;p>　　優(yōu)點(diǎn)：1、提升載荷大，運(yùn)行速度低 </p><p>　　缺點(diǎn)：1、液壓泵噪聲大</p><p>　　2、運(yùn)行狀態(tài)會受油溫變化的影響，運(yùn)行速度有波動</p><p>　　3、液壓電梯所需的功率比同規(guī)格電梯高</p><p>　　4、使用油液，電梯工作環(huán)境有油液污染</p><p>　　5、制造困難，造價高

40、 </p><p>　　6、這種電梯使用的地方少見，與日常見得電梯結(jié)構(gòu)不同，使學(xué)生不能對日常見得電梯的工作原理能很好的理解</p><p>　　1.7.5電梯實(shí)驗裝置設(shè)計方案五 </p><p><b>　　如圖1.7.5</b></p><p><b>　　圖1.7.5</b></p>

41、<p>　　電梯的工作原理：由圖可見，轎廂上裝有電機(jī)與齒輪，齒輪沿導(dǎo)軌可運(yùn)動，電機(jī)帶動齒輪正轉(zhuǎn)，轎廂對應(yīng)上升；轎廂下降依靠自重而實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　方案分析：</b></p><p>　　缺點(diǎn)：1、導(dǎo)軌制造復(fù)雜，造價高</p><p>　　2、導(dǎo)軌與齒輪安裝與調(diào)試復(fù)雜</p><p><

42、;b>　　3、制動困難</b></p><p><b>　　2 總體設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1 總體布局</b></p><p>　　十層電梯PLC控制實(shí)驗裝置主要有以下三大部分組成，總體布局如圖2.1所示</p><p>　　1、模擬結(jié)構(gòu)有：支架、井道、機(jī)房

43、、底坑、廳門。</p><p>　　2、機(jī)械結(jié)構(gòu)有：曳引機(jī)、轎廂及導(dǎo)向裝置、對重及導(dǎo)向裝置、導(dǎo)軌、行程開關(guān)等。</p><p>　　3、電氣控制系統(tǒng)有：操縱及顯示裝置、變頻調(diào)速器、PLC、編程器等。</p><p>　　圖2.1 總體布局圖</p><p>　　說明：1、曳引輪系統(tǒng) 2、導(dǎo)向系統(tǒng) 3、曳引繩 4、支架 5、井道 6

44、、對重 </p><p>　　7、對重導(dǎo)向繩 8、轎廂導(dǎo)向繩 9、轎廂 </p><p><b>

45、　　2.2 總參數(shù)確定</b></p><p>　　電梯總高:1240mm ；</p><p>　　井道尺寸為:160mm ×160mm ×1130mm； 支架尺寸為:20mm ×20mm ×1240mm ；</p><p>　　機(jī)房尺寸為:160mm ×160mm ×100mm； 轎廂尺寸

46、為:120mm ×120mm×80mm ； </p><p>　　對重尺寸為:140mm ×30mm×73mm ； 轎廂門尺寸為:25mm ×2mm×78mm ； </p><p>　　緩沖器高度為:25mm ； 曳引輪直徑:60mm ； </

47、p><p>　　導(dǎo)向輪直徑:30mm ； 開門轉(zhuǎn)輪直徑:60mm ； </p><p>　　曳引鋼絲繩直徑:4mm； 導(dǎo)向鋼絲繩直徑:3mm； </p><p>　　連桿寬度:5mm ； 每層樓高度:90mm；

48、 </p><p>　　每層樓厚度:10mm ；</p><p>　　2.3 控制動作與裝置描述 </p><p>　　2.3.1 電梯控制動作描述</p><p>　　1、電機(jī)帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，用PLC程序控制實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，則轎廂對應(yīng)上升或下降。模型電梯每層均裝有行程開關(guān)，其中第一、十層為單向行程開關(guān)，其

49、余層為雙向行程開關(guān)。在轎廂升降運(yùn)行過程中，轎廂左側(cè)下部有一個壓塊，當(dāng)壓塊碰到樓層行程開關(guān)。行程開關(guān)閉合，給PLC的輸入端一個輸入信號，由PLC程序確定電梯到達(dá)相應(yīng)的樓層號，是否在該層停留，要根據(jù)模擬的樓層與轎廂內(nèi)外乘客輸入指令的要求， 由程序判斷確定執(zhí)行。</p><p>　　2、電梯開始起動，通過變頻器驅(qū)動電機(jī)拖動轎箱運(yùn)動。轎箱運(yùn)動速度由低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運(yùn)行至目標(biāo)層，并且遵守或一直向上，或一

