電梯控制技術(shù)課程設(shè)計報告

1、1揚揚 州州 大大 學(xué)學(xué)本科生課程設(shè)計報告本科生課程設(shè)計報告題 目 某大樓交流貨梯的電氣設(shè)計 課 程 電梯控制技術(shù) 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)老師 完成日期 2目錄一 任務(wù)書.1二 摘要.3三 貨運電梯.5四 設(shè)計過程.111 設(shè)計方案.142 拖動系統(tǒng).153 I/O 端子圖 .164 程序設(shè)計.18五 設(shè)備器件選型.23總結(jié).26參考文獻.263一 任務(wù)書1題 目某大樓交流貨梯的電氣設(shè)計電梯額定速度 2m/s，載重 1500kg；大樓層高 3m, 8 層。2原始資料2.1 控制要求（1）單片機、PLC、繼電器控制均可；（2）對于某些交流電梯需要變頻調(diào)速。2.2 電梯結(jié)構(gòu)條件（1）

2、根據(jù)需要自行選擇曳引式或卷繞式。（2）選擇曳引式結(jié)構(gòu)需計算其對重。2.3 自然條件當(dāng)?shù)販囟葹?1045；相對濕度為 30%80%；海拔高度為 100m。3具體任務(wù)及技術(shù)要求本次課程設(shè)計共 1 周時間，具體任務(wù)與日程安排如下：周一：布置設(shè)計任務(wù)，熟悉有關(guān)電氣設(shè)計規(guī)范，熟悉有關(guān)資料。 周二：確定設(shè)計方案, 計算并驗證電梯的速度曲線。周三：電動機額定功率的粗選，電動機拖動主電路及控制電路的設(shè)計。周四：繪制 I/O 端子接線圖、控制流程圖和相關(guān)程序。周五：整理設(shè)計成果、書寫并上交課程設(shè)計報告。4實物內(nèi)容及要求課程設(shè)計報告文本內(nèi)容包括：1.封面；2.任務(wù)書；3.目錄；4.正文；5.致謝；6.參考文獻；7

3、.附錄（課程設(shè)計有關(guān)圖紙） 。4.1 設(shè)計報告正文內(nèi)容（1）工程設(shè)計對象簡介（2）設(shè)計方案的確定4（3）電動機額定功率的粗選（4）電梯速度曲線的計算并驗證（5）電動機拖動主電路設(shè)計（6）電動機拖動控制電路的設(shè)計（7）繪制 I/O 端子接線圖（8）所用電器元件選型（9）控制流程圖和相關(guān)程序設(shè)計報告正文編寫的一般要求是：必須闡明設(shè)計主題，突出闡述設(shè)計方案、文字精煉、計算簡明，條理清晰、層次分明。 （變電所出線部分內(nèi)容各有側(cè)重）設(shè)計報告正文采用 A4 紙打印。4.2 設(shè)計圖紙（1）電動機拖動主電路圖（1 張 A3）（2）電動機拖動控制電路圖（12 張 A3）（3）I/O 端子接線圖（13 張 A3）

4、（4）相關(guān)控制程序(程序流程圖附在正文中)設(shè)計圖紙繪制的一般要求是：滿足設(shè)計要求，遵循制圖標(biāo)準，依據(jù)設(shè)計規(guī)范，比例適當(dāng)、布局合理，講究繪圖質(zhì)量。設(shè)計圖紙采用 A3 圖紙 CAD 出圖。與報告正文一起裝訂成冊。5參考文獻1葉安麗主編電梯控制技術(shù)第二版、機械工業(yè)出版社、2007 年 7 月。2史信芳主編電梯技術(shù) 、電子工業(yè)出版社、1994 年。3李秧耕主編電梯基本原理及安裝維修全書 、機械工業(yè)出版社、2001 年。4國家建筑標(biāo)準設(shè)計圖集（電氣）5劉江主編建筑電氣設(shè)備選型北京，建筑工業(yè)出版社，20036完成期限任務(wù)書寫于 2013 年 9 月 23 日，完成期限為 2013 年 9 月 29 日7、

