电气自动化电梯控制系统设计论文.docx

毕业生毕业设计论文课题名称基于的三层电梯控制系统设计专业电气自动化班级学号姓名指导教师毕业设计论文任务书毕业设计论文题目基于的三层电梯控制系统设计专业电气自动化姓名毕业设计论文工作起止时间毕业设计论文的内容要求电梯由四层四站电梯对象包括电机正反向继电器轿厢内选召唤按钮外选召唤按钮外呼指示灯内选指示灯楼层显示上下行显示平层电磁传感器检测接线盒等组成采用进行控制实现对电机驱动上下行的顺序控制随机呼叫的优化控制自动准确定位上下行及平层指示灯显示上位监控系统等功能其具体设计要求如下要求所使用的传感器灵敏度高可靠性好能时刻准确监测电梯的运动要求选用的能对信号做出准确的分析处理并传到监控装置当电梯发生故障时首先会发出声音报警同时起火总服务台处也会发生声音报警并会在显示屏上显示相应的着火故障地点设计备用电源当电梯停电时会转换为备用电源供电要求传感器监测到电梯内人数后能自动根据人数多少来变换速度指导教师签名年月日毕业设计开题报告一课题设计论文目的及意义随着城市建设的不断发展城市迅速的崛起高层建筑的不断增多电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分它是采用电力拖动方式将载有乘客或货物的轿厢运行于垂直方向的两根刚性导轨之间运送乘客和货物的固定式提升设备所以电梯是为高层建筑运输服务的设备它具有运送速度快安全可靠操作简便的优点但传统的电梯控制系统主要采用继电器接触器进行控制其缺点是触点多故障率高可靠性差维修工作量大等而采用组成的控制系统可以很好地解决上述问题使电梯运行更加安全方便舒适二课题设计论文提纲目前电梯的控制普遍采用了两种方式一是采用微机作为信号控制单元完成电梯信号的采集运行状态和功能的设定实现电梯的自动调度和集选运行功能拖动控制则由变频器来完成第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制从控制方式和性能上来说这两种方法并没有太大的区别可靠性高程序设计方便灵活三课题设计论文思路方法及进度安排思路本文在该系统的研究和设计中主要作了系统硬件设计和系统软件设计两项主要工作一二章主要对控制系统的基本状况作了简要分析方法及进度安排通过搜集资料参考文献反复的硬件调试基本完成各模块的性能要求在研究过程中系统的部分模块属电子系统中常用模块的可以直接采用但需要结合连接电路进行适当调试以达到最佳效果基于的三层电梯控制系统设计姓名学号班级指导教师摘要电梯是高层建筑不可缺少的运输工具用于垂直运送乘客和货物传统的电梯控制系统主要采用继电器接触器进行控制其缺点是触点多故障率高可靠性差维修工作量大等而采用组成的控制系统可以很好地解决上述问题本论文通过讨论电梯控制系统的组成阐述可编程控制器在电梯控制中的应用采用三菱编程的程序控制方式提出了三层电梯的控制系统总体设计方案设计过程组成列出了具体的主要硬件电路电梯的控制梯形图及指令表并给出了系统组成框图和程序流程图在分析处理随机信号逻辑关系的基础上提出了的编程方法设计了一套完整的电梯控制系统方案采用本方案实现电梯控制能够解决继电器接触器触点多故障率高可靠性差安装调试周期长维修工作量大接线复杂等缺点使电梯运行更加安全方便舒适关键词安全电梯梯形图系统组成框图第章电梯概述引言随着城市建设的不断发展城市迅速的崛起高层建筑的不断增多电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分它是采用电力拖动方式将载有乘客或货物的轿厢运行于垂直方向的两根刚性导轨之间运送乘客和货物的固定式提升设备所以电梯是为高层建筑运输服务的设备它具有运送速度快安全可靠操作简便的优点但传统的电梯控制系统主要采用继电器接触器进行控制其缺点是触点多故障率高可靠性差维修工作量大等而采用组成的控制系统可以很好地解决上述问题使电梯运行更加安全方便舒适目前电梯的控制普遍采用了两种方式一是采用微机作为信号控制单元完成电梯信号的采集运行状态和功能的设定实现电梯的自动调度拖动控制则由变频器来完成第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制从控制方式和性能上来说这两种方法并没