電梯課程設(shè)計(jì)---三層電梯模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　三層電梯模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：電梯是垂直方向的運(yùn)輸設(shè)備，是高層建筑重不可缺少的交通運(yùn)輸設(shè)備。它靠電力，拖動(dòng)一個(gè)可以載人或載物的轎廂，在建筑的井道內(nèi)導(dǎo)軌上做垂直升降運(yùn)動(dòng)，在人們生活中起著舉足輕重的作用。該系統(tǒng)主要由電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的控制和電梯邏輯控制系統(tǒng)的控制組成，電梯拖動(dòng)系統(tǒng)主要包括兩臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)及接觸器等組成，邏輯控制系統(tǒng)由各種繼電器、行程開關(guān)及指令按鈕組成。本系統(tǒng)主要借

2、助中間繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的全程控制。</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電梯的上升、下降及各種信號(hào)顯示。原理清晰，易于理解。</p><p>　　關(guān)鍵字：電梯，異步電機(jī)，接觸器，繼電器，行程開關(guān)</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</b>&l

3、t;/p><p>　　本設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)：⑴能夠自動(dòng)響應(yīng)樓層召喚信號(hào)（含上召喚和下召喚）</p><p>　　⑵能夠自動(dòng)響應(yīng)轎廂服務(wù)指令信號(hào)</p><p>　?、悄軌蜃詣?dòng)完成轎廂樓層位置顯示</p><p>　?、饶軌蜃詣?dòng)顯示電梯運(yùn)行方向</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)方案</b></p

4、><p>　　本設(shè)計(jì)主要由電梯拖動(dòng)系統(tǒng)和電梯邏輯控制系統(tǒng)組成，電梯拖動(dòng)系統(tǒng)為兩臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)控制轎廂上升下降及轎廂門開關(guān)，電梯邏輯控制系統(tǒng)借助多個(gè)繼電器完成主回路電機(jī)正反轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)及各種信息顯示。</p><p>　　電梯邏輯控制系統(tǒng)中，當(dāng)接收到上升或下降指令之后，相應(yīng)的中間繼電器得電，主電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，直到到達(dá)指定位置后失電停轉(zhuǎn)。電梯停止后，相應(yīng)的中間繼電器獲得信號(hào)指令后實(shí)現(xiàn)開關(guān)門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，

5、并借助時(shí)間繼電器對(duì)電梯門狀態(tài)進(jìn)行延時(shí)。在整個(gè)控制過程中，中間繼電器同時(shí)實(shí)現(xiàn)各種信息狀態(tài)的顯示。</p><p><b>　　2 基本結(jié)構(gòu)及原理</b></p><p>　　2.1 電梯控制指令及顯示</p><p>　　電梯控制指令及顯示主要由樓層指令按鈕、樓層召喚指令、開關(guān)門指令、消防按鎖及樓層登記顯示、樓層召喚顯示、樓層運(yùn)行顯示、上下行顯示

6、、開關(guān)門顯示。如圖1所示。</p><p>　　電梯外部：樓層召喚指令是外部人員要求進(jìn)入電梯的指令，在按下該指令的同時(shí)該指示燈點(diǎn)亮；樓層運(yùn)行顯示顯示當(dāng)前電梯運(yùn)行位置，轎廂內(nèi)部及各層樓外均布置一個(gè)。</p><p>　　電梯內(nèi)部：樓層指示按鈕是人員進(jìn)入電梯內(nèi)部后選層指令，按下同時(shí)指示燈亮；開關(guān)門指令是手動(dòng)開關(guān)指示，按下同時(shí)指示燈點(diǎn)亮，直到門完全打開或關(guān)閉；上下行顯示僅安裝在轎廂內(nèi)部，指示當(dāng)前