5、指導(dǎo)教師： 曹晴峰5二二 摘要摘要電梯，作為大樓的輸送設(shè)備，要保質(zhì)保量地完成輸送任務(wù)，必須對電梯設(shè)備從設(shè)計、制造、施工，到使用、維修等一系列環(huán)節(jié)的質(zhì)量上來人手和加強。而電梯設(shè)計是最重要和最根本的一環(huán)。電梯設(shè)計包括電梯機械設(shè)計和電梯電氣設(shè)計兩個部分，它們在整個電梯中占有重要的地位。相比較而言，由于電梯電氣技術(shù)的發(fā)展和更新相當(dāng)快，特別是電梯設(shè)計中的控制和動力方面，新技術(shù)層出不窮，電梯的電氣設(shè)計主要包括：電梯電氣器件設(shè)計、電梯拖動系統(tǒng)設(shè)計、電梯控制系統(tǒng)設(shè)計、電梯電氣維修設(shè)計、電梯電氣改造設(shè)計，本次課程設(shè)計主要研究電梯的拖動系統(tǒng)設(shè)計和電梯控制系統(tǒng)設(shè)計。電梯的拖動系統(tǒng)分為很多種，有交流拖動系統(tǒng)，直流拖動

6、系統(tǒng)，交流拖動系統(tǒng)中還分為，交流單速電梯，交流雙速電梯，交流調(diào)壓調(diào)速電梯，變頻調(diào)速電梯等。電梯的信號控制系統(tǒng)還分繼電器控制，單片機控制，可編程控制器控制等等，隨著新技術(shù)的不斷運用，電梯的控制系統(tǒng)越來越先進，電梯的運行越來越安全，越來越舒適。關(guān)鍵詞：電梯 電梯拖動 電梯控制 交流電梯 直流電梯 6三 貨運電梯1 1 貨運電梯的構(gòu)造貨運電梯的構(gòu)造貨運電梯是一種特殊的起重運輸設(shè)備，由轎廂及配重、拖動電機及減速傳動機械、井道及井道設(shè)備、召喚系統(tǒng)及安全設(shè)置構(gòu)成。轎廂是載人或載貨的部位，配重是為了改變貨運電梯電機夫在的特性以提高貨運電梯安全性而設(shè)計的。下圖是貨運電梯拖動系統(tǒng)的示意圖，由圖 2-1 中可見貨

7、運電梯的轎廂及配重分系在鋼絲繩兩端，鋼絲繩跨掛在曳引輪上，曳引輪經(jīng)減速機構(gòu)由電機拖動，形成轎廂的上下移動。圖 2-1 貨運電梯拖動系統(tǒng)示意圖1-電動機；2-減速機構(gòu)；3-曳引輪；4-鋼絲繩；5-轎廂；6-配重井道指建筑物中用于安裝貨運電梯并提供貨運電梯運行的通道，轎廂及配重都是在井道中運行的。井道在各樓層設(shè)有門廳及呼梯設(shè)備。門廳有門廳門，廳門頂部裝有層樓指示燈，用于指示貨運電梯的運行方向及貨運電梯所在的位置。門廳里還設(shè)有呼梯盒，用于在每層站召喚貨運電梯。呼梯盒常安裝在廳門外離地面 1m 左右的墻壁上，基站與頂站只有一個按鈕，中間層站有上呼和下呼兩個按鈕，按鈕下帶有呼梯記憶燈。基站的呼梯盒上還設(shè)

