基于plc的多層電梯控制及遠程監控系統word格式(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 點，所以本次課題的研究內容是基于 PLC 的多層電梯控制系統（以 5 層為例）及基于組態軟件的遠程監控系統。本次研究能幫助我們了解最新的電梯技術水平和質量，具有十分重要的意義。 論文的主要內容如下： （ 1）首先了解國 內外電梯控制的研究現狀，認清基于 PLC 的電梯控制的可行性。并從中認識到本次研究的意義。 （ 2）在第二章中主要介紹三方面內容。一是各種工業控制系統在電梯控制中的應用，并從中認識到基于 PLC 的電梯控制系統比之其他工業控制系統的優越性。二是對于本次研究中所需 PLC 的選型。最后詳細介紹本次研究中電梯控制系統各環節的硬件設計。 （ 3）第三章中主要介紹基于 PLC 的電梯控制系統中各環節的軟件設計，并利用相應的編程軟件編寫各環節的梯形圖。 （ 4） 第四章主要研究基于組態軟件的電梯遠程監控系統，其中包括組態軟件的選型以及監控界 面的設計及連接。 9 第 2 章 電梯控制系統硬件設計 電梯控制系統的原理 電梯的結構 電梯是機、電一體化產品。其機械部分好比是人的軀體，電氣部分相當于人的神經，控制部分相當于人的大腦。各部分通過控制部分調度，密切協同，使電梯可靠運行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數為電力拖動、鋼絲繩拽引式結構，其機械部分由拽引系統，轎廂和門系統，平衡系統，導向系統以及機械安全保護裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動系統，運行邏輯功能控制系統和電氣安全保護等系統組成。 一、 拽引系統 電梯拽系統的功能是 輸出動力和傳遞動力，驅動電梯運行。主要由拽引機，拽引鋼絲繩，導向輪和反繩輪組成。拽引機為電梯的運行提供動力，由電動機， 拽引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動器組成。拽引鋼絲的兩端分別連轎廂和對 重，依靠鋼絲繩和拽引輪之間的摩擦來驅動轎廂升降。導向輪的作用是分開轎廂 和對重的間距，采用復繞型還可以增加拽引力。 二、導向系統 導向系統由導軌，導靴和導軌架組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使得轎廂和對重只能沿著導軌做升降運動。 三、門系統 門系統有轎廂門，層門，開門，連動機構等組成。轎廂門設在轎廂入口，由 門扇，門導軌架，等組成，層門設在層站入口處。開門機設在轎廂上，是轎廂和 層門的動力源。 10 四、轎廂 轎廂是運送乘客或者貨物的電梯組件。它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機構，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風裝置，轎廂裝飾件和轎廂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客人數決定。 五、重量平衡系統 重量平衡系統由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分額定載重。重量補償裝置是補償高層電梯 中轎廂與對重側拽引鋼絲繩長度變化對電梯的平衡設計影響的裝置。 六、電力拖動系統 電力拖動系統由拽引電機，供電系統，速度反饋裝置，調速裝置等組成，它 的作用是對電梯進行速度控制。拽引電機是電梯的動力源，根據電梯配置可采用交流電機或者直流電機。供電系統是為電機提供電源的裝置。速度反饋系統是為調速系統提供電梯運行速度信號。一般采用測速發電機或速度脈沖發生器與電機相連。調速裝置對拽引電機進行速度控制。 七、電氣控制系統 電梯的電氣控制系統由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根 據電梯的運行邏輯功能要求，控制電梯的運行，設置在機房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來操縱電梯的運行的。平層裝置是發出平層控制信號，使電梯轎廂準確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的停靠站時，欲使轎廂地坎與廳門地坎達到用 —— 平面的操作。位 11 置顯示裝置。是用來顯示電梯所在樓層位置的轎內和廳門的指示燈，廳門指示燈還用尖頭指示電梯的運行方向。 