50、直向下的原則。</p><p>　　3、當(dāng)電梯檢測到目標(biāo)層減速點(diǎn)后，電梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由高速變?yōu)榈退?，并以低速運(yùn)行至平層點(diǎn)停止。</p><p>　　4、平層后，經(jīng)過一定延時開門，直至碰到開門到位行程開關(guān)；再經(jīng)過一定延時后關(guān)門，直到安全觸板開關(guān)動作。</p><p>　　規(guī)定在運(yùn)行方向確定之后，不響應(yīng)中途的反向呼喚要求，直到到達(dá)本方向的最遠(yuǎn)站點(diǎn)才開始返回。</

51、p><p>　　2.3.2 電梯裝置描述</p><p>　　1、由于電梯要求做到電機(jī)停則轎廂停，這在實(shí)際中應(yīng)有制動裝置，我的模型電梯運(yùn)動機(jī)構(gòu)是滑輪機(jī)構(gòu)，沒有制動裝置，電機(jī)停后。轎廂將由于自重而下降。為了解決這一問題。我采用對重結(jié)構(gòu)。根據(jù)轎廂重量配一個對重，使其重量與轎廂相等，基本上實(shí)現(xiàn)電機(jī)停則轎廂停。對重通過繩子和轎廂連接，懸掛于曳引輪上。曳引繩可選用鋼絲繩或圓形帶。為避免轎廂運(yùn)行中與對重在

52、空間上發(fā)生干涉，用兩根鋼絲在對重倆側(cè)垂直穿過平衡塊作為導(dǎo)軌(鋼絲拉直后 兩端通過螺栓固定在支架上)。為了保證轎廂在上、下行過程中不致于走偏，用兩根鋼絲在轎廂倆側(cè)垂直穿過轎廂作為導(dǎo)軌(鋼絲拉直后 兩端通過螺栓固定在支架上)，轎廂、對重可在鋼絲上下移動。</p><p>　　2、行程開關(guān)采用KW12型微動開關(guān)，十個樓層行程開關(guān)分別固定在合適位置。由于第二層到第九層需要雙向開關(guān)，我們將單向行程開關(guān)接觸簧片加長并彎曲成弧

53、形，成功地實(shí)現(xiàn)了轎廂上升、下降雙向控制。</p><p>　　3、電梯模型支架結(jié)構(gòu)采用鋁合金成形材料，為了便于觀察電梯的運(yùn)行，支架窗口可選用厚度為5 mm無色透明的有機(jī)玻璃用氯仿粘結(jié)而成。曳引方式為半繞l：l吊索法，整個模型電梯的重量很輕，接口處均采用螺栓固定，以保證整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。</p><p>　　4、轎廂可選用厚度2 mm的無色透明有機(jī)玻璃或采用鋁合金材料制作而成。轎廂門采用雙扇中開

54、式，由交流電機(jī)拖動，當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，碰到開門行程開關(guān)，自動或手動開門。碰到關(guān)門行程開關(guān)，將自動或手動關(guān)門。</p><p>　　5、對重可選用45號鋼或鋁合金制作。緩沖器可采用海棉安裝在底坑底部。曳引輪、導(dǎo)向輪、開門轉(zhuǎn)輪可選用45號鋼或鋁合金制作。為了便于操作，操縱箱可安裝在電梯底座中。</p><p>　　2.4 電梯的升降控制互鎖設(shè)計</p><p>　　電梯

55、的轎箱由一個220V交流電機(jī)拖動，并由PLC的Y13和Y17分別控制電梯轎箱的升降。盡管在PLC編程時，Y13與Y17進(jìn)行互鎖，但是為了防止意外而造成電源短路，在外部硬件上進(jìn)行了互鎖設(shè)計，即使用彈簧繼電器J1和J2進(jìn)行互鎖，如圖3.3所示，從而避免發(fā)生電源短路事故。具體實(shí)現(xiàn)過程：輸出點(diǎn)Y13閉合，繼電器J1線圈得電，使220V交流電源正接到交流電機(jī)上，此時交流電機(jī)正向轉(zhuǎn)動，即電梯轎箱上升;輸出點(diǎn)Y17閉合，繼電器J2的線圈得電，使220

56、V交流電源反接到交流電機(jī)上，此時交流電機(jī)反向轉(zhuǎn)動，即電梯轎箱下降。 如圖2.4</p><p>　　圖2.4 電梯升降互鎖控制原理圖</p><p>　　2.5 輸入按鈕開關(guān)及輸出裝置</p><p>　　2.5.1電梯輸入按鈕開關(guān)</p><p>　　1、轎內(nèi)樓層指令按鈕，每一層各有一個。</p><p>　　2、門