8、有鑰匙開關(guān)，供司機開關(guān)貨運電梯。為了實現(xiàn)轎廂的正常運行及準確停車，井道中往往要安裝許多定位裝置及安全設(shè)備。井道的底部和頂部還設(shè)有沖頂和蹲底的緩沖設(shè)備。轎廂中設(shè)有自動門機，用來完成貨運電梯的開門及關(guān)門任務(wù)。貨運電梯門分廳門7及轎門，當(dāng)貨運電梯停靠某層時，此層的廳門在轎門的帶動下開啟及關(guān)閉。貨運電梯的操縱廂也安裝在轎廂內(nèi)，供司機及乘客對貨運電梯發(fā)布動作命令。上面設(shè)有與貨運電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選按鈕（帶內(nèi)選指示記憶燈） ，上下行啟動按鈕（帶上下行指示記憶燈） ，開關(guān)門按鈕，急停按鈕，風(fēng)扇、照明、層樓指示燈的控制開關(guān)，貨運電梯運行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)（選擇貨運電梯時自動運行、司機狀態(tài)下運行，還是檢修狀態(tài)）等

9、。貨運電梯的安全是貨運電梯最重要的技術(shù)指標(biāo)。貨運電梯的安全設(shè)備有：安全窗及其開關(guān)、安全鉗及其開關(guān)、限速器及其開關(guān)、限速開關(guān)等。安全窗位于轎廂的頂部，供應(yīng)急情況下疏散乘客，當(dāng)安全窗打開時，貨運電梯不準運行。安全鉗是為了防止貨運電梯曳引鋼絲繩斷裂及超速運行的機械裝置，用以在上述情況下將轎廂夾持在軌道上。限速器是檢測貨運電梯運行速度的裝置，當(dāng)貨運電梯超速運行時，限速器動作，帶動安全鉗使貨運電梯停止運行。極限開關(guān)、強迫換速開關(guān)是貨運電梯位置安全裝置，當(dāng)貨運電梯運行至上下極限位置時仍不停車，上下限開關(guān)動作，發(fā)出停車信號，若仍不能停車，將壓下上下強迫停車開關(guān)，強制貨運電梯停止運行，若還不能停車，將通過機械

10、裝置帶動極限開關(guān)切斷曳引電機電源，以達到停車的目的，避免貨運電梯出現(xiàn)沖頂與蹲底事故。2 2 電氣控制電氣控制電氣控制部分又稱控制電路，它是貨運電梯控制系統(tǒng)的主要部分。它包含兩部分：拖動控制電路和信號控制電路。拖動控制電路因貨運電梯的拖動方式不同而各異。可以是接觸器線圈及其相關(guān)的控制電路，信號控制電路與拖動的方式關(guān)系不大，主要與程序能夠?qū)崿F(xiàn)的功能有直接的關(guān)系，可以是傳統(tǒng)的繼電器控制方法，可以是先進的 PLC或者單片機控制方法。3 3 控制控制功能功能在轎內(nèi)操縱箱裝有對應(yīng)層站數(shù)的指令按鈕。各層廳門外裝有一只召喚盒。底層只有一只向上方向的召喚按鈕。頂層也裝有一只向下方向的召喚按鈕。中間層站各裝有兩只

11、，分別為向上和向下召喚按鈕。 當(dāng)廳外有人需要搭乘電梯，就根據(jù)目的地要求按下向上或向下召喚按鈕，召喚信號就被登記。同時轎內(nèi)操縱箱上就有顯示某層有召喚請求，并且蜂鳴器鳴叫。司機按照召喚請求需要，按下相應(yīng)的層站指令按鈕。層站指令被登記并顯示。電梯控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前轎廂的位置與指令的要求，自動判斷出運行8方向，并在操縱箱的方向按鈕上顯示。 司機根據(jù)方向顯示，按向上或向下的方向按鈕，電梯開始關(guān)門，待門全部關(guān)好，電梯向上運行，通過壓降起動、加速后進入穩(wěn)速快車運行。電梯運行過程中，裝在廳門外的樓層顯示器不斷刷新當(dāng)前轎廂的位置。當(dāng)電梯到達目的層時，自動由快車轉(zhuǎn)為慢車，并通過回饋制動使電梯速度逐級下降。電梯到達平