7、電梯是上升還是下降狀態(tài)。</p><p>　　圖1 樓層外及電梯內(nèi)部按鈕及指示燈顯示</p><p>　　2.2 電梯的控制系統(tǒng)</p><p>　　2.2.1 電梯的控制系統(tǒng)組成</p><p>　　電梯的控制系統(tǒng)是由電梯拖動(dòng)系統(tǒng)和邏輯控制系統(tǒng)組成，電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)控制兩臺(tái)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)與停止，邏輯控制系統(tǒng)控制控制拖動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及指示

8、燈的顯示。</p><p>　　電梯拖動(dòng)系統(tǒng)上下行是由一臺(tái)4KW異步電動(dòng)機(jī)、兩對(duì)接觸器的常開觸點(diǎn)、熔斷器及熱繼電器組成。接觸器觸電的通斷由邏輯控制系統(tǒng)控制，熔斷器和熱繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的短路和過載保護(hù)。開關(guān)門是由一臺(tái)80W異步電動(dòng)機(jī)、一臺(tái)380／220V變壓器、兩對(duì)接觸器的常開觸點(diǎn)及熔斷器組成。接觸器觸點(diǎn)的通斷由邏輯控制系統(tǒng)控制，熔斷器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的短路保護(hù)。</p><p>　　邏輯控制系統(tǒng)

9、是由28個(gè)中間繼電器、11個(gè)控制按鈕、19個(gè)行程開關(guān)及3個(gè)通電延時(shí)繼電器組成，由控制按鈕、行程開關(guān)及通電延時(shí)繼電器控制中間繼電器的通電，從而控制兩臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行。</p><p>　　信息顯示主要對(duì)電梯上下行、樓層位置、開關(guān)門及按鈕指令顯示，由23個(gè)紅色指示燈組成，由邏輯控制系統(tǒng)控制。</p><p>　　2.2.2 工作原理</p><p>　　電梯的控制系統(tǒng)中，其

10、工作原理包括上下行過程、開關(guān)門過程及指示燈顯示過程。其總的原理圖如圖2所示。</p><p>　　原理圖中開關(guān)按鈕及指示燈符號(hào)如表1、2所示：</p><p>　　表1 開關(guān)按鈕及型號(hào)</p><p>　　表2 指示燈及符號(hào)</p><p><b>　?、派舷滦羞^程</b></p><p>　　

11、上行過程：若電梯轎廂停在一樓，且電梯內(nèi)外門均已關(guān)閉，若2樓有上升請(qǐng)求或轎廂內(nèi)有到2樓要求，則KA2得電，同時(shí)自鎖，KM1得電，主觸點(diǎn)閉合，主電機(jī)正轉(zhuǎn)，直到撞下2樓行程開關(guān)，KA2失電，主電機(jī)停轉(zhuǎn)。</p><p>　　若轎廂門關(guān)閉后，無上升或下降的指令信號(hào)，則電梯停在2樓，若有三樓下召喚指令或轎廂內(nèi)有到三樓要求，則KM4得電同時(shí)自鎖，KM1得電，主觸點(diǎn)閉合，電機(jī)正轉(zhuǎn)，直到撞下3樓行程開關(guān)，主電機(jī)停轉(zhuǎn)。</p

12、><p>　　若電梯停在一樓，且門關(guān)閉后，若3 樓有下召喚指令，或轎廂內(nèi)有 </p><p>　　到3樓請(qǐng)求，且2樓無任何指令，則KA3得電，且自鎖，主電機(jī)正轉(zhuǎn)，直到撞下3樓行程開關(guān)，主電機(jī)停轉(zhuǎn)。其控制部分如圖3所示。</p><p>　　下行過程：若電梯停在三樓，且門已關(guān)閉，若2樓有下召喚指令，或轎廂內(nèi)有到2樓要求，則KA7得電，同時(shí)自鎖，KM2得電

