機電一體化畢業(yè)設計（論文）五層電梯的PLC設計

1、 山山 東東 英英 才才 學學 院院 畢畢業(yè)業(yè)設設計計 題題 目目 五層電梯的五層電梯的 plcplc 設計設計 專專 業(yè)業(yè) 機電一體化機電一體化 姓姓 名名 指導教師指導教師 二 o 一一 年 三 月 十五 日 摘 要 電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關，隨著人們對其要 求的提高，電梯得到了快速發(fā)展, 其邏輯控制也由 plc 代替原來的繼電器控制。本文對 電梯的結構零部件進行了簡單的介紹并對電梯的零部件進行了選擇。plc 可靠性高，程序 設計方便靈活，抗干擾能力強，運行穩(wěn)定可靠。采用 plc 對電梯進行控制，通過合理的 選擇和設計，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運行

2、的舒適性和安全性，使電梯達 到了較為理想的控制效果。 關鍵詞關鍵詞：plc 控制 電梯 控制系統(tǒng) abstract as a modern high-rise building elevators the vertical transport is closely related with peoples lives, as people of their requirements increase, the elevator has been rapid development, the logic control also replace the relays by the plc con

3、trol. in this paper, the structure of the elevator components for a brief introduction and a selection of elevator parts and components. plc high reliability, convenient and flexible program design, anti-interference ability, stable and reliable. plc controlled with the elevator, through the rationa

4、l selection and design to improve the level of the elevator control, elevator operation and improved comfort and security, allowing the elevator to reach a more satisfactory control effect. key words : plc control elevator control system 目 錄 第一章 概述.3 1.1 plc 的定義.3 1.2 plc 的優(yōu)點及發(fā)展.3 第二章 電梯的基本結構.5 2.1

5、電梯的定義.5 2.2 電梯的分類.5 2.2.1 按用途分類.5 2.2.2 按驅動系統(tǒng)分類.6 2.2.3 按操作控制方式分類.6 2.2.4 按速度分類.7 2.2.5 按曳引電動機的供電電源分類.7 2.2.6 按拖動方式分類.7 2.3 電梯的主要機械部件.7 2.4 電梯的 plc 控制系統(tǒng) .8 2.5 鋼絲繩.11 2.6 轎廂.11 2.7 曳引系統(tǒng).12 第三章 電梯零部件的設計.14 3.1 電梯曳引機.14 3.1.1 曳引機的型號的確定.14 3.1.2 技術要求.15 3.2 鋼絲繩的選擇.15 3.2.1 鋼絲.15 3.2.2 鋼絲繩的強度.16 3.3 電梯的

6、主要參數(shù).16 第四章 plc 控制程序的設計.19 4.1 plc 控制系統(tǒng)的設計基本原則.19 4.2 plc 編程步驟.19 4.3 plc 提供的編程語言.19 4.4 電梯控制系統(tǒng)設計思想.20 結 論.36 致 謝.37 參考文獻.38 第一章 概述 1.1 plc 的定義 可編程控制器是計算機家族中的一員，是在繼電器控制和計算機控制的基礎上開發(fā) 的產品，是為工業(yè)控制應用而設計制造的以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技 術和通訊技術融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯 控制器（programmable logic controller） ，簡稱 pl

7、c，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯 控制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，還可以進行 算術運算和模擬量控制等，因此，美國電器制造協(xié)會（nema）于 1980 年正式將這種裝置 命名為可編程控制器（programmable controller） ，簡稱 pc。但是為了避免與個人計算 機（personal computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 plc。 1.2 plc 的優(yōu)點及發(fā)展 個人計算機有很強的數(shù)據(jù)處理功能和圖形顯示功能，有豐富的軟件支持，但是它們 是為辦公室自動化和家庭設計的，對環(huán)境要求很高，抗干擾能力不強，一般不適合在工 業(yè)現(xiàn)場使用。 單片機只

8、是一片集成電路，不能直接將它與外部i/o信號相連。要將它用于工業(yè)控制， 還要附加一些配套的集成電路和i/o接口電路，硬件設計、制作和程序設計的工作量相當 大，要求設計者具有很強的計算機領域的理論知識和實踐經驗。 工業(yè)控制計算機（簡稱工控機）也是為工業(yè)控制設計的，目前比較流行的是pc總線工 控機，它與個人計算機兼容。工控機采用總線式結構，各廠家產品的兼容性強。工控機 一般是在通用微機的基礎上發(fā)展起來的，有實時操作系統(tǒng)的支持，因此在要求快速、實 時性強、功能復雜的領域占有優(yōu)勢。工控機的價格較高，將它有與開關量控制以取代繼 電器系統(tǒng)有些大材小用。工控機的外部i/o接線一般都用多芯扁平電纜和插頭、插座

9、，直 接從印刷電路板上引出，不如可編程序控制器的接線端子那樣方便可靠。 以上各種計算機用語控制的程序一般都是用匯編語言編寫的，不像可編程續(xù)控制器 的梯形圖語言那樣易于被工廠的電氣人員掌握。 可編程序控制器是專為工廠現(xiàn)場應用環(huán)境設計的，結構上采取整體密封或插件組合 型，對印刷電路板、電源、機架、插座的制造和安裝，均采用了嚴密的措施?？删幊绦?控制器由于具有前述的各種優(yōu)點，在工業(yè)控制領域具有不可比擬的競爭力。 當然在電梯的控制領域也具有重要的地位，把可編程序控制器用于電梯運動的核心 部分是很合理的選擇，而且可編程序控制器現(xiàn)在在市場上也是一種成熟的產品?？傊?經上述比較可得，我確定選用 plc 控