12、層位置停止運行，制動器抱閘。隨即電梯開門，完成了一個電梯運行的過程。 電梯檢修狀態(tài)的運行：電梯操縱箱、轎頂、機房都裝有一只檢修開關(guān)和上行、下行按鈕，當(dāng)處于檢修位時，電梯切斷自動定向、快車啟動等回路，使電梯只能運行于慢車狀態(tài)。檢修人員只要按下向上或向下按鈕，電梯即慢速上行或下行。但檢修有優(yōu)先級別，即轎頂操作權(quán)最優(yōu)先。四 設(shè)計過程1 1 設(shè)計方案設(shè)計方案本次采用繼電器控制電路來控制電梯的信號控制電路，目前電梯已大多采用多微機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，串行通信、智能化管理、變頻調(diào)速等技術(shù)使電梯的可靠性與舒適感大大提高，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)已退出了歷史的舞臺，但是了解傳統(tǒng)繼電器控制的原理也是非常有必要的。交流雙速

13、電梯的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運行舒適感差，額定梯速一般在 1m/s 一下，這種電梯通常采用繼電器控制，所以本次設(shè)計不采用。交流調(diào)壓調(diào)速能夠?qū)崿F(xiàn)電梯運行的速度曲線，獲得良好的運行舒適感，提高平層準確度。變頻調(diào)速是目前多采用的拖動方式，梯速可達 6m/s 之多。本次設(shè)計梯速達到 2m/s,主電路變頻調(diào)速的方式。2 2 拖動系統(tǒng)拖動系統(tǒng)（1） 電梯的電力拖動系統(tǒng)的功能1) 足夠的驅(qū)動力和制動力2) 正確的速度控制，良好的舒適性和平層準確度。3) 動作靈活，反應(yīng)迅速，特殊情況可以急停。94) 工作效率高，節(jié)省能量。5) 運行平穩(wěn)安靜。6) 動作可靠，維修量小，壽命長。（2） 常見的拖動系統(tǒng)1） 直流拖動：單相

14、勵磁，三項勵磁式，晶閘管式，斬波控制式。2） 交流拖動：交流雙速，交流調(diào)壓，變頻調(diào)壓，直線電動機拖動等。本次采用變頻變壓調(diào)速拖動方式。（3） 速度曲線計算 電梯速度曲線電梯速度曲線圖中 ABCD 就是這樣的速度曲線。其中 AEFB 段是由靜止起動到勻速運行的加速段速度曲線；BC 段是勻速運行段，其梯速為額定梯速；CGHD 段是由勻速運行制動到靜止的減速段速度曲線，通常是一條與起動段對稱的曲線。加速度段速度曲線 AEFB 段的 AE 段是一條拋物線，EF 段是一條在 E 點與拋物線 AE相切的直線，而 FB 段則是一條反拋物線，它與 AE 段拋物線以直線 EF 段的中心點相對稱。設(shè)計電梯的速度曲

15、線，主要就是設(shè)計起動加速度段 AEFB 段曲線，而 CGHD 段與AEFB 段鏡像對稱，很容易由 AEFB 段的數(shù)據(jù)推出，BC 段為恒速段，其速度為額定速度，無需計算。速度加速度加加速度10AE 段v=kt2=dv/dt=2kt=d/dt=2kEF 段v=vE+E(t-tE)=dv/dt=E=d/dt=0FB 段v=vN+K(tB-t)2=dv/dt=2k(tB-t)=d/dt=-2k對于貨梯按照舒適性要求選?。篴m=1.2m/s2， m=1.6 m/s21、 AE 段（拋物線段）v=kt2a=dv/dt=2kt =da/dt=2k=m k=m/2=(1.6/2)m/s2=0.8 m/s2 對