有太大的区别可靠性高程序设计方便灵活电梯的发展简史据国外有关资料介绍公元前年在古代埃及为了建筑当时的金字塔曾使用过由人力驱动的升降机械公元年瓦特发明了蒸气机之后年美国研制以蒸汽气为动力并通过皮带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯年英国的阿姆斯特发明了水压梯并随着水压梯的发展淘汰了蒸汽梯后来又出现了采用液压泵的控制阀以及直接柱塞式式结构的液压梯这种液压电梯至今仍为人们所采用世纪末发明了电机特别是交流双速电动机的出现显著改善了电梯的工作性能在世纪初美国电梯公司首先使用直流电动机作为动力生产出以槽轮式驱动的直流电梯从此以后电梯这个产品一直在日新月异的发展着目前的电梯产品不但规格品种多自动化程度高而且安全可靠乘坐舒适电梯是机电合一的大型复杂产品机械部分相当于人的躯体电器部分相当于人的神经机与电的高度合一使电梯成了现代科学技术的综合产品对于电梯的结构而言传统的方法是分为机械部分和电气部分但以功能系统来描述则更能反映电梯的特点下面简单介绍电梯机械部分的结构而我们的主要目的是怎样来控制它曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力使电梯运行曳引系统主要由曳引钢丝绳导向轮导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动导向系统主要由导轨导靴和导轨架组成轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件是电梯的工作部分轿厢由轿厢架和轿厢体组成门系统系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口电梯系统由轿厢门开门机门锁装置组成重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内保证电梯的曳引传动正常系统主要由对重和重量补偿装置组成电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力实行电梯速度控制电力拖动系统由曳引电动机供电系统速度反馈装置电动机调速装置等组成电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制电气控制系统主要由操纵装置位置显示装置控制屏柜平层装置选层器等组成安全保护系统保证电梯安全使用防止一切危及人身安全的事故发生由限速器安全钳缓冲器端保护装置组成电梯的分类按用途分客梯代号为运行乘客而设计的电梯有完善的安全装置货梯代号为运送货物而设计的电梯通常有人操作有必备的安全装置客货梯代号主要用作运送乘客但也可运送货物它与客梯的区别在于轿厢内部装饰结构不同病床电梯代号为运送病床而设计的电梯具有轿厢长而窄的特点住宅电梯代号住宅楼使用的电梯一般采用下集选控制方式轿厢内部装饰较简单杂物电梯代号供图书馆办公楼饭店运送图书文件食品等不容许人员进入电梯结构简单无乘人必备的安全装置船舶电梯代号用于船舶上的电梯能在船舶摇晃中正常工作观光电梯代号轿厢壁透明供乘客观光之用还有一些专用电梯略安速度分低速电梯速度不大于米秒的电梯快速电梯速度大于米秒低于米秒的电梯高速电梯速度在米秒以上的电梯按拖动方式分交流电梯曳引电动机是交流电机当电机是单速时称为交流单速电梯当电机是双速时称为交流双速电梯按控制方式分手柄操纵控制电梯由司机操纵轿厢内的手柄开关实行轿厢运行控制的电梯按钮控制电梯具有简单的自动控制方式的电梯具有自动平层功能信号控制电梯自动控制程度较高的有司机电梯具有自动平层自动开门轿厢命令登记厅外召唤登记自动停层顺向截停和自动换向等功能集选控制电梯高度自动控制的电梯可无司机驾驶除信号控制电梯的功能外还具有自动掌握停站时间自动应召服务自动换向应答反向厅外召唤等功能下集选控制电梯只有在电梯下行时才能被截停的集选控制电梯并联控制电梯几台电梯被联在一起控制共用厅门外召唤信号的电梯具有集选功能梯群程序控制电梯多台集中排列共用厅外召唤按钮按规定程序集中调度和控制的电梯梯群智能控制电梯由电脑根据客流情况自动选择最佳运行方式的集群控制电梯第章可编程控制器简介电梯控制系统可编程