10、制電梯的運行。 plc 技術在我國的起步比較晚，直到 80 年代初才正式進入我國，目前，在我國使用 比較普遍的 plc 有日本 omron 公司的 c 系列，三菱公司的 f 系列，美國 ge 公司的 ge 系 列和德國西門子公司的 s 系列等，目前國內使用 plc 主要還是依靠進口和合資企業(yè)生產。 但相信在不久的將來，我們一定能實現(xiàn) plc 的國產化。 隨著計算機科學的發(fā)展和工業(yè)自動化愈來愈高的需求，可編程控制技術得到了飛速 的發(fā)展，其技術和產品日趨完善。今后 plc 的發(fā)展向著以下幾個方面發(fā)展： （1）可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。plc 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電

11、路技術，采用 嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三 菱公司生產的 f 系列 plc 平均無故障時間高達 30 萬小時。一些使用冗余 cpu 的 plc 的平 均無故障工作時間則更長。 （2）配套齊全，功能完善，適用性強 plc 發(fā)展到今天，已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模 的工業(yè)控制場合。 （3）易學易用 語言易于為工程技術人員接受 plc 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工 控設備。它接口容易，編程簡單。 （4）系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造。 plc 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線

12、，使控制系統(tǒng)設計及 建造的周期大為縮短，維護也變得容易。 （5）體積小，重量輕，能耗低。 第二章 電梯的基本結構 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。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。 2.1 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

13、筑內，是輸送人員或貨物的垂直提升設備的交通工具。 2.2 電梯的分類 2.2.1 按用途分類 (1) 客梯 代號 k 為運行乘客而設計的電梯,有完善的安全裝置。 (2) 貨梯 代號 h 為運送貨物而設計的電梯,通常有人操作,有必備的安全裝置。 (3) 客貨梯 代號 l 主要用作運送乘客,但也可運送貨物,它與客梯的區(qū)別在于轎廂內 部裝飾結構不同。 (4) 病床電梯 代號 b 為運送病床而設計的電梯,具有轎廂長而窄的特點。 (5) 住宅電梯 代號 z 供住宅樓使用的電梯,一般采用下集選控制方式,轎廂內部裝飾 較簡單。 (6) 雜物電梯 代號 w 供圖書館,辦公樓,飯店運送圖書,文件,食品等.不容許

14、人員進 入電梯,結構簡單,無乘人必備的安全裝置。 (7) 船舶電梯 代號 c 用于船舶上的電梯,能在船舶搖晃中正常工作。 (8) 觀光電梯 代號 g 轎廂壁透明供乘客觀光之用。 2.2.2 按驅動系統(tǒng)分類 (1) 交流電梯，用交流感應電動機作為驅動力的電梯。根據(jù)拖動方式又可分為交流 單速、交流雙速、交流調壓調速、交流變壓變頻調速等。 (2) 直流電梯，用直流電動機作為驅動力的電梯。這類電梯的額定速度一般在 2.00m/s 以上。 (3)液壓電梯,一般利用電動泵驅動液體流動，由柱塞使轎廂升降的電梯。 (4)齒輪齒條電梯, 將導軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動機帶動齒 輪旋轉使轎廂升降

15、的電梯。 (5)螺桿式電梯, 將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有推力軸承的大螺母 安裝于油缸頂，然后通過電機經減速機（或皮帶）帶動螺母旋轉，從而使螺桿頂升轎廂 上升或下降的電梯。 (6)直線電機驅動的電梯,其動力源是直線電機。 電梯問世初期，曾用蒸汽機、內燃機作為動力直接驅動電梯，現(xiàn)已基本絕跡。 2.2.3 按操作控制方式分類 (1) 門外按鈕控制小型雜物電梯 (2) 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

16、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。每次停靠時，電梯自動進行減 速、平層、開門。 (3) 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?直到有這些信號登記的最高層站和有向下召喚登記的最底層為止，然后又反向向下安置 指令及向下召喚信號逐一停靠。每次?？繒r電梯自動進行減速、平層

17、、開門。 2.2.4 按速度分類 （1）低速度：速度 v1. 0m/s 的電梯。 （2）快速度：速度 1.0m/sv2.0m/s 的電梯。 （3）高速度：速度 v2.0m/s 的電梯。 2.2.5 按曳引電動機的供電電源分類 （1）交流電源供電的電梯： 1）采用交流異步雙速電機變極調速拖動的電梯，簡稱交流雙速電梯（速度一般小于 1.0m/s） 。 2）采用交流異步雙繞組雙速電機調壓調速拖動的電梯（俗稱 acvv 拖動電梯） 。 3）采用交流異步單繞組單速電機調頻調壓調速拖動的電梯（俗稱 vvvf 拖動的電梯 （2）直流電源供電的電梯：80 年代中期前用在中高檔乘客電梯上，以后不再產生。 2.2