16、于 E 點：tE=aE/2k=0.75 s vE=ktE2=0.8*0.752=0.45m/s 代入數(shù)據(jù)后的 AE 段方程 v=0.8t2 (0t0.75)2、 EF 段（直線段） v=vE+aE(t-tE) (tE-tF)FB 段和 AE 段對稱，所以 EF=FB=vEEF 段的速度變化為 EF=vN-2vE=(2-2*0.45)=1.1m/s EF 段所需時間 tEF=EF/ aE=1.1/1.2=0.917s tF=tE+tEF=0.75s+0.917s=1.667svF=vE+EF=0.45+1.1=1.55m/s EF 段方程 v=0.45+1.2（t-0.75） (0.75t1.6

17、67)3、 FB 段（反拋物線段） v=vN-k(tB-t)2 / (tFtB) tB=tF+tE=1.667+0.75=2.417svB=vN=2m/s FB 段方程 v=2-0.8（2.417-t）2 /（1.667t2.417）11 計算結(jié)果歸納如下： 對 AE 段： v=0.8t2 (0) a=t=1.6m/s2 EF 段：v=0.45+1.2*（t-0.75） a=1.2 m/s2 FB 段：v=2-0.8（2.417-t）2 /（1.667t2.417） a=2.45-t=-1.6m/s3 起動期間的平均價速度： ap= vN/tQ=vB/tB=2/2.417=0.83m/s3 滿

18、足快速性要求。（4） 曳引電動機功率的確定采用有對重曳引系統(tǒng)，有齒輪曳引機，1:1 繞法P=K（1-Kp）mNvN/102$mN=1500Kg,$=0.55,Kp=0.45,vN=2,代入得到功率范圍為 32.4Kw-47.1Kw。（5）變頻調(diào)速的主電路（4）拖動系統(tǒng)的控制同許多工業(yè)生產(chǎn)過程一樣，電梯作為電機緊密結(jié)合的產(chǎn)品，在其運行過程中，為了維持正常的工作條件，就必須對某些物理量進行控制，使得其按照一定的規(guī)律變化。 電梯拖動控制系統(tǒng)要滿足穩(wěn)定性，快速性，準確性，抗干擾性。此次設(shè)計采用變頻變壓調(diào)速的方式，即 VVVF 電梯控制系統(tǒng)。使用帶有矢量變換的變頻變壓控制系統(tǒng)，能夠使得高速電梯充分滿足系

19、統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)要求。電梯的控制系12統(tǒng)如下。3 3 I/OI/O 端子圖端子圖（1）PLC 輸入/輸出分配表輸入點對應(yīng)信號輸出點對應(yīng)信號X1外呼按鈕 1Y0X2外呼按鈕 2KM1 電動機正轉(zhuǎn)X3外呼按鈕 2Y1X4外呼按鈕 3KM2 電動機反轉(zhuǎn)X5外呼按鈕 3Y2上行指示X6外呼按鈕 4Y3下行指示X7外呼按鈕 4Y4開門指示X10外呼按鈕 5Y5關(guān)門指示X11外呼按鈕 5Y101外呼指示X12外呼按鈕 6Y112外呼指示X13外呼按鈕 6Y122外呼指示X14外呼按鈕 7Y133外呼指示X15外呼按鈕 7Y143外呼指示X16外呼按鈕 8Y154外呼指示13X17內(nèi)呼按鈕去 1 樓Y164外呼

20、指示X20內(nèi)呼按鈕去 2 樓Y175外呼指示X21內(nèi)呼按鈕去 3 樓Y205外呼指示X22內(nèi)呼按鈕去 4 樓Y216外呼指示X23內(nèi)呼按鈕去 5 樓Y226外呼指示X24內(nèi)呼按鈕去 6 樓Y237外呼指示X25內(nèi)呼按鈕去 7 樓Y247外呼指示X26內(nèi)呼按鈕去 8 樓Y258外呼指示X271 樓平層信號Y26內(nèi)呼按鈕去 1 樓指示X302 樓平層信號Y27內(nèi)呼按鈕去 2 樓指示X313 樓平層信號Y30內(nèi)呼按鈕去 3 樓指示X324 樓平層信號Y31內(nèi)呼按鈕去 4 樓指示X335 樓平層信號Y32內(nèi)呼按鈕去 5 樓指示X346 樓平層信號Y33內(nèi)呼按鈕去 6 樓指示X357 樓平層信號Y34內(nèi)

