機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)?？茖?shí)習(xí)報(bào)告.doc

東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院?？飘厴I(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告?？飘厴I(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告學(xué) 生 周巖巖 學(xué)習(xí)中心 蘇州奧鵬 專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 層 次 高起專 提交日期 2015年8月3日機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告前言 電梯的出現(xiàn)大大方便了現(xiàn)代人的生活。隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，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。電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，在電梯控制系統(tǒng)中，PLC 是一種用于工業(yè)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)控制方式，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)。選擇五層電梯PLC自動(dòng)控制作為本次實(shí)習(xí)內(nèi)容。1.實(shí)習(xí)目的 通過(guò)本次實(shí)習(xí)，了解了PLC電梯控制的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)，從具體實(shí)踐中學(xué)到了電梯的結(jié)構(gòu)組成、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)電梯自動(dòng)控制的目標(biāo)。2.研究?jī)?nèi)容1.1 電梯的結(jié)構(gòu)組成 按照功能劃分，一個(gè)完整的電梯系統(tǒng)可分為電梯的曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、門系統(tǒng)、轎箱系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)以及電氣控制裝置八部分，如圖2.1所示。圖2.1電梯結(jié)構(gòu)組成1.1.1 電梯曳引系統(tǒng)電梯曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、鋼絲繩、導(dǎo)向輪及反向輪組成。曳引機(jī)作為牽引動(dòng)力源，用鋼絲繩將曳引輪和轎廂與對(duì)重連接，實(shí)現(xiàn)轎箱的上升與下降。并采用導(dǎo)向輪來(lái)避免轎廂與對(duì)重之間的碰撞。1.1.2 電梯導(dǎo)向系統(tǒng)電梯導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)軌架和導(dǎo)靴組成。電梯導(dǎo)向的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)空間，使其在導(dǎo)向系統(tǒng)作用下只能垂直升降運(yùn)動(dòng)。1.1.3 電梯的門系統(tǒng)電梯的門系統(tǒng)由廳門、轎門和開(kāi)門聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。轎門設(shè)置在轎箱進(jìn)出口，廳門設(shè)置在樓層站進(jìn)出口。門機(jī)位于轎箱上，為轎門和廳門開(kāi)關(guān)提供動(dòng)力，緊急時(shí)候可以通過(guò)廳門處的三角鑰匙來(lái)打開(kāi)電梯門。1.1.4 電梯的轎箱系統(tǒng)客用電梯的轎箱用來(lái)運(yùn)送乘客，貨用電梯用來(lái)運(yùn)輸貨物，由轎架和轎體兩部分組成。轎架作為箱體的承重機(jī)構(gòu),由橫梁、底梁、立柱、斜拉桿等構(gòu)成。轎箱由轎底、轎壁、轎頂包括箱內(nèi)通風(fēng)與照明設(shè)備、轎內(nèi)操控盤等部件組成。轎箱的空間大小取決于額定載客量或載貨重量，一般來(lái)說(shuō)一噸客梯，載客14人，轎箱面積為2.24。