18、.6 按拖動方式分類 （1）交流異步單速電機拖動的電梯。 （2）交流異步雙速電機變極調速拖動的電梯。 （3）交流異步雙繞組雙速電機調壓調速（俗稱 acvv）拖動的電梯。 （4）交流異步單速電機調頻調壓調速（俗稱 vvvf）拖動的電梯。 （5）直流電機拖動的電梯。 2.3 電梯的主要機械部件 （1）轎廂 轎廂是是用來安全運送乘客及物品到目的層的箱體裝置，它的運行軌跡 是在曳引鋼絲繩的牽引下沿導軌上下運行。 （2）電梯門 電梯門是為確保在候梯廳的乘客安全而設置的開閉裝置，只有在轎廂 停層和平層時才被打開。 （3）開關門機構 自動門機構必須隨電梯轎廂移動，即要求把自動門機構安裝于轎 廂頂上，除了能帶

19、動轎廂門啟閉外，還應能通過機械方法使電梯轎廂在各個層樓門區(qū)安 全范圍內能方便地使各層的外層門也能隨著轎廂門的啟閉而同步啟閉。當轎廂門和某層 樓的層門閉合后，應由電氣機械設備的機械鉤子和電氣接點予以表現(xiàn)和考核。開關門動 作平穩(wěn)，不得有劇烈的抖動和異常響聲，按國家標準規(guī)定，開關門系統(tǒng)在開關門過程中 其運行噪聲不得大于 65db(a 級)。關門時間一般為 3-5s，而開門時間一般為 25-4s。 自動門系統(tǒng)調整簡單方便，便于維修。門電機要具有一定的堵轉能力。 （4）層門門鎖 （5）機械安全裝置 終端保護裝置即安全裝置，終端保護裝置由終端電氣保護裝置 和機械緩沖裝置兩部分組成，終端電氣保護裝置由換速開

20、關、限速開關和極限開關組成。 機械緩沖裝置是指位于底坑的各種緩沖器，它們是電梯安全保護的最后一道措施，設置 在井道底坑中且正對轎廂和對重，起作用是防止轎廂和對重沖頂撞底。常用的緩沖器有 彈簧緩沖器和油壓緩沖器兩種。 電梯中，限速器、安全鉗裝置是十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鉗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。 2.4 電梯的 plc 控制系統(tǒng) plc 實質上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構和微機是基本一致 的。如下圖

21、所示： 系統(tǒng)程序存儲區(qū)用戶程序存儲區(qū) 電 源 編程器 中央處理單元 （cpu） 輸入電路 輸出 電路 圖 2-1 plc 硬件的基本結構 可編程序控制器簡稱為 plc（programmable logic controller）主要由 cpu 模塊、輸 入模塊、輸出模塊和編程器組成。 （如圖 2-2 所示） 圖 2-2plc 控制系統(tǒng)示意圖 可編程序控制器實際上是一種工業(yè)控制計算機，它的硬件結構與一般微機控 系統(tǒng)相 似，甚至與之無異?？删幊绦蚩刂破髦饕?cpu（中央處理單元） 、存儲器（ram 和 eprom） 、輸入/輸出模塊（簡稱 i/o 模塊） 、編程器和電源五大部分組成。 （1）cp

22、u 模塊 cpu 模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機處理器（cpu）和存儲器組成。 cpu 的作用類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作： 輸入處理：將現(xiàn)場的開關量輸入信號和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。 程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶程序，產生相應的控制信號去控制有關的電路，完 成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運算結果更新各有關寄存器的內容。 輸出處理：將輸出映像寄存器的內容送給輸出模塊，去控制外部負載。 （2）存儲器 存儲器是具有記憶功能的半導體電路。 作用：存放系統(tǒng)程序，用戶程序，邏輯變量和其它一些信息。 系統(tǒng)程序：控制 plc 完成各種

23、功能的程序，由 plc 生產廠家編寫，并固化到只讀式 存儲器 rom 中，用戶不能訪問。 用戶程序：用戶根據(jù)工程現(xiàn)場的生產過程和工藝要求編寫的程序。通過編程器輸入 到 plc 的隨機存儲器 ram 中，允許修改，由用戶啟動運行。 1）結構：由存儲體、地址譯碼電路、讀寫控制電路、數(shù)據(jù)寄存器組成。 存儲體由存儲單元構成，作用：存放二進制數(shù)據(jù)。 地址譯碼電路的作用：根據(jù)地址總線上的地址編碼選取相應的存儲單元。 讀寫控制電路的作用：將選中的存儲單元的內容讀到數(shù)據(jù)寄存器中或將數(shù)據(jù)寄存器 的內容寫到選中的存儲單元中。 數(shù)據(jù)寄存器的作用：存放從存儲單元讀出的數(shù)據(jù)，或者存放從數(shù)據(jù)總線送來并準備寫到 存儲單元去

24、的數(shù)據(jù)。 2）存儲器的工作過程： 數(shù)據(jù)的寫入過程 數(shù)據(jù)的讀出過程 3）plc 中使用的存儲器 只讀存儲器 rom 隨機存儲器 ram rom 為只讀存儲器，存放 plc 制造廠家寫入的系統(tǒng)程序，并永遠駐留在 rom 中，plc 去電后再上電，rom 內容不變。 ram 為可讀寫的存儲器，讀出時其內容不被破壞，寫入時，新寫入的內容覆蓋原有的 內容。為防止掉電后信息丟失，配有后備鋰電池。 除此而外，plc 還有 eprom、eeprom 存儲器。 plc 產品樣本或使用說明書中給出的存儲器形式或容量等均指用戶存儲器。存儲器容量是 plc 的一個重要性能指標。 （3）i/o 模塊 i/o 模塊是系統(tǒng)