13、，觸點(diǎn)閉合，電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到撞到2樓行程開關(guān)，KA1失電，電機(jī)停轉(zhuǎn)。</p><p>　　若轎廂們關(guān)閉后，無上升或下降的指令信號(hào)，則電梯停在2樓，若1樓有上召 喚指令或梯內(nèi)有到一樓請(qǐng)求，則KA9得電， 圖3 電梯上行控制圖</p><p>　　主電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到撞到1樓行程開關(guān)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。</p><p>　　若電梯停在三樓，門已關(guān)閉，1樓有下召

14、喚指令或梯內(nèi)有到1樓請(qǐng)求，且2樓無任何指令，則KA8得電，主電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到撞到1樓行程開關(guān)，電機(jī)停轉(zhuǎn)?？刂茍D如圖4所示。</p><p><b>　　⑵開關(guān)門過程</b></p><p>　　在停在指定的某一層樓上后，通電延時(shí)繼電器KT0得電，延時(shí)5S后，開關(guān)門電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)，若在5S延時(shí)期間按下KM按鈕，則電機(jī)立刻正轉(zhuǎn)，直到4扇門都撞到限位開關(guān)后，電機(jī)停轉(zhuǎn)，通電延時(shí)繼

15、電器KT1得電，延時(shí)30S后，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，若延時(shí)過程中按下GM按鈕，則電機(jī)也立刻反轉(zhuǎn)，直到撞到限位開關(guān)后，電機(jī)停轉(zhuǎn)，然后延時(shí)5S后，電梯繼續(xù)運(yùn)行，無上下行要求，則停在原地。如圖5。</p><p>　　圖4 下行控制圖 圖5 開關(guān)狀況圖</p><p><b>　?、侵甘緹麸@示過程</b></p>&l

16、t;p>　　若電梯停在某一樓，樓外指示燈及轎廂內(nèi)顯示樓層數(shù)均為該層。</p><p>　　假設(shè)電梯停在一樓，若一樓有人按下上行按鈕，電梯門打開，同時(shí)轎廂門內(nèi)開門指示燈亮，完全打開后指示燈滅，延時(shí)時(shí)間到或人為按下轎廂內(nèi)關(guān)門按鈕，該關(guān)門按鈕指示燈亮，關(guān)閉完全后，指示燈滅。</p><p>　　當(dāng)在電梯中按下欲到樓層之后，轎廂內(nèi)目的樓層指示燈亮，電梯上行過程中，上行指示燈亮，一樓至二樓之間

17、，轎廂內(nèi)及轎廂外各層均顯示1樓指示燈亮，直至電梯在二樓停下，一樓指示燈熄滅，二樓指示燈亮，上行指示燈熄滅，開門指示燈亮，重復(fù)上述電梯門開關(guān)過程。其他上行過程雷同。</p><p>　　電梯在下行過程中，假設(shè)當(dāng)由三樓到二樓時(shí)，轎廂內(nèi)及外部均顯示3樓，下行指示燈亮 ，直至在2樓停下時(shí)，轎廂內(nèi)及外部均顯示2樓，下行指示燈滅，重復(fù)上述電梯門開關(guān)過程。其他下行過程雷同。</p><p>　　3 元件

18、的計(jì)算及選型</p><p>　?。?）刀開關(guān)QS選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，兩臺(tái)電機(jī)最大容量為4KW，最大電流為8.8A，因此選用HZ10-25（380AC），額定電流25A,可控制電動(dòng)機(jī)最大容量5.5KW，額定電流12A型號(hào)開關(guān)。</p><p>　?。?）熱繼電器FR的選擇</p><p>　　主電機(jī)為星形接法異步電動(dòng)機(jī)，選用三

19、相結(jié)構(gòu)熱繼電器。</p><p>　　熱元件額定電流由公式IN=(0.95~1.05)IMN得以計(jì)算 </p><p>　　主電機(jī) IMN=8.8A</p><p>　　IN=(0.95~1.05)*8.8A=8.36~9.24A</p><p>　　經(jīng)過電流整定可運(yùn)用額定電流為11A的熱元件</p><p>　　