1.1.5 電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)電梯機(jī)房?jī)?nèi)有電梯專用電箱，為電機(jī)提供三相電源。電梯速度控制采用速度反饋系統(tǒng)。測(cè)速裝置一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)，將其與電機(jī)同軸連接，通過(guò)測(cè)出的電壓讀數(shù)可以得到此時(shí)的電機(jī)速度。曳引電機(jī)的速度由調(diào)速裝置控制。1.1.6 電梯重量平衡系統(tǒng)曳引電機(jī)為電梯運(yùn)行提供動(dòng)力，電機(jī)額定功率由電梯額定負(fù)載決定，還可以根據(jù)電梯的配置情況來(lái)選擇交流電動(dòng)機(jī)或者直流電動(dòng)機(jī)。1.1.7 電梯的安全保護(hù)系統(tǒng)電梯運(yùn)行安全至關(guān)重要，包括機(jī)械設(shè)備安全保護(hù)系統(tǒng)和電氣安全保護(hù)系統(tǒng)。機(jī)械安全保護(hù)有：限速器、行程開(kāi)關(guān)、安全鉗、底坑緩沖器等，他們主要用來(lái)防止電梯超速和超行程。電氣安全保護(hù)包括光幕門保護(hù)功能、極限開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置、電源短路保護(hù)開(kāi)關(guān)等。1.1.8 電梯的電氣控制裝置電梯的電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、電子控制裝置、位置顯示設(shè)備、平層設(shè)備等組成。操縱裝置包括轎廂內(nèi)操作盤，廳門外按鈕盤?？刂蒲b置位于電梯機(jī)房控制箱內(nèi)，進(jìn)行電梯運(yùn)行的邏輯控制。平層裝置發(fā)出平層控制信號(hào)，確保電梯轎箱平層的準(zhǔn)確性。位置顯示裝置，是指通過(guò)轎廂內(nèi)和門廳外操作盤上的數(shù)碼顯示管，顯示電梯所處層數(shù)和上行下行方向。下圖2.2為電機(jī)控制回路系統(tǒng)圖。曳引電機(jī)和門電機(jī)電源引自機(jī)房?jī)?nèi)電源箱，控制回路由控制箱內(nèi)PLC模塊來(lái)完成，通過(guò)給定控制信號(hào)，控制電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、正反轉(zhuǎn)，便可實(shí)現(xiàn)電梯啟動(dòng)、暫停、垂直升降、以及電梯門開(kāi)關(guān)的要求。圖2.2 電機(jī)控制回路系統(tǒng)圖1.2 電梯控制系統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速主回路、PLC單元以及輸入輸出單元等構(gòu)成，如圖2.3所示。PLC用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯曳引電機(jī)以及開(kāi)關(guān)門機(jī)的起動(dòng)、停止、加減速、樓層顯示、運(yùn)行方向控制、樓層召喚、轎箱內(nèi)操作，以及安全保護(hù)等指令信號(hào)的管理和控制的功能。圖2.3 電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖中變頻器作為電梯調(diào)速控制器，PLC完成邏輯控制部分，負(fù)責(zé)處理各類信號(hào)的邏輯關(guān)系，然后向變頻器發(fā)出起停信號(hào)，同時(shí)變頻器把自身的工作狀態(tài)反饋給PLC，構(gòu)成雙向聯(lián)絡(luò)。控制系統(tǒng)還配備了和電動(dòng)機(jī)同軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器以及PG 卡，來(lái)完成電機(jī)速度的檢測(cè)及反饋，構(gòu)成速度閉環(huán)反饋系統(tǒng)和位置閉環(huán)反饋系統(tǒng)。1.3 系統(tǒng)控制要求1） 選向：根據(jù)電梯所在樓層的位置以及轎廂內(nèi)選和電梯間外呼樓層信號(hào)決定電梯運(yùn)行方向。2）選層換速：電梯根據(jù)轎廂內(nèi)所選樓層決定運(yùn)行方向，并且遵守直上直下的原則。在每次平層時(shí)能夠平滑換速。3） 樓層位置及上行下行方向的指示：采用BCD編碼的方式，利用數(shù)碼管顯示樓層位置及電梯上行下行方向。由于三菱FX2N系列內(nèi)置計(jì)數(shù)-譯碼驅(qū)動(dòng)模塊，只要外加LED七段顯示管以及電源就可以顯示樓層位置。