25、的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和 cpu 模塊的橋梁。輸入模塊用 來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關、數(shù)字開關、限位 開關、接收開關、關電開關、壓力繼電器等來的開關量輸入信號；另一類是由電位器、 熱電偶、測速發(fā)電機、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。 可編程序控制器通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調節(jié)閥、調速裝置等執(zhí) 行器，可編程序控制器控制的另一類外部負載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。 cpu 模塊的工作電壓一般是 5v，而可編程序控制器的輸入/輸出信號電壓一般較高， 如直流 24v 和交流 220v。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞

26、cpu 模塊中的元器 件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以 cpu 模塊不能直接與外部輸入/輸出裝置相 連。i/o 模塊除了傳遞信號外，還有電平轉換與噪聲隔離的作用。 （4）編程器 編程器除了用來輸入和編輯程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時梯形圖 中各種編程元件的工作狀態(tài)。 編程器可以永久地連續(xù)在可編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以 運行。一般只在程序輸入、調試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制 器公用。 （5）電源 作用：將交流電轉換成 plc 內部所需的直流電源。 類型：目前大部分 plc 采用開關式穩(wěn)壓電源供電。 plc 除上述五部分外，隨機型的不

27、同還有多種外部設備，其作用是幫助編程，實現(xiàn)監(jiān) 控以及網絡通訊，常用的外部設備有編程器，打印機，盒式磁帶錄音機，計算機等。 2.5 鋼絲繩 電梯專用鋼絲繩聯(lián)接轎廂和對重，并靠曳引機驅動使轎廂升降。它承載著轎廂、 對重裝置、額定載重量等重量的總和。 鋼絲繩是用多根或多股細鋼絲擰成的撓性繩索， 鋼絲繩是由多層鋼絲捻成股，再以繩芯為中心，由一定數(shù)量股捻繞成螺旋狀的繩。在物 料搬運機械中，供提升、牽引、拉緊和承載之用。鋼絲繩的強度高、自重輕、工作平穩(wěn)、 不易驟然整根折斷，工作可靠。 鋼絲繩按擰繞的層次可分為：單繞繩、雙繞繩和三繞繩。 三饒繩包括： a 右交互捻 zs：繩右捻，股左捻 股捻的方向與股內鋼絲

28、捻的方向相反稱交互捻 b 左交互捻 sz：繩左捻，股右捻 c 右同向捻 zz：繩右捻，股右捻 d 左同向捻：繩左捻，股左捻 e 右混合捻：繩右捻，部分股左捻，部分股右捻 f 左混合捻：繩左捻，部分股右捻，部分股左捻 鋼絲繩按股中每層鋼絲之間的接觸狀態(tài)分為 ：點接觸、線接觸或面接觸 3 種。 2.6 轎廂 轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件,是電梯的工作部分. 轎廂由轎廂架和轎廂體組成。 2.7 曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)主要由曳引機、曳引鋼絲繩、導向輪組成。曳引機由電動機聯(lián)軸器、制動 器、減速器、機座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源；曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎 廂和對重裝置（或者兩端固定在機座房上） ，依

29、靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅 動轎廂的升降；導向輪的作用是分開轎廂和對重裝置的距離，采用復繞型時還可增加曳 引能力。導向輪安裝在曳引機架上或重梁上。當鋼絲繩的繞繩比大于1時，在轎廂和對重 架上應增設反繩輪。反繩輪的個數(shù)可以是1個、2個，甚至3個，這與曳引比有關。 圖 2-3 曳引系統(tǒng) 1-曳引機；2-曳引繩；3-導向輪；4-繩頭組合；5-曳引繩木 電動機按其功能可分為驅動電動機和控制電動機；按電能種類分為直流電動機和交 流電動機；從電動機的轉速與電網電源頻率之間的關系來分類可分為同步電動機與異步 電動機；按電源相數(shù)來分類可分為單相電動機和三相電動機；按防護型式可分為開啟式、 防護式、封

30、閉式、隔爆式、防水式、潛水式；按安裝結構型式可分為臥式、立式、帶底 腳、帶凸緣等；按絕緣等級可分為 e 級、b 級、f 級、h 級等。 1按工作電源分類 根據(jù)電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。 其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。 2按結構及工作原理分類 電動機按結構及工作原理可分為異步電動機和同步電動 機。 同步電動機還可分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同電動機。 異步電動機可分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分為三相異步電 動機、單相異步電動機和罩極異步電動機。交流換向器電動機又分為單相串勵電動機、 交直流兩用電動機和推斥電動機。 直流電動機按

31、結構及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。有刷直流 電動機可分為永磁直流電動機和電磁直流電動機。電磁直流電動機又分為串勵直流電動 機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。永磁直流電動機又分為稀土 永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。 3按起動與運行方式分類 電動機按起動與運行方式可分為電容起動式電動機、電 容盍式電動機、電容起動運轉式電動機和分相式電動機。 4按用途分類 電動機按用途可分為驅動用電動機和控制用電動機。 驅動用電動機 又分為電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電 （包括洗衣機、電風扇、電冰箱、空調器、錄

