基于三菱plc的五層電梯控制系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 平衡系統；電力系統；電氣系統。（3）第三章主要比較 PLC 與繼電器和通用計算機控制的不同點。進而選擇三菱 FX2N 可編程控制器。詳細的闡述可編程控制器的基礎認識，從 PLC 主要特點、性能指標和分類三方面詳細地介紹三菱 FX2N 可編程控制器，接著分析三菱FX2N 可編程控制器的工作方式，分析它的掃描周期以及可編程控制器的編程語言。（4）第四章主要基于 PLC 五層電梯信號控制系統進行梯形圖分析設計，內容包括開關門控制環節、內外信號登記與消除環節、啟動環節、制動環節、定向環節、抱閘環節 6 個環節。 2022 屆廣東海洋大學本科畢業設計 3 第二章 電梯的基本概況 電梯的功能要求(1)電梯啟動，當電梯運行到指定樓層時，這時轎廂內應具有手動或自動開關門的功能 (2)電梯應能自動判斷運行方向，可以發出響應的指示信號 (3)電梯轎廂由裝在頂層的曳引機牽引著上下運動。曳引機正向傳動，電梯轎廂往上運動；曳引機反向傳動，電梯轎廂往下運動(4)打開電梯的轎廂門是利用電機的驅動。電機正向傳動，轎廂門打開；電機反向傳動，轎廂門關閉；(5)電梯轎廂運動是，轎廂門和廳門都不能打開。同樣，開門之后不能控制電梯運行(6) 電梯平層時，電梯課自動打開轎門，如果有人或貨物夾住時，電梯的轎門課自動打開 電梯的結構電梯驅動可以分為幾種方式，其中有種叫曳引機曳引驅動。其基本結構如圖 21 所示。曳引鋼繩的兩端連接著不同的物體，一端連接著轎廂，而另一端與對重裝置連接，曳引輪利用其與鋼絲繩之間的摩擦力，以帶動轎廂做升降， ，按工作指令去完成垂直運動的任務。電梯 7 大系統：曳引機系統；導向系統；門系統；轎廂平衡系統；電力系統；電氣系統。電梯的控制系統，主要指的是針啟動電梯主曳引電動機和門機，及對它們的運行方向、減速、停止進行控制，以及顯示很多指令信號，包括每一層站，任一召喚站，轎廂內指令以及安全保護的信號，并對它們進行管理。轎廂內有塊操作箱，操作箱可以提供給乘客操作，也是實行每個控制環節的方式和手段。其基本結構由一下幾部分組成：2022 屆廣東海洋大學本科畢業設計 4 圖 21 曳引電梯的基本結構示意圖1—控制屏 2—拖動電動機 3—限速器 4—限速鋼絲繩 5—曳引鋼繩 6—安全鉗 7—轎廂門安全觸板 8—導軌 9—對重 10—限速器預緊裝置 11—緩沖器 12—門廳 13—轎廂 曳引系統曳引系統主要由曳引機、曳引鋼絲繩、導向輪等組成。曳引機由電動機連軸器、制動器、減速器、機座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源；曳引機鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重（或者兩端固定在機座房上） ，依靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力來驅動轎廂升降；導向輪的作用是分開轎廂和對重的距離，采用復繞型時還可以增加曳引能力。導向輪安裝在曳引機架上或重梁上。 導向系統導向系統由導軌、導靴和導架等組成。它的作用是限制轎廂和對重只能沿著導軌作升降運動。導軌固定在導架上。導軌架是支撐導軌的組件，與井道壁聯接。導靴裝在轎廂和對重上，與導軌配合，強制轎廂和對重的運動服從于導軌的直立方向。2022 屆廣東海洋大學本科畢業設計 5 門系統門系統由轎廂門、層門、開門機、聯動機構、門鎖等組成。轎廂門設在轎廂入口，由門扇，門軌導架，門靴和門刀等組成；層門設在層站入口，由門扇，門導軌架，門靴和門鎖裝置組成。開門機設在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。 轎廂系統轎廂是以運送乘客或貨物的電梯組件。它由轎廂架和轎廂體組成。轎廂是轎廂體的承重構架。是由上橫梁、立柱、低梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂和照明、通風裝置、轎廂裝飾件和轎內操縱按鈕板等組成，轎廂體空間的大小由額定載重量和額定載客量決定。 重量平衡系統該系統有對重和重量補償裝置組成。對重由對重和對重塊組成，對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重；重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側曳引鋼絲繩長度的變化對電梯的設計影響的裝置。 