57、廳呼喚按鈕：頂層只有下呼和底層只有上呼按鈕，中間層有上、下呼按鈕。</p><p>　　3、樓層行程開關(guān)：位于井道每?層的相應(yīng)位置上，當(dāng)轎廂到達(dá)每一層的相應(yīng)位置時，樓層行程開關(guān)閉合，該觸點(diǎn)信號用于選層、選向、轎內(nèi)指令、廳門召喚的消號和指層。4、開關(guān)門：轎廂門開門、關(guān)門限位開關(guān)，手動開門、關(guān)門按鈕。</p><p>　　2.5.2 電梯輸出裝置</p><p>　　1

58、、上行接觸器 2、下行接觸器 3、 開門接觸器 4、關(guān)門接觸器 5、樓層指示燈</p><p>　　2.6 曳引電機(jī)的選擇</p><p>　　2.6.1 電機(jī)的選用原則</p><p>　　盡量使電動機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。</p><p>　　1、根據(jù)電動機(jī)的種類選交流或直流、及其維護(hù)與價格。</p><p&

59、gt;　　2、根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)及其對電動機(jī)的起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速有級無級等要求；</p><p>　　3、根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和起、制動頻繁程度等要求；</p><p>　　4、根據(jù)考慮電動機(jī)的溫升限制、過載能力、起動轉(zhuǎn)矩及起動電流的限制；</p><p>　　5、根據(jù)以及工作環(huán)境條件等諸多因素，</p><p>　　6、最后合理選擇電動機(jī)的

60、功率、工作制、防護(hù)結(jié)構(gòu)型式。</p><p><b>　　注意：</b></p><p>　　1、 如果電動機(jī)功率選得過小，就會出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動機(jī)長期過載，使其絕緣因發(fā)熱 </p><p>　　而損壞，甚至電動機(jī)被燒毀。 2、 如果電動機(jī)功率選得過大，就會出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功</

61、p><p>　　率因數(shù)和效率都不高，不但對用戶和電網(wǎng)不利，而且還會造成電能浪費(fèi)。</p><p>　　交流ND系列可逆電動機(jī)</p><p>　　2.6.2 電機(jī)介紹如下</p><p>　　1、ND系列可逆電動機(jī)分為ND、74ND04、74ND06、74ND06T四種輸出功率為1.8W-6W；出軸轉(zhuǎn)速為0.85-77r/min允許負(fù)載為1.5-

62、15Kg.cm；電機(jī)如右圖所示：</p><p>　　2、電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)向可逆，運(yùn)行可靠，使用方便，能正、反向頻繁起動， 在低速運(yùn)轉(zhuǎn)中作驅(qū)動元件</p><p>　　3、減速器有較強(qiáng)的抗沖擊能力</p><p>　　4、適用于各類控制儀表、舞臺燈光、塑封、自動調(diào)壓、電 </p><p><b>　　動窗簾等等。</b

63、></p><p><b>　　技術(shù)參數(shù)如下</b></p><p>　　表 2.6.2 電機(jī)型號表</p><p><b>　　接線圖如下</b></p><p>　　電機(jī)外型及安裝尺寸如下</p><p>　　2.6.3 電機(jī)的功率計算 </p>&l

64、t;p>　　設(shè)計參數(shù)確定：設(shè)定轎廂行駛的線速度為：0.02m/s ；開門線速度為0.02m/s 。</p><p>　　1、帶傳動時的力分析：由于帶與帶輪接觸面間摩擦力的作用，帶進(jìn)入主動輪的一邊被拉緊，即緊邊；另一邊則被看做是松邊。緊邊與松邊之間的拉力差就是有效拉力即圓周力。</p><p>　　2、帶靜止時的力分析：帶靜止時，帶緊套在再帶輪上，帶輪倆邊的拉力相等。</p>

65、;<p>　　通過帶傳動的力分析：</p><p>　　由公式 可得結(jié)論：</p><p>　　注：F：圓周力即摩擦力； :拉力 ； e=2.718 ；</p><p>　　摩擦系數(shù)f=0.05-0.15 ； 包角 </p><p>　　因為設(shè)計轎廂與對重的質(zhì)量相等，即轎廂重量 </p>

66、<p><b>　　由 可知 </b></p><p>　　電動機(jī)所需功率為： </p><p><b>　　注：</b></p><p>　?。汗ぷ鳈C(jī)實(shí)際需要的電動機(jī)輸出功率，kw；</p><p>　　：工作機(jī)需要的電動機(jī)輸出功率，kw；</p><p>