32、音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、 電吹風、電動剃須刀等）用電動機及其它通用小型機械設備（包括各種小型機床、小型 機械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機。 控制用電動機又分為步進電動機和伺服電動機等。 5按轉子的結構分類 電動機按轉子的結構可分為籠型感應電動機（舊標準稱為鼠 籠型異步電動機）和繞線轉子感應電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。 6按運轉速度分類 電動機按運轉速度可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動 機、調速電動機。 低速電動機又分為齒輪減速電動機、電磁減速電動機、力矩電動機和爪極同步電動 機等。 調速電動機除可分為有級恒速電動機、無級恒速電動機、有級變速電動機和無極變 速電

33、動機外，還可分為電磁調速電動機、直流調速電動機、pwm 變頻調速電動機和開關磁 阻調速電動機。 第三章 電梯零部件的設計 3.1 電梯曳引機 3.1.1 曳引機的型號的確定 曳引機額定速度(ms)系列如下： 063、100、125、160、200、250。 曳引機額定載重量(kg)系列如下： 400、630、800、1000、1250、1600、2000、2500。 計算公式： n=qv(1-kp)/102 q：電梯額定載重量，值： 1600 kg v：電梯額定速度，值： 1.0 m/s kp：電梯平衡系數(shù)，取值： 0.5 ：曳引機傳動總效率，取值： 0.5 n=16001.0（1-0.5）/

34、1020.5=15.7 kw 表 3-1 電動機的參數(shù) 型 號 功率 /kw 額 定 電 壓 /v 額 定 頻 率 /hz 極數(shù) 同步 轉速 /（r/min ） 額 定 電 流 /a 額定 轉矩 電機轉 動慣量 /（kgm2 ） 額定 轉矩 額定 電流 重 量 /kg ytd132-c4/18a 3.2/0.7 380 50 4/18 1500/333 9 22.10.03585 ytd132-c4/18a4/0.9380 50 4/18 1500/333 11 27.70.03585 ytd132-c4/18c5/1.1380 50 4/18 1500/333 13 34.60.05110

35、ytd132-c4/18c 6.3/1.4 380 50 4/18 1500/333 16 43.60.05110 ytd132-c4/18d8/1.8380 50 4/18 1500/333 19 55.40.062130 ytd160-c4/18c 1./2.2 380 50 4/18 1500/333 23 69.20.11170 ytd160-c4/18d 12.5/2.8380 50 4/18 1500/333 29 86.50.14200 ytd200-c4/24c 16/2.7 380 50 4/24 1500/250 38 1110.35320 ytd200-c4/24c 17

36、/2.8 380 50 4/24 1500/250 38117.60.35 2.2/ 1.5 3.8/ 1.5 320 ytd200-c4/24d 18.5/3 380 50 4/24 1500/250 39 1280.43390 經計算曳引機電機選型時，功率應大于 15.7kw，因此我選擇型號為 ytd200- c4/24c。 3.1.2 技術要求 制造曳引機的原材料均應具有合格證，否則應進行檢驗，確認合格后方可使用。零 部件應經檢驗合格后方可裝配；外購件、外協(xié)件應有合格證明書方可裝配。需要潤滑的 零部件均應裝有作用可靠、易于維護的潤滑裝置。海拔高度不超過 1 000m，機房內的空 氣溫度應

37、保持在 540之間；環(huán)境相對濕度月平均值最高不大于 90，同時該月月平 均最低溫度不高于 25，供電電壓波動與額定值偏差不超過7，環(huán)境空氣不含有腐蝕 性和易燃性氣體， 引鋼絲繩表面不得涂上潤滑劑與其他雜物。 3.2 鋼絲繩的選擇 3.2.1 鋼絲 鋼絲繩起到承受載荷的作用，其性能主要由鋼絲決定。鋼絲是碳素鋼或合金鋼通過 冷拉或冷軋而成的圓形（或異形）絲材，具有很高的強度和韌性，并根據(jù)使用環(huán)境條件 不同對鋼絲進行表面處理。制繩用鋼絲的技術要求應符合下表的規(guī)定。 鋼絲抗拉強度等級 1mpa鋼絲繩中鋼 絲的位置 1180 和 132013701570 和 1620 1770 1960 外股的外層 鋼

38、絲 yb/t5198yb/t5198yb/t5198yb/t5198gb/t8919 內層鋼絲， 中心鋼絲和 繩芯鋼絲 _gb/t8919gb/t8919gb/t8919 填充鋼絲_gb/t8919gb/t8919gb/t8919 注 1：鋼絲直徑大于 1.8mm 時，執(zhí)行 gb/t8919 標準 注 2: 執(zhí)行 gb/t8919 時，按一般用途鋼絲繩用鋼絲的規(guī)定 注 3：同一層的所有鋼絲應具相同的抗拉強度等級 表 3-2 鋼絲的技術要求 繩芯 鋼絲繩的繩芯分為纖維芯和鋼芯，纖維芯應符合gb/t15030 中優(yōu)等的要 求，鋼芯分為獨立的鋼絲繩（ iwb）和鋼絲股芯（ iws） 。 3.2.2