20、因此選用JR16-20/10,熱元件額定電流為11A，熱繼電器額定電流為20A。</p><p><b>　?。?）接觸器的選擇</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中，對(duì)KM1 KM2 KM3 KM4進(jìn)行選擇</p><p>　　主電機(jī)中，M1額定電流為8.8A,控制回路電壓為380V，主觸點(diǎn)KM1 KM2兩對(duì)，輔助觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)2對(duì)，輔助

21、常閉觸點(diǎn)8對(duì)。選用MRC1-2-1810/380V，額定電壓380V，額定電流9A。</p><p>　　開關(guān)門電機(jī)M2額定電流為0.63A,控制回路電壓為220V。因此KM3 KM4選用DIL00MC（220V-230V50HZ），額定電壓220V，額定電流1A。</p><p>　?。?）中間繼電器的選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，中間繼電器所用觸點(diǎn)個(gè)數(shù)小于

22、4個(gè)，且線路電壓為380V，因此選用JI15-44,觸點(diǎn)及吸引線圈額定電壓均為380V，常開、常閉觸點(diǎn)各4對(duì)，額定電流為10A。</p><p><b>　　（5）熔斷器的選擇</b></p><p>　　1） FU2對(duì)M1進(jìn)行短路保護(hù)，INF>=(1.5~2.5)IMN=(1.5~2.5)*8.8A=13.2~22A</p><p>　

23、　則選用RC1A-30，熔體額定電流為25A,熔斷器額定電流為30A,額定電壓為380V。</p><p>　　2） FU3對(duì)開關(guān)門電機(jī)M2進(jìn)行保護(hù)，額定電壓為220V,</p><p>　　INF>=(1.5~2.5)IMN=(1.5~2.5)*0.65A=0.975~1.625A</p><p>　　選用XRNP1-10/2A , 熔體額定電流為2A

24、,額定電壓為380V。</p><p>　　3) 母線熔斷器熔斷電流應(yīng)大于1.6倍的各級(jí)熔斷器電流。</p><p>　　FU1 1.6*22=35.2A</p><p>　　選用RC1A-60,熔體額定電流為40A,熔斷器額定電流為60A,額定電壓為380V。</p><p><b>　?。?）按鈕的選擇</b&g

25、t;</p><p>　　選用LA-18型即可，額定電流5A。</p><p><b>　?。?）指示燈的選擇</b></p><p>　　選擇交流額定電壓36V,功率40W，紅色指示燈。</p><p><b>　　4 元器件清單</b></p><p>　　表3 元件選

26、擇清單</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)通過主電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)電梯的上下行，通過小電機(jī)實(shí)現(xiàn)電梯門及外門的開關(guān)控制，通過延時(shí)繼電器的延時(shí)，使電梯平穩(wěn)起步和停止，通過紅外傳感器檢測電梯門是否可以正常關(guān)閉。本設(shè)計(jì)可靠性高，實(shí)際生活可以應(yīng)用。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中了解到繼電器、接觸器的工作原理以及電動(dòng)

27、機(jī)正反轉(zhuǎn)的原理。并且根據(jù)設(shè)計(jì)的要求對(duì)于各種器件進(jìn)行計(jì)算和選型，借助多個(gè)中間繼電器實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的控制，了解了傳統(tǒng)電梯的工作原理，為以后更為先進(jìn)的電梯設(shè)計(jì)提供了很好的原材料。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 張百令、袁克文主編.電梯安裝維修工.北京：中國社會(huì)勞動(dòng)保障出版社.2002.</p><p>　　[

28、2] 廖常初主編.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).重慶：重慶大學(xué)出版社.2005.</p><p>　　[3] 張勇主編.電機(jī)拖動(dòng)與控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2001.</p><p>　　[4] 鄭萍主編.現(xiàn)代電氣控制技術(shù).重慶:重慶大學(xué)出版社.2003.</p><p>　　[5] 馮曉、仲恕主編.電機(jī)與電氣控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005.</p>