1減速箱 2曳引輪 3曳引機底座 4導向輪 5限速器 6機座 7導軌 支架 8曳引鋼絲繩 9開關碰鐵 10緊急終端開關 11導靴 12轎架 13轎門 14安全鉗 15導軌 16繩頭組合 17對重 18補償鏈 19補償鏈導輪 20張緊裝置 21緩沖器 22底坑 23層門 24呼梯盒 25層樓指示燈 26隨行電纜 27轎壁 28轎內操縱箱 29開門機 30井道傳感器 31電源開關 32控制柜 33曳引電機 34制動器 圖 21 電梯的基本結構剖視圖及機械部件說明 八、安全保護系統 12 安全保護系統包括機械的和電氣的各種保護系統，可保護電梯安全的使用。機械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護作用，緩沖器起沖頂和撞底保護作用，還有切斷總電源的極限保護裝置。電氣方面的安全保護在電梯的各個運行環節中都有體現。 電梯的控制要求 人們對現代電梯的自動化程度和智能行越來越高，所以電梯的日常功能也越來越完善，這些功能有的是廠家作為標準功能配置在電梯上，有的是可按用戶要求配置。但是總的來說我們所設計的控制系統必須能夠安全有效 的完成這些基本功能，現在介紹一下主要的一些最基本的控制要求： 司機操作。由司機關門啟動電梯運行，由轎內指令按鈕選向，廳外召喚只能順向截梯，自動平層。 集選控制。集選控制是將轎廂內指令與廳外召喚等各種信號集中進行綜合分析處理的高度自動控制功能。它能對轎廂指令、廳外召喚登記，停站延時自動關門起動運行，同向逐一應答，自動平層自動開門，順向截梯，自動換向反向應答，能自動應召服務。 下行集選。只在下行時具有集選功能，因此廳外只設下行召喚按鈕，上行不能截梯。 獨立操作。只通過轎內指令駛往特定樓層， 專為特定樓層乘客提供服務，不應答其它層站和廳外召喚。 特別樓層優先控制。特別樓層有呼喚時，電梯以最短時間應答。應答前往 時，不理會轎內指令和其它召喚。到達該特別樓層后，該功能自動取消。 停梯操作。在夜間、周末或假日，通過停梯開關使用電梯停在指定樓層。 停梯時，轎門關閉，照明、風扇斷電，以利節電、安全。 13 滿載控制。當轎內滿載時，不響應廳外召喚。 清除無效指令。清除所有與電梯運行方向不符的轎內指令。 開門時間自動控制。根據廳外召喚、轎內指令的種類以及轎內情況，自動調整開門時間。 按客流量控制開門時間。監視乘客的進出流量，使開門時間最短。 1開門時間延長按鈕。用于延長開門時間，使乘客順利進出轎廂。 1故障重開門。因故障使電梯門不能關閉時，或者在關門的過程中又有乘客進入的時候，使門重新打開再試關門。 1強迫關門。當門被阻擋超過一定時間時，發出報警信號，并以一定力量強行關門。 1光電裝置。用來監視乘客或貨物的進出情況。 1光幕感應裝置。利用光幕效應，如關門時仍有乘客進出，則轎門未觸及 人體就能自動重新開門。 1副操縱箱。在轎廂內左邊設置副操縱箱， 上面設有各樓層轎內指令按鈕，便于乘客較擁擠時使用。 1電子觸鈕。用手指輕觸按鈕便完成廳外召喚或轎內指令登記工作。 1燈光報站。電梯將到達時，廳外燈光閃動，并有雙音報站鐘報站。 1停電時緊急操作。當市電電網停電時，用備用電源將電梯運行到指定樓層待機。 火災時緊急操作。發生火災時，使電梯自動運行到指定樓層待機。 2l、消防操作。當消防開關閉合時，使電梯自動返回基站，此時只 14 能由消防員進行轎內操作。 2故障檢測。將故障記錄在微機內存 (一般可存入 8— 20 個故障 )，并以數碼顯示故障性質。 當故障超過一定數量時，電梯便停止運行。只有排除故障，清除內存記錄后，電梯才能運行。大多數微機控制電梯都具有這種功能。 圖 22 電梯控制系統原理框圖 目前先進的電梯控制系統 PC 機在電梯控制中的應用 PC 機是指可編程序控制器。 PC 機用于電梯控制系統的一些優點 :可靠性高，穩定性好；編程簡單，使用方便：維護檢修方便。 電梯的微機控制系統 a．單片機控制裝置 利用單片機控制電梯有成本低，通用性強，靈活性大及易于實現復雜控制等優點。 b．單臺電梯的微機控制系統 平層信號 平層 拖動系統 減速 減速點信號 啟動 定向、選層 層樓信號 層樓信號 的獲得 轎內指令廳外召喚 樓層指示 安全保護系統 門鎖保護 15 對于不要求群控的場合，利用微機對單梯進行控制。每臺電梯控制器可以配以倆臺或更多臺微機。如一臺擔負機房與轎廂的通信，一臺完成轎廂的各類操作控制，還有一臺專用于速度控制等。但無任如何應用微機控制單梯，總是包括三個主要部份：電氣傳動系統控制；信號的傳輸與控制；轎廂的順序控制。 c．群控．多臺微機控制系統 為了提高建筑物內多臺電梯的運行效率，節省能耗，減少乘客的待梯時間，將多臺電梯進行集中統一的控制稱為群控。群控目前都采用多臺微機控制的系統，梯群控制的任務是：收集層站呼梯信號及各臺電 梯的工作狀態信息，然后按最優決策最合理地調度各臺電梯；完成群控管理機與單臺梯控制微機的信息交換；對群控系統的故障進行診斷和處理。