67、　?。弘妱訖C(jī)至工作機(jī)之間的傳動裝置的總效率；</p><p>　　工作機(jī)所需功率為： </p><p><b>　　注：</b></p><p>　　F：工作機(jī)的阻力，N；</p><p>　　V：工作機(jī)的線速度，m/s；</p><p><b>　?。汗ぷ鳈C(jī)的效率；</b

68、></p><p>　　已知工作機(jī)的線速度V=0.02m/s；</p><p>　　假設(shè)：、 ；那么 </p><p>　　可知應(yīng)選擇電動機(jī)的功率為：</p><p>　　已知設(shè)定的轎廂運(yùn)行線轉(zhuǎn)速V=0.02m/s , 曳引輪半徑R=30mm=0.03 m , </p><p><b>　　由公式

69、： 可得： </b></p><p>　　注：n單位：r/min</p><p>　　查電機(jī)型號與轉(zhuǎn)速列表（2.6.2）可得：選擇型號74ND04，轉(zhuǎn)速為9r/min的電機(jī)。</p><p>　　轎廂線速度驗證如下：</p><p>　　最終可確定選擇電機(jī)型號為74ND04，轉(zhuǎn)速為9r/min，轎廂線速度為0.028m/s。因門開

70、關(guān)線速度及轉(zhuǎn)輪尺寸與曳引機(jī)相同，所以選擇的電機(jī)型號同曳引機(jī)相同。</p><p>　　曳引機(jī)型號為74ND04 ， 具體參數(shù)如下：</p><p>　　額定電壓：220V 額定電流：70mA</p><p>　　額定轉(zhuǎn)速：9r/min ; 額定轉(zhuǎn)矩：15N.M</p><p>　　額定輸出功率：4w

71、 </p><p>　　2.7 變頻器的選用</p><p>　　2.7.1 變頻器的選用原則</p><p>　　變頻器的輸出功率和電流選擇必須等于或大于被驅(qū)動異步電機(jī)的功率和電流。因為變頻的過載能力沒有電機(jī)過載能力強(qiáng)，一旦電機(jī)有過載，損壞的首先是變頻器(如果變頻器的保護(hù)功能不完善的話);又如果設(shè)備上已選用的電機(jī)功率大于實(shí)際機(jī)械負(fù)載功率，但是有可能用戶會將把

72、機(jī)械功率調(diào)節(jié)到達(dá)到電機(jī)輸出功率，此時，變頻器一定要可以勝任，也就是說變頻器的功率選用一定要等于或大于電機(jī)功率。個別電機(jī)額定電流值較特殊，不在常用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格附近，又有的電機(jī)額定電壓低，額定電流偏大，此時要求變頻器的額定電流必須等于或大于電機(jī)額定電流。</p><p>　　2.7.2 電梯中變頻器調(diào)速控制原理 </p><p>　　一般變頻器有交—交、交—直—交兩種類型。電梯一般采用電壓型變頻器

73、。改變電動機(jī)定子的電源頻率，就可實(shí)現(xiàn)對異步電動機(jī)的調(diào)速。調(diào)速控制是指對電梯從啟動到平層整個過程中速度的變化規(guī)律進(jìn)行控制，從而減輕人在乘坐電梯時由于啟、制動過程中加、減速產(chǎn)生的不舒適感（上浮、下沉感），并保證平層停車準(zhǔn)確可靠。而爬行頻率要盡可能低些（4Hz），以減少停車沖擊。</p><p>　　注意：必須認(rèn)清變頻器調(diào)速與機(jī)械變速存在本質(zhì)上的區(qū)別，絕對不能不假思索地將某電機(jī)使用機(jī)械變速改為相同功率的變頻器變速。因為

74、功率是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積。</p><p>　　(1) 變頻調(diào)速曳引機(jī)單元</p><p>　　PLC通過向變頻器發(fā)出電梯上行輸出和電梯下行輸出信號，從而控制曳引電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，決定電梯的上，下行運(yùn)動。PLC通過向變頻器發(fā)出電梯高速運(yùn)行和電梯低速運(yùn)行信號，從而間接控制曳引電動機(jī)的轉(zhuǎn)動速度，決定電梯的高速／低速運(yùn)動。PLC單元為電梯控制系統(tǒng)的大腦，首先接收來自電梯的呼梯信號、平層信號，然后根