控制器的结构及各部分的作用内部主要由主机输入输出接口电源编程器扩展接口和外部设备接口等几部分组成主机主机部分包括中央处理器系统程序存储器和用户程序及数据存储器是的核心一切逻辑运算及判断都是由其完成的并控制所有其它部件的操作它就是我们常说的电脑芯片运行用户程序监控输入输出接口状态作出逻辑判断和进行数据处理内部存储器有两类一类是系统程序存储器另一类是用户程序及数据存储器系统程序存储器主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序系统程序已由厂家固定用户不能更改用户程序及数据存储器主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据中间结果输入输出接口输入接口用于接收输入设备如按钮行程开关传感器等的控制信号输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备如接触器电磁阀指示灯等电源电源指为存储器接口等内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源编程器编程器是很重要的外部设备它主要由键盘显示器组成编程器分简易型和智能型两类小型常用简易编程器大中型多用智能编程器编程器的作用是编制用户程序并送入程序存储器利用编程器可检查修改调试用户程序和在线监视工作状况现在许多采用和计算机联接并利用专用的工具软件进行编程或监控输入输出扩展接口扩展接口用于将扩充外部输入输出端子数扩展单元与基本单元即主机联接在一起外部设备接口此接口可将编程器打印机条形码扫描仪等外部设备与主机相连可编程控制器的工作原理采用顺序扫描不断循环的工作方式这个过程可分为输入采样程序执行输出刷新三个阶段整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期输入采样阶段在输入采样阶段以扫描方式顺序读入所有输入端的通断状态或输入数据并将此状态存入输入状态寄存器即输入刷新接着转入程序执行阶段在程序执行期间即使输入状态发生变化输入状态寄存器的内容也不会改变只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入程序执行阶段在执行阶段按先左后右先上后下的步序执行程序指令其过程如下从输入状态寄存器和其它元件状态寄存器中读出有关元件的通断状态并根据用户程序进行逻辑运算运算结果再存入有关的状态寄存器中输出刷新阶段在所有指令执行完毕后将各物理继电器对应的输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段转存到输出寄存器去控制各物理继电器的通断这才是的实际输出由的工作过程可见在的程序执行阶段即使输入发生了变化输入状态寄存器的内容也不会立即改变要等到下一个周期输入处理阶段才能改变暂存在输出状态寄存器中的输出信号等到一个循环周期结束集中将这些输出信号全部输出给输出锁存器这才成为实际的输出因此全部输入输出状态的改变就需要一个扫描周期换言之输入输出的状态保持一个扫描周期可编程控制器的主要技术性能点数指外部输入和输出端子数用户程序存储容量用来衡量所能存储用户程序的多少扫描速度指扫描步用户程序所需的时间以千步为单位指令系统条数指具有的基本指令和高级指令的种类和数量种类数量越多软件功能越强编程元件的种类和数量编程元件指输入继电器输出继电器辅助继电器定时器计数器通用字寄存器数据寄存器及特殊功能继电器等其种类和数量是衡量的一个指标编程语言的形式本教材采用最常用的两种编程语言一是梯形图二是助记符语言表采用梯形图编程因为它直观易懂但需要一台个人计算机及相应的编程软件采用助记符形式便于实验因为它只需要一台简易编程器而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程虽然一些高档的还具有与计算机兼容的语言语言专用的高级语言如西门子公司的三菱公司的还有用布尔逻辑语言通用计算机兼容的汇编语言等不管怎么样各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品编程指令指令是被告知要做什么以及怎样去做