目前對群控技術的要求是，如何縮短候梯時間和與大樓的信息系統相對應，并采用電梯專家知識，組成富有非常周到的服務及具有靈活性的控制系統。 PLC 與其他工業控制系統的比較 PLC 控制系統與繼電器控制系統的比較 繼電器組成的順序控制系統是最早的一種實現電梯控制的方法。但是，進入九十年代，隨著科學技術的發展和計算機技術的廣泛應用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電 器控制的弱點就越來越明顯。 可編程控制器 PLC 最早是根據順序邏輯控制的需要而發展起來的，是專門為工業環境應用而設計的數字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優點，目前，電梯的繼電器控制方式已經逐漸被 PLC 控制所代替。同時，由于電機交流變頻調速。因此， PLC 控制技術加變頻調速技術已成為現代電梯行業的一個熱點。 16 電梯繼電器控制系統的優點：所有控制功能及信號處理均由硬件實現，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術人員和技術工人所掌握：系統的保養、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、一起；大部分電器均為常用控制電 器，更換方便，價格便宜；多年來我國一直生產這類電梯，技術成熟，已形成系列化產品，技術資料圖紙齊全，熟悉，掌握的人員較多。 但是，電梯繼電器控制系統存在很多的問題：系統觸電繁多、接線線路復雜，且觸電容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高；普通控制電器及硬件接線方法難以實現較復雜的控制功能，使系統的控制功能不易增加，技術水平難以提高；電磁機構及觸電動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統控制精度難以提高；系統結構龐大，消耗較高，機械動作噪聲大；由于線路復雜，易出現故障，因而保養維修工作量大，費用高，而且檢查故 障困難，費時費工。 電梯繼電器控制系統故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚擾，且電梯一旦發生沖頂和蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現人身事故。 PLC 是一種用于工業自動化控制的專用計算機，實質上屬于計算機控制方式， PLC 與普通微機一樣，以通用或專用 CPU 作為字處理器，實現通道（字）的運算和數據存儲，另外還有位處理器（布爾處理器），進行點（位）運算與控制。 PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點。 （ 1）可靠性。對可以維修的產品，可 靠性包括產品的有效性和可維修性． PLC 的可靠性高，表現在下列幾方面： 與繼電器邏輯控制系統比較， PLC 可靠性提高的主要原因： ① PLC 不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少。 17 與此同時，系統的維修簡單、維修時間縮短，因此可靠性得到提高。 ② PLC 采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如冗余設計、掉電保護、故障滲斷和信息保護及恢復等，使可靠性得到提高。 ③ PLC 有較強的易操作性，它具有編程簡單、操作方便、維修容易等特點，因此對操作和維修人員的技能要求降低，容易學習和掌握，不容易發生操作的失 誤，可靠性高。 與通用的計算機控制系統比較， PLC 可靠性提高的主要原因： ① PLC 是為工業生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機控制系統更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了經簡化的編程語言，編程的出錯率大大降低，而為工業惡劣操作環境設計的硬件使可靠性大大提高。因此， PLC 的可靠性較通用計算機控制系統的可靠性有較大提高。 ②在 PLC 的硬件設計方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的元件；采用先迸的工藝制造流水線生產；對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等，設有對電源的掉電保護、存儲器