39、鋼絲繩的強度 最小破斷力 fmin,用 kn 表示，應按以下計算： fmin=(k.d2 .rr)/1000 式中： d-鋼絲繩的直徑，用mm 表示 rr-鋼絲繩的等級，用mpa 表示，雙強度鋼絲繩等級見下表 k-最小破斷力經驗系數(shù) 鋼絲繩的等級 /mpa鋼絲繩類別rdr/mpa 1180/1770 1180/1770 1180/1770 1320/1620 1370/1770 1370/1770 1370/1770 1570/1770 1570/1770 1570/1770 619 和 819 纖維芯 819 鋼芯 819 鋼芯 619 和 819 纖維芯 619 和 819 纖維芯 819

40、 鋼芯 819 鋼芯 619 和 819 纖維芯 819 鋼芯 819 鋼芯 1370 1475 1475 1410 1500 1570 1570 1640 1670 1670 1）鋼絲繩外股與鋼絲繩芯分層捻制 2）鋼絲繩外股與鋼絲繩芯一次平行捻制 表 3-3 雙強度鋼絲繩的 rdr 值 一般的電梯的鋼絲繩的等級為1400-1500mp，所以我選擇819 的鋼芯的 鋼絲繩。 3.3 電梯的主要參數(shù) 1）額定載重量（kg）：制造和設計規(guī)定的電梯載重量。有 630、1000、1600、2000 3000、5000kg 等幾種。 2）轎廂尺寸（mm）：寬深高。寬根據(jù)不同的額定載重量有 1100、13

41、00、1500、2200、 2400mm、等幾種。深根據(jù)不同的額定載重量有 1400、1750、2250、2700、3600mm 等幾種。高根據(jù)不同的額定載重量有 2200、2500mm 等 幾種。 3）轎廂形式：有單或雙面開門及其它特殊要求等，以及對轎頂、轎底、轎壁的處理， 顏色的選擇，對電風扇、電話的要求等。 4）轎門形式：有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙拆門、封閉式雙拆中分門等。 5）開門寬度（mm）：轎廂門和廳門完全開啟的凈寬度。 6）開門方向：人在廳外面對廳門，門向左方向的為左開門，門向右方向開啟的為右開 門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門，也稱為中分門。 7）曳引方式：常用的有

42、半繞 1：1 吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲的運行速度。半 繞 2：1 吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲運行速度的一半。全繞 1：1 吊索法，轎廂的運 行速度等于鋼絲的運行速度。 8）額定速度（m/s）：制造和設計所規(guī)定的電梯運行速度。有 0.25 、0.40、0.63 1.00m/s。 9）電氣控制系統(tǒng)：包括控制方式、拖動系統(tǒng)的形式等。如交流電機拖動或直流電機拖 動，轎內按鈕控制或集選控制等。 10）停層站數(shù)（站）：凡在建筑物內各層樓用于出入轎廂的地點均稱為站。 11）提升高度（mm）：由底層端站樓面至層頂端站樓面之間的垂直距離。 12）頂層高度（mm）:由頂層端站樓面至機房樓板或隔音層樓板下

43、最突出構件之的垂直 距離。電梯的運行速度越快，頂層高度一般越高。當 v0.63m/s 時，額定載重量為 3000kg 時頂層高度為 4300mm。額定載重量為 5000kg 時頂層高度為 4500mm。當 v1.00m/s 時，額定載重量為 630kg 時頂層高度為 4100mm。額定載重量為 1000kg 時頂層高度為 4100mm。額定載重量為 1600kg 時頂層高度為 4300mm。額定載重量為 2000kg 時頂層高度為 4300mm。 13）底坑深度（mm）：由層底端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的運行速度 越快，底坑一般越深。v0.63m/s 時，額定載重量為 3000 5

44、000kg 時的底坑深度為 1400mm。v1.00m/s 時，額定載重量為 630 1000kg 時的底坑深度為 4100mm，額定載重量 為 1600 2000kg 時的底坑深度為 4300mm。 14）井道深度（mm）：由井道底面至機房樓房或隔音層樓房板下最突出構件之間的垂 直距離。 15）井道尺寸（mm）：寬深。寬根據(jù)額定載重量的不同可分為 2100、2400、2700 、3600、4000mm 等幾種，深根據(jù)額定載重量的不同可分為 1900、2300、2800、3200、3400 、4300mm 等幾種。 第四章 plc 控制程序的設計 4.1 plc 控制系統(tǒng)的設計基本原則 1)

45、最大限度的滿足被控對象的控制要求。 2) 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經濟、使用和維護方便。 3) 保證控制系統(tǒng)安全可靠。 4) 考慮到生產的發(fā)展和工藝的改進在選擇 plc 容量時應適當留有余量。 4.2 plc 編程步驟 具體編制一個plc 控制程序的基本步驟如下： 1)確定系統(tǒng)必須完成的各項任務及其順序 2)將 plc 的 i/o 位分配給輸入輸出設備 3)編制 plc 程序（梯形圖或指令代碼） 4)通過 pc 機、gpc 或 fit 輸入程序至 plc 5)檢查程序有無錯誤（無錯運行程序，有錯修改返回，修改后繼續(xù)運行） 4.3 plc 提供的編程語言 1)標準語言梯形圖語

46、言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點； a a. .它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術語和 一些圖形符號構成，左右的豎線稱為左右母線。 b b. .梯形圖中接點（觸點）只有常開和常閉，接點可以是plc 輸入點接的開 關也可以是 plc 內部繼電器的接點或內部寄存器、計數(shù)器等的狀態(tài)。 c c. .梯形圖中的接點可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。內部繼電器、 計數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只能做中間結果供cpu 內部使 用。 d d. .plc 是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結果 留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點的值在用戶