的代码或符号从本质上讲指令只是一些二进制代码这点与普通的计算机是完全相同的同时也有编译系统它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码所以用户看到的指令一般不是机器码而是文字代码或图形符号常用的助记符语句用英文文字可用多国文字的缩写及数字代表各相应指令常用的图形符号即梯形图它类似于电气原理图是符号易为电气工作人员所接受指令系统一个所具有的指令的全体称为该的指令系统它包含着指令的多少各指令都能干什么事代表着的功能和性能一般讲功能强性能好的其指令系统必然丰富所能干的事也就多我们在编程之前必须弄清的指令系统程序指令的有序集合运行它可进行相应的工作当然这里的程序是指的用户程序用户程序一般由用户设计的厂家或代销商不提供用语句表达的程序不大直观可读性差特别是较复杂的程序更难读所以多数程序用梯形图表达基本指令取取反输出指令取取反以电工的说法前者是常开后者为常闭这二条指令最常用于每条电路的第一个触点即左母线第一个触点当然它也可能在电路块与其它并联中的第一个触点中出现图基本指令这是一张梯形图不会运行左边的纵线称为左母线右母线可以不表示该图有三个梯级第梯级左边第一个触点为常开上标为表示为输入继电器其后的数据可以这样认为它使用的是输入继电器中的编号为第的触点下同其指令的正确表示应为如右图程序所示前头的即为从第步开始指令输入时无须理会它会自动按顺序显示出第梯级左边的第一个触点为常闭触点上标为表示定时器有时间长短不同应注意则表示定时器中的编号为的触点其指令的正确表示应为如程序所示第梯级左边第一个触点为常闭上标为为辅助继电器该继电器有多种注意类别其指令的正确表示应为如程序所示本梯级的第行第一个触点为常开上标为表示输出继电器由于该触点与后面触点呈串联关系形成了所谓的电路块故而其触点的指令应为总之与指令从上面可以看出它们均是左母线每一梯级第一触点所使用的指令而梯级中的支路即第梯级的第行有二个或二个以上触点呈串联关系其第一触点同样按或指令可使用指令的元件有输入继电器输出继电器辅助继电器定时器计数器状态继电器为线圈驱动指令该指令不能出现在左母线第一位驱动线圈与驱动线圈不能串联但可并联同一驱动线圈只能出现一次并安排在每一梯级的最后一位如上图中的为输出继电器其线圈一旦接获输出信号可以这样认为线圈将驱动其相应的触点而接通外部负载外部负载多为接触器中间继电器等而上图为定时器驱动线圈指令其中的为常数为设定值类似电工对时间继电器的整定可使用指令元件有输出继电器辅助继电器定时器计数器状态继电器触点的串联指令与与非前者为常开后者为常闭二者均用于单个触点的串联二指令可重复出现不受限制如下图所示图触点的串联指令与与非由第梯级来看三触点成串联关系即的常闭串接于的后端而的常闭则串接于常闭的后端由于都是常闭故用指令现来看第梯级同样三触点也是串联关系的常闭接点串接于的后端而的常开接点则串接于的后端故的指令用而的指令则用具体编程详上图一句话只要是串联后面是常开的用是常闭的则用可使用指令元件有输入继电器输出继电器辅助继电器定时器计数器状态继电器触点并联指令或或反触点并联时不管梯级中有几条支路只要是单个触点与上一支路并联是常开的用是常闭的则用如下图所示图触点并联指令可以看出上图的三者处于并联关系由于下面二条支路均为单个触点因是常开触点故用指令而是常闭触点则用指令三接点并联后又与串联串联后又与并联而也是单个触点所以仍采用指令可使用指令元件有输入继电器输出继电器辅助继电器定时器计数器状态继电器串联电路块的并联指令或任一梯级中有多或单支路支路与上一级并联只要是本支路中是二个以上的触点成串联关系即所谓的串联电路块则应使用指令如下图所示图串联电路块的并联指令由上图可以看出第一支路的常开触点与的常开触点成串联关系在这样的情况下形成了块的关系它是与上一行的与串联后相并联此时程序的编写如步序号所示所出现的第一个指的是与上一行并而第二支路常闭与同样是串联关系也是一个块结构其串联后再与第一支路并故步序再次出现指令并无梯形图与数据的显示可以这样认为它是下一行形成电路块的情况下与上一行并联的一条垂直直线如图中所示的二条粗线并联电路块与块之间的串联指令如左下图虚线框内所示的二电路块相串各电路块先并好后再用指令进行相串左图的梯形图可以用右图