75、據(jù)這些輸入點(diǎn)的狀態(tài)，通過其內(nèi)部程序，對各種信號的邏輯關(guān)系有序地進(jìn)行處理，最后向交流電機(jī)、變頻器和顯示器適時地發(fā)出開關(guān)量控制信號，使變頻器根據(jù)電梯需要的速度曲線調(diào)節(jié)運(yùn)行方向和速度。在電梯控制系統(tǒng)中，由于電梯的控制比較隨機(jī)，各種輸入信號、輸出信號之間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，邏輯關(guān)系處理起來復(fù)雜，PLC編程的質(zhì)量決定了系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，它是控制電梯運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。</p><p>　　(2) 變頻調(diào)速開關(guān)門單元</p>

76、<p>　　用于控制電梯的廳門和轎門的打開和關(guān)閉，在自動定向完成或電梯平穩(wěn)停靠后，PLC給出相關(guān)指令，由變頻器驅(qū)動門電機(jī)完成開關(guān)門動作。</p><p>　　變頻調(diào)速總結(jié)：變頻器通過改變電機(jī)供電的電壓和頻率，平滑調(diào)節(jié)電梯速度，可以獲得更好的乘坐舒適感，它平層精度高，并具有顯著的節(jié)能效果，保障了電梯的可靠性，成功地解決了電梯運(yùn)行的舒適感問題。</p><p>　　2.7.3 富士E

77、11系列變頻器</p><p>　　FVR0.4E11S-4JE 380v 0.4kw </p><p>　　FVR0.75E11S-4JE 380v 0.75kw </p><p>　　FVR1.5E11S-4JE 380v 1.5kw </p><p>　　FVR2.2E11S-4JE 380v 2.2kw </p>

78、;<p>　　FVR3.7E11S-4JE 380v 3.7kw </p><p>　　FVR0.4E11S-7JE 200v 0.4kw </p><p>　　FVR0.75E11S-7JE 200v 0.75kw </p><p>　　FVR2.2E11S-7JE 200v 2.2kw </p><p>　　FVR

79、1.5E11S-7JE 200v 1.5kw</p><p>　　通過以上分析可知：我們選用FVR0.4E11S-7JE </p><p>　　工作電壓： 200v 功率0.4kw </p><p>　　變頻器如圖2.7.3,網(wǎng)址：</p><p>　　http://www.ylzb.com/qtpp/fuji-e11.htm&

80、lt;/p><p><b>　　圖2.7.3變頻器</b></p><p>　　2.8 主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　1、曳引電機(jī)：單相；4W ；額定轉(zhuǎn)速9r/min ；工作機(jī)額定線速度0.028m／s；</p><p>　　2、門電機(jī)：單相；4W ；額定轉(zhuǎn)速9r/min ；門電機(jī)額定線速度0.028m／s ；</

81、p><p>　　3、變頻器：FVR0.4E11S-7JE ；單相 ；0.4kw</p><p>　　3、曳引方式：半繞l：l吊索法</p><p>　　4、額定載重量小于5kg ；</p><p>　　5、停層站數(shù)為10站；</p><p>　　6、提升高度為810mm。</p><p><b

82、>　　3 機(jī)械部分設(shè)計</b></p><p>　　3.1曳引輪與導(dǎo)向輪設(shè)計</p><p>　　曳引輪設(shè)計如圖：3.1.a</p><p>　　圖3.1.a 曳引輪</p><p>　　導(dǎo)向輪設(shè)計如圖：3.1.b</p><p>　　圖3.1.b 導(dǎo)向輪</p><p>　　

83、配合安裝如圖:3.1.c</p><p>　　圖3.1.c 配合安裝</p><p><b>　　3.2 零件設(shè)計</b></p><p>　　雞心環(huán)套繩卡設(shè)計如圖3.2a</p><p>　　3.2.a 雞心環(huán)套繩卡</p><p>　　裝配設(shè)計如圖3.2.b</p><p&

84、gt;　　3.2.b 裝配設(shè)計</p><p><b>　　3.3 轎廂設(shè)計</b></p><p>　　轎廂是無色透明玻璃或鋁合金構(gòu)成。轎廂門采用雙扇中開式，由交流電機(jī)拖動，當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，碰到開門行程開關(guān)，自動或手動開門。碰到關(guān)門行程開關(guān)，經(jīng)過定時器或手動開關(guān)，將自動或手動關(guān)門。轎廂通過繩子和平衡塊連接，懸掛于曳引輪上，這樣減小了電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。為了保證轎廂在上

85、、下行過程中不致于走偏，用兩根鋼絲對角垂直穿過轎廂作為導(dǎo)軌(鋼絲拉直后 兩端通過螺栓固定在支架上)。</p><p><b>　　設(shè)計如圖3.3.a</b></p><p><b>　　圖3.3.a轎廂</b></p><p>　　轎廂及其轎門裝配如圖3.3.b</p><p>　　3.3.b 轎廂