47、程序中可以當條件使用。 2)語句表語言，類似于匯編語言。 3)邏輯功能圖語言，沿用半導體邏輯框圖來表達，一般一個運算框表示一個功 能，左邊畫輸入、右邊畫輸出。 4.4 電梯控制系統(tǒng)設計思想 電梯控制是 plc 控制的一個典型應用。下面以五層樓電梯為例,說明利用 plc 設計電 梯的思想。首先，要開發(fā)一個模擬電梯作為被控對象,該模擬電梯應能滿足如下要求: (1)能 夠發(fā)出 plc 所需要的輸入信號： 1）各樓層電梯到位行程開關模擬信號。 2）電梯門開到最大的行程開關模擬信號，電梯門完全關閉的行程開關模擬信號。 3）電梯的外部呼叫信號：一樓上呼叫，二樓上呼叫，二樓下呼叫，三樓上呼叫，三 樓下呼叫，

48、四樓上呼叫，四樓下呼叫，五樓下呼叫。 4）電梯內部的：一樓呼叫, 二樓呼叫, 三樓呼叫,四樓呼叫,五樓呼叫,電梯開門按 鈕模擬信號，電梯關門按鈕模擬信號。 (2)能夠接受 plc 發(fā)出的控制信號并完成相應的動作。 1）電梯的上行,電梯的下行,接到“停信號”后停止。 2）接到“開門信號”后開門,接到“關門信號”后關門。 3）接到某“樓層顯示信號”后相應的樓層顯示燈亮。 4）接到“電梯上行顯示信號”后電梯上行顯示燈亮,接到“電梯下行顯示信號”后 電梯下行顯示燈亮。 5）接到某“呼叫保持信號”后相應的呼叫保持燈亮。 (3)模擬電梯能夠直觀地反映 plc 程序運行的結果： 1）模擬電梯顯示電梯的物理位

49、置，以比較 plc 發(fā)出的樓層指示信號是否正確。 2）模擬電梯顯示電梯的運行方向，以比較 plc 發(fā)出的電梯運行方向指示信號是否正 確。 3）模擬電梯顯示電梯開關門的動作, 以配合 plc 發(fā)出的開關門信號。 4）模擬電梯是以運行的形式反映 plc 程序執(zhí)行結果的，故模擬應盡可能的逼真,給 人身臨其境的感覺。 5）該模擬電梯可實現(xiàn)真實電梯所要求的功能,對 plc 編程沒有任何的附加限制,用戶 所編寫的程序不同,可實現(xiàn)的電梯運行方式亦不同,即電梯的運行方式只受用戶的程序控 制,而不受模擬電梯的限制。該模擬電梯的控制分兩部分,一部分是電梯的內部控制,另一 部分是電梯的外部控制。模擬電梯可以滿足 p

50、lc 對控制對象(五層電梯)的所有要求,“用 戶”可以用手點電梯上的按鈕,表示“呼叫”,同時,此呼叫信號發(fā)向 plc ,plc 接到該信 號后,經過控制程序發(fā)出控制指令,模擬電梯上的指示燈及樓層指示信號代替真正電梯的 機械、顯示等動作。 plc 控制電梯系統(tǒng)既克服了繼電接觸器控制電梯系統(tǒng)工作可靠性差,事 故率高的缺點；又克服了單片機控制電梯系統(tǒng)抗干擾能力差的缺點,所以具有廣闊的發(fā)展 前景。 程序流程：當行程開關無信號時，電梯停止不動，當行程開關有信號時，分為下列幾種 情況：a當電梯在一樓時，如果 2.3.4.5 樓有信號時，電梯上升；如果沒有信號，流程停 止。 b當電梯不在一樓，在二樓時，如果

51、 1 樓有信號時，電梯下降；如果 3.4.5 樓有信 號，電梯上升。 如果都沒信號，這個流程停止。 c當電梯也不在二樓，在三樓時，如果 1.2 樓有信號時，電梯下降；如果 4.5 樓有 信號時，電梯上升；如果都沒有信號，這個流程停止。 d當電梯也不在三樓，在四樓時，如果 1.2.3 樓有信號時，電梯下降；如果 5 樓有 信號時，電梯上升；如果都沒有信號，這個流程停止。 e當電梯也不在四樓時，在五樓時，如果 1.2.3.4 樓有信號時，電梯下降；如果都沒 有信號，這個流程停止。 f如果都不在這些樓層，則電梯處于上升狀態(tài)或下降狀態(tài)。如果處于上升狀態(tài)，執(zhí) 行上升流程；如果處于下降狀態(tài)，分為下列幾種情

52、況： 當四樓向下呼叫或選層，如果四樓行程開關有信號，則在四樓停下；如果沒有，則 繼續(xù)往下執(zhí)行。 當三樓向下呼叫或選層，如果三樓行程開關有信號，則在三樓停下；如果沒有，則 繼續(xù)往下執(zhí)行。 當二樓向下呼叫或選層，如果二樓行程開關有信號，則在二樓停下；如果沒有，繼 續(xù)往下執(zhí)行。 當一樓向下呼叫或選層，一樓的行程開關到，在一樓停下來；當不是，則復位等待， 一樓的行程開關到，在一樓停下。 是 否 是 是 電梯在 一樓 否 否 2345 是否 有信號 電動機正轉電 梯上升 停止 是 是 否 電梯在 2 樓 是 否 1 樓是否 有信號 電動機反轉電 梯下降 345 樓是否 有信號 電動機正轉電 梯上升 否