进行简化程序的编写如下图所示指令并无梯形图与数据的显示可以这样认为它是形成电路块与电路块之间的串联联接关系是一条横直线图并联电路块与块之间的串联指令进栈指令读栈指令出栈指令和程序结束指令这是一组堆栈指令如下图使用的二种堆栈形式在堆栈形式下应与成对出现使用如在第一堆栈形式下则采用指令若在指令中间还有支路出现则增加指令如下图的第二堆栈所示应知道成对出现的次数应少于次而的指令则可重复使用但不得超过次要知道这一组指令同样并无梯形图与数据的显示可以这样认为是堆栈的起始点它起到承上启下的联接点作用而支路的则与之依次联接而已而指令则是结束指令它在每一程序的结束的末端出现梯形图设计规则触点的安排梯形图的触点应画在水平线上不能画在垂直分支上串并联的处理在有几个串联回路相并联时应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面在有几个并联回路相串联时应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面线圈的安排不能将触点画在线圈右边只能在触点的右边接线圈不准双线圈输出如果在同一程序中同一元件的线圈使用两次或多次则称为双线圈输出这时前面的输出无效只有最后一次才有效所以不应出现双线圈输出重新编排电路如果电路结构比较复杂可重复使用一些触点画出它的等效电路然后再进行编程就比较容易编程顺序对复杂的程序可先将程序分成几个简单的程序段每一段从最左边触点开始第章三层电梯控制系统设计控制要求开始时电梯处于任意一层当有外呼电梯信号到来是轿厢响应该呼梯信号达到该楼层时轿厢停止运行轿厢门打开延时秒后自动关门当有内呼电梯信号到来是轿厢响应该呼梯信号达到该楼层时轿厢停止运行轿厢门打开延时秒后自动关门在电梯轿厢运行过程中即轿厢上升或下降途中任何反方向下降或上升的外呼信号均不响应但如果反方向外呼梯信号前方再无其他内三层电梯主电路图三层电梯主电路点数分配电梯逻辑控制系统的控制核心是哪些信号需要输入至需驱动哪些负载以及采用何种编程方式都是需要认真考虑的问题都会影响到其内部点数的分配因此点数的确定是设计整个电梯控制系统首先需要解决的问题决定着系统硬件部分的设计也是系统软件编写的前提在口的分配确定了之后就可以根据实验需要和设备结构与试验台进行连接外围接线图一主回路图外围接线图主回路二接线图输入回路图接线图输入回路三接线图输出回路图接线图输出回路功能指令表概述上限位下限位平层一层感应开关一层显示二层开关三层开关三层显示一层显示输出二层显示输出三层显示输出急停检修轿内指令外呼按钮上行输出下行输出外呼下行外呼上行三层电梯梯形图程序一控制要求系统应具备有司机无司机消防三种工作模式系统应具备下列几项控制功能自动响应层楼召唤信号含上召唤和下召唤自动响应轿厢服务指令信号自动完成轿厢层楼位置显示二进制方式自动显示电梯运行方向具有电梯直达功能和反向最远停站功能系统提供的输入控制信号向上行驶按钮向下行驶按钮有无司机选择开关一楼行程开关二楼行程开关三楼行程开关一楼指令按钮二楼指令按钮三楼指令按钮指令专用开关直驶置消防开关一楼上召唤按钮二楼上召唤按钮二楼下召唤按钮三楼上召唤按钮三楼下召唤按钮系统需要输出的开关控制信号开门显示关门显示门关闭显示上行显示下行显示上行继电器控制电动机正转下行继电器控制电动机反转二楼指令信号登记显示三楼指令信号登记显示一楼上召唤信号登记显示二楼上召唤信号登记显示二楼下召唤信号登记显示三楼上召唤信号登记显示三楼下召唤信号登记显示结束语针对这个四层电梯的控制系统本文采用西门子可编程控制器设电梯的控制系统完成电梯的轿内指令厅外召唤指令楼层位置指示平层换速控制开门控制等控制任务利用组态软减设计模拟电梯控制系统的运行将中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合加载驱动使设置的控件能够按照真实的情况动作检验和测试电梯控制系统对电梯的运行状态的控制效果实践证明将可编程控制器和组态软件结合可以非常好地模拟电梯控制系统的测试运行有利于控制系统的设检测具有良好的应用价值毕业设计论文指导教师意见系别机电工程学院填表日期年月日学生姓名学号班级设计论文题目基于的三层电梯控制系统设计指导教师意见指导教师职称成绩