86、及其轎門裝配</p><p>　　零件在轎廂上安裝裝配如圖 3.3.c </p><p>　　圖3.3.c 零件在轎廂上安裝裝配</p><p><b>　　3.4 層門設(shè)計</b></p><p>　　層門設(shè)計及其裝配如圖3.4</p><p>　　圖3.4 層門設(shè)計及其裝配</p>

87、<p><b>　　3.5 對重塊設(shè)計</b></p><p>　　由于電梯要求做到電機(jī)停則轎廂停，這在實(shí)際中應(yīng)有制動裝置，但我的模型電梯運(yùn)動機(jī)構(gòu)是滑輪機(jī)構(gòu)，沒有制動裝置，電機(jī)停后，轎廂將由于自重而下降。為了解決這一問題，我采用平衡塊結(jié)構(gòu)。根據(jù)轎廂重量配一個平衡塊，使其重量與轎廂相等，基本上實(shí)現(xiàn)電機(jī)停則轎廂停。平衡塊通過繩子和轎廂連接，懸掛于定滑輪上，這樣減小了電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

88、為避免轎廂運(yùn)行中與平衡塊在空間上發(fā)生干涉，用兩根鋼絲對角垂直穿過平衡塊作為導(dǎo)軌(鋼絲拉直后 兩端通過螺栓固定在支架上)。設(shè)計如圖3.5.a</p><p>　　圖3.5.a 平衡塊</p><p>　　裝配設(shè)計如圖3.5.b</p><p>　　圖3.5.b 裝配設(shè)計</p><p>　　3.6 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p

89、>　　行程開關(guān)采用KW12型微動開關(guān)，十個樓層行程開關(guān)分別固定在合適位置。由于第二層到第九層需要雙向開關(guān)，我們將單向行程開關(guān)接觸簧片加長并彎曲成弧形，成功地實(shí)現(xiàn)了轎廂上升、下降雙向控制。 電梯模型支架結(jié)構(gòu)采用鋁合金成形材料，由于整個模型電梯的重量很輕，支架采用了30mm×30mm方形鋁合金材料。接口處采用螺栓固定，以保證整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。設(shè)計如圖3.6</p><p><b>　　圖3.6

90、支架結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　3.7 電梯安全保護(hù)裝置說明</p><p>　　關(guān)門限位：轎門沒有關(guān)好電梯不可運(yùn)行。</p><p>　　上極限位: 防止電梯沖頂。</p><p>　　下極限位：防止電梯蹲底。</p><p>　　彈簧緩沖器：電梯蹲底緩沖裝置。</p><p&g

91、t;<b>　　4 控制系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　4.1 可編程控制器（PLC）的定義</p><p>　　可編程序控制器為（Programmable Logic Controller，簡稱PLC），是在繼電順序控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用自動控制裝置。</p><p>　　國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可

92、編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。PLC具有可靠性高、適應(yīng)面廣、抗干擾能力強(qiáng)、編程方便、對環(huán)境要求低、與其他裝置配置連接方便等特點(diǎn)。在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中

93、占有極其重要的地位。</p><p>　　4.2 可編程控制器的基本原理</p><p>　　當(dāng) PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 </p><p>　?。?） 輸入采樣階段 </p><

94、;p>　　在輸入采樣階段， PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。</p><p>　?。?） 用戶程序執(zhí)行階段

95、 </p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段， PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程

96、序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。</p><p>　　（3） 輸出刷新階段 </p>&l

97、t;p>　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。</p><p>　　4.3 PLC程序設(shè)計步驟</p><p>　?。?）、根據(jù)設(shè)計要求，分析系統(tǒng)的控制；</p><p>　　（2）、分配PLC的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)；&l

98、t;/p><p>　?。?）、畫出硬件接線圖；</p><p>　?。?）、設(shè)計梯形圖程序；</p><p>　?。?）、寫出指令程序表。</p><p><b>　　控制系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p>　　4.4 I／O點(diǎn)的估算與PLC選型</p><p>　　系統(tǒng)的輸

99、入點(diǎn)有：門廳召喚按鈕18個輸入點(diǎn)；轎內(nèi)指令按鈕12個點(diǎn)；樓層感應(yīng)器10個點(diǎn)；平層限位開關(guān)10個點(diǎn)；減速接近器2個；開關(guān)門限位器2個；極限位器2個；共計輸入點(diǎn)56點(diǎn)。而輸出點(diǎn)有：轎內(nèi)呼指示燈10個；外乎指示燈18個；樓層指示燈7個；電機(jī)開關(guān)門2個；上下行指示燈2個；曳引機(jī)減速繼電器1個；電機(jī)正反轉(zhuǎn)2個；共計輸出點(diǎn)42個?？傆婭／O點(diǎn)數(shù)為56／42； PLC選用三菱FX2N系列的FX2N-128MR，它有64個輸入單元和64個輸出單元。輸