53、行程是否有信號 電梯靜 止 是 是 否 停止 電梯在 3 樓 是 否 12 樓是否 有信號 電梯反轉電梯 下降 否 45 樓是否 有信號 電梯正轉電梯 下降 是 是 否 停止 電梯在 4 樓 是 否 123 是否有 信號 電動機反轉電 梯下降 5 樓是否有 信號 否 電動機正轉電 梯上升 停止 是 是 否 電梯在 5 樓 1234 是否有 信號 電動機反轉電 梯下降 否 執(zhí)行上升流 程 是 是 執(zhí)行下降流 程 否 4 樓向下或 選層 4 樓行程開關 是否有信號 4 樓停 是 是 3 樓向下或 選層 否 3 樓行程開關 是否有信號 3 樓停 是 是 否 2 樓行程開關 是否有信號 2 樓停 2

54、樓向下或 選層 是 是 1 樓向下或 選層 否 1 樓行程開關 是否有信號 1 樓停 復位等待 圖 4-1 電梯運行的流程圖 上面的圖是外乎設置，當電梯外面有呼叫時相應的開關閉合，給上升沿微分位一個 脈沖，并且相應的線圈通電并自鎖。上升沿微分位 difu 主要功能是檢測上升變化。呼叫 顯示功能回路通過自鎖來實現(xiàn)。 例如：當有三層上外呼的時候，0.04 閉合，difu 25.00 得到一個脈沖，10.05 通電， 常開開關 10.05 自鎖，電梯上升。 上面的圖是內呼設置，當電梯里面有呼叫時相應的開關閉合，給上升沿微分位一個 脈沖，并且相應的線圈通電并自鎖。 例如：當有四層內呼的時候，1.00

55、閉合，difu 41.00 得到一個脈沖，11.05 通電， 常開開關 11.05 自鎖。 上圖主要功能是當電梯到達指定樓層時，相應的限位開關閉合，并給上升沿微分位 一個脈沖。限位開關又稱行程開關，可以安裝在相對靜止的物體(如固定架、門框等，簡 稱靜物)上或者運動的物體（如行車、門等，簡稱動物）上。當運動物接近靜物時，開關 的連桿驅動開關的接點引起閉合的接點分斷或者斷開的接點閉合。由開關接點開、合狀 態(tài)的改變去控制電路和機。 例如：當電梯到達二層時，限位開關 1.03 閉合，給 difu31.00 一個脈沖信號。 上面的圖的主要功能是樓層的顯示，當電梯到達某樓層時，相應的限位開關閉合， 線圈通

56、電，回路自鎖，并把相應的數(shù)字移到 dm0 通道。七段譯碼顯示器 sdec 則把 dm0 通 道中的數(shù)字翻譯出來，結果就顯示出了相應的數(shù)字。 例如：當電梯到達三層時，限位開關 1.05 閉合，線圈 45.01 通電，開關 45.01 自鎖， 并且把要翻譯的數(shù)字 3 移到 dm0 通道 ，同時七段譯碼器 sdec 工作，把 3 翻譯并顯示出 來。 上面兩圖：當圖中其中一個上升沿開關閉合時，keep 指令得電，保持上行或下行， 當電梯在每個樓層都有呼叫時 keep 指令不能復位。當無呼叫時，電梯到達某一樓層相應 的限位開關閉合，keep 指令復位，上升保持下降保持停止。 例如：當電梯在一層，有三層上

57、外呼時 difu23.00 有脈沖，keep35.00 和 keep36.00 得電保持，如果三層以上沒有呼叫的話，到達三層時觸動限位開關，32.00 就會得到脈沖， keep35.00 復位。 上圖：主要功能是上行停止，當電梯在上行過程中有呼叫的話，那么相應的開關就 會閉合，當?shù)竭_相應樓層時，相應的限位開關也會閉合，那么這個回路中的線圈就會通 電，常閉開關 35.01 斷開，線圈 11.07 和 13.00 斷電，上升和上升顯示停止。同時時間 繼電器開始計時，10 秒之后時間繼電器及時完畢，常閉開關 tim000 斷開線圈 35.01 斷電。 電梯繼續(xù)上升，有上行顯示。 例如：電梯從一層上升，有三層上外呼，那么常開開關 35.00 一直閉合，線圈 11.07 和 13.00 通電即電梯上升有上升顯示，同時常開開關 10.05 閉合，當電梯到第三層時脈 沖開關得電，線圈 35.01 通電，線圈 11.07 和 13.00 斷電，并且在 10 秒后電梯繼續(xù)上升。 上圖：主要功能是下行停止，當電梯在下行過程中有呼叫的話，那么相應的開關就 會閉合，當?shù)竭_相應樓層時，相應的限位開關也會閉合，那么這個回路中的線圈就會通 電，常閉開關 36.01 斷開，線圈 12.00 和 13.01 斷電，下降和下降顯示停止。同時時間 繼電器開始計時，10 秒之后時間繼電器及時完畢，常閉開