4） 電梯門的控制要求：當(dāng)電梯平層時(shí)，門會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，5秒鐘后無(wú)人電梯門自動(dòng)關(guān)閉。如有人進(jìn)入電梯，光電傳感器檢測(cè)到有人進(jìn)入的信號(hào)，電梯門立即打開(kāi)。5）電機(jī)變頻調(diào)速：實(shí)習(xí)期間采用MM440變頻器與PLC采用串行通信方式連接。由于變頻器上安裝了編碼器模塊，使變頻器可以連接成閉環(huán)速度反饋控制方式。1.4 控制系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)根據(jù)電梯工作原理和功能繪制運(yùn)行流程圖，如圖2.4所示。圖2.4 電梯運(yùn)行流程圖確定輸入單元與輸出單元：（1） 輸入單元包括：轎箱內(nèi)選層按鈕與門廳外選擇方向按鈕；開(kāi)門關(guān)門方向按鈕；平層感應(yīng)器；上下限位開(kāi)關(guān)；門鎖裝置。 （2） 輸出單元有包括：樓層指示表盤及方向指示燈；開(kāi)關(guān)門控制接觸器；電梯啟停及調(diào)速接觸器。 根據(jù)輸入輸出單元確定輸入輸出點(diǎn)分配，如表 2.5。表2.5 I/O分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)編號(hào)名稱代號(hào)編號(hào)安全回路K6X000電梯上行UPY000零速輸入K0X001電梯下行DOWNY001脈沖輸入K1X002電梯快行FASTY002轎內(nèi)電鎖K2X003電梯慢行SLOWY003紅外傳感器K3X004檢修速度JXY004關(guān)門力限開(kāi)關(guān)K4X005七段碼AY005超重K5X006BY006上限強(qiáng)制減速SQ0X007CY007一樓指令SB1X010DY010二樓指令SB2X011EY011三樓指令SB3X012FY012四樓指令SB4X013GY013五樓指令SB5X014關(guān)門催促鈴聲KE1Y014基站到位開(kāi)關(guān)SQ4X015廳門關(guān)KM2Y015一樓上呼SB6X016廳門開(kāi)KM3Y016一樓下呼SB7X017廳內(nèi)指示燈E1Y017二樓上呼SB8X020廳內(nèi)指示燈E2Y020二樓下呼SB9X021廳內(nèi)指示燈E3Y021三樓上呼SB10X022廳內(nèi)指示燈E4Y022三樓下呼SB11X023廳內(nèi)指示燈E5Y023四樓上呼SB12X024上呼燈E6Y024四樓下呼SB13X025上呼燈E7Y025五樓上呼SB14X026上呼燈E8Y026五樓下呼SB15X027上呼燈E9Y027廳門開(kāi)SB16X030下呼燈E10Y030廳門關(guān)SB17X031下呼燈E11Y031廳門開(kāi)到位SQ1X032下呼燈E12Y032廳門關(guān)到位SQ2X033下呼燈E13Y033檢修開(kāi)關(guān)SB18X034超重鈴聲KM4Y034檢修上SB19X035抱閘信號(hào)KM5Y035檢修下SB20X036上行指示燈E14Y036下限強(qiáng)制減速SQ3X037下行指示燈E15Y037本實(shí)驗(yàn)選用西門子公司的s7-300型PLC，MM440型變頻器以及三相交流電機(jī)作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備。其接線原理如圖2.6所示。圖2.6 PLC模塊、變頻器、電動(dòng)機(jī)接線原理圖根據(jù)電梯運(yùn)行流程圖，編寫電梯程序梯形圖。梯形圖包括以下模塊：電梯初始化、樓層指示控制、開(kāi)關(guān)門控制、轎廂內(nèi)選層與標(biāo)記控制、廳門外呼叫與標(biāo)記控制、電梯上行下行與指示控制、電梯運(yùn)行狀態(tài)與速度控制。梯形圖編寫完成后，還要進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試。3.實(shí)習(xí)結(jié)果或研究結(jié)果本實(shí)驗(yàn)選用西門子公司的s7-300型PLC作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備。首先打開(kāi)step7_v5.5軟件，如圖2.7。輸入寫好的梯形圖程序，變換后寫入PLC中。打開(kāi)菜單欄仿真軟件，將程序?qū)氲杰浖?，?dǎo)入完畢后運(yùn)行軟件，實(shí)現(xiàn)PLC運(yùn)行過(guò)程監(jiān)控。動(dòng)作相應(yīng)開(kāi)關(guān)，對(duì)電梯控制過(guò)程進(jìn)行模擬，觀察相應(yīng)動(dòng)作情況。仿真結(jié)果表明，所輸入的程序是正確的。