100、入輸出單元為PLC的I／O接口部分。選用FX2N-128MR，如圖4.4 ，網(wǎng)址：</p><p>　　http://www.elec.cc/tradeinfo/offerdetail/63-1636-0-892148.html</p><p>　　圖4.4 FX2N-128MR</p><p>　　編程器選用FX一20P。</p><p>

101、　　4.5 電梯實(shí)驗裝置控制要求</p><p>　?。?）、開始時，電梯處于任意一層。</p><p>　　（2）、當(dāng)有外呼梯信號到來時，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層并停止運(yùn)行，轎廂門自動打開，延時3秒后自動關(guān)門。當(dāng)有內(nèi)呼梯信號到來時，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層并停止運(yùn)行，轎廂門自動打開，延時3秒后自動關(guān)門。</p><p>　?。?）、在電梯運(yùn)行（轎廂上升

102、或下降）過程中，任何反方向的外呼梯信號均不響應(yīng)；但如果反向外呼梯信號前方再無其它內(nèi)外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)外呼梯信號。</p><p>　?。?）、電梯具有最遠(yuǎn)反向外呼梯信號響應(yīng)功能。</p><p>　?。?）、自動完成轎廂層樓位置顯示，自動顯示電梯運(yùn)行方向，顯示呼梯信號。</p><p>　　（6）、電梯未平層或運(yùn)行時，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。電梯平層或轎

103、廂停止運(yùn)行時，按開門按鈕則轎廂門打開，按關(guān)門按鈕則轎廂門關(guān)閉。</p><p>　　4.6 I/O地址分配</p><p>　　表4.6 I/O地址分配表</p><p>　　4.7 I/O口接線圖</p><p>　　I/O口接線圖,如圖4.7.a</p><p>　　圖4.7.a I/O接線圖</p>

104、<p>　　部分I/O接線圖，如圖4.7.b</p><p>　　圖4.7.b 部分I/O接線圖</p><p>　　4.8 PLC控制程序自動流程圖</p><p><b>　　如圖4.8 </b></p><p>　　圖4.8 自動程序流程圖</p><p>　　4.9 PLC部

105、分梯形圖</p><p>　　系統(tǒng)的控制梯形圖設(shè)計分為五大模塊：開關(guān)門控制模塊、電梯召喚響應(yīng)指示模塊、電梯到層指示模塊、轎廂內(nèi)指令控制模塊、電梯上下行控制模塊。當(dāng)PLC運(yùn)行時，將根據(jù)要求分別執(zhí)行相應(yīng)模塊程序，從而實(shí)現(xiàn)電梯的基本功能。</p><p>　　以下為部分梯形圖，如圖4.9</p><p>　　圖4.9 部分梯形圖</p><p>&

106、lt;b>　　5 實(shí)驗指導(dǎo)書</b></p><p>　　實(shí)驗一、集選控制電梯信號跳讀原則驗證</p><p>　　實(shí)驗?zāi)康模菏煜?shí)驗設(shè)備，學(xué)習(xí)操控電梯的方法，驗證集選控制電梯信號跳讀如下幾個控制原則：</p><p><b>　　1、順向截梯原則。</b></p><p><b>　　2、轎

107、內(nèi)優(yōu)先原則。</b></p><p>　　3、最遠(yuǎn)端反向截梯原則。</p><p>　　4、停梯時遇本層順向呼梯開門接客原則。</p><p><b>　　5、關(guān)門開車原則。</b></p><p><b>　　實(shí)驗內(nèi)容及步驟：</b></p><p>　　1）觀

108、察模型電梯的結(jié)構(gòu)，按電梯組成的各系統(tǒng)（如導(dǎo)向系統(tǒng)、拽引系統(tǒng)、控制與驅(qū)動系統(tǒng)、開關(guān)門系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等）找出電梯各部件，說出他們的名稱和作用。</p><p>　　2）操作電梯控制器上的內(nèi)選、外呼按鈕，觀察轎廂的運(yùn)動。</p><p>　　實(shí)驗二、電梯安全保護(hù)裝置的作用</p><p>　　實(shí)驗?zāi)康模和ㄟ^該實(shí)驗使學(xué)生對電梯的安全保護(hù)裝置有較深刻的認(rèn)識。</p&