21、呼按鈕去 7 樓指示X368 樓平層信號Y35內(nèi)呼按鈕去 8 樓指示X37熱繼電器（2）內(nèi)部繼電器使用說明M1011 樓上升M2261 層有效開門信號M1022 樓上升M2272 層有效開門信號M1032 樓下升M2283 層有效開門信號M1043 樓上升M2294 層有效開門信號M1053 樓下升M2305 層有效開門信號M1064 樓上升M2316 層有效開門信號M1074 樓下升M2327 層有效開門信號14（3）PLC 的外部電氣控制接線圖M1085 樓上升M2338 層有效開門信號M1095 樓下升T0開門時間M1106 樓上升T1關(guān)門時間M1116 樓下升M2111 樓上升M112

22、7 樓上升M2122 樓上升M1137 樓下升M2132 樓下降M1148 樓下升M2143 樓上升M5011 樓平層M2153 樓下降M5022 樓平層M2164 樓上升M5033 樓平層M2174 樓下降M5044 樓平層M2185 樓上升M5055 樓平層M2195 樓下降M5066 樓平層M2206 樓上升M5077 樓平層M2216 樓下降M5088 樓平層M2227 樓上升M201內(nèi)呼去 1 樓M2237 樓下降M202內(nèi)呼去 2 樓M2248 樓下降M203內(nèi)呼去 3 樓M204內(nèi)呼去 4 樓M205內(nèi)呼去 5 樓M206內(nèi)呼去 6 樓M207內(nèi)呼去 7 樓M208內(nèi)呼去 8 樓

23、15164 4 程序設(shè)計程序設(shè)計17（1） 廳外呼梯1819（2） 廳內(nèi)呼梯到 N 層20 （3） 平層21（4） 開關(guān)門22（5） 上下行 2324（6） 上下行指示五 設(shè)備器件選型1、 曳引機 選用有齒輪曳引機，功率 32.4Kw-47.1Kw。2、 減速器 選用蝸桿上置式蝸輪蝸桿傳動減速器。3、 制動器 選用電磁制動器。4、 補償繩 對稱補償?shù)姆绞健?、 門入口保護裝置 選用非接觸式，光電感應(yīng)保護裝置。6、 限速器 選用離心式限速器，電梯的實際速度通過限速器甩錘或者甩球的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的大小來實現(xiàn)。7、 安全鉗 采用瞬時式安全鉗，它通常與甩錘式限速器配套使用，當(dāng)電梯出現(xiàn)故障時，轎廂迅速下降，從而限速器動作，帶動連桿系統(tǒng)，繼而安全鉗的相對上提，將轎廂卡在導(dǎo)軌上。8、 超速保護裝置 選用雙向限速器和雙向安全鉗，用一臺限速器實現(xiàn)電梯雙向測速，雙向分別動作，與雙向安全鉗聯(lián)動工作可以完成對上下行轎廂的雙向測速制停。9、 緩沖器 采用液壓緩沖器，因為彈簧緩沖器受到撞擊后釋放彈性勢能，產(chǎn)生反彈，造成緩沖不平穩(wěn)，因此只適用于速度 1m/s 的電梯。10、換速平層裝置 使得電梯的快速運行切換到平層前的慢速運行，并且使得在平層時能夠自動停靠的裝置。11、位置顯示裝置 轎廂和廳站的指示燈，用數(shù)碼管顯示樓層號碼和上下行方向。12、呼梯按