電力拖動系統該系統曳引電動機、供電系統、速度反饋裝置、調速裝置等組成。對電梯實現速度控制。曳引電動機是電梯的動力源，根據電梯的配置可用交流電動機或直流電動機；供電系統是為電動機提供電源的裝置；速度反饋裝置是為了調速系統提供電梯運行速度信號，一般采用測速電機或速度脈沖發生器，與電動機相連，調速裝置對曳引電動機實現調速控制。 電氣控制系統該系統由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏，平層裝置，選層器組成。它起著操縱和控制電梯運行的作用。操縱裝置包括轎廂內的按鈕操縱箱或手柄開關箱，層站召喚按鈕，轎廂頂和機房中的檢修或應急；位置顯示裝置是指轎廂內和層站的指示燈；層站上一般能顯示想、電梯運行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機房中，由各類電器控制元件組成，是電梯實行電器控制的耳機中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置，決定運行反向，發出加減信號等作用。 2022 屆廣東海洋大學本科畢業設計 6 控制系統方案當前電梯的控制系統主要分為三種控制方式：繼電器控制系統、PLC 控制系統和微機控制系統。繼電器控制系統是早期安裝電梯的控制系統，由于技術限制，這種控制系統的故障率高，控制方式不靈活，可靠性差以及消耗功率大等缺點，目前這種控制系統已經被淘汰。微機控制系統雖然在智能控制方面有較強的功能，但是也存在很多缺點，比如抗擾性差，系統設計復雜以及一般維修人員難以掌握維修技術。而 PLC 控制系統由于運行可靠性高，抗干擾能力強，使用維修方便以及調試周期短的特點，得到人們的重視，成為了目前在電梯控制系統中使用最多的控制方式。同時，一些傳統的電梯需要更換控制系統，而PLC 控制系統是最好的選擇。作為國內三大電梯巨頭之一的三菱電梯，其 FX2系列的 PCL 構成的電梯控制系統得到很好的詮釋。本設計的控制系統結構圖 23 系統結構框圖。由 PLC 控制信號的傳送，可控制曳引機、門機、顯示器、變頻器以及現場信號。這種控制系統具有如下特點：（1）可靠性高，抗干擾能力強。高可靠性是電氣控制設備的必備性能。此類 PLC 由于采用現代大規模集成電路技術，內部電路采取了先進的抗干擾技術，因此具有很高的可靠性。（2）功能完善，適用性強。此類控制系統具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。（3）易學易用，深受工程技術人員歡迎。此類控制系統結構簡單，省去了很多繼電器，簡化了一些電路連接。圖 22 系統結構框圖2022 屆廣東海洋大學本科畢業設計 7 主電路設計圖圖 23 主電路電氣原理圖。電機 2 臺，分別為曳引機和開關門的直流電機。 其工作原理：切換 KM1 和 KM2，可以讓曳引機正反轉，實現電梯做升降運動。讓開關 KM3 閉合，圖中的定子繞組被接成三角形，這是電梯做低速上下運行；讓開關 KM4 閉合，定子繞組被接成雙星形，電梯做高速上下運行。而切換 KM6和 KM7，讓圖中的直流電機實現正反轉動，實現電梯開關門。 圖 23 主電路電氣原理圖2022 屆廣東海洋大學本科畢業設計 8 第三章 電梯 PLC 控制系統設計 PLC 與其他工業控制系統的比較 PLC 與繼電器控制系統的比較 幾十年來，繼電器控制系統為工業系統的發展起到了巨大的作用，而且目前任然在工業領域中大量地應用，然而控制性能與自身的功能已無法滿足于適應工業控制的要求和發展，與 PLC 相比較，存在本質上的區別，表 31 PLC 與繼電器控制功能與特點比較給出了 PLC 與繼電器控制系統功能與特點的比較。表 31 PLC 與繼電器控制功能與特點比較2022 屆廣東海洋大學本科畢業設計 9 PLC 與計算機控制系統的比較 通用計算機具有十分強大的計算與數據處理能力，同時數據的處理速度已經達到極高的水平，但是應用通用計算機進行工業控制，在很多方面遠遠沒有PLC 功能強大，表 32PLC 與計算機控制系統功能與特點比較給出了它們的對比。表 32 PLC 與計算機控制系統功能與特點比較 從上邊的論述和比較可以看出，由 PLC 的硬件決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控制系統高的多，它是專門為工業控制場合設