109、gt;<p>　　實(shí)驗內(nèi)容：本實(shí)驗是一個演示實(shí)驗，演示電梯的一些保護(hù)功能。主要有：</p><p>　　1、廳門鎖：廳門沒有關(guān)好電梯不可運(yùn)行。</p><p>　　2、關(guān)門限位：轎門沒有關(guān)好電梯不可運(yùn)行。</p><p>　　3、急停保護(hù)：電梯運(yùn)行當(dāng)中，按急停按鈕后，電梯立即停住。</p><p>　　4、上極限限位：防止電梯沖

110、頂。</p><p>　　5、下極限限位：防止電梯蹲底。</p><p>　　實(shí)驗三、可編程序控制器程序編制實(shí)驗</p><p>　　實(shí)驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)可編程序控制器程序編制方法，掌握可編程序控制器編程語言，正確地編制電梯的部分控制程序。</p><p>　　實(shí)驗內(nèi)容：根據(jù)電梯控制規(guī)律，編寫如下電梯控制程序</p><p>

111、;　　1、電梯開關(guān)門程序。</p><p>　　2、電梯樓層計數(shù)程序。</p><p>　　3、電梯控制柜上電初始化程序。</p><p>　　4、電梯鎖梯控制程序。</p><p>　　5、電梯拽引電動機(jī)起?？刂瞥绦颉?lt;/p><p>　　實(shí)驗四、可編程序控制器部分控制程序驗證實(shí)驗</p><p&

112、gt;　　實(shí)驗?zāi)康模豪每删幊绦蚩刂破鞒绦?，結(jié)合電梯模型，驗證所編寫的電梯控制程序。</p><p>　　實(shí)驗內(nèi)容：驗證編寫的電梯控制程序</p><p><b>　　實(shí)驗步驟：</b></p><p>　　1、實(shí)驗前應(yīng)充分預(yù)習(xí)，讀懂電梯的控制程序。</p><p>　　2、將編好的程序傳送到可編程序控制器。</p

113、><p>　　3、經(jīng)檢查無誤后，運(yùn)行程序。</p><p>　　4、操控電梯按鈕，使電梯運(yùn)行，驗證你所編寫的控制程序是否正確。</p><p>　　5、如果發(fā)現(xiàn)程序有錯，則回到可編程序控制器編程程序，改正錯誤程序后將編好的程序傳送到可編程序控制器。</p><p>　　6、重復(fù)4～6步驟，直至運(yùn)行正確無誤為止。</p><p&

114、gt;　　實(shí)驗五、電梯開關(guān)門實(shí)驗</p><p>　　實(shí)驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)、掌握電梯門系統(tǒng)的工作原理，設(shè)計門系統(tǒng)的控制程序并實(shí)現(xiàn)之。</p><p>　　實(shí)驗內(nèi)容與實(shí)驗步驟：</p><p>　　1、觀察電梯開關(guān)門實(shí)驗裝置的動作過程，高清其工作原理。特別注意如下幾點(diǎn)：</p><p>　?、儆虚_門電動機(jī)轉(zhuǎn)動到轎門開啟的運(yùn)動傳遞過程。 </p&

115、gt;<p>　?、谵I門、廳門的位置傳感器的作用及如何調(diào)整。</p><p>　　③轎門和廳門之間的運(yùn)動傳遞是如何實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　④廳門的自動閉鎖裝置是怎樣工作的。</p><p>　　2、設(shè)計、編制開關(guān)門實(shí)驗裝置的控制程序。</p><p>　　3、將控制程序送入可編程控制器。</p><p&

116、gt;　　4、運(yùn)行控制程序，觀察轎門、廳門的動作是否符合預(yù)定的要求。</p><p>　　5、如有不合適要求之處，修改程序后在試，直至正確為止。</p><p>　　6、完成實(shí)驗報告。 </p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本學(xué)期十層電梯PLC控制實(shí)驗裝置設(shè)計通過我的努力已成功完成。我設(shè)計的十層

117、電梯模型，基本上反映了電梯的結(jié)構(gòu)和使用功能，效果直觀，可操作性好。在該模型上采用了PLC設(shè)計了一種信號集選控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯控制，即在，以順序邏輯控制實(shí)現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)的輸入信號，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時的控制電梯的運(yùn)行。每層樓設(shè)置一個位置開關(guān)用于檢測樓層信號。電梯的運(yùn)行方向以及電梯所在的樓層進(jìn)行顯示，采用LED和七段數(shù)碼管顯示，而對樓層和轎廂的呼叫信號以指示燈顯示。設(shè)計的電梯實(shí)驗裝置具有仿真效果且貼近